在很长一段时间内，人们的天文观测都依赖于肉眼的观察，这就使得人们的观察范围很有限、观察到的内容也比较单调，直到17世纪，望远镜的出现一下子打开了人们的视野，曾经熟悉的天空变得复杂起来，许多陌生的天体开始呈现在人们眼前，古老的天文学焕发出了新的生机。
好奇是人类的天性。小孩子常常会问父母：我是从哪里来的？而人类也在不断地问自己：我们从哪里来？宇宙又从哪里来？这些古老问题始终伴随着人类文明的进程，达尔文生物进化论的确立解答了人类起源的疑问，而宇宙的起源则是直到今天天文学家仍然在探讨的一个问题，目前被天文学家普遍认同的是伽莫夫1946年提出的宇宙大爆炸理论，是大爆炸的最初一闪使我们的宇宙演变成为今天的样子。
我们生活在神秘之中，这个神秘就是我们的宇宙，我们可以测量它、分析它、观测它，甚至是开发它，但是宇宙到底是什么，它是如何开始的，它开始的动因是什么，它的最终结局又会是怎样的，这就是大爆炸宇宙学。由一次翻天覆地的爆炸，衍生出了宇宙万物，从一粒比原子还小的微粒产生了物质空间和时间，这时的宇宙炽热无比。在第一微秒宇宙膨胀到星系大小，这个由基本粒子组成的浓汤越来越大，它的温度如此之高，以至于能量自发地产生物质和反物质，而正反物质又互相湮灭，如此反复，物质比反物质占据了十亿分之一的优势。物质也就是质子、中子、电子统治了我们的宇宙。那时宇宙的年龄是一秒钟。这时的宇宙是不透明的，我们什么也看不见，但物理学家算得出来。这个由亚原子粒子组成的膨胀漩流在沸腾，原子将要形成。大爆炸之后三分钟，形成了最初化学元素氢、氦和微量的锂。在最初的30万年里，宇宙是一团浓雾，但随着膨胀，温度逐渐下降，我们的宇宙变得透明了，有史以来第一次光和其他辐射得以在空间传播。
望远镜并不能使我们看到早期的宇宙，但我们可以借助粒子加速器。这是一个原子粉碎机。带电粒子已接近光速彼此碰撞，仅仅半秒钟的时间，我们就模拟到了最早期的宇宙。加速器中，粒子的碰撞不断产生亚原子粒子。这些亚原子粒子正是大爆炸后宇宙中大量存在的，我们正在揭开不透明宇宙的面纱。1965年美国人威尔逊和彭齐·亚斯探测到了可观测宇宙的最早辐射。他们身后的天线监测到了来自各个方向的微波噪声，这正是零下270摄氏度的大爆炸遗迹。由于宇宙冷却了下来，这些起初在紫外波段的信号移到了微波波段，我们称它为宇宙背景辐射。宇宙背景探测器托巴像一只超灵敏的温度计，我们用它探测宇宙的温度。首先我们需要扣除太阳系的温度，然后扣除银河系的温度，这样剩下来的就是一张古老的温度图，可以观测宇宙的最老辐射。
这个宇宙最初结构的形成花了十亿年时间。宇宙不断膨胀，星系在星系团中，星系团结成链，星系团之间的空洞越长越大。这里，引力相互作用，使得星系群结成星系团，星系团结成超星系团。在宇宙创生学说上，我们知道，像这样的超星系团，是如何演化的，但对于星系由于存在碰撞与并合，我们很难揭示出它的早期历史。星系是如何形成的，仍然是个谜。计算机模拟证实，超星系团的演化是一个剧烈的过程，有些星系可以漩出整个体系之外，引力导演了一场杂乱无章的舞蹈，可以一直持续几十亿年。早期宇宙中的年轻星系显得小而不规则，它们可能是更小的团块不断并合的结果。那些处于婴儿期的星系和这个成年的旋涡星系看上去大相径庭。目前流行的观点是星系通过小块物质的不断并合而产生的。人们对这之后的演化则清楚得多，星系相互作用起主导作用，经常是星系吞并，大的星系吞掉小的，这种现象一直持续到今天。但什么是今天，宇宙有多老，如果宇宙膨胀的相对较慢，我们可以推断出大爆炸发生在大约150亿年前；如果宇宙膨胀较快，那么宇宙又年轻一些，其年龄介于100亿到130亿年。要得到宇宙年龄，追溯到大爆炸是一种方法。
