这是一本为所有想了解宇宙基本知识及终极原理的人准备的轻松、入门级科普读物。全书包含十堂宇宙求知课，由十篇简短而非凡的文章组成，引导读者快速穿过星系，解释黑洞和暗物质的奥秘以及大爆炸之前宇宙的状态，探讨外星人存在的可能性，引领读者开启对宇宙未知的求索兴趣。本书以一种引人入胜的简洁方式，为读者介绍了认知字宙太空的不同切入点，带来了十堂趣味横生的宇宙科普课。

贝基·斯梅瑟斯特(Dr.Becky Smethurst)，风靡英国的明星科普博主。牛津大学的天体物理学家和研究员，研究方向是星系和黑洞的相互作用与影响。
她在YouTube网站上开设了“贝基博士”(Dr．Becky)频道，为观众解释宇宙的未解之谜和太空中的怪诞天体，播报综合太空新闻，2019年获得了牛津大学公众参与传播校长奖，目前已有超过10万名订阅者。她还为“60个符号”频道提供物理视频素材，并为“深空视频”频道提供天文学视频。
斯梅瑟斯特博士于2020年荣获英国皇家天文学会卡洛琳赫歇尔讲师奖，2015年获得英国物理学会的物理学传播杰出青年奖，在2014年国际科学一叮科学传播比赛英国全国总决赛中成为观众票选冠军和评审团亚军。她所在的星系动物园团队在2019年获得了英国皇家天文学会团体成就奖。

第一课 为什么引力如此重要
第二课 早期宇宙，一切皆空
第三课 黑洞简史
第四课 你没看见，不代表它不存在
第五课 我们究竟能走多远
第六课 寻找地球2.0
第七课 夜空为什么是无尽的黑暗
第八课 可能真的有外星人
第九课 先有鸡还是先有蛋
第十课 我们不懂的地方还很多
致谢

