剧透提示：下文讲述本册完整剧情与结局。
物理学为什么突然“不存在”了
纳米材料科学家汪淼过着稳定的生活，研究一种代号“飞刃”的超强材料，业余喜欢拍黑白风景。几名军人和警察找上门，请他到一个秘密作战中心参加会议。其中的刑警史强粗鲁、烟不离手，令他十分反感；会场却比这个人更使他不安：中国军人、北约军官和美国情报人员坐在一起，仿佛已经进入一场共同的战争。
窗外城市平静如常，没有人告诉他，敌人究竟是谁。
会上，他看到一份近来先后自杀的顶尖物理学家名单，最后一个名字是杨冬。他曾在高能加速器工地见过她，记住了那个置身巨大金属设备前的清澈身影。她服药去世，只留下一句令他无法理解的话：物理学从来没有存在过，将来也不会存在。
杨冬的男友丁仪借台球给他解释。无论把球桌搬到房间哪个角落，在相同条件下击球，结果都应相同；物理学的根基，正是自然规律不随时间、地点任意改变。可新建的三台高能加速器，在同样条件下做粒子碰撞，却不断给出互不相同、没有规律的结果。理论研究者赖以相信的世界，仿佛从根上塌了。
作战中心请汪淼接近“科学边界”学会，了解它与科学家自杀的关系。他原本不愿充当调查者，被史强一激，反而答应了。这个学会通过物理学家申玉菲与他来往，惯于讨论科学是否存在不能逾越的底线，还讲“射手”和“农场主”的故事：靶面上的生物可能把枪手随意打的洞认作宇宙规律；每天得到定时喂食的火鸡，也无法从过去的经验推知感恩节将被宰杀。
这些思想开始动摇汪淼对生活的稳定感，很快，事情直接找到了他。
倒计时与闪烁的宇宙
他拍的每一张照片上，出现了一串从一千二百小时开始倒退的数字。换胶卷、换相机、盖住镜头，都不能消除。妻子和孩子用同一相机拍摄却没有数字，只有他拍的有。后来，倒计时干脆出现在他眼前，睁眼、闭眼都跟着，眼科检查却没有发现病变。
申玉菲看过胶片并不惊讶，只叫他把纳米研究停下来试试。他不肯听，但实验设备确实已连续运行太久，需要维修。当他下令停机，倒计时立刻停止、消失。
他不愿向这种无法解释的威胁屈服，质问申背后是什么，要求在更大尺度验证。申让他准备莫尔斯电码表，找到能观测宇宙背景辐射的地方：三天后的凌晨，整个宇宙会为他闪烁。
经丁仪介绍，他去看杨冬的母亲叶文洁。老人退休前研究天体物理，温和细致，帮邻居照看孩子。杨冬的卧室保留着树皮、树桩和乌拉草做成的朴素陈设，还有一本母亲为她保存的桦皮画册。叶文洁说，女儿的世界过于单纯，只有那些抽象而美丽的理论，理论一旦崩溃，便没有别的东西支撑她。
叶替汪联系学生沙瑞山。在观测站，三颗卫星与地面设备竟同时记录到宇宙背景辐射的整体波动。波峰间隔译成电码，正是那串仍在减少的倒计时。汪再戴上转换波段的“3K眼镜”，亲眼看到整个天空的背景在闪。
他在黎明走到教堂前，终于崩溃痛哭。史强却找到他，带他吃饭、喝酒，再睡一觉。对这个不肯从终极问题推断末日的警察，汪起初觉得无知，后来却开始依赖。史说，邪乎到家，必有人捣鬼；眼下首先要站直，别趴下。
史把一连串事情串了起来：破坏科研设施、杀害学者、让科学家精神崩溃，还有有组织地渲染技术罪恶、鼓吹反科学的活动。后台想毁掉人类的研究，尤其害怕基础科学。他劝汪继续工作，被敌人阻止的事，恰恰可能是敌人害怕的事。
还有申玉菲在玩的那个网络游戏，也该继续查下去。它叫《三体》。
在一次次毁灭的世界里寻找规律
