Vũ trụ bao gồm tất cả các vật chất, năng lượng và không gian hiện có, được xem là một khối bao quát. Vũ trụ hiện tại chưa xác định được kích thước chính xác, giả thuyết cho rằng nó đã được mở rộng kể từ khi khởi đầu ở vụ nổ Big Bang khoảng 13,8 tỷ năm trước

Vũ trụ bao gồm các hành tinh, sao, thiên hà, các thành phần của không gian liên sao, những hạt hạ nguyên tử nhỏ nhất, vật chất và năng lượng. Vũ trụ quan sát được có đường kính vào khoảng 28,5 tỷ parsec (93 tỷ năm ánh sáng) trong thời điểm hiện tại và ước tính có khoảng 2 nghìn tỉ thiên hà trong vũ trụ quan sát được.

Các nhà thiên văn chưa biết được kích thước toàn thể của Vũ trụ là bao nhiêu và cũng có thể là gần như vô hạn. Những quan sát và phát triển của vật lý lý thuyết đã giúp suy luận ra thành phần và sự tiến triển của Vũ trụ.Xuyên suốt các thư tịch lịch sử, các giả thuyết vũ trụ học và tinh nguyên học, bao gồm các mô hình khoa học, đã từng được đề xuất để giải thích những hiện tượng quan sát của Vũ trụ. Các thuyết địa tâm định lượng đầu tiên đã được phát triển bởi các nhà triết học Hy Lạp cổ đại và triết học Ấn Độ. Trải qua nhiều thế kỷ, các quan sát thiên văn ngày càng chính xác hơn đã đưa tới thuyết nhật tâm của Nicolaus Copernicus và dựa trên kết quả thu được từ Tycho Brahe, cải tiến cho thuyết đó về quỹ đạo elip của hành tinh bởi Johannes Kepler, mà cuối cùng được Isaac Newton giải thích bằng lý thuyết hấp dẫn của ông. Những cải tiến quan sát được xa hơn trong Vũ trụ dẫn tới con người nhận ra rằng Hệ Mặt Trời nằm trong một thiên hà chứa hàng tỷ ngôi sao, gọi là Ngân Hà.

Sau đó các nhà thiên văn phát hiện ra rằng thiên hà của chúng ta chỉ là một trong số hàng trăm tỷ thiên hà khác. Ở trên những quy mô lớn nhất, sự phân bố các thiên hà được giả định là đồng nhất và như nhau trong mọi hướng, có nghĩa là Vũ trụ không có biên hay một tâm đặc biệt nào đó. Quan sát về sự phân bố và vạch phổ của các thiên hà đưa đến nhiều lý thuyết vật lý vũ trụ học hiện đại. Khám phá trong đầu thế kỷ XX về sự dịch chuyển đỏ trong quang phổ của các thiên hà gợi ý rằng Vũ trụ đang giãn nở, và khám phá ra bức xạ nền vi sóng vũ trụ cho thấy Vũ trụ phải có thời điểm khởi đầu. Gần đây, các quan sát vào cuối thập niên 1990 chỉ ra sự giãn nở của Vũ trụ đang gia tốc cho thấy thành phần năng lượng chủ yếu trong Vũ trụ thuộc về một dạng chưa biết tới gọi là năng lượng tối. Đa phần khối lượng trong Vũ trụ này tồn tại dưới một dạng chưa từng biết đến là vật chất tối. Lý thuyết Vụ Nổ Lớn là mô hình vũ trụ học được chấp thuận rộng rãi, nó miêu tả về sự hình thành và tiến hóa của Vũ trụ. Không gian và thời gian được tạo ra trong Vụ Nổ Lớn, và một lượng cố định năng lượng và vật chất choán đầy trong nó; khi không gian giãn nở, mật độ của vật chất và năng lượng giảm. Sau sự giãn nở ban đầu, nhiệt độ Vũ trụ giảm xuống đủ lạnh cho phép hình thành lên những hạt hạ nguyên tử đầu tiên và tiếp sau là những nguyên tử đơn giản. Các đám mây khổng lồ chứa những nguyên tố nguyên thủy này theo thời gian dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn kết tụ lại thành các ngôi sao. Nếu giả sử mô hình phổ biến hiện nay là đúng, thì tuổi của Vũ trụ có giá trị tính được từ những dữ liệu quan sát là 13,799 ± 0,021 tỷ năm. Có nhiều giả thiết đối nghịch nhau về số phận sau cùng của Vũ trụ. Các nhà vật lý và triết học vẫn không biết chắc về những gì, nếu bất cứ điều gì, có trước Vụ Nổ Lớn. Nhiều người phản bác những ước đoán, nghi ngờ bất kỳ thông tin nào từ trạng thái trước này có thể thu thập được. Có một số giả thuyết về đa vũ trụ, trong đó một vài nhà vũ trụ học đề xuất rằng Vũ trụ có thể là một trong số nhiều vũ trụ cùng tồn tại song song với nhau

Từ "vũ trụ" trong tiếng Việt được vay mượn từ tiếng Hán "宇宙". Vũ "宇" trong vũ trụ "宇宙" có nghĩa là không gian, còn trụ "宙" có nghĩa là thời gian. Vũ trụ nghĩa mặt chữ là không gian và thời gian.

