這是浩瀚的宇宙局部圖
不管你朝哪個方向看夜空，它看起來都是基本相同的。用天文術語來說，宇宙是均勻性和各向同性的。的確，宇宙中的有些區域聚集了一些星系，而另外一些區域的星系則很少，但平均而言，恆星的分佈相當平均。正因為如此，早期人們認為宇宙永遠都是各處一致的，即宇宙是穩恆無限大的。但如果是這樣的話，引發了一些令人困擾的悖論。第一個悖論也許是最著名的，被稱為奧伯斯佯謬（Olber's Paradox）的關鍵，它質疑了一個無限永恆的宇宙怎會是黑暗的。乍一看這似乎很明顯的。越遙遠的恆星就越暗，所以非常遙遠的恆星因為太暗而無法看到。不過，恆星的視亮度遵循一種特定的關係，稱為平方反比定律。一顆一定距離的恆星其亮度與距離兩倍的四顆類似恆星相一致，或與距離三倍的九顆類似恆星相一致。但如果恆星分佈相當均勻，那麼距離增加兩倍恆星數量就增加四倍，如果距離增加三倍恆星數量就增加九倍。所以雖然恆星隨著距離的增加而變暗，但距離越大恆星的數量越多。因此，無限永恆的宇宙，其夜空看起來應該會像白天的太陽一樣明亮。
奧伯斯認為夜空應該亮如白天的太陽才是另一方面，克勞修斯佯謬（Clausius' Paradox）認為天空應該是完全黑暗的，天上一顆恆星也看不到。魯道夫·克勞修斯（Rudolf Clausius）基於熱力學首先提出了這個悖論。熱力學第二定律指出，熱量從熱的區域傳向冷的區域，直至溫度平衡。舉個例子，如果你泡了一杯熱咖啡放在那裡，那就會一直冷卻降到室溫。它永遠不會自發地變熱。根據熱力學，即便是恆星最終也會變冷。在一個，永恆的宇宙中，恆星應該在很久以前就已變暗，而巨大的宇宙應該是處於溫度完全一致的狀態。那麼，為什麼宇宙不是寒冷與黑暗的呢？
放在桌上的熱咖啡會一直冷卻直至室溫當然，你可能認為恆星至今仍然熠熠生輝是因為引力導致氣體和塵埃坍縮，新恆星一直以來不斷形成，所以宇宙自然不會完全黑暗。但又這引發了另一個悖論：為什麼引力會起作用？正如光一樣，引力也遵循平方反比定律（在中學物理中稱之為萬有引力定律）。一個一定距離的物體對你施加的引力是距離兩倍質量相同物體的四倍。隨著距離的增加，引力變得越來越弱，但它從未完全消失。在一個無限的宇宙中，在一個特定距離上，質量也遵循平方定律。每在一個方向上的每個萬有引力，在其他方向上總會有足夠的質量來平衡。這被稱為西利格佯謬（Seeliger's Paradox），這意味著引力不應該能作用於任何東西之上。引力應該會一直相互抵消，所以不應該會形成恆星並且行星也不會繞著恆星運動。然而，事實卻並非如此。
在哈勃觀測到宇宙正在膨脹之前，愛因斯坦也曾認為宇宙是靜態的解決這些矛盾的方法是很明確的。宇宙並不是永恆的，也不是靜態的。我們現在知道目前宇宙只有138億年的歷史，並且不斷地在膨脹。由於宇宙的膨脹和有限的年齡，可觀測宇宙並不是延伸到無窮，所以奧伯斯和西利格的論證並不適用。因為宇宙的年齡是有限的，所以克勞修斯的論證也是無效的。對於我們而言，這似乎一個顯而易見的解決方案，但這卻是一個很好的例子來證明錯誤的假設很難被克服。在哈勃觀測到宇宙正在膨脹之前，似乎很明顯宇宙一定是永恆且靜止的。相比之下，宇宙起源一個原始火球的理論似乎顯得驚世駭俗。但最終，宇宙大爆炸的證據成為壓倒性的，無限宇宙的悖論終於得到解決。下次我們將要討論的另一大天文悖論是：能否比絕對零度更冷？考慮一顆古老、寒冷的白矮星，其溫度接近絕對零度，但問題是它被引力緊密擠壓。如果你在白矮星上挖出一塊，那這塊會膨脹並且進一步冷卻下去嗎（物體膨脹會向外做功，內能減少，則物體溫度就會下降）？英國著名天文學家亞瑟·愛丁頓（英語世界介紹廣義相對論的第一人）曾在這個恆星熱力學問題中掙扎過。
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