「我們創造了宇宙，一如宇宙創造了我們。」 ——史蒂芬．霍金生前對《時間簡史》宇宙觀的顛覆性修正 由霍金最密切的研究夥伴，宇宙學家湯瑪仕．赫托執筆， 回溯他們二十年來的宇宙探索之旅， 帶我們一覽這位傳奇物理學家對宇宙起源的最終思考。 史蒂芬．霍金最終理論的重大轉折 霍金去世之前不久，他告訴作者，是時候寫本新書了。本書就是那本新書。作者寫下他們重返並進入大霹靂的旅程，以及這趟旅程到最後如何讓霍金放棄多重宇宙的觀點，改用驚奇的新視角來思考時間起源；這個視角在精神與本質上都深具達爾文主義的色彩，並提供對偉大宇宙設計的全新理解。 為什麼宇宙這麼適合生命發展？這是傳奇物理學家霍金生前最希望解釋的現象之一。二十多年來，霍金與他最親近的學生、朋友與研究夥伴赫托提出了以演化論為基礎、相當具顛覆性的宇宙起源理論：物理定律並非必然以當前的形式存在，而是隨宇宙誕生而出現，並和早期的宇宙共同演化；我們的觀測行為則是讓「萬有理論」成立的基礎。 本書是一部引人入勝的宇宙探索之作。赫托以清晰深刻的筆觸描繪了霍金的學術與哲學貢獻，提出了他獨特而具前瞻性的宇宙觀。赫托融合了科學理論與科學史，深入分析了科學辯論背後的哲學動機，以簡潔清晰的文筆呈現自哥白尼、牛頓、愛因斯坦以來，物理學界如何從決定論與上帝視角，走到當代量子論、全像原理與「蟲眼視角」，讓一般讀者也能夠理解和享受這個複雜且深奧的主題。 國內推薦： 吳俊輝（劍橋宇宙學博士、台大教授） 高涌泉（台大物理系兼任教授） 超級歪SuperY（YouTuber） 謝哲青（作家、旅行家、知名節目主持人） 國際好評： 真正讓思維拓展⋯⋯回報極大。 ——《泰晤士報》 關於史蒂芬．霍金最重要遺產的精彩書籍。 ——《觀察家報》 對宇宙基礎的大膽且激動人心的觀點。 ——《出版人週刊》 我們的宇宙為何會變成現在這個樣子？一切是如何開始的？可能會如何結束？湯瑪仕．赫托與史蒂芬．霍金合作探索了這些令人震撼的問題，由獨特的視角，了解霍金是如何在面對令人生畏的生理障礙，甚至在他晚年困獸之鬥中獲得的驚人洞察力。這本極好的書籍提供了對一個非凡個體、創造過程的深入洞察，以及我們當前對宇宙的了解的範圍和限制。 ——馬丁．里斯勳爵，劍橋大學宇宙學和天體物理學名譽教授 史蒂芬．霍金的最終理論在這本出色的易於理解的書中得到了清晰的解釋。作者湯瑪仕．赫托是霍金最親密的合作者之一，讓我們深入了解了霍金作為一位傑出的物理學家以及驚人毅力的人。 ——格雷厄姆．法梅洛，《劍橋大學丘吉爾學院》

【目錄】 第一章：悖論 第二章：沒有昨天的日子 第三章：宇宙創生 第四章：塵與煙 第五章：迷失在多重宇宙中 第六章：沒有問題？沒有歷史！ 第七章：沒有時間的時間 第八章：在宇宙中的家 致謝 圖片出處 參考書目 備註

前言 史蒂芬．霍金的辦公室有扇橄欖綠色的門，儘管辦公室位在熱鬧的公共活動室旁，史蒂芬卻喜歡讓門微微敞開。我敲了敲門走入房間，卻感覺像被傳送到不受時間影響的沉思世界裡。 我看到史蒂芬靜靜地坐在他的書桌後面，臉朝著入口，他的頭因為太重難以豎直，便靠在他的輪椅頭枕上。他緩緩舉目，以親切的微笑向我打招呼，好像他早就預料到我的到來。他的護士讓我坐在他旁邊，我瞥了一眼他桌上的電腦。螢幕保護程式有段文字持續捲動：大膽走向《星艦迷航記》不敢踏足的地方。 那是一九九八年的六月中旬，我們人在劍橋大學著名的應用數學與理論物理系（DAMTP, Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics）的迷宮深處。