前言

本书缘于1973年11月我在哈佛大学本科生科学中心落成典礼上所做的一次演讲。基础读物出版社的社长兼发行人欧文·格莱克斯从我们一个共同的朋友——丹尼尔·贝尔那里听说了这次演讲的内容，于是劝我将其整理成书。

起初，我对这个主意并不热心。尽管我也一直在作一些关于宇宙学方面的研究，但我主要涉及的领域还是基本粒子理论，即极小物质的物理学。另外，关于基本粒子物理学的研究在过去几年中甚为活跃，而我却把过多的时间用在了别处——为各种杂志撰写非专业性文章。因此，我迫切希望将注意力重新转移到本应属于我的专业领域——《物理学评论》。

但我发现我无法停止思考：撰写一本关于早期宇宙的书。有什么能比创世纪的问题更有趣呢？而且，在宇宙早期，特别是在最初百分之一秒的时候，基本粒子理论的问题和宇宙学的问题融合在了一起。最重要的是，现在是写一些关于早期宇宙内容的大好时机。因为，在过去的几十年中，一种关于早期宇宙事件发展过程的详细理论，作为一种“标准模型”，已得到了广泛的认可。

能够说出在最初一秒钟、最初一分钟或最初一年，宇宙是什么样子，那真是一件非常了不起的事情。对于一个物理学家来说，令人兴奋的是能够量化地把情况弄清楚，能够说出某个时刻宇宙的温度、密度和化学成分是这样的或那样的数值。的确，到目前为止，我们对这些数值的准确性还都没有绝对的把握，但起码我们现在在谈论这些事情的时候能够有一点自信，这就足以让人兴奋不已了。我想向读者表达的也正是这种兴奋。

我最好对本书所面向的读者作个说明。我是根据这样一些读者的情况来撰写本书的：他们愿意对一些详细的论证进行思考，但对数学和物理又不在行。尽管我必须介绍一些较为复杂的科学思想，但在本书正文中却没有使用超出算术范围的数学，也不需要读者事先具备多少物理或天文学知识。对于初次用到的科学术语，我都小心地给出了定义。此外，我还提供了一份物理学和天文学术语词汇表。在可能的情况下，我还对数字采取了诸如“1 000亿”的写法，而不是使用更为方便的科学记数法：10 ¹¹ 。

然而，这并不意味着我要写一本简易读物。当一个律师面向普通公众写东西时，他会假设他们不了解法律专用术语，也不懂“禁止永久拥有房产”的规定，但他并不会把事情想得更糟，也不会摆出一副屈尊俯就的模样。我想把这一句恭维话反过来使用：我心目中的读者是一些精明的资深律师，虽然他们讲的不是我的语言，但却想先听一听某些令人信服的论点，然后再拿主意。

如果有些读者确实想了解作为本书论据基础的运算，那么，针对这部分读者，我编写了“数学注释”，附在本书正文之后。关于本书内容所涉及的数学水平，如果是物理学或数学专业毕业的本科生，那么，他一定能够理解这些注释。幸运的是，宇宙学中最重要的运算其实是很简单的；广义相对论或核物理更精妙的观点只是偶尔才发挥作用。如果有些读者想针对这一论题进行更深入地专业性探索，可参考“参考文献”中所列的那些高级论文（也包括我写的论文）。

另外，我还要明确指出本书将要探讨的主题。它并不是一本全面探讨宇宙的鸿篇大作。本书的主题中有一个“古典”部分，即关于当前宇宙大规模结构的部分：关于旋涡星云银河系外性质的辩论；关于遥远星系红移的发现及其与距离的依赖性；关于爱因斯坦、德西特、勒梅特和弗里德曼的广义相对论宇宙模型等。很多著作都已经对宇宙学的这部分内容作了精辟的论述，因此，我并不想在本书中再大费口舌地重新论述一遍。

我所撰写的这本书更多关注的是早期宇宙的情况，特别是人们在1965年根据宇宙微波辐射背景的发现所提出的关于早期宇宙的新认识。

当然，宇宙膨胀理论是我们当前关于早期宇宙认识的一个基本组成部分，因此，我不得不在第2章中简单介绍一些宇宙学的“古典”内容。我认为这一章为读者，包括那些完全不了解宇宙学的读者提供了充分的背景知识，以便帮助他们了解本书其余章节所论述的内容，即早期宇宙理论的最新发展情况。但如果有些读者想彻底了解关于宇宙学的更早内容，则需参阅“参考文献”中所列的那些著作。

另一方面，由于没能找到条理清晰的关于宇宙学近期发展的历史论述，我不得不自己做些挖掘工作，特别是关于为何在1965年之前的很长一段时间内没有人研究宇宙微波辐射背景这一令人着迷的问题（第4章对本问题进行了探讨）。但这并不意味着本书纯粹只是记录这些进展的情况——我非常尊重人们在科学史研究工作中所做的努力以及他们对此所赋予的关注，因此，我不会在这方面有任何幻想；相反，如果某个真正的科学家、史学家愿意把本书当作起点，去撰写过去30多年关于宇宙学研究的历史的话，我会非常高兴。

我非常感谢基础读物出版社的欧文·格莱克斯和法雷尔·菲利普斯在本书出版过程中提出的宝贵意见。我还要感谢那些在我撰写这本书的过程中给予我帮助的物理学和天文学界的同仁们，他们也向我提出了善意的忠告，对此我感激不尽。我尤其要感谢拉尔夫·阿尔弗、伯纳德·伯克、罗伯特·迪克、乔治·菲尔德、加里·范伯格、威廉姆·福勒、罗伯特·赫尔曼、弗雷德·霍伊尔、吉姆·皮布尔斯、阿诺·彭齐亚斯、比尔·普雷斯、埃德·珀塞尔和罗伯特·瓦格纳等，他们不辞辛劳，分别阅读了本书的各个章节，并提出了建议。另外，我还要向伊萨克·阿西莫夫、I.伯纳德·科恩、马撒·利勒和菲利普·莫里森表达感激之情，感谢他们向我提供了关于各个专题的信息。我尤其想对奈杰尔·考尔德表示谢意，感谢他从头到尾阅读了整个初稿，并提出了宝贵的意见。我不敢奢望本书现在已经没有任何差错和晦涩难懂的地方，但我敢肯定，若非有幸得到所有这些慷慨的帮助，它是不会像现在这样清晰、准确的。

史蒂文·温伯格
于马萨诸塞州坎布里奇大学
1976年7月