Vũ trụ có thể được định nghĩa là mọi thứ đang tồn tại, mọi thứ đã tồn tại, và mọi thứ sẽ tồn tại. Theo như hiểu biết hiện tại, Vũ trụ chứa các thành phần: không thời gian, các dạng năng lượng (bao gồm bức xạ điện từ và vật chất), và các định luật vật lý liên hệ giữa chúng. Vũ trụ bao hàm mọi dạng sống, mọi lịch sử, và thậm chí một số nhà triết học và khoa học gợi ý rằng nó bao hàm các ý tưởng như toán học và logic

Thời gian biểu của sự hình thành và phát triển của vũ trụ mô tả lịch sử vũ trụ và tương lai của vũ trụ theo thuyết Vụ Nổ Lớn (Big Bang theory). Người ta ước tính quá trình mở rộng metric của không gian đã khơi mào từ 13,8 tỷ năm trước. Thời gian xuất hiện từ thời khắc Big Bang xảy ra được gọi là thời gian vũ trụ.

Tóm tắt những giai đoạn quan trọng trong lịch sử và tương lai của vũ trụ, theo thuyết Vụ Nổ Lớn, gồm: Vũ trụ rất sơ khai, từ thời kỳ Planck đến thời kỳ phình to vũ trụ, tương ứng với những pico giây đầu tiên của thời gian vũ trụ; thời kỳ này được nghiên cứu bởi nhiều lý thuyết vật lý, nhưng các lý thuyết này chưa có được các thí nghiệm của vật lý hạt kiểm chứng. Vũ trụ sơ khai, từ Kỷ nguyên quark đến hết Kỷ nguyên photon, khoảng 377.000 năm đầu của thời gian vũ trụ, khi các lực cơ bản và hạt cơ bản bắt đầu xuất hiện, nhưng vũ trụ vẫn còn đang ở trạng thái plasma. Thời kỳ tối và xuất hiện các cấu trúc cô đặc lớn trong vũ trụ, từ 377.000 năm đến khoảng 150 triệu năm của thời gian vũ trụ, ở cuối giai đoạn này, vũ trụ đã bắt đầu trong suốt nhưng chưa có cấu trúc vật chất cô đặc lớn nào xuất hiện. các cấu trúc vật chất cô đặc lớn bao gồm sự tiến hóa của sao, sự hình thành và tiến hóa của thiên hà sự hình thành các quần tụ thiên hà và siêu đám thiên hà, từ khoảng 150 triệu năm của thời gian vũ trụ đến hiện tại, và còn tiếp tục đến khoảng 100 tỷ năm trong thời gian vũ trụ; Ngân Hà, thiên hà chứa loài người, bắt đầu hình thành vào khoảng 5 tỷ năm trong thời gian vũ trụ. Vũ trụ hiện nay, từ 1 tỷ năm đến 12.8 tỷ năm, vũ trụ giống như nó bây giờ. Nó sẽ tiếp tục nhìn giống như thế này trong vài tỷ năm tới. Hệ Mặt Trời hình thành khoảng 4,6 tỷ năm trước, và sự sống xuất hiện trên Trái Đất khoảng 3,5 tỷ năm trước. Tương lai xa, khi các vì sao ngừng hình thành, có nhiều giả thuyết về số phận sau cùng của vũ trụ.

Thời gian ngắn hơn 10−43 giây (thời gian Planck) Kỷ nguyên Planck là một kỷ nguyên trong vũ trụ học vụ nổ lớn truyền thống (không phình to) mà trong đó nhiệt độ quá lớn nên bốn lực cơ bản—lực điện từ, lực hấp dẫn, tương tác hạt nhân yếu, và tương tác hạt nhân mạnh—là một lực cơ bản. Hiện có ít hiểu biết về vật lý tại nhiệt độ này; các giả thuyết khác nhau đưa ra các viễn cảnh khác nhau. Vũ trụ học vụ nổ lớn truyền thống dự đoán rằng có một điểm kì dị không-thời gian trước thời gian này, nhưng lý thuyết này dựa vào thuyết tương đối rộng, nó được cho là không hiệu quả trong kỷ nguyên này hiệu ứng lượng tử. Trong vũ trụ có phình to, thời gian trước khi dừng phình to (khoảng 10−32 giây trước Vụ Nổ Lớn) không tuân theo dòng thời gian vụ nổ lớn truyền thống. Các mô hình với mục đích trình bày các quá trình của kỷ nguyên Planck là các đề xuất phỏng đoán cho "Vật Lý Mới". Các ví dụ bao gồm trạng thái ban đầu Hartle–Hawking, phong cảnh dây, vũ trụ học khí dây, và vũ trụ ekpyrotic.