汪淼戴上能够模拟寒冷、炎热、疼痛的游戏装具，以“海人”身份进入三体世界。荒原上，周文王背着沙漏行走，向他解释：这里的太阳可能迟迟不升，也可能突然大得灼烧一切。昼夜、季节无法预测，这叫乱纪元；只有暂时稳定的时候，才是适合文明生长的恒纪元。
这里的人可以脱水，变成一卷干燥的人皮，待气候合适再泡进水里复活。一个国家能否及时脱水、浸泡，关乎无数生命。游戏的目标，就是预测太阳运行，让文明不再凭侥幸求生。
汪跟周文王到朝歌，看到伏羲造巨摆，想用摆动催眠太阳。周用卦象预测万年历，最初几段竟对上，纣王下令全民浸泡，世界复兴。可太阳忽然不再升起，天空出现三颗飞星。长夜持续四十八年，空气冻结，第一百三十七号文明毁于严寒。
再登录，他见到墨子用精巧机器模拟宇宙，声称已掌握太阳。机械可以巧夺天工，模型却仍出于错误理解，所谓恒纪元转眼变成巨日焚烧。文明又毁了一次。
这些历史人物只是游戏的外壳。汪渐渐觉得，简洁画面中隐藏着远超普通游戏的真实信息。他观察太阳的致密核心、气态外层和飞星，终于提出：这个世界有三颗太阳。行星被其中一颗暂时捕获，就是恒纪元；另外两颗靠近，又把它从稳定轨道夺走，便成乱纪元。三颗太阳像运动员，行星是被反复传夺的球。
远处的太阳因为特殊光学效应，只显出小小的核心，成了飞星。三个都很远，便是毁灭性严寒；三个同时接近，便是“三日凌空”。汪以“哥白尼”身份讲出解释，一度被当成异端绑上火刑架，却恰逢三日凌空，岩石熔化、所有人燃烧，证实了他的判断。
游戏因此进入下一阶段：知道结构之后，还要计算运动。
申玉菲想救谁
与此同时，申玉菲的丈夫魏成向警方报案。这个不问世事的数学天才，早年在寺庙避世，独自思考三个互相引力作用的球，迷上三体问题，创造了一种依靠海量计算筛选结果的算法。
申从他烧掉的算稿看出价值，把他带下山，给他计算机、生活条件，后来与他结婚。两人的共同生活几乎只有研究。魏曾听见她向佛祖祈求，保佑“我主”脱离苦海，十分奇怪：需要另一个神拯救的主，到底是什么？
现在，一个男人威胁他停止研究，否则杀他；申却拿枪逼他继续，说成功便能同时拯救两个世界。警方跟他赶到别墅，申已被枪杀，嫌疑人是著名环保主义者潘寒。
魏听到过两人争吵。他们同属一个组织，却分成降临派和拯救派，有些人盼“主”降临，有些人想救主免于困境。魏把全部数学模型交给汪，也告诉他，那个真实存在的主，恐怕自身难保。
游戏里的牛顿与冯·诺伊曼正作类似努力。他们借秦始皇三千万士兵，用黑白旗组成逻辑门、存储与总线，搭起人列计算机，耗费全国力量计算太阳轨道。结果看似迎来恒纪元，实际上三颗太阳连成一线，叠加的引力把地面的人、建筑、海洋都吸上太空。计算仍然失败。
汪参加优秀玩家聚会，见到组织者竟是潘寒，暗中通知史强。史让他继续，表现得极端一些。潘证实，三体世界确实存在，脱水和三颗太阳都是真实的，游戏借人类历史只是为了让玩家理解。他问，若三体文明进入人类世界，大家是否欢迎。反对入侵的两人被请出去，赞成人类需要外力改造的人被接纳为同志。汪跟着表示赞同，继续进入组织。
叶文洁在红岸之前
汪渐渐知道叶文洁早年的经历。文革中，她亲眼见父亲、物理学教授叶哲泰被批斗。父亲不肯把相对论、量子理论认成反动，也不肯说科学没有证实的话。妻子绍琳为了自保上台揭发他，几个中学女红卫兵挥皮带把他活活打死。最亲近的老师阮雯遭抄家、羞辱，整理好破损房间后，服药自杀。
