Według powszechnie przyjętych teorii potwierdzonych przez różne dane obserwacyjne wiek Wszechświata wynosi 13,82 miliarda lat. Średnica widzialnego Wszechświata (przy przyjęciu pojęcia współrzędnych współporuszających się) to ok. 91–93 miliardów lat świetlnych[a] (ok. 28 miliardów parseków), czyli 8,8×1026 metrów[b][5]. Nie da się określić rozmiarów całego Wszechświata – możliwe, że jest nieskończony[6]. Obserwacje naukowe oraz rozwój teorii fizycznych doprowadziły do wnioskowania o składzie i ewolucji Wszechświata. W całej zapisanej historii proponowane były kosmologia, kosmogonia i modelowanie naukowe – nauki mające wyjaśniać obserwacje Wszechświata. Najstarsze teorie geocentryczne zostały stworzone przez indyjskich i starożytnych greckich filozofów[7][8]. W ciągu kolejnych wieków przeprowadzane były dokładniejsze obserwacje, które poskutkowały powstaniem teorii heliocentrycznej Mikołaja Kopernika oraz praw Keplera. W późniejszym okresie powstała teoria grawitacji stworzona przez Isaaca Newtona, z kolei Johannes Kepler ulepszył teorię heliocentryczną Kopernika, dzięki czemu zaczęła ona wykorzystywać orbity eliptyczne. Dalsze obserwacje astronomiczne doprowadziły do odkrycia, że Układ Słoneczny znajduje się w galaktyce składającej się z miliardów gwiazd, którą nazwano Drogą Mleczną. Kolejne duże odkrycie udowodniło, że Droga Mleczna jest jedną z wielu galaktyk we Wszechświecie. Obserwacje rozkładu galaktyk i ich linii spektralnych były jednymi z ważniejszych czynników, które doprowadziły do utworzenia kosmologii fizycznej. Odkrycie na początku XX w., że galaktyki systematycznie przesuwają się ku czerwieni, dowiodło, że Wszechświat rozszerza się, natomiast odkrycie mikrofalowego promieniowania tła wskazuje na to, że Wszechświat miał swój początek[9]. Zgodnie ze współczesną wiedzą Wszechświat powstał z osobliwości (punktu, w którym była skupiona cała jego materia i energia) w Wielkim Wybuchu. Od tego momentu Wszechświat powiększył się do obecnej postaci, prawdopodobnie przechodząc przez krótki okres kosmologicznej inflacji, która spowodowała, że jego gęstość jest równa gęstości krytycznej[10][11]. Pod koniec lat 90. XX w. odkryto, że ekspansja Wszechświata przyspiesza oraz że większość materii i energii Wszechświata ma całkowicie inną postać niż to, co bezpośrednio obserwujemy (patrz: ciemna materia i ciemna energia)[12]. Teoria Wielkiego Wybuchu jest dominującym modelem kosmologicznym opisującym rozwój Wszechświata, potwierdzonym przez różne niezależne obserwacje. Podczas Wielkiego Wybuchu powstał czas oraz przestrzeń wypełniona określoną ilością energii i materii; kiedy przestrzeń się rozszerza, zmniejszeniu ulega gęstość znajdującej się w niej energii i materii. Po początkowej fazie ekspansji Wszechświat ochłodził się wystarczająco, żeby umożliwić uformowanie się cząstek subatomowych oraz prostych atomów. Przez oddziaływanie grawitacji gigantyczne chmury tych elementów połączyły się, tworząc gwiazdy. Według współczesnej wiedzy prawa fizyki i stałe fizyczne decydujące o ewolucji Wszechświata nie zmieniały się przez cały czas jego istnienia. Dominującą siłą na odległościach kosmologicznych jest grawitacja. Pozostałe siły: elektromagnetyzm, oddziaływanie silne i oddziaływanie słabe mają dominujące znaczenie w małych odległościach. Wszechświat ma trzy obserwowalne wymiary przestrzenne i jeden czasowy, choć niewykluczone, że ma więcej wymiarów zwiniętych do mikroskopijnych wielkości. Czasoprzestrzeń jest gładką i spójną rozmaitością, a jej średnia krzywizna jest bardzo mała, co oznacza, że w dużej skali jej geometria jest w przybliżeniu euklidesowa. Z powyższej definicji Wszechświata wynika, że nic nie może istnieć poza nim. Istnieją jednak alternatywne definicje, dopuszczające, że nasz „Wszechświat” jest jednym z wielu „Wszechświatów”, których zbiór określa się jako wieloświat. Przykładowo teoria chaotycznej inflacji dopuszcza istnienie nieskończenie wielu Wszechświatów różniących się obowiązującymi w nich stałymi fizycznymi. Wieloświatowa interpretacja mechaniki kwantowej mówi natomiast, że każdy pomiar kwantowego układu w superpozycji powoduje powstanie osobnego Wszechświata dla każdego wyniku pomiaru. Ponieważ z definicji takie Wszechświaty są rozłączne z naszym, tych spekulacji nie da się przetestować eksperymentalnie. Istnieje wiele konkurujących ze sobą hipotez na temat ostatecznego losu Wszechświata. Fizycy i filozofowie nie wiedzą, co, i czy cokolwiek poprzedziło Wielki Wybuch. Wielu z nich odmawia spekulacji na ten temat i wątpi w to, że kiedykolwiek takie informacje będą dostępne. Co to atom?