那么，如果要是从探测的角度，倒着来说宇宙的泡沫状大结构。太阳是颗单星，但宇宙中的多数恒星往往是两颗、三四颗、十几颗到几十万颗聚集在一起，分别称双星、聚星和星团。因此，恒星并不是均匀在宇宙中分布的。
事实上，所谓单星、双星、聚星和星团也并不是均匀分布的，它们分别聚集在一起形成星系，就算宇宙怎么膨胀都不散开。太阳位于银河纱之中，它共有1000多亿颗恒星，其中还包括大约1000个星团。在宇宙之中，共有1000多亿个像银河系这样的星系，另外还有一些独立的星团和星云。并且星系和独立的星团、星云并不是呈均匀分布的，它们则是分别聚集成星系群或星系团。此外，银河系所在的叫本星系群，半径大约是300万光年。
通常，星系群和星系团也不是均匀分布的，它们又分别聚集成超星系团。本星系群属本超星系团，半径大约是3亿光年。据相关探测表明，超星系团并不是最大的群体。在距离银河系大约2亿光年的地方，有一个非常强大的引力源在牵引着本超星系团。根据分析推测，这个大牵引者极有可能是由很多超星系团组成的超星系团集团。
由上述可知，不均匀分布形成了宇宙的所谓泡沫状大结构。星系集中的地方就是泡沫壁，也就是星系膜或星系纤维，它们形成“星系长城”。而几乎没有星系的地方是泡沫结构中的大泡泡，被称作“宇宙空洞”，宇宙空洞的直径能够达到1～3亿光年。
宇宙中所谓的泡沫状大结构，并不能说明宇宙中的物质分布不均匀。如果就整个宇宙来说，它在每个方向上物质分布的均匀速度达到十万分之一。
4.膨胀或脉动的宇宙
宇宙的膨胀
在这一年，一个默默无闻的前苏联数学家弗利德曼，应用不加宇宙项的场方程，得到一个膨胀的、或脉动的宇宙模型。弗利德曼宇宙在三维空间上也是均匀、各向同性的，不过，它不是静态的。这个宇宙模型随时间变化，分三种情况。第一种情况，三维空间的曲率是负的；第二种情况，三维空间的曲率为零，也就是说，三维空间是平直的；第三种情况，三维空间的曲率是正的。前两种情况，宇宙不停地膨胀；第三种情况，宇宙先膨胀，达到一个极大值后开始收缩，然后再膨胀，再收缩……因此第三种宇宙是脉动的。弗利德曼的宇宙最初发表在一个不太著名的杂志上。后来，西欧一些数学家物理学家得到类似的宇宙模型。著名科学家爱因斯坦知道这些膨胀或脉动的宇宙模型后，很激动。相比之下，他觉得这比自己的模型做得好，应该放弃，而弗利德曼的模型才是准确的宇宙模型。
并且，爱因斯坦还作出声明，称自己在广义相对论的场方程上加宇宙项是很错误的，场方程不应该包含宇宙项，而更应该是原来的老样子。不过，宇宙项就像“天方夜谭”中从瓶子里放出的魔鬼，再也收不回去了。后人并没有听取爱因斯坦的意见，而是继续讨论宇宙项的意义。因此，现在的广义相对论的场方程分为两种，其中一种不含宇宙项，而另一种含宇宙项，这些都在专家们的应用和研究中。
大约是在1910年左右，有些天文学家就发现很多星系的光谱有红移现象，个别星系的光谱还有紫移现象。这些现象可以用多谱勒效应来解释。远离我们而去的光源发出的光，我们收到时会感到其频率降低，波长变长，并出现光谱线红移的现象，也就是光谱线向长波方向移动的现象。反之，向着我们迎面而来的光源，光谱线会向短波方向移动，出现紫移现象。这种现象与声音的多普勒效应相似。很多人可能都有过这样的感觉：迎面而来的火车，它的鸣叫声特别尖锐刺耳，远离我们而去的火车其鸣叫声则明显迟钝。这就是所谓声波的多普勒效应，面对扑面而来的声源发出的声波，人会感到它的频率增高，而渐渐远离我们的声源发出的声波，人则会感到它的率下降。
假如现在认为所谓星系的红移、紫移，都是多普勒效应，那么大部分星系都是在远离我们，只有个别星系向我们靠近。随后进行的研究中我们发现，那些个别向我们靠近的紫移星系，都在我们自己的本星系团中（我们银河系所在的星系团称本星系团）。其实本星系团中的星系，大部分红移，小部分紫移；但是其他星系团中的星系就全部是红移了。