DAMTP位於康河畔舊印刷廠一棟年代久遠的維多利亞式建築裡，近三十年來，這裡一直是史蒂芬的基地，是他科學研究的重心。在此處，他就坐在輪椅上，即便連根手指都無法舉起，卻懷著熱情奮力以他的意志去彎曲這個宇宙。 史蒂芬的同事圖羅克（Neil Turok）告訴我說，史蒂芬想見我。圖洛克精采絕倫的課程，在最近激起我對宇宙學的興趣，這門課也是DAMTP著名的高等數學學位課程之一。史蒂芬似乎聽說我的課堂表現很優秀，所以想看看我夠不夠格成為他門下的優秀博士候選人。 史蒂芬那個塞滿書本和學術論文、布滿灰塵的舊辦公室讓我感到愜意。辦公室有著很高的天花板和一扇大窗戶，我後來才發現，即便在冷冽的冬天，他也會把窗戶敞開。門邊的牆上掛著夢露（Marilyn Monroe）的照片；下面放著一張裱框的簽名照，照片中霍金和愛因斯坦（Albert Einstein）以及牛頓（Isaac Newton）在企業號的全像甲板上打撲克牌。我們右邊的牆上有兩塊寫滿數學符號的黑板。在其中一塊黑板可以看到尼爾和史蒂芬所寫下，他們近期對於宇宙起源理論的計算過程，而第二塊黑板上的繪圖和公式似乎可以追溯到一九八〇年代初期。這些會不會就是他最後的潦草手稿呢？ 有個輕柔的喀喀聲打破沉默。史蒂芬開始說話了。十多年前的一場肺炎，使他接受氣管切開手術而失去自然說話的聲音，現在他通過無形的電腦語音溝通。這個過程非常緩慢且費力。 他使出已萎縮肌肉中的最後一絲力氣，用微弱的力量點擊精心放在他右手掌中、一個像是電腦滑鼠的裝置。安裝在輪椅其中一支扶手的螢幕亮了起來，在他的心智與外在世界間建立一條看不見的生命線。 史蒂芬使用一套內建詞庫和語音合成器的電腦程式，名為「等化器」（Equalizer）。他看似可以很直覺地運用「等化器」的數位詞彙庫，並帶著韻律感按出喀喀聲，彷彿裝置在隨著他的腦波跳舞。螢幕上有個選單列出許多常用的單字與字母表。這程式的資料庫還內建理論物理的術語，也能預測他下一個字要打什麼，並在選單的最下方顯示五個選項。不幸的是，選字系統以一套初階的搜尋演算法為基礎，它無法區分日常對話和理論物理學，有時會出現如「宇宙微波燴飯」與「額外的性別維度」的笑話。 在螢幕的選單下方出現一行文字，「安得烈宣稱。」我靜靜等待，心中充滿期待，熱切希望我能理解接下來的內容。過了一兩分鐘後，史蒂芬將游標指向螢幕左上角的「說話」圖示，並用他的電子語音說，「安得烈宣稱世界上有無窮多個宇宙。這實在太荒謬了。」 各位讀者，這就是史蒂芬的開場白。 安得烈是知名的俄裔美籍宇宙學家林德（Andrei Linde），他是一九八○年代初提出宇宙暴脹理論的科學家之一。這個理論改進大霹靂理論，假設宇宙起源於一次短暫的超快速擴張——暴脹。林德後來從他的理論得出誇張的延伸性構想，認為這次暴脹產生出不止一個，而是多個的宇宙。
過去，我曾將宇宙視為世界的一切，但這一切到底有多大呢？在林德的構想裡，我們一直稱為「宇宙」（universe）的，只不過是無數個「多重宇宙」（multiverse）裡的極小部分。他將宇宙想像成一個不斷擴張的龐大空間，裡面有著無數個迥異的宇宙，而且每個宇宙之間都隔得很遠，就像位於一片不斷膨脹汪洋之中的各座島嶼。為此，宇宙學家得面對很大的變化，而當中最具冒險性格的史蒂芬，早已注意到了這件事。
