论宇宙的有限无限[转]（1 / 1）
一、宇宙有限无限的二律背反
哲学家康德曾写道：“有两样东西，我们越是持久和深沉地思考着，就越有新奇和强烈的赞叹与敬畏充溢我们的心灵：这就是我们头顶的星空和我们内心的道德律。”这段极其诚挚的文字真实地道出了人类几千年的心声，星空宇宙的确是人类持久思索的神奇对象，宇宙论问题今天依然是科学和哲学密切关注的主题之一。在诸多宇宙论问题中，宇宙的有限无限问题是最重要的，也是最困难的。诗人海涅曾这样说过：“宇宙是有限的，还是无限的？一个白痴才指望有一个答案。”这反映了该问题确实是不容易解决的。
在西方哲学史上，康德首次提出，宇宙在时间和空间上有限（正题）与宇宙在时空上无限（反题）这两个命题都可以成立，都可以得到证明，因此，在宇宙的有限无限问题上存在着一个矛盾，一个二律背反。康德所发现的宇宙有限与无限的二律背反，对本文来说异常重要，必须作为研究该问题的出发点。我们先考察康德对此二律背反的论证。
[HTK][HK22]“正题：世界在时间上有开端，在空间上也有界限。
证明：如果我们假定世界在时间上没有开端，那么在任一给定的时刻，一个永恒已经逝去，事物状态前后相继的一个无穷系列在世界上已经过去。但一个系列的无穷性正在于它不可能通过连续的综合来完成。因此，一个无穷的世界系列已经过去是不可能的，故而世界的开端是世界存在的必要条件。这是需要证明的第一点。
关于第二点，让我们再假定其反面，即，世界是一个并存事物的无穷既定整体。一个量如不是在某种界限之内被直观到，则其大小只能通过对其各部分的综合才可设想，而且，只有通过这样的综合，即，一个单位一个单位的反复添加直至完成，这种量的总体才能被设想。因此，为了设想作为整体的、充满所有空间的世界，对一个无限世界各部分的连续综合就必须被看成已完成了，也就是说，在历数所有并存事物时，一个无穷的时间应被看成已经过去。但这是不可能的。所以，现存事物的无限汇集不能被看成一个给定的整体，也不能被看成同时给定。因此，世界在空间广延上不是无限的，而是有界限的。这是争论的第二点。”（A426-428B454-456）
“反题：世界无开端，也没有空间界限；它在时间和空间上都是无限的。
“证明：让我们假定它有一个开端。由于开端是这样的一个存在，在它以前有一个时间事物不存在，所以，必定有一个在前的时间，那时世界不存在，即，必定有一段空的时间。但在一个空的时间中发生事物是不可能的，因为这种时间的每一个部分，与其它部分相比，都不拥有存在而非不存在的特殊条件；而且这不论对事物自已发生还是通过其它原因发生都成立，在世界中，有许多事物的系列的确能够发生，但世界自身不可能有一个开端，因此，世界在过去的时间方面是无限的。
关于第二点，让我们从假定其反面开始，即，世界在空间上是有限且有界的，因而存在于一个无界的空虚空间中。这样，事物就不仅在空间中相互关联，还与空间关联。由于世界是一个绝对总体，它外头将没有直观的对象，因此，就没有世界与之关联的东西，世界与空虚空间的关联将是一种与无对象的关联。但这种关联，从而空虚空间加于世界的界限，是空无。所以世界不可能在空间中有限，也就是说，它在广延方面是无限的。”（A427-431B455-457）[HT][HK]
康德对正题和反题的证明用的都是反证法，即他实际上只分别反驳了反题和正题，并未正面证明，他的基本证明思路是这样的：
[HTH]反驳“无限”思路[HT]：无限只可能是潜在的，是未最终完成的，任何一个已给定的东西都不可能是无限的。无限没有终点。任何一个时刻都是世界历史的终点，因此，世界历史不可能是无限的；世界作为一个空间整体总是已经形成了的，因此，世界的空间不是无限的。
[HTH]反驳“有限”思路[HT]：有限世界必意味着完全空虚的无限时空，而在空虚的时空之中，世界是无法定位的。世界在空的时间中无法定出一个开端点，在空的空间无法定出它的界限。
这两个思路如果更概括地说，可以表述成：世界若无限，那它就还未成形，世界若有限，界限之外是什么？中国明代哲学家杨慎（1488-1559）说得很精辟：“天有极乎，极之外何物也？天无极乎，凡有形必有极。”讲的正是宇宙有限与无限的二律背反。
康德总的思路无疑是完全正确的。在我看来，宇宙论的二律背反源于这样一个事实：一方面，宇宙表征的是现象的总体，是万有、大一，另一方面，宇宙是我们谈论、认识的对象，是已经完成了的，已呈现在我们面前的东西。在宇宙概念中，这两样是同时并存的，缺乏其中之一，便构成不了宇宙概念，谈不上对宇宙进行规定、评说。但也恰恰因为此，宇宙论必陷入二律背反：总体如果是未完成的，我们就不能对它说什么，它还不存在；如果是已完成的，那它就不成其为总体，因为它必遗漏了许多，起码将对宇宙的“评说”和“评论者”放在了宇宙的外边，未纳入其中。宇宙如果是绝对的总体，那它就不可说，不是认识的对象；如果是可说的，可作为对象的，那它就不是一个绝对的总体。作为“总体”和作为“对象”不可能兼而有之，而“宇宙”概念里却两者缺一不可。
由此可见，在宇宙论中的确必不可免地存在着二律背反，康德的洞见完全是正确的。但他对正反题的分别论证或者说他对反正题的分别反驳是成立的吗？有必要进一步考究。
康德在反驳“无限”的时候，实际上以无限只能是潜无限为前提。由于无限只能是潜无限，不存在实无限，那么，任何一个给定的对象都不可能是无限的。但是，主张无限只能是潜无限，这必定正确吗？
哲学史上对无限向来有两种理解，一种从动态的方面进行，一种从静态的方面进行，这两种理解常常互相排斥。动态的理解说，无限是一个过程；静态的理解说，无限是对象实体的一种与有限相对的性质，它已经存在。静态无限就是所谓实无限（actualinfinite），动态无限就是所谓潜无限（potentialinfinite）。康德在反驳宇宙无限时，强调只有潜无限，没有实无限。
“无限”就其字面意思应该是无法规定的，凡规定哪怕是最微弱的规定都是一种限定，都与“无限”之无限定相左。因此，从根本意义上讲，无限不是认识的对象，也不是对对象的刻画，而是反映我们自身的无能和无可奈何。正如霍布斯所说：“不存在我们称为无限的什么东西的观念或概念……当我们说什么东西是无限的，我们仅仅指我们没有能力认识该事物的结局和边界，我们没有关于该事物的概念但有我们自己无能力的概念。”
这的确是“无限”的一个重要特征，不过只是其否定的和消极的方面。它否定了“实无限”的可能性。否定性的和消极的含义源自人们对无限作理智的静观，人们发现，无限远在彼岸，无法企及，无限被幻化为一个远在天边的实体目标。
如果由理智的静观转为体验、直观动态的过程，那我们就会发现，无限制的真正含义在于“可超越”，在于对现存事物永不停息的超越。无限不是一个既定的实体而是一个正在展开着的过程，无限不是已经实现了的实无限，而是正在实现的潜无限。
这样，无限就显示出了它肯定的和积极的意义：我们自身此刻并不是无限的，是有限的，但我们能够无限的追求和向往。对实无限的否定和对潜无限的肯定实际上是对人自身命运的写照：人在现实世界中是渺小的、无能的、孱弱的和有限的，但在他的理想世界中是伟大的、超越的、强健的和无限的。帕斯卡对人的如此悲剧性命运洞察得最为深刻，他发现只有在把人理解成渴望无限时，人性中诸多矛盾才是可理解的。他说，“我们生来就想望找到一块坚实的土地和一个根基，在其中建造通往无限的塔。但我们的全部地基破碎了，大地裂为深渊。”
