作者：［美］辛西娅·斯托克斯·布朗
出版社：中信出版社
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大历史，小世界：从大爆炸到你试读：
前言
这是我写的第三本“大历史”题材的书了。写第一本书时，我一个人在楼下的办公室，试着把一沓沓的笔记整理成一个故事。但现在不同了，我与世界各地教大历史、写大历史和学习大历史的人建立了联系。
我的第一本大历史作品名为《大历史：从宇宙大爆炸至今》（Big History: From the Big Bang to the Present）。第二本是与大卫·克里斯蒂安和克雷格·本杰明一起完成的，书名是《大历史：虚无与万物之间》（Big History: Between Nothing and Everything）。
2007年，我的第一本大历史专著出版，差不多10年后，大历史在教学和研究领域已经变成一场全球性的“迷你思潮”。2010年，国际大历史协会（IBHA）诞生，这些活动有了自己的组织。（参见www.ibhanet.org）
在基础教育阶段，詹妮弗·摩根（Jennifer Morgan）在针对教师的专业培训方面探索出了一条道路。（参见www.deeptimejourney.org）这些培训尤其在蒙台梭利学校得到了应用，这些学校是以玛利亚·蒙台梭利20世纪40年代后期关于宇宙学教育的思想为基础建立的。
高中教育阶段，比尔·盖茨提供了资金，支持开发免费在线课程。一门课程面向所有人，可以自主选课、听课；另一门课程面向教师，可应用于高中课堂。（参见www.bighistoryproject.com）目前，大约1500所学校开设了“大历史项目”所管理的大历史课程，全世界约有5万教师使用部分课程材料。
针对本科教育阶段，我们已经出版了3本教材。它们分别是：大卫·克里斯蒂安《时间地图：大历史入门》（Maps of Time: An Introduction to Big History），弗莱德·斯皮尔（Fred Spier）《大历史与人类的未来》（Big History and the Future of Humanity），以及我和克里斯蒂安、本杰明合著的《大历史：虚无与万物之间》。
大学阶段的课程在世界各地均有开设，尤其在韩国、澳大利亚、美国和荷兰。加利福尼亚州的多明尼克大学，要求所有大一新生必修两学期的大历史课程。全体教师运用自己的教学经验编写《大历史教学》（Teaching Big History）。理查德·西蒙（Richard Simon）、莫干·贝曼德（Mojgan Behmand）和托马斯·伯克（Thomas Burke）对其进行编辑加工。（参见www.dominican.edu/academics/big-history）
目前，研究生阶段的课程正在开发。几位勇于开拓的学生在阿姆斯特丹和悉尼参与博士项目。麦考瑞大学的大历史学院提供了10个名额的研究生奖学金。（参见www.bighistory.mq.edu.au）
在所有这些大历史活动进行的同时，我想另外编写关于大历史的书。熟悉了大历史的各种版本，并且了解了其中运用的结构和呈现的方式等问题后，我希望重新思考大历史的故事。
然而，我最渴望做的，是面向青少年学生群体和大众读者，写一部简单明了的大历史。（1961年9月到1963年6月，我在马里兰州巴尔的摩的东部高中，教了两年的十年级世界史课程。）相比之前的版本，我还想留出更多的篇幅讲述科学部分，这样做是为了解释起来更加明了，并更加充分地将人类置于合理的背景之中。
我希望这一版的大历史能够面向更广泛的读者群体——学生、教师和社会大众。我希望教师发现它的用处，将其作为大历史项目网上材料的有益补充。我希望学生能把它放进背包，摆上书架。我希望这本书易于翻译，这样世界各地的人们都能够了解138亿年宇宙、地球、生命和人类的史诗故事。
本书分为12章，非常便于用一个学期来讲授，如有需要，可以一周讲一章。第1章讨论何为科学方法，何为大历史。最后一章讨论人们理解大历史的不同方法，以及如何发现其中的意义。其余10个篇章讲述这一史诗故事的8个重要节点或临界点。其中，“生命的进化”这一临界点需要用两章来讲述，而关于未来的探讨放在了第11章。
虽然这本书不是以传统的教材形式编写的，但很便于用作教学。书后还附了词汇表，供学生和教师查阅关键词。每章都有对前沿知识的疑问，以及该章的内容如何直接应用于读者的建议，以便解答这个长期存在的疑惑：我为什么要学这个？另外，书中还介绍了12位在当下科学和人文领域大家感兴趣的学者。
传统的教材往往很枯燥，希望我这本书能有趣一些。我相信各位会享受本书，手不释卷。毕竟，这是有史以来讲述得最精彩纷呈的故事——氢气如何最终变为人类。（谢谢布莱安·司威姆。）第1章关于宇宙，我们了解多少？
我们人类似乎具有一种与生俱来的生存本能，去发现自然界的模式规律，去理解我们的历史和周遭环境。在茫茫宇宙中，我们人类究竟处在什么位置呢？什么是“大历史”？
讲述从宇宙大爆炸到现在的故事，这被称为“大历史”。（其他说法还有“宇宙历程”“进化史诗”或“宇宙进化”等。）讲述这样一个故事，就像爬到山巅，俯瞰山下的整个景色，或者跳进宇宙空间，观望整个地球。虽然无法看到大部分细节，但整个图景尽收眼底，而这在山谷中是看不到的。
