STEPHEN HAWKING and Leonard Mlodinow 大设计 THE GRAND DESIGN 史蒂芬·准金列纳德·家洛迪诺/著是忠超/详 湖南科学技术出版社
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史蒂芬·霍金的其他著作 时间简史一从大爆炸到黑洞 时间简史（普及版） 霍金讲演录（黑洞、婴儿宇宙及其他） 时间简史（图解版） 果壳中的字宙 童书 乔治的宇宙：秘密钥匙（与露西·霍金合著） 乔治的宇宙：寻宝记（与露西·霍金合著） 列纳德·蒙洛迪诺的其他著作 时间简史（普及版） 醉汉的脚步：随机性如何主宰我们的生活 欧几里得的窗口：从平行线到超曲面的几何故事 费恩曼的彩虹：在物理和生活中寻找美 童书 最后的恐龙（与马修·科斯特洛合著） 泰坦尼克猫（与马修·科斯特洛合著） 与 装题 9
译者序 《大设计》是霍金在其《时间简史》之后最重要的著作。这本书 的主题是理解生命、万物和宇宙的存在。它凝结了作者自《时间 简史》出版之后20多年间，对科学和哲学的探索成果，以及对这 些学科的未来展望。这本书是蒙洛迪诺协助完成的。 由于近现代科学尤其是量子论的发展，哲学界已不可能跟得 上科学的脚步。当今不存在像康德、庞加莱和罗素这样的人物。 近30年前霍金提出了量子宇宙学的无中生有的场景，其后有识 之士一直追问，为何是有非无？宇宙何以存在？我们何以存在？ 人类花费了几千年才从神话的朦胧走向理性的澄明。智慧生 命逐渐意识到，宇宙整体及其万物是由规律制约的。这种决定论 的观，点似乎使自由意志无容身之处。幸亏对于极为复杂的系统， 人们可以也必须采用有效模型。比如，心理学就是对于人体的有 效模型，而自由意志可被镶嵌其中，从此诗意栖居世间，情感抚 慰人心，艺术之花绽放。 霍金认为实在不过是一套自洽的和观测对应的图景、模型或 者理论。霍金将其称为依赖模型的实在论。如果两种图景满足同 样的条件，你就不能讲哪种更实在些，你觉得哪种更方便就用哪 种。如果没有一种理论满足这些条件，那么宇宙就消失了。自在 之物在这里是多余的。这种新观，点使科学和哲学中的许多长期争 论的问题成为伪问题。 宇宙和万物的演化不只经历一个历史，它们经历所有可能的 历史。费恩曼的量子论的历史求和表述与依赖模型的实在论相协 调，而与旧实在论相抵触。量子论只有在经典的近似范围才和旧 实在论协调。惠勒把这些观，点应用于宇宙尺度，于是因果的差异 就消失了。过去和将来一样不是已被确定的。 PDG 。i
人类从蒙昧走向文明是一部伟大的史诗：牛顿的经典力学， 法拉第和麦克斯韦的电磁学，爱因斯坦的相对论、量子论、弱电 理论、色动力学、大爆炸模型、无边界设想、超引力、超弦，直 至迄今唯一的终极理论候选者—M理论。M理论中的时空是 十一维的，当其中七维蜷缩成内空间后，留下各种四维时空及其 表观定律。 M理论可以在无边界宇宙的框架中预言众多不同的宇宙及其 表观定律，但只有极少数适合我们的存在。在观察者存在的条件 下，寻求最大概率的无边界解便得到我们宇宙的历史。观察者作 为某种意义上的万物之灵参与剑造了不仅将来的而且过去的历史。 正是因为这样，由我们的存在条件导出的结论和从表观定律 导出的相一致。宇宙似乎特别宠爱观察者。这激起了斯宾诺莎、 爱因斯坦和千千万万探索者的宇宙宗教情感。 宇宙中的凝聚物的能量被引力势能平衡，所以宇宙的总能量 为零，由此万物不能无中生有，而宇宙却能。真正的太初黑洞必 须让宇宙携带其同步才能创生。如果M理论最后被接受为终极 理论，那我们就寻找到了大设计。 2006年夏天霍金第三次访问中国，并于6月21日在北京举 行记者招待会。为了避免记者提问的无聊和空泛，我为之代拟问 题，其中包括下面这一道。 问：“你能对宇宙和我们自身的存在作些评论吗？” 答：“根据实证主义哲学，宇宙之所以存在是因为存在一个 描述它的协调的理论。我们正在寻求这个理论。但愿我们能找到 它。因为没有一个理论，宇宙就会消失。” 这恰巧是本书的主旨，本书正是对他回答的圆满阐述。由此 可见，他在本书表达的思想早在2006夏天就已经相当清晰了。 我们似乎处于科学新变革的前夜，这个变革将和哲学的变革 同时到来。 吴忠超 2010年8月26日杭州望湖楼 PDG ·ii
好 PDG
日录 译者序 i 第一章存在之谜 第二章定律规则 9 第三章何为实在 9 第四章可择历史 第五章万物理论 动 第六章选择宇宙 第七章表观奇迹 25 第八章伟大设计 B 小辞典 防 感谢 9 是 装题 PDG
第一章 0@O 存在之谜 临故是 装题 PDG
第一章存在之谜 们个人存在的时间都极为短暂，其间只能探索整个宇 戎，亩的小部分。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所困扰。 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，科学家已成为高擎火炬者。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20 PDG ·3
大设计 .(微 “…而那是我的哲学。” 20世纪20年代发现这种“经典”图像不能解释在原子和亚 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，但是理查德·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，并在街上的脱衣舞厅敲击小鼓。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 PDG ·4·