保罗·帕森斯，理论宇宙学家，英国皇家学会科学图书奖提名作家，主要通过模型来解释大爆炸理论的微观物理学如何决定现在的宇宙大框架。20多年来至今一直是科学记者和科普作家，他曾担任《BBC聚焦》《BBC仰望夜空》杂志主编，并长期为《国家地理》《新科学家》《卫报》等撰写科普文章。青年天文教师连线，是一群年轻的天文学专业的教师和研究生，他们来自北京大学、中国科学院国家天文台等，致力于让深奥的天文学、宇宙学知识走进普通人的生活。

这是一本宇宙学科普书，讲述的是人类目前所能认知的整个宇宙的故事，以及宇宙研究的历程。从虚无一物，到宇宙的诞生，再到宇宙的蕞终命运。138亿年前，不可思议的事情发生了。物质、能量、空间和时间，突然在一次毁灭性的事件中出现了，这在后来被称为“大爆炸”。这就是我们的宇宙的诞生，当初的体积比蕞小的亚原子粒子还小，而现在则是不可想象的巨大，已经拥有数万亿的星系。

序章
距今约138亿年前的某一天，发生了一件惊天动地的事情：
我们的宇宙诞生了。
物质和能量组成了你现在在世界上能看见的一切——无论是这本书，你呼吸的空气，你身体里的生命物质，还是来自太阳或者遥远恒星的光芒。所有的这一切都是在那个瞬间创造出来的。这些“材料”如今分布在广袤无垠的宇宙中。我们并不知道宇宙确切有多大，但我们能看见的部分就有920亿光年那么大（一光年是指光在一年内传播的距离）。从我们所见最远的物体（那些在遥远处聚集起来形成一定形状的恒星群被称为“星系”）发出的光线，早在134亿年前就开始了自己的宇宙之旅，这甚至比我们的太阳和太阳系形成的时间都早了数十亿年。
在一个晴朗的夜晚眺望星空，你可能会想到这些问题：这所有的一切都是从哪儿来的？宇宙中的物质是怎么聚集形成繁星点点的星系的？浩瀚宇宙的尽头在哪里？我们的宇宙将来还能存在多久？
有史以来，这些问题就一直困扰着我们最伟大的思想家们。迄今为止，我们已经找到了很多答案，而事实和这些答案一样引人注目。
数千年中，我们的宇宙观都是建立在宗教和造物主的观念上的，任何敢于用更加科学的方法挑战这一观念的人都倒了大霉。而最早的世俗宇宙观则一点也不完美。例如，古希腊的哲学家把地球放在了宇宙的中心，太阳、行星和遥远的群星都环绕着地球运转。到了17世纪，因为望远镜的发明，人们对夜空的观测记录开始逐渐积累起来，这些记录则是验证宇宙理论的绝佳证据。与此同时，对整个宇宙进行的研究也成了一门定量的科学，那就是宇宙学。
使用望远镜对外太空的观测限制了正确的宇宙理论的范围，因为任何和观测不符合的理论模型都可以立即被抛弃。特别是在20世纪20年代，天文学家发现宇宙正处在扩张当中。这一发现将当时主流且可行的理论减少到了两种。一种理论认为宇宙有一个特定的起源，那是一种极端高温高密度的状态；而另一种理论则认为宇宙一直就在那里存在着。这两种宇宙可能状态的争论持续了数十年，最终在20世纪60年代得以解决，当时的观测结果表明，宇宙在过去确实存在着更炽热、更致密的阶段。
这意味着宇宙不是从古至今都存在的，而是从远古时期一场混乱的事件中诞生的——这就是众所周知的大爆炸。就在一瞬间，从一片虚无中（不仅没有物质和能量，就连我们熟悉的时间和空间都不存在），宇宙在爆炸中突然诞生。乔治?勒迈特是比利时的一位天主教神父，也是一位在宇宙大爆炸理论的发展中扮演了重要角色的宇宙学家。他颇有诗意地称大爆炸为“没有昨天的一天”，因为大爆炸本身就是时间的开 始。大爆炸始于一个炽热且稠密的火球——准确地说是一个由物质、能量、空间和时间纠缠在一起形成的结。它是如何出现的，为何出现，没有人能说得清。许多物理学家坚信答案就埋藏在复杂的量子物理定律之下，正是这些定律塑造了亚原子粒子、微观世界以及它们之间的联系。在这种体系里，粒子会从量子区域中突然出现随后消失，再冒出来，短时间后再消失。因为我们的宇宙在大爆炸时期是此微小且致密，似乎非常符合量子定律的适用条件，这使得我们有理由假设宇宙是以同样的方式出现的。
然后呢？大多数量子粒子都是从一无所有中诞生，然后在很短时间后完全地消失。粒子从“量子银行”中借走的物质和能量越多，那么必须要在越短的时间内偿还代价，也就是说大质量的粒子很快就消亡了，而小质量的粒子能多存在一会儿。但是如今，宇宙已经走过了上百亿年的历史，而且是如此庞大，而且目前没有显示出任何将要消亡的迹象。令人难以置信的是，这一问题的可能答案是尽管宇宙如此壮丽，但它的总质量实际上是零。这是因为引力场也携带着能量。引力能量实际上是负的，并且在一些宇宙模型中与宇宙的组成是相反的存在，所以两者可以相互抵消。如果事实确实如此，那么我们的宇宙在“量子银行”的信用记录可真是非常良好了，它可以安心自在地存在很长的一段时间。
…………

时间轴
序章
第一章 我们在宇宙中的位置
第二章 理论之中的理论
第三章 正在膨胀的宇宙
第四章 确凿的证据
第五章 丢失的宇宙
第六章 插曲：量子
第七章 步入黑暗中
第八章 更大的爆炸
第九章 星系的诞生
第十章 混沌初开
第十一章 平行世界
第十二章 大挤压时代
第十三章 黑暗永存
第十四章 深入未知
致谢