从宇宙大爆炸到此时此刻，从古至今，大历史无所不包。大历史的讲述者被称为“大历史学家”。他们的知识和信息来自多个学术领域：从天文学、物理学（原子、恒星和星系）到化学（原子组合成元素）；讲到行星的形成，需要地质学的知识（岩石及其形成）；说到生命的起源，需要生物学的知识（生物体）；人类出现后，又得掌握人文学科的知识——考古学、人类学、历史学、哲学、社会学以及政治学。你会发现，大历史从最大的尺度上讲述历史，几乎涵盖了人类知识的大部分学科。为了运用这些知识搞明白过去发生的故事，大历史将科学和人文融为一体。
到了20世纪70年代后期和80年代，世界各地的很多大学教授都开始讲述整体历史。之所以能做到这一点，是因为那时他们已经积累了以实验和观察为基础的经验知识，并能加以应用。而测量物体年代的技术也得到了显著提高。到1953年，科学家已经确定地球的年龄为45亿年，同时也估算出宇宙的年龄，约为100亿至200亿年。到20世纪70年代，大多数科学家都接受了“板块构造论”——地壳的板块在地球内部半熔融的物质上漂浮移动。这一发现是了解地球历史的关键。大卫·克里斯蒂安
“大历史”的创始人克里斯蒂安，历史系教授，待人热情开朗，“大历史”这个概念就是他提出的。你觉得能想出“大历史”这个概念和这样一个称谓的人，会是什么样的人呢？或许是大学历史教授，古板沉闷，一身学究气，不上课的时候就埋在图书馆的书堆里？又或许是一个热情开朗、风趣幽默、爱说爱笑的人？请看大卫·克里斯蒂安的照片，或许你能看出来他很爱表演，但他却是澳大利亚悉尼麦考瑞大学的历史系教授。2013年11月，克里斯蒂安做客美国电视真人秀节目《科尔伯特报告》。一开始，主持人斯蒂芬·科尔伯特（Stephen Colbert）就对他说：“你想通过历史，将广泛范围内不同的事物连接起来，然后让大家了解宇宙从大爆炸到现在的整体历史。为什么不整点儿更宏大的东西呢？”克里斯蒂安会心一笑，答道：“这个课程就是要教你整个时间的历史，展示一幅时间和空间的地图。要是能在这张地图上找到自己的位置，你就会察觉自身的意义——关于身处何地，将来会成为什么样子。”克里斯蒂安不是土生土长的澳大利亚人，他出生在纽约的布鲁克林，那是他妈妈卡罗尔·凯西·塔特尔的故乡。父亲是英国人，名叫约翰·克里斯蒂安。二战时期，战争结束前一年，他的父亲在英国陆军担任陆军少校，与母亲在土耳其的伊兹密尔相识，后来结为连理。1946年，为了迎接大卫的出生，母亲返回布鲁克林。二战结束后，父亲在尼日利亚任职，是殖民地的官员，大卫在那里长大，7岁时去了英国，在寄宿学校上学。大卫依然记得在尼日利亚乡下时，作为美国人的妈妈给他上的激动人心的启蒙课。要想搞明白父母二人如何相遇相识，一家人又是如何搬去了尼日利亚，他需要世界历史和地理方面的知识。克里斯蒂安就读于英国的牛津大学，后来又去了加拿大的西安大略大学，在那儿结识了他的妻子，美籍塞尔维亚人夏蒂·兰德尔（Chardi Randall），她在缅因州波特兰附近长大。在西安大略大学的时候，克里斯蒂安沉迷于戏剧，梦想成为一名演员。后来他回到牛津大学，攻读俄国历史方向的博士学位。虽然他的论文是关于沙皇亚历山大一世的，但比起皇帝和皇后，他对日常生活的兴趣更浓厚些。1975年，克里斯蒂安开始了人生第一份工作，在麦考瑞大学教俄国史。他撰写了几部俄国饮食历史方面的专著，其中一本写的是伏特加，书名是《活水》（Living Water）。但是他还是觉得学生需要了解的不应只是俄国或苏联的历史，他们需要了解人类整体的历史。为了探索人类起源，他将目光投向宇宙大爆炸时期。1989年，麦考瑞大学历史系批准了克里斯蒂安给大一新生开设的课程，课程从大爆炸开始讲起。他请来其他系的教授，讲解各自学科领域的内容，这样他就学到了这些学科的基本知识，然后整合成一个故事。1991年，他创造了“大历史”这个概念。2001年，克里斯蒂安开始在加利福尼亚州的圣迭戈州立大学任教。在那儿，他把“大历史”的概念传播到美国。2009年，他返回麦考瑞大学。2010年，他协助成立了国际大历史协会，并担任第一任主席。2013年，他在麦考瑞大学成立了大历史学院，负责大历史项目，现在也是麦考瑞大学大历史学院的负责人。
这些发现让整个故事的讲述成为可能。1989年，澳大利亚悉尼麦考瑞大学的历史系教授大卫·克里斯蒂安，邀请学校内其他院系的专家每人开讲一部分，开始向学生呈现大历史的样貌。克里斯蒂安创造了“大历史”这个概念，还写了一篇有关大历史课程的文章，发表在《世界历史期刊》（Journal of World History）上。大历史的概念开始在全世界传播，一些教授也开始开设相似的课程。何为经验知识？
大历史是以经验知识为基础的，而知识是通过形成概念或解释，然后对其加以证实才获得的。科学家通过实验和观察获得经验知识，历史学家通过验证既定事实获得经验知识。英语中的“经验”（empirical）一词源于希腊语，意思就是“经验、体验”。
经验知识是通过“科学方法”不断发展的。而且经验知识是现代世界知识的主要形式，全世界的科学家都采用这种方法。它以严格、系统地使用精心验证过的证据为基础，始于17世纪初。当时显微镜和望远镜的发明，拓宽了科学家的观察视野，而跨洋航运也使得全球贸易和探险成为可能。
一开始，科学家可能通过想象猜测。或者他们观察到了什么，然后提出一种想法来解释所观察到的现象。这种想法是通过想象、直觉和逻辑产生的，科学家将其称为“假说”。接下来，他们设计实验或者查找信息，来验证这种想法是否能够解释实验结果。如果不能，便予以否定；如果可以，就继续检验，或者查找新的信息来进一步验证是否与想法相符，直到最后“假说”成为具有很多证据支撑的“理论”。科学理论是指解释和阐释大量事实（数据）的观念。
