大部分歷史書籍按例都會以所謂「開始」來起頭，也就是發生在好久好久以前，或不那麼久以前的事。這些歷史書也通常照著我們習慣的時序向前推進，從遠古到近代，最後推展至今。從過去到現在：我們一向用這種方式書寫、閱讀歷史。但這本書順序相反。我們從現在、甚至未來說起，然後回溯過去，每翻一頁，就往過去推進一些。這種作法，有點像是有人要你訴說自己的人生故事，而你從現在發生的事說起，然後再回想你的青少年時期、童年時期，最後回到出生時。
事實上，這本書可說是含括了24個這種人生故事：這些迷人的故事錯綜複雜，訴說了現代科學和科技中24個最重要的構想；這些改變了人類生活的發明，勢必也會用我們難以想像的方式改變未來。
這些發明都奠基於先人的概念、實驗、發現和成就。少了感應馬達、發電與儲電、煉鐵技術、車輪，人類也無法發明出電動車來。這本書的重點，就是要將這些故事連結起來，探討好幾世紀以來，各個領域的人類經驗。
分門別類
在這個穿越時空的旅程中，我們將全世界的重要構想分為六種科技領域，依章節介紹：
資訊與傳播，包含了電腦科技與傳播科技
健康與醫藥，著重討論人體健康
物理與宇宙，包括人類對外太空的觀察、主宰地球上各種現象的物理原則，以及將這些原則融會貫通後，我們學得的知識
化學與材料，各種物質的分析、合成和運用
生物與環境，了解我們所在的世界
交通運輸與太空探索，人類發明的移動與探險方式
沒有任何分類堪稱完美，因此我們也會留心那些跨領域的影響和發明，並在書中交叉引用之處加註這些連結。
穿越時空
每一章節裡的基線，都依照顛倒的時序推進。每條時間軸都列出該領域最重要的發明、發展或突破——現在與未來的重大構想，都源自於此。每條時間軸上的日期都始於近代，然後向過去推展，有時只向後推幾年、幾十年，有時則隔了好幾世紀，如此一路回溯影響人類的重大成就。
時間軸上的各個突破，也都加註了「使用中」或「理論階段」等字，兩者都是科學與工程史上的關鍵時刻。每個領域的進展速度各異。十八世紀的啟蒙思想家也許深深影響某個領域，但在另一個領域的成就，則可能集中在十九世紀末或二十世紀初。
沒有任何的科技進展，可以完全與其他領域無關。因此我們雖然將科技的演進分為六個領域，最後仍在結論的章節整合所有領域，並按照單一時間軸，展示從現代至史前時代的所有重要事件（第302至309頁）。
24個重大構想
在這六大章節中，每一章都介紹了四個重大構想，都是註定會改變未來的新發明。每十頁左右，就會有兩頁介紹前言，強調該章節的時間軸。倘若把所有事件放在時間軸上，這些事件就都會擠在起始處，也就是現代。但本書將所有重大突破分散在各章節，提示人類的未來構想如何與過去結合。
這些構想有些已經成了日常生活的一部分，例如很多人可能都會透過網路，用雲端計算來儲存、寄送或分享資料。有些構想在現今研究扮演重要角色，但一般人可能不太熟悉，例如科學家仍不斷利用海底探測技術，向地球海洋更深的未知處探索。
不過有些構想仍在理論階段。舉例來說，很多工程師都提出了外星殖民的構想，尚未實踐。儘管這些都還只是未實現的理論，仍不減其重要性。誠如本書所呈現的，過去的理論會成為未來的現實，而今日的重大構想，無疑也會成為未來舉足輕重的成就。
圖說：
構想網絡
本圖說明網路的概念，顯示來自世界各地的資訊如何傳送、接收，形成數十億個交叉點，各種概念便如此聯繫、匯集。
兩種頁面設計
下圖說明本書特色。書中包含兩種頁面：重大突破的時間軸，以及重大構想。這兩種表現方式雖然不同，但能互相補充。
時間軸圖
事件日期
在每一頁中央的時間軸上，這些記號註明了下方重要事件的發生日期。
事件種類
這究竟是有人提出、證明過的理論？或是已在真實世界實現的發明？這裡註明了每個突破究竟是「理論階段」或「使用中」。
人物側寫
簡短回顧那些提出重大構想的今人或前人的生平。
連結或反彈