这是一本关于宇宙的
入门书
2000多年前，无论是
西方文明还是东方文明，
仅仅知道太阳系中的五大
行星以及少许恒星。然而
，此时的一些思想家已经
在思考一些宏大的宇宙问
题。中国的诗人屈原就在
《天问》中写道：“遂古
之初，谁传道之？上下未
形，何由考之？”试图追
问宇宙诞生之理。然而，
在之后的将近2000年的时
间里，这个问题一直悬而
未解。
400多年前，意大利的
科学家伽利略利用望远镜
为我们打开了一扇认识宇
宙的窗口，之后的300年
间，我们逐步认识了银河
系。20世纪20年代，从
1920年的有关宇宙大小的
世纪大辩论到1924年美国
天文学家哈勃确认河外星
系，再到1929年观测到宇
宙膨胀，这几项发现开启
了我们对于现代宇宙学的
认识的新征程。在接下来
将近一个世纪的时间里，
我们对于宇宙的认知已经
发生了翻天覆地的变化。
浩瀚宇宙有着太多太
多让我们着迷兴奋的事物
，如果要将所有的发现写
成书，一个人以毕生精力
也读不完，就犹如中国古
代典籍浩如烟海一般。中
国的著名学者金克木先生
就中国文化典籍做了筛选
，最终选了10部典籍供读
者阅读，读完之后就可以
对中国传统文化的脉络有
所了解。而本书作者贝基
·斯梅瑟斯特博士作为牛
津大学的天体物理学家，
不仅是星系和黑洞等领域
的研究专家，还有很多科
学传播经验，她也选择了
10个大众最为感兴趣，又
是最为重要的问题做了解
答。这就是您现在正在阅
读的《十堂极简宇宙课》
。
我们看到的日月星辰
，看到的银河，看到的太
阳发光，包括我们自身能
够存在，这些都是引力作
用的结果，而且也正是牛
顿发现导致苹果下落的万
有引力开启了我们精确认
识宇宙的第一步。所以，
在本书开始的第一课，作
者就介绍了引力为什么在
宇宙当中很重要。而如今
，悬疑2000多年的有关宇
宙起源的“屈原天问”也已
得到解答，我们所在的宇
宙诞生于138亿年前的一
次大爆炸，作者在第二课
就讲述了这个大家非常关
心的问题；我们不仅知道
宇宙中有类似于我们太阳
的恒星，还有很多之前未
曾料想到的天体，比如黑
洞、中子星；得益于望远
镜技术的发展，我们不仅
在太阳系内发现了更多的
行星，还在太阳系外找到
了几千颗系外行星；我们
也相信地球不应该是宇宙
中唯一有生命的地方，在
宇宙的某个其他角落，也
应该有着生命的存在；而
更让我们称奇的是宇宙的
组成，原来我们熟悉了解
的物质仅仅占了整个宇宙
的极小一部分，原来绝大
多数宇宙我们还几乎一无
所知。这些发现在本书当
中都有所讲述。
尽管我们发现了许多
令人兴奋的事物，不过时
常还是会被问起“为什么
要关心宇宙”“为什么要探
索太空”的问题，很多人
会想起当年NASA给赞比
亚修女Mary Jucunda的经
典回复：“太空探索不仅
仅给人类提供一面审视自
己的镜子，它还能给我们
带来全新的技术、全新的
挑战和进取精神，以及面
对严峻现实问题时依然乐
观自信的心态。”对此问
题，当然还有不少其他回
答。美国的天文学家尼尔
·泰森就曾说过：“想想一
个成年人如何看待孩子们
认为大不了的创伤：打翻
的牛奶、摔坏的玩具、擦
伤的膝盖。作为成年人，
我们知道孩子对什么是真
正的问题一无所知，因为
缺乏经验大大地限制了他
们作为儿童的观念。孩子
们还不知道这个世界不是
围着他们转的。现在想象
一个世界，其中每个人，
特别是有权势和影响力的
人，对我们在宇宙中的位
置拥有开阔的眼界。如果
从这个视角出发，我们的
问题就会缩小，或者根本
不会出现。”
我完全赞同他们的观
点，当然，我还有着一些
自己的看法。如果我们从
整个人类文明进步的历史
来看，每次对于宇宙的深
入认识，最终都会推动整
个人类社会和文明的进步
。牛顿的万有引力理论的
提出，最终推动了西方科
学的发展和工业革命，才
有了我们后来所知道的工
业化社会。所以，宇宙探
索给了我们人类社会非常
多的回赠。不过归根结底
，宇宙探索是人类对于我
们这个世界充满好奇心的
结果。
之前，偶然看到物理
学家伦纳德·蒙洛迪诺讲
述他父亲的故事让我印象
颇为深刻。他的父亲身处
纳粹集中营，碰巧和一个
数学家被关在一起，数学
家给这位只有小学文化程
度的父亲出了一道难题，
当然父亲没能做出来。不
过，蒙洛迪诺的父亲很想
知道这个数学问题的答案
，并且想要知道那道题答
案的欲望是如此强烈，尽
管食不果腹、憔悴不堪，
甚至生命有时都难以维持
，最终还是拿自己的面包
换取了答案。在整个人类
的历史当中，有不少人对
于宇宙也充满了像蒙洛迪
诺的父亲一般的探索欲，
想要知道宇宙的奥秘，正
是他们的持续努力，才有
了这些我们所了解的宇宙
知识。
《十堂极简宇宙课》
是一本有关宇宙的科普入
门书。读完此书，相信它
会让您在对宇宙有了更多
清晰了解的同时，也能够
开启您心中最原始的那份
宇宙好奇心。
苟利军
中国科学院国家天文
台研究员
中国科学院大学教授
《中

《十堂极简宇宙课》是一本有关宇宙的科普入门书。读完此书，相信它会让您在对宇宙有了更多清晰了解的同时，也能够开启您心中最原始的那份宇宙好奇心。
寻找地球2.0、被引力支配的宇宙、看不见摸不着的暗物质……用简洁的百页篇幅，讲清深刻的关键知识点让你明天就想畅聊的10个宇宙话题！

作者以精致的篇幅和
极大的热情展现了前沿科
学研究，讲述了你想知道
的关于宇宙的一切知识。
——牛津大学天文学家
、“星系动物园”计划负责
人 克里斯·林托特这本简
洁的小书收录了很多关于
天体物理学的知识……我
相信你一定会从书里了解
到你想知道的超大质量黑
洞和暗物质。
——英国理论物理学家
、作家，萨里大学教授
吉姆·艾尔·哈利利