Giữa 10−43 giây và 10−36 giây Vụ Nổ Lớn Khi vũ trụ giãn nở và nguội đi, nó trải qua nhiệt độ chuyển đổi, tại đây các lực tách rời khỏi nhau. Điều này có thể được coi là chuyển pha giống như chuyển đổi pha ngưng tụ và đông đặc của các vật chất bình thường. Kỷ nguyên thống nhất lớn bắt đầu khi lực hấp dẫn tách rời khỏi các lực trường chuẩn. Vật lý không hấp dẫn của kỷ nguyên này được miêu tả bởi thuyết thống nhất lớn (GUT, grand unified theory). Kỷ nguyên thống nhất lớn kết thúc khi các lực GUT tách thành các lực điện yếu và mạnh.

Tiến trình của Vũ trụ Dòng thời gian của vũ trụ. Đại diện cho sự tiến hóa của vũ trụ trong 13,77 tỷ năm. Hình bên trái mô tả khoảnh khắc sớm nhất mà chúng ta có thể thăm dò hiện nay, khi một thời kỳ "lạm phát" tạo ra sự bùng nổ tăng trưởng theo cấp số nhân trong vũ trụ. (Kích thước được mô tả bằng phạm vi thẳng đứng của lưới trong hình này.) Trong vài tỷ năm tiếp theo, sự giãn nở của vũ trụ dần dần chậm lại khi vật chất trong vũ trụ tự kéo lên nhờ lực hấp dẫn. Gần đây hơn, sự giãn nở đã bắt đầu tăng tốc trở lại khi các tác động đẩy của năng lượng tối lấn át sự giãn nở của vũ trụ. Ánh sáng rực rỡ mà WMAP nhìn thấy được phát ra khoảng 375.000 năm sau khi lạm phát và đã đi khắp vũ trụ mà không bị cản trở gì kể từ đó. Các điều kiện của thời gian trước đó được in dấu trên ánh sáng này; nó cũng tạo thành đèn nền cho những phát triển sau này của vũ trụ. Trong biểu đồ này, thời gian truyền từ trái sang phải, vì vậy tại bất kỳ thời điểm nào, Vũ trụ được biểu diễn bằng một "lát" hình đĩa của biểu đồ. (Chú thích: Quantum Fluctuations: Dao động lượng tử; Inflation: Lạm pháp; Afterglow Light Pattern 375,000 yrs.: Mẫu ánh sáng rực rỡ 375.000 năm; Dark Ages: Thời kì đen tối; 1st Stars about 400 million yrs.: Ngôi sao đầu tiên khoảng 400 triệu năm; Development of Galaxies, Planets, etc.: Sự phát triển của các Thiên hà, Hành tinh, v.v.; Dark Energy Accelerated Expansion: Năng lượng tối mở rộng được tăng tốc.) (Chú ý: duới hình có một thanh ngang đó là thanh thời gian: Big Bang Expansion 13.77 billion years: Mở rộng Big bang: 13.77 tỉ năm.)

---------------------------------

Lý thuyết Vụ Nổ Lớn, thường gọi theo tiếng Anh là Big Bang, là mô hình vũ trụ học nổi bật miêu tả giai đoạn sơ khai của sự hình thành vũ trụ. Theo lý thuyết này, Vụ Nổ Lớn xảy ra cách đây khoảng 13,8 tỷ năm trước, do đó được xem là tuổi của vũ trụ (các đo lường hiện tại về độ tuổi của vũ trụ là 13,787 ± 0,020 tỉ năm trong mô hình kết hợp Lambda-CDM tính vào năm 2018). Sau giai đoạn này, vũ trụ ở vào trạng thái cực nóng và đặc rồi bắt đầu giãn nở nhanh chóng. Sau giai đoạn lạm phát, vũ trụ đủ "lạnh" để hình thành nhiều hạt hạ nguyên tử, bao gồm proton, neutron, và electron. Tuy những hạt nhân nguyên tử đơn giản có thể hình thành nhanh chóng sau Big Bang, phải mất hàng nghìn năm sau các nguyên tử trung hòa điện mới xuất hiện. Nguyên tố đầu tiên sinh ra là hiđrô, cùng với lượng nhỏ heli và lithi. Những đám mây khổng lồ chứa các nguyên tố nguyên thủy sau đó hội tụ lại bởi hấp dẫn để hình thành nên các ngôi sao và các thiên hà rồi siêu đám thiên hà, và nguyên tố nặng hơn hoặc được tổng hợp trong lòng ngôi sao hoặc sinh ra từ các vụ nổ siêu tân tinh. Thuyết Vụ Nổ Lớn là một lý thuyết khoa học đã được kiểm chứng và được cộng đồng khoa học chấp nhận rộng rãi. Nó đưa ra cách giải thích hoàn thiện về nhiều loại hiện tượng quan sát thấy trong vũ trụ, bao gồm sự có mặt của những nguyên tố nhẹ, bức xạ nền vi sóng vũ trụ (CMB), cấu trúc vĩ mô của vũ trụ và định luật Hubble (hay định luật Hubble–Lemaître) đối với siêu tân tinh loại Ia.

