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危机纪元1-7年
程心结束学业并进入研制长征火箭发动机的课题组后不久，三体危机爆发，危机纪元开始。程心并不喜欢这个职业，这时行星防御理事会战略情报局（PIA）想让她担任技术规划中心主任（米哈伊尔·瓦季姆）的航天技术助理，她毫不犹豫地接受了。
在PIA的第一次全体会议中，程心提出了阶梯计划，即通过放置在设定航线上的核弹爆炸产生的推进力推动探测器前进，最终达到将其送入三体舰队内部的目的。计划得到了她的上司托马斯·维德的赏识，但是由于探测器在载重与智子的限制下难以进行有效探测，行星防御理事会（PDC）否决了它的提案。维德没有放弃，他提出了“送一个人去”的新方案，后在探测器有效载重减为半公斤的情况下，决定只送大脑。为此，PDC的三个常任理事国通过了安乐死法，阶梯计划需要的大脑要在绝症患者中选出。
此时程心收到了云天明送的恒星DX3906，虽然不知道是谁送的，她仍为此感到由衷的喜悦。
在大学同学处得知云天明已是肺癌晚期时，她毫不犹豫地向阶梯计划人选的负责人于维民推荐了云天明。于维民让她代表PIA去和云天明谈这件事，她立刻答应了。她的出现打断了云天明的安乐死进程，云天明得知程心来意后，带着凄凉答应成为阶梯计划候选人。后来程心觉得对不起云天明，她试图让维德将云天明从候选人中除名，但没能成功。最终，云天明当选为阶梯计划使命执行人，程心对他的内疚感也越来越强。
维德告诉程心云天明是送她星星的人时，对方的病情已经恶化，正在做脑切除手术。程心不顾一切地冲进手术室，但手术已经结束了，她只能伏在装着云天明大脑的容器前痛哭。主刀医生安慰她说三体人可以克隆云天明的身体让他又成为一个完整的人。程心马上想到他的吃饭问题，第二天她就请求维德让飞行器带上一些农作物种子，虽然被拒绝，但种子还是带上了，只不过换成了航天育种部门精心挑选的。
阶梯计划开始执行后出现了故障，载着云天明大脑的飞行器偏离了轨道。答应维德作为阶梯计划见证者去未来的程心进入了冬眠，因为害怕离别，她没有告诉家人。
威慑纪元61-62年
程心被从冬眠中唤醒。原因是恒星DX3096的所有权仍在她手里，联合国和太阳系舰队想收回这颗刚被发现有两颗行星的恒星。她醒来后首先得知阶梯计划没有任何消息。程心认识了因为发现DX3906有行星被联合国太空开发署派来与她联络的博士生艾AA，经过痛苦的抉择，程心决定转让两颗行星，保留恒星，但允许人类免费使用恒星的能量。艾AA告诉她转让行星所得的巨款需要成立一个公司来运作，并在得到程心许可后马上辞去原本太空开发署联络人的职务，宣布自己为程心的利益说话。很快程心发现这个时代的人类已经女性化。程心苏醒后五天，她曾经的上司，也通过冬眠来到这个时代的托马斯·维德伪造AA的电话，将程心骗走并试图杀死她，未遂。受重伤的程心被送往医院。随后程心得知掌握着三体与地球命运的执剑人即将换代，而她作为唯一一个拥有恒星的人，已成为民众心中的热门人选，维德暗杀她是想阻止她当选执剑人。程心恢复得很快，她出院的那天，代表三体世界的智能机器人智子请她和AA去喝茶，并暗示她担起对世界的责任。第二天，其他六位皆来自公元世纪的男性执剑人竞选者来见程心（维德因为对程心的暗杀失去了资格），劝她不要竞选执剑人。但程心反而对他们表现出来的城府产生了恐惧及不信赖感并开始妄想自己是拯救世界的圣母。一周后她来到联合国总部参加行星转让仪式，仪式结束后，PDC主席代表联合国和太阳系舰队提出希望她竞选执剑人。在广场上，人们欢呼着迎接程心，当一个母亲把她的婴儿放进程心怀里，她一瞬间明白了自己对新时代人类的感情实质上是母性，潜意识里她把他们当孩子。她想起了云天明和自己的家人，怀着这样的感慨，她告诉群众她将竞选执剑人。程心毫无悬念地当选，票数是第二位的近一倍。
