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「如果說我看得比別人更遠，那是因為我站在巨人的肩上。」伊薩克‧牛頓在一六七六年致羅伯特‧胡克的一封信中這樣寫道。
儘管牛頓在這裏指的是他在光學上的發現，而不是指他關於引力和運動定律那更重要的工作，但這句話仍然不失為一種適當的評論——科學乃至整個文明是累積前進的，它的每項進展都建立在已有的成果之上。這就是本書的主題，從尼古拉‧哥白尼提出地球繞太陽轉的劃時代主張，到愛因斯坦關於質量與能量使時空彎曲的同樣革命性的理論，本書用原始文獻來追溯我們關於天的圖景的演化歷程。
這是一段動人心魄的傳奇之旅，因為無論是哥白尼還是愛因斯坦，都使我們對自己在萬事萬物中的位置的理解發生了深刻的變化。我們置身於宇宙中心的那種特權地位已然逝去，永恆和確定性已如往事雲煙，絕對的空間和時間也已經為橡膠布所取代了。
難怪這兩種理論都遭到了強烈的反對：哥白尼的理論受到了教廷的干預，相對論受到了納粹的壓制。我們現在有這樣一種傾向，即把亞里斯多德和托勒密關於太陽繞地球這個中心旋轉的較早的世界圖景斥之為幼稚的想法。然而，我們不應對此冷嘲熱諷，這種模型決非頭腦簡單的產物。它不僅把亞里斯多德關於地球是一個圓球而非扁平盤子的推論包含在內，而且在實現其主要功能，即出於占星術的目的而預言天體在天空中的視位置方面也是相當準確的。事實上，在這方面，它足以同一五四三年哥白尼所提出的地球與行星都繞太陽旋轉的異端主張相媲美。
伽利略之所以會認為哥白尼的主張令人信服，並不是因為它與觀測到的行星位置更相符，而是因為它的簡潔和優美，與之相對的則是托勒密模型中複雜的本輪。在《關於兩門新科學的對話》中，薩耳維亞蒂和薩格利多這兩個角色都提出了有說服力的論證來支持哥白尼，然而第三個角色辛普里修卻依然有可能為亞里斯多德和托勒密辯護，他堅持認為，實際上是地球處於靜止，太陽繞地球旋轉。
直到克卜勒開展的工作，日心模型才變得更加精確起來，之後牛頓賦予了它運動定律，地心圖景這才最終徹底喪失了可信性。
這是我們宇宙觀的巨大轉變：如果我們不在中心，我們的存在還能有什麼重要性嗎？上帝或自然律為什麼要在乎從太陽算起的第三塊岩石上（這正是哥白尼留給我們的地方）發生了什麼呢？現代的科學家在尋求一個人在其中沒有任何地位的宇宙的解釋方面勝過了哥白尼。儘管這種研究在尋找支配宇宙的客觀的、非人格的定律方面是成功的，但它並沒有（至少是目前）解釋宇宙為什麼是這個樣子，而不是與定律相一致的許多可能宇宙中的另一個。
有些科學家會說，這種失敗只是暫時的，當我們找到終極的統一理論時，它將唯一地決定宇宙的狀態、引力的強度、電子的質量和電荷等。然而，宇宙的許多特徵（比如我們是在第三塊岩石上，而不是第二塊或第四塊這一事實）似乎是任意和偶然的，而不是由一個主要方程式所規定的。許多人（包括我自己）都覺得，要從簡單定律推出這樣一個複雜而有結構的宇宙，需要借助於所謂的「人擇原理」，它使我們重新回到了中心位置，而自哥白尼時代以來，我們已經謙恭到不再作此宣稱了。人擇原理基於這樣一個不言自明的事實，那就是在我們已知的產生（智慧？）生命的先決條件當中，如果宇宙不包含恒星、行星以及穩定的化合物，我們就不會提出關於宇宙本性的問題。即使終極理論能夠唯一地預測宇宙的狀態和它所包含的東西，這一狀態處在使生命得以可能的一個小子集中也只是一個驚人的巧合罷了。
然而，本書中的最後一位思想家阿爾伯特‧愛因斯坦的著作卻提出了一種新的可能性。愛因斯坦曾對量子理論的發展起過重要的作用，量子理論認為，一個系統並不像我們可能認為的那樣只有單一的歷史，而是每種可能的歷史都有一些可能性。愛因斯坦還幾乎單槍匹馬地創立了廣義相對論，在這種理論中，空間與時間是彎曲的，並且是動力學的。這意味著它們受量子理論的支配，宇宙本身具有每一種可能的形狀和歷史。這些歷史中的大多數都將非常不適於生命的成長，但也有極少數會具備一切所需的條件。這極少數歷史相比其他是否只有很小的可能性，這是無關緊要的，因為在無生命的宇宙中，將不會有人去觀察它們。但至少存在著一種歷史是生命可以成長的，我們自己就是證據，儘管可能不是智慧的證據。牛頓說他是「站在巨人的肩上」，但正如本書所清楚闡明的，我們對事物的理解並非只是基於前人的著作而穩步前行的。有時，正像面對哥白尼和愛因斯坦那樣，我們不得不向著一個新的世界圖景做出理智上的跨越。也許牛頓本應這樣說，「我把巨人的肩用做了跳板。」
－－－霍金(Stephen Hawking)

