史蒂芬·霍金 列纳德·蒙洛迪诺 - 科学科技榜-科普
宇宙何时并如何起始？我们为何在此？为何是有非无？何为实在本性？为何自然定律被这么精细地调谐至让我们这样的生命存在？以及最后，我们宇宙的表观“大设计”能否证实使事物运行的仁慈的造物主？科学能否提供另一种解释？有关宇宙起源以及生命本身的最基本的问题，曾经为哲学的范围，现在占据着科学家、哲学家和神学家相遇但却自说自话的领地。在霍金和蒙洛迪诺的新书中，他们以精彩简朴的非专业语言表述有关宇宙奥秘的最新的科学思考。
这本书的主题是理解生命、万物和宇宙的存在 c:127
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。 c:274
按照传统，这是些哲学要回答的问题，但哲学死了。哲学跟不上科学，特别是物理学现代发展的步伐。 c:282
为了对付这样的矛盾，我们将采用一种称为依赖模型的实在论的方法。它是基于这样的观念，即我们的头脑以构造某种世界模型来解释来自感官的输入。当这样的模型成功地解释事件时，我们就倾向于将实在性或绝对真理的品格赋予它，也赋予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；说得更确切点，哪个模型更方便我们就随意地使用哪个。 c:295
根据M理论，我们的宇宙不是仅有的宇宙。相反地，M理论预言，众多的宇宙从无中创生。它们的创生不需要某种超自然的存在或上帝的干预。毋宁说，这些多重宇宙从物理定律自然地发生。它们是科学所预言的。每个宇宙在后来，也就是说，在像现在这个时刻，即在它创生许久之后，具有许多可能的历史和可能的状态。这些状态中的大多数完全不像我们观察到的宇宙，完全不适宜于任何生命形式的存在。只有非常少的一些可让我们这样的生物存在。因而，我们的存在从这个大量集合中只选取出那些和我们的存在相协调的宇宙。尽管在宇宙的尺度下，我们是弱小和微不足道的，然而这使我们在某种意义上成为造物主。 c:183
人们的自责心这么重，总能找到方法去自咎。 c:120
宇宙是由自然定律制约，也是按照我们将来总有一天能读懂的蓝图创生的。 c:270
如果自然由定律制约，就产生3个问题：1.定律的起源是什么？2.定律存在任何例外即奇迹吗？3.是否可能只存在一族定律？ c:210
因为用基础的物理定律去预言人的行为如此不切实际，我们采用所谓的有效理论。在物理学中，有效理论是一种框架，被创造来模拟某种被观察的现象，而不用仔细地描述所有的基本过程。例如，我们不能准确地解制约一个人体的每个原子与地球上的每个原子的引力相互作用的方程。但是对于所有实用的目的，一个人与地球间的引力只需寥寥几个数值，诸如人的总质量等，就可以描述。类似地，我们不能解制约复杂的原子和分子行为的方程，但我们发展了一种称为化学的有效理论，在未解释相互作用的每个细节的情形下，它提供化学反应中原子和分子如何行为的解释。在人的情况中，因为我们不能解确定我们行为的方程，所以我们利用人拥有自由意志的有效理论。研究我们的意志以及所引起的行为的是心理学。经济学也是有效理论，它基于自由意志的观念以及如下假设：人们估计可能的不同行动过程，并且选择最佳者。那个有效理论只能适度成功地预言行为 c:107
几年前，意大利蒙札市议会禁止宠物的主人把金鱼养在弯曲的鱼缸里。提案的倡议者解释此提案的部分理由是，因为金鱼向外凝视时会得到实在的歪曲景色，因此将金鱼养在弯曲的缸里是残酷的。然而，我们何以得知我们拥有真正的没被歪曲的实在图像？难道我们自己不也可能处于某个大鱼缸之内，一个巨大的透镜扭曲我们的美景？金鱼的实在图像固然和我们的不同，然而我们能肯定它比我们的更不真实吗？ c:209
不存在与图像或理论无关的实在概念。相反地，我们将要采用称为依赖模型的实在论观点：一个物理理论和世界图像是一个模型（通常具有数学性质）和一组将这个模型的元素与观测相连接的规则的思想。这提供了一个用以解释现代科学的框架。 c:286
牛顿的光模型能解释为什么光从一种介质进入另一种介质时弯折，但它却不能解释我们现在称为牛顿环的另一种现象。 c:17