在我们明确了只有潜无限、实无限不存在之后，我们看到康德对正题的论证即对无限的反驳是有意义，而且我们可以进一步总结二律背反的思路：
正题：宇宙有限，论证：没有实无限，宇宙不能无限。
反题：宇宙无限，论证：有潜无限，宇宙不能有限。
因此，康德在对反题的论证即反驳有限论证时，应运用潜无限概念，否则正反论证就不对称，就不具有同等的有效性，不成为二律背反。
康德的论证在这里恰恰没有继续他在反驳无限论证中的思路，相反运用了当时颇为流行的牛顿绝对时空观，即首先假定一个无限的绝对纯粹空虚的时间和空间的存在。在此前提下，若世界有限，则有限世界将在无限时空中无所适从。这个论证是有问题的。它以时空无限作为前提，再来论证世界必然无限，这是重新肯定实无限，与对正题的论证相矛盾，应重新给出论证。有一种观点认为，“由于符合事实，康德对反题的论证，一般比较清楚。对正题的所谓论证，则相当拙劣。”我的看法完全相反，康德对正题的论证是可以成立的，而对反题的论证不能成立。
为了重新表述宇宙有限无限的二律背反及给出论证，有必要特别对时间概念作一些说明。
空间反映的是事物之间的并存关系，因此适于作理智静观，可以作静态的理解，但时间有其特殊性。虽然，长期以来时间被空间化、静止化、凝固化，人们把时间定义为事物状态的前后相继关系，定义为适合于理智静观的对象，使之成为空间的第四维，但是，时间更本质的是反映事物的创生、毁灭、变化、发展，反映完全新质的产生和旧事实不可抗拒的消逝。对时间的这种特质，近代思想基本上忽视了，空间化的时间代替了真正的时间。
两种时间概念表达了两种哲学态度。空间化的时间面向过去，真正的时间面向未来；空间化的时间面向既定的事实，真正的时间面向新的创造。对这两种时间概念必须区别对待。
实际上，空间化的时间可以与空间一起处理。在时间空间化最为明确显著的近代物理学中，时空完全是作为一体的。在牛顿运动方程中，时间t如取负值，方程依然可以成立，表明牛顿力学是时间可反演的；在爱因斯坦狭义相对论中，时间的空间化进一步被形式化、完备化，时间、空间成为时－空。
康德的时代正是自然科学蒸蒸日上的时代，康德本人深为牛顿力学所折服，接受牛顿的绝对时空观也就理所当然。他的时间概念没有超出那个时代，是空间化的时间概念，这在他关于宇宙论的第一个二律背反中也可以看出。关于宇宙在时间上的有限无限，康德只提到了宇宙的开端而未论及宇宙的终结问题，也即注意到了表征过去的时间，而忽视了表征未来的时间。实际上，宇宙有否终点在康德那里构不成二律背反，因为按照他对实无限的否定和潜无限的肯定，宇宙当然是没有终点的。而象征过去的时间，同空间一样，是一个既定的对象，对这个既定的对象，有没有开端（边界）是一个二律背反的问题。
如果我们建立了真正的时间的概念，那么，我们可以说，真正的无限即潜无限属于时间而不属于空间，空间（包括空间化的时间）的无限（即实无限）是不可能的。
对时间概念作了以上的说明后，我们可以在康德的基础上重新表述宇宙有限与无限的二律背反，为了避免正题与反题论证中的不对称，我们把二律背反分为时间上的二律背反与空间上的二律背反两种，分别对待：
1、时间上的二律背反
正题：宇宙作为现象的绝对总体，已然完成，已然作为对象呈现，是有规定的，是有限的。
反题：宇宙作为现象的绝对总体，尚未完成，不可能完成，时间永远为现象总体增添新的东西，永远超越固有的总体，使之不够绝对。宇宙尚未被规定，处在发展之中，是无限的。
2、空间上的二律背反
正题：宇宙作为总体，是有结构的，宇宙结构在空间上被界定，是有限的。
反题：宇宙如果在空间上是有界限的，那么在此界限之外是什么？对此问题的合理回答是还属于宇宙，所以宇宙是无界限的。
这两个二律背反都是关于有限无限的，但很显然它们关涉的是不同层次的哲学问题。时间上的二律背反反映了认识论以及更为根本的人生哲学问题，而空间上的二律背反反映了空间观念史上的两派对立，是一个有待解决的空间哲学问题。下面主要讨论与时间的二律背反有关的哲学问题，空间的二律背反留待下节详细讨论。
时间的二律背反首先提出的是这样一个认识论问题：宇宙能否成为科学认识的对象，作为自然科学的宇宙学是否可能？正题的回答是肯定的，反题的回答是否定的。
否定的意见是这样的：我们对宇宙的认识永远不会是完全的，因为宇宙处在时间之中，时间之流不断地带进新的东西，不断地扩展宇宙的范围，宇宙根本就未形成，我们根本无法把握这个瞬息万变的东西。
肯定的意见和否定的意见都是有道理的，但之所以出现正题和反题，主要原因是各自强调了宇宙概念中作为对象与作为总体这两个方面的一个方面。正题强调了对象，反题强调了总体。如果我们区分了宇宙的这两个方面或者说两种宇宙概念，那么正题
和反题就共同构成了一个统一的观点：对象宇宙是人类认识可把握的，而绝对总体宇宙不是人类理知的对象，认识关乎对象不关乎绝对，绝对在认识[HTH]活动[HT]本身之中，不在认识对象之中。这正是我们从这个二律背反中得出的一个认识论结论。
人类对宇宙的认识是不断发展的，科学宇宙论便是一定时代人类对宇宙的认识。由于人的认识活动是无止境的，宇宙论总处在发展和变化之中，这时，人们就构思出了一个绝对总体的宇宙概念。人们以为，把过去和未来全部的宇宙论成果综合起来，由此得出的宇宙概念就应该是一个绝对总体宇宙，对这个宇宙的认识才是真正的认识。
实际上，绝对总体只是一种幻象。按照康德的说法，每个人都有一种天然的形而上学倾向，希望把握超经验的总体，但这个总体的确只是一个纯粹的主观概念，不是客观事实。
黑格尔发现，不止是现象总体有绝对，任何事物都有其绝对。就说一块石头吧，当我们研究它时，它是作为一个综合了的客体呈现给我们。但这肯定还是片面的，不是石头的真相和绝对，因为我们研究的结果又要被综合进石头的绝对中去。所以这块石头也存在二律背反（矛盾）：它是已完成的又是未完成的。实际上，万事万物都包含矛盾，只不过不能象康德那样因其矛盾而否认绝对，把它看作幻象，相反，应该承认矛盾，把绝对看作真正的实在，认识绝对才是认识真理。
在康德那里，经验的、实证的理性研究无法把握绝对，把绝对视为幻象。黑格尔发现了矛盾的普遍性，变幻象为真正的实在，因而蔑视经验科学研究，认为它总是片面的、不完善的，只有对包含着矛盾的绝对的辩证思考才是真理。这两者的差别是令人深思的。诚然每一客体都可假想有一个绝对，但正因为这个绝对是主观幻象，它就根本不是经验科学的对象。它仅仅是概念，对这些概念的思辨，丝毫无助于理解物理客体本身。自然科学家推崇康德厌恶黑格尔，这大概是原因之一。
康德哲学对理性活动的限制具有重要意义。它揭示了在超验思辨的哲学中，那自称是绝对真理的实则是无聊的空话，那些自称客观规律的实则是主观臆测。它告诉我们，人类虽然不可避免会做些形而上学的幻梦，在宇宙中追求绝对、永恒，但这不是科学的任务，不是理性的事业。
