在牛顿之前我们相信，天上有天上的法则，那些法则与地面完全不同。牛顿的万有引力是历史上第一个宣称不仅仅适用于地面的理论。天和地被统一的规则支配着。而到了19世纪，物理学家们发现每个化学元素的光谱都有自己的唯一特征。至此我们把目光重新投向头顶那片神秘的星空。
因为元素光谱，我们认识到太阳并没有想象的那么神秘。太阳里的各种元素基本上地球都有，而唯一没有的“氦”（HE）元素周期表中也早做过预言。现在的我们已经可以在地球上制造氦。同时我们开始将目光转向星空中其他的角落，得到的结果与太阳并无不同。所有的星星都是由再平常不过的元素组成。我们虽然未能马上离开地球，但我们知道了，别处的物质和我们这儿并没有什么区别。我们甚至能通过我们看到的光线，大致知道那个地方应该是什么样子。而别处的物理规律也与我们完全一致。
时间之眼
麦克斯韦方程不仅告诉我们光是有速度的，还进一步的证明了光的速度是绝对的。它不会受任何参考系的影响，我们甚至通过数学进一步的准确算出了光在真空中的速度。这次我们知道，我们所看到的几十亿光年以外地放的星体，看到的其实是那些新帖几十亿年以前的样子。这让科学家们有了一种新的能力，不仅能看到不同地方的宇宙，还能看到不同时间下的宇宙。至此我们终于确定，早期宇宙的原子物理学跟我们现在的完全一样，更进一步，引力常数的数字也从来没有变过，无论过去未来，无论哪个角落，构成这个宇宙的物质和物理定律都是一样的。
经过观测和计算，我们知道这个宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。而我们已知的物理定律只能从大爆炸10的-43次方秒后才开始起作用，现在我们将这称为普朗克时间。自此，引力开始单独出来，而那时候的宇宙只是一个直径为10的-35次方米的小点。但是温度无比的高。一直到10的-35次方秒，强相互作用和弱电相互作用分开了，稍后弱相互作用和电磁相互作用分开了。物理开始有了4种基本力：引力，强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用。
到亿万秒的时候，基本粒子夸克和轻子出现了。电子就是我们最熟悉的轻子。同时存在的还有反夸克和反电子。宇宙的主要活动就是正反物质的不断产生和洇灭。洇灭的过程中会释放能量极高的光子，而光子又再次产生正反夸克和电子。这个过程循环往复，但因为一些我们不能完全理解的原因，每10亿对正反夸克的洇灭，会留下一个正夸克作为幸存者。而这10亿分之一的幸存者，在之后慢慢形成更为复杂的世界，这也就是我们今天所存在的宇宙。我们常感慨每1亿个精子中只有一个幸运者能和卵子结合形成受精卵。事实上我们比自己想象中的还要幸运，因为构成我们与我们所处世界的所有微粒本身就是10亿分之一的幸存者。
我们的幸运不止如此，原子是在大爆炸后38万年后才由10亿分之一的幸存者形成的。在此之前的宇宙几乎无法观察，因为温度太高，光子随时会被电子碰撞。之后光子则自由的在宇宙中飞翔，伴随着宇宙的膨胀，光子的能量越来越低，逐渐变成微波，遍布整个宇宙。这便是宇宙微波背景辐射。他与另一种叫做氰（CN）的气体分子共同作用让我们知道了整个宇宙刚刚38万岁时的信息。至此我们终于可以推断现在宇宙的物质是怎么分布的，未来的宇宙将会怎么演变。
泰森说，正因为宇宙微波背景辐射这个东西，天文学才变成真正的科学。任何理论模型都可以计算一番去跟微波背景辐射信息做个对比，验证不了就只能淘汰。宇宙学也变成了精确的科学。这个世界的神秘面纱被飞快的揭开，当然有很多事我们依然不知道。
