宇宙视觉史：从宇宙大爆炸到时间的尽头

初始，过去，现在，未来，终结。

我们人类是时间的造物，囿于过去与未来之间的此刻，却总想获悉从开头到结尾的全部故事。我们人类也是好奇心的造物，无休止地探究故事的方方面面。为了追寻答案，我们上下求索，只在获得满意的解释之后才稍留片刻，然后继续探究，直到迷失于疑惑的洪流之中。想了解故事的完整图景，以及想洞悉故事图景之所以如此呈现的原因，这是人类的两项伟大冲动，它们在讲述终极传奇的时候汇聚到一起：关于存在的一切故事。宇宙囊括了所有的空间、物质、能量和时间。人生犹如白驹过隙，我们只来得及了解整个故事的冰山一角，却乐观地认为自己可以掌握宇宙的更多奥秘。活在当下的我们，有希望靠着回望过去以理解宇宙的起源，靠着凝视未来而洞悉宇宙的终点吗？

令人惊讶的是，我们可以，也的确做到了。就像我们人类给下一代写下了我们自己的历史，宇宙也留下了自己的记录。我们的工作就是去理解宇宙书写记录的语言。科学的脚本包括数学的散文以及天文学、物理学、化学和生物学的诗歌，我们就是凭借这些来解释宇宙的。

阿尔伯特 · 爱因斯坦在相对论中解释，宇宙中的每一个时间间隔都有开始和结束。因此，宇宙的历史是由无数个开始和结束编织而成的一张巨网。从宇宙大爆炸和空间膨胀，到作用力的分离、物质的创生、恒星和星系的形成，再到银河系、太阳、地球、生命和我们人类的诞生，都受困于这张宇宙巨网。借助科学的力量，我们也能看向未来的远方，预测恒星和行星的结局，乃至黑洞和物质本身的宿命。宇宙持续存在，幽暗而稳定。然后呢？虽然我们暂时只能透过烟熏的黑玻璃瞥见模糊的未来，但科学的进步终将带给我们更清晰的视野。希望有朝一日我们就会知道这一点。

现在怎么样呢？就在今天，你在这里。我荣幸而忐忑地与你分享宇宙的故事，感谢人类历史上那些科学家的共同努力，让我们可以从宇宙的开始讲述到现在这一刻，再到未来的全部。

★从0秒到10100 年，从大爆炸开始那一刻到太阳系的演化、恒星的诞生和地球生命的形成，再到宇宙更久远的未来乃至时间的尽头。有关宇宙的一切，尽在此书中。

★著名天体物理学家、《名人谈星》联合主持人及常驻嘉宾查尔斯·刘以引人入胜的方式，带你探究宇宙演化历程的奥秘。

★本书收录了大量珍贵的天文图像和丰富多彩的概念绘图。你可以利用贯穿全书的时间轴，准确定位在阅读时所处的时空位置，体验沉浸式穿越之旅，尽享视觉盛宴，感知宇宙之美。

查尔斯·刘（Charles Liu）
★纽约市立大学天体物理学教授、美国自然历史博物馆研究员、纽约天文学会主席，研究领域包括碰撞星系、超大质量黑洞及宇宙恒星形成演化的历史。

★著名播客《名人谈星》（StarTalk）的联合主持人及常驻嘉宾，爽朗风趣，妙语连珠，颇受广大网友的喜爱，与尼尔·泰森是黄金搭档。

★撰写了9本有关物理和天文科学的书籍，并因著作《一个宇宙：在宇宙中的家》获得2001年美国物理学会科学写作奖。

前言  8      
1.最初的千万亿分之一的千万亿分之一秒  11
2.大爆炸后5分钟  25
3.大爆炸后40万年  41
4.大爆炸后4亿年  57
5.大爆炸后40亿年  71
6.46亿年前  85
7.45.6亿年前  99
8.38亿年前  113
9.13亿年前  127
10.17万年前  141
11.1969年7月20日  157
12.宇宙的未来  171
词汇表  184
资源  186
致谢  188