叶文洁后来在大兴安岭生产建设兵团伐木，看见大片森林迅速变成荒山，觉得像一次次整理父亲的遗体。记者白沐霖同样怜惜大树，把《寂静的春天》借给她。书使她开始怀疑，人类自以为正常、正义的行动，是否也包含深重的恶。要摆脱这种恶，也许只能借助人类之外的力量。
她替白誊抄反映垦荒破坏的信。信触到政治禁区，白为了保全自己，反说是她写的。叶被关押，女干部程丽华假作慈爱，逼她在涉及父亲的政治材料上签字。她不知道那些谈话，拒绝作证，对方便把冷水泼在她身上和被褥里，将她留在严冬的监室。
高烧近死时，一架直升机把她接走。红岸基地需要她对太阳结构、辐射的研究。来接她的雷志成政委与杨卫宁总工程师，后者是父亲的旧学生。杨警告她，进入这个最高保密的地方，可能一辈子不能出去。她反而愿意：与外界隔绝，已经像一个避难所。
最初，雷告诉她红岸是用强电波攻击敌方航天器的武器。她以为雷信任自己，杨却总担心她知道得太多。后来才明白，那套武器解释是假的；真正反复请求让她参与核心工作的人，恰恰是杨。
红岸的使命，是寻找外星文明，并向宇宙发出信息。她得知真相，也等于接受把一生留在这里。
那个“没有成功”的试验，其实成功了
在最初向汪讲述时，叶把红岸说成一次没有结果的伟大尝试：信号太弱，宇宙太广，基地最后改作一般天文研究，逐渐衰落撤销。汪把这位历尽苦难仍温柔的老人，当成自己精神上的支柱。
她没有说的是，红岸收到过回答。
叶研究太阳辐射时，发现木星的一次射电爆发，与红岸随后收到的太阳干扰，在传播时间上可以对应。她由此推测，太阳内部某种能量界面可以把足够强的电波放大，以恒星级功率向宇宙再发射。红岸恰好有能力越过那个阈值。
正式试验因“向红太阳发射强电波”的政治风险被拒，她便借设备检修后的测试，悄悄把天线对准太阳。那是一九七一年秋天，发送的仍是红岸原定的地球文明介绍。
她没收到预想的回波，后来拿到木星波形也对不上，便以为猜想落空。实际信号已经被太阳放大，向银河奔去。技术上的失败表象，遮住了一次无法收回的呼唤。
其后，她与杨卫宁结婚。杨真心爱她，为这段婚姻放弃了前途；她更多出于感激，心里的火早已被伤害压灭。平静生活没有让她忘记疯狂，人类战争、核武器与环境破坏，反而使她对整个人类失去信心。
约八年之后，她值夜班时，终于看到宇宙噪声中出现智能信号，使用的竟是红岸发送的语言体系。译出的内容先是三遍警告：不要回答。
发信者是另一个世界的和平主义者。他首先收到地球信息，劝地球保持沉默：现在只能知道方向，不能知道距离；一旦回信，地球就会被定位，遭到入侵、占领。
叶接着读到三体世界的灾难、生存与星际移民计划。只有最近的半人马座三星，才可能这么快把消息送回来。宇宙并不寂静，人类之外真的有力量。
她把信息藏起，以旧噪声替换原记录，随后对准初升的太阳回电：到这里来吧，我会帮助你们获得这个世界；人类已经不能解决自己的问题，需要你们介入。
没有犹豫，也没有征求任何人同意。她用一次不到三秒的发射，替全人类作出了选择。离开控制室后她昏倒，醒来才得知自己怀孕。
从拯救理想到地球叛军
游戏最后的几次登录，把三体困境彻底揭开。现代文明算尽各种模型，发现三体系统无法长期准确预测。曾经的大撕裂，已把行星撕出一个巨大的伴星；这个星系过去有十二颗行星，如今只剩一颗，其他的都被太阳吞了。再发达的地面文明，也无法永远待在这里。
所以游戏目标变了：飞出星系，寻找新家园。最后画面里，千艘星际飞船组成方阵，向四光年外一个只有一颗太阳的世界出发。舰队要几百年才到，它们却已经在航程中。
