霍金《大设计》电子书

大设计

《大设计》是2011年湖南科学技术出版社出版的图书，作者是斯蒂芬·霍金。霍金的《时间简史》是他1988年之前对理论物理与宇宙学的总结。如今历史车轮又转过了20多年，人类对宇宙有了新的发现和理解，他自己对宇宙和统一理论也有了许多新的思考，对于未来的发展有许多预言和展望。

著名科学家斯蒂芬·霍金在他的新书《大设计(The Grand Design)》里说，宇宙不是上帝创造的。霍金教授认为支持宇宙大爆炸理论的物理学定律向传统宗教信仰发起了挑战。霍金在这本新书里说：“由于存在万有引力等定律，因此宇宙能够，而且将是从无到有自己创造了自己。自然发生说(spontaneous generation)是有物而非无物存在的原因，它是宇宙和人类存在的原因。没必要借助上帝引燃蓝色导火线，让宇宙诞生。”这本书在2010年9月9日出版，联合作者是美国物理学家列纳德·蒙洛迪罗。该书旨在反驳艾萨克·牛顿爵士的信仰：宇宙应该是由上帝创造的，它不会诞生于混沌世界。

霍金列举了1992年发现一颗行星围绕另一颗恒星运行，而不是我们的太阳。他说：“它与我们的行星情况一样——单一太阳、地球-太阳距离和太阳质量的幸运组合，它并非与众不同，也不能证明地球是为了取悦人类而精心设计的。（”霍金以前显然接受了上帝创造宇宙的说法，他在1988年的书《时间简史》里写道：“要是我们发现了一个完整的理论，它就将是人类理性的最终胜利——那时我们应该清楚上帝的想法。”）这是许多记者对霍金的误解，霍金所比喻的上帝是“斯宾诺莎的上帝”，非人格化，也代表着宇宙至理，霍金是一位无神论者（详见：飞越无限——和霍金在一起的日子简霍金著），从《时间简史》中还隐藏着无边界设想，而且当时他还不知道其它行星和整个新宇宙，即所谓的“多元宇宙”是否存在生命。

物理学上所说的M-理论，它是弦理论的一种形式，它可能是解释已知宇宙里的一切问题的“圣杯”。长期以来，物理学家一直在寻找一种可以把量子论（亚原子级别的物质）与万有引力定律（解释物质如何互动）统一起来的普遍理论。霍金说：“M-理论是爱因斯坦希望找到的统一理论。事实上我们人类能离了解掌控我们和我们的宇宙的定律如此近，已经是个巨大胜利。”

2010年，霍金一直对许多问题直言不讳。他在4月的纪录片里说，假设宇宙的其他地方存在智能生命是“完全合乎常理的”。他在一系列声明中表示，他设想的“大船”可能会给地球带来威胁，这些船可能正在设法移民地球，掠夺我们的资源。霍金说：“我们只要看看自己，即知道智能生命是如何发展到我们不希望看到的地步了。我设想他们现在就乘坐着一艘艘的大船，已经耗尽了他们星球上的所有资源。他们可能已经成为了游牧民族，伺机征服并殖民他们能够抵达的任何星球。”因此霍金下结论说，试图与外星人接触似乎有点太冒险了。

他说：“如果外星人真的有朝一日到访地球的话，我想结果和哥伦布到达美洲大陆时的情景差不多，那对美洲的土著居民来说可不是什么好事。”霍金曾发出警告说，除非人类能在2个世纪内移居太空，否则将会从宇宙中永远消失。他表示，我们长期幸存下来的唯一机会就是离开地球，移民到更加遥远的行星上。他在接受大思想(Big Think)网站的采访时说，他是一个乐观派，但是未来几百年还不清楚人类是否能够幸存下来。^[1] 霍金华人弟子评霍金新作《大设计》：哲学已死，极端物质化的当今世界是否比以前更进步，还是很可疑的事。人们必须做形而上学的追求，才能脱离动物界的生存状态。这就是为什么世代有识之士追求存在、生命和宇宙的意义。

解决这些命题本来应该是哲学家的任务，可惜科学的高度发展使得哲学无法跟上。霍金在新著《大设计》的开篇中说到“哲学已死”就是这个意思。可以断定，当今世界已经出现不了康德、彭加莱和罗素这样的人物了。

