در قرن ۲۰، رشته اخترشناسی به دو رشته اخترشناسی شهودی و فیزیک کیهان نظری تبدیل شد. در اخترشناسی شهودی به دنبال جمع آوری دادهها و پردازش آنها و همچنین ساخت و نگهداری ابزارهای اخترشناسی هستیم. در فیزیک کیهان نظری به دنبال کسب اطمینان از صحت نتایج به دست آمده از مدلهای تحلیلی و تحلیلهای کامپیوتری هستیم. این دو رشته در کنار یکدیگر رشتههای کامل را ایجاد میکنند که اخترشناسی نظری نام دارد و به دنبال توصیف یافتههای شهودی است. با استفاده از یافتههای اخترشناسی میتوان نظریههای بنیادین فیزیک مانند نظریه نسبیت عام را آزمایش کرد. در طول تاریخ، اخترشناسان آماتور در بسیاری از کشفهای مهم ستاره شناسی نقش داشتهاند و اخترشناسی یکی از محدود رشتههایی است که در آن افراد آماتور نقشی بسیار فعال دارند و مخصوصاً در کشف و مشاهده پدیدههای گذرا و محلی امیدوارکننده ظاهر شدهاند. علم ستاره شناسی مدرن را نباید با علم احکام نجوم (طالع بینی) مقایسه کنید چرا که در طالع بینی اعتقاد بر آن است که امور انسانها با موقعیت اشیاء سماوی در ارتباط است. اگرچه اخترشناسی و طالع بینی دو رشتهای هستند که منشأ یکسانی دارند اما اغلب متفکران بر این باورند که این دو رشته از هم جدا شدهاند وتفاوتهای بسیاری بین آنها وجود دارد.[۱]
تعداد آسمانها از قرنهای چهارم تا ششم پیش از میلاد مسیح ، اخترشناسان یونانی پی بردند که باید بیشتر از یک سایبان (آسمان) وجود داشته باشد. چون اوضاع نسبی ستارگان ثابت ، که حول زمین حرکت میکنند، ظاهرا تغییری نمیکند، اما اوضاع نسبی خورشید ، ماه و پنج جسم درخشان ستاره مانند که امروزه سیارات عطارد ، زهره ، مریخ ، مشتری و زحل میگویند) تغییر میکنند. در قرآن مجید نیز ، جایی که صحبت از حقیقت آسمان میکند، لفظ آسمان های هفتگانه بکار برده میشود. روشهای مختلف اندازه گیری فواصل کیهانی در حدود صد و پنجاه سال پیش از میلاد ، هیپارکوس (Hyparchus) ، فاصله زمین تا ماه را بر حسب قطر زمین بدست آورد. وی روشی را بکار برد که یک قرن پیش از او ، بوسیله جسورترین اخترشناس یونانی آریستارکوس (Aristarchus) ، پیشنهاد شده بود. آریستاکوس متوجه شده بود که انحنای سایه زمین ، وقتی که از ماه میگذرد، باید ابعاد نسبی زمین تا ماه را نشان دهد. با پذیرش این نظر و به کمک روشهای هندسی میتوان فاصله زمین تا ماه را بر حسب قطر زمین محاسبه کرد.
برای تعیین فاصله خورشید نیز ، آریستاکوس ، یک روش هندسی را بکار برد که از نظر تئوری درست بود. اما نیاز به اندازه گیری زاویههایی چنان کوچک داشت که جز با استفاده از وسایل امروزی ممکن نبود. هر چند که ارقام وی درست نبود، اما او نتیجه گرفت که خورشید حداقل باید هفت برابر بزرگتر از زمین باشد و لذا گردش خورشید به دور زمین که در آن زمان رایج بود، غیر منطقی دانست.