半年后，程心去往地下的威慑控制中心，从老执剑人罗辑手中接过发动黑暗森林威慑的开关。就在交接完成的一刹那，三体世界命令水滴冲向地球摧毁地球上仅有的三台可发动威慑的引力波天线。在水滴到达前的十分钟，程心无法狠下心发动威慑毁掉两个世界，她扔掉了开关，导致引力波天线最终被摧毁，黑暗森林威慑终止，执剑人也失去意义。程心在位仅15分钟。
威慑后
威慑终止后一小时，程心乘电梯回到地面，去看被毁灭的引力波天线之上破裂的地表，此时，智子出现在她面前，告诉她她做出了预测中的选择。威慑终止第三十八天，智子向全世界宣布两支三体舰队将于四年后到达并占领太阳系，留下澳大利亚与火星的三分之一领土作为人类居住区，史称“保留地声明”。
全世界人类被迫向澳大利亚移民，程心因为对自己未能完成威慑操作的内疚，放弃入住相对舒适的城区的机会，作为普通移民进入澳大利亚，同样可以去大城市的AA坚持要跟她一起走。起初，两人住在一间简易房里，随着移民增加，房间里渐渐多了六个人，她们将怨气发泄到程心身上，好在有AA保护着程心。除了她们，周围的移民也常来骚扰。这时，她认识了一位原住民老人弗雷斯，他不仅邀请程心和AA到自己家住，还帮助程心面对心灵的谴责。搬到老人家第二天，程心做了一件她自己都很难理解的事，她去看了正在迁到澳大利亚的监狱里服刑的维德，对方让她离开澳大利亚，这话背后的深意让程心不寒而栗，她作为普通移民也难以这么做。接下来程心她们没有再受到骚扰，且补给品也没有短缺过，后来她知道这是智子的特别关照。
威慑后一年，大移民完成，智子为监督移民招募的地球治安军在一个清晨开始大规模空袭澳大利亚，摧毁电力系统、港口与大型运输设备。在程心决定骑自行车去堪培拉找智子时，智子通过信息显示窗口要求已集中到澳大利亚的人们不使用电力生产粮食，在未来的三个月里靠吃自己的同类活下来。由于极度的忧虑，程心短暂昏厥，醒来后她发现自己失明了。智子派人来接程心走，称她会安排好程心的生活，但程心拒绝了，只要求他们接走弗雷斯和AA。此时此刻人们得知广播已由太空中的“万有引力”号于一年前发出（由于智子盲区的缘故，这个信息此时才传回三体舰队），三体舰队不会来相对位置已暴露的地球，所有人都可以回家了。
经过诊断，程心的失明是心因性的，视网膜治好需要五六年时间，处于深度抑郁中的她无法面对如此长久的黑暗，于是医生让她进入短期冬眠。
广播纪元7-8年
程心从短期冬眠中醒来，虽然眼睛复明，但她内心极度痛苦和抑郁，AA要忙公司的事务，陪程心的时间很少，支撑她精神的是已回到澳大利亚的弗雷斯打来的电话。不久后，程心和全人类共同目睹了三体世界遭遇的黑暗森林打击。
人类观测到三体星系毁灭后第三天，智子请程心和罗辑去喝茶，她说只是想和好久不见的朋友叙旧。联合国和舰队国际都很重视这次会面，他们希望两位前执剑人能带回一些稳定人心的消息。这次会面中发生的谈话后来被称为“茶道谈话”，罗辑的提问让人类得知存在发布宇宙安全声明的方法，可以让太阳系躲过黑暗森林打击。
人们看到了希望，又重新拥有了信仰。在他们眼中，程心从一个不合格的执剑人再次成为一位伟大的女性，这断绝了程心活下去的最后希望。无法原谅自己错误的程心孤身一人到郊外，想服下短期冬眠药物自杀。但当她把药放在手中，弗雷斯打来电话。她意识到自己还有AA和弗雷斯这两位朋友，再也没法坦然赴死。此时电话又响了起来，是智子打来的，她又请两位前执剑人去喝茶，说是最后的告别（这天晚上智子向全世界宣布她要离开）。程心认为自己必须去，她需要时间来做出最后的决定。
在这第二次的茶道会面，智子与两人告别，并告诉程心云天明想见她。人们这才知道云天明并未迷失在太空中，他的大脑最后还是被三体人截获了。