Những ý tưởng chính trong Vụ Nổ Lớn—sự giãn nở của vũ trụ, trạng thái cực nóng lúc sơ khai, sự hình thành của heli và sự hình thành các thiên hà—được suy luận ra từ những quan sát này và những quan sát khác độc lập với mọi mô hình vũ trụ học. Các nhà vật lý biết rằng khoảng cách giữa các đám thiên hà đang tăng lên, và họ lập luận rằng mọi thứ đã phải ở gần nhau hơn khi trở về quá khứ. Ý tưởng này đã được xem xét một cách chi tiết khi quay ngược trở lại thời gian đến thời điểm vật chất có mật độ và nhiệt độ cực cao, và những máy gia tốc hạt lớn đã được xây dựng nhằm thực hiện các thí nghiệm gần giống với thời điểm sơ khai, mang lại kết quả thúc đẩy phát triển cho mô hình. Mặt khác, những máy gia tốc chỉ có mức năng lượng bắn phá hạt giới hạn để có thể nghiên cứu miền năng lượng cao của các hạt cơ bản. Có rất ít manh mối về thời điểm sớm nhất sau sự giãn nở. Do đó, lý thuyết Vụ Nổ Lớn không thể và không cung cấp bất kỳ cách giải thích hay miêu tả nào về điểm khởi nguyên này; thay vào đó nó miêu tả và giải thích sự tiến hóa chung của vũ trụ sau thời điểm lạm phát. Nhà vũ trụ học và linh mục Georges Lemaître là người đầu tiên đề xuất cái mà sau này trở thành lý thuyết Vụ Nổ Lớn trong nghiên cứu của ông về "giả thuyết về nguyên tử nguyên thủy." Trong nhiều năm, các nhà vật lý dựa trên ý tưởng ban đầu của ông nhằm xây dựng lên các lý thuyết khác nhau và dần dần được tổng hợp lại thành lý thuyết hiện đại. Khuôn khổ cho lý thuyết dựa trên thuyết tương đối rộng của nhà vật lý Albert Einstein và trên giả thiết đơn giản về tính đồng nhất và đẳng hướng của không gian. Dựa vào phương trình trường Einstein, nhà vũ trụ học Alexander Friedmann đã tìm ra được các phương trình chi phối sự tiến hóa của vũ trụ.

Năm 1929, nhà thiên văn Edwin Hubble phát hiện ra khoảng cách giữa các thiên hà tỷ lệ với giá trị dịch chuyển đỏ của chúng—một khám phá mà trước đó Lemaître đã nêu ra từ 1927. Quan sát của Hubble cho thấy mọi thiên hà ở rất xa cũng như các siêu đám thiên hà đang lùi ra xa khỏi Ngân Hà: nếu chúng càng ở xa, vận tốc lùi xa của chúng càng lớn. Từng có thời gian cộng đồng các nhà khoa học chia làm hai nhóm giữa một bên ủng hộ thuyết Vụ Nổ Lớn và một bên ủng hộ thuyết Trạng thái dừng, nhưng ngày nay hầu hết các nhà khoa học bị thuyết phục bởi kịch bản của lý thuyết Vụ Nổ Lớn phù hợp nhất với các quan sát đo lường sau khi bức xạ nền vi sóng vũ trụ phát hiện ra vào năm 1964, và đặc biệt khi phổ của nó (lượng bức xạ đo được ứng với mỗi bước sóng) được phát hiện phù hợp với bức xạ vật đen. Từ đó, các nhà thiên văn vật lý đã kết hợp những dữ liệu lớn trong quan sát và đưa thêm những tính toán lý thuyết vào mô hình Vụ Nổ Lớn, và mô hình tham số của nó hay mô hình Lambda-CDM trở thành khuôn khổ lý thuyết cho những nghiên cứu hiện đại về vũ trụ học.

