宇宙的历史，是一部膨胀史。1922年，人们认为宇宙是静态的、永恒不变的。那个时候，天文学家还没有观测到任何线索表明银河系之外原来还有那么多不同形状、不同大小的星系，他们也没有发现宇宙中存在着像脉冲星、白矮星这样的奇异天体，他们更不会想象到宇宙甚至有一个开端。
然而，也正是在那一年，年轻的弗里德曼在研究了爱因斯坦的广义相对论，并假设宇宙是各向同性和均匀的之后，推导出了在宇宙学领域无人不知的弗里德曼方程。最令人惊奇的是，弗里德曼得到的解意味着宇宙可以膨胀、收缩、坍缩，甚至有一个开端，而非像当时爱因斯坦和其他大多数科学家所认为的那样是静态的。
尽管弗里德曼的生命是短暂的，但在一个世纪后，他书写下的方程仍然支配着宇宙的膨胀史，并已被扩展到一个包含暴胀、暗物质、中微子和暗能量的宇宙。
当我们想象星系的画面时，脑海中会浮现出旋涡、椭圆等形状的绚丽结构。天文学家在观测星系的自转时，意外地在星系的边缘发现了匪夷所思的现象：那里的天体运动得太快了！已知的引力定律告诉我们，距离星系中心越远的天体，受到的引力就越小，其绕行速度也会越慢。
但观测却告诉我们，星系外侧的天体的运动速度与理论预期的不符，这就意味着有未知的东西等待被发现。这有两种可能性：要么我们对引力的理解需要被修正，要么在宇宙中存在着我们大量看不见的物质产生了额外的引力，否则星系将会分崩离析。尽管很多人热烈地拥抱宇宙中存在暗物质的可能性，但也有少数理论学家选择了在不同的道路上探索。
上世纪80年代，米尔格罗姆提出了“修改的牛顿动力学”（MOND理论），他发现如果我们将牛顿引力中的加速度稍微改变一点点，就可以解释不同大小和不同年龄的星系的自转速度。
在浩瀚的宇宙中，人类是孤独的吗？1961年，天体物理学家弗兰克·德雷克提出了一个著名的方程来估算银河系中可能存在的先进文明的数量。随着空间技术的进步，科学家已经对方程中的一些变量有了更好的认识。
但对于像先进文明的预期存在的时间这样的变量，除了猜测，我们无法再做什么。2016年，亚当·弗兰克和伍德拉夫·沙利文提出了一个新的等式来解决稍微不同的问题：在可观测宇宙的历史中，可能发展成先进文明的数量是多少？
黑洞是宇宙中最神秘的天体。最简单的一种黑洞形式也被称为施瓦西黑洞，在爱因斯坦刚提出广义相对论的不久后，施瓦西就找到了爱因斯坦场方程的第一个解。
施瓦西找到的解对应的是一个只有质量，没有电荷和自旋的黑洞。由于黑洞拥有极强的引力，以至于任何进入到黑洞的东西都无法逃脱。霍金等人曾认为黑洞不会辐射，但如果是这样，那么被视为铁律的热力学第二定律就会被违反。1974年，基于广义相对论和量子场论，霍金重新研究了黑洞周围的弯曲空间后发现，黑洞具有温度，所以也会辐射。
仅从这个方程看，也许你会认为这个方程的成立应当要求P=1，但事实并非如此。
因为这个方程实际上连接的是爱因斯坦在1935年发表的两篇具有里程碑意义的论文。E、P、R这三个字母代表的分别是三位物理学家：爱因斯坦、罗森和波多尔斯基。方程左边的ER代表的是虫洞（又被称为爱因斯坦-罗森桥），它可以为两个相距非常遥远的时空区域创建一条时空隧道。
方程的右边代表的是爱因斯坦、波多尔斯基和罗森在另一篇论文中提出的量子纠缠：当两个粒子处于纠缠时，对其中一个粒子的状态进行测量就能立即知道另一个粒子的状态，无论它们相距多么遥远。2013年，马尔达西那和苏士侃提出，虫洞和量子纠缠之间的联系并不只是体现在它们是在同一年提出的，实际上它们本质上是相同的。任何两个通过纠缠连接在一起的粒子，它们实际上就是通过虫洞连接在一起的，反之亦然。