从第一次争论地球是不是宇宙中心，到令人费解的量子理论正在改变我们看待世界的方式，科学研究的步伐在飞速前进，我们对宇宙的理解也在不断加深。大爆炸是如何发生的？我们能看到的最远的星星在哪里？驱动宇宙膨胀的神秘暗能量又是什么？每解决一个难题，下一个难题又会原地破土而生……
跨越137亿年的宇宙历史和人类3000年的探索史，涵盖100座人类探索宇宙的里程碑，200多张最新的太空图片，《纸上天文馆》是对人类认识宇宙最重要的100个理论、事件和发现的深入研究和全面记录，以一个简洁又发人深省的视角，完整呈现了人类是如何一步一步探索宇宙的，填补了我们知识网络上的空缺，同时又为我们提供了一个窥探未来的机会。

1 否定地心说
2 椭圆轨道
3 测量恒星的距离
4 看不见的宇宙
5 宇宙的化学组成
6 银河系和其他星系
7 物质的结构
8 量子理论
9 光的速度
10 时空
11 膨胀的宇宙
12 宇宙微波背景辐射
13 宇宙大爆炸
14 大爆炸之前
15 物质和反物质
16 第一代恒星
17 远古星系
18 太阳的诞生
19 太阳的动力
20 日震学
21 中微子
22 太阳活动周期
23 行星的形成
24 行星迁移
25 晚期重轰击
26 陨石的构成
27 岩石星球上的水
28 生命的起源
29 月球的诞生
30 忒伊亚的残留
31 月球上的冰
32 运动中的月球
33 水星复杂的历史
34 金星上的火山
35 金星上的温度
36 来自太空的撞击
37 周期性撞击
38 火星的活跃历史
39 火星的气候变化
40 火星上的水
41 火星存在生命的可能性
42 火星卫星的起源
43 谷神星
44 灶神星的火山地表
45 小行星的演化
46 木星的内部
47 木星红斑
48 木星引力盾
49 木卫一的火山
50 木卫二的冰洋
51 木卫三和木卫四的海洋
52 土星的复杂天气
53 土星光环的秘密
54 环系统的起源
55 土卫二上的冰羽
56 土卫六上的湖泊
57 对比鲜明的土卫八表面
58 天王星奇怪的自转轴倾角
59 海王星极端的内部环境
60 海卫一的轨道和活动
61 遥远的冥王星
62 柯伊伯带和奥尔特云
63 复杂的彗星
64 太阳系的边界
65 恒星演化
66 鹰状星云
67 初生恒星
68 最小的天体
69 耀星
70 系外行星
71 五花八门的系外行星
72 北落师门系统
73 类地行星
74 御夫座ε星
75 参宿四
76 速逃星
77 相接双星
78 刍藁增二
79 复杂的行星状星云
80 麒麟座V838
81 船底座η星
82 超新星
83 奇特的恒星遗迹
84 SS433
85 银河系结构
86 银河系中心黑洞
87 银河系的邻居
88 超新星1987A
89 狼蛛星云中的怪物恒星
90 星系分类
91 活动星系
92 宇宙射线
93 伽马射线暴
94 星系融合区
95 为宇宙画像
96 星系演化理论
97 引力透镜
98 暗物质
99 暗能量
100 宇宙的命运
专业词汇表
索引