对于某些主要的思想观念，在积累了足够多的证据的基础上，普通人往往称之为“事实”，而科学家仍然称之为“理论”，比如“自然选择”的进化论就是一例。科学家极其严谨，他们知道，有时新的证据能够推翻主流观念。这是科学方法的一部分。
科学家也是人，即便非常小心，也会出错，会产生偏见。这就是为何要使用科学方法的原因，通过长时间不断试验，才能够得出不带偏见的结论，大部分人才能接受和赞同。世界各地的科学家共同合作，分享许多不同视角的数据，对于自然和宇宙的运行机制，在人类思想的有限范围内，达成一个合理的共识。
举一个科学如何发挥作用的例子。这个例子是关于大陆漂移的，即“大陆运动”的想法最终如何成为完善的板块构造理论。1915年，德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳（Alfred Wegener）提出了“大陆漂移”的假说。1925年，在一次地质学会议上，那些人拿他的想法逗乐，他则静静地听着，抽着烟斗。魏格纳提出的证据是，南美洲的轮廓与非洲西部的轮廓刚好吻合，而分处大西洋两岸的两块大陆上，发现了相似的动植物的化石。但魏格纳无法解释，究竟是何种力量如此巨大，能够移动整片大陆。由于他解释不了运动的机制，而且他只是个气象学家，并不是地质学家，所以多数地质学家都不接受他的假说。1930年，魏格纳在格陵兰岛监测气象时，死于意外。
直到第二次世界大战期间，关于大陆漂移的进一步证据才出现。美国海军司令官亨利·赫斯（Henry Hess）——他同时也是一位经验丰富的地质学家——使用一种叫作“声呐”的新工具，收集海底的轮廓信息。（声呐将声波传入水中，检测物体并测量物体之间的距离。）他发现海底并不平坦，这一点令他颇感意外。20世纪50年代，进一步的研究确定，海底火山在大西洋中部和太平洋中部形成了高脊。1962年，赫斯出版了一本书，描写海洋盆地的由来以及地壳如何在火山山脊的两侧移动——在火山山脊处，新的物质从地球中心喷发出来。
20世纪60年代，研究者进一步发现了新的证据：距离山脊越近，洋底越年轻，而越往山脊两侧延伸，年代越久远。这一证据证明了海洋底部地壳移动的假说。接下来，科学家就可以把所有的知识整合到一起了：不只是大陆在移动，海洋地壳的所有板块也在移动，带动附近的大陆地壳移动。
这些板块都是地壳的组成部分，地壳分裂成几块。致使板块移动的力量，是洋脊涌出来的新物质造成的。在半熔融的地幔上方，新物质不断将旧的物质往两边推开。到了20世纪70年代，板块构造理论成为地质学领域的核心观念，或者说“范式”。地球的板块构造
地壳像蛋壳一样裂成几片，我们将这些碎片称为“板块”。板块构造理论解释了大陆是如何移动的，为何会有火山喷发和地震，山脉又是如何形成的。箭头指示了板块运动的方向，三角形标注出两个板块相邻的地方是地震频发的地区。
受到这些故事的鼓舞，一些科学家认为，科学最终能够发现几乎所有事物的奥秘。对他们来说，要想达到这一目标，只需不断增加观察，提高实验工具的精确性，以及扩大观察的范围。科学令人兴奋，因为科学看似总是处于发现新事物的前沿。
你觉得科学家能够最终发现所有应知的事物吗？当前的知识爆炸将引领我们走向何方？当然，没有人知道这些问题的确切答案，但是有一些科学家和哲学家提醒我们，人类所能获知的东西可能是有限度的。
毕竟，人类的感知能力是有限的。鹰的视敏度优于人类2到3.6倍——具体视鹰的种类不同而有所不同。人类听不到的低频声音，大象能够听到。每个物种在进化的过程中，都发展了有利于其祖先生存下来的感知功能。
我们人类所能看到的世界，只是沧海一粟而已。举个例子，太阳中心的核反应产生中微子，这是一种比电子小得多的基本粒子。每秒钟有几十亿的中微子穿过我们的身体，但我们却无法看到。人类能够看到光，但光只是电磁辐射的一小部分，有很多波长的电磁辐射是我们看不到的——伽马射线、X射线、紫外线、无线电波等，这些在波谱中的波段都是肉眼无法捕捉到的。因为在数千年的时间里，看到它们与否并不影响人类生存。螨虫寄生在我们的睫毛上，细菌在我们的皮肤上爬来爬去……对于这些，看不到是个好事。
很明显，对于科学家来说，无论何时，虽然有非常精密的仪器，但大部分自然世界仍处于未检测或是无法接触的状态。关于人类积累的知识，有一个引人深思的比喻：人类知识貌似无边无际，但也只是未知的茫茫大海上漂浮的一座小岛而已。知识小岛面积越来越大，小岛的海岸线也就越来越复杂，但依然是漂浮在神秘的、未知的大海之上。［此比喻出自达特茅斯大学的巴西裔美国物理学家马塞洛·戈里瑟（Marcelo Gleiser）。］
似乎人类永远无法知道和理解关于现实的一切。对现实的理解随着人类自身状况的改变而不断改变，而发现新知识的兴奋是人类探索的驱动力。人类似乎具有一种与生俱来的生存本能，去发现自然界的模式规律，去理解我们的历史和周遭环境。关于人类在宇宙中的位置，我们已经获得令人惊喜的意识。这就是本书所要讲的——关于人类在宇宙中所处的位置，人类都有哪些了解。读完这些，读者朋友就能在这幅最为巨大的时空地图上，找到自己的位置了。大历史的架构
每个故事都需要情节、主题、声音或是某个人讲述故事的方式。大历史是以证据为基础的真实故事，不是虚构的，但仍然需要这些特征将故事融合在一起。
说得简单点，故事的主题是万事万物，包括宇宙，都处于永恒的变化之中。目前来看，似乎宇宙中的某些地方正涌现出越来越多的结构，也越来越复杂。这与物理定律——热力学第二定律相违背。热力学第二定律表明，整体上来看，宇宙会越来越无序。（参见“第3章 临界点2：星系和恒星”，了解更多热力学第二定律的知识。）
