《圣经》告诉我们的，是如何生活才能去天堂，而不是在天堂如何生活。——伽利略在受审期间所复述的巴隆尼斯红衣主教的话
世界凭什么只能是“有”，而不能是“无”？世界完全有可能并不存在，正如它也完全有可能确实存在一样，这是个悬念，有了这样一个悬念，形而上学思想的钟才永不停摆。
——威廉·詹姆斯（William James）
神秘感是我们所能拥有的最美丽的体验。它是最根本的情感，有了它才能哺育出真正的艺术和真正的科学。无论是谁，如果对它没有认识，不再好奇，不再有惊异，那就与死无异，而他的目光也就暗淡下来了。
——阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）
1863年，托马斯·H 1 赫胥黎（Thomas H 1 Huxley）写道：“人类一切问题的问题，隐藏在所有问题背后，而且比它们当中的任何一个都更有趣的这个问题，是确定人在自然界中的位置，以及他与宇宙之间的关系。”
赫胥黎是有名的“达尔文斗士”，他曾与极为保守的维多利亚时代的英国人展开激烈的辩论，维护进化论。对于当时大多数的英国人来说，人类傲然屹立在造化的正中心；不仅太阳系是宇宙的中心，而且人类是上帝创造世界的最高成就，是上帝神圣杰作的巅峰。上帝就是按照他本人的模样创造我们的。
面对宗教势力的万箭齐发，赫胥黎公然挑战这一宗教正统观念，捍卫达尔文理论，从而帮助我们更科学地认识了自己在生命之树中的地位。今天，我们认识到，在科学巨匠当中，牛顿、爱因斯坦和达尔文在帮助确认我们在宇宙中的正确地位方面进行了艰辛的耕耘。
他们为确定人类在宇宙中的角色地位所做的工作，都对神学和哲学造成了冲击，为此他们各自都极力做出了自己的解释。在“原理”一书的结论中，牛顿宣称：“太阳、行星和彗星所构成的最美丽的体系只可能出自于一个智慧和强大的生灵的指引和主导。”如果说，是牛顿发现了运动定律，那么必然有一个神灵的存在，是它制定了这些定律。
爱因斯坦也相信存在着一个他所称的“老家伙（the Old One）”，但它并不干预人类事物。他的目标不是颂扬上帝，而是要“读懂上帝的心思”。他常说：“我想要知道上帝是如何创造这个世界的。我所感兴趣的，不是这种现象或那种现象。我想要知道上帝的心思。其他都属于细枝末节。”对于自己对这些神学问题的浓厚兴趣，爱因斯坦做出的结论性的解释是：“没有宗教的科学是跛子，但是没有科学的宗教是瞎子。”
但是达尔文对人类在宇宙中的角色问题上则是无可救药的莫衷一是。虽然达尔文是公认的把人类从生物界中心宝座上拉下来的人，但是他在自己的自传中写道：“要把这个无限绝妙的宇宙，包括人类可以回顾过去以及遥想未来的能力都看成是盲目的偶然或必然结果，是极其困难的，甚至可以说是不可能的。”他曾私下对一个朋友说：“我的神学观点完全是一塌糊涂。”
不幸的是，“确定人类在自然界的地位及其与宇宙的关系”也是充满危险的，对于那些敢于挑战占统治地位的正统思想及僵化教条的人来说更是如此。尼古劳斯·哥白尼在 1543 年临终之前写下了其开创性著作《天体运行论》（De Revolutionibus Orbium Coelestium/On the Revolutions of the Celestial Orbs），这绝不是偶然的，因为这使他得以免受宗教裁判之苦。伽利略虽然受到了美第奇家族中强有力的保护者的长期庇护，但最终还是不可避免地激起了梵蒂冈的震怒，因为他普及了一种仪器，它所揭示出来的宇宙与教会的信条截然不同：望远镜。
科学、宗教和哲学之间的关系错综复杂，的确是一剂烈药，一触即发。伟大的哲学家乔达诺·布鲁诺（Giordano Bruno）由于拒绝放弃自己的信仰，认为上天有无穷数量的行星，蕴藏着无穷数量的生命体，1600年竟被在罗马的街道上绑在火刑柱上烧死。他写道：“这样，上帝的美德才得到弘扬，他的王国的伟大之处才得以昭示；他的荣耀不是因为一颗太阳，而是因为有无数的太阳；不是因为只有一个大地，一个世界，而是因为有千千万万，我要说，有无穷数量的世界。”
伽利略和布鲁诺的罪不在于他们敢于探究上天的法则；他们真正的罪在于他们把人类从我们在宇宙中心至高无上的宝座上拉下来。梵蒂冈过了 350多年，直到1992年才向伽利略作了迟来的道歉。对布鲁诺则始终不予道歉。
历史观念
自伽利略以后，一系列的变革颠覆了我们关于宇宙以及我们在其中的角色的看法。中世纪时，宇宙被看做是一个黑暗的禁地。大地像一个小小的平整舞台，充满了腐败和罪孽，由一个神秘的天球包围着。像彗星之类的天体被视为天兆，不论是国王还是农夫一律都会惊恐。而且如果我们对上帝和教会赞扬得不够，我们就会惹来剧评家及自以为是的宗教裁判所成员的震怒，任他们那些令人毛骨悚然的迫害工具发威。
牛顿和爱因斯坦把我们从过去的迷信和神秘主义中解放出来。牛顿告诉我们，一切天体，包括我们自己的这个天体，都受到精确的机械法则支配。事实上，这些法则精确到如此地步，以至于人类现在可以如鹦鹉学舌般不假思索地对其加以运用。爱因斯坦使我们对生命大舞台的看法发生了革命性的变化。不仅不可能对时间和空间确定一个一成不变的尺度，就连这个大舞台本身也是有曲度的。这个大舞台不仅被置换成了一张绷紧的橡皮单子，而且它还在膨胀之中。
量子革命告诉了我们一个更加奇异的世界。一方面，决定论的破产意味着，被动的木偶们可以扯断它们的牵线，念诵自己的台词。我们又恢复了自由意志，但其代价是，后果不止一个，而且不确定。这意味着，演员可以同时出现在两个地方，而且可以消失和再出现。要想确切地说出演员在什么时间、位于台上的什么地方已经成为不可能。
现在，多重宇宙的概念又使我们的思维定式发生了变化，因为英文中“宇宙”（英文中的“宇宙”一词是 universe，含有“单一”之意）这个词本身也有可能成为过时。多重宇宙中有许多平行舞台，一个叠置在另一个之上，相互间有活门和暗道连通。事实上，一个舞台派生出另一个舞台，是个永无止境的过程。每个舞台上都会形成新的物理法则。很可能，这些舞台中只有很少几个具备承载生命和意识的条件。
今天，我们是在第一幕中生活的演员，刚刚开始探索这一舞台的宇宙奇观。到第二幕，如果我们还没有因战争或污染而毁灭了自己的行星，我们也许将有能力离开地球，去探索恒星和其他天体。但是我们现在越来越认识到，会有最后一幕，也就是第三幕。戏结束了，所有的演员都消亡了。在第三幕中，舞台变得如此寒冷，生命成为不可能。唯一可能的拯救办法，是通过一个活门彻底离开这个舞台，在一个新的舞台上重新上演一出新戏。
哥白尼原理挑战人择原理
很清楚，从中世纪的神秘主义向今天的量子物理过渡过程中，我们在宇宙中的角色和位置随着每一次科学上的革命而发生重大变化。我们的世界在按照几何级数扩张着，迫使我们改变对自己的认识。当我仰望苍穹中似无边际的群星，或思索地球上万千不同的生命形式，对这一历史进程进行审视时，我有时被两种相互矛盾的情绪所左右。一方面，我觉得在宇宙面前自己多么渺小。对无垠空寂的宇宙进行遐想的时候，布莱兹·帕斯卡尔（Blaise Pascal）一次写道：“那些无垠的空间中永恒的寂静使我惊恐。”另一方面，色彩缤纷的生命形式以及精妙复杂的生物的存在使我痴迷。
今天，当我们面临以科学方式确定我们在宇宙中的角色这一问题时，物理学界中存在着两种从某种程度上来说截然相反的哲学观点：一是哥白尼原理，一是人择原理。
哥白尼原理声称，我们在宇宙中所处的地位毫无特别之处。（有些好事者把这称为“平庸原则”。）迄今为止，每一项天文发现似乎都证实了这一观点。不只是哥白尼剥夺了地球作为宇宙中心的地位，而且哈勃空间望远镜还把整个银河系搬离了宇宙中心，告诉我们宇宙正在膨胀，它有几十亿个星系。最近对于暗物质和暗能量的发现突出说明，构成我们身体的这些高等化学元素只占到宇宙中全部物质/能量成分的0.03%。根据膨胀学说，我们必须把可见宇宙想象成嵌在一个大得多的平整宇宙中的一粒沙，而这个宇宙本身也可能在不断地分裂出新的宇宙。最后，如果M理论被证明是正确的，那么我们必须接受这样一种可能：即便是我们所熟悉的空间和时间维度也必须扩大为 11 个维度。我们不仅不再处于宇宙的中心，我们还有可能发现，即使是可见宇宙也只是一个大得多的多重宇宙中的一个微小零头。
面对这一宏大的认识，我们想起内战时期的作家斯蒂芬·克雷恩（Stephen Crane）的诗句，他曾经写道：
人对宇宙说，
“先生，我存在着。”
“然而，”宇宙回答，
“这一事实并未使我
产生什么义务感。”
（这让人想起道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）的科幻奇谈《搭便车者的星系旅游指南》〔Hitchhiker’s Guide to the Galaxy〕，其中写到一个叫做全视野涡流〔Total Perspective Vortex〕的装置，它保险能把任何一个头脑健全的人变成一个思维狂乱的疯子。在舱室中有一张宇宙全图，有一个细小的箭头标着“你所处的位置在这里”。）
但是在另一个极端，我们还有人择原理，它让我们认识到，只是由于有了一套奇迹般的“意外”，生命意识才在我们这个三维宇宙中成为可能。使智慧生命得以成为现实所需要具备的一系列参数，范围狭窄到荒唐的地步，而我们恰恰就在这么狭窄的一个范围内生机盎然。质子的稳定性、恒星的大小、高等元素的存在，诸如此类，都好像经过了精细设定，使复杂形式的生命和意识得以产生。这种幸运的环境究竟是人为设计的还是意外产生的，人们可以辩论。但要使我们的存在成为可能，则需要复杂精确的参数调整，这一点却无可争辩。
斯蒂芬·霍金说：“如果大爆炸发生 1 秒钟之后的膨胀速度哪怕是慢了一千亿分之一，（宇宙）就会在达到其目前的规模之前重新坍塌……像我们这样一个宇宙能够从像大爆炸这类的事件中产生出来，其偶然性实在太巨大了。我认为这很清楚地表明应从宗教上找到解释。”
我们常常不能够充分认识生命和意识究竟有多么宝贵。我们忘记了，像液态水这样一种简单的东西，是宇宙中最珍贵的物质之一。在太阳系，乃至银河系中的这一区域中，只有在地球上（可能还包括木星的卫星欧罗巴）才能找到液态水。人类大脑有可能是大自然在太阳系中，乃至远达最近的恒星范围内所创造的最为复杂的物体。当我们审视拍自火星或金星的逼真照片，它们的大地上了无生机，完全不存在城市及灯火，连构成生命的基本的复杂有机化学物质都没有，我们受到震慑。深邃的太空中无数的世界空无生命，更不用提智慧生命了。这应该令我们认识到生命是多么脆弱，它能够在地球上生机勃勃又是怎样一种奇迹。
从某种意义上来说，哥白尼原理和人择原理是涵盖我们这一存在的两极观点，帮助我们认识到自己在宇宙中所扮演的真正角色。一方面，哥白尼原理迫使我们面对宇宙，也可能是多重宇宙的纯然巨大；另一方面，人择原理则迫使我们认识到，生命以及意识又是多么难得。
但是从根本上来说，哥白尼原理和人择原理之辩是不能确定我们在宇宙中的角色的，除非我们能以更大的视角，以量子理论的视角，来看待这一问题。
量子意义
量子科学的世界对我们在宇宙中的角色这一问题提供了启示，但它是以另一个角度来看待这个问题的。如果接受魏格纳（Wigner）对薛定谔之猫这一问题的解释，那么我们必然会看到意识之手无处不在。在无穷观察者的链条上，每位都观察着前一位观察者，最终引向一个宇宙观察者，他可能就是上帝本人。在这幅图景中，宇宙之所以存在，是因为有一位神祇在观察着它。但是如果惠勒的解释是正确的，那么整个宇宙就是被意识和信息所主宰着。在这幅图景中，意识是主宰力量，决定着存在的性质。
魏格纳的观点反过来又引发罗尼·诺克斯（Ronnie Knox）写下如下的诗句，它是关于一位怀疑论者与上帝之间的一次遭遇，它思索的问题是，如果没有人在观察，那么庭院中的树是否还存在：
曾有人说：“上帝
定然十分诧异：
既然庭院无人
此树缘何兀立。”
有匿名好事者写下了如下的应和：
君之所言差矣
我何片刻离去
此树犹自兀立
在下乃是上帝
换句话说，树在庭院中存在，是因为一直都有量子观察者，使波函数坍陷，而这个观察者就是上帝本人。
魏格纳的解释把意识问题摆放到了物理学基础的正中心。他与詹姆斯·吉恩斯（James Jeans）遥相呼应。詹姆斯·吉恩斯曾经写道：“50年前，一般都把宇宙看做是一架机器……但当我们转向尺度的两个极端时，不论是大到整个宇宙，还是小到原子的核心深处，我们却发现对大自然的机械解释失效了。我们面对着的，是绝非机械性的实体和现象。对于我来说，它们与其说是机械过程，不如说是思维过程；宇宙更像是一个巨大的思维，而不是一架巨型的机器。”
这种解释的一种最大胆的形式，可能就是惠勒的“信息是存在的根本”理论。“不只是我们适应于宇宙。宇宙也适应于我们。”换句话说，我们自己的现实存在是由于我们自己所做的观察造成的。他把这称为“观察者起源论（Genesis by observership）”。惠勒声称，我们生活在一个“参与式宇宙之中（participatory universe）”。
这些话得到了诺贝尔奖获得者、生物学家乔治·瓦尔德（George Wald）的呼应，他写道：“在没有物理学家的宇宙中当一枚原子是可悲的。而物理学家是由原子构成的。物理学家是原子们理解原子的方式。”一神派教长盖利·科瓦尔斯基（Gary Kowalski）概括了这一信念，他说：“可以说，宇宙之所以存在，是为了赞美它自己，是为了揭示它自己的美。如果人类是宇宙在认识自己的成长过程中出现的一种现象，那么我们的目的必然就是要保护我们的世界使之永存，并且对它进行研究，而不是把花了如此之长的时间才形成的东西断送或毁灭。”