亲爱的读者，欢迎来
到“纸上天文馆”，我们与
您一起探寻宇宙的100个
奥秘。
这所天文馆的“讲解员”
是贾尔斯·斯帕罗，他是
英国最著名的科普作家之
一，也是著名出版公司
DK的签约作者，从事专
业写作十余年，尤其擅长
天文学、空间技术和物理
学等题材。他所出版的科
普图书语言简洁易懂，内
容深入简出，广受全世界
各国读者的好评，被翻译
成多种文字，畅销于世界
各地。
本书之所以叫“纸上天
文馆”，是因为收录了100
个大众需要了解的关于宇
宙的基本知识点，它们是
从宇宙大爆炸开始，到现
今最先进的科研成果，是
人类探寻宇宙路上的100
个里程碑。每一个发现，
都曾引发科学界的极大轰
动——它们是我们理解宇
宙的基石。也许以现在的
视角来说，其中的某些理
论或发现已经成为大众常
识，甚至已经过时了，但
在最初面世之时，它们犹
如闪电一般，是劈开当时
所处时代认知乌云的一把
利刃，将它们发表出来的
科学家，甚至面临着与全
世界敌对的危险处境。
通过本书，你会为这
100个知识点所展现的科
学之美所折服。你会真切
地体会到，科学就如爱一
样，具有实现超越的力量
。这份坚定的爱能够带领
人类超越个人的局限和胆
怯，去拥抱更深、更远的
真实。
这所“天文馆”中的图片
，均由NASA及相关专业
机构提供，每一张都融合
了大量的数据分析，力求
最大限度地精准展示，并
配有详细的图片说明，让
您足不出户也可以有逛“
天文馆”的感受。
本书由美国国家地理
联合荣誉出品。国家地理
是全球公认的最权威、最
专业、学术性最强的科学
杂志。同时，本书还获得
“BBC聚焦”“选择”“BBC仰
望星空”等多个媒体栏目
的盛赞和推荐。
我们真诚希望本书能
够激发您对科学的热情和
追求，去发现浩渺宇宙更
深的奥秘，用更深入的视
角理解激起这个世界。

本书收录了100个大众需要了解的关于宇宙的基本知识点，它们是从宇宙大爆炸开始，到现今最先进的科研成果，是人类探寻宇宙路上的100个里程碑。
通过本书，你会为这100个知识点所展现的科学之美所折服。你会真切地体会到，科学就如爱一样，具有实现超越的力量。

书里的每张图都是宇
宙绝景，每一段内容都配
有无与伦比的太空图像。
——《BBC聚焦》杂志
(BBC Focus)
每一段言简意赅的文
字，每一幅令人震撼的图
片，都代表了人类探索宇
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书是对人类探索宇宙的苈
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值得称赞的地方。同时又
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计，这本书无疑是天文爱
好者最佳的选择。
——BBC《仰望夜空》
杂志(Sky at Night)
无论是商洁严谨的文
字，还是精美绝伦的图片
，这本书都足以震撼人心
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——《星期日电讯报》
(Sunday Telegraph)

