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  故事的開頭髮生在1949年6月的地球,芝加哥的退休裁縫約瑟夫·施瓦茨在人行道上突然被核能研究所因事故而產生的洩露射線擊中,來到了地球紀元12411年,銀河紀元827年的芝加哥(這時的名字叫芝加)。他被農夫亞賓·瑪倫一家收留。此時地球已經遭到放射性物質的嚴重汙染,只有少數地區可供人類存活,並只能供養2000萬全球人口,因此地球人在年滿60歲時都要被施行安樂死;每個家庭都被分配了嚴格的生產定額,不能勞動的殘疾人士也要被安樂死。亞賓·瑪倫的岳父格魯身患殘疾,但被瞞報。亞賓·瑪倫計劃將施瓦茨留在家中協助完成生產定額,但後來聽從格魯建議,將其送至城中,擔任核能研究所教授謝克特發明的“學習機”的人體試驗志願者。通過改造,施瓦茨無意中具備了判讀甚至控制他人思維的能力。  這時的地球屬於銀河帝國的一部分,帝國派駐總督(由外星人擔任,總督府邸在西藏高原),但實行內部自治,最高地方行政長官為“古人會”的首腦——地球大臣,實際權力則為其祕書巴爾基斯把持。地球人因為其星球具有放射性而遭到銀河帝國其他星球的種族歧視,從而對所有的外星球懷有敵對情緒,地球大臣祕書及“古人會”策劃用細菌武器來毀滅銀河帝國。  天狼星考古學家貝爾·阿瓦丹來到地球,試圖證實全銀河帝國的人類都起源於地球。他向地球大臣提出進入放射區進行考古發掘的申請,但是遭到拒絕。在芝加街頭,他碰到從研究所逃出的施瓦茨,以及謝克特博士的女兒寶拉,三人從此相識。  地球大臣祕書用細菌攻擊帝國的計劃被其送去接受“學習機”改造的助手洩露,從而為謝克特博士得知,並告訴了阿瓦丹。為滅口,祕書將博士父女、施瓦茨和阿瓦丹全部抓走。施瓦茨施展心靈感應技巧,操縱祕書帶領眾人逃出,阿瓦丹向帝國總督舉報祕書的陰謀。此時祕書前來,宣稱沒有任何針對帝國的陰謀,並自願留下擔當人質。地球密謀組織向銀河發射細菌火箭的最後期限即將來臨......
《蒼穹一粟》(Pebble in the Sky),中國大陸譯名《空中石子》(施鹹榮譯本)和《蒼穹微石》(漢聲譯本),臺灣譯名《蒼穹一粟》(葉李華譯本),是美國作家艾薩克·阿西莫夫出版於1950年的長篇科幻小說,也是他的第一部長篇小說。雖然最早出版,故事年代卻是「銀河帝國三部曲」中的最後一集,此時整個銀河系業已統一在「銀河帝國」的旗幟下。