从“一锅基本粒子粥”到星辰大海

　　20世纪初，英国物理学家开尔文断言，物理学大厦已经落成，后世学者只需做一些简单的修补工作。但彼时，物理学的天空被“两朵乌云”笼罩：迈克耳孙—莫雷实验和黑体辐射的“紫外灾难”。正是它们，引发了20世纪物理学的两场革命：相对论与量子力学。

　　21世纪初，科学家同样做了回顾与展望，发现物理学的天空出现了更多的“乌云”。这些难解之谜，可以归结为“两暗一黑三起源”：“两暗”是指暗物质和暗能量，“一黑”是指黑洞，“三起源”分别是指宇宙起源、天体起源和宇宙生命起源。近年来，科学家对这些问题的研究突飞猛进，我们对宇宙的认识也从茫然与猜测，来到了精确测量与严格求证的阶段。

　　《宇宙的故事：星辰大海的探索之旅》就是一本介绍宇宙学最新进展的科普书。我想层层递进地展示现代宇宙学的波澜壮阔，使它宛若一场迷人的探险之旅。全书从“光”这个宇宙的信使出发，介绍人类如何测量天体质量、洞察宇宙膨胀的历史，进而由测量结果与理论之间的矛盾，引出暗物质和暗能量这两个物理概念，探讨“两暗”如何对宇宙演化产生决定性影响。基于对宇宙膨胀历史的测量，科学家提出了大爆炸宇宙学模型，预言宇宙起源于138亿年前的一次史诗级“爆炸”：早期宇宙是“一锅基本粒子粥”，随着时空膨胀，温度逐渐降低，原子得以形成，它们像滚雪球一样聚集到一块，形成了恒星，而恒星聚集起来，形成了星系、星系团。

　　这138亿年的风风雨雨，充满哲学的思辨意味。《庄子》有云：“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”“至大无外”就是宇宙，“至小无内”就是基本粒子，宇宙学就是一门“至大”与“至小”有机统一的学问。

　　宇宙的本质，我们真的可以理解吗？南宋词人吴潜在《满江红·齐山绣春台》中写道：“问古今、宇宙竟如何，无人省。”当然，现代宇宙学家并没有这么悲观。经过多年的努力，现代宇宙学已经脱离了哲学的范畴，成为一门独立的学科。大爆炸宇宙模型提供了非常多的、可以精确检验的预言。这些预言也被越来越精确的实验测量所证实。随着测量手段的进步，宇宙学研究已经进入了“精确宇宙学”时代，我们对宇宙的认识也越来越深入。

　　对于复杂的天体物理过程和宇宙学新知，我力求用案例和比喻形象化地将其描述出来。物理学家霍金曾说：“在书中多写一个公式就会让销量减半。”加之多次走进中学开展科普活动，我发现中学生朋友们对描述性内容还能保持兴趣，一旦出现复杂公式，不少同学就会眉头紧锁。所以在本书写作前，我定下一个规矩：绝不出现一个数学公式。写作过程中，有无数次写下公式的冲动，最终都忍住了。

　　希望本书是一把钥匙，开启一扇探索宇宙的大门，如果启发一部分读者走上宇宙学研究道路，那就更好了。对大部分读者来说，探寻宇宙的奥秘，会给人生一些启迪。学过宇宙学，你会发现人类的渺小和人生的短暂。烦恼的时候，试着抬头仰望星空，想想无垠的宇宙，也许烦恼会烟消云散。当然，也不要走向另一个极端，因人的渺小而怀疑人生的意义。生命是一份异常珍贵的礼物，组成生命的每一种元素、每一个原子都经历了亿万年的宇宙史诗。我们应该好好把握当下，活出自己的精彩。

　　20世纪初，英国物理学家开尔文断言，物理学大厦已经落成，后世学者只需做一些简单的修补工作。但彼时，物理学的天空被“两朵乌云”笼罩：迈克耳孙—莫雷实验和黑体辐射的“紫外灾难”。正是它们，引发了20世纪物理学的两场革命：相对论与量子力学。

　　21世纪初，科学家同样做了回顾与展望，发现物理学的天空出现了更多的“乌云”。这些难解之谜，可以归结为“两暗一黑三起源”：“两暗”是指暗物质和暗能量，“一黑”是指黑洞，“三起源”分别是指宇宙起源、天体起源和宇宙生命起源。近年来，科学家对这些问题的研究突飞猛进，我们对宇宙的认识也从茫然与猜测，来到了精确测量与严格求证的阶段。

　　《宇宙的故事：星辰大海的探索之旅》就是一本介绍宇宙学最新进展的科普书。我想层层递进地展示现代宇宙学的波澜壮阔，使它宛若一场迷人的探险之旅。全书从“光”这个宇宙的信使出发，介绍人类如何测量天体质量、洞察宇宙膨胀的历史，进而由测量结果与理论之间的矛盾，引出暗物质和暗能量这两个物理概念，探讨“两暗”如何对宇宙演化产生决定性影响。基于对宇宙膨胀历史的测量，科学家提出了大爆炸宇宙学模型，预言宇宙起源于138亿年前的一次史诗级“爆炸”：早期宇宙是“一锅基本粒子粥”，随着时空膨胀，温度逐渐降低，原子得以形成，它们像滚雪球一样聚集到一块，形成了恒星，而恒星聚集起来，形成了星系、星系团。

　　这138亿年的风风雨雨，充满哲学的思辨意味。《庄子》有云：“至大无外，谓之大一；至小无内，谓之小一。”“至大无外”就是宇宙，“至小无内”就是基本粒子，宇宙学就是一门“至大”与“至小”有机统一的学问。

　　宇宙的本质，我们真的可以理解吗？南宋词人吴潜在《满江红·齐山绣春台》中写道：“问古今、宇宙竟如何，无人省。”当然，现代宇宙学家并没有这么悲观。经过多年的努力，现代宇宙学已经脱离了哲学的范畴，成为一门独立的学科。大爆炸宇宙模型提供了非常多的、可以精确检验的预言。这些预言也被越来越精确的实验测量所证实。随着测量手段的进步，宇宙学研究已经进入了“精确宇宙学”时代，我们对宇宙的认识也越来越深入。

　　对于复杂的天体物理过程和宇宙学新知，我力求用案例和比喻形象化地将其描述出来。物理学家霍金曾说：“在书中多写一个公式就会让销量减半。”加之多次走进中学开展科普活动，我发现中学生朋友们对描述性内容还能保持兴趣，一旦出现复杂公式，不少同学就会眉头紧锁。所以在本书写作前，我定下一个规矩：绝不出现一个数学公式。写作过程中，有无数次写下公式的冲动，最终都忍住了。

　　希望本书是一把钥匙，开启一扇探索宇宙的大门，如果启发一部分读者走上宇宙学研究道路，那就更好了。对大部分读者来说，探寻宇宙的奥秘，会给人生一些启迪。学过宇宙学，你会发现人类的渺小和人生的短暂。烦恼的时候，试着抬头仰望星空，想想无垠的宇宙，也许烦恼会烟消云散。当然，也不要走向另一个极端，因人的渺小而怀疑人生的意义。生命是一份异常珍贵的礼物，组成生命的每一种元素、每一个原子都经历了亿万年的宇宙史诗。我们应该好好把握当下，活出自己的精彩。