20世紀初，隨著阿爾伯特·愛因斯坦和愛德溫·哈勃的工作的進展，宇宙學開始成為科學的一個分支。愛因斯坦構建的理論使人們能夠理性地思索整個宇宙；哈勃則發現了一些宇宙正在膨脹的最早觀測證據。在20世紀之前這些都是不可想象的，宇宙學一直以來都屬於宗教和哲學的範疇。20世紀之後宇宙學才作為科學開始繁榮發展起來，並且現在正朝著精確科學的方向邁進。
引力主導了大尺度下的相互作用，這使得引力成為宇宙學研究的基礎。不幸的是，單靠牛頓的引力理論無法建立一個統一的宇宙模型。雖然牛頓的平方反比引力適用於宇宙中的萬事萬物，但它的傳播是瞬時的。這一情況其實不算糟糕，因為這意味著我們在地球上能夠體驗到宇宙中所有物體帶來的引力。真正的麻煩在於當人們試著把無窮多物體在宇宙中某一點的引力場疊加起來時，牛頓理論告訴我們總引力場大小與我們對單個物體的引力場求和的順序有關。這顯然不能令人滿意。
當然，我們現在已經知道牛頓引力近似愛因斯坦引力理論，隻是後者更完整。好在上麵所述的問題並沒有發生在愛因斯坦的理論中。相反，我們得到了許多自洽的模型可以用來描述我們所在的宇宙。愛因斯坦把人們的注意力集中到時間和空間，這使我們通過他的理論對宇宙有更深刻的理解，這是牛頓理論無法做到的。利用愛因斯坦的理論，我們不僅能給宇宙中萬事萬物的相對運動建立模型，還能夠描述構成宇宙的時間與空間的行為。我們現在來好好看看這是如何做到的。
現代宇宙學史
我們所知的現代宇宙學是在20世紀20年代誕生於蘇聯物理學家亞曆山大·弗裏德曼(Alexander Friedman)的工作中。利用當時剛發表的廣義相對論，弗裏德曼展示了宇宙在空間上任意一點朝任何方向看起來都相同，而且它要麽膨脹，要麽收縮。可以肯定，這一非凡的預言在當時引起了轟動，因為那時的天文學家們無法從觀測中得到這些結論。然而弗裏德曼卻得出了一組方程來描述宇宙，並意識到在這些宇宙模型中，空間要麽是平直的，要麽有正或者負的曲率。也就是說，他認識到愛因斯坦的方程中存在一些解，它們對應的空間是彎曲的，就像一個巨大的三維球麵或者馬鞍麵(見圖10)。