大設計

《大設計》這本書的主題是理解生命、萬物和宇宙的存在。宇宙何時並如何起始？我們為何在此？為何是有非無？何為實在本性？為何自然定律被精細地調諧至讓地球的生命存在？宇宙和生命本源的本質性問題曾只是哲學的一個分支，而現在卻成了科學家、哲學家和神學家都很關注的研究領域。在該書中，史蒂芬·霍金和加州理工學院物理學家列納德·蒙洛迪諾為人們解密：設計這個世界的不是上帝而是另有“他人”，用淺顯易懂的文字講述了一個可能性——“宇宙並不是一個單一存在體，多個宇宙並行存在和發展的可能性很大”。此外，他們還對“全能理論”——M理論作了總結，認為“全能理論”是人類自身和人類所處宇宙的運行法則，是當前除“萬物理論”外唯一可行的備選理論。他們寫道：如果得到確認，“全能理論”將成為愛因斯坦苦苦追尋的統一理論，並代表着人類理性的終極勝利。 ^[3] 

《大設計》的寫作背景是在《時間簡史》（1988年）出版後的二十多年間，無論在對宇宙的觀測，還是對萬物理論的探討都取得了長足的進展，尤其是發現了宇宙加速膨脹，發展了弦論和M理論。這些進步都要求對人類的宇宙觀做進一步的審視。《大設計》一書是《時間簡史》的發展，它納入了所有這些新的進展。 ^[4] 

早在2001年，史蒂芬·霍金設想要再寫一本書。而這本書從落筆到成書出版，幾乎走過10個春秋，直到2010年原著才正式面世。 ^[3] 

2006年夏天，霍金第三次訪問中國，在北京舉行的記者招待會，會上有記者問：“你能對宇宙和我們自身的存在進行評論嗎？”霍金答：“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《大設計》的主旨，這本書正是對他當時回答的圓滿闡述。 ^[1] 

在《時間簡史（普及版）》（2005年）出版之後，史蒂芬·霍金與列納德·蒙洛迪諾決定一起再寫一本書，題目為《大設計》。兩人從頭開始，霍金介紹自己還未跟公眾細説過的一些新的理論，此外這本書還涉及一些非常棘手的問題，比如平行宇宙的理論，這一理論認為宇宙可能是從虛無狀態中產生的，而且自然法則似乎恰好按照生命存在所必需的各種要求對宇宙進行了優化和調整。這次的寫作跟《時間簡史（普及版）》完全不同，是從零開始，因此兩人需要拿出很多時間面對面地工作，所以列納德定期從美國加州飛到英國劍橋，和史蒂芬一起寫作，直到在2010年最終完成此書。 ^[12] 

主要觀點：

霍金在書中提出了無中生有的場景，這一概念牽涉到實在的概念。在《時間簡史》的終篇，作者提出，儘管統一理論以及無邊界的宇宙模型如此美妙，但也必須面對實現的詰問，《大設計》一書試圖回答這個攸關重要的問題。二十世紀之前，物理學認為實在是獨立於觀察者的。但現代科學尤其是量子論的發現，使得人們不得不拋棄這個觀念。霍金認為，依賴模型的實在論和現代科學相協調。而現代科學的產生基礎是人們生活其中的四維時空。而新近提出的M理論，卻將宇宙理論擴展到十一維，四維時空是由十一維時空捲縮來的，這就是説，人類的生存環境和表觀定律是由人類存在的條件從多世界中挑選出來的，否則人們便無法解釋為何人類的自然環境和定律恰好有利於自己，彷彿自然為人類的生存進行了偉大的設計。在這個大設計中，造物主雖然被摒棄，人類作為觀察者卻參與進來。

哲學與科學：

在哲學史上，笛卡兒、康德、彭加萊和羅素都是科學家兼哲學家。在他們之後，尤其在發現量子論之後，哲學界就跟不上科學進展的速度。哲學著作中有關時空宇宙的論述對理論物理已經沒有什麼意義。還有，人們總是被教導説，客觀世界是獨立於人類而存在的。但量子論卻認為，任何觀測都會干擾對象，在多數情形下，觀測的結果是概率分佈的，觀測干預了世界的演化，並導致“多世界”或“多宇宙”，人類只能感覺到生活在其中的一個世界中，至於生活在哪個世界則是隨機的。此外，在給定的初態和終態之間，宇宙的歷史在經典物理中是唯一的，而在量子物理中不但不是唯一的，而且還是任意的。經典物理是量子物理在特定條件下的近似。人類的現態（即目前的狀態）甚至會影響宇宙過去的歷史，因為如果給定了現態，那麼和人類相關的歷史必須能演化到這個現態，而其他的歷史都沒有貢獻，人類也觀測不到它們的效應。可以説，人類的現態對過去的歷史進行了選擇。這顯然違反了因果律，使因果的差異消失。經典物理中的因果差異過於絕對，過於苛刻。人類也是在這個意義上參與了宇宙的創生。客觀世界的獨立性和量子論不協調，而人們無法放棄量子論，因為它從未被違背過，所以只好拋棄前者。

