结构的形成
1992年，COBE卫星配置了灵敏的探测器，目标是探测并绘出天空中微波背景的温度变化。1965年发现的微波背景在空中似乎是各向同性的。后来发现温度在整个空中大尺度上有千分之一的变化。现在知道这是由地球经过大爆炸遗留的辐射场时引起的多普勒效应。地球前进方向的天空看上去比地球离开的方向稍热一点。除了这种“偶极”变化，辐射在各个方向上是相等的。但是理论家们长期以来对微波背景中存在结构——冷斑点和热斑点的波纹图案表示怀疑。COBE发现的图案正是这样，成为了全球报纸的头条。
为什么微波背景不是完全平滑的呢？答案与大尺度结构的起源密切相连，又是引力在其中起了作用。
弗里德曼模型为我们了解宇宙的大量性质是怎样随时间变化的提供了途径。但这个模型又是不现实的，因为它描述的是一个理想的、完全平滑而没有瑕疵的宇宙。这样的宇宙开始时就完美无瑕而且将永远保持完美。但在现实的情况下总有缺憾。有些区域的密度值比平均值稍高，而有些较稀保一个略呈团状的宇宙会怎样？答案离理想情况有很大的不同。密度高于平均值的宇宙区域对周围物质的引力拉拽强于平均拉拽，因此将吸入物质而耗尽周围的物质。在这个过程中，它相对于平均值密度越来越大，拉拽也更强。结果是一种团块的失控增长叫做“引力不稳定性”。最终形成了束缚强烈的团块并开始聚集成丝状和片状，就像在宇宙结构图中看到的那样。开始这个过程只需要非常小的波动，而引力就像一个功率放大器，将最初的微小的波纹转变成巨大的密度波动。利用星系巡天可以绘出最终结果；而在COBE图上可以看到最初的微小扰动。我们甚至可以对最初的扰动是怎样留下烙印的作出很好的理论解释，是宇宙暴胀产生了量子波动。
关于结构形成的基本理论已出现了多年，但是由于引力的复杂特性很难将这种理论转变成详细的预测计算。在第三章提到，如果没有简化的对称性，即使牛顿运动学定律方程也是非常难解的。在引力不稳定的后期，没有类似的简化。宇宙中的每个物体都对其他物体有引力拉拽；因此需要了解在每一个地方和每一个物体上的所有作用力。所有的这些力之和是很难用纸笔来解的。
在上世纪80年代随着巨型计算机的出现，这一领域获得了加速发展。引力可以形成宇宙结构，这一点已非常明确，但需要宇宙中有足够的质量才能有效地完成这个工作。因为基本核合成理论只允许相对少量的“普通”物质。理论家们假设宇宙是由某种奇怪的暗物质主宰的，它们没有参加核反应。模拟显示这种物质最好是“冷”的暗物质。如果暗物质是“热”的，则它们运动太快而无法形成合适尺度的团块。
计算机出现后的许多年后，一个自下而上的宇宙结构模型最终出现了。在这个模型中，首先是暗物质的小团块形成，这些作为基本单元的小团块结合成更大的单元，然后以这种方式继续下去，最终星系尺度大小的物体形成了。而后气体（由重子物质构成）聚集，恒星形成，于是有了星系。星系继续通过链式和片式聚集形成更大尺度的结构。在这个模型中，结构随时间（或者说随红移）快速演化。
冷暗物质的观点已获得很大成功，但还远不完善。现在还不知道有多少暗物质，也不知道它们的形式。星系形成的细节问题也未解决，这是因为与气体运动和恒星形成有关的流体动力学和辐射过程比较复杂，但是这个领域的工作现在不只限于理论研究和模拟实验。观测技术的突破，如哈勃空间望远镜的研制成功，使我们现在能够看到高红移的星系，因而可精确地研究它们的性质和空间分布如何随时间变化。利用下一代大型红移巡天，我们将获得大量关于星系在空间移动轨迹的细节信息，同时也可获得宇宙有多少暗物质以及星系究竟是怎样形成的等线索。但是问题最终的解决方案，可能不是来自对引力不稳定性过程的最终产物的观测，而且来自对其最初状态的观测。