「為什麼要去煩惱其他的宇宙？」我問他。史蒂芬的答案相當難以理解。「因為根據觀察結果，宇宙似乎經過設計，」然後，他繼續敲擊裝置說，「為什麼宇宙是現在的模樣？我們為什麼在這裡？」 我的物理老師從未用這樣形上學的詞彙談論過物理學和宇宙學。 「這難道不是個哲學問題嗎？」我嘗試問道。 「哲學已死。」史蒂芬說，眼睛閃著光芒，準備展開辯論。可我還沒做足準備，但我不禁想著，像史蒂芬這樣棄絕哲學的人，在研究中用運哲學的方式卻反而很自由且很有創意。 史蒂芬有著特殊的氣場，僅僅透過一個小動作，就能為我們的對話注入豐富的生命力。他所散發出的魅力與風采是很罕見的。他那開懷的笑容與表情豐富的臉孔，既溫暖又俏皮，就連他機械化的聲音也因而聽起來很有個人特色，讓我想要更深入探索他沉吟的宇宙奧祕。 就像德爾菲神諭一樣，他掌握了用寥寥數語概括長篇大論的藝術。這最終形成一種思考與討論物理學的獨特方式；正如我接下來將會描述的，這也是種嶄新的物理學。但這樣的簡潔也代表著，即使是一個小小的敲擊失誤，像是少打一個字——譬如少打「沒有、不是」（not）—就可能會（其實常常）帶來挫折與混亂。不過，那天下午，我並不介意陷入這種混亂之中，甚至很欣慰能在史蒂芬瀏覽「等化器」的過程中，得到時間去思考我的回答。 我明白史蒂芬所謂「宇宙似乎經過設計」的意思，他的觀察結果指的是，在經過那般暴烈的開端過後，宇宙卻能藉由巧妙的配置，讓生命生活於其中——即便在是數十億年後的未來。這個看似理所當然的事實，卻用不同方式困擾著數個世紀的思想家，因為這感覺是個重大的安排。就彷彿生命和宇宙的起源糾纏不清，而宇宙一直都很清楚，總有一天自己會成為我們的家園。我們應該如何理解這個意圖所顯現出的神祕現象？這是人類對於宇宙的核心問題之一，史蒂芬深知宇宙學理論對此能有所斬獲。解開宇宙設計之謎的願景或希望，確實是驅使他著手大部分研究的動力。 這個議題非同小可。多數的物理學家都傾向避開這些困難的、看似哲學性的問題，或相信總有一天我們會發現到，宇宙結構的精心設計，是依循著萬有理論核心中的優雅數學理論而生。如果真是如此，那麼看似經過設計的宇宙，似乎就只是幸運的意外，是客觀、無人介入的自然定律所產生的偶然結果。 但是史蒂芬和安得烈都不是一般的物理學家。他們不願意押注在抽象數學的優美上，他們認為能孕育生命的宇宙有著不尋常的巧妙配置，且這個配置碰觸到關乎物理學本質的重大難題。他們不甘願只是直接套用自然定律，而想追求更全面、甚至能夠質疑定律起源的物理學觀點。這個精神促使他們去研究大霹靂，因為宇宙的有序設計，大概就是在宇宙誕生之際就規劃完成。但對於宇宙誕生的理論，史蒂芬和安得烈的觀點大相逕庭。 安得烈的構想是，宇宙是個龐大、不斷膨脹的空間，在這個空間中會不斷出現產生新宇宙的大霹靂，每一個宇宙都有自己的物理特性，就像是局部宇宙的天氣一般。他主張，我們不應該對自己身處在一個適合生命發展的稀有宇宙感到驚訝，因為很顯然的，我們也不可能處在任何一個生命無法發展的宇宙中。林德的多重宇宙理論認為，因為我們對宇宙的理解有限，才讓我們抱持著宇宙背後有著偉大設計的幻覺。 史蒂芬則主張，林德所謂從單一宇宙到多重宇宙的宏大宇宙觀，只是個無法解釋任何事情的形上學幻想（雖然我感覺他無法完全證明這論點）。儘管世界上最卓越的宇宙學家對這些基本問題有著明顯的分歧，卻仍以如此堅定的信念進行辯論，我對此感到很有趣且興奮。 我大膽提問：「林德是不是援引人擇原理」，以人類存在的現況，從多重宇宙中選出利於生命的宇宙？ 史蒂芬的眼睛轉向了我，嘴巴微張，我對這表情感到困惑。後來我才明白，這表情代表他不認同。當他意識到我對於他與熟人使用的這種非語言溝通方式還不熟悉後，他把眼睛轉回螢幕，開始輸入一個全新的句子。事實上，是兩個句子。 「人擇原理是一種自暴自棄的手段，」他寫道，隨著他敲出的字越多，我也越感困惑，「這概念否定了人類能基於科學途徑來理解宇宙基礎秩序的希望。」嗯，還真是讓人驚訝。我讀過《時間簡史》，所以我知道早期的霍金曾屢次試著將人擇原理納入解釋宇宙的一部分。有著宇宙學家靈魂的史蒂芬，很早就意識到大規模的物理特性與生命的存在之間，有著驚人的關聯。早在一九七〇年代初期，他曾提出一套人擇理論論