我对时间的二律背反所提出的认识论问题的回答是：宇宙能成为科学认识的对象，自然科学的宇宙学是可能的，这是一个事实，如同人类拥有其它科学知识是一个事实一样。需要指出的是，绝对总体的宇宙不是科学认识的对象，理性达不到绝对总体，以绝对总体为对象的[HTH]科学[HT]是不可能的。
说宇宙论是可能的亦即宇宙是有限的，并不意味着我们的宇宙论没有发展。相反，
我们是说，无论宇宙中发生了怎样的变化，它总是我们的对象，我们总是可以建立相应的宇宙论。我们能够不断地改进和重建我们的宇宙论，那首先是因为我们“能够”建立宇宙论，首先是因为宇宙“可以”作为对象，是有限的。
就认识论而言，宇宙是有限的，因为只有这样认识才成为可能。在这里二律背反得到了很好的解决。但就人的本体论而言，这个二律背反是不容易解决的。
人生有限观面对无时间的现实境况，而无限观则面对时间之流。因此，在人类活动的层次上说有限观目光短浅狭隘，无限观心胸宽阔广博，是有道理的。在这里，有限与无限之对立揭示的是人的现实处境与理想追求之对立。人是有限的，他在此而不在彼，他是这样而不是那样，他是有规定有缺陷的而不是拥有一切。但人向往无限追求无限，人的存在是时间性的存在。他被赋与自由的天性，他可以超越现实，他可以创造。人自身有限与无限的对立是人悲剧性命运的根源：人追求自由但无时不在锁链之中。
二、宇宙图景和空间观的演变
空间上的二律背反是宇宙论思想史和空间概念史上两派对立的反应。我们看到，第一，一种有丰富内容和成体系的宇宙理论往往以空间有限为前提，而空间无限往往能得到逻辑上的论证。中国历史上出现的三种宇宙论中，盖天说和浑天说大致主张空间有限，而宣夜说主张宇宙无限，前两个理论是更有影响更有成就的宇宙理论，能解释更多的天文现象，而后者基本上是一种哲学思辨。第二，主张空间有限的往往将宇宙与空间一体化，即反对绝对时空概念，把空间看做与宇宙不可分割的，而主张空间无限的往往将宇宙与空间分开，主张空间作为宇宙的背景，主张空间的独立性。空间上的二律背反有其宇宙论和空间观方面的根源，本节将通过简短的回顾西方宇宙图景和空间观的历史演变，阐明二律背反中正题与反题各自的理论依据。我将特别表明，自然科学的发展已创立了适当的概念体系，消除了空间上的二律背反。
西方宇宙论的历史可以分为四个时期：第一时期，从远古文明到柏拉图，是由神话宇宙论向科学宇宙论的过渡时期；第二时期，从柏拉图到哥白尼，是科学宇宙论的第一个模型——两球宇宙模型占统治地位的时期；第三时期，从哥白尼到爱因斯坦，是科学宇宙论的第二个模型——无限宇宙模型占统治地位的时期；第四时期，自爱因斯坦以来，是科学宇宙论的第三个模型——大爆炸宇宙模型占统治地位的时期。这三大宇宙模型分别代表了三种宇宙图景：封闭的宇宙图景，无限的宇宙图景，膨胀的宇宙图景。与这三种宇宙图景相适应的是如下三种空间概念：非几何化的空间概念，欧氏几何化的空间概念以及非欧化的几何空间概念。
1、封闭的宇宙图景与非几何化的空间
灿烂的星空闪耀着神秘和诗意，为原始人民的神话遐思提供直观背景。每一个文明民族都有自已的神话创世理论和宇宙结构理论。另一方面，日月周转斗换星移所显示的规则和秩序，启发了早期的人类心智，导引着人类的理xingshenghuo。为制定历法、预测天象，古代的伟大文明在漫长的岁月里积累了极其丰富和准确的天文观测资料。
但是，在文明的早期，构造宇宙理论的工作与系统的天象观测工作是相互独立进行的。“原始宇宙论仅仅是自然在其上进行表演的图解框架，演出极少被体现在这个宇宙论中。太阳神拉（Ｒａ）乘着他的船每天穿越天空，但在埃及宇宙论里既没有解释他这种旅行的规则循环，也没有解释此船航程的季节变化。只有我们的西方文明才把这些细节的解释作为宇宙论的一个功能。其它任何文明，古代或近代，都没有提出类似的要求。”把系统的天文观测与宇宙论的构思相结合是科学宇宙论区别于其它宇宙论的基本特征。
希腊早期自然哲学家开始了由神话宇宙论向科学宇宙论的过渡。米利都学派的阿那克西曼德提出，宇宙是球对称的，因此，处于宇宙中心的地球是静止不动的。亚里士多德在《论天》中指出，阿那克西曼德认为地的不偏不倚是保持它的位置不变的原因：“地处在中心，与各端距离相等，没有朝某个方向运动——无论朝上、朝下，或是朝旁边的运动，因为对它来说，同时实现相反方向的运动是不可能的，所以它必然保持静止不动。”这一观点是很有意思的，它实际上采用了充足理由律。对这个定律的运用是哲学家常用的方法，康德在论证宇宙论第一个二律背反的反题时也运用了这个定律：宇宙在空虚的时空中定位在这一点而不是那一点都是没有理由的，与阿那克西曼德的论证颇为相似。
阿那克西曼德还设想太阳与地球尺寸相同，但是负载太阳的大圆却比地球大27倍。太阳是一团火，旋转的大圆上有一小孔，太阳因此而向我们显现。在这些天才的猜测中，贯穿着一个总的倾向，那就是力图解释天文现象，并且敢于突破直接的感性直观，对现象给出唯理的解释。
阿那克西曼德虽然已经有了天球的概念，但还没有地球的概念。他认为大地是鼓状的，厚是其宽的三分之一，人就住在其中的一个面上。这说明他还没有彻底摆脱感xingjingyan的束缚，因为就目力所见，大地的确是平坦伸展的。
最早认识到地球是一个球体的是毕达哥拉斯和他的学派。他们充分重视数学对于认识宇宙的意义，并上升到本体论的高度，创造了数即万物之本的毕达哥拉斯主义哲学；他们从数的和谐中领悟到宇宙的和谐，因而第一次把代表和谐与秩序的希腊词cosmos用于指称宇宙。宇宙的数学和谐曾经是，而且至今仍然是宇宙学家探索宇宙的信念和动力。
与米利都学派相比，毕达哥拉斯学派的宇宙论包含着更少的感性直观和更多的理性思辨，他们提出的许多革命性的见解，在宇宙论思想史上具有划时代的意义。首先，他们打破了自古以来的天盖地承的天地宇宙观念，指出地球也不过是诸天体中的一个。在原始宇宙论中，最接近经验观测的是天盖地承的天-地宇宙图景，我国古诗“刺勒川，阴山下，天似穹庐，窿盖四野；天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊”描绘的就是这样的一幅宇宙图景。在这个宇宙图景中包含着天地判然有别的概念：天在上，地在下，天圆，地方，天弯曲，地平直；阿那克西曼德的后继者阿那克西米尼的宇宙图景也是这样：大地是平的，天是一个半球象小毡帽那样在我们的头上转动。我国古代的盖天说大致也是这种宇宙结构。但毕达哥拉斯学派首次破除了天地判然有别的观念，把球”作为一种“[HTH]天[HT]体”，甚至让它不处在宇宙的中心，而是同其它天体一样绕中心火转动。这种天地无别的思想是比后来亚里士多德－托勒密宇宙论更为先进的思想，为建立统一的宇宙理论开辟了道路
其次，他们从球形是立体图形中最美的这一美学观点出发，直接得出地球的概念而无须诉诸经验。最后，他们为了实现天体总数为十的美学理想，在地球、恒星天球和七个行星（包括太阳）之外，增加了对地（counter-earth）。十大天体围绕中心火运动，对地则因紧随地球而不为我们所察觉。