Theo thuyết Vụ Nổ Lớn, vũ trụ bắt nguồn từ một trạng thái vô cùng đặc và vô cùng nóng (điểm dưới cùng). Một lý giải thường gặp đó là không gian tự nó đang giãn nở, khiến các thiên hà đang lùi ra xa lẫn nhau, giống như các điểm trên quả bóng thổi phồng. Hình này minh họa vũ trụ phẳng đang giãn nở.

Các giai đoạn tiến hóa của vũ trụ, bắt đầu từ Vụ Nổ Lớn (trên cùng) và giai đoạn giãn nở (ở giữa).Chú thích: First Stars and Reionization Era: những ngôi sao đầu tiên và kỷ nguyên tái ion hóa. Cột bên trái: là thời gian kể từ Vụ Nổ Lớn (năm) (các giá trị chỉ mang tính xấp xỉ, ký hiệu ~) như sau: ~ 380 ngàn năm; ~ 400 triệu năm; ~ 1 tỷ năm; ~ 9 tỷ năm; ~ 13,7 tỷ năm. Cột bên phải: là các giai đoạn xảy ra theo từng năm như sau: 1. The Big Bang / Inflation: Vụ Nổ Lớn / giãn nở. 2. Universe filled with ionized gas: fully opaque: vũ trụ chứa đầy khí ion: hoàn toàn mờ đục (do ánh sáng không lan truyền được). 3. Universe becomes neutral and transparent: vũ trụ trở nên trung tính và "trong suốt" với ánh sáng (nghĩa là ánh sáng đã có thể di chuyển tự do, kết thúc giai đoạn mờ đục). 4. Galaxies and Quasars begin to form – starting reionization: thiên hà và chuẩn tinh bắt đầu hình thành – bắt đầu tái ion hóa. 5. Epoch of Reionization: kỷ nguyên tái ion hoá. 6. Reionization complete ~ 10% opacity: hoàn thành quá trình tái ion hóa ~ 10% độ mờ đục. 7. Galaxies evolve: các thiên hà phát triển. 8. Dark Energy begins to accelerate the expansion of space: năng lượng tối bắt đầu làm tăng tốc tốc độ giãn nở của không gian. 9. Our Solar System forms: Hệ Mặt Trời bắt đầu hình thành. 10. Today: Astronomers look back and understand: hôm nay: các nhà thiên văn học nhìn lại và hiểu.

----------------

Hệ Mặt trời cùng việc các mẫu đá cổ nhất trên Trái đất được tìm thấy có tuổi thọ hơn 4 tỷ năm (4.03 tỷ tại Canada và 4,4 tỷ tại Tây-Trung Australia), các nhà khoa học ngày nay đã có thể kết luận Trái đất hình thành vào khoảng 4,7 tỷ năm trước, là kết quả của sự tạo thành do hấp dẫn của hàng triệu khối đá lớn nhỏ và bụi, khí trên một dải vật chất có quĩ đạo quanh Mặt trời. Ban đầu, Trái đất chỉ là một hành tinh chết nóng rực, các kim loại nặng chìm dần vào trong và nóng chảy, đẩy các vật chất nhẹ lên trên và nguội dần. Trái đất lúc này có hình dạng là một quả cầu khổng lồ màu đen với những vêt nứt sáng do phần vật chất nóng chảy bên trong. Chính các vết nức này sẽ còn tiếp tục tồn tại hàng tỷ năm nữa, thường xuyên trở thành nhân tố quyết định cho sự tồn vong của sự sống trên hành tinh.

Ban đầu, Trái đất chỉ là một hành tinh chết nóng rực. 4,3 tỷ năm trước, một hành tinh với kích thước của Sao Hỏa tên là Theia (cùng hình thành trong giai đoạn đầu của Hệ Mặt trời) tiến về phía Trái đất. Cú va chạm là một thảm họa thật sự, nhưng lại cũng là điều kiện tiên quyết cho sự sống của chúng ta sau này. Trước tiên, nó làm mật độ vật chất trên Trái đất trở nên đều hơn, giống như khi bạn xóc tung một lọ đựng nhiều loại kẹo cùng lúc. Tiếp theo... nó tạo thành Mặt Trăng. Vật chất từ bề mặt của cả 2 hành tinh bắn tung lên không gian, tạo thành một dải vật chất chuyển động trên quĩ đạo quanh Trái đất, giống như vành đai của Sao Thổ và các hành tinh lớn ngày nay. Lực hấp dẫn lần nữa lại đóng vai trò của đấng sáng tạo, nó tập hợp các mảnh vụn lại, tạo thành Mặt Trăng. Lúc này, Mặt Trăng ở rất gần Trái đất và Trái đất thì quay rất nhanh. Nếu mọi chuyện cứ tiếp diễn như vậy thì sự sống đã khó mà hình thành. Nhưng nhờ sự có mặt của Mặt Trăng mà Trái đất quay chậm dần lại do ảnh hưởng của hấp dẫn, còn lực li tâm lại đẩy Mặt Trăng xa dần, tránh cho chúng ta những cơn thủy triều còn mạnh hơn hàng chục lần những đợt sóng thần khủng khiếp nhất ngày này. Đó là thời kì khoảng 4,1 tỷ năm trước khi đại dương và khí quyển (không có oxy) đang hình thành

