作者序 預見科學大未來

發現之河    十九世紀確實是最出色的一個世紀。但只有身處現在的我們才知道，那只是一個開端。

科學遠景總是遭到悲觀看待 十七世紀也以為達科學顛峰 十八世紀為電磁學所佔據 十九世紀百花怒放 形形色色的理論趨向一統 開始質問「為什麼？」 二十世紀的科學地標之一：狹義相對論 二十世紀的科學地標之二：不可思議的量子論 二十世紀的地標之三：更精確的原子模型 各路英雄推波助瀾 二十世紀的科學地標之四：廣義相對論 二十世紀的科學地標之五：分子生物學 科學還不至於終結！

第一部 物質

第一章 有始無終 目前最迫切的任務是驗證哈伯定律的真實性，這大約還要等十來年才有可能實現。

對銀河系兩億光年距離內，數百萬個星系的位置、質量和運動方式，我們知道得太少了。如果我們的總目標在解釋宇宙如何開始，現在不正是該知道附近宇宙模樣的迫切時刻嗎？

宇宙不斷擴張 大霹靂 宇宙微波背景輻射 穩態宇宙學 距離的問題 哈伯常數 似星體之謎 假想的黑洞 如何衡量宇宙的質量？ 隱藏起來的奇異能量 封閉宇宙 為何形成星系？ 星系團塊 撫平大霹靂的起伏 到底有幾個宇宙？ 接下來會發生什麼？ 宇宙學的下一急務

第二章 隱藏於複雜中的簡單 電弱理論使科學家產生的信心，可以從它和量子色動力學一起被推崇為「標準模型」得知。

在電弱理論被人們接受後不久，格拉肖和喬吉就開始建立他們的大一統理論，利用單一組方程式來描述電磁、弱核以及強核作用。喬吉認為他們一起想出來的方程式「很漂亮」；那是為物理鑑賞家所創造的。

一層又一層 擦身而過的發現 粒子碰撞出火花 量子力學是最有力的工具 跨入量子力學門檻 同時閃爍的光芒 顛覆既有觀念 從頭腦中誕生的粒子 發現令人驚奇的粒子 量子動力學 奇幻的夸克 量子色動力學 電弱理論 希格斯粒子 大一統理論 對稱與反對稱 難解的微子 有待實驗學家來完成 寄望於與宇宙學結盟

第三章 瞬間的萬物 目前缺乏可以把重力理論和量子力學結合的方案，使得我們對宇宙和物質從何而來的瞭解，裹足不前。

在重力理論和量子力學之間建立起一座橋樑，是物理學最迫切的挑戰，但並不是唯一的挑戰。另一個極具影響力的想法是：我們也應該對時間感提出圓滿的解釋。但是，該往哪個方向尋找呢？

時空是什麼？ 愛波羅詭論 觀測者影響被觀測事件 薛丁格的貓 最迫切的難題：量子動力 超越大一統理論 重力與量子 粒子的新形象 以弦振動代表粒子 十維時空中的弦 真的有黑洞嗎？ 進入黑洞的門檻 黑洞的觀測證據 發明時間 馬克士威的幽靈 人擇原理 人擇的陷阱 需要更多跟得上時代的驗證

第二部 生命

第四章 生命如何在地球開始？ 我們最終還是必須透過實驗室來證實，地球上的生命的確是自然發生的。

生命在地球上出現，可能真的是一項歷史的意外事件。但是，比起目前生命體內的重要長鏈聚合分子的出現，當初在原始海洋中的出現生命的機率還高了些。（有修改過，原本語法有誤）

生命會自動出現？ 驗證歐帕林的想法 地球生命何時開始？ 生命科學如同歷史 生物出現之前 分子的複製、增長 進一部自我繁衍 更多功能與環境搭配 原始生命的可能特徵 生命是美麗的意外？ 地球生命來自外太空？ 生命是什麼？ 生命有共同的道理 生命是不正常的現象嗎？ 生命所需能量的來源 原始生命的線索 線索一：結合特化細胞 線索二：轉換能量 線索三：利用無機離子 線索四：為什麼要用這些胺基酸？ 線索五：基因中不相關的片段 線索六：天然的不對稱 那麼，生命如何開始…… 生命從RNA開始？

第五章 細胞的合作與自主 誰家的車子能像細胞一樣，可以在爆胎後，增生出來另一輪胎？

第六章 基因組及其缺陷 人類基因組內出現大量的重複片段，是不是代表某種長期不穩定的現象？

第七章 大自然的家譜 《物種原始》對於它的主題，並沒有很深入的探討。因此，物種的起源仍是個尚未解決的問題。

第三部 我們的世界

第八章 會思考的機器 我們也許可以質問：「意識是什麼？意識在何處出現？」；但似乎還問得早了些！

第九章 數字遊戲 數學家和物理學家已經能夠彼此激勵，而且依照希爾伯特的看法，數學總是稍微領先一步。

第十章 避免災難 科學必須解救人類四大危機：全球變遷、大瘟疫、彗星撞地球、基因組不穩定。

展望未來 科學領域的進展，不僅可以由「新發現」加以衡量，還可以從人們對大自然所提出問題的深度加以判斷。