本书是一本适应面较宽的科普读物，中学生、大学生和研究生都可以从中获取有益的知识。书中主要介绍了物理学和天文学发展的不平凡历程和一些最新成果，特别是有关相对论、黑洞和宇宙演化的知识。本书收集了许多科学家的珍闻趣事，介绍了一些重大科学发现的曲折过程。希望广大读者能在轻松、愉快的情况下读完本书，并有所收益。也希望有志于科学研究的年轻人能从书中得到一些启发，增强自己的科学研究能力。
　　为了使读者看清人类在自然界的位置，看清今天的科学在人类历史上的地位，本书特别介绍了地球上文明的起源和进步，介绍了自然科学的诞生和发展。本书以哥白尼、伽利略、牛顿和爱因斯坦的贡献为主线，来描述自然科学的重大成就和重要思想；以霍金和彭罗斯的贡献为核心，来阐述当代的时空理论，介绍相对论研究的最新成果。书中还包含了作者本人的一些研究心得。
　　作者在本书中列举许多事例说明：历史上，青年是科学发现的主力军。
　　在物理学的长期教学与研究中，作者深感需要一本通俗介绍物理思想并带有趣味性的辅助读物，同时把科学史糅到其中，使学生能在避开繁杂的数学计算、较为轻松的情况下，掌握深奥理论的主要思想，了解科学发现的曲折历程，学到科学研究的方法。

前言
一、文明的起源和脚步
1.地球上文明的出现
2.海洋文明与大河文明
3.美洲文明
4.文明的繁荣

二、自然科学的诞生
1.哥白尼与日心说
2.偷看上帝的秘密
3.天才直觉与不幸人生
4.宗教对科学的压制

三、牛顿与经典物理学
1.上帝说：“让牛顿去吧！”
2.经典物理学的《圣经》
3.万有引力
4.这片空间会荒废吗？
5.走下神坛的牛顿

四、爱因斯坦与相对论
1.两朵乌云
2.魔鬼说：“让爱因斯坦去吧！”
3.别了，以太和绝对空间
4.狭义相对论的成就与困难

五、弯曲的时空
1.平行线只有一条吗？
2.惯性起源于引力
3.万有引力是时空的弯曲
4.伟人和凡人

六、人造的太阳
1.哥本哈根学源
2.三次获得诺贝尔奖的家庭
3.蘑菇云中的太阳
4.探索无穷小

七、白矮星、中子星与黑洞
1.历史上的黑洞
2.白矮星和它的研究者
3.“小绿人”，脉冲星和中子星
4.黑洞的形成、构造与特点
5.转动的黑洞

八、霍金与黑洞的热性质
1.激发的黑洞
2.黑洞热吗？
3.沸腾的黑洞
4.坚强的天才

九、膨胀的宇宙
1.均匀的宇宙
2.有限而无边的宇宙
3.膨胀或脉动的宇宙
4.α、β、γ建立的火球模型
5.宇宙有限还是无限？
6.连接宇宙的虫洞

十、我们了解“时间”吗？
1.令人怀疑的奇点
2.长沟流月去无声
3.“同时”这个概念存在吗？
4.时间没有开始和结束
5.热与引力，热与时间
结束语
主要参考书目