我们是谁？我们从何而来？我们终将去往何处？在这本开创性的著作中，世界**天体物理学家尼尔·德格拉斯·泰森联合杰出物理学家詹姆斯·特赖菲尔，以他们对前沿科学的深刻理解和高超的叙事智慧，生动解答了困扰人们数千年的**问题。 全书以宇宙如何诞生、宇宙由什么构成、我们在宇宙中是否孤独等十大问题为**，指引我们认识宇宙的过去和未来、探索世界的极小与极大，俯瞰知识的前沿，漫游广袤的未知。从宇宙大爆炸、生命起源、黑洞、暗物质、反物质、暗能量，到弦理论、平行宇宙、量子宇宙、地外生命，读者对星空的诸多好奇都能在这里找到答案。值得一提的是，本书脱胎于风靡全美的科普脱口秀节目《名人谈星》（StarTalk），文字妙趣横生，说理鲜活生动，加上**地理提供的大量光彩夺目的科学照片、科普绘画，原本复杂的天体物理学变得如此触手可及。 认��宇宙的过程，也是寻找自我的过程。这本书将吸引并激励所有年龄段的读者继续探究真理、仰望星空！

作者序 《名人谈星》（StarTalk）是一个跨平台（广播、博客、电视）的科普脱口秀节目，无缝融合了科学、喜剧和流行文化。其中有一个名为《天文**之问》（Cosmic Queries）的经授权许可的衍生节目，它的开展形式是，我们首先向《名人谈星》的粉丝群就某个主题征集相关的问题，然后在节目中进行解答。令我们始料未及同时也十分欣喜的是，《天文**之问》已经成为很多观众*喜爱的节目形式。 但由于时间有限，对于大家提出的一些深层次问题，比如我们的宇宙如何诞生、宇宙由什么构成、我们在宇宙中是否孤独、宇宙将如何终结等，我们无法在节目中详细解答。为此，我们专门构思并组织编写了这本书，它继承了《名人谈星》节目信息丰富且轻松愉快的风格。与我合著本书的是詹姆斯·特赖菲尔，他是我学术上的同事，同时也是**的物理教育家，他为本书奠定了重要基础。《名人谈星》的**制片人和**撰稿人林赛·N. 沃克（Lindsey N. Walker）也不知疲倦地工作，以确保本书完成对节目内容重新编辑、整理的使命。 第1章 地球在宇宙中处于什么位置？ 艾萨克·牛顿（Isaac Newton）和亚里士多德（Aristotle）走进一家酒吧，他们正在就物体落向地面时究竟发生了什么进行辩论。两人都想象着那个场景，但他们看到的却完全不同。 亚里士多德认为，万物都是由土、气、火、水这4 种基本元素构成的，而由土元素构成的物体会自动向宇宙**运动。按照这个观点，很自然的结论就是地球是宇宙的**。对他来说，地球静止不动，所有天体都绕着地球运行，这一点是不证自明的，而物体下落也是其内在的属性所致。 牛顿不关心物体是由什么构成的，只关心它的质量。他认为…… 宇宙是由什么组成的 夸克真的是宇宙中*基本的结构吗？我们真的已经触及宇宙的“0”和“1”了吗？理论物理学家致力于回答这个*前沿的问题。如果确实还有下一层，那么弦理论和圈量子引力将**我们进入下一层。 顾名思义，弦理论认为自然界的基本单元不是点粒子，而是一维的弦，弦的不同振动模式对应了不同种类的粒子。这些弦的尺度很小，只有原子核的1 000 万亿分之一。但大小不是弦理论真正的问题所在，要使这种理论有数学意义，弦必须在10 个或26 个维度上振动。 …… 我们在宇宙中是孤独的吗？ 在好莱坞科幻题材的电影中，外星人通常都以类人形状出现，这展示了一种自我偏爱的倾向。为什么外星人非要像人类一样有牙齿、肩膀和手指呢？更进一步，为什么外星人看起来非要像地球上的植物或动物呢？如果宇宙中的外星人与我们的差异甚至比我们与大肠杆菌的差异更大，那么地外生命究竟会是什么样子呢？……

引 言 地球在宇宙中处于什么位置？ 地球是行星吗？ 棍棒天文学 视差法 太阳系有多大？ 亨丽埃塔·勒维特（Henrietta Leavitt）与标准烛光 星系 数十亿又数十亿 小结 我们是如何研究宇宙的？ 裸眼天文学 伽利略和望远镜 电磁波谱 射电宇宙 从天文学到天体物理学 来自大气之上的信息 打开宇宙的新窗口 现代天文台 未来的重要望远镜 宇宙是如何演化成今天这样的？ 宇宙大爆炸 原子的世界 形成熟悉的宇宙 星云假说 冻结线 宇宙台球 行星迁移 更外层的区域 宇宙的年龄有多大？ 惊喜 #1：宇宙微波背景辐射 惊喜 #2：微波中的信息 惊喜 #3：暴胀宇宙 惊喜 #4：宇宙微波背景辐射中的温度差异 天文学中的距离阶梯 惊喜 #5：暗能量 紧张 惊喜 #6：暗物质 宇宙的形成 宇宙是由什么构成的？ 化学诞生 元素从哪里来？ 新的原子理论 拆分原子 谁下令的？ 粒子加速器的诞生 夸克的到来 粒子物理词汇表 还有更多的层级吗？ 生命是什么？ 改变一切的实验 地球生命的种子来自陨石吗？ RNA 世界 自然选择 复杂性是不可避免的吗？ 智慧与技术 合成生命 其他类型的生命 嗜极微生物 我们在宇宙中是孤独的吗？ 奇怪的想法 单一的例子 寻找智慧生命 德雷克公式 技术是必然的吗？ SETI：地外文明探索 星周宜居带 费米悖论 文明的科技等级 宇宙是如何诞生的？ 万物的现状 量子力学 简化和统一 夸克禁闭 力的统一 强相互作用力的统一 反物质问题 华丽的篇章 知识的尽头 宇宙会怎样结束？ 地球的结局 无法预测的世界末日：火山喷发 无法预测的世界末日：地外天体撞击 未来的星系碰撞 开放、封闭还是平直？ 宇宙由哪些成分组成？ 宇宙可能的结局 时间地图的边缘 在地球上见证宇宙的终结 宇宙万有与虚空有什么关系？ 颠覆认知的量子力学 整个宇宙都是真空涨落吗？ 宇宙起源 大爆炸之前 多重宇宙 精细调节问题 多重宇宙的分类 这真的是科学吗？ 致 谢 拓展阅读 图片来源