否定地心说
有史以来的大多数时候．人们都以为地球是宇宙的中心。尽管早期也有人对此表示怀疑，但是直到16世纪，我们才开始一场漫长的旅程，去了解人类在宇宙中真正的位置。
古时候，地球是宇宙的中心，这似乎是不言而喻的。那时人们没有意识到我们居住的行星每天在自转，更不用提地球在宇宙中的运动了，所以很自然地以为，我们的地球是固定不动的，而太阳、月亮，以及其他恒星和行星，就像它们表面看起来的那样，是绕着地球旋转的。在人类最早的文明中，出于占星的目的，天文学家兼神职人员更关心如何预测天体的运动，而不是如何构建一个和谐统一的宇宙模型。据我们所知，大约从公元前5世纪起，古希腊哲学家最先开始思考地球在宇宙中的位置。
公元前4世纪中期，亚里士多德(Aristotle)迈出了重要的一步，他指出地球是一个悬浮在太空中的巨大球体，而不像早期思想家认为的，是漂浮在无尽海洋上的扁平圆盘。到了公元前200年左右，昔兰尼((Cyrene，译注：古希腊城市名，位于北非，今属利比亚)的厄拉多塞(Eratosthenes)甚至发明了一种巧妙的方法，该方法可以根据正午太阳在不同纬度上投下的阴影来测量地球的周长。
然而，真正的宇宙学还必须解释其他问题——太阳和其他恒星的运动、月相的变化、日月食，以及最为棘手的关于水星、金星、火星、木星、土星等行星逆行的问题。为了解释这些问题，大多数希腊哲学家支持一种圆形轨道或者水晶球体系的理论。在这一体系中，行星附着在内层球壳上，恒星则是来自固定的外层球壳上的光，或者可能只是外层球壳上的一些孔洞，从而让天堂的光照进来。有些人对此表示怀疑，萨摩斯的阿利斯塔克使用三角学的方法估算了地球与太阳之间的距离。虽然他严重低估了地球到太阳的距离，但是仍然得出了结论：太阳是如此之大，是真正的宇宙中心，地球和其他行星一样只是绕着太阳转。
依巴谷和托勒密
对于天文学来说不幸的是，阿利斯塔克的观点在当时被认为是古怪的，因而没有被广泛接纳，当时压倒性的观念仍然是宇宙以地球为中心或者说地心宇宙。然而，地心说是存在问题的，尤其是，哲学家们教条地认为行星应该像宇宙中的钟表一样沿圆形轨道匀速运动，但是真实的行星运动并不遵从他们的想法。于是，用围绕地球的圆形轨道去预测行星运动的尝试失败了。公元前2世纪中期，尼西亚(Nicaea，译注：古希腊城市名，位于安纳托利亚西北部，今属土耳其)的依巴谷(Hipparchus)提出了本轮(epicycle)的概念——带有行星的较小的绕着主“参考”圆运动的圆。
本轮有助于解决诸如外行星兜圈子的“逆行”运动问题(参见第7页)，但该模型还是无法与现实相吻合。直到公元2世纪中期，亚历山大(Alexandria，译注：古代的希腊化城市，位于北非，当时属于罗马帝国，今属埃及)的托勒密(Ptolemy)才提出了一个治标不治本的解决方案——作为天文学家和地理学家，托勒密引入了名为“匀速点”的新概念。这是一种变通手段，使得他可以放弃相对地球本身匀速圆周运动的苛刻要求，但仍然能保留围绕空间中一点做匀速圆周运动的基本原理。托勒密的这一突破使得地心说理论终于能够在合理的程度上与观测保持一致，他的天文学研究被汇编为《天文学大成》(Almagest，译注：欧洲人最初是通过阿拉伯语译本了解该书的，所以该书的英文名沿用了阿拉伯语名，又译《至大论》)，作为该领域的权威著作而沿用了一千余年。当时欧洲新兴的基督教会热情地接受了地心说的世界观，伊斯兰教学者们也基本上赞同托勒密的理论。
哥白尼革命
若干世纪过去了，随着天文测量技术的进步，对托勒密关于宇宙的理论的质疑也不断增多。越来越明显的是，对于天体运动的长期预测来说，地心说并不是完美的理论，其复杂的形式看起来也不那么明了。随着15世纪末文艺复兴运动的开始，从医学到地质学等各个领域的学者们开始意识到，也许古老的智慧并不总是意味着权威。
1514年，一位对天文学充满热情的波兰神父尼古拉斯·哥白尼发表了名为《短论》(Commentariolus)的手写书稿，列出了7条论述，全面挑战了地心说的宇宙观，进而提出以太阳为中心的日心说宇宙观。在日心说宇宙观中，天体在地球天空中的运动是由它们绕太阳的运动外加地球每天自转所造成的。
接下来的20余年，哥白尼理论在学者当中广为传播。虽然哥白尼一直打算把《短论》写成一本更长的书，但直到1539年这本书才在别人的激励下完成。当时维滕贝格大学(University of Wittenberg)教授格奥尔格．约阿希姆·雷蒂库斯(Georg Joachim Rheticus)对哥白尼理论进行了热情地解读。于是，《天体运行论》(De revolutionibus orbium coelestium)诞生了，该书用全面的论证和证据做支撑，更加完整地阐述了哥白尼理论。
《天体运行论》是哥白尼在临终前出版的，尽管它后来成了科学革命的象征，但是在当时却不被接受。哥白尼理论将古代模型中围绕地球或者围绕匀速点(托勒密版本)的匀速圆周运动，替换为围绕