作者簡介：

Nicholaus Copernicus（哥白尼）

尼古拉‧哥白尼這位十六世紀的波蘭牧師和數學家，往往被認為是近代天文學的奠基人。他之所以能夠獲得如此殊榮，是因為他是第一個得出這樣結論的人──即行星與太陽並非繞地球旋轉。

Johannes Kepler（克卜勒）

如果要把一個獎項授予歷史上最致力於追求絕對精確性的人，那麼這位獲獎者很可能就是德國天文學家約翰內斯‧克卜勒。克卜勒對測量是如此地著迷，以至於他甚至把自己出生之前的妊娠期精確到了分──二二四天九小時五十三分（他是一個早產兒）。因此，他在自己的天文學研究上所傾注的心血能夠使他制定出他那個時代最為精確的天文星表，從而使行星體系的太陽中心說最終為人們所接受也就不足為奇了。

Galileo Galilei（伽利略）

伽利略對人類的貢獻從來沒有被低估。當阿爾伯特‧愛因斯坦論及伽利略時，他是認識到這一點的。他寫道：「純粹用邏輯手段得到的陳述，對實在而言是完全空虛的。因為伽利略明白這一點，特別是因為他在科學界反覆鼓吹了這一點，所以他就是近代物理學之父——事實上是近代科學之父。」

一九七九年，教皇若望保祿二世說，羅馬教廷可能錯判了伽利略，於是他就專門成立了一個委員會來重理此案。四年以後，委員會報告說伽利略當年不應該被判罪，而教廷就發表了與此案有關的所有文件。一九九二年，教皇批准了委員會的結論。

Sir Isaac Newton（牛頓）

一六七六年二月五日，伊薩克‧牛頓寫了一封信給他尖刻的敵人羅伯特‧胡克（Robert Hooke），其中有這麼一句話，「如果說我看得比別人更遠，那是因為我站在巨人的肩上。」這句話已經成為科學史上最膾炙人口的名言，一般認為是牛頓承認了他的前人哥白尼、伽利略和克卜勒的科學發現。的確，有時在公開場合，有時在私下場合，牛頓承認這些人的貢獻。但是在寫給胡克的這封信中，牛頓所指的是光學理論，特別是關於薄膜現象的研究，胡克和笛卡兒（Ren eacute; Descartes）都對此做出過重要貢獻。

Albert Einstein（愛因斯坦）

在他一九○五年的最後一篇題為「論動體的電動力學」的論文中，愛因斯坦提出了後來稱之為狹義相對論的理論。這篇文章讀起更像一篇議論文，而不像一篇科學論文。整篇論文沒有注釋、參考文獻和引文。愛因斯坦在正好五個星期之內寫了這篇九千字的論文，然而科學史家認為文中的每一個字就像伊薩克‧牛頓的《自然哲學之數學原理》一樣意義深遠並富有革命性。一九五五年四月十八日，愛因斯坦因心臟衰竭而逝世。綜觀他的一生，他一直致力於用他的思想而不是依靠他的感官來探求理解宇宙的奧祕。他有一次說，「理論的真理在你的心智中，不在你的眼睛裏。」

Stephen Hawking（史蒂芬‧霍金）

史蒂芬‧霍金被認為是自愛因斯坦以來最傑出的理論物理學家，他也做了許多科學普及的工作，是享譽世界的科普暢銷作家。其《時間簡史》(A Brief History of Time)被譯成四十種語言，銷售了數千萬冊，取得科學史寫作史無前例的成功。他後續出版的還有《胡桃裡的宇宙》(The Universe in a Nutshell)，以及與索恩(Kip S. Thorne)等人合著的《時空的未來》(The Future of Spacetime)也都獲得極大的迴響。

一九四二年(伽利略去世後三百年)一月八日，史蒂芬‧霍金出生於英國牛津。他起初在牛津大學學院學習物理，並在劍橋大學獲得宇宙學博士學位。自一九七九年起，他一直擔任著盧卡斯數學教授的職位。這個職位是遵照前大學議會議員亨利‧盧卡斯(Henry Lucas)的遺願於一六六三年設立的。首任者是伊薩克‧巴羅(Isaac Barrow)，一六六九年由牛頓繼任。擔任該職位的人都被認為是當時最為傑出的思想家。

史蒂芬‧霍金教授致力於研究支配宇宙的基本定律，他與羅傑‧彭羅斯(Roger Penrose)一起證明了愛因斯坦的廣義相對論隱含著時空起始於大爆炸、終結於黑洞的結論。該結果表明，必須把廣義相對論與二十世紀上半葉的另一偉大科學進展──量子理論統一在一起，他發現這種統一會導致這樣的一個結論：即黑洞不應當是全黑的，而是會不斷地發出輻射直到最終消失。另一個猜想是：宇宙在虛時間中是沒有邊緣或邊界的。

史蒂芬‧霍金擁有十二個榮譽頭銜，還獲得許多獎項與勳章，他是英國皇家學會會員與美國國家科學院院士，他在進行理論物理學研究的同時，並沒有忽視家庭生活(他有三個子女和一個孫子)，此外他還計畫做廣泛的旅行，並為公眾作演講。