复杂性越来越高，意味着某时某刻有全新的事物出现，而新事物是无法通过之前存在的个体部分预见的。它更复杂，是因为它是通过能量流结合在一起的特定的结构，它的组成部分增加了。由于组成部分增多，需要更多能量维系，因此也会更脆弱些。
科学家把这种现象称为“出现”（emergence），但尚未完全理解它。20世纪80年代后期，这一概念萌芽时还只是一种假说，现在已有若干证据支撑它。
假说是这样的：科学家认为，当部分结构以特定方式排列，条件恰到好处时，增加的能量在结构之间流动，新事物就会产生。科学家使用两个词语来描述“恰到好处”的条件：“最优条件”（Optimal conditions）和“金发女孩条件”（Goldilocks conditions），后者出自英国童话《金发女孩与三只熊》。金发女孩条件是指既不太烫也不太凉，既不太大也不太小，刚刚好的条件。
对于如何给这些转型时期，也就是新事物出现的时期命名，讲述这个宇宙故事的人尚未达成一致意见；对于究竟有多少个这样的时期，科学家们也未达成一致意见。他们也将其称为“过渡期”（transition）或者“转换期”（transformation）。有些故事的讲述者，比如天体物理学家埃里克·蔡森称其为“时代”（epoch）。还有一些人，比如荷兰生物化学家和社会学家弗莱德·斯皮尔，将其称为“朝代”（regime）。有些人则什么名字也不叫——只是在故事的讲述中，提到有这么一回事儿罢了。
假如深入学习大历史，就会学会对比这些不同的版本。在本书中，我将引用“临界点”（threshold）这个概念来指代即将有新事物出现的过渡期。大卫·克里斯蒂安在他的著作《时间地图》中首次使用了这一词语。这个词只是用来在绵延不绝的时间长河中定位大事件的术语，转变有时会跨越几千年的时间。
当然，“临界点”这个词是一种比喻，远远超出了字面含义。在时间的长河中，并不存在真正的“临界点”。这个词无非是要传达出跨越一个“临界点”或“门槛”时的兴奋劲和新鲜劲——从此迈入新生活的大门，就像新婚夫妇迈入婚姻的殿堂，从此开始相互依偎的生活一样。这个比喻并不是要遏制新生事物的出现，如果你生活在中国，或许能够理解这个概念。中国传统文化中，“门槛”通常要高出地面约15～20厘米（6～8英寸），这样，妖魔鬼怪就进不了大门，而人则需要迈过门槛，才能进入屋内。
而本书中，大历史的讲述将被分为8个临界点，每个临界点都有新事物的产生。或许还可以分得更详尽些。这8个临界点似乎代表了复杂性的重大飞跃，又不至于太烦琐而难以识记。这8个章节当中，留给人类的有3个。我在本书中使用的这8个临界点分别是：
1.大爆炸的出现：宇宙起源
2.恒星和星系的出现
3.质量更大的化学元素的出现
4.太阳系的出现
5.生命的出现
6.智人的出现
7.农业（有机能量）的出现
8.工业化（化石燃料能源）的出现
本书中，除了第5临界点“生命的进化”有两个章节之外，其余临界点各自为章。最后两章中，我会跟大家讨论今天的我们身处何地，这也是关于未来的第9个临界点，此外还会讨论人们如何在大历史中寻找意义。埃里克·蔡森宇宙进化的架构师蔡森是一位敢于大胆尝试的天体物理学家，他估算过所有尺度下的复杂性总量。以一个统一的模式讲述宇宙历史，你觉得这个点子是谁想出来的呢？站在如此大的一个视角上思考这个问题，都需要哪些学科的背景知识呢？没错，这个人就是天体物理学家埃里克·蔡森，他将物理学、天文学和生物学结合在一起，观察宇宙进化的模式。蔡森1946年出生在马萨诸塞州的洛厄尔市，与大卫·克里斯蒂安同年。蔡森上的是天主教小学，这所小学也是他的妈妈和姥姥的母校——19世纪90年代，他姥姥从爱尔兰来到这里。高中毕业之后，蔡森就读于马萨诸塞州大学（洛厄尔校区），后来又到哈佛大学就读，并于1972年获得博士学位。他最初学习的是原子物理学，后来转向天体物理学。蔡森先后任教于哈佛大学、约翰·霍普金斯大学和塔夫茨大学。上个世纪70年代他还在美国空军当过飞行员。蔡森将宇宙进化的知识整合起来写成一本书，于1981年出版，时年35岁。书名叫作《宇宙曙光：物质和生命的起源》（Cosmos Dawn: The Origins of Matter and Life）。他的妻子罗拉·蔡森负责绘制插图，向世人展示了一幅时间之箭以及一段分7个阶段穿越近140亿年的历程。从那时起，蔡森就开始讲解随着时间推移，复杂性增加的模式。蔡森为人热情，热爱研究和教学，同时也希望给普通大众讲述宇宙进化的知识。他在塔夫茨大学（靠近波士顿）任教期间，担任校内赖特科学教育中心的主任。同时，他仍笔耕不辍，继续编写重要书籍。他编写了2本天文学教科书，分别于1993年和1995年出版，其中一本已更新到第8版，成为美国高校使用最广泛的天文学教科书。在研究宇宙进化的数学方面，经过19年的思考与探索之后，蔡森于2001年研究出测量复杂性的技术以及量化手段。他称之为“能量率密度”，并计算出了它的近似值，即“任何一个系统中每秒每克的能量流”。把所有的测量都放在同一个单位下，通过比较就能够得出，随着时间流动，复杂性和能量流的增长。蔡森在许多期刊上发表文章，向业内专家阐述他的观点。为方便大众理解，他又编写了一本书，叫作《进化史诗：宇宙的七个阶段》（Epic of Evolution: Seven Ages of the Cosmos，2006）。大家可以通过访问哈佛大学蔡森的多媒体网站，了解更多更全面的信息，网站名称为“宇宙进化：从宇宙大爆炸到人类”（http://www.cfa.harvard.edu/~ejchaisson/cosmic_evolution/docs/splash.html），也可以搜索2007年他与德纳·贝里（Dana Berry）合作制作的电影《时间之箭》（Arrow of Time）。弗莱德·斯皮尔
