谁传道之？何由考之？何以识之？要回答这些问题，天文学家能够掌握的只有来自宇宙的微光，透过各种波段的望远镜接收这些微光，并尝试说明这些微光所代表的宇宙片段，到底这个微光是来自哪种物质？它的温度又是多少？是朝向我们？还是远离我们？而天文物理学家则要进一步编织宇宙的故事，本着历代科学家所建立的各种科学理论，不论是物理还是化学，都可以用来了解宇宙在各个阶段是如何运作以及如何变化，最后串接成一本宇宙大戏。曾耀寰主编的《星空百亿年》则是遵循这样的脉络，以宇宙学、星系、恒星以及太阳系为对象，讲述精彩的天文故事，希望读者能从这些天文故事中，一览各个阶段的宇宙演化，能对天文学以及我们的宇宙有更进一步的了解和认识。

人类对自已的生存空间存在着无穷的好奇与猜想。在科学尚未发达的时代。人们只能用哲学的观点来揣测宇宙。20世纪初期，随着各类科学的快速发展，各种科学知识不断地冲击着传统的理论，“宇宙膨胀”、“字宙大爆炸”等理论改变了人们对宇宙的认识。曾耀寰主编的《星空百亿年》根据历代科学家对字宙及字宙发展的各个阶段的认识而编织成趣味盎然的宇宙故事。以字宙、星系、太阳系与恒星等为对象，讲述精彩的天文故事，希望读者能从《星空百亿年》这些天文故事中对天文学及宇宙有进一步认识。

变化万千的太阳

追寻太阳系的起源

什么是陨石？

太阳系外的行星系统

脉冲星

超新星、星球演化和元素合成

宇宙创始者的面孔

无巧不成宇宙

暴胀与残陷

宇宙结构的形成

问津银河

星系的碰撞

大麦哲伦王的新衣服

盘子、棒子、盒子与花生米

探索星球的诞生

行星系统的起源

天文物理学家研究的对象都是不可控制和不可重复的实验，但这并不代表天文物理学不是一门科学。科学有一项特色，那就是具可预测性，一个好的理论应具有较好的预测性，天文物理学家可以预测一些天机。

宇宙大尺度结构

天文之不可控制和不可重复的原因，在于时间和空间的尺度。光是一个太阳的体积就有地球的133万倍，太阳的寿命少说也有几十亿年，远远超过一般人的想象。就算可以在地球上制造体积比地球小的月球，我们也无法复制月球周遭的环境。就算是彗星撞木星的短暂时间，也因为距离的空间尺度太远而不可得。但是，天文物理学家可以透过严谨的科学，预测中子星的存在，也可以预测黑洞的存在，甚至预测宇宙现在的温度只有绝对温度3K。天文绝对是一门科学！

宇宙学家所面对的时间和空间尺度的问题更甚于其他领域，不仅观测对象无法控制，并且还只能观测一次，因为我们只有一个宇宙。即使只能观测一次，也不能看个仔细，受限于光速和宇宙有限的寿命，我们真正观测的宇宙只是一部分。宇宙学虽然受限于资料之不足，但也提供理论学家更大的想象空间，建立各自的宁宙模型。因此即便是一些最基本的问题，例如宇宙的大小、宇宙的年纪和宇宙物质的成分，却都仍属科学家研究的对象。

这样的窘况在最近有了改善，除了观测技术和仪器的进步，可以让天文学家得到各种不同波段的资料，更因模拟计算的加入，使一些宇宙学理论得以验证，并和观测资料相互比较。例如先前哈勃太空望远镜和宇宙背景探测器所提供的最新资料，都和大爆炸模型相互吻合，最近的回旋镖（Boom-erang）气球观测资料则进一步认定宇宙是平坦的。此外，数值模拟方面更南于高效能电脑的快速进展，借由数千颗处理器组成的巨量平行电脑（massiveparallel machines），可以对宇宙的各种现象和模型进行更仔细的计算。本文所介绍的模型就是有关宇宙大尺度结构的形成原因。P111-112

古未有天地之时，惟象无形，一切时空处于混沌状态，现今以管窥天，环顾所处的地球、太阳系、甚至是银河系，或更遥远的星系，各自不同尺度结构的形成，不同性质的星体存在，以及之间的关联，这些现象分别代表了宇宙历史洪流的不同演化阶段。从时间的角度来看，望远镜看到愈远的天体结构，代表了不同阶段的宇宙，这是因为光传送的速度是有限的，我们现在看到的太阳光是来自八分钟前的太阳。比邻星则是四年前的比邻星，而位在猎户座的参宿四则是640多年前，差不多是朱元璋的时代。从空间的角度来看，地球或太阳系的形成，却属于宇宙演化过程的后段，差不多是45多亿年前，从银河系的一团巨大分子云内的角落开始，经由自身的万有引力塌缩逐渐形成现在的太阳系统。现在知道，银河系的大小约3万光年，这团分子云的大小约60多光年，太阳则是由当中某个三光年大小的区域塌缩而成。

若从整个宇宙演化的宏观角度，宇宙演化可分成以下几个阶段：大爆炸初启的原生原子时代、星系时代、恒星时代、行星时代及生命时代。宇宙是如何由虚无之中诞生，又如何融合出现在看到的花花世界的基石——基本粒子，在接下来的演化中，星系结构是如何建构，各种不同类型的星系又是如何产生，乃至于闪烁耀眼的恒星如何从一团低温低密度的分子云，逐渐凝结成型，最后又如何在恒星的四周分化出行星，进而孕育出生命物质。这些都是现今天文学家对宇宙所提出来的问题。

谁传道之？何由考之？何以识之？要回答这些问题，天文学家能够掌握的只有来自宇宙的微光，透过各种波段的望远镜接收这些微光，并尝试说明这些微光所代表的宇宙片段，到底这个微光是来自哪种物质？它的温度又是多少？是朝向我们？还是远离我们？而天文物理学家则要进一步编织宇宙的故事，本着历代科学家所建立的各种科学理论，不论是物理还是化学，都可以用来了解宇宙在各个阶段是如何运作以及如何变化，最后串接成一本宇宙大戏。本书则是遵循这样的脉络，以宇宙学、星系、恒星以及太阳系为对象，讲述精彩的天文故事，希望读者能从这些天文故事中，一览各个阶段的宇宙演化，能对天文学以及我们的宇宙有更进一步的了解和认识。

编者