第1章 存在之谜

[英] 斯蒂芬·霍金提示您：看后求收藏（六一小说网611xs.com），接着再看更方便。

我们个人存在的时间都极为短暂，其间只能探索整个宇宙的小部分。但人类是好奇的族类。我们惊讶，我们寻求答案。生活在这一广阔的时而亲切时而残酷的世界中，人们仰望浩渺的星空，不断地提出一长串问题：我们怎么能理解我们处于其中的世界呢？宇宙如何运行？什么是实在的本性？所有这一切从何而来？宇宙需要一个造物主吗？我们中的多数人在大部分时间里不为这些问题烦恼，但是我们几乎每个人有时会为这些问题困扰。

按照传统，这是些哲学要回答的问题，但哲学已死。哲学跟不上科学，特别是物理学现代发展的步伐。在我们探索知识的旅程中，科学家已成高擎火炬者。本书的目的是给出由最近发现和理论进展所提示的答案。它们把我们引向宇宙以及我们在其中的位置的最新图像，这种图像和传统的，甚至与仅一二十年前我们画出的图像都大相径庭。尽管如此，新概念的最初梗概几乎可以追溯到一个世纪之前。

根据宇宙的传统观念，物体沿着明确定义的途径运动，而且具有确定的历史。我们能够指定其每一时刻的精密位置。尽管，对于日常的目的这种描述已是足够成功，但在1920年代发现这种“经典”图像不能解释在原子和次原子的存在尺度下观察到的似乎奇异的行为。反而，必须采用一种称为量子物理的不同的框架。结果发现在预见那种尺度的事件时，量子物理特别精确，而且在应用于日常生活的宏观世界时，还重复了旧的经典理论的预言。然而，量子物理和经典物理是基于物理实在性的非常不同的观念之上。

可以用许多不同方式来表述量子论，但是里查德费恩曼给出的表述大概是最直观的。他是一位多姿多彩的人物，在加州理工学院工作，并在街上的**厅敲击小鼓。按照费恩曼的说法，一个系统不仅有一个历史，而且具有每种可能的历史。随着我们寻求答案，我们要仔细地解释费恩曼的方法，并使用它来探讨这种思想，即宇宙的本身没有单独的历史，甚至也没有悠然独立的存在。这听起来似乎是激进的思想，甚至对于许多物理学家而言也是如此。的确，正如当今科学中的许多概念，它似乎违反常识。但是常识是基于日常经验之上，而非基于通过一些无比美妙的技术被揭示的宇宙之上，这些技术中有一部分使我们得以深入窥探原子或者观测早期宇宙。

直至现代物理的出现，一般认为有关世界的一切知识都可以通过直接观测而获取。事物就是它们看起来的样子，正如通过我们的感官而觉察到的。但是现代物理的辉煌的成功显示，情况并非如此。现代物理是基于诸如费恩曼的与日常经验相抵触的概念之上。因此，实在性的幼稚的观点和现代物理不相容。为了对付这样的自相矛盾，我们将采用一种称之为依赖模型的现实主义的方法。它是基于这样的观念，即我们的头脑以构造一个世界模型来解释自感官来的输入。当这样的模型成功地解释事件，我们就倾向于将实在性或绝对真理的品格赋予它，以及组成它的元素和概念。但是在为同样的物理场景作模型时，也许存在不同方法，每种方法使用不同的基本元素和概念。如果两个这样的物理理论或模型都精确地预言同样事件，人们就不能讲一个模型比另一个更真实；说得更精确点，哪个模型更方便我们就随意地使用哪个。

在科学史上，从柏拉图到牛顿的经典理论，再到现代量子理论，我们发现了越来越好的理论和模型序列。人们很自然询问：这个序列最后会终结于一个将包括所有的力并能预言所有对宇宙观测的终极理论吗？或者我们将永远寻求越来越好的理论，但永远找不到不能再改善的那个？我们对这个问题尚无确定答案。但是如果确实存在一个的话，我们现在拥有了一个称作m理论的万物终极理论的候选者。m理论上拥有我们认为最后理论所应具备的所有性质的仅有的模型，在下面讨论中，我们要大量地以它作为基础的正是这个理论。

m理论不是通常意义上的一种理论。它是整个一族不同的理论，其中的每一种只在物理场景的某一范围很好地描述观测。它有点像地图。众所周知，人们用一张单独的地图不能展现地球的整个表面。通常应用于世界地图的麦卡脱投影使遥远的北方和南方的面积显得越来越大，而且不覆盖北南二极。为了如实地绘制整个地球的地图，人们必须利用一组地图，每一张地图覆盖有限的范围。这些地图相互交叠，在交叠处，它们展现相同的风景。m理论与之类似。m理论族中的不同理论可显得非常不同，但它们都可认为是同一基本理论的一个方面。它们是基本理论在只适用于有限范围的版本——例如在诸如能量的量的很小的范围。正如麦卡脱投影中交叠的地图，在不同版本交叠之处，它们预言相同的现象。然而，正如不存在很好地描绘整个地球表面的平坦地图一样，也不存在很好地描绘在一切情形下观测的单独理论。