量子宇宙學：

大爆炸模型已被科學界廣泛接受，但它沒有解決宇宙起源的問題。宇宙起源的學説有若干，但只有霍金的量子宇宙學是既自洽又自足的。宇宙的邊界條件是它沒有邊界，這樣就把宇宙的量子態確定下來，賦予宇宙學以可預見性。霍金和他的合作者利用費恩曼的路徑積分給出宇宙的波函數，人們可以將宇宙視為演化的過程，也可以認為整個演化就是存在。

他在《大設計》中提出依賴模型的實在論，認為實在只不過是可和觀測對應的自恰的理論或模型。宇宙或萬物可有若干實在，若找不到任何合格的理論或模型，即沒有實在，也就是説，宇宙或萬物即消失。規律不能統攝的現象是奇蹟，如果人們在某場景發現奇蹟，就知道該場景是非真的，人們對此已深有體會。在無邊界設想的框架中，和觀測一致的萬物理論，就是宇宙的存在。

“多宇宙”學説：

“多宇宙”學説有幾種版本，是由許多科學家在不同時期提出的。粗略地講，有一種版本是基於前面提及的量子論的觀測效應，另一種是起源於M理論中的多於10的500次方的不同的宇宙解。這兩種版本中在不同的單獨宇宙之間沒有交流。然而，由觀察者存在的條件對人類的環境甚至人類四維時空表觀規律的要求，會把人類的世界從多維世界中挑選出來，這被稱為人擇原理。《大設計》的第7章就是討論人擇原理。人擇原理要求人類的世界和太陽系相差無幾，尤其是表觀定律必須如此這般。

M理論：

許多學者認為，尚未完成的M理論也許是萬物理論或終極理論的唯一候選者，它要將自然的各種力統一起來，但M理論是一族理論網絡，五種弦論和超引力是它在不同情形下的近似。十一維時空是由M理論的自恰性要求的。人類的存在要求其中的七維被捲縮，而人類生活在餘下的四維大尺度時空中。七維的捲縮方式決定人類四維時空的表觀定律。

M理論在數學上非常美妙，也能包容之前的許多理論模型，這是許多優秀的頭腦致力於研究它的原因。但在物理上，M理論至今仍缺乏特有的基本原理，這與狹義相對論，廣義相對論有光速不變原理、等效原理作為基礎迥然不同。超對稱是M理論中的一個非常重要的原理，但它並非專為M理論提出的，它的提出比M理論要早得多。

M理論還未被觀測所證實，甚至還未能獨立提出過一個可被證偽的預言。弦論家們預言M理論很可能實現愛因斯坦統一理論之夢，但就目前而言，還遠未像相對論和量子論那樣被廣泛接受。 ^[4-5] 

《大設計》英文原版自2010年8月出版以來，一直是亞馬遜網站上最為暢銷的書籍之一，連續8周名列排行總榜第一名。 ^[1] 

《大設計》可以看成是霍金的學術遺囑。從這個意義上説，這本書非常值得重視，可能比霍金以前所有的著作都值得重視。他在這本書中只是完成了戰隊，並沒有提供新的立場。但是考慮到霍金“當代科學之神”的傳奇身份和影響，他的站隊就和千千萬萬平常人的站隊不可同日而語了。正是在這個意義上，霍金在“宇宙是否由上帝創造”、“我們要不要和外星文明交往”兩個問題上“用老生常談作出了新貢獻”。（上海交通大學教授江曉原評） ^[3] 

從科普的角度講，這本書（《大設計》）與之前的兩本書（《時間簡史》與《果殼中的宇宙》）的不同之處在於，雖然霍金在《大設計》中還是介紹了天體物理學領域研究的一些新進展，但並不僅僅是停留在他天體理論專業思想上面，更多的是闡述了哲學與人文科學等交叉科學理論。（湖南科學技術出版社策劃編輯孫桂鈞評） ^[3] 

《大設計》雖然講的是哲學，但霍金作為科學家，所講的哲學並不是他自己的哲學，而更多的是已有的哲學，以霍金自己的話説就是“站了一次隊而已”。如“依賴模型的實在論”這本身也不是一個很新很特別的哲學，以往的哲學家們也闡述過很多類似的觀點，而只是他以這種更質樸的物理學家的身份重新表述了理論。（清華大學教授劉兵評） ^[3] 

史蒂芬·威廉·霍金（Stephen William Hawking），1942年1月8日出生於英國牛津，2018年3月14日病逝，英國劍橋大學物理學家。霍金21歲時患上肌肉萎縮性側索硬化症（盧伽雷氏症），全身癱瘓，不能言語，手部只有三根手指可以活動。1979至2009年任盧卡斯數學教授，主要研究領域是宇宙論和黑洞，證明了廣義相對論的奇性定理和黑洞面積定理，提出了黑洞蒸發理論和無邊界的霍金宇宙模型，在統一20世紀物理學的兩大基礎理論——愛因斯坦創立的相對論和普朗克創立的量子力學方面走出了重要一步。獲得CH（英國榮譽勳爵）、CBE（大英帝國司令勳章）、FRS（英國皇家學會會員）、FRSA（英國皇家藝術協會會員）等榮譽。 ^[6] 

列納德·蒙洛迪諾（Leonard Mlodinow），曾是一名真正的理論物理學家，後來去了好萊塢打拼，成為《星際迷航：下一代》等劇的編劇，接着進軍遊戲界和圖書出版界，都取得了成功。不過，他一直沒有放棄理論物理學研究，以“業餘物理學家”的身份，一直有論文發表。 ^[7]