Pytania dotyczące budowy Wszechświata zajmowały astronomów od czasów Newtona, który się zastanawiał, dlaczego wszystkie planety okrążają Słońce w tym samym kierunku i znajdują się niemal w tej samej płaszczyźnie. W swoim dziele Opticks z 1704 roku pisał: „Czysty przypadek nigdy nie mógłby spowodować poruszania się wszystkich planet w taki sam sposób po koncentrycznych orbitach.” Newton sądził, że tak niezwykła jednorodność w układzie planetarnym musi być rezultatem Boskiej interwencji. Dziś astronomowie wiedzą, że wspólna płaszczyzna ruchu planet jest naturalnym wynikiem tego, że Układ Słoneczny powstał jako wirujący dysk gazu i pyłu. W rzeczywistości poszerzyliśmy zasięg naszej wiedzy do dużo wcześniejszych chwil; kosmolodzy potrafią przedstawić w zarysie historię Wszechświata aż do pierwszej sekundy po Wielkim Wybuchu. Pojęciowo jednak jesteśmy w sytuacji niewiele lepszej niż Newton.
Nasze rozumienie przyczynowego łańcucha wydarzeń rozciąga się teraz dużo dalej wstecz w czasie, ale tak samo jak Newton napotykamy w końcu barierę. Wielką niewiadomą dla kosmologów jest seria wydarzeń, które nastąpiły w ciągu pierwszej milisekundy po Wielkim Wybuchu, gdy Wszechświat był niezwykle mały gorący i gęsty. Znane nam prawa fizyki nie na wiele się zdają przy próbach wyjaśnienia, co wydarzyło się w tym krytycznym okresie. Aby odkryć tę tajemnicę, kosmolodzy muszą najpierw, ulepszając obecne obserwacje, dokładnie wyznaczyć kilka własności Wszechświata, gdy liczył on jedną sekundę: tempo jego ekspansji, wielkość zaburzeń gęstości oraz proporcje zwykłych atomów, ciemnej materii i promieniowania. Aby jednak zrozumieć, dlaczego nasz Wszechświat ukształtował się w taki sposób, musimy sięgnąć do jeszcze wcześniejszych chwil, do pierwszego niewielkiego ułamka mikrosekundy. To zadanie będzie wymagało postępu w badaniach teoretycznych.
Fizycy muszą znaleźć sposób na połączenie ogólnej teorii względności Einsteina, rządzącej oddziaływaniami na dużych skalach w kosmosie, z zasadami kwantowymi, które obowiązują na bardzo małych odległościach. Zunifikowana teoria potrzebna jest do wyjaśnienia, co wydarzyło się w pierwszych kluczowych momentach po Wielkim Wybuchu, gdy cały Wszechświat mieścił się w przestrzeni mniejszej niż jeden atom Astronomia jest dziedziną, w której królują obserwacje. Teraz to samo dotyczy również kosmologii, w przeciwieństwie do okresu przed rokiem 1965, kiedy możliwość spekulacji była właściwie nieograniczona. Odpowiedzi na wiele odwiecznych pytań kosmologii znajdziemy najprawdopodobniej dzięki nowym teleskopom, które zaczynają funkcjonować. Dwa teleskopy Kecka na Mauna Kea na Hawajach mają o wiele większą czułość niż wcześniejsze obserwatoria, a więc mogą rejestrować słabsze obiekty.
Jeszcze więcej spodziewamy się po należącym do ESO Very Large Telescope w północnym Chile. Jest to układ czterech teleskopów, z których każdy ma zwierciadło o średnicy 8 m. Astronomowie mogą także korzystać z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i jego europejskiego odpowiednika XMMNewton. Kilka nowych instrumentów jest właśnie budowanych z myślą o wykrywaniu fal radiowych, podczerwonych i promieniowania kosmicznego. Za 10 lat za pomocą teleskopów kosmicznych kolejnych generacji będzie można obserwować dużo więcej niż przez dzisiejszy Teleskop Hubble’a. Jeszcze na długo przed rokiem 2050 będziemy prawdopodobnie świadkami budowy gigantycznych obserwatoriów w przestrzeni kosmicznej lub na niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca. Czułość i zdolność rozdzielcza tych urządzeń znacznie przewyższy możliwości jakichkolwiek używanych obecnie instrumentów. Nowe teleskopy zostaną skierowane na czarne dziury i planety w innych układach słonecznych.