本书是关于天文学历史和前沿研究的科普读物。
天文学家确定宇宙年龄为约138亿年，他们是怎样得出如此精确的结论的呢？本书讲述了数千年来天文学家逐渐解决宇宙年龄问题的迷人的故事，并在此过程中向读者介绍了现代天文学的基本概念和前沿研究进展。
本书追溯了天文学家对夜空奥秘长达数世纪的探索，描述了那些富有远见的人们的成就，展示了各自独立的探索路线和煞费苦心收集的证据。同时，本书通过直白的语言，帮助读者熟悉现代天文学的核心思想和现象，包括红巨星和白矮星、造父变星和超新星、星系团、引力透镜、暗物质、暗能量和加速的宇宙等。
本书为读者了解天文学提供了一种独特的历史的方法，不仅适合作为初中和高中学生的扩展阅读材料，也适合科普爱好者、物理爱好者、天文爱好者和未来的天文学家阅读。

张同杰，北京师范大学天文系教授、博士生导师，教育部新世纪人才获得者，中科院上海天文台天体物理学博士。曾在美国亚利桑那大学物理系和天文系访问合作和从事博士后研究。加拿大理论天体物理研究所(CITA)(多伦多大学)访问学者；美国加州大学伯克利分校(U．C．Betkeley)天文系和劳伦兹国家实验室(LBN!一)高级访问学者。目前主要研究领域：宇宙学与相对论天体物理一早期宇宙与原初引力波；宇宙加速膨胀理论和观测与暗能量物理；宇宙学大尺度结构的数值模拟；搜寻地外文明研究(SETl)。在国际天体物理和物理核心期刊发表SCI学术论文80多篇。

译者序
第1章 引言：137亿年
Ⅰ.我们的太阳系中天体的年龄
第2章 公元前4004年
第3章 月球岩石和陨石
第4章 对抗引力
Ⅱ.最老的恒星的年龄
第5章 走出去
第6章 距离和光线
第7章 没有同样的恒星
第8章 巨星和矮星
第9章 读懂赫罗图
第10章 质量
第11章 星团
第12章 质量很重要
第13章 白矮星和宇宙的年龄
第14章 球状星团和宇宙的年龄
Ⅲ.宇宙的年龄
第15章 造父变星
第16章 一个球状星团的不规则系统
第17章 银河系被降级
第18章 引力带来的麻烦
第19章 膨胀的宇宙
第20章 宇宙的哈勃年龄
第21章 加速的宇宙
第22章 暗物质
第23章 奇异暗物质
第24章 热中之热
第25章 两种麻烦
第26章 宇宙微波背景辐射的WMAP地图和宇宙的年龄
第27章 一致的答案

TRANSLATOR’S
PREFACE
宇宙的年龄是约138亿
年欧洲航天局普朗克
项目（PLANK）2015年研
究结果为137.98±0.37亿
年（即约138亿年）。为和
原书一致，本书其余部分
仍翻译为137亿年。，而人
类的寿命只不过100年左右
，与宇宙的年龄相比简直
就是沧海一粟。但是地球
上的人类文明却能够理解
宇宙的全部演化历史，以
及任何一个时期宇宙中所
发生的天体物理事件，这
足以窥见人类文明的智慧
和伟大之处。这本《宇宙
多大了？》图文并茂，浅
显易懂，只有文字描述和
图片展示，没有一个公式
。它不仅成功地告诉读者
宇宙今天的年龄是多大，
以及是如何测定的，而且
告诉读者宇宙分别在婴儿
、少年、青年和壮年等不
同的演化时期的年龄和测
定方法。不管是用哪种天
文测量方法，都离不开天
文学独一无二的宇宙化石
指示器原理：越远的天体
，其年龄也越老。这意味
着只有天文学才能够让我
们沿时光倒流、回看宇宙
历史，全息地透视整个宇
宙。英文原版书名How
Old Is the Universe？翻译
成《宇宙多大了？》可谓
一语双关，正是这个原理
的真实写照，因此既可以
理解成宇宙空间尺度之大
，也可以理解为宇宙年龄
之大。读者读后一定会领
略宇宙从诞生、演化到今
天的壮丽的历程，体会到
苍穹宇宙之宏大、宇宙和
谐之美丽。
该书是一本介绍宇宙演
化过程的科普书，非常适
合中学生、大学生和研究
生阅读。中学生可以从中
了解天文宇宙学的研究前
沿，树立未来研究天文宇
宙的远大志向（其实很多
天文学家就是在此时树立
了天文研究理想）；理科
大学生可以巩固已经学过
的物理知识；天文研究生
可以借此回顾已经学过的
天文宇宙学知识，检验自
己对天文宇宙学的理解程
度。因此该书是青少年树
立人生观、世界观、价值
观和宇宙观的绝佳读物。
感谢北京师范大学珠海
校区文理学院，感谢郑国
民教授在本书最后审校过
程中给予的大力帮助！
时间并不仓促，但水平
所限，加之理解和翻译因
人而异，错误在所难免。
但我们已经竭尽所能避免
科学上的错误，如发现任
何错误，真诚地欢迎读者
指出。
谨以此译作献给已逝的
母亲韩玉珍（1939.07.10
—2020.08.26）。
译者