汪受邀参加地球三体组织大会。潘寒正因杀申遭质问，人群迎来最高统帅：叶文洁。那个替邻居带孩子、给他人参、安慰他的人，举拳喊出“消灭人类暴政，世界属于三体”。
叶当场揭露，伊文斯领导的降临派，已背离改造人类的公开理想。他们真正要的是毁灭全人类，又利用自己掌管的第二红岸基地，截留、修改三体信息。申玉菲虽然在其中，内心却属拯救派，想靠解三体问题救那个世界，也避免它入侵地球，因此成为被杀目标。潘被叶的护卫处死。
叶继续向汪讲完红岸，又指出纳米技术被打击的原因：飞刃若能量产，就可能建太空电梯，使人类大规模进入近地空间，建立防御。倒计时只是扰乱研究者的办法，连她也不知道终点究竟有什么。
军队随即冲入会场。护卫少女拿出一枚核装置，威胁让统帅离开。史强装作找到她母亲，分散注意，借另一个人遮住抽枪动作，射击装置，使常规炸药爆炸，破坏了核爆所需条件。少女死去，叶与二百多人被捕，史也受到严重辐射。
组织的根源，才在审讯中一层层显出。
她也杀死了丈夫
雷志成偷偷备份红岸的通信，发现三体回信，想把“第一个发现外星文明”的功劳据为己有，逼叶沉默。他不知道她已回电。叶认定这是必须除去的威胁，故意制造接地故障，诱使雷沿绳索下悬崖维修。
杨卫宁后来也到了，要下去帮老战友。她劝另拿一条绳，回来时两个人已在同一绳上往上爬。她仍锯断了绳索，杀死雷，也杀死真心爱她的丈夫。她说自己当时很冷静，已有可以献身的事业，自己的和别人的牺牲都不再在乎。
可她没有从此只见人类的恶。孩子出生前后，基地附近求学的孩子得到她辅导；难产大出血时，农民来献血救活她；村里人接她回家，杨冬吃着百家奶长大。她与大凤在灯下带孩子、看书、做针线，体验到久违的温暖，心里像冰原融出一小汪湖泊。
平反回大学后，她也曾对新生活抱希望。但母亲已借再婚与地位重新得意，不愿追究父亲旧案；当年打死父亲的几个红卫兵，自己也受过苦，却拒绝忏悔，说谁又向她们忏悔。叶终于把刚有的怀疑压灭，更坚定地相信应当请外力介入。
她在西北认识富商之子麦克·伊文斯。伊为了拯救一种不显眼的濒危燕子，独自在荒山种林，认为各种生命应当平等。后来村民、地方权力一同砍了林子，他继承巨额财产，也发现财富救不了整个人类所造成的毁灭。叶向他讲出三体，他出资建造装着巨大天线的“审判日”号，作为第二红岸，重新建立联系。
伊请叶做精神统帅，组织迅速扩张。有人绝望到愿毁灭人类，这是降临派；有人把三体当成真实的神，想救主，这是拯救派；后来还有为遥远子孙求幸存、愿出卖同胞的人。叶点燃了火，却控制不了火最终烧向哪里。
她不知道伊截留的信息，不了解三体真正的社会，更没有可靠理由保证，科技更高就意味着道德更高。
用飞刃切开“审判日”
要知道敌人真正想做什么，必须夺取审判日号上的完整信息。可只要攻击被察觉，船上人花几秒打坏硬盘，就足以毁掉数据。潜入、毒气、中子弹等方案，都不能保证同时压住所有人，又保住设备。
史强提出一个极冷酷的办法：在巴拿马运河两岸立柱，拉上看不见的飞刃细丝，间隔约半米，让船自己驶过去。存储设备即使被割，只要切口整齐仍可能恢复；船上的人却来不及反应。行动必须白天进行，以免睡着的人从空当漏过。军方也知道，随船引水员和不知真相的船员可能牺牲。
汪淼到现场布置五十根纳米丝。巨轮经过，起初没有异样，随后天线断落，人被切开，发动机破裂，整艘船滑成四十多层，撞上岸坡。直升机灭火，部队进入残骸。伊文斯被割断，临死仍爬向保存信息的电脑。