在这些混杂着天才的猜测与幼稚的想象的宇宙理论中，科学宇宙论的第一个模型即两球模型所需要的基本概念已全部形成：“宇宙是一个安排得很好的体系；最完美的形状是球形，地球是圆的（round表示希腊词strongylos，与扁平的、直的相对）；行星不是‘漫游者’（errantbody）而有着规则运动；这些运动是统一的。”毕达哥拉斯学派以及整个古代希腊宇宙概念都可以由cosmos一词来代表：它是球状的，行星（包括地球）在各自的球面上运行；整个宇宙是一个和谐、有序、完整的整体。
毕达哥拉斯学派的宇宙论终归过于简单，无论是菲洛劳斯（PhilolaosofCroton）的中心火理论还是希西塔斯（HicetasofSyracuse）和艾克方图斯（EcphantosofSyracuse）的地心理论，都不能很好说明行星复杂的不规则运动。继承了毕达哥拉斯主义的柏拉图问道：“假定行星作什么样的均匀而有序的运动，才能说明它们表面的运动？”这个重要的问题实际上开辟了希腊宇宙论发展中的“拯救现象”（savetheapperances或savethephenomena）传统，即如何改进数学体系使之与观测现象相适应。拯救现象是科学宇宙论的一个进步纲领。
柏拉图的学生欧多克斯（Eudoxus,409-356B.C）首先回答这个问题。他提出了同心球理论，把天体复杂的周期现象分解为简单周期现象的组合，而每一简单周期现象用一个同心球来实现。欧多克斯第一次着手用几何体系来拯救天文现象，标志着科学宇宙论的肇始。
欧多克斯包括恒星层在内共用了27个球层，后来他的学生卡里普斯（Callipus,370-300B.C.）又增加了7个，亚里士多德则进一步增加22个，这样共有天球56个。天球的概念直到哥白尼仍是宇宙论的基本概念：运动的不是天体，而是天体附着于其上的天球。
亚里士多德不仅改进了同心球理论，更重要的是他为拯球现象的几何体系给出了物理学论证，开辟了宇宙论中的物理学传统：宇宙理论不仅只是符合天文现象的数学体系
，而且是物理上合理的、可理解的实在的体系。亚里士多德提出月下四元素（土水气火）与月上以太元素的区别来说明天尊地卑；提出天然处所和天然运动理论以说明宇宙的秩序结构，论证了上下方向的绝对性和重轻的绝对性。他还从虚空的不存在中论证宇宙是连续的一，不存在宇宙之外问题；从外天层的转动速度不能为无限论证宇宙必定有限（对这一点下面还要详细讲）。与他极有影响的哲学相联系，亚里士多德给出了一个完备的物理学宇宙理论，确立了地静地心体系。
拯救现象传统和物理学传统代表了宇宙论研究中的两种方falun立场。但是一种科学的宇宙论总是力图将两者结合起来，它既能拯救现象，又符合物理原理。这种结合最早表现在对阿里斯塔克（AristarchusofSamos,310-230B.C.）的日心说与托勒密的地心说之间的选择上。
同心球理论无法说明行星亮度的变化，因为行星在同心球上作圆周运动时与地球的距离不变。对同心球理论的修正有两种，一种是日心说，赫拉克里德（HeraclidesofPontos,388-315B.C.）首创，阿里斯塔克加以发挥。另一种是改进了的地心体系，包括偏心运动、本轮运动、以及偏心等距点运动，主要由古代世界最后的一位伟大的天文学家托勒密集大成。对同心球理论的这两种修正，只有后者被充分发展并最终成为支配人类思想史近两千年的正统宇宙体系，原因是，它与同样处于支配地位的亚里士多德宇宙物理理论更为接近。
虽说更为接近，但还是有所偏差，行星以地球为中心作圆周运动的概念实际上已被抛弃，数学体系与物理理论的不一致导致拯救现象传统与物理学传统并存，托勒密就曾十分不安地说，他自已的本轮－均轮体系仅仅是拯救现象，而不是实在宇宙的结构。追求两种传统的结合，追求数学体系与物理理论的一致，导致近代思想家去构造新的物理学理论。在希腊人的宇宙论中，宇宙在空间上是有限的，他们的宇宙结构图中有一个外天层，是宇宙的界限。对这个当时占统治地位的宇宙有限模型，有批评也有辨护。
最早明确表述球状宇宙概念的毕达哥拉斯学派，把宇宙看成一个有生命的巨大机体。这个生命机体有呼吸，嘘气包围在宇宙的外头。这为后来的“宇宙之外”问题埋下了伏笔，因为嘘气后来变成了无限虚空。阿尔基塔（ArchytasofTarentum，公元前4世纪，柏拉图的同时代人，略年长）为了论证毕达哥拉斯学派球状宇宙之外存在无限虚空的观点，提出了一个著名的问题：“如果我到达（宇宙的）外边即恒星天层，我能还是不能向外伸出我的手或手杖？”他的结论是，无论如何，说不能是荒谬的。阿尔基塔的问题引起了日后长久的历史回响，几乎所有的宇宙无限论者都必定坚持追问：如果宇宙有限，宇宙之外是什么？
卢克莱修（元前一世纪）的问题：
[HTK]“假定全部空间是有限的
如果有人旅行到最远的地方
跑到天的尽头，向前投射一支飞矛，
…………
我都将询问‘你的飞矛又如何？’
结果将是没有什么地方能是世界的终点”[HT]
布鲁诺（1548-1600）的问题，如果宇宙有限的话：
[HTK]“布尔其奥：我当然认为人们必须回答如下的问题：假若一个人将他的手伸出天球之外，那手就会不占据任何位置，也没有处所，结果，它就会不存在。”[HT]
洛克（1632-1704）的问题：
[HTK]“我们如果不假设物体是无限的（我想人都不会如此说），则我们可以问，上帝如果把人置在有形事物底边缘上，人是否能够将其手伸在自己底身体之外。……”[HT]
这些问题的相似性反映了宇宙无限论者论证方式的一脉相承。
希腊时代宇宙空间的无限观是与虚空概念联系在一起的。早期毕达哥拉斯学派认为宇宙是一，是有限的，但认为宇宙之外有无限虚空，这是一种空间无限观。原子论者认为宇宙是多，有无限多个世界，虚空是这些世界间的间隙，这是另一种宇宙无限观
原子论者的宇宙无限观基本上是一种哲学思辨。他们没有自己的宇宙结构理论，对自然现象研究甚少。他们甚至反对地球是球形的。这也说明，宇宙无限论者一般是反对有什么宇宙学的。
对宇宙有限观的辨护起先表现在对虚空的否定上。爱利亚学派最明显的反对虚空的存在。他们认为，存在是连续不可分的一，是一个完善的整体，“虚空只能在存在不在的地方找到，但存在不在的地方只能有非存在，所以虚空是非存在。”但是进一步的思考就会发现，要真正驱除虚空就必须坚持宇宙无限。爱里亚学派的麦里梭指出，巴门尼德把宇宙总体说成是一个球体，这与宇宙之外无虚空的观点相矛盾：“他（麦里梭）从它（存在）的无限定中推出它的统一，理由是，‘如果它不是一，它就会被某种别的东西所限制’。”“若是无限定，它必定是一，因为如果有二，它们就不可能无限定而会相互限制。”麦里梭认识到，宇宙应该是无限定的，否则就会为虚空所限，就有二，要排除虚空就得承认宇宙是无限定的。宇宙论的二律背反已在爱利亚学派内部形成了。
最先提出宇宙球状结构的毕达哥拉斯学派预设了虚空的存在，摆出了有限与无限虚空的对立。爱利亚学派想否定虚空，捍卫宇宙的单一性，但发现了宇宙是无限的。为宇宙有限论作最后辨护的是亚里士多德。
亚里士多德首先解释无限概念。他说，“无限的真正含义与人们平常所说的恰好相反，它不是此外全无，而是此外永有，”因此，无限不是一个已经完成了的状态。它不是现实的，而是潜在的；它同完全者、完成者或万有者是不同的，后者不缺少什么，因而此外全无。但无限不是这样。因此，宇宙并不无限。相反，宇宙因其完善无缺，是有限的。亚里士多德揭示了这样一个道理：如果人们获得了一个对总体的综合，那就是获得了一个规定，设立了一个界限，而不是无规定的无界限。