微粒论不能解释牛顿自己观察到的称作牛顿环的现象。把一个透镜置于一面平坦的反射板上，并用单色光诸如钠光对其照射。从上往下看，人们将看到一系列明暗相间的圆环，它们以透镜和表面接触点为圆心。用光的粒子论来解释这个现象很困难，但在波动论中就能得到解释。 c:20
正像人一样，在波相遇时它们会倾向于要么相互加强，要么相互削弱。 c:15
宇宙并非仅具有单一的存在或历史，而是每种可能的宇宙版本在所谓量子叠加中同时存在。 c:84
那些每个由60个碳原子组成的分子有时被称作巴基球，因为建筑学家巴克明斯特·富勒建造过那种形状的建筑物。 c:23
当两道缝隙都打开时存在一些巴基球根本达不到的地方，而就在这些地方，当两道缝隙中只有任何一道打开时球确实到达。 c:11
量子物理似乎会削弱自然受定律制约的观念，但事实并非如此。它反而引导我们去接受决定论的新形式：给定系统在某一瞬间的态，自然定律确定各种将来和过去的概率，而非肯定地确定将来和过去。 c:247
每条对费恩曼求和（也因此对从A走到B的概率）有贡献的个别路径的相，可被设想成具有固定长度但可以指向任何方向的箭头。 c:16
对于大物体而言，非常类似于牛顿理论预言的路径一定具有相似的相位，而叠加起来对求和给出了最大的贡献。这样仅有的具有有效的大于零的概率的终点正是牛顿理论预言的那个，而该终点的概率非常接近于1。因此大物体恰如牛顿预言的那样运动。 c:48
费恩曼指出，对于一个一般系统，任何观察的概率由所有可能将其导致那个视察的历史构成。正因为如此，他的方法被称作量子物理“历史求和”或者“可择历史”表述。 c:90
量子物理告诉我们，不管我们现在多么彻底地进行观测，（不被观测的）过去，正如将来一样是不确定的，只能作为一带可能性谱系而存在。根据量子物理，宇宙并没有一个单一的过去或者历史。 c:127
宇宙最不可理解之处是它是可理解的。——阿尔伯特·爱因斯坦 c:100
，任何未被束缚的东西都会以地球原先的速度（在赤道处是每小时1100英里）保持运动——为了延迟日落要付出很高代价。牛顿本人对此毫不在乎，正如我们说过的，牛顿相信上帝能够并确实干涉宇宙的运作。 c:25
电磁力比引力强烈得多，但因为宏观物体包含几乎等量的正负电荷，所以我们在日常生活中通常觉察不到它们。这意味着，两个宏观物体之间的电磁力几乎被完全相互抵消，而不像引力那样，全部叠加。 c:65
如果电流能引起磁场，那么磁场也应能产生电流 c:30
现在我们相信，所有的力都由场来传送，因此它是现代物理，也是科幻小说的一个重要概念。 c:85
从麦克斯韦的猜测获得灵感，迈克耳孙和爱德华·莫雷于1887年作了一个非常灵敏的实验，以测量地球穿越以太的速度。他们的想法是比较两个成直角的不同方向的光速。如果相对于以太的光速是一个固定的数，那么测量就应该揭示出依光束方向而不同的光速。但他们没观测到这种差别。 c:24
经常发生的事是，人们利用不自然的特别的附加物试图挽救模型。 c:68
它是基于革命性的设想：时空不像原来以为的那样是平坦的，而是被处在其中的质量和能量弯曲或变形。 c:144
幸运的是，费恩曼除了发现可择历史的概念——在前一章中描述的考虑量子论的方法——还研究出解释不同历史的优雅的图解方法，今天该方法不仅应用于QED，而且应用于所有的量子场论中。 c:20
费恩曼图解方法提供一种摹想历史求和中的每一项的方法。那些称为费恩曼图的图画是现代物理最重要的工具之一 c:23
特别是，当把费恩曼图加起来时，其答案似乎表明电子具有无限质量和电荷。这是荒谬的，因为我们能够测量质量和电荷，而它们是有限的。为了处理这些无限，人们发展了一个称为重正化的步骤。 c:21
QED中重正化的成功鼓励了寻找描述其他3种自然力的量子场论的尝试。然而，将自然力分成4种也许是人为的，而且是我们缺乏理解造成的。因此人们寻找一种万物理论，它能够将4类力统一到一种与量子论相和谐的单一定律中。这将是物理学的圣杯。 c:56
QCD还有一个叫做渐近自由的性质，我们在第三章中提到了它但未给它命名。渐近自由是指当夸克靠近在一起时，它们之间的强力很小，但是如果它们离开更远则增大，它们仿佛是用橡皮筋连在一起。渐近自由可以解释为何我们在自然中没有看到孤立的夸克，而且未能在实验室制造它们。尽管我们不能观察到单独夸克，但因为它如此成功地解释质子、中子和其他物质的粒子，所以我们接受这个模型。 c:47