述（後來被證實有誤），用來解釋為什麼在空間中的三個維度上，宇宙擴張的速度皆一致。難道他改變心意，不再覺得人擇理論的論述適合用在宇宙學中？ 當史蒂芬為了清理氣管稍作休息時，我在他的辦公室四處瞧瞧。我們左側牆面有道橫越整面牆的架子，上頭堆滿各種語言的《時間簡史》譯本。我想知道還有哪些書裡面的概念是他不再認同的。我注意到在這些《時間簡史》旁，他過往研究生的博士論文一字排開。一九七○年代初以降，史蒂芬在劍橋大學建立著名的思想學派，總是有一小群研究生和博士後研究員來來去去。
他們論文的主題涉及幾個在二十世紀末，物理學界努力想解開的最艱深問題。從一九八○年代起，就有惠特（BrianWhitt）的〈引力：一個量子理論？〉以及拉夫拉姆（Raymond Laflamme）的〈時間與量子宇宙學〉。道克（Fay Dowker）的〈時空蟲洞與自然常數〉把我帶回一九九○年代初期，當時史蒂芬和他的同事們認為蟲洞—空間之中的幾何橋樑—影響了基本粒子的特性。史蒂芬的朋友索恩（Kip Thorne）後來在電影《星際效應》中，用蟲洞將庫珀帶回太陽系。在費伊的右邊是泰勒（Marika Taylor）的〈理論中的問題〉，她是史蒂芬最新的門生。在第二次弦論革命期間，馬里卡開始跟著史蒂芬研究，當時這個理論演變成規模更大的所謂「理論」，而史蒂芬也終於開始對這個理論有所興趣。 書架的最左側有兩本綠色厚書封的舊書《宇宙膨脹的性質》。這本是史蒂芬的博士論文。在一九六〇年代中期，貝爾實驗室大型的霍姆德爾喇叭天線首次偵測到來自大霹靂的微弱微波輻射訊號。史蒂芬在他的論文中證明，若愛因斯坦的引力理論是正確的，那麼這些訊號就代表了時間必然有個起始點。但這跟剛才討論到安得烈的多重宇宙理論要如何同時成立呢？ 很快地，我在史蒂芬著作的右側看到吉伯森（Gary Gibbons）的《重力輻射與重力塌縮》。吉伯森是史蒂芬指導的第一位博士生。一九七〇年代前期，美國物理學家韋伯（Joe Weber）宣稱他經常探測到傳自銀河系中心的重力波訊號。他所回報的重力輻射強度極高；在此條件下，銀河系散失質量的速度將使得銀河系無法永續存在——若真如此，銀河系將在短期內消失。史蒂芬和蓋瑞受到這個悖論所吸引，曾考慮在地下室裡建造他們自己的重力波偵測器。幸好他們沒有付諸行動；這些重力波的謠言後來被證明有誤，需要再過四十年，雷射干涉引力波天文台（LIGO）才終於成功地偵測到這些難以捉摸的波動。 史蒂芬通常每年會找一名博士生，跟他共同投入一項高風險但高報酬的研究，像是研究黑洞—視界之外的塌縮恆星—或是大霹靂。他會輪流安排，讓一位學生研究黑洞，下一位則研究大霹靂，這樣他麾下的博士生就隨時都有人投入在他兩個主要的研究方向。他會這麼做是因為，他認為黑洞跟大霹靂就像是太極的陰陽—史蒂芬對大霹靂的許多關鍵洞察都可以追溯到他之前在黑洞研究時發展出的想法。 在黑洞內部與大霹靂當下，引力的宏觀世界會完全與原子和粒子的微觀世界融合在一起。在這極端的條件下，愛因斯坦的廣義相對論和量子理論最好能相互彌合，只可惜事與願違，而這往往被視為物理學中最大的未解難題之一。