亚里士多德还说，不可能有感性物体是无限的，因为任何物体都有处所，而处所就是该物体的包围者，就是一个界限。因此，说物体无限是自相矛盾。
在《论天》中，亚里士多德还进一步就宇宙的无限问题作了研究。他详细证明了一个作圆周运动的物体不能是无限的。这一点看来是显然的，一个无限大的半径运转时，线速度将会是无限大。这不可思议。
此外，他还论证了宇宙包容一切，它没有之外问题。宇宙作为一个整体，是一，是独一无二且完善的。这就回答了宇宙无限论者关于“宇宙之外”的诘问。
亚里士多德成功地论证了二律背反的正题，论证了宇宙有界限，并取得了很长时期的支配地位。这在今人看来依然有些不可思议，因为“宇宙之外”问题应该是亚氏根本无法回答但又无法回避的问题，他何以竟成功地、令时人信服的回答或回避了这个问题呢？
答案在于希腊人的空间概念与近代空间概念完全不同。近代人的空间概念有两个基本的特征即背景特征和几何化特征。背景特征是指空间是一个独立于物质世界的、成为物质世界之参照系的背景，几何化特征是指它连续、无限、三维、均匀各向同性等等。这两个特征希腊空间概念都不具有。他们的空间概念是局域化、非背景化的，他们所谓空间首先是指每个物体所占据的那块处所，并不是指所有物体都在其中定位并占据其一部分的背景空间。没有背景空间，“之外”就根据不足，无所依据，“之外”就不是空间观上合法的术语。因此，“宇宙之外”问题对希腊人来说就并不是特别要紧的问题。
空间如果内在于宇宙，那么空间观与宇宙论密切相关，容易支持宇宙有限论。空间如果外在于宇宙，则容易支持宇宙无限论，使宇宙论无法存在。希腊时代空间基本上是内在于宇宙的，它尚未取得独立地位，尚未被欧氏几何化。近代的无限宇宙论正是与空间的欧氏几何化相伴随的。
2、无限的宇宙图景与空间的几何化
亚历山大·柯瓦雷在其《从封闭世界到无限宇宙》中指出：
[HTK][HK22]“我已经在我的《伽利略研究》中致力于确定新旧世界观的结构模式，以及确定由17世纪科学革命所带来的变化。在我看来，它们可以归结于两个基本而又密切相联的活动，我把它们表述为cosmos的打碎和空间的几何化，也就是说，将一个有限、有序整体，其中空间结构体现着完美与价值之等级的世界概念，代之以一个不确定的或无限的宇宙概念，这个宇宙不再由天然的从属关系连结，而仅仅由其基本组分和定律的同一性连结；也就是，将亚里士多德的空间概念——世界内面被分化了的一系列处所，代之以欧几里德几何的空间概念——一个本质上无限且均匀的广延，它而今被等同于世界的实际空间。”[HT][HK]
柯瓦雷这段话精辟地构画了近代科学革命中宇宙论和世界观变革的主要特征，但cosmos的打碎和空间的几何化经历了一个极为错综复杂的进程。
公元5世纪古代文化衰落后，经过五百年的黑暗时期到10世纪，欧洲开始了第一次学术复兴，主要从阿拉伯人那里接受先进的文化。12世纪直接从希腊文手稿中复兴古代希腊学术，开始了第二次学术复兴。通过天主教思想家托马斯·阿奎那（1225-1274）的工作，亚里士多德的整套哲学理论被改造成为教会正统理论。14世纪中叶托勒密理论为人们熟悉后，亚里士多德－托勒密的地心宇宙体系便成为基督教世界占绝对统治地位的宇宙论。
亚里士多德－托勒密地心宇宙体系可以用cosmos一词来特称。cosmos由许多天球球壳一个套一个组成，行星象宝石嵌在戒指上一样嵌在各天球上，随天球运转。恒星全部镶嵌在最外层的恒星天层上。地球处在宇宙的中心，被诸天球一层层包围。离地球最近的是月球，在它们之间充满了空气和火。接近地球的是气，接近月球的是火。月亮以上则充满着透明的以太。宇宙是充满的，没有真空。地球静止不动，天球缓慢而有条不紊的旋转，宇宙间充满了和谐和秩序。
打碎cosmos是从哥白尼（1473-1543）开始的。哥白尼提出日心地动说，首先基于对宇宙体系简单性的考虑。托勒密的地心体系主要依靠本轮与均轮的复杂组合以获得与观测结果的一致。随着观测材料的增多，历代都添加本轮和均轮，到哥白尼时代轮子的数目达80左右，宇宙模型极为繁复。而且即使是这样，依然有许多现象不能得到解释。例如，行星只有自太阳对立的位置时才最亮；行星逆行的弧度以火星最大，土星最小，等等。这些现象在托勒密宇宙论中是非常奇怪的现象，而在日心体系中变得极为自然。哥白尼在《天体运行论》（1543）中写道：“从地球运动的假定出发，经过长期的、反复的观测，我终于发现：如果其它行星的运动同地球运动联系起来考虑，并按每一行星的轨道比例作计算，那么，不仅会得出各种观测现象，而且一切星体轨道和天球之大小与顺序以及天穹本身，就全部有机地联系在一起了，以至不能变动任何一个部分而不在众星和宇宙中引起混乱。”
哥白尼的日心说在当时不能为人接受，《天体运行论》出版后几十年未在天文学界引起反响，这与日心说本身存在的问题有关。首先，地动说面临的一种反驳是说，若地球在动，地球上万物岂不乱了套。哥白尼对这一点的解释并不很有力，他只是说让天空这更为庞大之物运动岂不更可怕。事实上，由于惯性定律尚未发现，地动对亚里士多德传统来说是很难接受的。至于天动，亚氏学派的回答是天由以太组成，很轻，不象地球那样沉重，因而不存在困难。
其次，日心体系未在天文观测上做出新贡献。哥白尼只是就现有观测材料进行重构，他本人并未做更多的观测，而且日心体系对某些观测现象的预测的准确性还不如地心体系。
第三，由于哥白尼一样相信天体作正圆运动（行星作椭圆运动是开普勒首先提出的），为了准确再现行星运动，他也不得不采用本轮和偏心圆方法，其宇宙体系亦相当复杂
第四，日心地动说最重要的一个预言即恒星周年视差当时无法得到证实。如果地球绕太阳周年转动，那么某一恒星对于地球上观察者而言，不同的季节应该处在不同的位置。但当时观测不到这种视差。哥白尼解释说，那是因为恒星层离我们太远了，视差太小了，因而观测不到。哥白尼当时还相信有一个恒星层。
表面看起来，哥白尼日心说的提出的确不象是一次革命。除了太阳代替地球成了宇宙的中心之外，一切都没有变。哥白尼本人追求的正是毕达哥拉斯主义的理想：宇宙的和谐、简单、完美。cosmos尚在，天球还在，恒星层还在，虽然比从前大了许多。表面看来，哥白尼很象是经典宇宙论内部所进行的改良革新。
但是，哥白尼革命之所以是一场革命，不在于它当时所引起的反响，而在于科学思想史上的划时代意义。他引发了宇宙论革命，导致了对cosmos的打碎，虽然他本人也许并未意识到这一点。
首先，我认为，哥白尼体系比托勒密体系最为优越的地方不在于宇宙中心的转换，而在于前者使计算天球大小成为可能。在托勒密体系中，天球只是有一个套一个的相对大小关系，但究竟有多大往往语焉不详。哥白尼却可以在自己的体系中运用观测材料算出整个太阳系的大小，而且他能够说出观测不到恒星周年视差是因为恒星太远。他本人虽然没有表示宇宙无限大，他说“让自然哲学家去决定宇宙到底有限还是无限”，但他明确表示宇宙非常非常庞大，不可测量。
