下篇 霍金到底知道什麼 第五章 存在之謎與定律規則
存在之謎
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我們每一個人的生命都極為短暫，而短暫的時間隻能夠讓我們探索到整個宇宙微不足道的小小的一部分，但好奇是根植於我們靈魂深處的本性，求知是我們的全部。在我們有限的時間裏，我們從不曾停下探索的步伐，始終都在不停追尋著答案。生活在這樣一片浩瀚的、不曾停止改變的世界裏，每當我們抬頭仰望浩渺的星空，不由得就會提出這樣一連串的問題：我們應該怎樣來理解這個我們所處的世界？這麼廣闊的宇宙究竟是在怎樣運行著？什麼才是最真實存在著的本性？而一切的一切又都是從何而來，去往何處？宇宙中真的存在著無所不能的造物主嗎？相信所有的這些問題都曾在某些時候困擾過所有的人。
也許現在可以用許多種不一樣的方式將量子論給表述出來，但毫無疑問，由理查德·費恩曼所做出的表述至今來說都還是最為直觀的。在現代物理學還沒有出現的年代裏，人們曾普遍地認為一切有關於世界的知識都是可以通過直接觀測的手段獲得的。事物的本質就是它們看起來的那個樣子，跟我們通過感官而覺察到的並沒有什麼不同。直到伴隨著現代物理的出現和發展，人們才漸漸地了解到情況並非如此，我們肉眼看到的不一定就是真實的，我們的感官有時候也會欺騙我們。現代物理的基石是諸如費恩曼的那些與日常經驗相抵觸的概念，因此，那些實在性的、幼稚的觀點和現代物理完全不相容。為了解決這種自相矛盾的情況，人們現在采用了一種被稱為依賴模型的實在論方法。依賴模型的實在論是基於這樣的一種觀念：即在我們的頭腦中構造出一個世界的模型用以解釋那些來自真實世界中的感官輸入。當依賴模型能夠成功地解釋某個事件，我們就將真實存在或絕對真理性的一些品格賦予它，使其成為組成它的元素和概念。在實際生活中，我們在為一些確定物理場景建造模型的時候往往會存在許多種不同的方法，每一種方法都會采用不一樣的基本元素和概念。可是如果不同的兩個物理理論或模型都能夠精確地預言到同樣的事件的話，我們就不能片麵地評判說某個模型比另一個更加真實、符合實際；更直白一點兒來說，在選擇模型的時候，哪個模型使用起來更加方便，我們就傾向於使用哪個。
縱觀整個世界的科學發展史，從古希臘的柏拉圖到近代英國科學家牛頓的經典物理學理論，再到如今的現代量子理論，在這個不斷發展的過程中，人們也發現了許多越來越好的理論和模型序列。而在這其中，M理論並不是人們通常意義上所認知的那種理論，它是涵蓋了整個一族不同的理論，有著許多不同的分支，雖然其中的每一種都隻能在物理場景的某一些範圍內進行描述和觀測，但其效果卻十分好。M理論有點兒像我們所熟知的地圖。眾所周知，單獨的一張地圖並不能夠將整個地球的表麵顯示出來，普遍應用於世界地圖中的麥卡脫投影使得遙遠的北方和南方麵積顯得十分巨大，並且還沒有完整覆蓋南北兩極，因此，為了能夠如實地繪製整個地球的地圖，我們必須利用多張地圖，每一張單獨的地圖覆蓋有限的範圍，並且通過這些地圖的相互疊加，同時在疊加處使這些地圖展現出相同的風景，這樣我們才能繪製出真實的世界地圖。而M理論與上述製圖的原理相似，在M理論族中，不同的理論相互之間也許會表現出十分懸殊的差異，但從整體上來看，它們都可以被認作是在同一基本理論之中的不同方麵。它們都是基本的理論，但都隻適用於一些有限的範圍版本，諸如“能量的量”這樣的範圍。就像是在麥卡脫投影之中相互疊加的地圖，在不同的版本之中的相交之處，M理論族也要能夠預言到相同的現象。當然，就像不存在隻用一幅就能很好地描繪出整個地球表麵的平坦地圖一樣，也不存在能夠很好地描繪在所有情況下人們觀測到結果的一個單獨的理論。