“大历史”理论家斯皮尔最初是一位生物化学家，后来成为研究安第斯山脉村民的人类学家，这样的经历让他看到了大历史的结构。弗莱德·斯皮尔，荷兰人，生物化学家、人类学家、历史学家。他从1994年开始研究大历史的结构，当时得知克里斯蒂安在澳大利亚开设的课程之后，他自己也开始编写一套课程。接下来的12年中，斯皮尔研究出一套大历史的基本模式，目前得以广泛应用，即大历史是以能量流和在特定有利环境下复杂性的增强和消亡为动力的。弗莱德·斯皮尔出身于犹太家庭，父亲亨利·路易斯·斯皮尔（Henri Louis Spier）躲过了二战时对犹太人的屠杀，娶了一位新教徒妻子玛格丽塔·贾格巴·瓦拉文（Margaretha Jacoba Walraven）。他是一位物理化学家，其眼界之开阔非常人能及，在这一点上，弗莱德与他父亲非常相像。弗莱德的母亲是一位律师，对弗莱德的一生也产生了至关重要的影响。16岁时，弗莱德看到了阿波罗登月任务发回的照片，尤其是月球边缘地球升上天空的照片。眼前的一切让他很是惊讶，也让他深深着迷，埋藏在他心底深处的潜力被唤醒了，那种潜力是要改变自己所知的一切事物、所理解的一切思想的潜力。弗莱德的祖父利瓦伊·约瑟夫·斯皮尔（Levi Joseph Spier）是一位成功的商人，经营高档布匹。祖母亨丽特·哈托格（Henriette Hartog）的娘家是更为成功的企业家族。这足够让孩子们享受最优质的教育，还让他的祖父有条件收藏关于世界历史和宗教的古书。二战时期，祖父病重去世，祖母也在战争结束后逝去。但一直到更晚一些，斯皮尔才翻看起祖父的藏书。斯皮尔就读于阿姆斯特丹附近的莱顿大学，沿着父亲的科学足迹，他获得了生物化学硕士学位，他的专业是植物基因工程。但斯皮尔内心关注的可不只是科学。他对环境问题也越来越关注，后来改变了自己的职业方向。他曾在一家环保农场工作，去过中东、非洲和印度，亲身感受这个世界。20世纪80年代早期，环境研究还不是专门的学术专业。斯皮尔转向文化人类学，探索过去的人类是怎样应对生态问题的。秘鲁安第斯山区有一个相对传统的村庄，他对这个村子进行研究，希望那里的农民能够通过他们的宗教思想，传达出对于生态的想法。1992年，他在阿姆斯特丹大学获得了文化人类学博士学位，撰写了2本有关秘鲁村庄的著作，颇受欢迎。与此同时，斯皮尔一直等待的项目也于1992年启动。阿姆斯特丹大学的社会学教授约翰·古兹布鲁姆（Johan Goudsblom）到悉尼访学，接触到大卫·克里斯蒂安的大历史课程。古兹布鲁姆邀请斯皮尔在阿姆斯特丹大学也开一门这样的课。1994年，第一堂课启动，此后，斯皮尔在埃因霍温大学和阿姆斯特丹大学等多所大学增加了大历史的课程。斯皮尔现在是阿姆斯特丹大学大历史课程的高级讲师，也是国际上公认的大历史领域（而非其他领域）的知名教授。1995年至1996年期间，斯皮尔以他的大历史课程为基础，编写了第一本关于大历史结构的书。斯皮尔在书中提出“穿过物质的能量流导致复杂性增加”，而这违背了第二定律。此时，斯皮尔对埃里克·蔡森的思想还一无所知。1996年，斯皮尔受邀到位于新墨西哥州圣菲市的圣菲研究所，那里的人们正在讨论与复杂性和自适应系统相关的最新思想。随后，斯皮尔系统地发展了他关于复杂性的想法：最优条件下，能量流越大，复杂性也随之增加。大历史学家们都应该感谢斯皮尔，因为他清楚明了地描述了大历史的基本模式。2012年，斯皮尔参与了国际大历史协会的成立工作，担任副会长，并在2014年至2016年间，担任会长一职。2010年，他的大历史观念被编为一本名为《大历史与人类的未来》（Big History and the Future of Humanity）的书，2015年，这本书更新至第2版。他还有一个推特账号，定期更新大历史方面的新发现。弗莱德·斯皮尔（@Big History）的推特是http://twitter.com/bighistory。
读者朋友们的问题对于阅读和学习本书来说非常重要，就像科学家和学者的问题能够成为发现新知识的驱动力一样。阅读每一章节之前，先考虑一下该章的主题。你会提出哪些问题呢？关于这一主题，你想知道些什么呢？阅读完每章后，你还有疑问吗？每个章节后，我都罗列了一些科学家尚未解答的问题，但你的问题对你自己来说才是至关重要的。
深吸一口气，跳出未知世界的海洋，构造属于你自己的知识岛屿。本书会给读者朋友提供一个知识框架，之后你学到的所有的新知识，都可以“挂靠”在这个框架上。这个框架会告诉你宇宙中的万物如何联系在一起，而你又是如何与万物联系在一起的。
如果你已经有了与之不同的知识框架，比如说宗教知识框架，这个框架与自然和科学知识相违背，怎么办呢？如果你正在上大历史的课程，可以与老师和同学讨论这些问题。如果你正在读这本书，可以与父母、朋友或教士讨论这些问题。很多人发现，把科学框架和宗教框架结合起来，还是行得通的。
大历史涉及了人类最感兴趣的许多问题：世界从何而来？世界由什么组成？是什么将其连接在一起？我又是从何而来？我在此处做什么？人类是怎样一种生物？我们应该如何对待彼此和这个世界？此刻正在发生的主要问题是什么？一切又会去向何方？讨论这些与人类息息相关的问题，对于正在学习大历史的人来说，恰是有趣和有意义之处。快速预览“大历史”
开始前，我们先来对本书所涉及的“临界点”做一个大体了解。
·宇宙始于138.2亿年前的大爆炸。我们从最古老的恒星那里获知此信息，而且能测量宇宙以多快的速度膨胀，然后再倒推得出时间。最初，宇宙的温度极高，高到所有的粒子都无法结合在一起。大爆炸之后，大约过了38万年，简单的原子（氢、氦）开始形成。宇宙逐渐冷却、膨胀，直至今日。（临界点1）