在1929年的时候，美国的天文学家哈勃对当时的一些观测数据进行了总结，提出一条经验规律，河外星系（即我们银河系之外的其他银河系）的红移大小正比于它们离开我们银河系中心的距离。因为多普勒效应的红移量和光源的速度是成正比的，因此，上面所说的定律也可以表述为：河外星系的退行速度和它们离我们的距离成正比：
V＝HD
在这个公式中，V是河外星系的退行速度，D是它们到我们银河系中心的距离。这个定律称为哈勃定律，比例常数H称为哈勃常数。根据哈勃定律来分析，全部的河外星系都在逐渐远离我们，并且离我们越遥远的河外星系，离开得速度也会更快。在哈勃定律所反映的规律和宇宙膨胀理论正好相符。个别星系的紫移也能够这样来说明，本星系团内部各星系要围绕它们的共同重心转动。所以，一定会有一少部分星系在某些时间内向我们的银河系靠近。不过，此种紫移现象和宇宙整体的膨胀没有关系。
分析一下就可以知道，哈勃定律在很大程度上支持了弗利德曼的宇宙模型。但是，假如查看一下当年哈勃得出定律时所用的数据图，人们会感到惊讶。在距离与红移量的关系图中，哈勃标出的点并不集中在一条直线附近，而是比较分散的。哈勃怎么敢于断定这些点应该描绘成一条直线呢？一个可能的答案是，哈勃抓住了规律的本质，抛开了细节。另外一个可能性就是，哈勃已经知道当时的宇宙膨胀理论，因此大胆认为自己的观测与该理论一致。以后的观测数据也更加精确，数据图中的点也越来越集中在直线附近，哈勃定律最终被大量实验观测所确认。
5.探秘太空中的引力体
1968年以来，国际天文研究小组的“七学士”（天文学家费伯和他的同事们）在观测椭圆星系时发现，哈勃星系流正在受到一个很大的扰动。所谓哈勃星系流就是指宇宙所表现出来的普遍膨胀运动，有时简称哈勃流。这是根据著名的哈勃定律、由观测星系位移现象所知晓的。哈勃流受到巨大扰动这一现象说明，我们银河系南北两面数千个星系除参与宇宙膨胀外，还以一定的速度奔向距离我们1.05亿光年的长蛇座一半人马座超星系团方向。是什么天体具有如此大的吸引力呢？天文学家们经分析认为，在长蛇座一半人马座超星系团以外约5亿光年处，可能隐藏着一个非常巨大的“引力幽灵”——“大引力体”（或称“大吸引体”）。有人用电子计算机作理论模拟显示，发现这个神秘的大引力体使我们的银河系大约以每秒170公里的速度向室女星系团中心运动。与此同时，我们周围的星系也正以每秒约1000公里的速度被拖向这个尚未看见的“大引力16体”。有人推测，这个“大引力体的直径约2.6亿光年，质量达3×10个太阳质量。距离我们大约1.3亿光年。我们处于大引力体的外层边缘。但是，也有人否定这个“引力幽灵”的存在。如伦敦大学的天文学家罗思·鲁宾逊和他的同事们，在仔细观察了国际红外天文卫星（1983年发射）发回的2400张星系分布照片后断定，已观测到的星系团如宝瓶座、长蛇座和半人马座等，比以前人们认识的要大得多，其宽度大约有1亿光年。这些庞大的星系团中存在着足够的物质，也足以产生拉拽银河系的引力，而不是什么别的“大引力体”。究竟有没有“大引力体”，的确是一个令人费解的宇宙之谜。
6.研究宇宙中的反物质
反物质：另一半宇宙
大家都知道，我们的这个世界是由物质组成的，而物质则又是由原子、分子等微观粒子所构成的。但是反物质却是相反的，它是由原子、分子的反粒子，也就是反原子和反分子所构成。所以，这里所谓的反物质指的就是具有和物质完全相反的性质。