《大设计》是霍金在《时间简史》之后的最重要的著作，它凝结了霍金20多年来对科学和哲学的思考成果，它是在蒙洛迪诺的技术协助下完稿付梓的。

几千年的文明进程使人们逐步意识到，世间万物的演化是遵循定律而非以人格化的神的意志为转移和运行的。

拉普拉斯首先提出了决定论。霍金接受世界决定论的观点，他进一步说，由于“具有意识的肉体牵涉到极大量的自由度”，所以只能用有效理论——心理学来处理。在心理学这种有效理论中就可以镶嵌进自由意志。这是极其宝贵的。

近现代科学家们多相信存在独立于观察者的实在，而自然定律只不过是它的数学反映。然而，现代科学的发展却强烈地撼动了这种旧实在论。

霍金认为，判断一种场景是否实在，只在于其间是否有一套完备的自洽的逻辑或定律通行无阻。世界图像是一个模型或理论以及一系列将其元素和观测相连接的规则。霍金将它称为依赖模型的实在性。

这和柏拉图以来的许多哲学家所坚持的旧实在论不同。旧实在论体现在经典科学的图像是存在一个与观察者无关的外部世界。现代物理学，尤其是量子论击碎了旧实在论。

20世纪40年代，费恩曼提出了量子论的历史求和表述。在这个基础上，约翰·惠勒提出了“延迟选择”的理想实验。对于宇宙而言，它的过去具有所有可能的历史，每个历史都被赋予各自的概率，对现时宇宙状态的观测影响它的过去历史。这种分析甚至指出从大爆炸如何引出我们感知的自然定律。这一点对于宇宙学具有关键的意义。

从人类意识到宇宙万物被定律制约，直到今日对万物理论的发展，它是一部理性逐步战胜蒙昧的迄今还在继续的史诗。

1965年，宇宙微波背景辐射的发现使大爆炸模型被普遍接受。在大爆炸宇宙场景之先有一个暴胀的过程，它可以解释大爆炸宇宙学中的视界、平性和磁单极子以及宇宙结构的起源问题。所有这些都回避不了宇宙学最根本的问题——宇宙的创生。

20世纪80年代，霍金等人提出的无中生有的场景是一个彻底解决宇宙创生问题的最满意方式。那时，理论物理学界认为四维时空中只有一族定律。所以，无边界量子宇宙学不仅是自洽的，还是自足的，单凭物理定律即能预言宇宙中的一切。这一点对于宗教的含意非常深远，上帝在这个场景中已无立足之处。这个观点在《时间简史》中早已表达得很清楚。在《大设计》出版前夕，路透社记者和中外无数媒体仍然耸人听闻地说，“他改变了对上帝的看法。”与其如此，不如说，这些人从来没看懂过《时间简史》。

物理学研究方法通常是从第一原理出发，对某些模型进行研究，进而与观测相比较。但从20世纪中开始，人们发现，在天体物理和宇宙学中，往往还可由观察者存在这个条件出发而得出许多结论。这个原则被称作人存原理。例如，关于我们观察到的时空为何是四维，从人存原理早已得知。从量子宇宙学首次推出我们生活其中的时空为四维是晚近的事。在无边界的超引力宇宙学中，可证明外时空必须是四维的，而内空间为七维的。

人存原理和第一原理似乎处于理论物理的两极，为什么从两者能得出同样的结论呢？

如果我们得知宇宙某一时刻的内外空间的一切信息，则量子宇宙学中的无边界设想的原型仍然适用。然而，人们在现实中只能掌握到外空间的信息，所以对无边界宇宙的场景要做相应的改变。在给定的外空间的状态下，由于内空间的大量可能性，此前宇宙的与无边界设想相符的历史就有许许多多。我们要寻找其中概率最大的那个历史。这个历史同时确定了内空间的“卷缩”方式，并由此导出四维时空的表观定律和初始条件。这种新手段被称为“从顶到底”的方法。这种方法的含义是，我们的观察创造历史，而非历史创造我们。因和果的差异在这里居然消失了。由此也可看出为何从人存原理和第一原理可以得出相同的结论。

无边界量子宇宙学已经把造物主或上帝从宇宙创生的场景中祛除，而这新方法在某种意义上又将我们推上万物之灵的宝座。

从M理论迄今作为终极理论的唯一合格候选者到宇宙的存在和创生，人类已经如此清晰地理解宇宙和我们的存在，这真正是理性的胜利。事实上，任何文化创造，无论是艺术的还是科学的，恐怕都不及理解我们自身存在这个命题伟大。

显然，《大设计》是一部具有求知欲和好奇心的青年人必读之书。

（译者系著名物理学家霍金的华人学生。霍金的《时间简史：从大爆炸到黑洞》、《果壳中的宇宙》等作品的中文译者，现任浙江工业大学教授。）

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