三天后程心乘坐太空艇到达地日间的拉格朗日点，与身在三体第一舰队的云天明通过智子建立的实时通信会面。在这次会面中，太空艇不被允许携带记录与信息转发设备，且谈话全程被三体世界监控，若是他们认为程心已经知道了不该知道的信息，太空艇就会被引爆。她见到了完整的云天明，他已成了一位健康的农民。程心抑制了激动之情，让自己成为记忆机器。三体监视者警告他们的黄灯亮起三次后，云天明叙述三个童话《王国的新画师》《饕餮海》《深水王子》。叙述结束时，智子的显示画面提示会面还剩一分钟时间（后来知道其实此时已超出原定时间四分钟，监视者为让云天明讲完故事延长了会面时间），他们约定再相见于两人的星星。
地球方马上成立情报解读委员会（IDC），对云天明童话的解读展开，程心也参与了这项工作，但是可能包含隐藏信息的线索太多，相当长的时间里毫无进展。后来，AA发现童话中采用的双层隐喻与二维隐喻，解读变得顺利许多。 最先被解读的情报是通过曲率驱动使飞船达到光速，接着是降低光速的隐喻，当人们找到童话中那个奇怪地名“赫尔辛根默斯肯”的暗示——黑洞时，与前一个隐喻放在一起，宇宙安全声明的方向得到指明：降低光速使其低于第三宇宙速度，这样太阳系就会与外部宇宙完全隔离，成为绝对封闭、绝对安全的世界。 童话中把人画进画里的情节最后无法解读，但童话仍为人类带来两个生存方案：光速飞船和降低光速的黑域，与原有的掩体方案一起成为地球文明的三条生路。
之后，程心第一次去了她的公司星环公司的总部，与那里的人们见面。见面会结束后，她和AA谈起未来，两人都认为星环公司应该造光速飞船。突然间打击警报传来，AA拉着程心想要逃离，后来证实这是一次假警报，真正的警报是关于光速飞船航行时会留下航迹的。这个发现使光速飞船计划彻底死亡，国际立法全面禁止光速飞船的研究和制造。
与云天明会面一年后，程心再次来到地日拉格朗日点，作为掩体计划模拟试验的志愿者。她遇到了已刑满释放，同样作为志愿者前来的维德，对方指出她仍没有放弃光速飞船，他表示他也想造光速飞船，但他认为程心没有完成这个计划的能力和精神力量，因此，他想要程心把她的公司交给他，他帮她去造光速飞船。在返回地球的途中，程心给AA打电话告诉她维德的事，AA毫不犹豫地表示了赞成。
两天后，程心在星环公司总部会见维德，表示她会把维德要的一切都给他，然后进入冬眠。但有一个条件：当光速飞船的研制可能危害人类生命时，必须唤醒她，她拥有最终决定权。维德最后接受了这个条件。
AA听完会面情况后，决定和程心一起冬眠。十天后，维德成为星环公司总裁，与此同时，程心和AA一同进入冬眠。
掩体纪元11年
再次醒来的程心看到了一个变得简陋平凡的世界，让她觉得自己回到了公元世纪。程心苏醒第二天上午，曾经那六位执剑人候选者中的一人，物理学家曹彬来看她。他告诉程心是维德让他来接她的，并在接下来的几天中带她了解了这个由六十四座大型太空城、近百座中等和小型太空城组成的新世界。它们以太阳系四颗巨行星为掩体，做好了应对光粒打击的准备。
他们参观了许多太空城，最后抵达了目的地——星环公司所在的星环城。自维德接手星环公司后，公司大规模参与掩体工程，但得到的利润很大一部分被他拿去研制光速飞船。六年前，星环集团突然公开光速飞船计划，这在国际社会引起轩然大波，联邦政府决定强制停止星环城这项计划。于是星环集团宣布星环城独立，导致矛盾升级。联邦希望程心能说服维德放弃这个想法。
进入城市后，曹彬与程心见到了维德。维德带着他们来到一间宽敞的封闭大厅，这里是智子屏蔽室。大厅中间有一台机器，维德剪下程心的一小截头发放在机器的平台上，向她演示了曲率驱动对物体的移动。他告诉程心他们的研究之前一直是探索基础理论，而现在他们需要实践，所以才向联邦政府摊牌，以期取得进行研究的环境，并把他手下可以用反物质子弹毁掉太空城的城市自卫队叫到她面前。程心不为所动，她要求他们缴械投降，就当是遵守维德的诺言。她以为自己的话不会有用，但维德答应了，星环城事件就此结束。本来人们对星环城持宽容态度，但联邦在一周后向全世界展示了缴获的反物质子弹，因此星环集团被宣布为非法，没收全部资产，包括维德在内的星环集团上层与城市自卫队三百多人被逮捕。随后维德被判死刑。程心去见了维德最后一面，送给他三支雪茄。
