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Questo articolo parla del ramo della fisica e dell'astronomia. Per altri usi, si veda Cosmologia

La Cosmologia fisica è una branca della Cosmologia che si occupa degli studi delle strutture e delle dinamiche più grandi dell'Universo, delle domande fondamentali sulla sua origine, struttura, evoluzione e destino finale. ¹⁾ La Cosmologia come scienza ha origine dal principio copernicano, che implica che i corpi celesti obbediscano a leggi fisiche identiche a quelle sulla Terra, e ai meccanici newtoniani, che per primi ci hanno permesso di comprendere quelle leggi fisiche. La Cosmologia fisica, come è ora intesa, iniziò con lo sviluppo, nel 1915, della teoria della Relatività generale di Albert Einstein, seguita da importanti scoperte osservative negli anni '20. Il primo fu Edwin Hubble, che scoprì che l'Universo contiene un numero enorme di galassie esterne oltre la nostra Via Lattea; poi, il lavoro di Vesto Slipher e altri che hanno dimostrato che l'Universo si sta espandendo. Questi progressi permisero di speculare sull'origine dell'Universo e permisero la nascita della teoria del Big Bang di Georges Lemaître, come modello cosmologico principale. Alcuni ricercatori sostengono ancora una manciata di cosmologie alternative; ²⁾ la maggior parte dei cosmologi, tuttavia, concorda sul fatto che la teoria del Big Bang spieghi meglio le osservazioni.

I progressi nella cosmologia osservativa dagli anni '90, tra cui lo sfondo delle microonde cosmiche, le supernovae lontane e le indagini sui redshift della galassia, hanno portato allo sviluppo di un modello standard di cosmologia. Questo modello richiede che l'Universo contenga grandi quantità di materia oscura ed energia oscura, la cui natura non è attualmente ben compresa, ma il modello fornisce previsioni dettagliate che sono in ottimo accordo con molte osservazioni. ³⁾

La Cosmologia attinge molto dal lavoro di diverse aree di ricerca nell'ambito della Fisica teorica e applicata. Le aree rilevanti per la cosmologia includono esperimenti di Fisica delle particelle, Astrofisica teorica e osservativa, Relatività generale, Meccanica quantistica e Plasma.