其次，从地心向日心的转换提示宇宙可以没有中心。正如柯林武德所说：“它不仅限于让太阳取代地球的世界中心地位，更重要的是暗含着对世界有一个中心的否定。正如他的遗著编辑者所说，你可以把任何一点当作中心，哥白尼只是为了便于研究行星的运行轨道才把太阳定为中心点。这个陈述有时被看成是在现有理论面前胆怯的表现，好象是说：‘我承认正统的观点是真实的，而日心说不过是个方便的假设而已。’其实，物质世界没有中心才是它真正的观点。”
第三，哥白尼体系中外天层是静止的，这提示了一个无限的宇宙图景。亚里士多德曾经这样论证过宇宙不能无限：若宇宙无限，那么外天层的速度将达到无限大，这是不可思议的。哥白尼为论证天静地动，也运用了这个论证。但是这个论证也反过来预示着宇宙可以无限：无限不可能转动，所以宇宙（天层）不能无限；但若宇宙天层是静止的，那么它就可以是无限的。这一重要的步骤由英国哲学家托马斯·迪其斯（ThomasDigges,1546-1595）作出。1934年，约翰逊（F.R.Johnson）和拉凯（S.V.Larkey）发现了迪其斯1576年的一篇文章“天球运行的完整描述”（PerfitDescriptionoftheCaelestiallOrbesaccordingtothemostauncienedoctrineofthePythagoreanslatelyrevivedbyCopernicusandbyGeometricallyDemonstrationsappriued），在该文中，迪其斯宣称恒星层可以向上无休止的延长，恒星不一定都处在同一球面上，有高有低，由于恒星距离人太远故人眼觉察不出其高低的差别。有些星星较小是因为距离较远，而大多数星星因距离太远而不为我们所看见。迪其斯实际上含糊地说出了宇宙的无边性，但他是一个哥白尼主义者，还保留了恒星天层内的一切天球结构。
在说出“宇宙是无限的”问题上，形而上学家比天文学家大胆得多。比较起来，天文学家显得格外局谨。早在《天体运行论》出版一百多年前，库萨的尼古拉（NicholasofCusa,1401-1464）在他的《论有学识的无知》中这样写道：“世界并没有圆周。如果它有一个圆心就一定会有一个圆周，在这种情况下，它就会在它自身之中包含它本身的开端与终极；那就会意味着有某种另外的东西把一个限制加于世界——即有另一存在物存在于世界以外的空间中。所有这些结论都是错误的。”库萨的尼古拉认为，宇宙不应该有物质的中心和周边，只有上帝才可能是宇宙的中心和周边，它离万物最近，但又规定着万物。地球并不是宇宙的中心，它也处在运动之中。
库萨思辨所得出的结论非常富于革命性，但相当含糊。他无法构造一个现实的宇宙结构图来取代他所反对的地心－天球宇宙体系，所以，他只好说宇宙“不是无限的，可是它也不能被设想为有限的，因为没有把它圈在里面的界限。”不过，从上帝之绝对无限性眼光重新审视宇宙理论，必定会导致宇宙无限性的结论。因为宇宙作为上帝最大的造物，一定在某种程度上分有上帝的无限性。
库萨的思想显然激励了乔尔丹诺·布鲁诺（1548-1600）。在近代宇宙论思想史上，是布鲁诺第一次明确宣称并有力论证宇宙的无限性。在他的《论无限、宇宙与世界》（Del’infinitouniversoemondi,1584）中写道：“只有一个统一的空间，一个单一的无比巨大的我们可称之为虚空的空间：在其中有无数象我们居住和生长于其上的星球一样的星球；我们敢说这个空间是无限的，因为既没有任何理由、便利性、感觉，也没有任何本性加于它一个界限。没有任何理由，也没有什么天赐（无论由主动的还是被动的力量）的欠缺，能阻止空间中其它世界的存在，这些世界在天然特性上与我们的空间完全一样，那就是，（空间中）到处充满着物质或至少是以太。”布鲁诺的主张可以概括为两点：第一，空间是无限的；第二，无限空间中有无数个宇宙，这无限多的宇宙在物质成分上是一样的。布鲁诺大胆宣称，不仅地球不是宇宙的中心，太阳也不是宇宙的中心，无限宇宙没有中心，有无数个太阳，在这些太阳周围有它们各自的天体绕着运动。
布鲁诺用充足理由律论证无数世界的存在，具有某种普遍意义。中国古代哲人论证宇宙中存在无数世界，其理由相当类似。元代伊世珍《琅环记》：“人有彼此，天地亦有彼此乎？曰：人物无穷，天地亦无穷也。比如蛔居人腹，不知是人之外更有人也；人在天地腹，不知天地之外更有天地也。”元代邓牧《伯牙琴·超然观记》：“天地大也，其在虚空中不过一粟耳。虚空，木也，天地犹果也；虚空，国也，天地犹人也。一木所生，必非一果；一国所生，必非一人。谓天地之外无复天地，岂通论耶？”
布鲁诺旗帜鲜明的宇宙无限观为近代无限的宇宙图景奠定了基调，但近代科学接受这样一幅图景还需要时间。布鲁诺对无限空间和无数宇宙的论证是纯思辨的、哲学的：无限空间来自于对上帝无限创世能力的肯定（有限宇宙不能体现上帝之至善至美，以上帝的无限能力，必定创造一个无限宇宙）；无数宇宙来自充足理由律（在无限空间的这一处和那一处不存在任何区别，上帝没有理由只在这里而不别处造一个宇宙）。但布鲁诺由无数太阳组成的宇宙体系当时得不到观测支持，人们并没有看到别的“地球”绕别的“太阳”运转，而只看到了许多恒星同时以相同的距离出现，静止在外天层上。无数“太阳系”理论只有等到望远镜出现之后才可能获得观测支持。布鲁诺的哲学思想是激进的、超前于时代的，但他不是一个天文学家，当时的天文学家正在另一条曲折的道路上摧毁cosmos。以精密观测著称的天文学家第谷·布拉赫（1546-1601）由于没有观测到恒星的周年视差，而不相信地球的周年运动，但他深知哥白尼体系的优点，因此他本人提出了折衷的第谷体系：行星绕太阳转动，而太阳、月亮、恒星天绕地球转动。他不相信恒星天离地球无比遥远，因此更不相信宇宙是无限的。但是第谷从1572年的超新星的出现中，领悟到天界也是有变化的，对亚里士多德天地之别观念表示怀疑；更为重要的是，第谷在对1577年大慧星的观测中发现，慧星根本不是亚里士多德所说的大气现象，而是月上空间中的天体。由于慧星在行星之间穿行，就必然会与行星所在的天球发生碰撞，但事实上我们并没有发现这些碰撞现象。因此，第谷指出，天球根本就不存在，是虚构的。第谷对天球的否定是对cosmos极重要的一击。
运用第谷留下的极为丰富的观测材料，约翰·开普勒（1571-1630）发现了行星运动的椭圆轨道，摧毁了天体遵循完美的均匀圆周运动的观念，把哥白尼体系从一大堆本轮中解放出来，又一次打击了古老的cosmos。但是开普勒反对布鲁诺的无限宇宙观。在开普勒看来，宇宙是上帝的显现，在其结构中体现着数学的秩序和和谐，而一个无限的从而完全无形的宇宙是谈不上秩序与和谐的。而且，从天文观测的角度讲，一个无限的宇宙也是不可思议的：如果宇宙是无限的，各向同性处处均匀的，那么恒星的分布也应该是均匀的，可是我们所见到的天空中恒星的分布并不是均匀的，因此我们的宇宙应该有着独特的结构；一个可见的星星不可能离我们无限远，因为否则就得有无限大的尺寸；一个不可见的星星也不可能离我们无限远，因为一当我们谈到距离，它就不能是无限的；一当我们谈到星星，我们就不能把它们放在.