另一种方法是研究那些在我们银河系的盘面以外遨游的恒星。这些恒星结成星团，每个星团有多达百万个恒星，这些星团被称为球状星团。它们中含有宇宙中最古老的恒星。通过分析这些恒星发出的光，人们初步断定它们的年龄为150亿年。但最初用追溯法得到的宇宙年龄只有110亿年。这些恒星不可能比宇宙更加古老，依巴谷卫星帮助我们解决了这一问题，它的使命是以前所未有的精度去测定几千颗恒星的距离，依巴谷卫星用视差法绕太阳轨道的对应两点测量前景恒星，相对于背景恒星的移动。依巴谷卫星证实，某些恒星比我们想像的要远10%。这使得宇宙的年龄变为130亿到150亿年。依巴谷卫星还发现，球状星团也比我们想像的远。这样球状星团的恒星年龄变为120亿到130亿年。宇宙越老，它膨胀得就越慢。那么，会不会有一天膨胀停止，然后向反方向发展呢？目前有不同的理论说法。其中有一种理论认为，宇宙的膨胀将永远持续下去，直到像烟花爆竹那样耗尽它的能量。而另一种大收缩的理论则更富戏剧性，当膨胀耗尽的时候，就开始收缩。无论是宇宙的诞生还是宇宙的演化，目前天文学家们，仍在研究探讨。以后是否会有新的学说出现，还有待于天文学家们继续努力。
其实，大爆炸理论仍然有无法解释的现象，比如，大爆炸前的宇宙是什么样？大爆炸是怎么引起的？等等。既然如此，这一学说又为什么能够得到天文学家的一致认同呢？
20世纪初，乔治·埃利温·海尔在加利福尼亚的威尔逊山上建造了当时最大、功能最强的望远镜，天文学家哈勃和他的同事赫马森在这里的观测结果成为后来大爆炸学的理论基础之一。
说来有趣，打开宇宙大门的钥匙，宇宙学的关键就是一种极其平常的自然现象，一种日常的生活体验。设想有一个运动的物体正在向外发送一种波，这可以是光波，可以是声波，也可以是别的任何一种波。当这个运动物体发的声响从我们身边经过时，我们会感觉到声音在音调上的变化，这就是多普勒效应。如果你坐在这列火车上，那么在你听来火车汽笛的音调是一样的。但这只是对你而言，因为你随着声源一起运动。假如你是站在铁轨旁，那么当火车驶过时，你会听到熟悉的声音频率偏移的现象，称为多普勒频移，只要了解波的传播特点，这种多普勒效应是不难理解的。一列静止的火车发出的声波是以正圆形向外散开，就像是一池静水中荡漾开的涟漪。让火车再次开动起来，现在它向前发出的声波在传播中会受到压缩，而向后发出的声波传播中会被拉开，受到压缩的波频率变高，听起来音调也升高，被拉开的波频率变低，音调也降低。光波的情况也是如此，颜色对于光就相当于音调对于声音，受压缩的光波的颜色会变得更蓝一些，及发生所谓蓝移；被拉开的光波它的颜色会变得更红一些，即所谓的红移。像火车这样的运动速度，它发出的声波在音调上的变化是能够被我们感觉到的。但是要想发现光的颜色因火车运动而发生的变化，那它的运动速度至少还得再快上100万倍才行。然而光的多普勒效应，正是打开宇宙大门的钥匙。
20世纪20年代，美国的威尔逊山天文台安装了一台当时世界上最大的望远镜，它透过当地的洛杉矶那时还十分明澄的大气进行观测。这台望远镜上装有一面巨大的反射镜，口径有100英寸，即254厘米。来自遥远星系的光线，由它反射到一块玻璃感光底片上。