如果按这个思路来推想，那么宇宙的确有其目的：产生出像我们一样能够对它进行观察的智慧生命，这样它才能存在。根据这个观点，宇宙之所以能够存在，取决于它能否创造出像我们这种能够对它进行观察的智慧生命，从而使它的波函数坍塌。
我们可以从魏格纳对量子理论的解释中得到宽慰。然而，还有另外一种解释，也就是多世界解释，它所提出的关于人类在宇宙中的角色的观念是完全不同的。根据多世界解释，薛定谔之猫可以既已死去，同时却也还活着，道理很简单，因为宇宙本身分裂成了两个不同的宇宙。
多重宇宙的意义
在多世界理论中，人容易迷失在无穷多宇宙之中。拉利·尼万（Larry Niven）的短篇小说《万千之路》（All the Myriad Ways）对这些平行量子宇宙的精神意义进行了探索。故事中，副侦探基尼·特林布尔对一连串神秘的轻率自杀案件进行调查。忽然之间，全城有许多过去从没有过精神病史的人，或从桥上跳下去，或打爆自己的脑袋，甚至进行集体谋杀。当建立了“跨时间公司”的亿万富翁安布罗斯·哈蒙在扑克牌桌上赢了500美元之后，从他的豪华公寓的 36 层楼上一跃而下时，这种事件的神秘性就更加加深了。他富有，有权势，交际广泛，各种享受生活的条件他全部具备；他的自杀毫无道理。但是特林布尔最终发现了其中的一个规律。跨时间公司的飞行员中有百分之二十都自杀了；事实上，这些自杀都发生在跨时间公司成立一个月之后。
随着调查深入，他发现哈蒙是从其祖上继承的巨额财富，但都挥霍在资助一些靠不住的项目上了。他耗尽了全部的财富，只有一项赌注成功了。他聚集了一小撮物理学家、工程师和哲学家，对是否存在平行的时间轨迹进行了调查。最终他们设计出了一种运载工具，可以进入一条新的时间线路，其飞行员很快从“美国南部邦联”带回了一项新发明。跨时间公司于是出资，对平行时间线路进行了几百次考察，把所发现的新发明带回来并申请专利，很快，跨时间公司有了亿万美元身价，拥有我们这个时代最重要的世界级发明的专利。看起来，在哈蒙的管理下，跨时间公司应该成为它那个时代最成功的公司了。
他们发现，每条时间线路都是不同的。他们发现了天主教帝国、美国印第安人统治的美洲大陆、俄罗斯帝国，还有几十个毁于核战争，业已死去的充满放射线的世界。但最后他们发现了某些极为令人不安的东西。他们发现了自己的复本，他们的生活轨迹几乎与他们自己的毫无二致，只是其中有一个离奇的曲折。在这些世界中，他们发现不论他们以前做过什么，任何事情都有可能发生：不论他们以前工作得是否努力，他们都有可能实现自己最离谱的梦想，或是生活在最为难以想象的噩梦之中。不论他们以前做过什么，在有些宇宙中他们是成功的，在另一些宇宙中则完全失败。不论他们以前做过什么，总有自己的无数个副本，他们做出了相反的决定，而且收获了一切可能的后果。如果做了银行抢劫犯之后，在某个宇宙中你逃脱了追究，那么为什么不做呢？
特林布尔想：“任何地方都不存在侥幸。每项决定都有双向后果。你呕心沥血地做出的每个聪明选择，也就等于同样做出了一系列相关的选择。整个历史中都是如此。”后来他有了一个刻骨铭心的认识，使他从头到脚失望到底：在一个一切都有可能的宇宙中，没有任何东西具有任何道德意义。他陷入绝望中无力自拔，意识到，我们最终无法掌握自己的命运，不论我们做出什么决定，其后果都无关紧要。
最终他决定效法哈蒙。他拔出一支枪对准了自己的脑袋。但就在他扣动扳机的时候就存在着无数的宇宙，在其中有些，枪要么没打响，要么子弹射中了天花板，要么子弹杀死了侦探，等等。特林布尔的最终决定在无穷数量的宇宙中以无穷种方式上演了。
当我们想象量子多重宇宙时，我们就像上面故事里的特林布尔一样，面临着这种可能：虽然在不同的量子宇宙中，我们的平行自身可能具有完全一样的基因编码，但是在我们生涯中的一些关键时刻，我们的机遇，给我们出主意的人，以及我们的梦想都可能把我们引向不同的道路，引向不同的生活轨迹和命运。
这种两难境地实际上差不多已经在我们的生活中出现了。这只是个迟早问题。也许只需几十年，人类基因克隆就会成为生活中的寻常事。虽然把人克隆极端困难（事实上，还没有人能完全克隆出一个灵长类动物，更不要说人类了），其涉及到的伦理问题极为令人不安，但这件事情在某个时候还是不可避免地会发生。当它发生了以后，问题就来了：我们的克隆体有灵魂吗？我们本人要不要对自己的克隆体的行为负责？在量子宇宙中，我们会有无穷数量的量子克隆体。由于我们的量子克隆体当中有许多可能会作恶，那我们要不要对它们负责？我们的量子克隆体所作的孽会不会使我们的灵魂受折磨？
但是，对于与量子相关的存在危机有一个解决办法。如果我们扫视多重宇宙中的无穷世界，我们会发现命运的随机可能性之多令人目眩，难以想象；但在每个世界中，因果规律作为一种常识准则大体上还都是一样的。在物理学家提出的多重宇宙理论中，各不相同的宇宙在宏观上都遵循牛顿式的法则，所以我们大可以放心地生活，知道我们的行为结果大体上还是可以预知的。平均起来看，每个宇宙都是严格遵循因果律的。在每个宇宙中，如果我们犯了法，都难免进监狱。我们可以放心大胆地做自己的事情，不必去担心与我们并存的平行世界中发生的事情。
这使我想起物理学家之间有时互相讲述的一个寓言故事：一天，一位俄罗斯物理学家被带到了拉斯维加斯。这座罪孽之城充满了资本主义的奢华糜烂，看得他眼花缭乱。他立即走向赌桌，把所有的钱都押在第一个赌注上。有人告诉他，这种赌法太傻了，这种策略完全违反了数学和概率的法则，他回答说：“是的，你说的都对，但是在某一个量子宇宙中，我就因此而发了！”这位俄罗斯物理学家可能是对的，在某个平行世界中，他可能正在享受超乎其想象的财富。但具体在这个宇宙中他输了，输得一文不名。而且他必须承受这种后果。
物理学对宇宙的意义是怎么看的
这场关于生命意义的辩论，由于史蒂文·温伯格在他的那本书《最初三分钟》（The First Three Minutes）提出的一些惹人争议的说法而变得愈发激烈。在那本书中，他直言不讳地声称：“宇宙越是看来可以理解，就越显得毫无意义……人生是场闹剧，只有为数非常有限的几件事可以使它从这种闹剧水平上略有提高，而努力去理解宇宙便是其中之一，可使人生带上一点悲剧性的优雅色彩。”温伯格承认，在他所写下来的所有话中，这句话招引的反应最为激烈。他后来又引发了一场争议，说：“不管有没有宗教，好人照样做事规矩，坏人仍会作恶；但是要让好人作恶的话，那就需要宗教了。”
温伯格很明显是在有意恶搞，他在挑逗那些号称对宇宙意义有所洞察的人，借而从中取乐。“我在哲学问题上凑趣已经有好多年了。”他供认说。与莎士比亚一样，他相信世界就是个大舞台，“但是，悲剧没有被写成剧本；悲剧在于没有剧本。”
温伯格的话与科学家同事、牛津大学的里查德·多金斯（Richard Dawkins）有异曲同工之妙。多金斯是一位生物学家，他说：“在以盲目的物理作用力构成的宇宙中……有些人要受伤害，另一些人会走运，从中你找不到任何规律或道理，也不存在正义。我们所观察到的这个宇宙的种种特性，恰恰就是在归根结底不存在设计、不存在目的性、不存在恶，也不存在善，只有盲目的毫无怜悯的冷漠这种情况下，它应该就是那副样子。”
实质上，温伯格提出了一项挑战。如果人们认为宇宙有其目的，那么它是什么？天文学家们窥探广阔无垠的宇宙，看到宇宙以爆发速度膨胀了几十亿年，其中一些比我们的太阳大得多的巨大恒星正在诞生或死去。实难令人相信，这怎么可能是经过精心安排的，怎么可能是为了让居住在一颗围绕着一颗默默无闻的恒星旋转的微小行星上的人类有什么目的。
虽然他的说法引起了激烈的争议，但很少有几个科学家站出来回应。但是，当阿兰·赖特曼（Alan Lightman）和罗贝尔塔·布拉威尔（Roberta Brawer）采访一组著名宇宙学家，问他们是否同意温伯格的意见时，只有很少几个人接受温伯格对宇宙的这种相当黯淡的估测。坚定地站在温伯格阵营里的科学家当中，有一位是里克天文台和圣克鲁兹加利福尼亚大学的桑德拉·法贝尔（Sandra Faber），她说：“我不相信地球是为人类创造的。它是由自然过程产生的一颗行星，生命和智慧生命都是这些自然过程的进一步延续。我认为宇宙也与此完全一样，是某种自然过程的产物，我们在其中的出现，完全是我们这一具体区域中物理法则的自然产物。我想，这个问题中暗含着，人类存在之外还有某种带有目的性的推动力量。对此我不相信。所以，我想，从最终意义上我同意温伯格，从人类的视角来看，宇宙是毫无意义的。”
但是在天文学家中有一个大得多的阵营认为温伯格错得离谱，他们认为宇宙确有其目的，虽然他们无法一一说明。
哈佛大学教授玛格列特·杰莱尔（Margaret Geller）说：“我想我的生活观点是，生命苦短，要享受生活。重要的是应该尽可能多地获得丰富的阅历。这就是我所争取做的。我争取做一些有创造性的事。我争取教育人民。”
而且其中有几个人的确从上帝的杰作中看出宇宙有其目的性。埃尔伯塔（Alberta）大学的唐·佩奇（Don Page）过去是斯蒂芬·霍金的学生，他说：“是的，我认为毫无疑问有目的性。我不知道全部的目的都有哪些，但我想，其中之一就是上帝要创造人类来陪伴上帝。更重大的目的可能是，要用上帝的创造来使上帝荣耀。”他甚至在量子物理的抽象规则中也看出了上帝的杰作：“从某种意义上来说，物理法则似乎相当于上帝选择使用的语法和语言。”
马里兰大学的查尔斯·米什内尔（Charles Misner）是早期分析爱因斯坦广义相对论的先行者之一，他与佩奇有共同认识：“我感觉，宗教中有非常严肃的东西，例如上帝的存在，人类的手足之情，这些都是严肃的真理，总有一天我们会学会理解它，不过可能要采用另一种语言，站在另一种尺度上……所以我认为，那里面有实实在在的真理，宇宙之所以宏伟壮丽是有其意义的，我们应该对宇宙的创造者心生敬畏。”
由造物主的问题又产生了另一个问题：科学在上帝存在与否方面能有发言权吗？神学家保罗·提里奇（Paul Tillich）曾经说，科学家中唯有物理学家可以说出“上帝”一词而不必脸红。确实，科学家中唯有物理学家在探究人类最大的问题之一：是否存在一个宏伟的设计蓝图？如果是的话，那么存在不存在一个设计者？找到真理、道理或其启示的真正途径是什么？
弦理论允许我们把亚原子粒子看做是振动的弦上的“音符”；化学法则相当于可以在这些弦上奏出的“旋律”；物理法则相当于适用于这些弦的“和弦”规则；宇宙是这些弦的“交响曲”；而“上帝的心思”则可被视为响彻超空间的宇宙音乐。如果这种类比能站得住脚，那么人就要问出下一个问题：有没有作曲者？这个理论是不是什么人设计出来的，以便允许我们在弦理论中看到的丰富万千的各种可能宇宙得以存在？如果宇宙像一只经过精密调节的手表，那么存在不存在这么一个制表匠？
在这方面，弦理论对这个问题有所启示：上帝有其他选择吗？爱因斯坦在创建他的宇宙理论时，他总是会问这样一个问题，如果是我的话，我会把宇宙设计成什么样？他倾向于认为，也许上帝在这个问题上没有选择余地。弦理论似乎支持了这种观点。当我们把相对论与量子理论结合起来的时候，就会形成各种理论，充斥着隐含的但致命的弱点：奇异问题会当场发作，例外现象会破坏这个理论的对称性。只有纳入了强大的对称性以后才可以消除这些奇异和例外现象，而M理论就具备了这当中最强大的对称性。所以，也许会有一种单一的、独一无二的理论，它可以满足我们在一个理论中所要求的所有假定条件。
由于爱因斯坦经常就“老家伙”的问题写大块文章，所以曾被问及上帝存在与否的问题。对于他来说，有两种神。第一种神是有人格的神，他回应人们的祈祷，他是亚伯拉罕、伊萨克和摩西的神，是那个能在水中分出一条路，并创造各种奇迹的上帝。然而，这个上帝未必是大多数科学家相信的。
爱因斯坦一次写道，他相信“斯宾诺莎（Spinoza）的上帝，他通过万物的和谐存在而显示自己，而不是那个关注人类命运和行为的上帝”。斯宾诺莎和爱因斯坦的神是和谐之神，是理性与逻辑之神。爱因斯坦写道：“我无法想象存在着一个能够对其创造物进行赏罚的上帝……我也不相信个人在其身体死亡之后还能存活。”
（在但丁的《神曲·地狱篇》〔Inferno〕中，最靠近地狱入口的第一层居住着心地善良性情温和但不能全然信仰耶稣·基督的人们。但丁在第一层地狱中发现了柏拉图〔Plato〕和亚里士多德〔Aristotle〕，以及其他伟大的思想家和启蒙者。正如物理学家威尔切克评价的，“我估计许多现代科学家，也可能是其中的大多数都会到第一层地狱去落户。”）马克·吐温说不定也在那个群星荟萃的第一层地狱之中。马克·吐温有一次把“信心”定义为“相信连任何蠢货都知道不是那么回事的东西”。
我个人从纯科学的观点认为，要证明爱因斯坦或斯宾诺莎所说的上帝存在，最强大的论据可以出自目的论。如果弦理论最终从实验上被确认是个万物理论，那么我们就必须要问，这些方程本身是从哪里来的。如果统一场论果真如爱因斯坦相信的那样是独一无二的，那么我们必须要问这种独一无二性从何而来。相信这种上帝的物理学家相信，宇宙如此之美、如此之简洁，因此宇宙的终极法则不可能是意外造成的。宇宙完全可以是随机的，或者由无生命的电子和中微子构成，不能产生任何生命，更不要说智慧了。
如果，现实存在的终极法则像我和其他一些物理学家相信的那样，可以用一个不超过1英寸（2 1 54厘米）长的公式描述的话，那么问题就是，这个1英寸长的方程式从何而来？