本书是一本介绍宇宙演化过程的科普书，非常适合中学生、大学生和研究生阅读。中学生可以从中了解天文宇宙学的研究前沿，树立未来研究天文宇宙的远大志向（其实很多天文学家就是在此时树立了天文研究理想）；理科大学生可以巩固已经学过的物理知识；天文研究生可以借此回顾已经学过的天文宇宙学知识，检验自己对天文宇宙学的理解程度。因此该书是青少年树立人生观、世界观、价值观和宇宙观的绝佳读物。

很多人都说，和浩瀚的
宇宙相比我们人类很渺小
。并不是！天文学就是“宇
宙考古学”，因为星空在向
我们诉说着宇宙的远古和
远方的故事。这本书就描
述了人类仰望星空、聆听
宇宙、科学地翻开宇宙历
史画卷的精彩故事。我们
——宇宙中的一粒尘埃——
是不是很伟大？
张双南——中国科学院
高能物理研究所研究员
我们不仅要知道世界现
在是什么样的，还要知道
它以前是什么样的，以后
又会变成什么样。庄子曰
：“吾生也有涯，而知也无
涯。”人生在世，不过短短
几十年，相比宇宙长达137
亿年的历史，简直是微不
足道，转瞬即逝。那么，
天文学家是如何通过几代
人的接力奋斗，在短暂的
人生中，破解了宇宙年龄
的奥秘呢？答案尽在《宇
宙多大了？》。
郑永春——国家天文台
研究员、畅销书《浩瀚的
宇宙密码》《火星叔叔太
空课堂》作者
对于一本书来说，本书
是属于杰出的那一类。温
特劳布专注于宇宙多大了
？——这个迷人的问题，
以一种有趣而引人入胜的
方式将许多现代天体物理
学的知识联系在一起。这
是一本面向普通读者的书
，同时对任何大学水平的
普通天文学课程也是一本
优秀的补充读物。查尔斯·
贝林，耶鲁大学
宇宙有137亿年的历史
了，这一发现对科学、哲
学和宗教都产生了影响。
通过观察几个世纪以来确
定宇宙年龄的各种方式—
从恒星的生命周期和变星
到星系结构和宇宙学——
—温特劳布揭示了科学探
索的过程，并展示了天文
学家如何收集证据来解决
这一深刻的问题。
——《自然》（Nanure)
期刊
如果你特别想知道宇宙
的年龄，那么你也必须从
头开始。《宇宙多大了?》
把这个问题放在适当的历
史背景中，并解释了回答
这个问题的科学方法……这
本书展示的是众多人类科
学家的思考、奉献、细致
和坚持如何带来了今天的
成果。这是一个科学胜利
的故事。
——库温德尔·查达，《
物理世界》
（Physics World）期刊
温特劳布有一种天赋，
能通过巧妙的类比，以清
晰易懂的方式呈现复杂的
问题。……《宇宙多大了？
》是对天文通俗文学的一
项受欢迎的贡献……它对天
文学家和物理学家如何揭
开宇宙的秘密提供了一个
科学上有力的、令人印象
深刻的叙述。
——海尔格·克拉赫，《
美国科学家》
(American Scientist) 期
刊
本书采用了侦探故事的
讲述方法，讲述了无学中
充满挑战性的前沿问题，
作者作为专业天文家，用
有趣、有条理、可读性强
的方式编写本书是非常难
能可贵的。
——Choice期刊
温特劳布是范德比尔特
大学的天文学家，他如此
耐心地向我们展示了详实
而带有丰富一手数据的史
诗级景观。
——大卫·凯泽，《伦敦
书评》期刊

