第21章 偉大設計 (2)
因為引力賦形於空間和時間，它允許時空局部穩定但全體不穩定。在整個宇宙的尺度下，物質的正能量可被引力能的負能量平衡，這樣對於整個宇宙的創生並未添加任何限製。因為存在像引力那樣的定律，宇宙能夠並且將以在第六章中描述的方式從無之中把自己創生出來。自發創生是存在實在之物而非一無所有，為何宇宙存在，為何我們存在的原因。不必要祈求上帝點燃導火索使宇宙運行。
為何基本定律象我們描述的那樣？終極理論必須和諧而且對我們能測量的量必須預言有限的結果。我們已經看到，必須存在象引力的定律，而且我們在第五章看到，為了引力論預言有限的量，該理論必須具有在自然力和力作用其上的物質之間的所謂的超對稱。M理論是最一般的超對稱的引力論。由於這些原因，M理論是宇宙完備理論的僅存的候選者。如果它是有限的——這還有待證明——它就是一個創生自己的宇宙的一個模型。我們必須是這個宇宙的部分，因為不存在其它協調的模型。
M理論是愛因斯坦所希望找到的統一理論。我們人類——我們自身隻不過是自然的基本粒子的集聚——已經能夠這麽接近理解製約我們和我們宇宙的定律，這一事實就是一項偉大的勝利。但也許真正的奇跡在於，邏輯的抽象思考導致一個唯一的理論，它預言和描述了我們所看到的充滿令人驚異的千姿百態的浩淼宇宙。如果該理論被觀測所證實，它就將是長達三千年以上智力探索的成功終結。我們就將找到大設計。
小辭典——
另外曆史：量子論的一種表述，其中任何觀測的概率由所有能導致該觀測的可能曆史構成。
人存原理：我們基於我們存在的事實能得出有關物理表觀定律的結論的思想。
反物質：每種物質粒子都有相應的反粒子。如果它們相遇，它們就相互湮滅，隻餘下純粹能量。
表觀定律：我們在我們宇宙中觀察到的自然定律——四種力的定律以及諸如表征基本粒子的質量和荷的參數——與允許具有不同定律的不同宇宙的M理論的更基本定律相對照。
漸近自由：是強力的一個性質，使它在短距離下變弱。因此，雖然誇克在核子中被強力束縛，它們在核中可能運動，猶如它們根本沒有感受到力一樣。
原子：通常物質的基元，包含一個具有質子和中子的核，核被公轉的電子包圍。
重子：諸如質子和中子的一類基本粒子，由三個誇克構成。
大爆炸：宇宙的緊致、灼熱的開端。大爆炸理論假定，在大約137億年前，我們今天能看到的宇宙的部分隻有幾毫米那麽寬。現在宇宙變得非常大非常涼，然而我們能在彌漫於整個空間的宇宙微波背景幅射中觀察到那個早期的殘餘。
黑洞：時空的一個區域，由於它極大的引力而與宇宙的其餘部分隔離。
玻色子：攜帶力的基本粒子。
從底到頂的方法：在宇宙學中，依賴以下假設的思想，即存在宇宙單獨的曆史，該曆史具有明確定義的啟始點，以及現在宇宙的狀態是從那個啟始演化而來。
經典物理：物理學的任何理論，在該理論中假設宇宙具有單獨的明確定義的曆史。
宇宙常數：愛因斯坦方程中予時空以固有膨脹傾向的一個參數。
電磁力：自然的四種力中的第二強的力。它在具有電荷的粒子之間作用。
電子：物質的一種基本粒子，它具有負電荷，而且負責元素的化學性質。
費米子：物質類型的基本粒子。
星係：由引力束縛在一起的恒星、星際物質和暗物質的大的係統。
引力：自然四種力中最弱的力。具有質量的物體正是用它來相互吸引。
海森伯不確定性原理：量子論的一個定律，它是講物理性質的某些對不能同時在任意精度上知道。
介子：一類基本粒子，它是由誇克和反誇克構成。
M理論：物理學的基本理論，它是萬物理論的一個候選者。
多宇宙：一族宇宙。
中微子：一種極輕的基本粒子，它隻受弱核力和引力的作用。
中子：一類電中性的重子，它和質子形成原子核。
無邊界條件：宇宙的曆史是沒有邊界的閉合麵的要求。
相位：在波的循環中的位置。
光子：攜帶電磁力的玻色子。光的量子粒子。
概率幅度：在量子論中，其絕對值平方給出概率的複數。
質子：一類帶正電荷的重子，它與中子構成原子核。
量子論：一種在其中物體不具有單獨明確曆史的理論。
誇克：具有分數電荷的基本粒子，它感受強力。質子和中子各自由三個誇克組成。
重整化：設計來使在量子論中產生的無限具有意義的數學技藝。
奇點：時空中的點，在該處物理量變成無限大。
時空：一種數學空間，它的點必須既被指明空間坐標又被指明時間坐標。
弦論：物理學的理論，其中粒子被描述成振動的模式，振動具有長度卻無高度或寬度——就象一段無限細的弦。
強核力：自然的四種力中最強的力。這種力在原子核中把質子和中子束縛在一起。它還把質子和中子自身束縛在一起，因為它們是由更微小的粒子誇克組成，所以這是必須的。
超引力：引力論的一種，它擁有一種稱作超對稱的對稱。
超對稱：一種微妙的對稱，它不能和通常空間的變換相關。超對稱的一個重要含義是力粒子和物質粒子，也因此力和物質實際上隻是同一件東西的兩個方麵。
從頂到底方法：宇宙學的方法，在這方法中人們“從頂到底”，也就是從現在往過去追蹤宇宙曆史。
