宇宙學是一門既古老又年輕的學科。作為宇宙中高等生物的人類不滿足于自身的生存和種族的綿延，還一代代地探索著存在和生命的意義。

但是，人類理念的進化是極其緩慢和艱苦的。從亞里士多德一托勒密地心說到哥白尼一伽利略日心說的演化就花了大約2000年的時間。令人吃驚的是，盡管人們知道世間的一切都在運動，只有到了20世紀20年代哈勃發現了紅移定律后，宇宙演化的觀念才進入人類的意識。在此之前，人們甚至從未想到過宇宙還會演化。無論是牛頓的萬有引力理論還是愛因斯坦的廣義相對論都不能得到穩態的宇宙模型。為了得到一個這樣的模型，愛因斯坦甚至不惜犧牲理論的美麗，將宇宙常數引進他的方程。可見宇宙演化的觀念并非產生于這些天才的頭腦之中。

哈勃的發現標志著現代宇宙學的誕生。他的紅移定律說，從星系光譜的紅移可以推斷，越遠的星系以越快的速度飛離開我們，這表明整個宇宙處于膨脹的狀態。從時間上倒溯到過去，估計在100億到200億年之前發生過一次開天辟地的大爆炸，宇宙就從這個極其致密極熱的狀態中誕生。

伽莫夫在1948年發表的關于熱大爆炸模型的文章中作出了一個驚人的預言，早期大爆炸的輻射仍殘存在我們的周圍，不過由于宇宙膨脹引起的紅移，其絕對溫度只余下幾度了。在這種溫度下，輻射處于微波的波段。然而，在1965年彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙微波背景輻射之前，人們并不認真對待這個預言。

一般認為，愛因斯坦的廣義相對論是描述宇宙的正確理論。在經典廣義相對論的框架中，霍金和彭羅斯，在很一般的條件下，證明了時空一定存在奇點，最著名的奇點即是黑洞里的奇點和宇宙大爆炸處的奇點。所有定律和可預見性都在奇點處失效。奇點可以看作時空的邊緣或邊界。

只有給定了奇點處的邊界條件，才能從愛因斯坦方程得出宇宙的演化。由于邊界條件只能由宇宙外的造物主給定，所以宇宙的命運就操縱在造物主手中。這就是從牛頓時代起一直困擾人類智慧的第一推動問題。

如果時空沒有邊界，則就不必勞駕上帝進行第一推動了。這只有在量子引力論中才能做到。

霍金認為宇宙的量子態是處于一個基態，而時空可被看成是一個有限無界的四維面，正如地球的表面一樣，只不過多了兩個維數而已。宇宙中的所有結構都起源于量子力學的不確定性原理允許的最小起伏。從一些簡單的模型計算可得出和天文觀測相一致的推論，如星系團、星系、恒星等成團結構，宇宙大尺度的均勻性和各向同性，時空的平性，時空的維數，太初引力波和太初黑洞，以及時間的箭頭等。霍金的量子宇宙學在于它真正使宇宙論成為一門成熟的科學。它是一個自足的理論，即在原則上，單憑科學定律我們便可以將宇宙中的一切都預言出來。

本書作者是當代最重要的廣義相對論家和宇宙學家。

20世紀70年代他和彭羅斯一道證明了著名的奇點定理。之后他還證明了黑洞的面積定理，即隨著時間增加黑洞的表面積不減。這很自然地使人將這面積和熱力學的熵聯想起來。

1973年，他考慮黑洞附近的量子效應，發現黑洞會像黑體那樣發出輻射。其輻射的溫度和黑洞質量成反比，這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小，而溫度卻越變越高，它以最后一刻的爆炸而告終。黑洞輻射的發現具有極其基本的意義，它將引力、量子力學和熱力學統一在一起。

1974年以后，他的研究轉向量子引力論。他利用費恩曼的對歷史求和方法，自然地處理時空的非平凡的拓撲效應，開創了引力熱力學。

1980年，他的興趣轉向量子宇宙學，研究宇宙的無中生有的創生機制，企圖一勞永逸地解決第一推動問題。

霍金的生平是非常富有傳奇性的。在科學成就上，他是有史以來最杰出的科學家之一，而他的貢獻是在他20年之久被肌萎縮性（脊椎）側索硬化癥禁錮在輪椅上的情形下做出的，這真正是空前的。因為他的貢獻對于人類的觀念有深遠的影響，所以媒體對他早已廣為報道。盡管如此，譯者之一于1979年第一回見到他時的情景至今還歷歷在目。那是第一次參加他領導的小組的討論班時，門打開后，忽然腦后響起一種非常微弱的電器的聲音，回頭一看，只見一個骨瘦如柴的人斜躺在電動輪椅上，他自己驅動著電開關。譯者盡量保持禮貌而不顯出過分吃驚，但是他對首次見到他的人對其殘廢程度的吃驚早已習慣。他要很費勁才能抬起頭來。在失聲之前，他只能用非常微弱的變形的語言交流，這種語言只有在陪他工作、生活幾個月后才能通曉。他不能寫字，看書必須依賴于一種翻書頁的機器，讀文獻時必須讓人將每一頁攤平在一張大辦公桌上，然后他驅動輪椅如蠶吃桑葉般地逐頁閱讀。人們不得不對人類中居然有以這般堅強意志追求終極真理的靈魂從內心產生深深的敬意。他每天必須驅動輪椅從他的家——劍橋西路5號，經過美麗的劍河、古老的國王學院駛到銀街的應用數學和理論物理系的辦公室。該系為了他的輪椅行走方便特地修了一段斜坡。

在富有學術傳統的劍橋大學，他目前擔任著也許是有史以來最為崇高的教授職務，那是牛頓和狄拉克擔任過的盧卡斯數學教授。

本書譯者之一曾受教于霍金達4年之久，并在他的指導下完成了博士論文。從他對譯者私事的幫助可以體會到，他是一位富有人情味的人。

此書即是受霍金之托而譯成中文，以供人類1/5的人口了解他的學說。

許明賢、吳忠超