正如马丁·加德纳（Martin Gardner）所说的：“为什么苹果会落下来？因为万有引力定律。为什么会有万有引力定律？因为相对论中的某些部分由这些方程组成。如果哪一天物理学家成功地写出一个终极方程，一切的物理法则都可以由它来描述，那么人们仍然要问，‘为什么会有这个方程？’”
创建我们自己的意义
从根本上来说，我相信，存在着可以有序和谐地描述整个宇宙的单一一个方程式这件事本身，就暗示着存在着某种设计。然而，我不相信对于人类来说它能有什么人格上的意义。不论物理学最终能以何种辉煌或优雅的公式表达，它都不能使几十亿人获得精神升华，给他们以情感上的满足。宇宙学和物理学不会有魔法公式，使大众痴迷，使他们的精神生活丰富。
对于我来说，生命的真正意义在于，我们必须找到我们自己存在的意义。从根本上来说，是我们在创造自己的意义；我们的使命就是塑造我们自己的未来，而不是由某种更高的权威把它下发给我们。爱因斯坦一次承认，有成百上千的人心怀良好意愿，给他写了成堆的信，恳求他揭示生命的意义，但他毫无能力对他们进行抚慰。正如艾伦·古思所说的：“提出这些问题本身没有错，但你不应指望一个物理学家能给出什么更智慧的答复。从我个人的情感上来说，我觉得生命归根结底而言有其目的，我觉得它所具有的目的就是我们赋予它的意义，而不是出自任何宇宙设计的目的。”
我相信，西格蒙德·弗洛伊德（Sigmund Freud）对潜意识的黑暗面做了大量的猜测，说使我们的头脑保持稳定并感觉有意义的，是工作和爱，这话最接近真理。工作可以给我们一种责任感和目的感，使我们的工作和梦想有一个具体的焦点。工作不仅使我们的生活井然有序，还给我们提供了自豪感、成就感，以及使我们有所作为的一方天地。而爱则是把我们编织在社会机体中的一个要素。没有爱，我们就迷惘、空虚，失去了根本。我们会漂荡在自己个人的天地中，断绝了他人的关注。
除了工作和娱乐之外，我认为还应该有另外两个因素使生命有了意义。第一，要实现我们与生俱来的才干，不管它是什么。不论命运给了我们多么不同的才能和力量，我们都应该努力去把它们发挥到极致，而不要让它们萎缩衰变。在生活当中，我们都知道有一些人，他们没有能够实现孩提时代展现的才华。其中许多人为自己本可以成为什么样子而背上了包袱。我想我们不应该抱怨命运，而应该如实地接受自己，并且在力所能及的范围内努力实现自己的梦想。
第二，当我们离开这个世界的时候，我们应该使它变得比我们降生时更好。作为个人，我们应该可以做出应有的贡献，不论是探索大自然的奥秘、清理环境、为和平和社会正义而工作，还是作为启蒙者和指路人，培养年轻一代的探索和进取精神。
向Ⅰ类文明过渡
在安东·契诃夫的戏剧《三姐妹》（Three Sisters）中，维尔希宁上校在第二幕中宣称：“再过一两个世纪，或再过一千年，人们将以新的、快乐的方式生活。我们是看不到了，但这正是为什么我们要生活、为什么我们要工作的目的。这就是为什么我们要受磨难。我们在进行创造。这就是我们存在的意义。我们所能知道的唯一幸福，就是朝着那个方向努力工作。”
从我个人来说，我并不因为宇宙如此浩瀚而悲叹，我为紧挨着我们就存在着许多全新的世界这种想法而激动。在我们所生活的这个时代，我们刚刚开始利用自己的太空探测器、空间望远镜，以及我们的理论和方程式对宇宙进行探索。
我为能够生活在这个时代，我们的世界正在经历如此的英雄壮举而感到庆幸。在我们有生之年，将目睹人类历史上可能是最伟大的一次过渡，向Ⅰ类文明过渡，它有可能是人类历史上最重要的但也是最危险的一次过渡。
过去，我们的祖先生活在一个严酷而不宽厚的世界中。在人类历史中的大部分时间里，他们的生命短促，近乎禽兽，平均预期寿命大约 20 岁。在他们的生活中，对疾病的恐惧无时不在，命运完全不能自己掌控。对先祖们的遗骨进行检验时，显示出它们劳损到难以置信的程度，证明他们每天承受着怎样的重负；它们还刻画着疾病和可怕事故的遗痕。甚至就在上个世纪，我们的祖父辈也没能享受到现代卫生条件、抗生素、喷气飞机、计算机或其他电子奇迹。
然而我们的孙辈将迎来地球上第一次全球文明的曙光。如果我们能够不让自己这些经常是粗蛮的自毁直觉把自己吞噬掉，那么到了我们的孙辈所生活的时代，人类就会不再受欲望、饥饿和疾病的纠缠。在人类历史上的第一次，我们既有手段毁灭地球上的一切生命，也有手段在这颗行星上建立起天堂般的乐园。
我在孩提时代经常幻想生活在遥远的未来会是什么样子。今天，我相信如果让我选择生活在人类历史中的哪一个具体时代，我会选择现在这个时代。我们正处于人类历史中最激动人心的时代，处在有史以来一些最伟大的宇宙发现和技术进步的巅峰。我们正在经历历史性的过渡，从自然之舞的被动观察者，过渡为自然之舞的指挥者，有能力操控生命、物质和智慧。然而，这种令人敬畏的能力也附带着巨大的责任，要确保我们努力的成果得到明智的应用，造福于全人类。
现在活着的这一代人也许是地球上生活过的人类当中最重要的一代。与我们的前代不同，在我们手中掌握着我们种群的未来命运，要么冲天而起，实现我们成为Ⅰ类文明的诺言，要么跌入混乱、污染和战争的深渊。我们所做的决定将影响到整个这一世纪。我们如何解决全球战争、防止核扩散、宗教派别和种族冲突关系到是为Ⅰ类文明奠定基础，还是摧毁它。也许，当前这一代人的生存目的和意义就是要保障顺利过渡到Ⅰ类文明。
何去何从在我们的掌握中。这就是我们现在活着的这代人所能留下的东西。这就是我们的使命。
注释
[1]爱因斯坦认识到：如果时间的节拍可以依赖你的速度改变……物体以接近光速移动的时候会收缩这一现象，实际上是由亨德里克·洛伦茨（Hendrik Lorentz）和乔治·佛朗西斯·菲茨杰拉德（George Francis FitzGerald）发现的，比爱因斯坦还要稍早些。但是他们没能理解这一效应。他们想用一种纯牛顿式的理论框架对这一效应进行分析，把它看成是原子穿过“以太风”时受到电磁挤压而造成的收缩。爱因斯坦思想的力量在于，他不仅以一项法则为基础（光速恒定）得出了一整套狭义相对论，而且还将它解释为一项普遍适用的、与牛顿理论相矛盾的自然法则。因此，这种扭曲变形实际上属于空间时间的内在特性，而不是物质的电磁变形。在得出与爱因斯坦方程式相同的结果方面，伟大的法国数学家亨利·庞加莱（Henri Poincar é）可能是最接近的。然而只有爱因斯坦得出了全套方程式，并且深刻而具体地洞悉了这个问题。
[2]这就是电冰箱或空调机的原理。当气体膨胀的时候，它就会冷却。例如，在你的电冰箱中就有一条连接冰室内外的管子。当气体进入电冰箱内部的时候，气体就膨胀，从而使管子及食品降温。当它离开电冰箱内部时，气体收缩，于是管子就变热。同时还有一个机械泵向管子中泵气。这样，电冰箱的后面就变热，而电冰箱的内部就变冷。恒星的工作原理正好倒过来。引力使恒星收缩，于是恒星就变热，直至达到聚变的温度。
[3]“当我15岁的时候，我听了弗雷德·霍伊尔在BBC作的讲座……”克罗斯韦尔（Croswell），p 1 111.霍伊尔的第五次，也是最后一次讲座是最具争议性的。因为他对宗教提出了批评。（霍伊尔一次以他特有的率直说到，对北爱尔兰问题的解决办法就是把每一个牧师及教士都关进监狱。他说：“我所见到过或听到过的宗教争端，没有一个值得哪怕是一个孩子去因它而死。”克罗斯韦尔（Croswell），p 1 43.）
[4]当诺贝尔奖忽略了他……时，他感到非常愤怒……由于自己的科学发现被忽略，兹维基（Zwicky）公开表达了怨恨，一直到死都这样。但伽莫夫在公开场合中却对自己被诺贝尔奖忽略这件事保持沉默，尽管他在私人信件中也表达了巨大的失望。与兹维基不同，伽莫夫把自己充沛的科学才能及创造力转向了对DNA的研究，最终解开了大自然是如何从DNA中制造出氨基酸的这个谜。诺贝尔奖获得者詹姆士·沃森（James Watson）甚至通过把伽莫夫的名字放进他最新自传的标题中这一方式，表达了对伽莫夫这项贡献的敬意。
[5]这个规则的一个明显例外……科学家一直在寻找宇宙中的反物质，但找到的很少（只是在银河系的核心附近找到了一些反物质流）。由于物质和反物质实质上难以区分，它们都遵循着同样的物理学及化学法则，因此很难把它们区分开来。但是，有一种办法，那就是寻找带有标志性的 1 1 02兆电子伏特的伽马射线放射。这是存在反物质的独特标志，因为这是当一个电子与一个反电子相撞时释放出来的最低限度能量。但当我们对宇宙进行扫描时，我们看不到大量的 1 1 02 兆电子伏特伽马射线，这就说明反物质在宇宙中是不多见的。
[6]如果白矮星的重量达到太阳质量的 1 1 4 倍以上……通过以下推理可以得出钱德拉塞卡尔极限。一方面，引力的作用把白矮星压缩到难以置信的密度，使白矮星中的电子相互靠得越来越近。另一方面，存在着泡利不相容原理，它声称，两个电子不可能具有完全相同的量子数来描述其状态。这就意味着，不可能有性状相同的两个电子来占据完全相同的一个点，所以会有一种净作用力把电子分开（而不止是静电排斥）。这意味着，有一股向外推的净压力，使电子不能进一步互相压向对方。这样，当这两种作用力（一种排斥力，一种吸引力）正好互相抵消时，我们就可以计算出白矮星的质量，而这就是11 4太阳质量的钱德拉塞卡尔极限。
对中子星而言，由于有引力挤压着一团纯中子球，于是就产生了一种新的钱德拉塞卡尔极限，大约为3个太阳质量，这是因为，由于存在这种力的缘故，中子也会互相排斥。但是，一旦中子星的质量超过了其钱德拉塞卡尔极限时，它就会坍塌为一个黑洞。
[7]正如雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）和斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）指出的……他们是最早将量子力学应用于黑洞物理学的人之一。根据量子理论，亚原子粒子从黑洞引力下隧穿出来的概率是有定数的，所以，它会缓慢地释放辐射。这是隧穿的一个例子。
[8]性别悖论。性别悖论有一个广为人知的例子，是由英国哲学家乔纳森·哈里森（Jonathan Harrison）在一篇1979年刊登在《分析》杂志中的小说里写的。该杂志向读者提出挑战，看谁能给出合理的解释。
故事的开始是说，年轻的女主人公约卡斯塔·琼斯有一天发现了一台老旧的冷冻箱。她发现在冷冻箱中有一个处于深冻状态的英俊小伙，而且还活着。把他解冻以后，她得悉他的名字叫杜姆。杜姆告诉她，他有一本书，它既讲述了如何建造能把活人冷冻的冷冻箱，也描述了建造时间机器的方法。两人坠入爱河，结婚，而且不久生下了一名男婴，他们给他起名叫迪伊。
多年后，迪伊长成了一个小伙子，他步父亲的后尘，决定建造一架时间机器。这一次，迪伊和杜姆一起带着那本书回到过去。然而这次旅行以悲剧告终，他们发现自己被困在遥远的过去，食品也用尽了。由于意识到大限将至，迪伊做了一件有可能保住性命的事，那就是杀了他的父亲，把他吃掉。然后迪伊决定按照那本书中所说的办法建造一台冷冻箱。为了保住自己，他进入了冷冻箱，陷入了一种生命停顿状态。
多年以后，约卡斯塔·琼斯发现了这个冷冻箱，并决定把迪伊解冻。迪伊为了掩盖真相，把自己称作杜姆。他们坠入爱河，后来就有了孩子，他们给他起名为迪伊…… 如此这般周而复始。
哈里森的挑战引起了反响，人们提出了十几种应对答案。一名读者认为，“时间旅行的可能性本来就是个令人怀疑的命题，而这个故事就建立在这样一个基础之上，其内容之夸张离谱，足可以把它看做是一种反证”。需要注意的是，这个故事中不含祖父悖论。因为迪伊回到过去的方式，是回到过去与他的母亲相识。在任何一个时间点上，迪伊所做的事情都没有一件会使现在成为不可能。（然而，由于那本讲述如何使生命停顿以及如何进行时间旅行的密法的书不知从何而来，因此这里面就有一个信息悖论。但是对于这个故事来说，那本书本身并不是关键）。
另一位读者指出，这故事中蕴涵着一种奇怪的生物学悖论。由于任何一个个体的DNA中，有一半来自母亲，另一半来自父亲，这意味着，迪伊的DNA中有一半来自琼斯小姐，而另一半来自其父亲杜姆。然而，迪伊就是杜姆。因此，迪伊和杜姆的DNA肯定是一样的，因为他们就是同一个人。但这是不可能的，因为根据基因学法则，他们的基因一半来自琼斯小姐。换句话说，在这种时间旅行故事中，一个人回到过去的时间，并结识了自己的母亲，而且成为了自己的父亲，这是违反基因法则的。
有人可能会想，如果人能既成为自己的父亲，又能成为自己的母亲，那么就可以在性别悖论中找到漏洞，这样一来，你的DNA就全部来自你自己。在罗伯特·海因莱因（Robert Heinlein）的经典故事《……你们这些行尸走肉》（…All you zombies）中，一个年轻姑娘做了变性手术，两次回到过去，从而变成了她自己的母亲、父亲、儿子和女儿，也就是说，她的整个家谱就是由她自己一个人构成的。然而，即使是在这样一个离奇的故事中，也隐含着对基因法则的违背。
在《……你们这些行尸走肉》中，一位名叫珍妮的年轻姑娘在孤儿院中长大。一天她遇到了一位英俊潇洒的陌生人，而且爱上了他。她给他生了个女儿，而这个女儿又被莫名其妙地绑架了。珍妮在生孩子的时候出现了并发症，医生们不得不为珍妮做手术，把她变成一个男人。多年以后，这个男人遇到了一个时间旅行者，把他带到过去，在过去，这个新变成的男人遇到了年轻姑娘时代的珍妮。他们相爱，珍妮怀了孕。于是他把自己的新生女儿绑架走了，并且回到更遥远的过去，把新生儿珍妮抛弃在一家孤儿院。珍妮在那里长大，并遇到了一个英俊潇洒的陌生人……这则故事几乎成功地躲过了性别悖论。因为在这里面，一半的基因是来自作为年轻姑娘的珍妮，而另一半基因是来自作为英俊陌生人的珍妮。然而，变性手术不可能把你的X染色体变成Y染色体，因此这个故事依然存在性别悖论。