望远镜必须以很高的精确度对准天空中的目标，而且始终指向那里。这样一台重达75吨，像火车头一样庞大的家伙，比最精巧的怀表还要精确。一切都得经过周密的检查，电气系统必须尽善尽美。正式进行观测之前若干小时，圆顶天窗就得打开，以便让室内室外温度达到一致。赫马森配制出高感光度的乳剂，把它涂在玻璃片上，然后把玻璃片插入底片夹，利用这台大型望远镜去捕捉来自遥远星系的微弱光线。赫马森和他的同事天文学家哈勃拟定了一套系统的观测计划，打算去测量来自当时所知道的最遥远星系的多普勒光谱频移。赫马森和纳尔逊的工作就是这套计划中的一部分。可是，来自遥远星系的光线太微弱了，即使用世界上最大的望远镜，也必须进行长期曝光。这往往需要一整夜，甚至需要接连几夜的时间。赫马森把待测星系的天球坐标值，告诉给自己的夜班助手，在漫长的寒夜里，他要不停地对望远镜进行微调，以保证它准确地跟踪所观测的星系。这样通过长时间的定位曝光，便能在底片上记下它的影像。但是远处的星系太暗弱了，即使通过最大的望远镜，也无法直接看到，所以应当把望远镜先对准目标附近的一颗亮星，然后再错开一些，把它指向什么也看不到的地方。随着长夜的消逝，来自那个看不见的星系光线就会一点点地积累在底片上，望远镜把来自星系的暗弱白光聚焦在光谱仪上，在那里白光中包含各种颜色的光，便散成彩虹一样的光谱，最后记录在这些小玻璃片上。
大型望远镜只能看到天空中非常小的区域，随着地球的转动，不用几分钟供确定方位用的那颗恒星或星系就会溜出望远镜的视场。所以，赫马森不得不整夜呆在望远镜旁边，监视着它为抵消地球自转而向相反方向做出的转动，以便一直对准待测星系。可以说这台望远镜就是一台时钟。
困难，刻板，乏味，但是正是通过这样的工作，哈勃和赫马森一点一滴地积累起大爆炸理论的证据，当然他们当时并未意识到这一点。他们发现越是遥远的星系，光谱越向红端移动。
如果这种红移果真是多普勒频移效应造成的，远处的星系一定在离我们而去。熬了整整一个通宵以后，赫马森卸下底片小心地进行冲洗。
就这样，赫马森发现他们观测的所有星系，几乎都有红移现象，这说明星系都在离我们而去，而且星系离我们越远，往后的退行就越快。把这些向外散开的星系同空间的结构联系起来，就会想到宇宙本身是在膨胀着，至于膨胀的起因，则是一次大爆炸。这一令人震惊的结论，正来自这些小小的底片，哈勃和赫马森的发现，导致了大爆炸理论的产生。这张底片的上部和下部是一些用作校准的标准谱线。这是赫马森预先拍摄好的，中间则是一个相对来说比较近的星系光谱。每一种元素都有自己特有的光谱线，就像每一个人都有自己的一套指纹一样。紫色区里的这两条暗线，说明具有这两个频率的光被吸收的最多。它们是钙元素的吸收线。钙存在于这个星系的上千亿颗恒星的外层的大气中。近处的星系，只有很小的多普勒效应，但是在他拍摄到一个更暗更远的星系的光谱上，他发现这两条钙谱线向右方向红方区移动了一段的距离。当他检查了一个位于40亿光年以外的遥远星系的光谱时，他发现这两条钙谱线有更大的红移。
哈勃的观测结果总结起来就是：星系距离我们越远，它红移的量级也就越大，这种关系后来被称为哈勃定律。长期坚持不懈的观测最终成就了伟大的天文学家哈勃，也成就了后来的宇宙大爆炸理论的证明，不过，天文学的发展并不总是这样一帆风顺，在最初产生的时候它始终是与占星术以及原始宗教纠缠在一起，相伴发展的，所以早期的天文学家付出的不仅仅是辛苦的观测，还要不断地与已经被统治者接受的错误理论作斗争，天文学的面目也就在这个过程中逐渐变得清晰起来。那么，现在就让我们一起去回望一下天文学的开拓者们。