反物质，这个定义被提出已经很久，不过这首先要从正电子的预言和发现说起。最早在1928年的时候，英国物理学家狄拉克在试图把20世纪最重要的原理——相对论和量子力学结合起来的实践中发现了这一现象，并且预言了正电子的存在。而所有这一切都是由狄拉克所建立的相对论波动方程中得出负能量值的解引起的。在对这个方程求解的过程中，狄拉克一共得出了4个描述电子内部状态的解，用来说明电子应当具有4个内部状态。其中两个状态能够用电子的自旋及自身磁矩的存在加以解释；不过对于方程的另两个附加解的求解过程中得到的负能量值的解得出了奇怪的结论。
由上述可知，假如一个电子真的可以存在于负能状态，那么，它就不可能因为和其他粒子相碰撞而慢慢减速并最终停停止，而是越加速越快，直到它的速度达到光速。不过，从相对论方程的分析中能够清晰地知道，这种性质是实现不了的。所以，狄拉克提出了他非常著名的那个假设。
他做出的假设是这样的：我们日常所说的真空，事实上并非是真空的，而是所有负能级上都有两个电子的一种系统，因此，真空中是可以有无穷数目的电子，而且全部负能级都被电子占满了。按照泡利汀容原理，电子不可能跳跃到某个已被占满的负能级，因此它不得不留在正能级区听之任之一个能级上。所以，一定是处于负能级的电子在受到激发后朝正能级跃迁。在这个过程中，就像电子由正能级跳跃到负能级上的反过程，通常只要是有能量大于能级的光子激发，是非常有可能发生的。
假如它真的发生了，那么这个具有正能量的电子，就会使其跃迁出的负能级位置上出现一个空穴。如何来解释这个空穴呢？以下不妨举例说明，如果我们手上系着几个充满氢气的气球，那么手就会感觉到有一个向上的拉力，若是突然其中一个气球的线断了，我们立马就会感受到向上拉的力减小了，从反面来讲，我们也可以解释为是多了一个向下拉的力。同样的道理，在负能级状态缺少一个电子的空穴行为，就好像在那个地方产生了一个有正能量的带正电的粒子，这个粒子就是我们所说的正电子。
按照上述的推理，人类就是第一次从理论上预言了反粒子的存在。接下来在1932年的时候，卡尔·安德生通过对宇宙射线的威尔逊去层实验发现并证实了正电子的存在。继安德生发现正电子后，1955年张伯莱发现了反质子，1956年又发现了中子。在20世纪60年代左右，又随后发现一系列反粒子，接连发现反粒子使人们联想到是否所有的粒子都有和它相对应的反粒子呢？
紧接着，人们在其后所进行的一系列实验中发现，除去光子等少数粒子的反粒子是它的本身外，几乎所有粒子都有反粒子。人类自古就相信宇宙是对称的思想，不禁又使人们想到了既然粒子能组成物质，那么反粒子为何不能组成反物质呢？就目前为大众所公认的宇宙起源的大爆炸理论中则很明确地提出了的确是存在反物质的，并且还预言宇宙中应该存在存在等量的物质与反物质。
不过，探索反物质的道路是漫长而又艰难的。从发现第一个反粒子到现在已将近70年，在这中间人们也仅是从实验中获得了一些反粒子，并且最近几年才人工合成了第一反原子——反氢原子。而对于能构成反物质的其他各类反原子、反分子都还一无所获，更谈不上反物质了。产生这些困难的原因在于人们发现的反粒都是从宇宙射线路获得的，而宇宙射线到达地球首先要穿过厚达3000千米～4000千米的大气层，因此射线中的绝大部分反粒子在到达地球前都已与大气层中的粒子中和了。所以人们所能探测到的反粒子就极为微少了，并且反粒子都非常不稳定，极易与周围物质粒子发生湮灭。
因此，科学家们的观点是现在我们所处的这个物质世界中是不可能存在反物质的，就算存在也会很快和周围物质相中和。所以，只能把探寻反物质的希望寄予宇宙空间。在宇宙空间深处可能存在一个与物质世界完全相反的空间，在那里会存在大量的反物质，基于这一考虑，许多国家的科学家们数年共同努力下，“阿尔法磁谱议”终于升入太空。经过10天的太空航行后，它将对宇宙中是否存在反物质做初步探测。到2002年的时候，“阿尔法磁谱仪”就会被放置到新组建的“发现号”空间站，从此开始对反物质的大规模探测。