اختر شناسان بعدی حرکات اجرام آسمانی را بر مبنای این نظریه مورد مطالعه قرار دادند که زمین ساکن است و در مرکز عالم قرار دارد. نفوذ و سلطه این نظریه تا سال ۱۵۴۳ ، یعنی تا زمانی که کوپرنیک (Nicilaus Copernicus) کتاب خود را منتشر کرد و با پذیرش عقیده آریستاکوس ، زمین را برای همیشه از مرکز جهان بودن بیرون راند، حاکم بود.
یکی دیگر از روشهایی که با آن میتوان فاصلههای کیهانی را محاسبه کرد، استفاده از روش پارالاکس (Paralax) است.
روش دیگر استفاده از مثلثات است. بطلیموس با استفاده از مثلثات توانست فاصله راه را از روی پارالاکس آن تعیین کند و نتیجهاش با رقم پیشین ، که بوسیله هیپارکوس بدست آمده بود، تطبیق میکرد.
البته امروزه روشهای مختلف دیگری که خیلی دقیقتر از روشهای فوق است، فاصله خورشید از زمین بطور متوسط تقریبا ، برابر ۵‚۱۴۹ میلیون کیلومتر است. این فاصله متوسط را واحد نجومی (با علامت اختصاری A.U) مینامند و فاصلههای دیگر منظومه شمسی را با این واحد میسنجند. سیر تحولی و رشد با گسترش روز افزون علم و ساخت تلسکوپهای دقیق ، دانشمندان ، در اندازه گیری ابعاد جهان روز به روز به نتایج جدیدتری نائل میشدند. با ساخته شدن و گسترش این وسایل اندازه گیری ، دید بشر نسبت به جهان نیز تغییر یافت. به عنوان مثال با چشم غیر مسلح تقریبا میتوانیم در حدود ۶ هزار ستاره را ببینیم، اما اختراع تلسکوپ ناگهان آشکار کرد که این فقط جزیی از جهان است.
هر چند با بوجود آمدن وسایل دقیق اندازه گیری ، دانش نیز نسبت به جهان هستی ، گسترش پیدا میکرد، اما نظریههای مختلفی توسط دانشمندان ارائه میگردد. از جمله دانشمندانی که نسبت به ارایه این نظریهها اقدام کردند میتوان به ویلیام هرشل (Wiliam Herschel) ، اختر شناس آلمانی الاصل انگلیسی یا کوبوس کورنلیس کاپیتن (Jacobus cornelis kapteyn) ، اخترشناس هلندی ، شارل مسیر (Charles Messier) و هابل و … اشاره کرد. پایان جهان کجاست؟ سرانجام بعد از تحقیقات گسترده توسط پیچیدهترین تلسکوپها ، دانشمندان دریافتند که:
غیر از کهکشان ما ، کهکشانهای دیگری نیز وجود دارد. کهکشانهایی وجود دارند که جرم آنها بیشتر از کهکشان ماست. بر اساس مقیاس جدید فاصلهها ، سن زمین حد اقل ۵ میلیارد سال است و این حد با حدسیات زمین شناسان در مورد سن زمین مطابقت دارد.
همچنین تلسکوپهای جدید وجود خوشههای کهکشانی را نشان میدهد. کهکشان ما نیز ظاهرا جزیی از یک خوشه محلی است که شامل ابرهای ماژلان ، کهکشان امرأة المسلسله و سهها ، کهکشان کوچک نزدیک آن و چند کهکشان کوچک دیگر هست که روی هم رفته نوزده عضو را تشکیل میدهند.
اگر کهکشانها خوشهها را و خوشهها نیز خوشههای بزرگتری را تشکیل میدهند، آیا میتوان گفت که جهان و به تبع آن فضا ، تا بینهایت گسترده شده است؟ یا اینکه چرا برای جهان و چه برای فضا انتهایی وجود ندارد؟ در هر حال ، دانشمندان با وجود اینکه با تخمین میتوانند تا فاصله ۹ میلیارد سال نوری ، چیزهایی را تشخیص دهند، ولی هنوز هم نشانهای از پایان جهان پیدا نکردهاند.