如今像这样的天空只能在远离灯光和污染的地方才能看到，而在古代，任何人都能看到这样的天空，都熟悉天空。今天的猎人们像他们的祖先一样，用太阳来确定时间，他们知道天体的运动。真正的天文学开始于6000年前的巴比伦。他们记录天体的运动，将星群划分为星座，并将其想像成图形，以及黄道十二宫的符号。巴比伦人观测了漫游的星，它们就是今天所知的最近的五颗行星。同时，中国的天文学家在巡视宇宙，详细记录像彗星这样的天象。在埃及尼罗河每年的泛滥，是以天狼星在凌晨升起为标志的。古埃及人也许认为这样的周期是由他们的神所主宰。但他们有很好的观念，将其天文历划分为365天。很晚以后，在中美洲的玛雅人也做了同样的工作。但是，他们的战神金星提供了另外一种历法，584天，这是基于金星的循环周期。而关于天空的历学，这是古印度的观点，认为世界是由四只大象支撑的，大象站在巨龟的背上，漫游在由巨蟒环绕的海洋上。在公元前300年时，古希腊人则更科学一点，他们以一组同心的水晶球绕地球运动，来反映宇宙的情况。在每个球上分别是太阳、月亮和当时知道的五个行星，背景的恒星则放在最外面的球上。公元前200年的仲夏，太阳直射进埃及阿斯旺的一口井底。这件事被一位文献学家阿拉托塞知道了。他工作在阿斯旺以北几百公里的亚历山大市。而这里同一时刻的太阳使柱子显出了影子，他在琢磨这是为什么，原因就是地球的弯曲。当阳光垂直地照在阿斯旺的井底时，而在亚历山大则有个角度。阿拉托塞使用简单的几何就得出了地球的周长，证明地球不是平的。古希腊人开始测量天空，第一张星图是由数学家依巴谷完成的。他记录了恒星的亮度，他还通过观测日月食，试图得出太阳和月亮的相对距离。
另一个希腊人托勒密相信，行星是绕地球转的。这个错误观念流传了将近1500年，而使托勒密名声广为流传。那么，托勒密如何考虑行星的漫游呢？当其他的恒星在天空中均匀的东升西落，为什么这些漫游的星有时会向相反方向运动呢？托勒密的解释是本轮，用很小的圆轮来描述行星偏离其主轨道的运动。这是错的，但也能符合当时的观测实际。在16世纪，尼古拉·哥白尼这位波兰的教士，在把天文学作为业余爱好时，将太阳放在我们这个系统的中心。他把五个行星放在了绕太阳的圆轨道上，把月亮放在了绕地球的圆轨道上。
“地球围绕着太阳旋转”，对今天的人们来说，这已经是再普通不过的一个常识，不过，当初“日心说”出现并被人们接受却经历了一个艰难的过程：其实最早精确推断出地球在太阳系中的位置的应该是2200多年前的阿里斯塔克，只不过这个结论是和我们的日常经验相反的，人们看到的永远是太阳的东升西落，所以在很长的一段时间里，他的声音被淹没了。17世纪，哥白尼发表的“日心说”遭到当时欧洲教会的严厉禁止。在他以后，布鲁诺因为坚持“日心说”而被活活烧死。伽利略也被教会威胁如果坚持“日心说”，就会被处以极刑，但是，后来他还是出版了《关于托勒密与哥白尼两大世界体系的对话》，把哥白尼的学说推向了最终的胜利。不过，伽利略对天文学最大的贡献还是他研制了天文望远镜。1609年，伽利略把他自制的30倍望远镜指向了天空，从此开创了天文学的新时代。利用望远镜，伽利略发现皎洁的月球表面并不平坦，有着无数大大小小的环形山，根据望远镜的观察，他绘制出了第一张月面图；他还发现了木星的4颗卫星以及太阳黑子。
伽利略制作的是折射望远镜，后来，为了观测得更远、更清楚，镜身被做得越来越长，到了17世纪中叶，它已经笨重得无法继续发展下去了，这个时候，牛顿制作出了反射望远镜，它利用了光的反射原理，望远镜不必被做得很长，如今，反射望远镜已经成为天文观测的日常工具。望远镜延伸了天文学家的眼睛，使人类探测到的宇宙空间不断扩大，今天，天文学家们仍然在努力，他们要制造出更大、更精密、功能更强的望远镜。
他改变了我们的观点，他改变了我们的观察方式，他改变了我们的宇宙观，这些是大卫·马琳关于宇宙的代表作精选。这是澳大利亚偏僻而人烟稀少的内陆地区，在它的东边的沃如亩布沟山脉中，有一架巨大的望远镜。这是个很适于观察星空的地方，这里有南半球没有污染的天空，远离城市的灯火，每年拥有60%的晴天，这就是过去20年里，大卫·马琳借以观察宇宙的眼睛，位于南新威尔士的英澳望远镜。如果你把英澳望远镜看作是一架巨型照相机的话，那么它的反射镜的上方则有一个巨大的透镜，它有12.7米的焦距，焦比是F3.3。如果把它安装在你的潘太斯照相机上，那会给人留下极其深刻的印象。如果你有一个12米的焦距，F3.3焦比的长焦镜头，它的确是一个极其强大的仪器。