二十八G资料被完整夺得。叶也终于读到，那个她期待来改造人类的文明，真正准备带来的是什么。
两个质子，怎样锁住四百多年
三体资料里，最先给地球警告的监听员是一个孤独、卑微的人。他被地球蓝海、森林与自由生活打动，不愿这个世界在舰队炮火中毁灭。三体社会为了生存，严厉压制被视为软弱的感情，不能工作者甚至面临强制脱水焚烧。他不想虚度一生，便冒险救远方的人。
元首并非不知道这种向往，却确定要占有地球。与人类分享会产生新的威胁，所以占领后准备永久禁止人类生育，使其消失。科技昌明没有使这个决定更仁慈。
还有一个问题比找到地球更紧迫。人类从农业到工业，再到原子、信息时代，发展在加速；三体舰队最高虽可达到十分之一光速，质量巨大、加减速缓慢，需间歇积累推进能源，航程仍要约四百五十年。到达时，人类可能早已比它们强，远征就会变成送死。
因此三体要提前锁住基础科学。恐吓、反科学宣传只是辅助，真正的锁，是智子。
按本书的技术设定，三体把质子展开到低维，变成足以包围行星的巨大平面，在上面制造超级计算电路，再收缩回微观粒子。前几次展开失败，甚至释放出表现为巨眼的异样智能，聚焦阳光攻击首都；成功也耗费了巨量资源。最终四个智子构成关联阵列，两个留在三体，两个以接近光速飞向地球。
微小不等于简单。它们有计算、移动和感知能力，可以在高能加速器中抢占靶粒子的位置，接受撞击，故意制造错误结果，再重新组合。以近光速在各处巡回，便能让人类多台设备都像在同时被干扰。开头那场“物理学不存在”的灾难，原来是有目的地污染实验结果。
它们也能让胶片、视网膜感光，绣出倒计时；展开巨膜包住地球，在背景辐射波段调节透明度，就让地球观测者以为宇宙在闪。宇宙本身没有为了汪改变，改变的是人类看见它的窗口。
关联阵列还带来实时监视、通信。远隔四光年的信息，不再只能等八年往返。作战中心得知，自己的会议也可能已经在智子眼中，秘密不复存在。
随后，所有与会者眼前同时闪出五个字：你们是虫子。
虫子还没有被真正战胜过
汪淼和丁仪知道了“魔术”的机制，却比不知道时更绝望。只靠已有基础，应用技术可以继续改进，像古代人把刀剑做得更好；但如果不能进入更深的物质结构，人类就难有足以对抗三体的飞跃。这个障碍并没有因为真相揭开而消失。
两人喝酒，拿虫子和末日自嘲。史强把他们拉出城，带到华北麦田，那里正覆盖着厚厚的蝗虫。
他问，人类与三体的技术差距，难道比虫子与人类的差距还大？人类用药、用火、用天敌、毁卵、绝育，想尽办法杀虫，虫子却至今没有灭绝。弱小与必败，还不能直接画等号。
这不是解除智子封锁的技术答案，却使两个人重新愿意站起来。汪与丁把酒洒向田野，敬那些仍在活着的虫子，然后说，还有很多工作要做，回去吧。
另一边，得知三体真相后的叶文洁沉默了，只要求再去一次红岸遗址。她耗着最后的体力爬上雷达峰，看见的不是废墟，只有荒草下的天线基座和一块很小的碑。曾经让地球的声音传向宇宙的地方，几乎已被抹去。
她走到杀死雷、杨的悬崖边，望向云下齐家屯所在的方向。那是她得到过善意，也仍没有撤回自己选择的人间。夕阳把天空染红，她轻声说，这是人类的落日。
第一部结束时，舰队尚在遥远航程，封锁已经抵达。叶所等待的救赎已经显出侵略的面目，地球人却还没有接受灭亡。麦田里的蝗虫，与雷达峰上的夕照，分别留在这个尚未结束的未来之前。