·氢是最简单的原子，由一个质子和一个电子组成。宇宙诞生后约7亿年到20亿年，氢气云产生了，恒星和星系开始形成。随着恒星的燃烧和爆炸，开始出现更为复杂的原子。高温使得更多的粒子聚合，产生复杂的元素，诸如碳和氧，随后形成了新的行星。而且，至少在一颗行星上，这些元素最终结合在一起，形成了生命。（临界点2和3）
·太阳是一颗中等体积的恒星。它大约于45.6亿年前在银河系中形成。气体云在引力作用下向内坍缩，并开始燃烧。剩下的物质则结合在一起，约1亿年后，形成了太阳系中的8大行星。地球是一颗岩态星球，与太阳的距离处于8大行星中的第3位，距离适中，刚好一半为固体，一半为熔融状态。（临界点4）
·地球形成大约10亿年后，生命，也就是单细胞的细菌，开始出现。进行光合作用的细菌将氧气排放到大气中，最终形成了保护生命免受紫外线伤害的臭氧层。据估计，最古老的细胞化石有34.9亿年之久。细菌进化了10亿年之久，之后在10亿年到20亿年之前出现了多细胞生物体。（临界点5）
·多细胞生物体大约始于20亿年之前，随后在约6亿年之前，大量动植物爆发般地涌现出来。人类与黑猩猩和倭黑猩猩有着共同的祖先，这一祖先经过约600万年的进化之后，也就是约20万年之前，现代人类（智人）出现了。在人类出现之后的历史长河中，95%的时间里，人类一直靠打猎和采集为生，人口数量相对稳定，与地球和地球的各个系统和谐相处。（临界点6）
·大约1万年之前，出现了温和、稳定的气候。人类开始种植作物、驯化动物，寻找方法贮存多余的食物。这使人类能够在人口密集的城镇里群居，发展专门的职业、建立国家、形成等级制度、造字书写、建造宏伟的建筑——而这些都是文明的特征。（临界点7）
·人类现代的生活，是以工业化和消耗化石燃料为基础的，只有仅仅250年的时间。在这个短暂的时期内，地球上的人口从约7.5亿上升到74亿。现在的人类，正在改变我们赖以生存的地球和地球的各个系统。（临界点8）
对于将近138.2亿年的历史，你又如何理出头绪呢？绘制时间线的方法有很多，这里推荐一个快捷方法：找2卷完整的1000节斯科特牌卫生纸，外加3/4卷，想办法把卫生纸在房间里平铺开来。或者，要是不想搞得一团糟，只是简单地想象一下如何平铺也行。每一节卫生纸代表500万年，一卷有1000节，也就是代表50亿年，大约是太阳系的年龄。最后一卷的最后一节代表整个人类历史，这要加上人类与黑猩猩共同的祖先进化成为人类的时间。［这个方法是北卡罗来纳州的科学教育家露西·拉菲特（Lucy Laffitte）提出的。］
在整个宇宙中，人类只占据最小的部分，而现代社会在整个人类历史中，也只占据一小部分。在整个宇宙背景中看起来就是这个样子。你希望大历史能够为你解答什么样的问题呢？继续探索初级
Dunbar, James Lu.(2014). The universe verse. Berkeley, CA: James & Kenneth Publishers.
www.bighistoryproject.com中级
Brown, Cynthia Stokes.(2012).Big history: From the big bang to ndthe present [2ed]. New York: New Press.(1st ed., 2007).
Hazen, Robert M., & Trefil, James.(1991 & 2009). Knowing. In Science matters: Achieving scientific literacy(pp.3–25). New York: Anchor Books.
Spier, Fred.(2015).Big history and the future of humanity. [2nd ed]. Malden, MA: Wiley-Blackwell.(1st ed., 2010.)[Chaps. 1 and 2.]高级
Chaisson, Eric.(2006).Epic of evolution: Seven ages of the cosmos. New York: Columbia University Press.
Christian, David.(1991). “The Case for Big History.” Journal of world history, 2, 2(Fall), 223–238.
Christian, David.(2011)Maps of time: An introduction to big history.(2nd ed.)Berkeley and Los Angeles: University of California Press.(1st ed., 2004).
Christian, David; Brown, Cynthia Stokes; & Benjamin, Craig. (2014). Big history: Between nothing and everything. New York: McGraw-Hill.
Gleiser, Marcelo.(2014).The island of knowledge: The limits of science and the search for meaning. New York: Basic Books.