在望远镜的主焦室，马琳就像一个宇航员在太空舱一样，在他下面有一个巨大的镜子。它的直径几乎有13英尺，相当于3.9米。这面镜子采集星光，并且反射到主焦室中照相机的焦点上。现在就让我们一起随马琳遨游夜晚的星空。这是基础摄影术，某些技术始于19世纪。马琳不使用胶卷，而使用很大的玻璃干板。这架望远镜和它的圆顶足有一个教堂那么大。马琳在腔体内背对恒星，他下面的镜面面对今晚拍摄的目标。最终的照片是在一个绿、红和蓝三个波段连续曝光的合成物。由于天体的暗弱程度，3次曝光共需5个小时。要拍摄最暗弱的星系他可能要用3个晚上，也许间隔几年。尽管这项工作看上去既枯燥又艰辛，但是付出终有回报。天文观测是一种美妙的经历，它有激发灵感的一面。因为你正坐在星空下，坐在极其精细的高技术仪器之上，一晚上它都属于你。在主焦室中有一个扩音器，播放着巴赫或贝多芬的音乐，整个夜晚听起来都有极美的环绕着整个圆顶的回声。
利用UK施密特望远镜拍到的图象，使马琳第一次踏上了天文学的阶梯。这架施密特望远镜，有一面直径1.2米的镜子，但是它没有目镜。这架望远镜是专门为进行天体照相而设计的。UK施密特是马琳观察宇宙的广角眼，它揭示了天空的奥秘，仿佛我们的眼睛对于颜色与光线敏感了百倍。颜色给了恒星年龄、温度、大小和成分的信息。这是星团，也称七姐妹星团的施密特照片。来自年轻恒星的光，在气体与尘埃云中反射成为蓝颜色。像这样的精细图象，摄自这架施密特的兄长英澳望远镜。这是镶嵌在尘埃里的亮星，在北冕座方向的一个蓝色反射云。这是另一张英澳望远镜拍摄的发射星云照相。这个鹰状云是由一个很热的恒星激发周围云中的氢，它发亮而红的光。这是锥体云，一个黑色的尘埃结构映射在一个发射星云的红色氢的背景上。这是一个第三叶星云，暗星云致密的尘埃云，它被穿过天蝎座的星风吹击着。这个黑色的斑点不是一个太空中的洞，而是人马座中千百万恒星镶嵌的暗云。这幅图象朝向银河系中心。这些照片非常漂亮，而事实上它们在科学研究上是无价之宝。
可以预计每隔76年，一颗特殊的彗星就会掠过地球。这是在1986年哈雷彗星出现时大卫·马琳拍摄的照片。1994年英澳望远镜静候另一颗彗星。正是大卫·安澜在70年代中期认识到这架望远镜有一些特殊的机械特性，它涉及了一系列红外仪器，使这架望远镜在红外天文学方面处于领先地位。望远镜正聚焦在木星上。这颗行星正受到攻击，20多个舒梅克——列维9号彗星的碎块，正冲向这个巨大的气体球。几天内被彗星碎块接连击中的地方在红外波段显现了出来，这些不是光学图象，而是这架望远镜测量到的碰撞产生的热量。每一个彗星碎块都有一个字母编号，而这个晚上在英澳望远镜的控制室里科学家们正在密切观察着W号碎块。来自美国加州喷气推进实验室的大卫·科里斯是项目组长，坐在前排位置上欣赏首次预测到的天体碰撞。这是一个天文学家的梦。紧张的气氛在加剧，这颗彗星将伴随一个巨大的爆炸声而结束，还是轻声的消失呢？碰撞发生在木星背向我们的地方。为了看到它们，观测者必须等到木星自转过来。W碎块晚了一点，但它出现了一个很亮的信号，以致天文学家不得不去保护望远镜精致的灵敏元器件。这是红外图象，那个晚上英澳望远镜拍到了地球上最好的天文照片。我们在正确的时间使用了正确的仪器。我们使用了依瑞斯，一个大卫·安澜设计的红外光谱仪。他的学生之一维克弥使用了它，并且得到了非常好的彗木碰撞图像。
