在一个遥远星系的边缘，一颗巨星度过了它生命的最后一周——它已经如此衰老，以至于中心都蜕变为铁核。

对一颗恒星来说，拥有一个铁核无异于被判处了死刑。一旦拥有了金属内核，恒星就再也没有可以燃烧的东西了。聚变会停止，这颗超巨星只能任由重力摆布。

不过，重力能够做到恒星无力去完成的事：将铁聚合。十分之一秒之内，这颗恒星的那个约莫太阳大小的内核将坍缩成奇异的中子星物质——直径只有几十千米的一团中子。这一剧变会释放以每小时2.1×10^10m 的高速爆发的激波，以及高达数十亿摄氏度的辐射烈焰。恒星的残存部分会被撕扯粉碎，亮度相当于100 亿颗太阳的光芒将充斥天空。

▲白矮星爆炸残留

来自这团明亮光芒的光子以每秒3×10^8m的速度向着宇宙深处奔腾而去。年复一年，日复一日，它就这样不知疲倦地向我们奔来。

遥远的距离让这明亮的光芒衰弱了很多。这颗超新星的光芒，并不足以帮我们看清书本，因为它只是裸眼不可见的暗弱微光。

当然，并不是所有抵达地球的光子都具有这样非凡的起源，也不是所有光子都能穿越数百万光年进入我们眼中。但所有的光子都扮演着信使的角色，因为它们携带着宇宙成分及其能级的信息。光是我们感受宇宙的媒介，没有光的宇宙将是黑暗且不可理解的。只有我们看到了什么东西，我们才有可能试着去理解它：我们刚才对那颗假想恒星的毁灭过程的描述，正是根据对数百颗超新星的观测研究才拼凑出的图景。

光一年可以走大约9.5×10^12km，没什么比光走得更快的信使了。但光速与宇宙的浩瀚相比也算是小巫见大巫了，这使得宇宙中所有的事件跟我们之间都会有通信延迟。当一个河外超新星的光进入我们的视觉范围时，那个星系中整一代的恒星都已经消亡了，它们遗留的尘埃也已经被整合到了一颗新的恒星中——最初的那次超新星爆发根本不会留下什么纪念。光的有限速度意味着，所有通往空间的路也同时通往过去。以永远无法获知整个宇宙现在的模样为代价，我们得以直接地探索宇宙深邃的过去。只需向宇宙深处看去，我们就能亲眼目击它的进化并重建它的历史。最终，对我们理解宇宙而言，这样一种超越时间的观察比能够完整地看到宇宙现在的样子更宝贵。

虽然充满着光子，但让人惊讶的是，宇宙只有很小的一部分是肉眼可见的。在没有器材辅助的情况下，我们在地球上只能看到宇宙中大约7×10^22 颗恒星中的6000 颗左右——即使在其他地方看也差不多。宇宙中的尘埃、遥远的距离、城市的光污染和厚重的大气层都在阻止我们看到更多的恒星，但其实更本质的原因是，大多数其他波长的光对我们来说都是不可见的，因而我们无法看到天球上的大部分居民。

我们很熟悉可见光中的赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫，除此以外，其实还有一个更加丰富多彩的世界——因为宇宙以一个广阔的能量谱而闪耀着，它远远大于人类的能见范围: 黑洞被明亮的X 射线围绕，那是物质旋转着掉进去时所发出来的；恒星“胚胎”像藏宝箱一样在红外波段中熠熠生辉，那是被周围云团严实包裹的结果；星云沐浴在超巨星的紫外光中；大爆炸的尾声以微波波段回响着。

直到20 世纪，我们才意识到光的多面性，从而才得以走进这个不可见的王国——并不意外，我们对宇宙的探索和我们对电磁波段的探索携手前行。没有现代技术提供捕捉这些不可见波段的“超感”能力——以及加强我们对可见光的感知——我们对宇宙的认识将会非常贫瘠和局限。

我们对宇宙的想象总是被观测的限制所制约：在我们从太阳系望向银河系、从银河系望向星系际空间的过程中，我们实际上也逐个看过了历史上的一系列“宇宙”。对古代天文学家来说，太阳系就是整个宇宙。他们的宇宙以地球为中心，周围围绕着的是镶嵌着固定恒星的水晶天球。1543 年，尼古拉斯·哥白尼重新整理并扩大了这幅微缩的宇宙图景，但他没能抛弃宇宙的“水晶穹壁”。1672 年，乔瓦尼·多梅尼科·卡西尼测量了地球和太阳之间的距离，由此，太阳系的真实图景开始形成。

▲机遇号火星探测器

那时的天文学家们开始猜想，宇宙的大小远在太阳系的边界之外。但他们需要证明这个猜想。1761年和1769 年的两次金星凌日让地球轨道得以被精确测定，这给我们进一步测量其他恒星距离提供了所需的地球公转基线长度。最早测出的恒星视差（10 光年外的天鹅座61）是在1838 年测定的，这让我们对宇宙的认识走向了星系尺度。

