要是有根据最新理论发展的更新版就好了

这是2015年读过最好的书。说来搞笑，记得很久以前看过这本书，但这次读来却毫无印象，因此只能是从来就没读过，或者当时就没读懂。霍金在第十二章提到，随着科学在19和20世纪变得日益专门化和数学化，哲学家们已经无法理解科学的最新发展，从而“语言分析成为哲学唯一剩下的研究领域（维根斯坦）”。而普通人大概更是只能看个热闹。对于普通人，既不知道我们的问题是否有道理，也不知道找谁能够获得靠谱的回答，只能把问题记录在读书笔记中。

关于量子不确定性问题：似乎测不准或不确定性是由于观测者必须使用光子（或其他粒子）来测量被观测粒子的位置和速率，被观测对象越小，需要使用波长越短频率越高从而能量也越高的光子，但这样使用的光子会干扰被观测粒子，从而观测者的存在会干扰被观测对象的运动。可见，这一测不准的前提是观测者使用光子来进行测量。尽管光子是人目前能够使用的最有效的工具，但如果未来有一天人能够控制某种现在尚未知的但不会与被观测粒子发生作用的粒子，用它来进行测量，或许就能解决测不准的问题，从而测不准就成了一个阶段性的问题，或者成了技术性而非理论性问题。霍金说的“We could still imagine that there is a set of laws that determine events completely for some supernatural being, who could observe the present state of the universe without disturbing it”，其实也可以认为不排除这一可能。如果这样，爱因斯坦对量子理论的排斥（上帝从不掷骰子）倒又是正确的了。

作者在第八章介绍将广义相对论和量子理论结合，得出宇宙的时空可以有限但没有边缘，并以地球南北极为比喻，从而排除了奇点的必要性，宇宙也可以变得无始无终。“The universe would be completely self-contained and not affected by anything outside itself”。但这是否意味着这样的宇宙是“封闭”的（不会和其他时空接触）？

第九章在讨论记忆的时间箭头时，作者用计算机来比喻人脑，认为尽管计算机的记忆储存是将磁记录由无序变为有序，但由于这一过程要消耗能量，能量消耗带来无序的增加要大于记忆本身带来有序的增加，因此整个过程还是导致无序的增加。因此，记忆的时间箭头只能是和热力学时间箭头的方向一致，即沿着熵增加的方向。但如果这一分析框架正确的话，如果记忆消耗能量带来无序的增加总是大于记忆本身带来有序的增加，那么记忆本身就不重要，记忆“未来”也可以和记忆“过去”一样符合这一框架。因此，作者并未证明为什么不能记忆“未来”！事实上，记忆是进化的结果，记忆的出现是为了让生物能获得某种竞争优势，因此抽象地来分析记忆是不可取的。如果在某个环境中，时间是倒着走，那么求生和繁衍这两个推动生物进化的动力都会不存在（由死复生后不会再有死，只会由老变幼并重新分解为精子和卵子；所有的繁衍都会被逆转），进化本身也不会存在，记忆或许无需产生。事实上，如果有另一个宇宙，在那里物理规则与我们的不同，那么那里进化出来的生物也可以和我们很不一样。

第十章讲生命只能存在于一维时间和三维空间的时空区域内。这里作者加了一个限定，“at least as we know it”，也就是说这是就我们所知的生命形式而言。但是如果不同的时空/宇宙有不同的规律，那么更多维的空间中进化出来的生命一定是适应那个时空/宇宙的环境，其形式应该是这个时空/宇宙的人类所难以想象的。更多维空间的生命应该无法在三维空间生存，因为它会在它多出来的那些个维度被压扁到没有厚度（想象三维空间的生物来到二维空间），但三维空间的生物能否在更多维空间生存？似乎可以，而且多维空间的生物似乎也奈何它不得，因为它在它缺少的维度是没有厚度的（想象二维空间的某个生物要吞掉一维空间的某条线，由于线无限细，没有面积，它可以从二维空间生物身体中任意穿过，二维空间的生物吞一条线不会增加其面积，也没有任何意义）。但由于在多维世界中找不到维持生命所需的物质和能量（无法消化多维世界的食物），它最终在多维世界也无法存活。