与其他科学家相比，天文学家处于极大的劣势。生物学家能将一些果蝇带到实验室，在果蝇中鼓励其某种特殊行为，并将所有的可用工具应用到行为研究中。化学家可以将化学物质混合、加热或冷却，研究化学物质如何在实验室的可控环境下反应。地质学家可以攀登山峰，收集岩石，并将样本送回实验室以便研究。物理学家可以在隔震实验台上，给激光加电并检测一种新型聚合物的力学性质。天文学家呢？他们无法把恒星带回实验室。他们无法加热或冷却恒星，无法观察当温度改变时恒星如何变化。他们不能切开银河系观察内部结构。天文学家只能接受宇宙提供的信息——光线和少数小岩石——并最大程度地利用它们来研究宇宙。
几个世纪以来，天文学家测量了夜空中天体的亮度、颜色以及位置。一代代的天文学家致力于理解天空中闪烁的遥远天体的运动和性质。根据基本的几何学和物理学原理描述的光、热和引力，天文学家推导出，天空中一些隐约闪光的天体和太阳相似：它们是恒星。他们还发现，恒星的体积、质量和温度各不相同，而且恒星会经历新生、演化和死亡三个阶段。然而，证明显而易见的现象是一件非常困难的事情，就好像要证明恒星是遥远的（这就引发一个更加苦恼的问题，到底距离有多远呢？）。单单是为了回答恒星和我们到底距离多远这个问题，天文学家就要学会怎样通过望远镜对天空中遥远的天体进行精确的测量，更不用提去确定恒星的温度、质量或者大小了。由于恒星无法被带到地球上来进行重或测量，因此天文学家首先需要找到测量恒星的工具。之后他们才能够将一些概念知识应用于测量恒星的性质，如多普勒频移、放射现象、核聚变，这样一些之前无法解答的问题就迎刃而解了，包括那些从古至今一直困扰着天文学家的问题。这些压倒性的证据最终在最大程度上赢得了令人震惊且来之不易的胜利：一个一直困扰着人类的最基本的问题——宇宙的年龄是多少？
天文学家已经取得了重大的进展。大概200年前，即使是离我们最近的恒星的距离也无法测量，更不用说利用恒星的性质来测量银河系一亿光年以外的距离了。如今他们声称已经将宇宙的年龄精确到1％：137亿年。现在你就知道本书封面问题的答案了，很明显，你手中的这本书并不是什么神秘小说。但是，它讲述了关于宇宙的一个奥秘。400年的科学研究是如何使天文学家、宇宙学家、物理学家一步步接近这个问题的答案，得出宇宙是137亿年前生成的呢？对于这个论断，我们能抱有多大的信心确认其准确度呢？
任何一个天文学家在被问到为何相信宇宙的年龄是137亿年时，他一定会回答说，他并不相信宇宙的年龄是137亿年，他只知道宇宙大概是137亿岁，上下浮动在一亿年的范围内。天文学家为f＋么如此自信？事实证明他们的自信并非狂妄自大。他们知道这个数字是关于宇宙年龄这个问题的唯一有效答案，因为这个数字是经过精确的数据测量，是人类煞费苦心收集了几个世纪才得到的——来自于岩石、恒星、银河系乃至整个宇宙。这是唯一一个与物理法则、数学逻辑相一致的答案，也是被天文学家、化学家、数学家、地质学家、物理学家认可的答案。事实上，这个答案有坚实的证据基础。
但是到底为什么21世纪的天文学家会认同宇宙的年龄是137亿年呢？为什么不是200亿年？或者60亿年？500万年？1000万亿年？天文学家又是怎么知道宇宙是有年龄的，它为何不是永恒存在的呢？
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