什么是大历史？
“大历史”的主要挑战，就是建构上述那种过去。大历史试图建构关于整个时间的历史，回溯到宇宙的开端。这就是我们在本书中所做的。我们叙述了从最开始到当下的历史，这种叙述以现代科学知识的各种结论为基础。我们将看到，这种做法是了解我们这个物种——智人（Homo sapiens）——在宇宙中位置的有力方式。这么做也有助于我们更好地理解人类史的内容。
思考整个过去，是整个人类社会想方设法去做的事情。思考的结果可以在起源故事（关于万物如何被创造的故事）或者所有重要宗教的主要文本中找到。据我们所知，起源故事在所有的社会中得到讲述；它们叙述了万物、人类、动物、地貌、地球、恒星以及整个宇宙的起源。它们也建立在每个社会最有效的知识之上。因此，它们为理解万物的历史提供了一幅路线图。这些关于过去的“地图”很有影响，因为它们帮助个体理解他们自己如何融入这个关于宇宙和地球上生命的故事之中。
在大多数社会的教育中，起源故事似乎一直扮演着重要角色。当一个社会的年青一代接受最初教育时，起源故事就得到讲授。因此，大多数人都了解他们自己社会对万物起源的解释。据我们所知，即便最古老的社会——从澳大利亚到法国再到美洲——也会在岩洞的墙壁上绘制一些奇怪的形状，或者创作一些雕像，它们意味着起源故事的存在。
不幸的是，今天，我们的中学和大学不再讲述任何类型的起源故事。这也是大历史之所以重要的原因之一：它能够扮演起源故事在大多数早期人类社会曾扮演的教育角色。与其他起源故事一样，大历史也是建立在我们能够获得的最好知识之上。就目前而言，这些知识来自现代科学。在现代世界，科学是知识的主要形式。它的根源可以回溯到 17世纪科学革命。科学知识的影响是世界性的，其基础在于严格使用经过仔细检测的证据。
因此，把大历史视为一个现代的、科学的起源故事是十分有用的。它还提供了某种宇宙“地图”，你们可以从中找到自己的位置。它与传统的起源故事有所不同。首先，它是科学的。也就是说，它建立在现代科学的最好成果之上。与以往的起源故事相比，它建立在更多的知识之上，这些知识在许多不同社会得到严格的检测，因此，比传统社会可获得的知识更加可靠和精确。当然，这并不等于说，现代起源故事完全超越了所有其他的起源故事；不过，我们可以大声宣称，在当下这个受到现代技术和现代科学改变的全球化世界，它显得卓尔不群。
大历史与传统的起源故事还存在另一个差异，即它的普适性。大多数起源故事是由某个特定社会为自己建构起来的，它们往往强调不同集群之间的差别。大历史试图建构一种普遍适用的起源故事，它利用世界各地的科学知识，期待着在德里或迪拜、都柏林或丹佛都同样合理。今天，建构一个真正具有普遍性的起源故事显得尤为重要，因为我们这个全球化的世界正面临各种挑战，例如核战争威胁和全球变暖问题。这些问题是任何一个社会都无法独自解决的，需要全世界的合作和共同努力。
然而，奇怪的是，现代中学和大学很少讲授普世史（universal histories）。相反，
我们在以一种零碎的方式学习这个故事的不同部分。在历史课堂上，我们学习的内容不是人类，而是自己的社会；我们学习美国历史或俄国历史或中国历史，这取决于我们就读的中学在哪儿。我们很少学习人类史如何与自然世界联系在一起。我们可能会学一丁点儿化学或地质学甚至天文学知识，但是，这基本上无助于我们考察这些不同知识形式之间的内在关联。
现在，我们终于可以讲授一门新的、具有科学依据的普世史，这种历史包含所有人类
社会，并且将它们的历史置于地球乃至整个宇宙的宏大历史背景中。据我们所知，本书是关于大历史的第一本现代课本。在书中，我们将考察现代科学能够告诉我们的一切：与宇宙、恒星（宇宙中最大的物体）、太阳系和地球、地球上的生命以及我们这个物种即智人的过去相关的一切。
