序言 堅強的輪椅巨人，輝煌的科學巨著
導讀霍金與《時間簡史》
1.霍金：有史以來傑出的科學家之一
2.霍金的作品：從《時間簡史》到《大設計》
3.量子宇宙論：霍金講述宇宙的由來
第一章 我們的宇宙
1.與生產生活休戚相關：人類開始關注宇宙
2.種種宇宙模型的出現：古希臘的宇宙觀
3.地球是靜止的宇宙中心：16世紀前歐洲的地心說
4.以太陽為中心的宇宙模型：哥白尼的日心說
5.地動說被證實：行星運動三大定律
6.宇宙沒有中心：布魯諾的悲劇
7.地球的能量源是太陽：我們居住在太陽繫
8.離太陽近的恆星：半人馬座的嶁荂
9.宇宙的度量單位：光年
10.望遠鏡猶如時間機器：我們看到的是宇宙的過去
11.美麗而神秘的天河：無數恆星的集合
12.一個巨大的鐵餅：銀河繫的形狀和大小
13.為數眾多的旋渦星繫：美麗的獵犬座M51
14.仙女座星雲在銀河繫中嗎：關於仙女座大星繫的爭論
15.使用亮度變化的恆星：測量天體的距離
16.仙女座星雲在銀河繫之外：哈勃的發現
17.宇宙廣闊無垠：到仙女座星繫的距離
18.旋渦星繫、橢圓星繫和不規則星繫：星繫的形狀
19.錯綜復雜的星繫世界：星繫的大小和間距
20.星繫聚集成群：星繫團和超星繫團
21.宇宙空洞的發現：難解的宇宙之謎
22.從照片到CCD：天文學的技術革新
23.向宇宙的盡頭探索：宇宙學的發展
24.巧合還是神奇：金字塔的奧秘
第二章 相對論：空問和時間
1.愛因斯坦：20世紀偉大的物理學家
2.光速：亙古不變的速度
3.永恆不變：絕對時間與絕對空間
4.絕對空間：一直在找卻沒有找到的空間
5.愛因斯坦之前的解釋：運動中的物體長度會縮小
6.光速不變原理：愛因斯坦的破空之解
7.相對性原理：伽利略提出的相對論
8.四維：時間與空間的集合
9.何謂同時：同時也是相對的
10.鐘表變慢：光速恆定帶來的奇特現像之一
11.測定值會縮小：光速恆定帶來的奇特現像之二
12.驗證時間變慢：穿過大氣層的中微子流
13.再度相逢時誰更年輕：雙子弔詭之謎
14.男孩更年輕：雙子弔詭的解答
專題水桶實驗：牛頓尋找的絕對空間
第三章 膨脹的宇宙
1.世紀大發現：宇宙在膨脹
2.初的觀測：斯萊弗的發現
3.光譜分析的應用：光的波長和顏色
4.遠去的聲音會變低：多普勒效應
5.星繫在遠離的證明：紅移和退行速度
6.天文學的超級：埃德溫?哈勃
7.越遠的星繫遠離速度越快：哈勃定律
8.為了觀測更遠的星繫：變大的望遠鏡
9.宇宙沒有邊界：無邊的宇宙
10.宇宙沒有中心：我們不在宇宙的中心
11.不斷地加速：空間是怎樣膨脹的
12.所有的星繫重疊在一起：初的宇宙很小
13.宇宙的起源：爆炸性的宇宙
14.地球比宇宙更古老：宇宙的年齡
15.哈勃的錯誤：兩種造父變星
16.以光速遠離的星繫：人類看不到的宇宙
17.宇宙會永遠膨脹嗎：宇宙的未來
18.熱寂還是大坍塌：宇宙的終結
19.“空蕩蕩”的宇宙：宇宙的物質
20.暗物質發現的經過：扎維奇的發現
第四章 大爆炸、黑洞和宇宙演化
1.宇宙膨脹和光的波長：拉長的光波
2.物質構成的基本單位：原子核和電子
3.原子核的構成：質子和中子
4.制造原子核的能量：湯川秀樹的發現