制作望远镜的历史从来没有停止过，我们人类永远希望制造更大的望远镜。当年乔治·埃利温·海尔在威尔逊山上造出了当时最大的望远镜，并且由此取得了许多科学成就，进而成就了一个伟大的哈勃。然而，现在天文学家还想造更大的望远镜。后来有了一个5米的望远镜。一个5米的镜子，我们从来没有见过这么大的镜子。现在我们还想做更好的望远镜，我们就想在智利的圣地亚哥，或者确切的说在巴拉那尔放一个更大的望远镜。
这里的天空非常美丽，越好的仪器接受的光就越多，看得越清楚，这个地方大气都很少，能够看清美丽的天空，拉西亚位于智利的中部，是欧洲的南方天文台在上个世纪选择的天文台址，目前已经使用了30年。在那个时期，这里是世界上最好的地方，我们现在又在南半球重新选择智利这个地方。我们现在选择了南方，并不是说天文学家喜欢在南边观测，只是因为这个地方确实好。从地球的照片就可以看出来，从照片上看，到处都有云，但有些地方是永远没有云的。智利就是这样一个地方。我们经常要问，也许天文学家能够回答这样一些问题。我们做这些干什么用的，我们将来会不会用这样一个镜子发现新的行星，用我们打磨的这个镜子是否可能有震惊世界的发现呢？要把这个天文望远镜变成一个可供天文学家使用的观测工具，我们还有很多工作要去做。望远镜可以自由转动，可以指向任何一颗恒星。光从圆顶外照进来到主镜上，然后再反射到上面的副镜上，再下来反射到第三个镜面上。通过第三个镜面，把光聚焦在两面的焦点上。或者往左，或者往右。这和其他的望远镜是一样的，它的副镜是可以移动的，使其可以调整焦距和校准光学系统。这和NTT的方式一样，当然了NTT是3.5米望远镜，而我们是8.2米望远镜。我们的望远镜精度要求会更高一些。
我们使用了自适应光学系统，可以用它改变图像质量，它可以通过星象判断大气扰动的情况，进而知道如何改变主镜形态，使观测图象质量更好。1号天文望远镜里的光线将通过这一隧道到达2号、3号、4号望远镜。二三个小的辅助天文望远镜里的光线将通过那儿到达，在这里，将有一个复杂的配有十几个小镜的系统，其空间分辨率相当于直径120米的望远镜。这4个大型巨型望远镜的光线束和三个小辅助天文望远镜的光线束会合以后，将被引导至一个中心实验室，它们将在那儿被分析。当我们能够成功的将这一切变为现实后，这4个天文望远镜将会像一个巨型天文望远镜那样运行。这个巨型天文望远镜的尺寸是由4个之间的最长距离来决定的，也就是120米，一个直径为120米的天文望远镜可以分辨出月球上的一个人。因此这是一个非常强大的仪器。当然了，人们不会用它去观察月球上的人，人们将用它研究恒星旁的行星，银河系中心的活动等等。光干涉的方法在2004年至2005年之前是无法操作的，它的操作要等到VLT的每个单元都可以单独使用。VLT是4个直径为8.2米的天文望远镜的组合，这4个天文望远镜配备有不同的系统，并有不同的潜力，VLT的建造并不是为了观察或研究某一个特殊的物体，这是一个非常巨大的天文望远镜，它可以用来做和其他天文望远镜不同的事情。现在有一件令人激动的事情，就是用超新星作为参照星来研究宇宙的膨胀。我们知道它们的亮度和它们离我们的距离，这可以使我们推断出宇宙膨胀的速度，还可以使我们推断出宇宙的质量，VLT可以使我们在这一领域的研究中迈出更大的一步。
正当光学望远镜越造越大的时候，1931年，美国工程师央斯基在寻找干扰无线电波通讯的噪声源时，意外地发现了一种来自银河系中心的无线电波辐射，这个意外为人类提供了天文观测的新途径——这就是射电天文学。