之后，程心回到冬眠中心唤醒了AA，和她一起回了地球。她们去看了许多地方，感觉一切都像一场梦。两人决定去打击降临后的时代，AA为了安稳的生活，程心为了躲避人们的崇拜。她们又回到冬眠中心，预定冬眠时间两百年，但是在合同中注明：这期间如果黑暗森林打击降临，两人将随时被唤醒。
掩体纪元67年
对太阳系的黑暗森林打击终于到来，为此程心和AA被从冬眠中唤醒。她们得知太阳系将被二维化。曹彬让她们乘星环号去冥王星上的人类文明博物馆找罗辑，把博物馆里的文物撒到宇宙空间里以免它们和地层混在一起难以辨认。星环号航行的几天里，两人在药物性无间断睡眠中度过。星环号将要在冥王星着陆时，程心和AA被唤醒，她们看到冥王星上写着四个大字“地球文明”，每个字都能容纳一座城市。她们在博物馆内部见到了罗辑，他们一起目睹了太阳系二维化的大部分过程。当她们带着许多著名画作上到星环号重新开始航行，罗辑才告诉她们真相——星环号是太阳系唯一一艘装载曲率驱动引擎的宇宙飞船，她们可以飞出太阳系，避免二维化。两人执意要回去接罗辑，但是罗辑拥有指挥星环号的最高权限，他让星环号飞得更远。不久，程心和AA目睹了冥王星的二维化，她们成了太阳系仅有的两名幸存者。飞船即将开启曲率驱动进入光速，要求设定目的地，失魂落魄的程心经AA提醒，想起了她和云天明的约定，她把目的地定在他们的星星——DX3906所在的星系。
银河纪元409年
星环号在自身参照系的五十二小时内抵达DX3906星系，此时太阳系被二维化已有二百八十六年。八天后，星环号在两颗行星中类似地球的一颗（程心和AA称其为蓝星）降落，遇到收到引力波信息，正在等候的“万有引力”号随舰科学家关一帆。关一帆告诉两人银河系人类（“万有引力”号和“蓝色空间”号的人和他们的后代）这四百年来已找到了四个世界可供生存，两舰现在是博物馆中的古物，并邀请她们去这些世界。他们决定在蓝星上再待一天就走。在这段时间里，程心发现AA爱上了关一帆，她感到很欣慰。午夜，关一帆被左腕上通信器的鸣叫声惊醒，得知有来历不明的宇宙飞行器在恒星系的另一颗行星上降落，十二分钟后起飞并消失。关一帆决定前往探察，程心执意要和他一起去，她想知道这是不是与云天明有关。两人观察到飞行器留下的低光速航迹后折返，期间AA呼叫他们，告诉他们云天明来了，并带来一个比恒星系更大的礼物。在程心激动不已时，低光速航迹扩散，飞船陷入了黑域，只能以低光速运行，这时启动计算机利用生存资源需要十二天，两人只能进入冬眠。然而低光速下，狭义相对论仍然有效，相对于飞船，蓝星的时间正以千万倍的速度流逝。
无论是艾AA和关一帆，还是云天明和程心，都永远错过了。
公元18906416年
程心与关一帆在低光速黑域中冬眠了十六天，当他们重新站在蓝星上时，宇宙时间已过去了一千八百九十万年。程心提出要挖掘地层，果然找到了云天明和AA留下的刻着四行字的石头。通过这些字，他们得知云天明和AA度过了幸福的一生，并送了他们一个小宇宙。这个小宇宙的入口被埋在地层下，它感知到地面上的两人是它一直等待的人，于是浮上来出现在两人面前。十分钟后，关一帆和程心一同进入小宇宙。
647号宇宙时间线
程心与关一帆一同进入了云天明送给他们的小宇宙，并在其中遇见了智子。智子自称为他们服务的宇宙管理者，两人在小宇宙中过了一年田园生活，期间程心开始写回忆录《时间之外的往事》。这之后，他们通过超膜收到了宇宙神级文明归零者文明发出的回归运动声明，号召小宇宙中的居民们归还从大宇宙中带走的物质，避免大宇宙由于缺失使其坍缩的物质陷入永远的膨胀并最终达到热寂。最终两人决定响应号召，将小宇宙的质量归还，本打算只留下漂流瓶（一台微型电脑，量子储存器内保存了地球以及三体文明的几乎全部信息），后来程心又留下了一个五公斤生态球。此处全文完结，并未提及宇宙未来的发展。
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