1 hành tinh với kích thước của Sao Hỏa tên là Theia (cùng hình thành trong giai đoạn đầu của Hệ Mặt trời) va vào Trái đất. Khoảng 4,1 tới 3,8 tỷ năm trước, Trái đất bị lấp đầy bởi đại dương do sự lạnh đi của Trái đất cho phép sự tồn tại của nước lỏng. Các tiểu hành tinh nhỏ và các thiên thạch liên tiếp bắn phá Trái đất, chúng là các tàn dư trong thời kì đầu của Hệ Mặt trời. Chính các thiên thạch này mang theo các tinh thể ngậm nước và cả các hợp chất hữu cơ đơn giản nhất vào lòng đại dương, nơi sự sống sẽ phát sinh sau này. 3,8 tỷ năm trước, Trái đất bước vào thời kì Archaean (đại thái cổ). Đây là giai đoạn giữa của thời kì tiền cambri. Từ các hợp chất hữu cơ đầu tiên mang đến ừ các thiên thạch tấn công Trái đất, axit amin hình thành trong đại dương, các tế bào đơn giản nhất đầu tiên được hình thành. Khác với chúng ta ngày nay, chúng được cấu tạo trên cơ sở của các phân tử RNA (Ribonucleic acid, khác với DNA là Deoxyribonucleic acid cấu tạo nên động thực vật hiện nay). Ngày nay chúng ta đã tìm thấy hóa thạch của những dạng sống đâu tiên có tuổi lớn nhất là 3,5 tỷ năm. Các tế bào đầu tiên từ ban đầu là dạng sống đơn bào, kết hợp dần thành các lớp dày hơn là các khối stromatolite, chúng là dạng sống đầu tiên xuất hiện quá trình quang hợp cung cấp oxy cho hành tinh chúng ta. Hợp chất glucose đơn giản đầu tiên (đường) cũng đã hình thành. 3 tỷ năm trước, đại dương đã được bơm đầy oxy, sắt trong đại dương bị oxy hóa và chìm sâu xuống thành các quặng sắt, những công trình kiến trúc ngày nay chúng ta có đã được làm từ thứ quặng 3 tỷ năm tuổi này. 2,5 tỷ năm trước, thời kì Proterozoic (đại nguyên sinh) bắt đầu. Đây là thời kì phát triển đầu tiên của các loài sinh vật sơ khai trên Trái đất, giai đoạn cuối của thời tiền Cambri. Các thực vật đa bào đầu tiên xuất hiện vào thời gian khoảng 1,2 tỷ năm trước với cấu tạo phức tạp hơn từ các DNA thay vì RNA như trước. Tuy nhiên sự phát triển của sự sống chưa được lâu thì nó bị buộc phải ngừng lại. Thời gian gần như ngừng trôi khi Trái đất bước vào giai đoạn đóng băng toàn cầu dài nhất và mãnh liệt nhất trong lịch sử. 850 triệu năm trước, mật độ oxy quá cao trong khí quyển ngăn cản việc hấp thụ ánh sáng Mặt trời, Trái đất không được tiếp nhiệt nên lạnh đi và đóng băng dần. Càng nhiều băng thì ánh sáng Mặt trời càng phản xạ ngược lại do cả hành tinh lúc này như một tấm gương khổng lồ không hề hấp thụ chút ánh sáng nào.