色彩与光线只是我们所要介绍内容的一部分，可见光也就是中间的彩虹，只是整个辐射谱的一部分，整个辐射谱是从波长最短的γ射线一直延伸到波长最长的射电波，我们看到的可见光只是其中非常窄的一个波段，所有的辐射都是不可见的，我们之所以能看到可见光，是因为它被大气中的粒子反射了。这是用可见光拍摄的太阳，这只是它全部辐射的一小部分，但是我们仍然能够得到一些线索。我们的身体遇到红外线时会感觉到热，遇到紫外线会被晒黑。和我们一样，光学望远镜也只能探测到可见光，它们因此而遗漏了很多信息。为了能够捕捉到宇宙的全貌，我们需要开辟其他波段的天文观测方法。这是非常难的，如同乐队在正常的演出着，而我们听到的只是其中的一小部分音乐。宇宙中的情况也正是如此，可见光只是整个光谱中的一两个音符，我们需要完整的光谱，它包括所有的辐射，如同倾听整个宇宙的大乐队。
在辐射谱中，射电波的波长最长。我们用射电望远镜能探测它们。射电望远镜能够发现远在几十亿光年处和空间一起膨胀着的类星体。看到了很远的地方，同时就是看到了很久的过去。这就是说，看到了宇宙的边缘，也就是看到了大爆炸发生时刻的情况。用射电望远镜，人们还探测到了宇宙背景的辐射，这是大爆炸烈焰的余热，温度很低，有很大的红移，就像时间长廊中回响的余音。
这是一组很大的射电望远镜天线阵列，它由27台独立的望远镜组成，设置在美国新墨西哥州的一片荒野上。这种新式的射电望远镜是极其灵敏的，类星体实在是太远了，用这样的望远镜所接收到的类星体辐射功率也只有一千万亿分之一瓦。实际地球上所有的望远镜所接收到全部的能量，它竟然达不到一片雪花所具有的能量。无论是探测宇宙背景辐射，还是统计类星体的数目，或者是搜寻外星人发来的信号，射电天文学家处理的都是一些微小的能量。
这些射电望远镜就像巨大的白色花朵，开放在新墨西哥州的这片沙漠上，它们是人类聪明才智的纪念碑。微弱的无线电波经过搜集、聚焦、汇总和放大，最后变成星云，星系和类星体的图象。如果人们长着一双能看到无线电波的眼睛——当然这双眼睛起码得比车轮还要大才行——那么我们看到的宇宙就会是这个样子的。比方说这个椭圆星系的后面，会拖着一条长长的扫帚星尾巴，它以无线电波的形式发出光辉。无线电波为我们揭示了宇宙中无数的类星体，还有无数发生相互作用并不时出现爆炸的星系。每当我们在一种新的波长下观察宇宙时，都会感受到一个新的世界。来自宇宙尽头的点滴信息，不断积累起来，我们对它的理解便一步步加深，这是一种对古老宇宙，对眼睛看不到事物的探索，是人类向宏大的宇宙发出的不懈询问。
人类也从安装在人造卫星上的天文台获得了许多新的重要发现。这些发现不是从可见光，也不是从无线电波得来的，而来自X射线。观测结果表明，在这些星系之间弥散着温度极高的热氢气云，它们发出大量的X射线。如果在所有的星系团中，普遍存在这种星系际物质，宇宙中就可能有足够多的质量形成闭合型的宇宙，并且成为一个永远振荡的体系。假如宇宙是闭合的，就会得出一种奇特的富有吸引力的同时又使人困扰不安的推论。无论从科学上还是从其他方面，这一推想都堪称绝妙。这种推想从未得到过证明，也许永远也得不到证明，尽管如此它还是激动人心的。这个推想是这样的，我们的这个宇宙包括最远的星系在内，不过是另一个更为广大宇宙中的一粒微尘，一个电子，这另一个广大的宇宙，我们是永远无法看见的，而它又是更大的另一个宇宙中的一个基本粒子，层次如此递升，无穷无尽。
与光学望远镜呈现出的图像不同，射电望远镜只能接受天体发出的无线电波，并将它们记录成一条条曲线，但是就是通过这些弯弯的曲线，天文学家们发现了宇宙中人们从未意识到的天体的存在，类星体、脉冲星、星际分子，还有微波背景辐射都是通过射电手段观测到的，射电天文学是迄今为止人类在地球上观测天象最先进的手段。