事件不一定照著直線時間軸進展。有的時候，不同領域的發明會匯合在一起，在此標示為「連結」。有時社會力量反而阻礙了發展，則標示為「反彈」。
前人研究
是什麼構想和發明，奠基了這項重要成就的根本？讀者有機會不妨往前或往後交叉參考此處的連結。
重大構想圖
重大構想訊息
頁面左上角有個黃色長方形，是在時間軸中插入重大構想的說明，在本書中為標號1至24。
迷你時間軸
有哪些關鍵事件，為這個重大構想鋪路？迷你時間軸細究每個重大構想的前身。
第一章
資訊與傳播
里程碑
18 從今日回溯至1971年
74 1969年至1947年
86 1946年至1876年
98 1854年至西元前3000年
重大構想
26 強化實境
36 量子運算
48 雲端運算
60 人工智慧
簡介
傳送信號
現今世界充滿了各種無線電子資訊和通訊科技。然而在我們上一代的生活中，手機、網路和個人電腦雖然已經問世，卻還不是日常生活中的一部分。這些改變世界的技術，背後究竟隱藏了哪些重要概念？早期的理論、發現和發明，究竟如何在過去幾個世紀間演變為現代的技術？二十一世紀的未來資訊技術，又會是什麼面貌？
構想從不獨立存在，而是互依互存的。十七世紀後，科學家對二進位數字的透徹理解，成了電腦與通訊技術的主軸。電腦是種具有邏輯的機器，以在十九世紀發展出來的布爾邏輯（Boolean logic）來運作。1930年代，人們藉由所謂杜林機器（Turing machine）的理論概念，看到了電腦的潛力，儘管當時幾乎還沒有任何計算裝備能達到那種境界。名為ENIAC的電腦，製造於1940年代，由1萬7千個真空管組成，重量超過30公噸，當時美國軍方利用它來計算砲彈的軌道。ENIAC問世過後不久，電晶體取代了真空管，十年後的積體電路（即今日微處理器的基礎），更讓個人電腦變得可以企及的目標，儘管後者到了1970年代才問世。
在那之後的發展呢？電腦變得更小、更快也更便宜，而全世界的人，也因為網路這種基礎結構，連結得更緊密了。如今科學家正試圖利用量子力學的原理，改進電腦資訊處理的能力，希望能研發出比非量子電腦更有效率的新機種。網路被利用在雲端計算上，有些電腦程式，則成功地被賦予了學習的能力。
通訊技術的發展史中，有個很明顯的趨勢：發送和接收電子訊號的方式，變得越來越精細。電報於1830年代問世，是那個時代的創舉，人們第一次能用不可思議的速度，與遠方的人溝通。無線電波在十九世紀後半問世，是今日無限傳輸的前身。1940年代後期，也就是杜林理論成型的十年後，數學家克勞特‧雪龍（Claude Shannon）推導出一套通訊數學理論，即今日人們所知的資訊理論，成為幾乎是所有現代電子通訊的基石。如今強化實境正慢慢滲透我們的生活中，這是一種結合電腦和通訊的技術，用以發展全球衛星定位系統、無限傳輸，以及更小但更有效率的計算儀器。
圖說：
Linux作業系統
托瓦茲於1994年研發出Linux核心，當時他才21歲。
全球資訊網
我們可以從網路的全球「地圖」，了解現今網絡的發展程度。全球資訊網是個龐大的全球社群，可透過網路連結。
從今日回溯至1971年
圖說：
塔克斯（Tux）企鵝是Linux的吉祥物
1994年
Linux作業系統
使用中
Linux作業系統顛覆了軟體世界。芬蘭軟體工程師林納斯．托瓦茲（Linus Torvalds）創造了Linux，並於1994年公開於世。「核心」（Kernel）是Linux系統的中樞，整個作業系統以其為中心運轉。Linux系統的獨特之處，在於它的程式原始碼是開放的，任何人只要遵循GNU通用公共許可證（這是許多軟體都通用的免費許可證），就可以自由使用。使用者可按照其商業或非商業需求，任意操作Linux系統。