Green, Mott T.(2015). Alfred Wegener: Science, exploration, and the theory of continental drift. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press.网址
http://www.cfa.harvard.edu/ejchaisson/cosmic_evolution/docs/splash.html 蔡森的多媒体网站，展示了从宇宙大爆炸到人类的宇宙演化过程。
http://twitter.com/bighistory 弗莱德·斯皮尔的推特主页，推送科学证据的新发现。
http://www.youtube.com/watch?v=ZSt9tm3RoUU 《一分钟讲人类故事》（Our Story in One Minute）尽在YouTube Melodysheep，伴着音乐，聆听一分钟的故事。第2章临界点1：宇宙大爆炸（138.2亿年前）
物质——也就是所有的物体——都是从哪儿来的呢？宇宙中的万物都有其开端，科学家称这一开端为宇宙大爆炸。
每个文化背景下的人都会经常问这个问题，而答案也通常是有关创造世界的故事。这种答案叫作“创世神话”或“起源故事”。
从逻辑上说，关于万物从何而来的解答，有两个可能的答案：万事万物或自有其开端，或根本没有开端——就一直在那里，永远在那里。
20世纪时，科学家认为这两种答案或称之为假说，都有可能。随着证据的积累，他们排除掉一种假说。貌似宇宙中的万物确实都有其开端，科学家称这一开端为宇宙大爆炸。大爆炸理论的故事
20世纪早期，科学家认为人类周围的宇宙是静止的、固定的。宇宙不会移动，也不会改变。他们不知道宇宙有多大，还以为银河系是宇宙中唯一的星系。
随后，20年代后期，天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble，1889—1953）有了令人意想不到的发现。他借助位于加利福尼亚洛杉矶附近的一架全新的大型望远镜，以及多位天文学家手中的数据，探测到宇宙中还有许多星系。除了距离银河系较近的星系，其他的都在逐渐远离彼此。星系间的距离远两倍，远离彼此的速度也是快两倍。
这一发现在科学界迅速传播开来。比利时一位名为乔治·勒梅特（Georges Lemaiiiiitre，1894—1966）的天文学家，同时也是一位天主教神父，根据这一新发现，做出了符合逻辑的推论：假如宇宙随着时间推移，越来越膨胀，那么之前宇宙的体积就会相对小些。实际上，如果我们穿越时光隧道回到过去，最终会回到“奇点”，万事万物都压缩在这个奇点内。
这个想法太奇怪了，甚至包括哈勃在内的科学家都不愿意接受。他们不得不放弃对恒星的研究，转而去寻找最微小的粒子。俄国出生的美国科学家乔治·伽莫夫（George Gamov，1904—1968）想到，如果宇宙起源于一个奇点，那么最初宇宙的温度就会极高，任何原子都无法形成。那时它应该是一团气态糊状物，由在极高能量中运动的微小亚原子粒子组成。没有光线能够穿过这些糊状物。
如果宇宙一开始温度极高，那么就一定会随着自身的膨胀逐渐冷却下来。而且一定会有这样一个时刻，宇宙冷却到一定程度，亚原子粒子可以形成原子。伽莫夫和同事意识到，如果确有此事，就会突然爆发出一束光，那时，光开始能够穿越空间，不会与带电的亚原子粒子纠缠在一起。他们预测，空间中应该还有这些光的残留。
大约20年之后，物理学家开始探索如何寻找这束光的残留。难以置信的是，两位射电天文学家在1964年偶然间发现了它。
阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·W. 威尔逊（Robert W. Wilson）在新泽西的霍姆德尔尝试使用一台大型微波天线，而这个微波天线此前是用于卫星通信的。二人想把所有的背景信号全部屏蔽掉，但是他们总能接收到从四面八方传来的能量造成的嗡嗡声或嘶嘶声，就是无法屏蔽掉。他们试了所有办法，甚至还把天线上的鸽粪清理掉了，但仍然不起作用。
彭齐亚斯和威尔逊联系了约50千米外普林斯顿大学的物理学教授罗伯特·迪克（Robert Dicke，1916—1997）。迪克立即意识到，他们找到了他自己的团队刚刚开始寻找的东西——根据伽莫夫的宇宙大爆炸理论预测出来的那一束古老的光。“我们被人占了先机，”他挂掉电话的时候说道。历经130亿年的宇宙膨胀，那束光已经被拉伸，变成了波长很长、低频率的微波辐射，虽然人类看不到，但可以通过地球上的天线探测到，而太空中的卫星探测的效果会更好，因为地球大气层把大部分信号都屏蔽掉了。
多数科学家都认为这一证据足以支持“宇宙大爆炸”的构想，使之从“假说”上升为“理论”。世界上的主流科学家，大部分都已接受大爆炸理论，认为大爆炸理论是对现有证据的最好诠释。
大爆炸理论表明，宇宙诞生于138.2亿年前（此数字或有几百万年的出入）。爆炸前的那一刻，宇宙中所有能观察到的事物都集中于一点，那个点甚至比原子还要小，但温度极高，高到无法想象。
但是对于那些能量来源何处，或者说大爆炸之前到底存在着什么，科学家一无所知。科学家说，我们所知的时间就开始于大爆炸那一刻。
大爆炸之后，宇宙立即开始膨胀、冷却。它至今依然在膨胀、冷却。对于科学家而言，宇宙似乎会继续膨胀、冷却下去，直到所有能量消散，所剩无几，只留下亚原子粒子云分散在无边的空间之中。科学家甚至预测这些粒子最终也会蒸发掉。
将上述内容作为一个不可思议的起源故事，如何？的确不可思议，但它与人类迄今为止所做的观察都能吻合起来。在讲述宇宙最初一些年里的故事前，我们需要先了解几个基本概念的含义。五个基本词
在天文学和物理学中，给基本词和概念下个定义，简直难于上青天。之所以会这样，大概是因为没有比这些更基础的词和概念能够用来下定义了。科学家必须既要使用旧词，也要发明新词，并同时对新发明的词进行定义。
举几个例子来说：能量、物质、质量、光和时空。如今这些词的含义是什么？“能量”（energy）和“物质”（matter）可追溯到2500年前的希腊哲学家。今天，“物质”是指“占据空间、具有质量的物理实体”。“能量”是指“施加力量的能力”，指能够移动和塑造物体的力。