[9]这就消除了霍金发现的无限奇异……要最终解决这些复杂的数学问题，就需要求助于一种新的物理学。例如，许多物理学家，包括像斯蒂芬·霍金和基普·索恩（Kip Thorne），都采用一种叫做“半经典近似”的方法，也就是说，他们采用一种混合理论。他们假定亚原子粒子遵循量子原理，但他们又允许引力是平滑的、非量子化的（也就是，在他们的计算中，他们不用引力子）。由于所有的辐散和例外条件都源自引力子，所以这种半经典方法就不受这些无穷数的困扰。但是，通过数学方法可以证明，半经典的方法是有缺陷的，它得出的最终答案是错误的，因此，用半经典方法得出的结果不足为据，在那些最有趣的领域中尤其如此，例如黑洞中心、时间机器的入口，以及大爆炸的刹那间等。需要注意的是，许多声称时间旅行不可能，或你不可能穿越黑洞的“证据”都是用经典近似方式计算出来的，因此是不可靠的。这就是为什么我们必须借助像弦理论和M理论那样的量子引力理论。
[10]我们用一个不到一英寸半（3 1 8厘米）长的方程式，就可以把弦理论中包含的所有信息都归纳进去。原则上，所有的弦理论都可以用我们的弦场论来做归纳。但是，这个理论还不是它的最终形式，因为众所周知的洛伦茨不变性被打破了。后来，威腾成功地写出了一种优雅版本的开放玻色弦场论（open bosonic string field theory），它是协变的。再后来，麻省理工学院小组、京都小组以及我自己都成功地构建成了协变封闭式玻色弦理论（covarient closed bosonic string theory，然而这个理论不是多项式的形式，因此不便使用）。今天，由于有了 M 理论，人们的兴趣已经转向了膜，但是人们还不知道是不是有可能构建出一种真正的膜的场论。
[11]与此相似，内维乌（Neveu）、施瓦尔茨（Schwarz）和拉蒙德（Ramond）的超弦模型也只有在具备了10个维度的情况下才可能存在。10和11这两个数字在弦理论和膜理论中之所以受到偏爱，实际上有好几个理由。首先，如果我们以越来越高的维度来研究洛伦茨群的表现，我们发现费米子的数量总的来说是随着维度的增长而呈几何级数增长，而玻色子的数量则随维度的增长而呈线性增长。这样一来，只有在低维度下我们才能得到费米子和玻色子数量相同的超对称理论。如果我们对群论做仔细的分析，我们会发现，如果我们有10个或11个维度的话（假定我们最多能有一个自旋为2的粒子，而不是 3 或更高），那么我们就可以得到完美平衡。所以，我们仅从群论的角度就可以证明10和11是最合适的维度。
还有其他一些办法来说明 10 和 11 是“魔法数字”。如果我们研究较高等级的环路图（higher loop diagrams），我们会发现总的来说，单一性保持不住了，对于这个理论来说这就是个灾难。它意味着粒子可以忽然出现，忽然又消失，如同变魔术。但我们发现，在这些维度中，摄动理论又恢复了单一性。
我们还可以证明，在 10 个以及 11 个维度时，可以消除“鬼”粒子。鬼粒子是不遵循真正粒子的一般条件的粒子。
总而言之，有了这些“魔法数字”，我们就可以保持：（a）超对称性，（b）摄动理论的可穷尽性，（c）摄动序列的单一性，（d）洛伦茨不变性，（e）消除例外条件。
[12]类似的奇异现象不断困扰着任何一种量子引力理论。物理学家们试图解决复杂理论的时候，通常使用“摄动理论”，也就是，先解决一个简单点的理论，然后再分析这一理论中出现的小偏差。这些微小偏差反过来又为原来以理想状态为基础的理论提供出无穷数量的小修正因数。每个修正都通常被称为一个“费曼图（Feynman diagram）”，它可以用示意图的方式作图像化的描述，代表各种粒子可以互相碰撞的所有可能方式。
历史上，由于摄动理论中的项可以变为无穷大，物理学家们曾为此头痛，因为这样一来整个程序就作废了。但是，费曼和他的同事发现了一系列的巧妙的做法和手法，这样就可以把这些无穷数消除掉（为此他们在 1965 年赢得了诺贝尔奖）。
量子引力的问题在于，这一整套量子修正实际上是无穷的，也就是说，每个修正因数都等于无穷大，哪怕我们动用费曼和他的同事们设置的那一麻袋技巧也还是如此。我们说，量子引力是“不可重正的（not renormalizable）”。
在弦理论中，这种摄动展开（perturbation expansion）实际上是可以穷尽的，我们之所以会去研究弦理论，其根本原因就在这里。（从技术上来说，在这方面不存在绝对严谨的证据。但是，可以证明，有无数等级的示意图都可以被证明为可穷尽的，而且还有一些算不上严谨的数学论据，说明这个理论很可能在一切层面上都是可穷尽的）。然而，单凭摄动展开并不能代表我们所知道的这个宇宙，因为摄动展开保持着完美的超对称性，这在自然界中是见不到的。我们在宇宙中所看到的对称性是严重破碎的（例如，我们找不到超粒子的实验证据）。因此，物理学家们需要对弦理论做出“非摄动”描述，但要做这件事，其难度超乎想象。事实上，目前还没有一种统一的办法用来对量子场论计算出非摄动性的修正值。要建立一种非摄动性的描述方式，有许多困难。例如，如果我们想提高该理论中各种力的强度，这就意味着使摄动理论中的每个项都不断加大，这样，大到使摄动理论讲不通的程度。例如，1+2+3+4…之和就没有意义，因为各项变得越来越大。M 理论的优越性在于，它使我们第一次能够通过二元性得出非摄动性的结果。这意味着，一种弦理论的非摄动性限值可以被证明是与另一个弦理论相等的。
[13]慢慢地，他们意识到，解决的办法可能应该是放弃这种头痛医头脚痛医脚的方式，而采用一种全新的理论。弦理论和M理论是一种对广义相对论的比较激进的新做法。爱因斯坦是围绕着弯曲时空的概念建立起了广义相对论，而弦理论和M理论则是围绕着延展物体的概念建立起来的，比如在超对称空间中运动的弦或膜。最终有可能把这两种对宇宙的描绘方式联系起来，但目前对此还没有透彻理解。
[14]这正好是对超弦的对称性的描述，叫做超对称性。在20世纪60年代末期，当物理学家们最初开始寻找一种可以包括自然界所有粒子的对称性时，却故意没有把引力包括进去。这是因为，有两种对称性。粒子物理学中的对称性是把粒子重新分组的对称性。但还有另外一种对称性，它把空间转换为时间，而且这种空间时间对称性是与引力相关联的。引力理论不是建立在点状粒子可以互换的这种对称性上的，而是建立在四个维度可以轮换的这种对称性上的：那就是四个维度的洛伦茨群O（3，1）。
此时西德尼·柯尔曼（Sidney Coleman）和杰弗里·满杜拉（Jeffrey Mandula）证明了一项有名的理论，声称不可能将描述引力的空间时间对称性与描述亚粒子的对称性相结合起来。这一“止步”理论对任何想要建立一种宇宙“主对称”的想法泼了一瓢冷水。（举例来说，如果有人想要使 GUT群中的SU（5）与相对论群的O（3，1）结合起来，其结果就是灾难性的。比如，粒子的质量会一下子变为连续性的，而不是离散性的。这种情况是令人失望的，因为这意味着，你不可以想当然地以为可以借助于一种更高层次的对称性把引力与各种其他作用力放在一起。这也就意味着，说不定根本就不可能有统一场理论。）
然而弦理论运用迄今为止为粒子物理学找到的最强有力的对称理论解决了所有这些棘手的数学问题：超对称。目前，超对称是已知的唯一一种能够避免柯尔曼满杜拉止步定理的方法。（超对称利用了这项定理中的一个微小但关键的空子。通常情况，当我们引入像“a”或“b”这样的数字时，我们会认为 a×b=b×a。这在柯尔曼满杜拉定理中是默认的。但在超对称中，我们引进了“超数字”，这样一来，a×b=-b×a。这些超数字有奇异的特性。例如，如果a×a=0，那么a可以是非零，对于普通数字来说，这听起来荒唐。如果我们把超数字插入到柯尔曼满杜拉定理中去，就会发现这个定理不再起作用）。
[15]超对称还奇迹般地解决了若干多年来一直困扰着物理学家的技术性问题。首先，它解决了“层级问题”，这个问题实际上注定了大统一理论（GUT）不能成功。在建立统一场理论时，我们碰到两种很不相同的质量标度。有一些粒子，例如质子，它们的质量就是我们寻常所见的那种质量。还有一些粒子则有相当大的质量，其蕴涵的能量堪与接近大爆炸时的能量相比，也就是普朗克能量。这两种质量标度必须分别对待。然而，当我们考虑量子修正的时候，灾难性的结果就出来了。由于存在量子涨落，这两种不同类型的质量开始混合，因为一套轻粒子会转变为另一套重粒子，这种概率是有定数的，反之亦然。这意味着应该存在着一种各种粒子连续体（a continuum of particles），其质量在寻常质量和大爆炸时的巨大质量之间平滑地转换着，而这种大爆炸时的巨大质量我们显然在自然界中是看不到的。这就是著名的“层级问题”。这实际上就断送了大统一理论。而这时就需要用到超对称。人们可以证明，在超对称理论中，两种不同的能量标度不会混合，会发生一种美妙的抵消过程，使两种标度永远不会互相发生作用。费米子项正好抵消掉玻色子项，从而得出可穷尽的解。据我们所知，超对称可能是解决“层级”问题的唯一一种途径。
此外，超对称还解决了 1960 年代的柯尔曼满杜拉定理第一次提出的一个问题。这个定理证明，不可能把一个以像 SU（3）那样的夸克为基础产生作用的对称群与像爱因斯坦相对论中的空间时间为基础产生作用的对称相结合。因此根据这项定理，不可能存在能够把这两种对称性统一起来的对称性。这是令人沮丧的，因为这意味着这种统一在数学上是不可能的。然而超对称性给这项定理提供了一种微妙的解决余地。这是超对称性的许多理论突破之一。
[16]马尔达塞纳（Maldacena）证明，在这一个五维宇宙与它的“边界”之间存在着对偶性……更准确地说，马尔达塞纳所证明的，是Ⅱ型弦理论压缩为一个五个维度的反德·西特尔空间后，就成为处在其边界上的四维共形场论的一个对偶。人们原本希望，在弦理论和四维QCD（量子色动力学）之间可以建立起这一怪异对偶性的修改版本：强相互作用理论。如果可以建立起这种对偶性，那就是一项突破，因为那样一来，说不定就有可能直接从弦理论中对像质子那样的强相互作用粒子的特性进行计算了。然而目前这一愿望还没有实现。
[17]但是要确保这种难以置信的精确度，科学家必须做出计算，对牛顿定律稍做修正，因为根据相对论，卫星在外太空翱翔时，无线电波的频率会稍有偏移。这种偏移以两种方式发生。因为近地卫星以每小时 18 000 英里（28 968 1 2千米）的速度飞行，因此相对论就发生作用，卫星上的时间就会变慢。这也就是说，卫星上的时钟与地面上的时钟相比，看起来要慢了一些。但由于卫星在外太空所受到的引力场要弱一些，由于广义相对论的缘故，它的时间也会加快一些。因此，根据卫星与地球之间的距离，卫星上的时钟要么减慢（由于狭义相对论的缘故），要么加快（由于广义相对论的缘故）。事实上，在离开地球的某个距离上，这两种效应会正好相互抵消，卫星上的时钟会与地面上的时钟走得一样。
[18]如果一切都能按计划进行……WMAP卫星测量的宇宙背景辐射可回溯到大爆炸后的380 000年，因为初始爆炸发生后，在那时原子首次开始凝聚。然而，LISA可能会检测到的重力波可回溯到重力开始与其他的力分离的时候，这种分离发生在接近大爆炸发生的瞬间。因此，某些物理学家相信LISA将能验证或排除今天提出的各种理论，包括弦理论。
[19]但苏联解体了……在决定 SSC（超导超级对撞机）项目命运的最后几天听证会上，一位国会议员问了这样一个问题：我们用这台机器能够找到什么？不幸的是，所给的答复是：希格斯玻色子。不难想象他当时目瞪口呆的样子。花110亿美元就是为了再找出一枚粒子？最后几个问题中有一个是由共和党议员哈利斯·W 1 法威尔（伊利诺斯州共和党议员）提出的，他问道：“这台机器能让我们找到上帝吗？”共和党议员唐·里特（宾夕法尼亚州共和党议员）又加上一句：“如果它能，那我再回过头来支持它。”（温伯格Ⅰ，p 1 244.）不幸的是，物理学家们没有能够向国会议员们提供强有力的、有说服力的回答。
由于这个失误以及其他一些公共关系上的失误，SSC 项目被取消了。美国国会已经给了我们10亿美元来为这台机器挖个洞，随后国会又取消了它，然后再给了我们 10 亿美元来把这个洞填上。这个国会，以它的智慧一共给了我们20亿美元来挖一个洞然后再填上它，使之成为了历史上最昂贵的洞。
（我个人认为，那个要回答关于上帝那个问题的倒霉物理学家应该这样回答：“阁下，我们有可能找到上帝，也有可能找不到上帝，但我们的机器将在人力可及的范围内最大限度地接近上帝，或者不管你把这种神性的存在称作其他什么。它会提示出神的最伟大成就的秘密，也就是创造宇宙的过程本身。”）
[20]第一条定律说……这条定律反过来又意味着，根据已知的物理学定律，号称可以“无代价获利”的“永动机”是不可能的。
[21]Ⅰ类文明的全部人口可能就像这样，都讲双语，一种本地语，一种全球通用语。这也同样可以适用于Ⅰ类文明的文化。在许多第三世界国家中，都存在着精英集团，他们既会讲本地语言，也会讲英语，同时也与最新的西方文化和时尚保持同步。因此，Ⅰ类文明同时也可能会是双文化的，拥有一种遍及全球的通用文化，并与本地文化和习俗并存。所以，全球文化不一定意味着摧毁地方文化。