Quá trình hình thành và tiến hóa của sự sống trên Trái đất Lịch sử hình thành Trái đất Trái đất - hành tinh của chúng ta, khác với những gì mà ta vẫn thấy ngày nay, nó đã bắt đầu cuộc đời của mình từ một khối cầu khủng khiếp mà ngay cả những cảnh tượng ghê gớm nhất trong phim ảnh cũng chẳng thể sánh bằng. Vậy những gì đã làm nên sự sống và văn minh của chúng ta? Với mô hình hiện đại của Hệ Mặt trời cùng việc các mẫu đá cổ nhất trên Trái đất được tìm thấy có tuổi thọ hơn 4 tỷ năm (4.03 tỷ tại Canada và 4,4 tỷ tại Tây-Trung Australia), các nhà khoa học ngày nay đã có thể kết luận Trái đất hình thành vào khoảng 4,7 tỷ năm trước, là kết quả của sự tạo thành do hấp dẫn của hàng triệu khối đá lớn nhỏ và bụi, khí trên một dải vật chất có quĩ đạo quanh Mặt trời. Ban đầu, Trái đất chỉ là một hành tinh chết nóng rực, các kim loại nặng chìm dần vào trong và nóng chảy, đẩy các vật chất nhẹ lên trên và nguội dần. Trái đất lúc này có hình dạng là một quả cầu khổng lồ màu đen với những vêt nứt sáng do phần vật chất nóng chảy bên trong. Chính các vết nức này sẽ còn tiếp tục tồn tại hàng tỷ năm nữa, thường xuyên trở thành nhân tố quyết định cho sự tồn vong của sự sống trên hành tinh. Ban đầu, Trái đất chỉ là một hành tinh chết nóng rực. 4,3 tỷ năm trước, một hành tinh với kích thước của Sao Hỏa tên là Theia (cùng hình thành trong giai đoạn đầu của Hệ Mặt trời) tiến về phía Trái đất. Cú va chạm là một thảm họa thật sự, nhưng lại cũng là điều kiện tiên quyết cho sự sống của chúng ta sau này. Trước tiên, nó làm mật độ vật chất trên Trái đất trở nên đều hơn, giống như khi bạn xóc tung một lọ đựng nhiều loại kẹo cùng lúc. Tiếp theo... nó tạo thành Mặt Trăng. Vật chất từ bề mặt của cả 2 hành tinh bắn tung lên không gian, tạo thành một dải vật chất chuyển động trên quĩ đạo quanh Trái đất, giống như vành đai của Sao Thổ và các hành tinh lớn ngày nay. Lực hấp dẫn lần nữa lại đóng vai trò của đấng sáng tạo, nó tập hợp các mảnh vụn lại, tạo thành Mặt Trăng. Lúc này, Mặt Trăng ở rất gần Trái đất và Trái đất thì quay rất nhanh. Nếu mọi chuyện cứ tiếp diễn như vậy thì sự sống đã khó mà hình thành. Nhưng nhờ sự có mặt của Mặt Trăng mà Trái đất quay chậm dần lại do ảnh hưởng của hấp dẫn, còn lực li tâm lại đẩy Mặt Trăng xa dần, tránh cho chúng ta những cơn thủy triều còn mạnh hơn hàng chục lần những đợt sóng thần khủng khiếp nhất ngày này. Đó là thời kì khoảng 4,1 tỷ năm trước khi đại dương và khí quyển (không có oxy) đang hình thành. 1 hành tinh với kích thước của Sao Hỏa tên là Theia (cùng hình thành trong giai đoạn đầu của Hệ Mặt trời) va vào Trái đất. Khoảng 4,1 tới 3,8 tỷ năm trước, Trái đất bị lấp đầy bởi đại dương do sự lạnh đi của Trái đất cho phép sự tồn tại của nước lỏng. Các tiểu hành tinh nhỏ và các thiên thạch liên tiếp bắn phá Trái đất, chúng là các tàn dư trong thời kì đầu của Hệ Mặt trời. Chính các thiên thạch này mang theo các tinh thể ngậm nước và cả các hợp chất hữu cơ đơn giản nhất vào lòng đại dương, nơi sự sống sẽ phát sinh sau này. 3,8 tỷ năm trước, Trái đất bước vào thời kì Archaean (đại thái cổ). Đây là giai đoạn giữa của thời kì tiền cambri. Từ các hợp chất hữu cơ đầu tiên mang đến ừ các thiên thạch tấn công Trái đất, axit amin hình thành trong đại dương, các tế bào đơn giản nhất đầu tiên được hình thành. Khác với chúng ta ngày nay, chúng được cấu tạo trên cơ sở của các phân tử RNA (Ribonucleic acid, khác với DNA là Deoxyribonucleic acid cấu tạo nên động thực vật hiện nay). Ngày nay chúng ta đã tìm thấy hóa thạch của những dạng sống đâu tiên có tuổi lớn nhất là 3,5 tỷ năm. Các tế bào đầu tiên từ ban đầu là dạng sống đơn bào, kết hợp dần thành các lớp dày hơn là các khối stromatolite, chúng là dạng sống đầu tiên xuất hiện quá trình quang hợp cung cấp oxy cho hành tinh chúng ta. Hợp chất glucose đơn giản đầu tiên (đường) cũng đã hình thành. 