望远镜的使用使人类的视野大大扩展，恒星天层的打碎使人们有可能重新构思宇宙的结构。1750年，托马斯·赖特提出了银河系的盘状结构。1755年，康德提出广漠空间中存在无数星系的宇宙岛思想。18世纪70年代，威廉·赫舍尔在大量观测的基础上得出银河系的结构。到19世纪，光谱分析开始运用于天文学中。1863年，赫金斯（WilliamHuggins,1824-1910）发现恒星光谱与太阳系物质光谱的相同性，证明了宇宙中物质成分的同一性。1864年，赫金斯又从光谱分析中证实了弥散星云的存在。19世纪下半叶，通过观测恒星光谱的红移来确定天体的运动的工作也已开始。天体物理学的诞生标志着天文观测与物理理论之间新的综合已经形成。
3、膨胀的宇宙图景与空间的非欧化
现代宇宙图景与空间观有三个来源：第一是观测宇宙学的发展，揭示出越来越多越新奇的大尺度现象；第二是非欧几何的出现；第三是绝对空间观与关系空间观之争论的发展。这三个来源共同导致了现代宇宙学的诞生和发展。
宇宙学（cosmology）自从cosmos被砸碎之后就不再存在过。宇宙学的目的在于整体地把握宇宙的物理结构和物理演化，可是有结构、有规律可循的cosmos被摧毁，留下了一个无边无际无形的宇宙，当然就谈不上建立什么宇宙学了。剩存学、天体物理学和天体演化学。
天体物理学和天体演化学的发展揭示了越来越多的宇宙大尺度特征，从而为建立新的科学的宇宙学提供了经验基础。在这些大尺度特征中，以红移现象最为重要，正是它造就了膨胀的宇宙图景。
约从1910年起，美国天文学家斯里弗（V.M.Slipher）用洛厄尔天文台的24寸折射望远镜观测河外星云，发现许多星云都有相当大的红移。与此同时，美国天文学家哈勃用威尔逊山天文台的2.5米大望远镜证实了，星云实际上是银河之外非常遥远的星系即河外星系，所谓星云的红移实际上是河外星系的红移。
随着观测工作的继续，情况越来越表明河外星系普遍都有红移。不同的星系红移量不一样，有的非常之大，有的非常之小。1929年，哈勃宣布，运用他的距离测量法，他发现星系的红移量与它们的距离之间有粗略的线性关系，即距离越大，红移量越大。这就是著名的哈勃定律。
所谓红移是指，天体光谱中某一谱线相对于地球上实验室光源的比较光谱中同一谱线向红端（波长更长的一端）的位移。一般来说，红移最自然的解释是多普勒效应解释的只有天体。多普勒效应是说，波源如相对观察者运动，则其频率（波长）要发生改变。例如，一列火车迎面开来时，声音越来越尖锐（频率增加，波长减少），而当火车远去时，声音越来越低（频率减少，波长增加）。红移的多普勒效应解释说，星系正在远离我们而去，所以发生了红移（波长变长）。这样一种解释给我们描述了这样一幅宇宙图景：星系在普遍相互退移，距离越远，退移速度越大，这正是一幅膨胀的宇宙图景。
虽然红移的多普勒解释只是诸多解释中的一种，而且也存在一些问题，如对不相符红移的解释问题。但膨胀的宇宙图景却极为深入人心，以致许多认为红移的多普勒效应解释并不完全正确的科学家，反而愿意把红移看成膨胀宇宙的必然结果。膨胀宇宙模型深入人心与现代宇宙学的理论进展有关。
现代宇宙学奠基于爱因斯坦的广义相对论，而广义相对论有两个思想来源和理论基础：一是马赫对牛顿绝对时空观的批判，另一是黎曼几何。
早在牛顿提出绝对时间和绝对空间概念的时代，莱布尼兹就明确表示反对。他强调时间空间的关系特征，而反对把它们作为一种独立于物质的实体。“用心灵既不能说出也不能理解什么是一英寸或一英尺。只有借助于被假定为不变的实在的量具才能保持这些名称的意义，凭借这些量具就永远能重新找到这些长度。”莱布尼兹的观点后来为力马赫所继续。马赫从物理学的角度批评了牛顿的绝对空间概念。牛顿当年为了证明绝对空间是存在的，曾设计了著名的水桶实验。水桶在开始转动时里面的水面并不弯曲，因为水与桶只有相对运动，后来由于摩擦力将水带动一起转动水面就变弯了，这时即使让桶停住，水面相对水桶转动但还是弯曲的，这就说明，水面是否变弯并不取决于水是否相对于桶运动，而取决于是否相对绝对空间运动。马赫则指出：“牛顿的旋转水桶实验仅仅告诉我们，水对于桶壁的相对旋转不产生任何显著的离心力，而要对于地球及其它天体质量的相对转动才产生这种力。没有一个人能够断言，如果桶壁的厚度和质量都增加，直到厚达几英里时，这个实验会有什么结果。”马赫提出，作为定义惯性系的绝对空间是不存在的，惯性系依赖于宇宙天体的质量。马赫的这一思想与爱因斯坦的广义相对论有重要的渊源关系。
广义相对论的一个基本的思想是将物理几何化以及将几何物理化，改变牛顿物理学中空间与物质相分离的局面，而这，只有在非欧几何出现之后才有可能。
19世纪30年代，罗巴切夫斯基和波耶发表了他们的新几何学。他们将欧几里德的平行公理“过直线外一点只能作一条直线与已知直线平行”代之以“过直线外一点可以作无限条直线与该直线平行”，建立了非欧几何中的双曲几何。在双曲几何中，三角形内角之和小于两直角，圆周与直径之比大于π。1854年，黎曼又建立几何。他用“同一平面上的任何两直线必定相交”代替平行公理，结果得出三角形内角和大于两直角，圆周与直径之比小于π等结论。非欧几何的出现，打破了欧几里得几何二千年一统天下的局面，打破了欧氏几何是现实空间先天必然的真实描述的信念，为经验的研究物理空间预示了可能性，也为否定宇宙空间的欧氏无限特征打开了大门。
对空间观的转变具有同样意义的是微分几何的发展。19世纪最伟大的数学家卡尔·弗里德利希·高斯不仅为非欧几何的发现作出过开创性贡献，而且在微分几何方面做了里程碑式的工作。他首次提出曲面本身可以看成是一个空间，无须被作为三维欧氏空间中的图形进行研究。曲面的几何可以由曲面本身决定，曲面的一个基本的内禀性质是曲率，因此空间可以是弯曲的，而不必从更高维空间中确定这一点。黎曼继承并发展了高斯的这一思想，提出了流形（manifold）的概念。一个ｎ维空间是一个ｎ维流形，流形的几何由自身决定，这扩展了高斯的曲面空间概念；黎曼还提出了流形的曲率的概念，推广了高斯的曲面曲率概念，流形的曲率可以由流形本身确定，无须把流形想象成嵌于更高级流形之中。基于流形的概念，黎曼提出了空间的无界与无限的区分了非欧几何中的椭圆.