[22]我提醒他说，因为只有行星、恒星和星系，只有它们才是萌生智慧生命的平台……可以想象，说不定存在着比Ⅲ类文明更高级的文化，它会开发利用暗物质，而暗物质构成宇宙中全部物质/能量成分的73%。电视连续剧《星际迷航》（Star Trek）中，那个“Q”就够得上这样一种文明，因为Q的能量威力是跨星系的。
[23]我们大脑中的每个神经连接都被一个相应的晶体取代……原则上这一过程可以在你清醒的时候就进行。一边把神经元一点一点地从你大脑中删除，同时又按照它们复制出晶体管网络来取代它们，安放到机器人的脑壳中。由于晶体管所起的作用与被删除的神经元的作用相同，所以你在这个过程中完全清醒。这样，当手术完成以后，你在整个过程中都是清醒的，并发现自己已置身于一个以硅和金属为身体的机器人身体中了。
§§词汇表
人择原理（anthropic principle）
这个原理是说，大自然的常数是专门为产生生物和智慧生命而设定的。强人择原理得出的结论是，智慧生命的产生，是某种形式的智慧生命对物理常数进行了设定的结果。弱人择原理则只是声称，大自然的常数只有经过设定才可能产生出智慧生命（否则就不会有我们），但是对于这项设定工作是由什么原因或由谁做的，则持开放态度。在实验中我们发现，大自然的常数的确似乎经过了精细的设定，才使生物乃至意识得以产生。有些人相信，这就是存在宇宙造物主的迹象。另一些人则相信，这是存在多重宇宙的迹象。
反引力（antigravity）
它与引力相反，是一种向外推的力，而不是一种向内吸的力。现在我们意识到，可能正是由于存在这种反引力，才使宇宙在时间起始之时膨胀，并导致今天宇宙加速膨胀。然而这种反引力非常之弱，无法在实验室中测得，所以它没有实际价值。反引力也可以由负物质产生（在自然界中还从来没有见到过负物质）。
反物质（antimatter）
它与物质相反。反物质的存在，是由P 1 A 1 M 1 狄拉克（Dirac）第一个预言的，它与普通物质的电荷相反，因此，反质子就有负电荷，而反电子（antielectrons，也叫positrons）则有正电荷。如果它们相互接触，就会互相把对方消释掉。迄今为止，在实验室中生产出来的最复杂的反原子是反氢。令人迷惑不解的是，为什么我们的宇宙主要是由物质，而不是反物质构成的。如果大爆炸所创造的这两种物质是等量的，那么它们应该已经互相消释掉，而我们也就不会存在了。
原子击破器（atom smasher）
这是英语中对粒子加速器的通俗叫法，它是一种装置，用来创造以接近光速行进的亚原子能束。最大的粒子加速器是将在瑞士日内瓦附近建造的大型强子对撞机（LHC）。
重子（baryon）
这是一种像质子或中子那样的粒子，遵循强相互作用。重子是一种强子（一种强相互作用的粒子）。我们现在认识到，重子物质只构成宇宙物质中极小的一个零头，与暗物质相比少得可怜。
大坍缩（big bang）
指宇宙最终的坍塌。如果物质的密度足够大（奥米伽值〔Omega〕大于1），那么宇宙中就有足够的物质使原来的扩张过程倒转过来，造成宇宙重新坍塌。大坍缩的瞬间，温度升至无穷高。
大爆炸（big crunch）
这是指最初创造了宇宙的那次大爆炸，它使无数星系向四面八方飞散。宇宙创造之时，温度极高，物质密度极大。根据 WMAP 卫星的测定，大爆炸发生于137亿年前。今天所看到的微波背景辐射就是大爆炸的续流。对于大爆炸，有三项由实验得出的“证据”：星系的红移，宇宙微波背景辐射，元素的核合成。
大冻结（big freeze）
这是宇宙的终结，温度接近绝对零度。我们宇宙的最后状态有可能就是大冻结，因为据信奥米伽值和拉姆达值之和为1 1 0，因此宇宙才处于膨胀状态之中。但由于没有足够的物质和能量使宇宙膨胀倒转，所以它有可能永远膨胀下去。
黑体辐射（black body radiation）
这是热物体与其环境处于热平衡状态时发出的辐射。如果我们取一个空心物体（一个“黑体”）加热，等它达到热平衡后给它钻上一个小洞，然后观察从小洞释放出来的辐射，这种从小洞中发出的辐射就是黑体辐射。太阳、热的烧火棍、熔化的岩浆等都释放出近似的黑体辐射。这种辐射有其特定的频率特征，很容易用光谱仪测定。充斥宇宙的微波背景辐射遵循着这种黑体辐射公式，从而给出有关大爆炸的具体证据。
黑洞（black hole）
指逃逸速度与光速相等的物体。由于光速是宇宙中的终极速度，这就意味着，一个物体一旦越过事件穹界，就什么也剩不下，无法逃离黑洞。黑洞可以有各种大小。藏匿于星系和类星体中心的星系黑洞可以重达几百万至几十亿个太阳系质量。恒星黑洞是濒死恒星的遗骸，它们原来可达太阳质量的40倍。这两种黑洞都已经被我们的仪器所找到。根据理论预言，微型黑洞也可能存在，但还没有在实验室中看到它们。
黑洞蒸发（black hole evaporation）
指从黑洞中逸出的辐射。辐射徐缓地从黑洞逸出，这被称为蒸发，其概率非常小，但仍可以算得出。最终，通过量子蒸发流失的黑洞能量多到使黑洞不复存在。但这种辐射太微弱，通过实验无法观察到。
蓝移（blueshift）
由多普勒频移而造成的星光频率提高。如果一颗黄色的恒星朝你自己的方向移动，它的光看起来就会稍微发蓝。在外太空中，蓝移星系很少见。通过引力或使空间变形来压缩两点之间的空间，也可以造成蓝移。
玻色子（boson）
带整数自旋的亚原子粒子，例如质子或推测中存在的引力子。玻色子（boson.原书此处是重子〔baryons〕，可能有误。——译者注）通过超对称作用与费米子达到统一。
膜（brane）
英文“膜（membrane）”的简称。它们可存在于11个维度以下的任何空间。它们是M理论的基础，M理论是最有可能成为万物理论的候选理论。如果我们取一个11维度膜的横截面，那么我们就得到了一个10维度的弦。由此，弦就是一种一位膜。
卡拉比姚多支管（CalabiYau manifold）
是一种六维空间，当我们从 10 维度弦理论中把其中 6 个维度卷起或压缩成一个小球，剩下一个四维超对称空间，这样就得到了卡拉比姚多支管。卡拉比姚空间是多重连接的，也就是说，它们有洞，存在于我们这一个四维空间的夸克代的数量就取决于这些洞。它们在弦理论中之所以重要，是因为这些多支管的许多特性，例如它们所具有的洞的数量等，可以决定我们这一个四维宇宙中所存在的夸克的数量。
卡西米尔效应（Casimir effect）
指由两块无限长的无电荷板平行放置而产生的负能量。板外侧的虚拟粒子施加的压力比板内侧的虚拟粒子大，因此两块板互相吸引。这种微弱的效应已在实验室测得。卡西米尔效应有可能被用作驱动时间机器或虫洞的能量，如果这种能量足够大的话。
造父变星（Cepheid variable）
这颗星的亮度以准确、可计算的速率变化，因此在进行天文测量时被用做“标准烛光”。造父变星在帮助哈勃空间望远镜计算星系距离中起到决定性作用。
钱德拉塞卡尔极限（Chandrasekhar limit）
11 4 太阳质量。超过这一质量，白矮星的引力会巨大到克服电子退化压力，把恒星压垮，产生出超新星。因此，我们在宇宙中观察到的所有白矮星，其质量都小于11 4太阳质量。
钱德拉X射线望远镜（Chandra X 2 ray telescope）
这是设在外太空的X射线望远镜，可对天空进行扫描，寻找X射线发射源，例如黑洞或中子星。
混沌膨胀说（chaotic inflation）
这是膨胀说的一个版本，是由安德烈·林德提出的，该理论认为膨胀是随机发生的。这就意味着，各种宇宙可以连续混乱地产生出其他宇宙，从而产生出由许多宇宙构成的多重宇宙。混沌膨胀说是解决膨胀导致终结问题的一种途径，因为根据此说，有形形色色的膨胀宇宙在随机产生着。
经典物理学（classical physics）
这是指量子理论出现之前的物理学，是以牛顿的确定性理论为基础的。由于相对论不包含测不准原理，所以它也是经典物理学的组成部分。经典物理学有确定性，也就是说，根据所有粒子在当前的运动情况，我们可以对未来做预测。
封闭类时曲线（closed time 2 like curves）
这是爱因斯坦理论中所说的一些在时间中倒退的路径。这在狭义相对论中是不允许的，但在广义相对论中，如果我们集中了足够大的正能量或负能量的话，就可以允许。
COBE
COBE是宇宙背景探测者卫星（Cosmic Observer Background Explorer）的英文缩写，它通过测量那团“本初火球”放射出的黑体辐射，对大爆炸理论给出了可能是最具结论性的证据。从那以后，它所得出的结果又由 WMAP卫星做了大幅度的改进。
相干辐射（coherent radiation）
这是指互为同相的辐射。相干辐射，就像在激光束中发现的那样，会互相干涉，产生出干涉图形，用以探测运动或位置中的偏差。这对于干涉仪和引力波探测器有用。
紧致化（compactification）
这指的是把空间和时间中不需要的维度卷起来或包起来的过程。由于弦理论存在于 10 个维度的超空间中，而我们生活在一个四维世界，所以我们必须想办法把 10 个维度中的 6 个包起来形成一个非常小的球，连原子都不能溜进去。
守恒定律（conservation laws）
这条定律说，某些量值永远不会随时间变化。例如，物质和能量守恒定律说，宇宙中物质和能量的总量是个常数。
哥本哈根学派（Copenhagen school）
这是由尼尔斯·玻尔创立的学派，这个学派声称，必须有一个观察过程使“波函数坍塌”，这样才能确定一个物体的状态。在没有进行观察之前，物体的存在状态有一切可能，哪怕是荒唐可笑的状态。由于我们没有观察到死猫和活猫同时存在，玻尔不得不假定，有一堵“墙”把亚原子世界与我们靠自己的官能观察到的这个日常世界隔绝开来。这种解释受到了质疑，因为它把量子世界与寻常的宏观世界分隔开来，而许多物理学家现在相信，宏观世界也必然遵循量子理论。今天，由于出现了纳米技术，科学家们已经可以对单个原子进行操作，于是我们意识到，并没有分隔两个世界的“墙”。因此，这个“猫”问题现在又再次浮出。
宇宙微波背景辐射（cosmic microwave background radiation）
这是从大爆炸时期残余下来的辐射，仍在宇宙中循环，由乔治·伽莫夫（George Gamow）及其工作组1948年首次预言。它的温度是绝对零度之上2 1 7 度。它是由彭齐亚斯（Penzias）和威尔逊（Wilson）发现的，是大爆炸说的最有力“证据”。今天，科学家们在对这种背景辐射内的微小偏差进行测量，以便为膨胀说或其他理论提供证据。
宇宙弦（cosmic string）
这是大爆炸的遗迹。有些规范理论预言，最初大爆炸的一些遗迹可能依然以巨型宇宙弦的形式存在，其规模如星系般大，甚至更大。两个宇宙弦之间的碰撞有可能使时间旅行成为可能。
临界密度（critical density）
这是宇宙膨胀过程中，其密度达到要么面临永恒膨胀，要么面临重新坍缩的平衡状态。临界密度以某种单位度量，以奥米伽值=1（而拉姆达值=0）表示，此时宇宙恰好处于大冻结和大坍缩这两种不同前景的平衡点上。今天，由WMAP卫星提供的最佳数据表明，奥米伽值+拉姆达值=1，而这与膨胀说的预言是吻合的。
暗能量（dark energy）
这是空寂宇宙的能量。这是由爱因斯坦于 1917 年首先提出的，然后就被弃置。如今人们知道，这种虚无能量（energy of nothing）是宇宙中物质/能量的主要形式。无人了解它的起源，但它最终可能把宇宙驱入大冻结。暗能量的数量与宇宙的体积成比例。最新数据显示，宇宙中73%的物质/能量以暗能量的形式存在。
暗物质（dark matter）
这是指不可见物质，有重量，但不与光相互作用。暗物质通常是在星系的巨大的辉光中找到的，它比普通物质重 10 倍。暗物质可以被间接测到，因为它的引力使星光弯曲，这与玻璃使光弯曲的情况类似。根据最新数据，暗物质构成宇宙中全部物质/能量成分的23%。根据弦理论，暗物质可能由亚原子粒子构成，例如中性子，它代表超弦在较高层次上的振动。
去相干（decoherence）
这是指波不再互为同相的情况。去相干可以用来解释薛定谔之猫悖论。根据多世界说的解释，死猫和活猫的波函数互相去相干，因此不再互动，这样就解决了何以一只猫可以既死了又活着的难题。死猫的波函数和活猫的波函数同时都存在，但由于它们已经去相干，所以不再互相作用。去相干说轻而易举地解释了猫之悖论，而不用任何额外假说，例如“波函数坍塌”之类。
德·西特尔宇宙（de Sitter universe）
这是对以指数扩张着的爱因斯坦方程的一种宇宙学解。其主项是一个宇宙常数，是它造成了指数般的膨胀。据信，宇宙在最初膨胀时处于德·西特尔阶段，而在最近 70 亿年间又缓慢回落到了德·西特尔阶段，造成现在这个加速膨胀中的宇宙。这种德·西特尔膨胀的起因现在尚不清楚。
决定论（determinism）
这是一种哲学观，认为一切都是事先确定的，包括未来。根据牛顿力学，如果我们能知道宇宙中所有粒子的速度和位置，那么原则上我们就可以计算出整个宇宙的演进方向。然而，测不准原理已经证明决定论是不正确的。
氘（deuterium）
这是重氢的核子，由质子和中子构成。外太空的氘主要是由大爆炸，而不是由恒星造成的，而且它的数量相对丰富，所以这就使人们可以利用它来推算大爆炸的早期状态。氘的大量存在还可以用来帮助推翻稳恒态宇宙论。
维度（dimension）