弱核力：自然的四種力的一種。弱力負責放射性並在恒星中以及早期宇宙中的元素形成中起極重要的作用。
感謝
宇宙有一個設計，而書也有一個。然而和宇宙不同，書不會從無中自發出現。一部書需要一個創造者，其角色並非全部落到作者的肩膀上。這樣，首先也是首要，我們願意感謝我們的編輯BethRashtaum和AnnHarris的近乎無限的耐心。我們需要學生時，她們是學生，我們需要老師時，她們是老師，而我們需要激勵時，她們是激勵者。她們專心致心興高采烈地處理手稿，無論是關於把逗號放在何處，還是不可能把負曲率的麵軸對稱地嵌入平坦空間中。
我們還想感謝：MarkHillery，他好心地閱讀了手稿的大部分並提供了有價值的意見；CaroleLowenstein，她對內部設計幫助良多；DavidStevenson，他指導完成封麵設計；和LorenNoveck，她的細致免除了許多在付印之前的我們不願見到的打印錯誤。非常感謝PeterBollinger：你將插圖將藝術帶給科學，你勤勉地保證每細節之準確。還要感謝SidneyHarris：感謝你的美妙卡通以及你對科學家麵臨問題的極度敏感。我們還因為得到的支持和鼓勵感激我們的代理人AlZackerman和SusanGinsburg。如果有兩個信息是他們一直提供的，那便是“是已經完成此書的時候了”，和“不要介意你們何時完成，你們最後總能完成。”他們足夠明智，知道什麽時候該說哪個。而最後，我們感謝史蒂芬的個人助理JudithCroasdell；他的電腦助手SamBlackburn以及JoanGodwin。他們不僅提供了精神支持，還提供了實際和技術支持，若無這些支持，我們就完成不了本書。此外，他們總知道去何處找到最好的酒吧。
譯者序
《大設計》是霍金在其《時間簡史》之後最重要的著作。這本書的主題是理解生命、萬物和宇宙的存在。它凝結了作者自《時間簡史》出版之後二十多年間，對科學和哲學的探索成果，以及對這些學科的未來展望。這本書是蒙洛迪諾協助完成的。
由於近現代科學尤其是量子論的發展，哲學界已不可能跟得上科學的腳步。當今不存在象康德、彭加萊和羅素這樣的人物。近三十年前霍金提出了量子宇宙學的無中生有的場景，其後有識之士一直追問，為何是有非無？宇宙何以存在？我們何以存在？
人類花費了幾千年才從神話的朦朧走向理性的澄明。智慧生命逐漸意識到，宇宙整體及其萬物是由規律製約的。這種決定論的觀點似乎使自由意誌無容身之處。幸虧對於極為複雜的係統，人們可以也必須采用有效模型。比如，心理學就是對於人體的有效模型，而自由意誌可被鑲嵌其中，從此詩意棲居世間，情感憮慰人心，藝術之花綻放。
霍金認為實在性不過是一套自洽的和觀測對應的圖景、模型或者理論。霍金將其稱為依賴模型的現實主義。如果兩種圖景滿足同樣的條件，你就不能講哪種更實在些，你覺得哪種更方便就用哪種。如果沒有一種理論滿足這些條件，那麽宇宙就消失了。自在之物在這裏是多餘的。這種新觀點使科學和哲學中的許多長期爭論的問題成為偽問題。
宇宙和萬物的演化不隻經曆一個曆史，它們經曆所有可能的曆史。費恩曼的量子論的曆史求和表述與依賴模型的現實主義相協調，而與舊實在論相抵觸。量子論隻有在經典的近似範圍才和舊實在論協調。惠勒把這些觀點應用於宇宙尺度，於是因果的差異就消失了。過去和將來一樣不是已被確定的。
人類從蒙昧走向文明是一部偉大的史詩：牛頓的經典力學、法拉第和麥克斯韋的電磁學、愛因斯坦相對論、量子論、弱電理論、色動力學、大爆炸模型、無邊界設想、超引力、超弦，直至迄今唯一的終極理論候選者——M理論。M理論中的時空是十一維，當其中七維卷縮成內空間後，留下各種四維時空及其表觀定律。
M理論可以在無邊界宇宙的框架中預言眾多不同的宇宙及其表觀定律，但隻有極少數適合我們的存在。在觀察者存在的條件下，尋求最大概率的無邊界解便得到我們宇宙的曆史。觀察者作為某種意義上的萬物之靈參與創造了不僅將來的而且過去的曆史。
正是因為這樣，由我們的存在條件導出的結論和從表觀定律導出的相一致。宇宙似乎特別寵愛觀察者。這激起了斯賓諾莎、愛因斯坦和千千萬萬探索者的宇宙宗教情感。
宇宙中的凝聚物的能量被引力勢能平衡，所以宇宙的總能量為零，由此萬物不能無中生有，而宇宙卻能。真正的太初黑洞必須讓宇宙攜帶其同步才能創生。如果M理論最後被接受為終極理論，那我們就尋找到了大設計。
2006年夏天霍金第三次訪問中國，並於6月21日在北京舉行記者招待會。為了避免記者提問的無聊和空泛，我為之代擬問題，其中包括下麵這一道。
問：“你能對宇宙和我們自身的存在作些評論嗎？”
答：“根據實證主義哲學，宇宙之所以存在是因為存在一個描述它的協調的理論。我們正在尋求這個理論。但願我們能找到它。因為沒有一個理論，宇宙就會消失。”
這恰巧是本書的主旨，本書正是對他回答的圓滿闡述。由此可見，他在本書表達的思想早在2006夏天就已經相當清晰了。
我們似乎處於科學新變革的前夜，這個變革將和哲學的變革同時到來。
吳忠超