前言

2017年，我开始创作“宇宙奥德赛”系列科普丛书。正如下图所示，“宇宙奥德赛”是一场由地球出发、先后从空间和时间上环游整个宇宙的旅程。这场旅程可以分为两段： 宇宙时间之旅和宇宙时间之旅。宇宙空间之旅（图中的右半边）从地球出发，按照从近到远的顺序依次漫游以太阳系为代表的行星世界、以银河系为代表的恒星世界，以及拥有众多河外星系的星系世界。宇宙时间之旅（图中的左半边）则从宇宙创生之时出发，按照时间之河流淌的顺序依次探讨宇宙起源、生命诞生和宇宙命运； 这恰好对应著名的哲学三问： 我们从哪里来？我们是谁？我们将往何处去？宇宙空间之旅和宇宙时间之旅各有三大主题，一共对应六本科普书。

宇宙奥德赛之旅全景图

宇宙空间之旅的三本科普书，即《宇宙奥德赛： 漫步太阳系》、《宇宙奥德赛： 穿越银河系》和《宇宙奥德赛： 飞向宇宙尽头》都已经正式出版。截至2021年7月，这三本书的豆瓣评分分别是9.0、9.1和8.5，也帮我拿到了不少全国性的科普奖项。基于这三本书，我在中山大学开设了两门通识课： “太阳系之旅”和“银河系之旅”； 其中，“太阳系之旅”在2023年被评为广东省一流线下本科课程。

不过，对于后半段的宇宙时间之旅而言，先出版的并不是原定的3本科普书，而是你现在看到的这本名为《宇宙学概论》的教科书。你可以把它视为宇宙时间之旅的学术版。

之所以能够先出版这本教科书，是因为我得到了中山大学物理与天文学院（简称中大物天院）以及香港科技大学(简称港科大)理学院的诸多同事的大力帮助。

我的师兄、港科大的王一教授，撰写了本书的第二章。他介绍了极早期宇宙为什么一定要有一个暴胀阶段，以及暴胀背后的物理本质。

中大物天院的黄志琦教授，撰写了本书的第四章。他介绍了宇宙微波背景的物理本质，以及该如何从中提取各种各样的物理信息。

中大物天院的朱维善副教授，撰写了本书的第五章。他介绍了何为宇宙大尺度结构，以及星系的形成、演化、数量和空间分布。

中大物天院的汤柏添副教授，撰写了本书的第六章。他介绍了第一代恒星的特征，以及它们的生老病死。

中大物天院的罗峰副教授，撰写了本书的第七章。他介绍了暗物质如何被发现，以及暗物质的主流理论和探测实验。

正是因为有他们的鼎力相助，这本以宇宙时间之旅为主线的教科书才得以呈现在读者的面前。

作为宇宙奥德赛之旅的一部分，本书具有非常鲜明的科普特色。它按照时间的顺序，依次介绍7个最核心的宇宙学主题，包括暴胀、宇宙大爆炸、宇宙微波背景、宇宙大尺度结构、第一代恒星、暗物质、暗能量。每一章的第一节都是一篇关于该领域的科普文章，致力于让没有任何数理基础的初学者也能了解该领域的核心问题和历史沿革。此后的各小节则逐渐深入，通过核心数学公式和物理图像的介绍，让那些具备物理学或天文学本科知识层次的读者，能够了解该领域最核心的知识体系。

值得一提的是，本书特别重视物理图像的介绍。书中采用了大量原创的科普化比喻，来展示数学公式背后的物理图像。例如，我们用了一个马拉松运动员的原创比喻来展示计算宇宙年龄的原理。

本书的目标读者为高校物理学、天文学相关专业的本科生和研究生，以及对宇宙学特别感兴趣的高中生和爱好者。

最后要说的是，本书是一次“教科书科普化”的尝试。一方面，我们希望通过以科普文章开篇的方式，吸引一些对宇宙学感兴趣的高中生读者，从而扩大本书的受众群体； 另一方面，我们希望借助大量原创的科普化比喻，让学生了解数学公式背后的物理图像，从而摆脱“只知计算不知图像、只知数学不知物理”的窘境。全新的尝试难免会出现全新的问题，还请广大读者指正。

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王爽

2024年7月22日于珠海