这个故事的基本形态：不断增强的复杂性
研究整个宇宙的历史似乎是一项令人畏惧的工作。不过，我们会发现，从许多方面而
言，它并不比讲授一个大国（比如美国或俄国）的历史更艰巨。关键在于，我们一开始就要对这个故事的整体形态有清晰的认识。对我们很有帮助的事实在于，有一条线索贯穿整个故事：那就是宇宙出现138亿年以来越来越复杂的事物的出现。复杂事物具有多种组成部分，它们精确地排列，从而产生新的属性。我们将这些新属性称为突现属性（emergent properties）。
我们不会假装要描绘出现的一切新事物，或者宇宙某些部分变得更复杂的所有阶段，
我们只是关注这个进程中的一些主要阶段，考察出现的一些最有趣的事物，并且努力弄明白我们是如何融入这个宏大故事之中的。
早期宇宙非常简单。最初，即宇宙学家所说的辐射时代（radiation era），巨大能
量流主导着宇宙。整个宇宙有点类似太阳的中心，由于温度过高，复杂的化学结构无从诞生。当时没有原子、没有恒星、没有行星，也没有活的有机体。不过，宇宙在扩张的同时也在冷却，差不多在其诞生40万年之后，它的温度低得足以让氢原子和氦原子（还有其他一些简单元素）在那种热“浆”中凝结。原子是最早出现的复杂物质结构。不过，即便那时候，在几百万年时间里，宇宙还非常简单，仅仅由巨大的氢原子和氦原子云团以及散布其间的能量构成。（另外，还存在大量所谓的暗物质，不过，由于它们似乎永远也不可能构成复杂实体，因此，我们很大程度上忽略了它们。）
于是，通过以原子作为基本成分，更复杂的事物开始出现。不过，只有环境“恰到好处”时，它们才会出现。我们将这种环境称为“金凤花环境”（Goldilocks conditions）。首先，大概在宇宙出现2亿年之后，所有的恒星系出现了。在星系中，垂死的恒星开始形成新的原子和新的化学元素，如碳、氧、金和银等，然后将它们散播到周围太空。在条件合适的地方（不太热也不太冷，不太空旷也不太密集），这些元素逐渐以复杂方式结合，形成新的物质。恒星也会将能量散播到附近太空。由此可见，当大部分宇宙依然很简单时（直到今天也是如此），在星系内部，事物变得越来越复杂。当更多化学元素散布到恒星之间的空间时，新的物质——水与冰或灰尘和岩石——开始在新近形成的恒星周围聚集，最终形成最早的行星体系。至少在一个行星上（或许在许多行星上，尽管迄今为止我们还没有直接证据证明这一点），化学元素结合形成更复杂的结构，最后形成简单的活细胞，这种细胞能够以非凡的精确性复制和繁殖，并且缓慢地适应周围环境，同时创造出越来越多不同类型的单细胞有机物。慢慢地，更复杂的细胞开始进化，直到大约 6亿年前，一些细胞结合起来形成多细胞有机物。在最近几十万年，我们这个物种进化出来了。我们在后面内容中会看到，在人类历史时期，事物变得更复杂。
在做出进一步探讨之前，我们必须更深刻地考察复杂性这个核心概念。复杂性是简单性的对立面。不过，知道这一点并没有什么用。难题在于，根本无人确切地知道解释复杂事物之所以变得复杂的最好方式。以下是大致的界定，或许将对我们有帮助。
首先，复杂实体包含多种成分。原子之类的简单事物包含很少的成分：就氢原子来说，只有一个质子和一个电子。更复杂的事物，如DNA分子，可能含有数十亿个不同原子。因此，我们首先得说，复杂事物包含许多不同的成分。