能量和物质看似是不同的东西，但两者是可以相互转换的。在极热的条件下，比如核弹内部或恒星内部，物质可以转化成能量。阿尔2伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）为此提出了著名的公式：E=mc，其中E代表能量，m代表物质，c代表光速（光是宇宙中速度最快的东西）。由于光速这一数字很大，所以这个公式意味着一丁点儿物质就能够转化为非常多的能量。或者反过来说：形成一丁点儿物质需要耗费大量能量。
艾萨克·牛顿（Issac Newton）在17世纪引入了“质量”这一术语。质量是衡量某物体内物质多少的量，现在是通过计算组成物质的原子内部的原子核中所含的质子和中子的数量得出。质量不是重量，重量是质量对引力的反应。比如说，在地球和月球上，你的质量是一样的，但重量则不相同，因为月球上的引力要比地球上的引力小很多。“质量”就是科学家用来描述世界的词汇之一。
用现代的眼光来看，光是一种能量。光非常神秘，光速是宇宙中最快的速度，真空中光速能达到每秒约300,000千米（即186,000英里/秒或6.7亿英里/小时）。光携带能量，却没有质量。光还可以被描述为带有粒子特性的波。这种粒子叫作光子，没有质量，也不带电。你也可以说，光子是没有质量的能量束。
在电磁辐射中，光是人眼可见的部分。（电磁力是一种基本力，是电场和磁场在空间运动时相互的作用。）电磁辐射以波的形式传播，波长从短到长依次为：伽马射线、X射线、紫外线、可见射线（光）、红外线、微波和无线电波。天文学家使用一系列的望远镜进行观测，每一种望远镜对应不同的波长。“时空”一词来源于爱因斯坦的物理学。它意味着空间的三维与时间的一个维度不是相互独立的，而是形成一个连续体。物质和能量的存在能够弯曲空间，从而改变空间以及时间流。时间无法离开空间独立存在。电磁辐射的波长
我们时刻都被电磁波包围着。只要有电荷加速，随时都能产生电磁波。根据波的频率，名称也不尽相同。这张图表显示了不同频率的波谱，从最慢（每秒几千周，即几千赫兹）到最快（每秒上百万兆周，即上百万兆赫兹）不等。
既然我们搞清楚了这些基本词语的含义，我们就可以继续讲故事了。第一秒
我们无法将故事倒退至时间为零的那一刻（t=0）。那一时刻还在科学理解的范畴之外，也是最大的谜团——时间从何而来？宇宙的第一秒决定了我们的命运，它诞生时的第一秒所发生的事情决定了我们今天的样子，否则，人类不会存在。
据估计，就在t=0之后，宇宙温度极高，能量和物质尚未分离。初始瞬间不像我们所理解的爆炸那样，从中心投射出什么东西，而是空间本身以一种外张的方式膨胀开来。-27
科学家想象，在第一秒的10的时刻，宇宙以极快的速度膨-27胀。天文学家称这一时期为“暴胀期”。10秒之后，早期宇宙膨胀到今天银河系的大小。
仍然在“第一秒”内的时间，宇宙的膨胀速度开始下降，四种基本力出现了。它们分别是引力、电磁力（包括电力、磁力和各种形式的光），以及其他两种只在原子内部起作用的力（强力和弱力）。名为“玻色子”的粒子，携带其中的后三种力。（至今尚没有发现携带引力的粒子。人们推测存在一种带引力的粒子，而且名字已经给它取好了，叫作“引力子”（graviton）。物理学家希望某一天能够发现这种粒子，但迄今为止，他们还无法对引力做出令人满意的解释。）
另外，某种未知的能量对婴儿期宇宙的向外扩张起到了作用。1999年，天文学家意识到，这种能量一定存在，因为他们发现，在几十亿年的时间里，宇宙的膨胀速度一直在加快。这种能量看似是某种“反引力”，它对抗引力，推着宇宙向外扩张。天文学家把这种假说中的能量称为“暗能量”，因为天文学家只能通过它产生的影响检测到它，但并不知道它到底是什么。他们认为暗能量占据了宇宙中质能总量的70%左右。
仍然是在“第一秒”内，随着空间膨胀和宇宙冷却，能量凝结成了第一批物质。最小的粒子是夸克、轻子及其他粒子。依然是在“第一秒”内，夸克形成了质子和中子。（参见下一部分）
如果这些都还不够奇怪的话，那么在宇宙的第一秒之内，还发生了比这更为奇异的事情：就在最早的物质粒子在极度高温中快速旋转时，相同数量的反粒子出现了。这些反粒子与粒子一模一样，只是电荷相反。
反粒子与粒子相撞，彼此湮灭。二者都变成电磁辐射，产生的光子则带着能量远去。就在第一秒之内，粒子与反粒子的数量几乎均等，但在大湮灭事件之后，剩下了一些粒子。据科学家估计，平均每10亿对撞的粒子和反粒子之中，会有一个粒子留存下来。那么为什么宇宙中的粒子会比反粒子多呢？这是物理学界尚未解开的谜团。然而也正是那些留存下来的粒子，后来构成了宇宙中的万物。
另外，或许还存在一种物质，科学家称其为“暗物质”，因为它不会与光发生相互作用。天文学家认为暗物质是存在的，因为恒星和星系的运动方式无法用可见物质的引力解释。暗物质大概是在宇宙形成的第一秒内形成的，但无人可以确定这一点。据估计暗物质构成了宇宙质能总量的25%。而已知的物质，也就是普通的、原子或者重子构成的物质，占据了5%。接下来的20分钟
大爆炸约3分钟后，温度已经冷却得足够了，质子和中子开始结合，形成原子核。此时尚没有原子，只是质子和中子结合在一起，还没有电子环绕在外。
温度还是太高，质子和电子依然不能结合形成原子。原子是由质子和中子组成原子核，加上绕核运动的电子构成的。（了解更多细节请参考下一节。）此时，宇宙呈现一种气体的状态，叫作等离子态，这种状态持续了大约30万年。新生物质的粒子（质子、中子和电子），在不断碰撞爆发的能量中跃动，而这种能量是由带正电荷的质子、带负电荷的电子和光的相互作用产生的。在这一锅粥中，光子无法逃脱。它们与带电荷的粒子，尤其是电子交织在一起，无法自由移动。
想象这样一幅画面：无论跃动的或是对撞的电子和质子何时吸引彼此结合成原子，辐射出来的光子都会与电子相撞，中止结合。而这种结合只有在所有粒子都失去更多的能量后才能持续，而粒子的确会失去更多能量，因为宇宙不断在冷却。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]