前 言

此刻的宇宙广袤无垠。

本书向我们讲了一则宇宙的故事。这个故事将围绕一个不同寻常却鲜有人知的事实展开：阿尔伯特·爱因斯坦已经向我们展示了应当如何描述所有可能存在的宇宙，即整个“大宇宙”。几千年前就已经有人开始讨论宇宙的结构，古代的哲学家和思想家曾经提出过各种各样奇怪的图像来描述或解释这个结构。这些描述或解释往往出于宗教思想、民族主义或者艺术幻想，抑或是仅仅出于个人偏见。当然，这些都算不上理论，只能被当成故事来看待。直到20世纪初，这一切才突然有了变化：爱因斯坦提出了找到所有可能存在并且符合物理学定律与引力性质的宇宙的新方法，这种方法还能回溯宇宙的过去并预测它们的未来。虽然方法已经有了，但想按照他的方法找出这些宇宙绝非易事。自那以来，天文学家、数学家以及物理学家们就一直在尝试解出爱因斯坦的复杂方程，得到代表着相应宇宙的解。而本书要讲述的就是他们努力探索的过程，以及在此过程中逐渐揭开的新篇章。

所有可能存在的宇宙数目极多，这些宇宙的纷繁复杂和千奇百怪超乎我们的想象，其中很多宇宙都以20世纪最出名的科学家的名字来命名。随着时间的推移，这些宇宙有的随时间推移而膨胀，有的逐渐收缩，有的像陀螺一样旋转，有的则处于完全的混沌；有的宇宙完全平滑，有的凹凸不平，有的则随着宇宙潮汐沿各个方向不断颤动；有的宇宙处于永恒的振荡之中，有的则会变得天寒地冻、死气沉沉，还有的会永远不停地加速膨胀下去；有的宇宙允许时间回到过去，有的可以在有限的时间内发生无限多的事情。仅有少数宇宙可以容许生命的存在，其他的宇宙我们永远都无法经历。有的宇宙会以一场壮丽的爆炸终结，有的宇宙终结时却只能发出“一声闷响”，还有些宇宙根本就不会终结。

本书将提到各种各样的宇宙，有物理定律随时随地发生变化的宇宙，有隐藏着额外时空维度的宇宙，有永恒不变的宇宙，有住在黑洞里的宇宙，有毫无征兆地消失的宇宙，有相互碰撞的宇宙，有发生暴胀的宇宙，还有从别的东西演化而来甚至从无到有地产生的宇宙。

我们会逐渐地了解迄今为止最新、最先进的宇宙理论，以及现代物理学引入的“多元宇宙”（Multiverse）概念，即所有可能存在的宇宙一同组成了一个“大宇宙”。这是整个科学界最令人匪夷所思又意义深远的思想，它促使我们思考：到底是只存在一个特定状态的宇宙呢，还是这一系列所有可能存在的宇宙都同时存在呢？

宇宙学和天文学方面的很多科普书籍往往都只集中讲述某一个话题，如暗物质、暗能量、宇宙开端、宇宙暴胀、支持生命出现的巧合条件，以及宇宙的终结，等等，但我在这本书里会连贯统一地向大家介绍所有已发现的宇宙，以及它们被发现的历史和发现它们的科学家的性格特征。

我要特别感谢凯瑟琳·艾尔斯（Katherine Ailes）、艾伦·阿塔德（Allen Attard）、多纳托·比尼（Donato Bini）、阿瑟·彻宁（Arthur Chernin）、储勇（ Hyong Choi）、帕米拉·肯崔特（Pamela Contractor）、塞西尔·德·威特（Cecile De Witt）、查尔斯·戴尔（Charles Dyer）、肯·福特（Ken Ford）、卡尔·弗莱塔格（Carl Freytag）、盖瑞·吉本斯（Gary Gibbons）、欧文·金格利希（Owen Gingerich）、约尔格·亨斯根（Jörg Hensgen）、鲍勃·詹森（Bob Jantzen）、安德烈·林德（Andre Linde）、凯·佩德尔（Kay Peddle）、阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）、雷莫·鲁菲尼（Remo Ruffini）、道格·肖（Doug Shaw）、威尔·苏尔金（Will Sulkin）、基普·索恩（Kip Thorne）和唐·约克（Don York），他们在本书的编辑以及收集图片方面向我提供了很多帮助，还为我提供了很多重要的历史细节。我还要感谢我的妻子伊丽莎白（Elizabeth）的悉心照顾，以及两个已经长大的孩子提出的各种问题，最后我要感谢我的孙女，本书就是献给她的。

约翰·D.巴罗
于剑桥