3 tỷ năm trước, đại dương đã được bơm đầy oxy, sắt trong đại dương bị oxy hóa và chìm sâu xuống thành các quặng sắt, những công trình kiến trúc ngày nay chúng ta có đã được làm từ thứ quặng 3 tỷ năm tuổi này. 2,5 tỷ năm trước, thời kì Proterozoic (đại nguyên sinh) bắt đầu. Đây là thời kì phát triển đầu tiên của các loài sinh vật sơ khai trên Trái đất, giai đoạn cuối của thời tiền Cambri. Các thực vật đa bào đầu tiên xuất hiện vào thời gian khoảng 1,2 tỷ năm trước với cấu tạo phức tạp hơn từ các DNA thay vì RNA như trước. Tuy nhiên sự phát triển của sự sống chưa được lâu thì nó bị buộc phải ngừng lại. Thời gian gần như ngừng trôi khi Trái đất bước vào giai đoạn đóng băng toàn cầu dài nhất và mãnh liệt nhất trong lịch sử. 850 triệu năm trước, mật độ oxy quá cao trong khí quyển ngăn cản việc hấp thụ ánh sáng Mặt trời, Trái đất không được tiếp nhiệt nên lạnh đi và đóng băng dần. Càng nhiều băng thì ánh sáng Mặt trời càng phản xạ ngược lại do cả hành tinh lúc này như một tấm gương khổng lồ không hề hấp thụ chút ánh sáng nào. Cả Trái đất khi đó là một quả cầu băng khổng lồ, không một dấu vết của sự sống. Thời kì này kéo dài tới hơn 200 triệu năm. Chúng ta biết rằng loài người ngày nay với lịch sử dường như là rất rất dài thực ra mới xuất hiện văn minh và trí tuệ thật sự ở cuối kỉ băng hà, khoảng 15-20.000 năm trước. Trong khi chỉ nguyên thời kì đóng băng cả hành tinh nay đã dài tới hơn 200 triệu năm. Cả Trái đất khi đó là một quả cầu băng khổng lồ, không một dấu vết của sự sống, của hơi ấm Mặt trời, bất cứ tia sáng nào từ Mặt trời đều bị dội ngược lại không gian. 630 triệu năm trước, nguồn dung nham nóng chảy trong lòng Trái đất được đánh thức, trở thành vị cứu tinh cho sự sống trên hành tinh. Các núi lửa sau hàng trăm triệu năm ngủ yên đã thức giấc và phun trào, chúng phá vỡ một số điểm đóng băng trên bề mặt Trái đất, phun dung nham lên bề mặt, và quan trọng nhất trong đó là khí cacbonic. Như ta đã biết, cacbonic chính là tác nhân gây nên hiệu ứng nhà kính, và lúc này đó lại chính vị cứu tinh cho sự sống trên Trái đất. Không khí hấp thụ được nhiệt độ của Mặt trời cùng với sự phun trào dung nham làm băng tan dần tạo điều kiện cho những dạng sống sâu nhất dưới đại dương vẫn còn tồn tại nay lại có cơ hội tiến hóa. Quá trình tan băng này kéo dài khoảng vài triệu năm. 580 triệu năm trước, thực vật đa bào đã khá phổ biến và cũng là thời kì đầu tiên của các động vật thân mềm, ngày nay chúng ta đã tìm được những hóa thạch của các động vật thân mềm có tuổi tương đương với thời kì này. 540 triệu năm trước, oxy tiếp tục được bớm đầy khí quyển và ở tầng trên của khí quyển trực tiếp đón nhận ánh sáng Mặt trời, một lớp khi mới được hình thành từ oxy, đó là ozone, nó ngăn cản các bức xạ tia cực tím xuyên vào khí quyển, và đây chính là điều kiện để sự sống xâm chiếm lên mặt đất (lúc này những mảng lục địa đầu tiên đã xuất hiện). Khoảng 530 triệu năm trước, Trái đất bước vào thời kì Paleozoic (đại cổ sinh), bắt đâu bằng kỉ đầu tiên là kỉ Cambri. Đây là khoảng thời gian bùng nổ của sự phát triển sinh vật, kéo dài khoảng 30 triệu năm, gọi là thời kì bùng nổ Cambri. Ở dưới biển, các loại động vật phức tạp hơn xuất hiện, điển hình nhất là bọ ba thùy và các họ hàng của nó. Ngoài ra đây là lần đầu tiên có sự xuất hiện của động vật săn mồi, những loài trực tiếp tấn công loài khác lam thức ăn thay vì ăn thực vật nhỏ hay các xác chết trôi nổi. Chẳng hạn như trong hình dưới là một con Anomalocaris đang chuẩn bị hạ sát con mồi của mình là 1 con bọ ba thùy.