其次，这些成分以特定方式排列。将一架现代客机的零件堆在一起，然后任意组装起来，你很快就意识到，如果这些部件组装不正确的话，飞机根本无法起飞。不同部分都有特定功能，就好像它们是一个团队的组成部分。同样，构成DNA分子的原子必须以特定方式排列，只有这样，构成 DNA分子的许多基因才可能协同工作，否则这些原子什么也干不了。即使一个氢原子也是以精确方式排列的：质子在核心，一个电子以一定距离绕着它旋转。这两个粒子被电磁力结合在一起，因为质子带一个正电荷，电子带一个负电荷。原子则比它的构成成分更复杂。
第三，复杂事物具有新属性或者突现属性。当复杂事物以正确的模式（这种模式能够促使它们的各组成部分协同工作）排列时，它们就能够创造新事物。新的特征“显现”。“把圣保罗大教堂捣成原子，”塞缪尔·约翰逊（Samuel Johnson）说道，“然后观察每一个原子；毫无疑问，它毫无用处；不过，如果将这些原子组合起来，你就得到了圣保罗大教堂。 ”一堆飞机零件不可能完成任何有趣的事情。若将它们正确组装起来，它们就能够飞翔。把变形虫的DNA分子正确排列起来，它就提供了生命有机体形成所需要的一切讯息。（这确实给人留下深刻印象，因为我们现在无法在实验室做到这一点，尽管现代科学取得了许多成就。）即便一个氢原子也具有新的属性。比如，它呈电中性（因为正负电荷相互抵消），如果在高速和高温下与其他氢原子相撞，它就能够聚合形成氦原子。这些新特征就是突现属性的例证。这常常显得不可思议，因为它们并不存在于那些构成复杂实体的各种成分中。只是当这些成分以精确模式排列时，它们才显现出来。它们不仅仅源自这些成分，也源自那种模式。我们觉得，模式是非物质的或抽象的，而各种成分是实实在在的和物质的，这个事实解释了突现（emergence）之神奇特性。
第四，复杂实体似乎只出现于存在必不可少的金凤花环境的地方。即使今天，宇宙的绝大部分依旧很简单。不过，世界上一些地方出现了合适的环境，我们也在那里观察到了更复杂事物的出现。例如，地球表面就是复杂化学反应的理想场所。这里存在大量不同的化学元素，有非常适合化学反应的固体、气体、液体和温度。
第五，复杂实体似乎与有助于它们维持自身结构的能量流联系在一起。如果你将一些大理石从小山头滚到山脚一个洞中，它们还是会停留在一起，因为那种组合对能量的需求最少。这是一种静态的、不那么特别令人感兴趣的复杂形式。那些最吸引人的复杂形式是动态的。它们更像熟练的变戏法者所创造的复杂模式。维持它们的存在需要稳定的能量流。此外，广泛而言，以下说法似乎是正确的，即这些结构越复杂，它们也就需要更多能量维持自身。这是天文学家埃里克·蔡森（Eric Chaisson）的观点。蔡森表明，如果计算一下的话，结果显示，大致而言，行星似乎比恒星更复杂，因为在行星上，每秒钟流经每克物质的能量流，要多于恒星上相同时间流经相同质量的能量流。同样，活的有机物似乎比行星更复杂，而现代人类社会或许是我们所知道的最复杂事物之一！对人类尤其是历史学家而言，这是一个非常重要的结论。它塑造了我们在本书中讲述的故事的形态。
概括而言，以下是复杂事物的五大关键特征：
1.它们由多种成分组成：复杂事物是由各种各样成分构成的。
2.它们被组合在一种精确的结构中：它们的成分以一种十分明确的方式结合在一起。
3.它们具有新的或突现的属性：事物得以建构的方式赋予它们某些特别的属性。
4.它们只出现在环境合适的地方：只有当创造更复杂事物的完美的金凤花环境存在时，它们才会出现。
5.它们通过能量流结合在一起：引起我们最大兴趣的各种复杂形式，都依赖能量流。一旦能量流不复存在，它们就会丧失那些让它们与众不同的突现属性。这不仅适用于恒星，也适用于人类和汽车。恒星若没有内核的聚变反应，它们就会暗淡无光；人类若缺少来自食物的能量，就会死亡；汽车若耗完了汽油，就会停止不前。