这是指我们用以测量空间和时间的坐标或参数。我们所熟悉的这个宇宙有三个空间维度（长、宽、高）和一个时间维度。在弦理论和M理论中，我们需要用10（11）个维度来描述宇宙，其中只有4个可以在实验室中观察到。我们不能看到其他那些维度的原因，要么是因为它们卷缩起来了，要么是因为我们的振动被局限在了一张膜的表面。
多普勒效应（Doppler effect）
指物体在向你接近或离你而去时，波的频率所发生的变化。如果一颗恒星向你移近，则光的频率提高，于是一颗黄色的星看起来稍微发蓝。如果一颗恒星离你而去，则光的频率降低，于是一颗黄色的星看起来稍微发红。光频率的这种变化也可以通过使两点之间的空间扩张而实现，就像在扩张着的宇宙中那样。通过测量频率的移动量，就可以计算出一颗恒星离你而去的速度。
爱因斯坦透镜和爱因斯坦环（Einstein lenses and rings）
这是指星光穿过星系之间的空间时，由于受到引力影响而发生的光学失真。遥远的星系团往往看起来像一个环状。爱因斯坦透镜可以用来计算多种量值，包括是否存在暗物质，甚至拉姆达值和哈勃常数值。
爱因斯坦波多尔斯基罗森（EPR）试验（Einstein 2 Podolsky 2 Rosen〔EPR〕experiment）
这项试验本来是设计用来推翻量子理论的，但实际上却证实了宇宙是“非定域性”的。如果一次爆炸使两个相干光子向两个相反方向飞散，且如果自旋量被保存下来，那么一个光子的自旋就与另一个的自旋正相反。于是，测量一个自旋就可以自动得出另一个自旋，哪怕另一个粒子远在宇宙的另一端。由于这个原因，信息的传播速度比光快。（然而，这种方式无法用于传递有用信息，例如一则短信之类的。）
爱因斯坦罗森桥（Einstein 2 Rosen bridge）
把两个黑洞解连接起来而形成的虫洞。起初是要用这种解来代表一个爱因斯坦统一场论中的亚原子粒子，例如电子。但自那以后，它一直被用来描述靠近黑洞中心的空间时间。
电磁力（electromagnetic force）
这是指电与磁之力。当它们振动一致的时候，它们所产生的波可以描述紫外线辐射、无线电、伽马射线等，这些都遵循麦克斯韦方程。电磁力是主宰宇宙的四种力之一。
电子（electron）
这是围绕着原子核的、带负电荷的亚原子粒子。围绕原子核的电子数量决定一个原子的化学特性。
电子退化压力（electron degeneracy pressure）
这是垂死恒星中的排斥力，阻止电子或中子完全坍塌。对于一颗白矮星来说，这意味着，如果它的密度大于11 4太阳质量，则它的引力会超过这个力。此力是泡利不相容原理造成的，该原理声称，不可能存在量子态完全相等的两个电子。如果白矮星的引力大到足以克服这个力，那么它就会坍塌，然后爆炸。
电子伏特（electron volt）
这是电子电压下降1伏特时所积聚的能量。相比之下，化学反应中涉及的能量一般都以几个电子伏特计，或不到1个电子伏特，而核子反应则可涉及几亿电子伏特。普通化学反应中的能量只有几电子伏特。核子反应所涉及的能量以数百万电子伏特计。今天，我们的粒子加速器可以产生出带有几十亿至几万亿电子伏特能量的粒子。
熵（entropy）
这是无序或混沌状态的度量单位。根据热力学第二定律，宇宙中熵的总量永远增加，这意味着一切事物最终必然恶化。把它应用于宇宙，就意味着，宇宙将趋向于一种最大熵的状态，例如，成为一团接近绝对零度的均匀的气体。要想使小范围内的熵降低（例如在冰箱中），就要额外增加机械能。但即使对于冰箱来说，熵的总量还是增加了（例如，这就是为什么电冰箱的背面是热的）。有些人相信，第二定律最终指向宇宙的死亡。
事件穹界（event horizon）
这是指围绕着黑洞的有去无回之点，通常称为穹界（horizon）。一度曾相信它是个有无穷引力的奇点，但现在证明，它是用来对它进行描述的坐标系的人为产物。
奇异物质（exotic matter）
这是一种具有负能量的新形式的物质。它与反物质不同，反物质有正能量。负物质会有反引力，因此它会向上升起，而不是向下掉落。如果它存在的话，就可以用它来驱动时间机器。然而还从来没有发现这种物质。
太阳系以外的行星（extrasolar phanet）
这是指围绕着除我们这个太阳之外的恒星旋转的行星。迄今已探测到100 多颗这类行星，大约每个月发现两颗。不幸的是，它们当中的大多数都像木星一样，不利于生命的诞生。在几十年之内，将有卫星被派往外太空，寻找像地球一样的太阳系外行星。
假真空（false vacuum）
一种能量不是最低的真空状态。大爆炸的一瞬间，假真空可能是一种完美对称状态，随着能量状态降低，这种对称被打破。假真空状态有其内在不稳定性，因此不可避免地要过渡到能量水平更低的真真空。假真空的概念在膨胀说中起关键作用，根据膨胀说，宇宙起始之时处于德·西特尔膨胀状态。
费米子（fermion）
这是指具有半整数自旋的亚原子粒子，如质子、电子、中子和夸克。费米子可通过超对称作用与玻色子达到统一。
微调（fine 2 tuning）
这是指把某些参数调节到难以置信的精确度。物理学家不喜欢做微调，认为它是一种人为安排，因此努力通过运用物理原理上的解释来消除做微调的必要性，即，要对扁平宇宙做解释，可以不作微调，而是通过膨胀说来解释；要解决大统一理论（GUT）中的层级问题，可以不通过微调方式，而采用超对称理论来解释。
均匀度问题（flatness problem）
如果接受宇宙是平整的，就需要进行一项这样的微调。为使奥米伽值大致等于 1，那么在发生大爆炸的一瞬间就必然经过了微调使之达到难以置信的精准度。目前的实验表明，宇宙是平整的，这说明，要么它在发生大爆炸时经过了精确度难以置信的微调，要么宇宙是被在宇宙空间中摊开充胀起来的。
弗里德曼宇宙（Friedmann universe）
爱因斯坦方程式最普通的宇宙学解建立在一个均匀一致无差异的宇宙之上。而弗里德曼宇宙则是一个动态解，宇宙要么经过扩张最终进入大冻结，要么经过坍塌最终进入大坍缩，要么永远膨胀，这都取决于奥米伽值和拉姆达值。
聚变（fusion）
把质子和其他轻核子结合起来，使它们形成更高级的核子，在此过程中释放出能量。由氢到氦的聚变过程可产生出像我们这颗太阳这种主序星的能量。大爆炸过程中轻元素的聚变使我们有较多的像氦那样的轻元素。
星系（galaxy）
指巨大的恒星集群，通常都有几千亿颗恒星。星系有多种，有椭圆形的、螺旋形的（普通螺旋和棒旋）以及不规则形的。我们这一星系称为银河系。
广义相对论（general relativity）
这是爱因斯坦的引力理论。在爱因斯坦的理论中，引力不再作为一种力，而是被降解为一个几何学的产物，是时空的弯曲度造成了一种错觉，让人觉得好像有一种叫做引力的吸引力量。在实验中已经证实它的准确率为 99%以上，预言了黑洞的存在，以及宇宙在扩张中。然而这项理论被应用到黑洞中心或宇宙创立的一刹那时就不起作用了，无法做出有意义的预言。要解释这些现象，必须采用量子理论。
金凤花区域（Goldilocks zone）
使智慧生命成为可能的狭窄参数频带。地球和宇宙“正好”落在这样一个参数频带范围内，使能够构成智慧生命的化学物质得以产生。在宇宙的物理常数和地球的特性方面已经发现了几十个这种金凤花区域。
大统一理论（GUT）（Grand Unified Theory〔GUT〕）
这是一种把弱、强及电磁相互作用（不算引力）统一起来的理论。各种大统一理论的对称性（例如SU（5））把夸克和轻子混合在一起。根据这些理论，质子是不稳定的，会衰变为正电子。大统一理论有内在的不稳定性（除非加进超对称性）。各种大统一理论都没有引力概念（大统一理论中加进引力概念之后就会出现带有超位数的辐散）。
祖父悖论（grandfather paradox）
在有关时间旅行的故事中，一旦改变了过去，现今的一切就成为不可能，于是就产生了这个悖论。如果你回到过去，在你出生之前就把你的父母杀死了，那么你根本就不可能存在。要解决这个悖论，要么就是运用自身一致性原理，这样，你虽然可以回到过去，但你不能人为改变它；要么就应该存在平行宇宙。
引力子（graviton）
这是一种设想出来的亚原子粒子，是引力的量子。引力子的自旋为 2.它小到不能在实验室中看到。
引力波（gravity wave）
爱因斯坦广义相对论中预言的一种引力的波。通过观察相互围绕旋转的脉冲星的老化过程，已经间接测量到这种波。
引力波探测器（gravity wave detector）
一种新一代的装置，通过激光束，对引力波造成的微小紊乱现象进行测量。像 LIGO 这类引力波探测器有可能不久以后发现它们。引力波探测器可用来分析大爆炸之后万亿分之一秒内释放出的辐射。设在太空的 LISA 引力波探测器甚至有可能为弦理论或某些其他理论提供出首次实验证据。
霍金辐射（Hawking radiation）
指从黑洞中缓慢蒸发出来的辐射。这种辐射以黑体辐射为形式，有特定的温度，是由于量子粒子可以穿透围绕黑洞的引力场而造成的。
杂弦理论（heterotic string theory）
最具物理实际意义的弦理论。它的对称群为 E（8）×E（8），大到足以容纳标准模型的对称性。用M理论来解释的话，可以显示杂弦其实等同于其他4种弦理论。
层级问题（hierarchy problem）
各种大统一理论中低能量物理与普朗克长度上的物理之间产生的一种恼人的混合，会使这些理论成为无用的理论。通过引入超对称性可以解决层级问题。
希格斯场（Higgs field）
从假真空到真真空的过渡过程中，打破各种大统一理论的对称性的场。各种希格斯场是大统一理论中物质的起源，也可以用它来驱动膨胀。物理学家希望LHC最终能够找到希格斯场。
穹界（horizon）
这是指你目力所及的最远处。围绕着黑洞有一片奇异的区域，叫史瓦西半径，是个有去无回之点。
穹界问题（horizon problem）
这指的是为什么不论我们朝哪个方向看，宇宙都是如此均匀这样一个谜。甚至夜空中遥相对望的地平线两端的区域也是均匀的。这是奇怪的现象，因为在时间起始之初，它们不可能有热接触（因为光的速度是确定的）。如果大爆炸是在一个微小的均匀面上发生的，然后膨胀成为今天的宇宙，那么就可以解释得通了。
哈勃常数（Hubble’s constant）
这是指红移星系的速度除以它的距离。哈勃常数用于测量宇宙扩张的速率，它的倒数与宇宙的年龄成大致相关关系。哈勃常数越低，宇宙的年龄越大。WMAP卫星把哈勃常数定在每百万秒差距71千米/秒，或者说每百万光年211 8千米/秒，从而结束了长达几十年的争议。（每百万秒差距相当于31 26百万光年。——译者注）
哈勃定律（Hubble’s law）
这是说，星系离地球越远，它的移动速度就越快。这是 1929 年由埃德温·哈勃发现的。这项观察与爱因斯坦的膨胀宇宙理论相吻合。
超空间（hyperspace）
这是指超过四个维度的空间。弦理论（M理论）预言，应该有10（11）个超空间维度。目前还没有实验数据表明存在这些高维度，也许因为它们太小，不能被测量到。
膨胀理论（inflation）
这项理论说，宇宙在诞生之时经历了难以置信的超阈限扩张。膨胀理论可以解决平面、单极以及穹界问题。
红外线辐射（infrared radiation）
这是频率稍低于可见光的热辐射或电磁辐射。
干扰（interference）
这是指两种在“相”或频率方面稍有不同的波之间的混合，产生出别具特征的干扰图像。通过对这一图像进行分析，就可以探测到两种波之间非常细微的差别。
干涉测量法（interferometry）
这是利用光波干扰探测来自两个不同光源的光波之间的细微差别。干涉测量法可以用来测量是否存在引力波，以及其他一般情况下很难探测到的对象。
同位素（isotope）
这是一种质子数量相同，但中子数量不同的化学元素。同位素的化学特性相同，但重量不同。
卡鲁扎克莱恩理论（Kaluza 2 Klein theory）
这是以五个维度表达的爱因斯坦理论。当把它降解为四个维度时，可以发现与麦克斯韦光理论结合在一起的普通爱因斯坦理论。因此，这是光与引力之间第一种非平凡统一。如今，卡鲁扎克莱恩理论已被纳入弦理论。
克尔黑洞（Kerr black hole）
这是爱因斯坦方程式的一个精确解，代表一个有自旋的黑洞。黑洞会坍塌为一个奇异环。从这个环中掉落的物体只会受到有限的引力，而且从原则上来讲，有可能穿过这个环进入一个平行宇宙。克尔黑洞有无限多个平行宇宙，但是一旦你进入其中之一就不可能再回来。迄今还不知道克尔黑洞中心的虫洞到底有多稳定。要想做一次穿越克尔黑洞的航行，存在若干理论和实践上的困难。
拉姆达值（Lambda）
这是一个宇宙常数，用以度量宇宙暗物质的数量。迄今已有的数据表明奥米伽值+拉姆达值=1，这与膨胀说或平行宇宙说的预言相吻合。人们一度认为拉姆达值是零，现在人们知道，它决定着宇宙的最终命运。
激光（laser）
这是一种用来产生相干光辐射的装置。英文中激光“laser”是“受激辐射光放大（Light Amplification through Stimulated Emission of Radiation）”的缩写。从原则上来讲，唯一能对激光光束上所承载能量形成限制的是发射激光的材料。
轻子（lepton）
这是一种弱相互作用粒子，如电子和中微子及其较高级的代，例如μ介子。物理学家相信，所有物质都由强子和轻子（强相互作用和弱相互作用粒子）构成。