評論者當初將Linux貶低為一種「嗜好」，他們認為該系統無法滿足大眾對計算的需求。然而如今Linux的使用者已遍布全球。事實證明，相對於私營的Unix和微軟視窗，Linux是個可行的替代作業系統，因為它很穩定、功能強大，可以經過修改以因應各式各樣的計算需求。許多大公司都十分仰賴Linux系統，包括IBM和惠普（Hewlett-Packard）。
Linux通常包裝成可供個人電腦和伺服器使用的格式。個人電腦中，常見的Linux應用程式包括火狐狸網路瀏覽器、OpenOffice.org的辦公應用套件，以及GIMP影像編輯器。
現在有越來越多的家用或辦公用個人電腦系統，都採用了Linux。此外，Linux可以直接以所謂「嵌入」的過程，內建於微晶片上。有越來越多的各種電器和裝置，都開始使用Linux系統，包括手機、平板電腦，乃至大型主機和超級電腦。
開放原始碼（open source）
連結
「開放原始碼」是指將軟體免費開放給所有人使用及修改。根據開放源碼組織（Open Source Initiative）的說法，此舉的好處是能讓軟體「品質更好、更可靠、更有彈性、成本更低，同時可以終結貪婪商人對市場的封鎖。」有些人認為，開放原始碼的作法缺乏保障，終端使用者也得不到支援。然而無可否認的，這種哲學對軟體研發的影響深遠。舉例來說，2009年Linux作業系統就佔了伺服器市場的20%至40%。
1990年
全球資訊網（World Wide Web）
使用中
全球資訊網將全世界數百萬台電腦連結起來，讓所有人都能取得這些電腦裡的所有資訊，並因此永遠改變了我們的生活。「全球資訊網」與「網路」這兩個詞彙常被混為一談，但兩者指的其實是不同件事。網路可能在沒有資訊網的情況下存在，但沒有網路，資訊網就不可能存在。網路於1962年問世，是當時由美國軍方提出的ARPANET計畫，可以將兩台電腦連結成網絡。到了1992年，該網絡已經發展成可以連結數百萬台電腦。
到了1990年，英國電腦科學家提姆．伯納斯李（Tim Berners-Lee）發明了全球資訊網。他創造了第一個可用網際網路相連的網頁瀏覽器和網頁。網頁含有超文件（hypertex），這是興起於1960年代、一種在螢幕上顯示的文字，內含可以連到其他文件的超連結。至於其餘的故事，就是我們熟知的歷史了。網路對經濟和社交影響最甚之處，在於人與人之間的溝通變得容易許多。網路是個龐大的全球社群。來自加拿大、南非、澳洲的人，可以彼此交流思想，或辯論時事。莫斯科的一名女性，可以跟一名巴西男性購買完全合乎需求的珍藏品。
科技索引
個人電腦（第22頁）
公用鍵密碼系統（第23頁）
網際網路（第28頁）
視窗作業系統
這個作業系統原名為介面管理器，並且以「視窗」之名發行，因為那最能貼切形容系統計算「視窗」的圖像性。以下是視窗系統於1985年（上圖）和目前（下圖）的標誌。
全球衛星定位系統
衛星
GPS網絡是由24顆運作中的衛星組成。這些衛星傳送的訊號，包含了數據本身，以及傳送訊號所需的精確時間。
接收器
接收器會測量訊號傳送和接收的時間，藉此估測衛星訊號傳到接收器所花的時間。
裝置
接收器會估測它與至少四個GPS衛星之間的距離，並在三維空間計算某個人的位置。
提姆．伯納斯李（Tim Berners-Lee）
人物側寫
1989年，網際網路問世約十年後，牛津大學畢業的英國電腦科學家伯納斯李（1955年～）希望能利用網際網路的基本技術，提供一個使用方便、也容易放置圖片的地方，讓所有人都能取得各式各樣的資訊，不受拘束。於是伯納斯李在歐洲共同核子研究所（the European Particle Physics Laboratory，簡稱CERN）工作的時候，便創造了全國資訊網。他說：「這種普遍性非常重要……這個夢想還有另一點很重要，那就是它非常普遍，可說是反映了現實生活中，人們工作、遊樂和社交的情況。」
2025專利防護中