2、关于宇宙无限性的论证
80年代，随着思想解放运动的深入开展，随着重视科学的呼声越来越高，哲学应当面向现代自然科学开始成为哲学界的共识。现代宇宙学不再被看作伪科学，而成为被严肃对待的科学。在此背景下，宇宙的有限无限问题再次成为讨论的热点。人们普遍认为，现代宇宙学向马克思主义哲学提出了挑战，“大爆炸宇宙学的发展，使宇宙到底是有限还是无限的争论日趋尖锐……，如何解决哲学的宇宙无限性同大爆炸宇宙学给出的有限结论之间的矛盾，变得十分迫切……，我们坚持宇宙是无限的，但要说出道理，……现在需要回答宇宙无限性含义究竟是什么？如何把哲学上的宇宙无限性同科学上的宇宙有限性统一起来？”哲学界感到了宇宙无限性命题的危机，感到有必要为这个命题辨护，这是宇宙有限无限问题在80年代得以热烈讨论的直接背景。
我们可以发现，80年代哲学文献中关于宇宙无限性的论证实际上可分为两种，第一是哲学论证，第二是二分宇宙放弃论证。第二种方式最先考察哲学论证。
１．运用有限与无限的辩证关系。“根据有限与无限的辩证关系，只要承认了有限宇宙的存在，那就得同时承认在时空上对这个有限宇宙的超越。……既然可以超越，在有限宇宙之外，就仍然存在着时空。……而时空又是同物质和运动不可分割的，因此，它必然是运动着的物质的存在形式。”这个论证基本上还是传统的“之外”论证，不过在现代物理学的概念框架中，这个论证是不成立的。说“在有限宇宙之外仍然存在着时空”，这基于一种绝对时空观，与相对论精神是不相容的。当然，论证者可以不持有相对论的时空观，但后来又说“时空与物质和运动不可分割”，显然前后矛盾。
２．归谬：“宇宙有限论在逻辑上有一个困难之处，那就是这一界限将停留在哪里？这个归谬在物理学范围内不能成立，界限有无，有在哪里，并不是逻辑困难，而是一个科学问题。我们没有理由提这样的问题：“物理客体最大运动速度有限论者（如爱因斯坦）在逻辑上有一个困难，那就是这一界限将停留在哪里？”宇宙学的问这个归谬在认识论上是有意义的，即我们对宇宙的认识是没有界限的，如有界限，我们无法确定。不过认识活动与认识对象不能混为一谈，认为“主张宇宙有始端，就必然主张我们对宇宙的认识有终端”，“有限论将使我们的科学的眼界停留在固定的范围，而无限论就会指导我们的科学走向新的天地，新的范围”显见是错误的。
３．绝对宇宙是无限的。所谓宇宙并不是指宇宙学今天的对象宇宙，而是指综合了过去和未来全部宇宙学成果所得到的那个绝对的宇宙，由于我们的认识是无限的没有止境的，所以，这个绝对的宇宙一定是无限的。
人类的认识诚然是无限的没有止境的，但这恰恰意味着，未来的宇宙学知识是不可预知的，因此，说代表着未来宇宙学成就的宇宙概念[HTH]一定[HT]是无限的宇宙概念，本身就是对人类认识[HTH]无限[HT]性的否定。正确地说，未来的宇宙概念是不确定的，说有限不行，说无限也不行。
题也同样。但为流行。对宇宙无限性的这些哲学论证虽然不能成立，但毕竟是哲学论证，说出了一定的道理。可这样的哲学论证还是太少了。大多数论者划分两种宇宙，回避论证。
为了完成拯救宇宙无限性这一迫切任务，自然辩证法界成长出了阵容最为强大的“二分宇宙派”。这派主张，应区分开哲学上的宇宙与自然科学的宇宙，前者总是无限的，而后者总是有限的，因此，现代宇宙学与马克思主义哲学的冲突就只是表面的虚假的对立。经过区分，现代宇宙学不仅不影响“宇宙无限性的哲学结论，而且还丰富证实了它。”这种划分确实消去了宇宙学中有限模型与传统哲学中宇宙无限论的潜在对立，因为既然宇宙学的对象与哲学上所谓宇宙根本不是一个东西，那么当然，“无论宇宙模型是开放的还是闭合的，都不能成为宇宙有限无限的判据”，“宇宙总是无限这派观点获得了广泛的认可。这首先因为它成功地帮助哲学避开了所谓的挑战，捍卫了传统哲学命题，使之在日新月异的自然科学面前成为颠扑不破的永恒真理；其次还因为它也成功地帮助了自然科学回避来自哲学的非议，为许多科学家所接受。例如在中国大百科全书第一个出版的（1980年12月）《天文学卷》中，我国几位著名的天文学家提出了“物理宇宙”的概念，并在括号中补充说，“姑且这样说，借以表示现代宇宙学所研究的对象，并与哲学意义上的宇宙相区别”（见卷首“天文学”条）。必须承认，两种宇宙概念的区分从某种意义上讲是一种进步，因为它体现了对自然科学的尊重。
但是，“二分宇宙”有如下缺陷：的。”第一，它的分法很成问题（分本身无可非议，如我们也将二律背反分成时间的和空间的两种），它把自然科学宇宙看成是广袤无限的哲学宇宙汪洋大海之中的宇宙岛，这样，它所谓的二分不过是空间中全体与局部的区分。
让现代宇宙学去研究局部，让哲学去研究整体。这起码是对宇宙学的误解，宇宙学恰恰是力图通过局部天文现象的观测，求得对宇宙整体的了解。宇宙的整体的性质是不可观测的，但可以通过理论思维来把握。
还有，说宇宙只研究局部，只研究有限的宇宙岛，那么如何解释现代宇宙学中的无限宇宙模型。
再者，让牛顿的无限空间观占据哲学真理的位置，这显见无视相对论所带来的人类空间观的变革的意义。第三，二分与其初衷相违背。自然哲学原本要面向现代自然科学，消化自然科学的最新成就，可两种宇宙的划分事实上背弃了先前的良好愿望，实际上断绝了哲学与自然科学的联系，使“用现代自然科学丰富和发展马克思主义哲学”成为一句空话。我国物理学家刘辽曾经很尖锐地指出：“近年来，国内有人提出有必要去区别二种‘宇宙’，这就是所谓‘自然科学中的宇宙’和‘自然哲学中的宇宙’。请设想一下，如果哲学家心目中
第二，没有论证区分之后的哲学宇宙为什么就是无限的的宇宙竟然不同于科学家的宇宙，如果科学上的宇宙的开放闭合竟然毫不影响哲学上宇宙的‘无限性’，这岂不是人为地制造科学与哲学的对立，人为地想要把自然哲学排除在科学之外。科学总是在前进着的，受害的是自然哲学；脱离现代自然总的来说，由于哲学界（自然辩证法界）都一致同意面向现代科学，一致把得到科学证实作为最高的评判标准，关于宇宙无限性的论证注定不可能成功，因为现代物理学的确强有力的支持一种有限观。事实上，已经出现的种种论证都是不成功的。科学的最新成果，自然哲学还有什么前途？！”这席话很是击中要害。宇宙的有限无限问题长期以来作为一个自然哲学问题在科学思想史上引起纷争，实际上它是一个纯哲学的难题，因为它根源于人的时间性存在。二律背反往往被理解成空间（包括空间化的时间）上的，但更是时间上的，归根结底是时间上的。我们看到，在宇宙论思想史和空间概念史上，占统治地位的宇宙有限或无限观总是创造一套概念体系以回避对立面的问题，而并非解决问题。问题是不可能彻底解决的。即使在今天，人们如不承认相对论的内禀弯曲空间概念，不承认物质运动与时间空间的内在关联，那么依然可坚持其无限观。在认识论中，人们可以永远坚持我们认识不了事物的真相（一切皆变，无物长住），认识不了宇宙的整体（我们认识到的总是部分，总是片面的）。但我以为，在现代物理学所提供的概念体系之下，坚持无限观的理由是贫乏的；我以为，世界就是它所呈现的样子，我们可以认识宇宙，宇宙是我们的对象。最终不可消解的二律背反属于人。对象宇宙的无限性是一种误置，是主体的无限追求在客体上的投射，把认识活动的无限性当作认识对象的无限性就是明证。
（原载《科学前沿与哲学》，zhonggong中央党校出版社1993年版，后收入《自然本体化之误》）