每个星期中可能有千亿甚至万亿颗恒星。他们能围绕着星系的中心转，是因为星系内部的恒心给外面的恒星提供了一个向内的引力。而很多个星系又会进一步组成一个星系团，因为同样的原因，外部的星系会围绕内部的星系团中心旋转。1937年，天文学家弗里茨.滋威基首先发现了一些不合理的现象。那就是星系团外围的星系转动的实在太快，而星系团质量所提供的引力根本支撑不了外面星系旋转的速度。之后，人们发现哪怕在星系内部，这种不合理的现象一样存在。外围的恒星转速实在太快了，而为了维持这种不合理的局面，必须额外提供已知物质总质量6倍的引力。关于额外部分的引力科学家们提出了很多假说，可惜至今没有一种能够得到证实。
同时，科学家们回头算了一下大爆炸以来宇宙诞生的过程。发现质量的引力并不能对抗宇宙本身的膨胀让物质有机会凝聚成恒星，要让宇宙变成今天的样子已知质量提供的引力远远不够。额外需要的引力正好是已知物质总质量所产生引力的6倍。因为算数对不上，我们认为必须存在一种东西，这种东西我们无法观测同时又能提供足够的引力，科学家把它命名为“暗物质”。为了了解暗物质到底是什么，物理学家们正在上天入地的去探测。他们把专门的卫星送上太空，在地底下挖了很深很深的坑，在实验室里用最高能级的粒子加速器搞碰撞，可惜至今没有任何收获。兴许世界正在准备迎接另一位类似爱因斯坦的能够跨时代的大师。
哪怕到了今天，依然会有人认为宇宙是无边无际，时间是无始无终。可惜现在所有的证据都表明宇宙一直在变，它有开始，也同样会有终结。1929年，美国的天文学家哈勃发现星系发出的光的“红移”，这一发现证明所有远方的星系都在离我们而去。通过精确的测量，哈勃还发现，这些星期离我们而去的速度，和他们到我们的距离成正比。这次我们知道宇宙正在膨胀。当时间来到1998年，我们进一步的证实宇宙的膨胀正在加速。物理学家们只能修改爱因斯坦场方程中的宇宙常数。而这个宇宙常数的解释只好沿袭暗物质的命名传统称之为暗能量。暗能量需要提供一种真空中的斥力，科学家甚至进一步的估算，我们这个宇宙的全部能量之中，寻常物质只占大约4%，暗物质占26%，暗能量占70%。可惜他到底是什么样的物理机制，同样没有人知道。
因为公式带入后算术结果对不上，我们创造了暗物质与暗能量。在过去的至少30年时间中，科学家们想尽了各种办法对他们依然一无所知。但至少可以肯定，暗能量是真空中的能量。宇宙越膨胀，真空越大，暗能量就越大。同时随着空间越来越大，暗能量越来越多，宇宙膨胀的加速度也会越来越大。这意味着远方的信息会越来越快的速度离我们远去。空间膨胀的速度慢慢会超过光速，物理学家们甚至计算，再过1万亿年，除银河系外，我们头顶的天空将再也看不见别的星星。如果没有资料留存，一万亿年后的科学家将会认为宇宙就只有一个银河系。因为缺少关键信息，他们永远都想不到宇宙曾经有过这样的历史。为此泰森曾考虑一个假设，如果说1万亿年以后的人缺少关键信息，那么我们这一代人呢？我们是否也同样缺少关键信息，以至于对于这个宇宙，有些东西我们永远都不可能理解。要知道，宇宙根本没义务让你理解。
因为我们宇宙中物理定律和物质组成完全一致，那么适合生命存在的条件也就基本能够确定。一个星球想要适合生命的存在条件非常的苛刻。天文学家称之为类地行星。在宇宙中类地行星有很多，可惜观测太阳系以外的行星非常困难。这就好比在探照灯中找一个萤火虫一样。为此直接的观察没有意义，目前我们通过发现恒星的星光周期性的一点点暗淡来推测其他星系中的行星情况。比如从远方看，当地球正好钻到太阳的正面时，他会把太阳光遮挡一部分。大概让太阳的星光暗淡了一万分之一。2009年美国国家航天局发射了开普勒太空望远镜后，我们也陆续听到了关于内地行星的报道。而天文学家经过估算在银河系中类地行星至少有400亿颗。虽然生命的开始本身就充满了不可思议的幸运。但我们依然不能否认，宇宙中我们可能并不孤单。宇宙是如此的浩瀚，不管你怎么想想，他都远比你想的要更大。