5.熱宇宙的物質形態：沒有結構的宇宙
6.熱平衡下的均勻溫度：宇宙開始的狀態
8.大爆炸的閃現：氫彈實驗和伽莫夫
9.從一到無窮大：宇宙開始的3分鐘
10.與大爆炸相對立的理論：穩恆態宇宙模型
11.大爆炸理論的先驅：弗裡德曼和勒梅特
12.電話公司發現的電波噪音：大爆炸理論的證據
13.空中交織著各種電磁波：光波的伙伴
14.電波的溫度：熱輻射
15.電波雜音帶來的諾貝爾獎：關於宇宙背景輻射的兩次獲獎
16.充滿整個宇宙的電磁輻射：宇宙微波背景輻射
17.原子的形成使宇宙透明化：宇宙放晴
18.宇宙開始的波動：COBE的發現
19.由微小的波動引發的：星繫的形成
20.暗物質的重要作用：星繫由暗物質的波動產生
21.初形成的天體有多大：初天體的大小之爭
22.遠的天體類星體：類星體的能量之謎
23.連光也逃不出來的地方：神秘的黑洞
24.類星體的能量之源：活動星繫核模型
25.類星體的探索：恆星誕生於類星體
26.大爆炸之父：伽莫夫的生涯
第五章 宇宙的開始和未來
1.更細微的宇宙開端：質子和中子是否也會瓦解
2.比質子和中子更小的粒子：物質由誇克構成
3.宇宙間的隱者：中微子
4.反物質哪裡去了：磁單極概念的引入
5.大爆炸的又一謎團：磁單極疑難
6.宇宙的勢力範圍：視界疑難
7.解決諸多疑難：暴脹理論的提出
8.什麼是暴脹：暴脹是加速膨脹
9.引起暴脹的原因：與引力相反的作用力
10.恆星、星繫的生成：量子波動引起密度波動
11.探尋暴脹的直接證據：重力波背景輻射
12.創造宇宙的時間：普朗克時間
13.取代粒子的小存在：超弦理論
14.十維、十一維的時空：膜宇宙論
15.大爆炸以前宇宙就存在：兩種流行的模型
16.未來的宇宙圖景：宇宙加速膨脹
17.地球的未來：彗星向地球傾注而來
18.太陽的未來：後變成白矮星
19.星繫的未來：恆星從星繫中蒸發
20.星繫的繼續演變：巨大的黑洞
第六章 時間箭頭
1.時間箭頭：時間的單一方向性
2.普遍的物理法則：時間不會從過去流向未來
3.硬幣實驗：過去和未來的區別
4.時間本質：時間是一種可能性的流逝
5.硬幣試驗的發現：熵增大法則
6.兩種狀態：宏觀狀態與微觀狀態
7.玻耳茲曼：深受哲學困擾的物理學家
8.不同的時間箭頭：宇宙論的時間箭頭
專題 意識中的時間：我們如何覺察時間
9.時間指向的標志：熵增大與宇宙創始
10.宇宙創始狀態：宇宙膨脹與收縮
專題 生物賴負熵為：薛定諤與負熵？
11.進化的起源：宇宙的起點
12.彭羅斯的假說：用奇異點區分過去和未來
第七章 蟲洞和時問旅行
1.真的可能嗎：神奇的時間機器
2.封閉的時間軸：時間的特質
3.旋轉黑洞：另一種黑洞
4.時光隧道：連接平行宇宙的通道
5.蟲洞：連接時間的隧道
6.使用蟲洞：時光機器的制造原理
7.宇宙繩：宇宙中的繩狀能源群
8.能源的低狀態：真空的互相轉換
9.缺口：宇宙繩周圍的時空
10.使用宇宙繩：制造時光機器
11.保存歷史：霍金關於歷史保存的假說
12.反粒子：朝過去行走的粒子
13.使用反物質：相對生成與相對消滅
14.答案：回答“時光機器可能嗎”
附錄一：我們如何感受空間和時間
附錄二：不可不知的物理名詞