我们的太阳只不过是银河系千亿颗恒星中的一员。银河系就像一个由气体、尘埃和恒星组成的“宇宙岛”，直径超过10万光年。在银河系的中央有一个黑洞，质量比太阳的质量大400万倍，我们称之为超大质量黑洞。这个黑洞和太阳一样，是整个银河系的引力驱动中心。
几个世纪前，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）发现了万有引力定律：两个物体之间的引力与它们各自的质量成正比，质量较大的物体会给质量较轻的物体施加更大的作用力。这一作用力还取决于两个物体之间的距离，如果距离加倍，那么该作用力将减弱四分之一。根据万有引力定律，我们可以计算出宇宙中任意两个物体之间的引力影响，甚至可以计算出你和脚下大地之间的引力是多少。
万有引力定律使混乱的一切开始井然有序；毕竟，正因为万有引力的存在，才有了我们的太阳系。在太阳形成之前，这片空间中只有一团由氢气和氦气组成的巨型气体云，气体云中有上一代恒星遗留下来的较重元素，包括氧、碳和铁等。由于每一个原子具有一定的质量，这些粒子在这团混乱的气体云中其余粒子的引力作用影响下，开始不断聚集。一团粒子吸引着另一团粒子，直到最终，引力克服了周围旋转的所有粒子的能量，并将这些粒子聚集在一起，使它们冷却下来。接下来，轮到气体云坍缩，气压骤升、密度升高，气体云的高温点燃了核聚变，于是我们的恒星就此诞生。
核聚变是类太阳恒星的能量来源，该反应由四个氢原子参与，形成一个氦核并释放能量，这就是夜空中繁星点点的原因。就这样，曾经只是一团旋转的、充满了原子的气体云，由于引力坍缩变成了一颗燃烧着的原恒星。
现在，那团不停旋转着的气体云也承载着一些宇宙历史信息，比如早几代恒星，甚至是宇宙形成初期的第一批恒星遗留下来的角动量。。总的来说，气体云在聚集之时就会朝某个方向旋转，因此当粒子在引力作用下开始聚集时，它们的旋转方向会保持一致，那么原太阳。的自转方向就基本确定了。早期太阳附近剩余的气体云发生的变化，就像我们在头顶上旋转一块比萨时发生的情况一样：这些剩余的气体云将被压扁成一个碟状结构或圆盘，并且继续旋转着。在圆盘内部，粒子之间的引力作用继续存在。太阳附近形成原行星’的粒子团将越来越多，因此我们能够看到一幅所有行星（包括彗星、小行星以及其他遗留的陨石）都绕行在太阳附近的轨道上，并朝着同一个方向运行的美丽景象。这就是我们认同的、包括太阳在内的所有恒星系统的形成方式。
同样的过程也出现在我们的地月系统中。地球自转的方向与公转方向之所以相同，也是因为地球是通过微小粒子聚集在一起形成的，这些粒子继承了上一代恒星的角动量。同样地，月球绕地球公转方向和地球自转方向也是一致的。
除此之外，它们没有别的相似点了，因为月球的其他属性都很独特。在月球上，一天和一年是一样长的，也就是说，月球绕轴自转的时间（即一天）和月球绕地公转的时间（即一年）是相等的，都需要28个地球日。如果地球也遵循这个例子中的物理规律，那么在整整一年的时间中，一半地球将永远是白天，而另一半地球将永远处于黑夜之中。如果地球自转和公转的速度相同，那么地球的一半将永远朝向太阳。这就是为什么我们只能看到月球的一面，而永远看不到月球的另一面，因为月球的另一面从未朝向我们。不过，这并不代表没有朝向地球那一面的月球是黑暗的，太阳会照亮它。这也能解释我们看到的月球相位：当我们看到满月的时候，月球正对着太阳，太阳将朝向地球的月球面完全照亮了；而当我们看到的是新月时，月球正处于地球和太阳的中间，太阳照亮的是地球上看不到的另一面月球。
如果你想了解为什么我们不能每28天看到一次全日食，我来告诉你，这是因为月球的轨道与地球绕着太阳的轨道不在一个平面上，月球的轨道倾斜了5°，因此有时候在新月阶段，天空中的月球要么在太阳上面一些，要么在太阳下面一点。地月系统的所有特点看起来都是偶然出现的，但实际上揭示了月球形成的奥秘。或许你认为与地球在太阳附近形成的情况相类似，月球也是在相同环境下绕着地球形成的，也就是说，月球是从行星残留物中演变而来的。但科学家关于月球形成的最成熟理论远比这个说法更加戏剧化，这个理论叫作“大撞击假说”（Giant Impact Hypothesis），它阐述的是另一个绕日运行的原行星与太阳系早期的原地球发生碰撞，撞击产生的能量非常大、温度极高，熔化了原行星和近一半的地球物质。大量物质被抛掷到太空中，随着地球恢复原状并且保持旋转，那些被熔化、冷却的物质没能逃脱来自地球引力的拖拽。就这样，它们被引力拽人一个旋转的圆盘中，聚集在一起并最终形成了月球。
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