LHC（Large Hadron Collider）
这是指大型强子对撞机，是一种粒子加速器，用以产生强大的质子束，它设在瑞士日内瓦。该装置几年之内最终建成以后，将以自大爆炸以来未曾见过的强大能量使粒子对撞。人们希望，2007年LHC投入使用以后将能找到希格斯粒子和超粒子。
光年（light 2 year）
光在一年时间内达到的距离，大约为5 1 88万亿英里（9 1 46万亿千米）。最近的恒星大约位于4光年以外，银河系的直径大约为100 000光年。
LIGO（Laser Interferometry Gravitational 2 Wave Observatory）
这是英文“激光干涉引力波观察站”的缩写，位于华盛顿州和路易斯安那州，是世界上最大的引力波探测器，2003年投入使用。
LISA（Laser Interferometry Space Antenna）
这是英文“激光干涉太空天线”的缩写，是一组太空卫星，共3颗，利用激光光束测量引力波。几十年后把它发射升空后，它的灵敏度将足以确认或推翻膨胀理论，乃至弦理论。
MACHO（Massive Compact Hole Object）
这是英文“大质量致密晕轮天体”的缩写。这是些暗恒星、行星和小行星，难以用光学望远镜探测到，可能构成暗物质中的一部分。最新数据表明，暗物质总体来说都不是重子性质的，也并非由大质量致密晕轮天体（MACHOs）构成的。
多世界理论（many 2 worlds theory）
这是一种量子理论，声称一切可能的量子宇宙都可以同时存在。该理论声称，宇宙在每个量子交汇点上分裂一次，以此解释了薛定谔之猫问题，因为这样，猫可以在一个宇宙中活着，而在另一个宇宙中已死去。近来越来越多的物理学家表示支持多世界理论。
麦克斯韦方程（Maxwell’s equation）
这是有关光的基本方程，由詹姆士·克拉克·麦克斯韦于 1860 年首次写出。这些方程显示，电场和磁场可以互相转换。麦克斯韦证明，这些场以一种波样运动互相转换，产生出以光速传播的电磁场。麦克斯韦进而大胆猜测，这就是光。
膜（membrane）
以各种维度存在的延展表面。零位膜是个点状粒子。一位膜是一根弦。二位膜是一片膜。膜的概念是M理论中的关键特点。可以把弦视为一片有一个维度被压缩了的膜。
微波背景辐射（microwave background radiation）
大爆炸最初辐射的遗迹，温度大约为绝对零度之上21 7度。这种背景辐射中的细微差异为科学家提供了宝贵的数据，可以用来对多种宇宙学理论进行验证或排除。
单磁极子（monopole）
磁场的单独一个极。磁体通常都有不可分开的北极和南极，因此从来未能在实验室中确切看到过单磁极子。大爆炸之时按理说应产生了大量的单磁极子，但我们今天一个也看不到，也许在膨胀过程中它们的数量被稀释了。
M理论（M 2 theory）
弦理论中的最先进版本。M理论存在于11维度的超空间中，那里可以有二位膜和五位膜。可以有5种方法把M理论降解为10个维度，从而带给我们5种已知的超弦理论，现在知道它们其实就是同一种理论。M理论的全套方程迄今完全无人知晓。
多连通空间（multiply connected space）
在这种空间中，套索或活套无法被连续收缩为一个点。举例来说，环绕在面包圈表面的活套不能被收缩为一个点，因此面包圈就是多连通的。虫洞就是典型的多连通空间，所以绕在虫洞脖子上的套索不能被抽紧。
多重宇宙（multiverse）
许多宇宙。这一概念一度被认为带有高度的猜测性，如今被看做是理解早期宇宙的关键概念。有若干形式的多重宇宙，都密切相关。任一量子理论都有一个多重宇宙的各种量子态。应用到宇宙上，这就意味着存在着无穷数量的平行宇宙，互相分离。膨胀理论引入多重宇宙说，用以解释膨胀的过程是如何开始并结束的。弦理论引入多重宇宙说，因为它提供了大量的可能的解。在M理论中，这些宇宙实际可以互相碰撞。还有一些人出于哲学上的需要，引入多重宇宙说，来解释人择原理。
μ介子（muon）
一种与电子完全相同的亚原子粒子，但质量要大得多。它属于标准模型中的第二种冗余代。
负能量（negative energy）
这种能量小于零。物质有正能量，引力有负能量，这二者在许多宇宙模型中都可以互相抵消。在量子理论中，由于有卡西米尔效应和其他一些效应，则允许有一种不同的负能量，可以用做一种驱动力，使虫洞稳定。负能量在创造和稳定虫洞过程中有用。
中微子（neutrino）
这是一种飘忽不定的、几乎没有质量的亚原子粒子。它们对其他粒子的反应非常弱，可以穿透若干光年的铅而不与任何东西发生相互作用。它们是从超新星中大量释放出来的。中微子的数量大到把围绕坍缩中的恒星周围的气体加热的程度，从而导致超新星的爆发。
中子（neutron）
这是一种中性的亚原子粒子，与质子一起构成原子核。
中子星（neutron star）
这是指坍塌的恒星，由致密的中子构成。它的直径通常为 10~15 英里（16~24 千米）。当它自转的时候，它以不规则方式释放出能量，造成脉冲星。它是超新星的遗骸。如果中子星相当大，大约如3个太阳质量那样大，那么它就有可能坍塌为一个黑洞。
核合成（nucleosynethesis）
从大爆炸时开始的以氢创造高等级核子的过程。这样，人们就可以获得比较丰富的各种可以在大自然中找到的元素。这是大爆炸的三个“证据”之一。高等元素是在恒星中心形成的。超过铁以上的元素都是在超新星爆发中炮制成的。
核子（nucleus）
原子中微小的核，由质子和中子构成，直径大约 10-13 厘米。核子中质子的数量决定了围绕着核子的壳层中有多少电子，这又进而决定了原子的化学特性。
奥尔贝斯悖论（Olbers’paradox）
这个悖论提出的问题是，夜空为什么是黑色的。如果宇宙是无穷大的，而且是均匀的，那么我们肯定会接收到无穷数量的恒星发出的光，因此天空应该是白的，这与我们观察到的实际情况不相符。大爆炸和恒星的有限寿命解释了这个悖论。大爆炸使从宇宙深处到达我们眼睛的光线截断了。
奥米伽值（Omega）
这是测量宇宙中物质的平均密度的参数。如果拉姆达值=0，奥米伽值小于 1，那么宇宙将永远膨胀，直到进入大冻结。如果奥米伽值大于 1，那么就有足够的物质，把扩张过程反转过来，最后进入大坍缩。如果奥米伽值等于1，那么宇宙就是平的。
微扰理论（perturbation theory）
物理学家利用微扰理论，通过求出无穷数量的小修正之和的方式，解决量子理论问题。弦理论中几乎所有的工作都是通过弦微扰理论完成的，但有一些最为有趣的问题则超出了微扰理论的能力，例如打破超对称性。于是，我们就需要有非微扰方式来解弦理论，但目前这种方式还没有以任何系统的方式真正出现。
光子（photon）
光的粒子或量子。光子是爱因斯坦首次提出的，用以解释光电效应，即，把光照射到金属上时会弹射出电子。
普朗克能量（Planck energy）
10019 亿电子伏特。这是大爆炸的能量，此时所有的力都统一为单独一个超力。
普朗克长度（Planck length）
10-33 厘米。这是在大爆炸时期的尺度，那时引力与其他力的强度一样。在这个尺度上，空间时间变成“泡泡状”，真空中有微小的泡泡和虫洞出现并消失。
10的幂（powers of ten）
科学家用来标示极大或极小数字的一种简便写法。例如，10n 就等于 1之后跟着n个零。1 000就是103.同样，10-n就等于10n的倒数，即，0 1 000…001，有n-1个零。同样，千分之一就是10-3或0 1 001.
质子（proton）
这是一种有正电荷的亚原子粒子，与中子一起构成原子核。它们很稳定，但大统一理论预言，在经过很长时期以后，它们有可能衰变。
脉冲星（pulsar）
这是旋转中的中子星。由于它不规则，所以它就像一座旋转着的灯塔，看起来像是一颗眨眼睛的恒星。
量子涨落（quantum fluctuation）
相对牛顿或爱因斯坦经典理论的一些微小变化，是由测不准原理造成的。宇宙本身可能就是从子虚乌有中的量子涨落（超空间）演化出来的。大爆炸中的量子涨落造就了今天的星系团。几十年来一直阻碍形成统一场理论的量子引力问题，在于引力理论的量子涨落具有无穷性，而这是无法解释的。迄今为止，只有弦理论能消除这些无穷的引力量子涨落。
量子泡沫（quantum foam）
这是指在普朗克长度的层面上，空间时间产生的微小的像泡沫一样的扭曲。如果我们能够窥探到普朗克长度上的时空结构，那么我们就会看到那里有许多泡泡和虫洞，看起来像泡沫一样。
量子引力（quantum gravity）
一种遵循量子原理的引力形式。把引力量化的时候，我们会看到一个引力包，称为引力子。把引力量化的时候，我们通常发现它的量子涨落是无穷的，从而使这个理论变得毫无用处。目前，弦理论是唯一能够消除这些超位数的。
量子跃迁（quantum leap）
这是指物体状态发生突然变化，是经典物理学所不允许的。原子内部的电子在轨道之间进行量子跃迁，在此过程中或释放光或吸收光。宇宙有可能是从子虚乌有中发生了一次量子跃迁，从而产生了我们今天的宇宙。
量子力学（quantum mechanics）
这是指1925年提出的完整的量子理论，取代了普朗克和爱因斯坦的“旧的量子理论”。旧的量子理论汇集了各种旧的经典概念和较新的量子概念。与此不同，量子力学以波动方程和测不准原理为基础，代表了与经典物理学的重大决裂。实验室中还从来没有发现不符合量子力学的现象。该理论在今天的最新版本称为量子场论，它把狭义相对论和量子力学结合在一起。然而，要为引力建立一个完整的量子力学理论是超乎寻常地困难。
量子理论（quantum theory）
这是亚原子物理的理论。它是有史以来最成功的理论之一。量子理论加相对论构成基础层面上全部物理学知识的总和。粗略而言，量子理论是建立在三项原则之上的：（a）能量以称做量子的离散包形式存在；（b）物质是以点状粒子为基础的，但找到它们的概率则是由波来显示的，而波则遵循薛定谔的波动方程；（c）要使波坍塌并确定一个物体的最终状态，需要进行观测。量子理论的基本原理与广义相对论的基本原理是倒转过来的，广义相对论有确定性，并且是建立在光滑表面上的。如何将相对论与量子理论结合起来，是今天物理学面临的最大难题之一。
夸克（quark）
一种构成质子和中子的亚原子粒子。三个夸克构成一个质子或中子，一个夸克和一个反夸克组成的一对构成介子。夸克本身是标准模型的组成部分。
脉冲星（quasar）
这是准恒星天体。它们是在大爆炸之前不久形成的巨大星系。在它们的中心有巨大的黑洞。我们今天看不到脉冲星，正好推翻了稳恒态理论，该理论声称，今天的宇宙与几十亿年以前没有什么不同。
红巨星（red giant）
红巨星是燃烧氦的恒星。当一个像我们这颗太阳一样的恒星耗尽了其氢燃料以后，它就开始膨胀，形成燃烧氦的红巨星。这意味着，大约 50 亿年以后，当太阳变成红巨星时，地球最终在大火中死去。
红移（redshift）
遥远星系在多普勒效应下发红或光频减弱，说明它们正在离我们而去。空寂的太空在膨胀时也会发生红移，例如扩张中的宇宙。
相对论（relativity）
这是爱因斯坦的理论，包括狭义相对论和广义相对论。前一种理论研究光以及平的四维时空。它的根本原理是，光在所有的惯性坐标系中都保持一样。后一种理论研究的是引力和弯曲的空间。它的根本原理是，引力参考系和加速参考系是没有区别的。相对论和量子理论结合起来就代表全部物理学知识的总和。
薛定谔之猫悖论（Schr dinger’s cat paradox）
这个悖论提出的问题是，猫是否可能同时既已死去又还活着。根据量子理论，装在盒子里的猫有可能同时既是死的又是活的，至少在我们对其进行观察之前是这样，这听起来荒唐。但是根据量子力学，在我们真正进行观测之前，我们必须把猫的波函数的所有可能状态（死的、活的、正在跑着、睡着、正在吃东西等）都考虑进去。要解决这个悖论有两种主要办法，即，要么假定意识决定存在，要么假定存在着无穷数量的平行宇宙。
史瓦西半径（Schwarzschild radius）
这是指事件穹界的半径，或者说是黑洞的有去无还点。对于太阳来说，史瓦西半径大致为2英里（3 1 22千米）。一颗恒星一旦被压缩到其事件穹界以内，它就坍塌成一个黑洞。
单连通空间（simply connected space）
在这种空间中，任何套索都可以被持续收缩成一个点。平坦的空间是单连通的，而面包圈或虫洞则不是。
奇点（singularity）
这是一种无穷引力的状态。广义相对论预言，在非常普通的条件下，奇点存在于黑洞中心以及宇宙诞生之时。在这些情况下，广义相对论不再起作用，不得不引入量子引力理论。
狭义相对论（special relativity）
爱因斯坦在 1905 年提出的理论，其基础是光的速度恒定。依据这条原理，你运动的速度越快，时间就变得越慢，质量就越增加，距离就越缩短。同时，物质和能量由 E=mc
?这个等式关联起来。狭义相对论所产生的结果之一就是原子弹。
光谱（spectrum）
光中的各种不同颜色或频率。通过对星光的光谱进行分析，可以确定，恒星主要是由氢和氦构成的。
标准烛光（standard candle）
这是指一种标准化了的光源，适用于全宇宙，供科学家用以计算天文距离。标准烛光越暗，说明它离得越远。一旦知道标准烛光的亮度，我们就可以计算它的距离。今天所采用的标准烛光是Ⅰa型超新星和造父变星。