这本书讨论的一个主要问题是如何统一广义相对论和量子理论，这是作者的主要研究方向，包括以黑洞来逆向解释大爆炸的奇点，用量子理论来理解黑洞的辐射问题，以及将广义相对论和量子理论的结合来解释有限但没有边缘的时空等；但另一方面这也使得这本书讨论的话题有了一定的局限。此外，这本书毕竟写于约30年前，因此也未能包括90年代以来的一些最新的理论发展。

正好今年8、9月间Economist有几篇文章讨论了宇宙的问题，对比之下，我觉得这本书还有几个问题没有讨论：

1．多宇宙的问题：霍金在讨论奇点的最初设置时其实大略也涉及到了，只是他认为如果有其他宇宙，那也和我们没有什么关系，因为那里的规则和我们时空的不同，对理解我们的时空没有帮助，讨论就没有意义。我想霍金的意思大概是这样的：因为他接受卡尔•波普关于“理论是可证伪的假设”的主张，如果我们无法观察到其他宇宙，那么多宇宙就无法验证，因此最多只能是一种解释，而不能成为科学的范畴（更可以作为文学作品）。Economist介绍了四种多宇宙理论：第一种多宇宙和我们的宇宙规则相同，但受限于光速，无法到达（我们能观察到的宇宙只限于光速乘以宇宙年龄加上宇宙膨胀的调整，在这之外是什么，无法知道）；第二种多宇宙中每种都有不同的物理规律（霍金在本书中提到可能宇宙不同的地方有不同的规律）；第三种是量子理论用于宏观事物，即每一时刻每一种变化都是一个宇宙，这样每一刻的宇宙都会产生无限个宇宙；这在量子状态上是可以理解的，但要产生那么多新的质量和能量总让人难以接受；霍金在讨论回到过去时提到“要避免改变历史，只能回到另一个不同的历史”，其实就有这平行宇宙的意思；第四种宇宙理论更接近形而上学而难以理解。如果有多宇宙的话，多宇宙能否接触？对于遵循不同规律的多宇宙，其相互接触实在是难以想象。

2.霍金在书中提到了暗物质，但只是讨论了中微子和黑洞，他猜想缺失的物质以黑洞的形式存在于星系的中央（猜想暗物质的存在是因为星系旋转的速度很高，以星系中能观察到的物质总量无法提供足够的引力不让星系被甩出去）。但最新的研究似乎表明中微子和黑洞在暗物质中所占的比重还是非常小的，宇宙密度由68.3%的暗能量，26.8%的暗物质，0.3%的中微子和只有4.6%的我们通常意义上的物质组成。霍金的书中完全没有提到暗能量。而百度词条已经把暗物质和暗能量说成是21世纪初科学最大的迷。

3.爱因斯坦宇宙常数（cosmological constant）的再回顾。爱因斯坦最初无法想象宇宙会膨胀，因此他在广义相对论中引入了一个宇宙常数，以防止其方程式推导出一个膨胀的宇宙。而此后观测到宇宙的膨胀让爱因斯坦承认了自己的错误，并取消了宇宙常数。但是新的理论认为，可能仍然需要宇宙常数，但它是一个随时间或空间变化的数，赋值不同可以产生三种不同结果：一种结果是宇宙在膨胀后收缩并坍塌（big crunch）；另一种是加速膨胀最后稀薄到无（big rip）;第三种是继续按现有接近临界值的速度不变地膨胀下去。而这三种情况取决于暗物质和暗能量的对比，因为暗物质产生引力让宇宙收缩，而暗能量则是推动宇宙膨胀的力量（暗能量是何时形成的不清楚，最初推动宇宙膨胀的是极小空间内的高温高压）。

霍金的书似乎还是把统一场理论作为最大的挑战，并且其乐观的认为统一场理论可以在他这一代人实现。但似乎科学的发展又提出了更大更困难的挑战，想象一下我们到目前所理解的物质世界在宇宙中只占不到5%。

Economist链接：
economist.com/sb2015

另，吐槽一下湖南科技插图本的中文版：花里胡哨，图多无助理解，更多干扰。