舉例來說，這兩項理論對因果關係和決定論有著截然不同的看法。愛因斯坦的理論遵循牛頓和拉普拉斯的傳統決定論，而量子理論的基本組成就包含不確定性與隨機性，且只保留了弱化的決定論—大約只有拉普拉斯所認為的一半。多年來，史蒂芬的重力研究團隊（包含已畢業的成員）是世界上對這議題研究最深的團隊，揭開深層的概念性問題，這類問題將在試圖融合這兩個原則看似矛盾的物理理論於同一個協調框架時出現。 與此同時，史蒂芬已經「整理好了」（照他的護士的說法），並再次開始敲擊。（我們那天下午的對話遇到了第二次暫停，史蒂芬出現在《辛普森家庭》影集的預告中，他被要求審核這個預告）。 「我希望你和我一起研究大霹靂的量子理論……」 顯然地，我輪到大霹靂的年度。 「……一起整理多重宇宙。」他抬頭看著我，張大嘴微笑，眼睛再次閃爍。就是這樣。不以哲學式的探索或訴諸人擇原理，而是透過把量子理論更深地融入多重宇宙研究，我們才能掌握多重宇宙。從他的語氣聽起來，這問題好像只是普通的家庭作業，而且雖然我從他的表情看得出我們已經開始動工了，但我對於「霍金號太空船」要航向何方一無所知。 「我要死了……（I am dying）」這串文字出現在螢幕上。 我呆住。我瞥向在辦公室角落安靜閱讀的護士。我回頭看著史蒂芬，就我看來他看似乎沒啥問題，他繼續敲擊。 「我……想……要……杯……茶，想得要命（...for...a...cup...of...tea.）」 我們人在英國，那時下午四點。 單一宇宙還是多重宇宙？有設計（者）存在嗎？這個重大問題讓我們忙了二十年。一個家庭作業的題目帶出另一個題目；很快地，我和史蒂芬就發現我們身處二十一世紀上半葉，理論物理最熱議的主題之一。幾乎每個人都對多重宇宙都有看法，但沒有人真正明白該如何解釋。最初，這只是他指導我的博士論文題目，後來卻演變很美妙的緊密合作，直到二〇一八年三月十四日史蒂芬逝世才畫下句點。 我們的研究追尋的不僅僅是大霹靂本身—這個關於「存在」的核心謎團—還有自然定律更深層的意義。最後，宇宙學研究會發現哪些關於這世界的事？人類在其中又扮演怎樣的角色？這些思考把物理學帶離既有的舒適圈。但這正是史蒂芬喜歡涉足的領域，經過數十年潛心研究宇宙學之後，他所鍛鍊出來的超凡直覺如神諭般準確。 年輕的霍金就跟許多學界前輩一樣，將物理的基本定理視為永恆不變的真理。「如果我們真的找到一個完整的理論……我們就會真正瞭解上帝的心意，」他在《時間簡史》一書中寫道。然而，十多年後，當ㄌ我們第一次碰面時—在林德多重宇宙理論的陰影籠罩之下—我感覺到他對這論點有所動搖。在大霹靂這個時間起源的當下，物理學真的提供這個世界超凡的運作基礎嗎？我們真的需要這樣的基礎嗎？ 我們很快就發現，理論物理界的理論化的程度已經偏離現實太遠。當我們追溯到宇宙最初的時刻時，會遇到更深奧的演化；在那個狀態，物理定律本身也在變動與演化。物理定律在太古宇宙階段的變化，就像是達爾文演化論中的隨機變異和天擇一樣，此時粒子的種類、力，甚至時間（我們將會討論到）也會逐漸消失在大霹靂中。更進一步來說，我和史蒂芬認為大霹靂不僅是時間的起點，也是物理定理的起源。我們的天體演化學的核心，是關於初始狀態的新物理理論，我們也漸漸意識到，這個理論同時包括了理論的源起。

作者：湯瑪仕．赫托(Thomas Hertog) 譯者：余韋達 出版社：大塊文化 書系：from 出版日期：2024-06-28 ISBN：9786267483237 城邦書號：A1400749 規格：平裝 / 單色 / 416頁 / 14.8cm×21cm