标准模型（Standard Model）
这是有关弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用的最成功的量子理论。它的基础是夸克的SU（3）对称、电子和中微子的SU（2）对称和光的U（1）对称。它汇集了一大批粒子：夸克、胶子、轻子、W玻色子和Z玻色子以及希格斯粒子。它不能成为万物理论的原因有：（a）它对引力只字未提；（b）它有19个必须通过手工确定的参数；（c）它有三个完全相同的夸克和轻子代，是多余的。标准模型可以被纳入一种大统一理论（GUT），乃至最终纳入弦理论，但目前对这两种理论还没有任何实验证据。
稳恒态理论（steady state theory）
这种理论说，宇宙没有开始，它一边扩张一边不断地产生出新的物质，以此保持同样的密度。后来由于若干原因，这项理论被否定了，例如，发现了微波背景辐射，以及发现了类星体和星系各自不同的演化阶段。
弦理论（string theory）
这种理论的基础是微小的、振动着的弦，它们的每种振动方式就对应于一种亚原子粒子。这是唯一能把引力与量子理论结合在一起的理论，从而使它成为万物理论的首要待选理论。它只有在 10 个维度中才能从数学上自圆其说。它的最新版本是M理论，是以11个维度定义的。
强核作用力（strong nuclear force）
这是把核子绑缚在一起的力。这是四种基本作用力之一。物理学家采用量子色动力学来描述强相互作用力（以符合 SU（3）对称性的夸克和胶子为基础）。
超新星（supernova）
超新星是爆发中的恒星。它们的强度非常高，有时其光芒可以盖过一个星系。有许多种超新星，其中最有趣的是Ⅰa 型超新星，它们都很相像，可以用来当做测量星系距离的标准烛光。Ⅰa 型超新星的形成，是由于正在老化的白矮星从其伴星处偷取了物质，使其超越了钱德拉塞卡尔极限，因此突然坍塌，随后爆发。
超对称性（supersymmetry）
这是指可以使费米子和玻色子互换的对称性。这一对称性解决了层级问题，还帮助消除超弦理论中任何剩余的奇异性。这种对称性意味着，标准模型中的所有粒子都必须有伴子，称为超粒子，迄今还从未在实验室中看到过它们。超对称性原则上可以把宇宙中所有的粒子统一到单一一种物体中。
对称性（symmetry）
物体重新组织或安排后仍然保持不变或与原来一样的特性。不论以多少个 60 度旋转雪花，它都保持不变。圆圈以任何角度旋转都保持不变。对夸克模型的三个夸克重新组织之后，夸克模型能保持不变，这就是 SU（3）对称性。弦在超对称性及其表面共形形变下保持不变。对称性在物理学中起到关键作用，因为它们帮助消除量子理论中的多种奇异。
对称破缺（symmetry breaking）
量子理论中的对称破缺。人们认为，在大爆炸之前，宇宙是完美对称的。大爆炸之后，宇宙冷却并老化，因此四种基本作用力以及它们的对称性出现了破缺。今天，宇宙已经破缺得惨不忍睹，所有这些作用力都彼此分离。
热力学（thermodynamics）
关于热的物理学。有三项热力学定律：物质与能量守恒，熵永远增加，以及不可能达到绝对零度。热力学在理解宇宙怎样死去方面起到关键作用。
隧穿（tunneling）
这是粒子穿透牛顿力学所不允许的障碍的过程。放射性阿尔法的衰变就是因为隧穿，隧穿概念是量子理论的产物。宇宙本身可能就是由隧穿创造的。曾有猜测，也许可以在各个宇宙之间进行隧穿。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 类文明（typeⅠ，Ⅱ，Ⅲ civilizations）
由尼古拉伊·卡尔达舍夫（Nikolai Kardashev）提出的一种分类方法，把外太空的文明按照它们所产生的能量进行排位。这种分类对应于一个文明是能够掌握整个行星、整个恒星还是整个星系的能量。目前，太空中还没有发现存在其中任何一种的证据。我们自己的文明可能相当于一个01 7类文明。
Ⅰa型超新星（type Ⅰa supernova）
经常被用作测距的标准烛光的超新星。这种超新星在双星体系中产生，其中，白矮星缓慢地从伴星中抽取物质，导致它超出11 4太阳质量的钱德拉塞卡尔极限，使之爆炸。
测不准原理（uncertainty principle）
这项原理说，你不可能以无穷精确度既知道一个粒子的位置又知道它的速度。粒子位置的不确定性乘以粒子动量的不确定性，必然大于或等于普朗克常数除以 2π。测不准原理是量子理论中最根本的部分，它把概率概念引入宇宙。由于有了纳米技术，物理学家可以随心所欲地对单个原子进行操作，从而可以在实验室中对测不准原理进行测试。
统一场论（unified field theory）
这是爱因斯坦所探寻的一种理论，它可以把一切自然力统一到单一一个连贯的理论之中。目前，它的首要候选理论是弦理论或M理论。爱因斯坦原来相信，他的统一场论可以把相对论和量子理论吸纳到一个更高级的、不需要概率的理论中。然而弦理论是个量子理论，因而需要用到概率。
真空（vacuum）
这是指空无一切的空间。但是根据量子理论，空无一切的空间中充斥着虚拟的亚原子粒子，它们的寿命只延续1秒钟都不到。真空也是指一个系统的最低能量状态。据信，宇宙是从一种假真空状态发展到今天的真真空状态的。
虚拟粒子（virtual particles）
这是指在真空中瞬间闪现又旋即消失的粒子。它们不符合已知的守恒定律，但由于测不准原理的作用，只持续很短一段时间。过后，守恒定律又作为真空中的一种平均状态继续起作用。如果真空中加入了足够的能量，虚拟粒子有时会变成真正的粒子。从微观角度上来看，这些虚拟粒子可能包括虫洞和婴宇宙。
波函数（wave function）
伴随着每一个亚原子粒子的波。它是对概率波的数学描述方式，用以确定任何粒子的位置和速度。薛定谔是第一个为电子的波函数写出方程式的人。在量子理论中，物质是由点状粒子构成的，但波函数则给出找到这种粒子的概率。后来狄拉克（Dirac）提出了一种波动方程，它结合了狭义相对论。目前，包括弦理论在内的所有的量子物理学都是建立在这些波的概念之上的。
弱核作用力（weak nuclear force）
这是指核子内部的力，是它使核衰变成为可能。这种力不够强大，不能把核子聚在一起，因此核子会散开。弱作用力对轻子（电子和中微子）起作用，由W玻色子和Z玻色子承载。
白矮星（white dwarf）
这是一种到了寿命最后阶段的恒星，是由氧、锂及碳等低等元素构成的。它们是在红巨星耗尽了其氦燃料并坍塌之后形成的。它们一般如地球般大小，重量不超过11 4太阳质量（否则就会坍塌）。
WIMP（Weakly Interacting Massive Particle）
英文“弱相互作用重粒子”的缩写。人们猜测，宇宙中大部分的暗物质都是由它们构成的。最有希望被确认为WIMPs的，是弦理论所预言的超粒子。
虫洞（wormhole）
这是指两个宇宙间的通道。数学家们称这些空间为“多连通空间”，即，在这种空间中，不能把套索收缩成一个点。现在还不清楚，有没有可能穿过虫洞而不破坏其稳定性或让人活着穿过它。
封面
“科学可以这样看”丛书
Parallel Woulds
平行宇宙
穿越创世、高维空间和宇宙未来之旅
A journey Through Creation，Higher Dimensions，
and the Future of the Cosmos
Author of Hyperspace《超空间》的作者〔美〕加来道雄（Michio Kaku）著
伍义生包新周译
“A wonderful tour，with an expert guide，of a cosmos whose comprehension forces us to stretch to the very limits of imagination 1”
在学者的引导下，作一次奇妙的宇宙漫游，他的见解可将我们的想象力推向极限。
——布莱恩·格林（Brian greene），《宇宙的穹顶》的作者
重庆出版集团﹠重庆出版社
封面勒口
我们的宇宙正在死亡吗？
还可能有其他的宇宙吗？
加来道雄博士是一位世界著名的物理学家和畅销书作者。《华尔街杂志》说他善长将最为玄妙难解的思想解释得通俗易懂。在《平行宇宙》一书中他以引人入胜的方式，带领读者遍览宇宙学和M理论，深刻理解其对宇宙命运的意义。
继《超空间》之后，在新近出版的这一本有关物理学的书中，加来道雄博士首先讲述了在过去一个世纪，特别是过去 10 年中所出现的改变了宇宙学的那些非凡进展，迫使全世界的科学家重新思考我们对宇宙起源及其最终命运的理解。在加来道雄博士看来，随着 WMAP、COBE 卫星和 Hubble 空间望远镜所提供的新发现，宇宙幼年时期的图景以前所未有的方式呈现在了我们面前，所以说我们正生活在一个物理学的黄金时代。
当天文学家不辞辛劳地分析了从 WMAP 卫星得到的像雪片一样多的数据之后，一幅新的宇宙图景显现了。到目前为止，有关宇宙起源的最重要的理论是“膨胀宇宙理论”，对大爆炸理论作了重大改进。在这个理论中，我们的宇宙只不过是众多宇宙中的一个，像泡泡一样漂浮在无边无际的泡沫宇宙之海中，随时都有新的宇宙在诞生。一个平行宇宙也许就悬浮在我们的头顶上，相隔只有毫米之遥。
对于平行宇宙这一想法，以及对于用以解释平行宇宙之存在的弦理论，科学家一度以怀疑的眼光看待，认为它是神秘主义者、假充内行以及行为怪诞的人所感兴趣的领域。但是今天，已有压倒多数的理论物理学家在支持弦理论和它的最新版本M理论。因为，如果这个理论被证明是正确的话，它将能够以简单优雅的方式把宇宙的四种力归结在一起，同时能够回答“在大爆炸之前发生了什么？”这个问题。
封底勒口
加来道雄博士解释说，世界上最重要的物理学家和天文学家正利用高度精密的波检测器、重力透镜、卫星和望远镜来寻找各种方法，以便对多宇宙理论做检测验证。M 理论的前景非常诱人，其意义难以尽数。如果平行宇宙确实存在，加来道雄博士推测，一万亿年之后，当宇宙变冷变暗，进入科学家所描述的大冰寒时，很可能高级文明能找到一种方法乘坐某种“星际间救生飞船”逃离我们的宇宙。
探索黑洞、时间机器、另类宇宙、高维空间，这是一次令人难忘的旅程。《平行宇宙》一书讲述的是一场席卷宇宙学领域的革命，不可不看。
作者照片
加来道雄博士是纽约城市大学研究生中心的理论物理学教授。他的几部著作都广受赞誉，其中包括《遥想未来》（Visions）、《超越爱因斯坦和超空间》（Beyond Einstein and Hyperspace），均被《纽约时报》和《华盛顿邮报》提名为当年的最佳科学读物之一。他主持着一档全国联网的科学广播节目，还在诸如《晚间热线》、《60分钟》、《早安美国》以及《拉里·金直播在线》之类的全国性电视节目中亮相。
封底
平等宇宙PING DENG YU ZHOU
Advance Praise For Parallel Worlds《平行宇宙》一书的发行评语
“在《平行宇宙》一书中，加来道雄博士以其无与伦比的解说才能，讲述了现代物理学得出的一种最令人难以置信、最激动人心的可能性，即，可能存在着广阔无垠的宇宙之网，里面排列着许多宇宙，也许是无穷多个宇宙，而我们这一宇宙只不过是其中之一。他运用生动巧妙的类比，幽默的语言，耐心地向读者介绍有关平行宇宙的种种话题，从量子力学、宇宙学，到最新出现的M理论，一路娓娓道来。读读这本书吧，在学者的陪同下，作一次奇妙的宇宙漫游，他的见解可将我们的想象力推向极限。”
——布莱恩·格林（Brian Greene），哥伦比亚大学理论粒子物理教授，《宇宙结构和优雅宇宙》的作者。
“喜欢宇宙论、时间旅行、弦理论和10维或11维宇宙的读者可能不会找到比加来道雄博士更好的引导者了，他既是一位亲身从事这方面研究的学者，同时又善于以引人入胜的方式，深入浅出地讲解这一难以琢磨的复杂问题，非常难能可贵。”
——唐纳德·戈德史密斯（Donald Goldsmith），《逃亡的宇宙和与宇宙的联络》的作者。
“可读性极高，让你轻松涉足在宇宙学前沿而乐不可支。”
——马丁·里斯（Martin Rees），《我们的宇宙栖息地和我们的最后结局》的作者。
“穿越宇宙，突破宇宙，目不暇接，五光十色。加来道雄博士，世界上最优秀的科学作家之一，指点你透过物理世界的寻常表象，看到隐藏其下的奇妙世界：不可思议的暗物质及暗能量，空间中隐藏着的高维度，振动着的弦及其微小的环，宇宙就是靠它们才得以维系。根据加来道雄博士的看法，现实世界其实扑朔迷离，丝毫不亚于最离奇的科幻小说。”
——保罗·戴维斯（Paul Davies），澳大利亚悉尼Macquarie大学太空生物学中心，《怎样建造时间机器》的作者。
“加来道雄博士的又一力作。在《平行宇宙》中，他巧妙地将物理学的前缘变得如同一座游乐园，使你能一边享受乐趣，一边又学到了爱因斯坦的相对论、量子力学、宇宙学和弦理论。但是本书的真正精髓在于，它告诉你加来道雄是如何运用这些强大的工具，来探究多宇宙是否存在，以及，在我们对上帝以及生命的意义进行认知的过程中，它们能给我们以怎样的哲学启迪。”
——尼尔·德·格拉斯·泰森（Neil de Grasse Tyson），天体物理学家和纽约城海登天文馆主任，《起源：宇宙演变的140亿年》一书的合作者。