Jest jeszcze inny powód, by ją cenić: matematyka jest jedynym narzędziem, które pozwala sięgać tam, gdzie nigdy nie sięgnie wzrok, choćby wspomagany najbardziej nowoczesnym teleskopem. Matematyka pozwala dowiedzieć się całkiem dużo o rzeczywistym świecie – i to bez wchodzenia do laboratorium czy pod kopułę teleskopu. Fakt ten, zwany czasem racjonalnością przyrody, sam w sobie jest nader zadziwiający. Historia nauki dostarcza wielu przykładów zdumiewającej skuteczności matematyki. Jednym z bardziej spektakularnych było teoretyczne przewidzenie przez francuskiego astronoma U. Le Verriera (1846) istnienia nieznanej wcześniej planety, nazwanej później Neptunem, którą faktycznie potem ujrzano przez lunetę na niebie, niemal dokładnie w wyliczonym miejscu.

Wiek Wszechświata jest skończony

Pytając o Wszechświat, trzeba zacząć od kilku oczywistych faktów i obserwacji. Pierwszy z nich znany jest każdemu: niebo w nocy jest ciemne. A zatem przestrzeń kosmiczna nie może być nieskończona i jednocześnie wypełniona równomiernie gwiazdami. W przeciwnym razie w dowolnym kierunku zawsze napotkalibyśmy jakąś gwiazdę i nocne niebo świeciłoby jak powierzchnia Słońca. Zatem albo ilość gwiazd jest skończona, albo wiek Wszechświata jest skończony.

Drugi fakt jest nieco mniej oczywisty. Większość informacji o Wszechświecie przynosi nam światło, a to porusza się z wielką, ale jednak nie nieskończoną prędkością. Dochodząc do nas, niesie ono informację o świecącym obiekcie z chwili jego wysłania. Patrząc na Słońce, widzimy go takim, jakim było jakieś 8 minut temu, bo tyle czasu zajmuje światłu droga do Ziemi. Obserwując skrajnie odległą galaktykę czy kwazar widzimy go takim, jakim był miliardy lat wcześniej. Innymi słowy: obserwacje kosmologiczne są zawsze i nieuchronnie uwikłane w historię. Patrząc dalej, patrzymy jednocześnie w głąb historii Wszechświata.

Kosmologia w dzisiejszym rozumieniu tego słowa narodziła się w pamiętnym dla historii powszechnej roku 1917. Był to rok objawień Matki Bożej w Fatimie oraz brzemiennych w skutki burzliwych wydarzeń w Rosji, które na wiele lat rzuciły tragiczny cień na Europę. Wtedy to Albert Einstein zastosował swoją nową teorię grawitacji, zwaną dość nieszczęśliwie ogólną teorią względności, do całego Wszechświata. Jego pierwszy model nie oparł się próbie czasu (był to statyczny świat wypełniony jednorodnie gwiazdami), niemniej zwiastował narodziny nowej nauki: kosmologii relatywistycznej, czyli opartej o ogólną teorię względności.

Nie była to pierwsza próba opisu świata jako całości. Już w starożytności opis taki podał Ptolemeusz i jego wizja przetrwała rekordowo długo: 14 stuleci, zanim radykalnych zmian nie dokonał w niej Kopernik. Modele Ptolemeusza i Kopernika były pożyteczne w tym sensie, że dostarczały opisu ruchu Słońca, Księżyca i planet na sferze niebieskiej, pozwalały przewidywać zaćmienia i inne zjawiska.

Znaczący postęp dokonał się dzięki Newtonowi, który wprowadził koncepcję grawitacji, przyciągania się mas na odległość, niemniej modele świata oparte o jego teorię prowadziły do rozmaitych paradoksów. Dopiero wspomniana teoria Einsteina pozwoliła w sposób wolny od sprzeczności i paradoksów odpowiedzieć na wiele pytań dotyczących Wszechświata i jego ewolucji.

Obraz Wszechświata według współczesnych kosmologów

Jaki zatem jest obraz Wszechświata według współczesnych kosmologów? Naukowcy ci, w oparciu o obserwacje (początkowo bardzo skromne, z czasem bardziej obfite), stosując prawa fizyki i subtelne metody matematyczne odważyli się stworzyć niezwykły obraz struktury i ewolucji Wszechświata jako całości. Udzielili trafnych odpowiedzi na wiele trudnych pytań, przewidzieli nieznane zjawiska, które potem faktycznie zaobserwowano. Dość dokładnie oszacowali wiek Wszechświata na 13 miliardów 700 milionów lat (błąd tego oszacowania jest mniejszy niż 1%, co jest przedmiotem zrozumiałej dumy kosmologów.) Pojawiła się spójna wizja kosmicznych narodzin jako gigantycznej eksplozji, która – choć gołym okiem tego nie widać – trwa do dzisiaj. Dokładnie odtworzono historię Wszechświata, poczynając od drobnego ułamka sekundy po tej eksplozji aż do chwili obecnej. Obliczono procentową zawartość różnych pierwiastków chemicznych. Zarysowano nawet kilka prawdopodobnych scenariuszy dalszych losów Wszechświata.