★从0秒到10100 年，从大爆炸开始那一刻到太阳系的演化、恒星的诞生和地球生命的形成，再到宇宙更久远的未来乃至时间的尽头。有关宇宙的一切，尽在此书中。

★著名天体物理学家、《名人谈星》联合主持人及常驻嘉宾查尔斯·刘以引人入胜的方式，带你探究宇宙演化历程的奥秘。

★本书收录了大量珍贵的天文图像和丰富多彩的概念绘图。你可以利用贯穿全书的时间轴，准确定位在阅读时所处的时空位置，体验沉浸式穿越之旅，尽享视觉盛宴，感知宇宙之美。

查尔斯·刘（Charles Liu）
★纽约市立大学天体物理学教授、美国自然历史博物馆研究员、纽约天文学会主席，研究领域包括碰撞星系、超大质量黑洞及宇宙恒星形成演化的历史。

★著名播客《名人谈星》（StarTalk）的联合主持人及常驻嘉宾，爽朗风趣，妙语连珠，颇受广大网友的喜爱，与尼尔·泰森是黄金搭档。

★撰写了9本有关物理和天文科学的书籍，并因著作《一个宇宙：在宇宙中的家》获得2001年美国物理学会科学写作奖。

几千年前，在人类尚未发展出科学技术和先进设备时，我们对未知事物充满好奇，试图利用我们所拥有的工具和资源去理解它。无论天上地下，通过观察总结自然界的规律，我们很快获得了预测未来的能力，比如什么时候适合打猎和捕鱼、什么时候种植农作物能大获丰收，以及冷暖季、雨季或旱季会在什么时期出现等。

我们的祖先为确定具体事件发生的确切时间做出了很多努力，尽管方法显得粗糙，但多年来，宇宙中不断重复的自然过程和现象，为他们提供了足够多的数据和信息，这才创造了我们今天所知的文明。这些自然过程和现象似乎特别可靠；虽然判断明天的天气是多云还是晴朗仍具挑战性，但我们能够准确地说出白天何时开始与结束，正午时分的太阳有多高，甚至月亮何时升起以及它样貌如何。无论我们的生活发生了什么变化，宇宙似乎总是保持稳定和不变，傲然独立——也许，甚至是超自然的或神圣的。

今天，我们的知识体系更加完备。当然，在浩瀚的宇宙中仍有许多未知之事，如果我们就此停止探究新知，并简单地把解释不了的事物定性为不可知，那就太轻率了。然而，正如科学探索一直向我们展示的那样，发现的过程不可避免地会带来新的问题。我们目前知道的是，在接下来的数百万年里，我们所在的宇宙空间大体保持不变。然后，在很久之后，由于太阳辐射的亮度越来越强，地球表面将不再适宜维系生命。然后，太阳将死亡，而与此同时，银河系将与仙女座星系相撞。再然后，天空中的星星都将熄灭。再往后的事情，我们就不太确定了，但我们认为宇宙中所有的原子和分子将彻底湮灭，每个黑洞都会消散于虚无之中。

宇宙历史按照这个顺序展开，我们有多大把握？具有讽刺意味的是，我们最难准确预测的未来部分恰恰就在眼前。就像我们的祖先可以预测季节但不能预测天气一样，我们知道数百万年后地球会发生什么，但无法准确预测下个世纪会发生什么。轻率地跳过我们眼前的不确定性，至少在宏观层面，我们可以以合理的信心展望数万亿年的未来。然后，当我们真正进入遥远的未来时，我们的水晶球又变得模糊起来，至少在进行更深入的科学研究前，我们有望解开一些目前还存在的宇宙谜团，包括质子衰变、霍金辐射、暗物质和暗能量等。

也许关于未来最好的消息是，根据我们目前的计算，宇宙将继续膨胀。这意味着在我们不断探索了解宇宙的过程中，我们可以承受得起坚持和耐心，因为我们拥有足够的时间。但不利的一点是，对于某些谜题，这些时间可能还远远不够。

谁会想到了解宇宙的演化历程会如此轻松有趣呢？当你面对这样一个包罗万象的宏大主题时，感觉就像天方夜谭，但查尔斯·刘能将复杂的科学散文和数学内容转换成巧妙易懂的呈现方式……无论你是初出茅庐的宇宙学家，还是对宇宙及其起源深深着迷的人，本书都是介绍该主题的出色读物。

——BBC《仰望夜空》（Sky at Night）