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作为[[科学]]，宇宙学起源于[[哥白尼]]原则和[[牛顿力学]]，它们指出天体和地球上的物体遵守同样的物理原理并解释了[[天体]]的运动。现在这一分支被称为天体力学。一般认为，物理宇宙学起源于[[二十世纪]]的[[爱因斯坦]][[广义相对论]]和对极远天体的天文观测。二十世纪的科技进步使对宇宙起源的猜测成为可能。它也帮助建立了被绝大多数[[宇宙学家]]公认作理论和观测基础的大爆炸理论。（虽然职业宇宙学家认为大爆炸理论给观测以最好的解释，一些人至今仍在鼓吹另类宇宙学如等离子体宇宙学 <ref>[http://www.doc88.com/p-4367660017556.html 等离子体宇宙论简介]，道客巴巴，2016-09-18</ref> 和稳恒态宇宙学。）大致来说，物理宇宙学处理的对象是宇宙中最大的物体（如[[星系]]，星系团，超星系团），最早形成的物体（如类星体）和几乎均匀的最早期宇宙（大爆炸，宇宙暴胀，微波背景辐射）。

虽然[[大爆炸理论]] <ref>[http://www.360doc.com/content/19/0416/04/47403369_829083608.shtml 1-2化学元素与宇宙大爆炸]，个人图书馆，2019-04-16</ref> 看起来可以解释早期热宇宙，它却面临着许多困难。它的物理模型虽然很简单，但是却没有被粒子物理所证实，其主要困难在于如何调和它和[[量子场论]]的矛盾。一些宇宙学家认为弦理论和膜宇宙学能为解决宇宙学原理提供另一方案。