接下來，我們將要描述的則是為什麼運用了M理論，我們就能夠為生命起源這一重要的問題尋求到答案。因為根據M理論表述，我們生存的宇宙並不是僅存的宇宙，在M理論中還預言了許多其他的宇宙，在M理論中，宇宙都是從無中誕生而來。在M理論看來，宇宙的誕生並不需要那些所謂超自然的存在，即我們常說的上帝的幹預。
依照人類曆史的大事記年表來看，科學探討直到現在還都隻是一個非常嶄新的事物。早期的人類——智人，大約是於公元前的20萬年左右起源於撒哈拉沙漠以南的非洲大陸，而書寫語言則是農耕社會之下的產物，其曆史僅僅可以追溯至公元前7000年。（目前發現的一些最早書寫的碑銘上記載的是關於每位居民每日啤酒的定量。）在四大古文明之一的古希臘中，有關於書寫的最早的記錄僅可被追溯至公元前9世紀，而古希臘文明發展的高峰——“古典時代”還是在此之後的幾個世紀才得以到來。古希臘的“古典時代”起始於公元前5世紀末至4世紀初。根據古希臘的哲學家亞裏士多德的說法，大約在那個時期，首先是由泰勒斯提出了下麵這樣的觀念：即世界是可以被我們所理解的，在我們身邊所發生的複雜事件都可被簡化成簡單的原理，並不用訴諸神秘或借用神學的解釋就能夠得到闡明。
同時，泰勒斯還準確地預言到了公元前385年發生的日食，雖然在現在看來，他當時這一高度精確的預言也許隻是碰巧走了大運的猜測。泰勒斯在曆史上是一位非常模糊的人物，他沒有為後世留下自己的任何著作。泰勒斯的家位於愛奧尼亞地區的知識者中心之一，愛奧尼亞曾被希臘殖民，但它的影響曾擴展到過土耳其、意大利那樣遙遠的西方。愛奧尼亞的科學是以借用強烈興趣來揭示一些基本的定律，再運用這些基本的定律去解釋自然現象為特征的，它是人類漫長的思想進化曆史上的一座巨大裏程碑。愛奧尼亞學者的方法是理性的，令人驚異的是，在當時如此簡陋的條件下愛奧尼亞的學者們得到的結論竟然十分類似於我們現在的結論，不過現在的我們是運用了更加複雜的方法才使得自己相信那個結論。愛奧尼亞代表了一個偉大的開端，但令人遺憾的是，隨著歲月漫長的更迭，愛奧尼亞科學中的多數都遺失了，於是現在的我們隻好重新花費巨大的代價再去發現或發明先人曾經的遺惠，這種情況並不止一次發生著。
而直到今天，被我們稱為自然定律的數學在曆史中最早的表述也隻可追溯至一位名叫畢達哥拉斯的愛奧尼亞人。畢達哥拉斯憑借著以他的名字命名的一條定理而聞名於世：即直角三角形的斜邊的平方等於其他兩邊的平方和，同時據說還是由畢達哥拉斯最先發現了樂器中弦的長度和聲音的諧波組合的數值關係，用我們今天的語言簡潔來描述，就是在固定張力下弦振動的頻率（每秒振動數）與弦長成反比。從實用性的觀點來看，這個關係就能很好地解釋為什麼低音吉他的弦必須要比普通吉他的弦長這個讓人困惑的問題。也許畢達哥拉斯並沒有真的發現這個關係，因為甚至就連以他的名字命名的那條定理也並不是首先由他所發現的，但是依據現存的證據，我們至少可以證明，早在畢達哥拉斯的時代，那時的人們就獲知了弦長和音調之間具有著某種聯係。如果事實真的是如此的話，那麼我們便可以將這個簡單的數學公式作為現在理論物理的第一個事例了。