Esitelmöitsijä aloitti maapallosta, meille tutuimmasta taivaankappaleesta. Maan ikä on 4,5 miljardia vuotta. Maan säde on 6370 km. Aurinko on meistä n. 150 miljoonan kilometrin päässä, jonka matkan valo taittaa 8,3 minuutissa nopeudellaan 300 000 km sekunnissa. Kuun keskimääräinen etäisyys on 384 000 km eli 1,28 valosekuntia. Galaksimme Linnunradan halkaisija on 100 000 valovuotta. Etäisin optisesti havaittu galaksi on 3 miljardin valovuoden päässä.
Seuraavaksi esitelmöitsijä siirtyi 1600-luvun lopulle ja Newtonin painovoimalakiin. Sen mukaan painovoima on suoraan verrannollinen kappaleiden massoihin ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön. Vuonna 1665 Cambridgen yliopisto, jossa Newton opiskeli, suljettiin ruttoepidemian takia. Newton meni lapsuudenkotiinsa, jossa hänellä oli runsaasti aikaa tieteellisiin pohdiskeluihin. Siellä hän keksi yleisen vetovoimalain. Luennoitsija haikaili nykyaikaankin tällaisia rauhallisia jaksoja.
Välillä luennotsija kehui edesmenneen Paul E. Kustaanheimon kirjaa Läheinen ja kaukainen avaruus. Kustaanheimo oli Helsingin yliopiston sovelletun matematiikan ja tähtitieteen professori, joka muutti loppuelämäkseen Tanskaan.
Planeetta Merkuriuksen rata kiertyy. Tätä sanotaan perihelikiertymäksi. Newtonin painovoimateoria ei kuitenkaan selitä kiertymää aivan kokonaan, vaan 43 kaarisekuntia vuosisadassa jää selittämättä. Tämä ongelma selvisi vasta Einsteinin yleisessä suhteellisuusteoriassa vuonna 1915. 1900-luvun alussa esitti myös suomalainen Gunnar Nordström ns. skalaaripainovoimateorian.
Yleinen suhteellisuusteoria on teoria, joka kuvaa suurten mittakaavojen ilmiöitä. Toinen 1900-luvun suuri fysikaalinen teoria on kvanttiteoria, joka taas kuvaa pienten mittakaavojen ilmiöitä.
Yleisen susteellisuusteorian mukaan maailmankaikkeuden geometria määräytyy sen kokonaisenergiasta ja liikemäärästä. Tästä tulee yleisen suhteellisuusteorian perusyhtälö. Jotta Einstein saisi staattisen maailmankaikkeuden, hän lisäsi yhtälöihin kosmologisen vakion. Silloin ei nimittäin vielä tiedetty maailmankaikkeuden laajenevan. Myöhemmin Einstein nimitti kosmologista vakiota "elämänsä suurimmaksi möhläykseksi".
Pietarilainen fyysikko Alexander Friedmann tutki Einsteinin yhtälöiden
ratkaisuja (siinä tapauksessa että kosmologinen vakio on nolla). Hän totesi,
että vain laajeneva tai supistuva maailmanmalli on mahdollinen. Hän sai
kolme mahdollisuutta. Mikäli aineen (ja energian) tiheys on suurempi kuin
kriittinen tiheys, geometria on elliptinen ja
maailmankaikkeus laajenee maksimikokoon, jonka jälkeen se alkaa supistua.
Mikäli tiheys on juuri kriittinen, geometria on laakea, eli maailmankaikkeus
laajenee laajenemistaan. Tällöin, maailmankaikkeus saavuttaa tietyn maksimikoon
eikä supistu. Mikäli tiheys on pienempi kuin kriittinen tiheys, geometria
on hyperbolinen ja ikuisesti laajeneva.
Havaintojen mukaan tiheys on hieman pienempi kuin kriittinen tiheys.
Olemme avaruuden laajenevassa vaiheessa.
Mutta tiheys on kuitenkin hämmästyttävän lähellä kriittistä. Kenties
todellinen tiheys on tarkalleen kriittinen?
Melko pian yleisen suhteellisuusteoria julkistamisen jälkeen saatiin selville galaksien punasiirtymät. Tässä kunnostautui ennenkaikkea Edvin Hubble. Punasiirtymä (ja nopeus) on suoraan verrannollinen kohteen etäisyyteen. Asiaa sanotaan Hubblen laiksi.
1940-luvun lopulla George Gamow tutki laajenevan maailmankaikkeuden alkutilaa. Hänen mukaansa kaikki alkuaineet syntyivät alkuhetkinä lämpötilan ja tiheyden ollessa riittävän suuri. Maailmankaikkeuden silloin täyttäneen kuuman säteilyn jäännöksen pitäisi vieläkin olla havaittavissa. Tällaisen säteilyn löysivätkin sattumalta Arno Penzias ja Robert Wilson vuonna 1965. Säteilyä on tutkinut tarkemmin mm. COBE-satelliitti. Säteilyn lämpötilan arvo on 2,7 Kelvin-astetta. Gamowin ns. alkuräjähdysteoria onkin nykyään yleisesti hyväksytty. Tämä teoria on sopusoinnussa maailmakaikkeuden havaitun laajenemiseen kanssa sekä havaitun 2,7 asteen taustasäteilyn kanssa sekä myös kevyeiden alkuaineiden havaitun jakauman kanssa.
Lopuksi esitelmöitsijä otti esille kaksi kirjaa. Steven Weinberg kirjoitti kirjan Kolme ensimmäistä minuuttia, joka on julkaistu suomeksi vuonna 1978. Ja Steven Hawkingin kirjan Ajan lyhyt historia, joka julkaistiin kymmenkunta vuotta sitten.
Esitelmän jälkeen syntyi vilkas keskustelu, jossa mm. otettiin esille mahdollisia vaihtoehtoja alkuräjähdysteorialle. Esitelmötsijä totesi kuitenkin, että tiedemaailma ei pidä näitä vaihtoehtoja varteenotettavina.
Seppo Linnaluoto