由于不确定性原理不允许场和变化率都是准确的，所以空间永不能空虚。它可拥有一个最低能量的态，称作真空，然而那个态遭受到所谓的量子颤抖，或者真空涨落——粒子和场不停地出现并消失。 c:66
牛顿在几个世纪之前证明，数学方程能对物体相互作用的方式给出令人惊讶的准确描述，无论是在地球还是在天穹。科学家们由此相信，只要我们知道正确的理论并拥有足够的计算能力，便能预见整个宇宙的未来。后来出现了量子不确定性、弯曲空间、夸克、弦以及额外维，而他们工作的最后结果是10500个宇宙，各自拥有不同的定律，其中只有一个对应于我们所知的宇宙。 c:92
根据中非波桑歌人的传说，太初只有黑暗、水和伟大的天神奔巴。一天，奔巴胃病发作，呕吐出太阳。一会儿，太阳灼干了一部分水，留下大地。可是奔巴仍然胃痛不止，又吐出来月亮和星辰，然后吐出一些动物：豹、鳄鱼、乌龟……最后是人。 c:12
本书里想要解决的问题：为何存在一个宇宙？为何宇宙如此这般？ c:44
要么宇宙是一个非常晚近的创生物，要么人类只在宇宙历史中存在了一小部分的时间 c:39
说得更准确些，是宇宙中的任何两点之间的距离在变大，而非空间在延续其自身。 c:92
空间的膨胀不影响诸如星系、恒星、苹果、原子或其他由于某种力束缚在一起的物体的尺度，意识到这一点很重要。 c:116
人们发现在整个太空存在着暗淡的微波背景。这个宇宙微波背景辐射或CMBR，和你的微波炉中的一样，只不过微弱得多。你把电视转到一个不用的频道就能看到CMBR——你在屏幕上看到的雪花，百分之几是由它引起的。 c:51
然而，甚至根据保守的估计，在这个宇宙暴胀期间，宇宙在0.000000 000000 000000 000000 000000 000 01 秒膨胀了1000 000000 000000 000000 000000 000倍。它仿佛是直径1厘米的硬币忽然爆炸到银河系宽度的一千万倍。这似乎违反了相对论，它要求没有任何东西可比光运动得更快，但那个速度极限不能适用于空间本身的膨胀。 c:95
物质和能量弯曲空间，改变物体的路径 c:20
物质和能量弯曲时间，而且使时间维度和空间维度“混合”。 c:46
历史必须是无边界的闭合面的思想被称为无边界条件。 c:154
天空中大约有一半的恒星是这种系统的成员。然而甚至简单的双星系统也只能维持显示在下图的那种类型的某种稳定轨道，这些轨道中的每一个都可能有这样的时候，这时行星要么太热要么太冷，以至于不能维系生命。多恒星团的情形甚至更坏。 c:35
上面的陈述可以表达为一个科学原理：正是我们的存在赋予了确定我们从何处在何时可能观测宇宙的规则。也就是说，我们存在的事实限制了我们发现自己处于其中的一类环境的特征。这个原则称为弱人择原理。 c:214
而这导致了科学决定论的思想：必定存在一整套定律完备集合，只要给定宇宙在某一特殊时刻的状态，它们就指明宇宙从那个时刻往前将如何发展。 c:91
为何存在实在之物而非一无所有？ 为何我们存在？ 为何是这一套定律而非别的？ c:66
我们的头脑通过对外部世界作一个模型来解释来自感官的输入。我们形成了房子、树、其他人、从墙上电源流出的电、原子、分子以及其他宇宙的心理概念。这些心理概念是我们所能知道的仅有的实在。不存在不依赖模型的实在性检验。由此推出，一个构建良好的模型创生自身的一个实在。1970年，剑桥的一位名叫约翰·康威的年轻数学家发明的生命游戏便是一个帮助我们思索实在和创生问题的例子。 c:65
因为引力塑造了空间和时间，它允许时空局部稳定但全体不稳定。在整个宇宙的尺度下，正的物质能量可被负的引力能量所平衡，这样对于整个宇宙的创生并未添加任何限制。 c:125
反物质 每种物质粒子都有相应的反粒子。如果相遇，它们就相互湮没，只余下纯粹能量。 c:34
量子论 一种理论，在那个理论中，物体不具有单一明确的历史。 c:17
奇点 时空中的点，在该处物理量变成无穷大。 c:22