到1920 年，实际观测已经将我们的宇宙边界推向了30 万光年之远，这包括了银河系和麦哲伦云星系，但并不包括其他星系。星系际尺度的突破发生于1924 年，哈勃用当时最先进的威尔逊山天文台口径为2.5m 的胡克望远镜成功分辨出了“仙女座大星云”M31 中的单个恒星。根据他的观测，这些恒星所处的位置远在银河系的边界之外。因此很明显，“仙女座大星云”自己就是一个星系，继而我们也有理由认为，其他的“旋涡星云”也是自成一体的旋涡星系。

将这些“星云”逐出银河系之后，哈勃揭秘了一个横跨数十亿光年的夜空，但他最重要的发现尚未到来。1929 年，通过对这些“新”星系的分析发现，几乎所有的星系都在远去，而且速度和距离刚好成正比。这个关系说明宇宙在膨胀：在过去的某个时刻，宇宙起源于一个具有有限体积的一点——这一观测符合爱因斯坦广义相对论的预言。正是在这一基石上，后人提出了现今公认的宇宙大爆炸模型。

20 世纪中叶，太阳系中的行星和卫星“在水晶天球上”的迷思已经被破除了，它们在更宏伟宇宙中的位置也被精确地确定了下来。但是想要看到这些近邻的更多细节，地球上的观测总显得力不从心。那时，太阳系的地图上还有大量未经探索的地域。

▲土星

在过去的50 多年中，太阳系所有的行星都已经被造访，虽然其中有些只是路过。

因此，在21 世纪初叶，随着人类积累了越来越多的天文观测结果、理论和专业技术，我们发现自己已经沐浴在一个宏大宇宙的光辉中了。近些年新揭示的宇宙画面仍然充满着无数的不解之谜，但现在我们完全可以先把这些困惑搁置一边，仅仅享受这风光：我们走向宇宙的旅程会从这里开始。

千里之行，始于足下。我们的旅行也不例外。我们将首先一脚跨过地月之间3.85×10^5km 的距离。这段花费阿波罗号飞船宇航员4 天的航程，在我们以光速前行的旅程中，只花费了1.3 秒。在这样的速度下，去往水星、金星、火星和太阳都只需要几分钟的时间，而我们离太阳系边缘的冰封小天体地带也仅有数小时之遥。

继续去往下一个地标——半人马座比邻星。我们必须把步子迈得稍微大些，然后在继续向银河系深处前进的路上迈得更大些。现在，距离以几百甚至数千光年来衡量。在这个尺度上，恒星生命的节律在我们眼前顺次展开：我们穿过孕育新恒星的暗星云；我们目睹死亡恒星的爆发和隐去，看它们留下一团尘埃云作为超新星的遗迹。在走近银河系核心的路上，我们穿越恒星间距离彼此仅数光周的致密星场。在这里，以一个有着300 万个太阳质量的特大质量黑洞为中心，大量白矮星、中子星和超巨星密集地围拢在其周围。

▲昂星团

要跨出我们银河系的边界，我们必须再次迈开步伐。如果我们要去到银河系的伴星系大麦哲伦云和小麦哲伦云，那需要走上十几万光年的路程；而如果要确保跨越真正的星系际空间，我们要再走上百万光年之远。虽然星系之间距离遥远，但星系际空间远不算空旷。事实上，相比于星系中恒星之间的空旷，星系与星系之间要紧密得多。星系们并非一个个独自闪耀的孤岛，它们不断地相互作用、并合和演化。宇宙深处飘荡着它们相撞的回响。

继续向前推进视野，我们来到数十亿光年之大的广袤王国。在这里，我们能看到宇宙景观的大尺度结构。庞大的星系团在宇宙的蛛网上变得仿若微尘，它们的重力将空间弯曲，如万花筒一般，把宇宙原初的光线投射向我们。通过超灵敏的红外探测器的慧眼，我们如今已经能够清楚分辨这曾经荒芜的“红移沙漠”，发现一个奇怪的初生宇宙的“伯吉斯页岩”：它们诡异的造型乃是宇宙秩序刚刚从混乱中成型时鸿蒙初开的标志。

再跨一步，我们就走向了无尽的黑暗：我们进入了宇宙的黑暗时期，那里没有恒星，没有星光。最后，在134 亿光年之遥、仅仅距大爆炸379000 光年的地方，不期而遇的一阵辐射印刻着大爆炸的遗痕。这是我们最后的地平线——我们抵达了光的天涯海角。再往前走，光线的传播将被一团致密的超热等离子体云雾所阻断，我们无法再随着光线继续向前了。

▲婴儿宇宙

在黑暗中，刚才先放置一旁的一些问题再次困扰我们：宇宙灼灼其华，却似乎少了什么。只有当星系具有十倍于它们所示的质量时，其形状、分布和运动才能为我们所研究与解释——我们穿越了137 亿光年的时空，却没看到这些遗失质量的迹象。如果我们的计算没错，这些“暗”物质占据整个宇宙的87%——包括行星、恒星、星系等——我们在旅程中似乎见识了一切，但依然迷失在这黑暗之洋中。原来最终，暗物质才是宇宙中真正的主角：它把星系联结在一起，将星系团编织成网。不过我们最终有能力揭示它的存在，也恰恰证明了：宇宙虽然有一大部分是看不见摸不着的，但它绝不是不可理解的。

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