序言

据估计，宇宙包含超过一千亿个星系。我们人类只占据了其中一个星系中的一颗恒星周围的一颗行星。然而人类从栖息之地出发，用坚持不懈的努力和精巧独创的设计探索着广阔的宇宙空间。我们用眼睛追踪恒星和行星的运动，在荒漠山巅架起望远镜，捕捉到宇宙中最古老的光——宇宙大爆炸的余辉。迄今为止，已经有12名宇航员在月球上行走过，有数百名的宇航员绕地球轨道运行过。那些人类不能亲身前往的地方，我们也送出了机器人使者——去往火星、彗星以及太阳系的边缘。我们不仅把眼光放向远方，而且还拉近镜头关注细节，研究基本粒子和作用力来找出它们所揭示的物质及其存在的本质。

人类因此获得了巨大的回报。首先，我们现在已经有了一个关于宇宙的动力学本质的清晰图像。大多数宇宙学家认为，宇宙源于一次大爆炸，之后在远远短于1秒的时标内以指数方式膨胀，这段时期被称为暴胀。随后，恒星、星系和行星开始形成。今天的宇宙仍在加速膨胀。这个结论来自于对遥远的超新星（大质量恒星的爆炸）的观测并获得了诺贝尔奖。这样的爆发，连同中子星碰撞和黑洞自旋一起，一次又一次震动着无垠的宇宙，在时空纤网中发送出涟漪。我们自己的太阳系同样也是活跃多变的，如火山活动、间歇泉、小行星的疾行和行星的往复运动等。在这样的环境中，生命竟然可以茁壮成长，这很令人惊奇，然而它确实发生了。

过去的五年（本书的时间范围）并没有某一个单一的发展脉络，但是对其他可能存在生命的世界的搜寻是一个一直在进行的主题。美国航天局的开普勒任务在最开始的四年内发现了超过1000颗系外行星，并且确认了第一颗处于另一颗恒星的宜居带中的地球大小的行星。火星好奇号探测器发现了这颗红色星球曾经拥有大淡水湖的证据，并且在那里第一次闻到了甲烷的味道。而木星的一颗冰质卫星——木卫二似乎具有板块构造活动。这也是一个适合生命生存的有利条件。其他在过去五年内的较大进展包括目前对一颗黑洞最详细的观测和最遥远的超新星的发现。位于瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机的物理学家们通过粉碎以接近光速运动的质子，发现了希格斯玻色子，填补了粒子物理学标准模型的最后一个缺口。

但是并不是所有的头条新闻都得到了证实：中微子超光速现象只是因为搭错了线。而探测到的可以用来证实暴胀理论的原初引力波也只是星系尘埃制造出来的海市蜃楼。宇宙如此广袤，错误的起点和退步是不可避免的。而且需要探索的问题如此众多：大部分宇宙是由什么组成的？星系是如何演化的？是否有一种方式可以统一自然界中的各种力？是否还有其他的“地球”？而且它们是否也有自己的宇宙探险家呢？

对宇宙的探索还在稳步进行，许多谜团仍有待揭晓。