前言

“我所以从事数学，是因为一旦你证明了一个定理，这定理就永远成立了。” ^[1] 这番陈述简单直接，也让人醍醐灌顶。我那时正读大二，跟一位多年来教我如何在众多数学领域里驰骋的老友提起，我正在为选修的一门心理学课程写一篇关于人类动机的论文。他的回应堪称石破天惊。在那之前，我从来没有用哪怕是稍微有点类似的想法看待过数学。在我看来，数学是特定群体玩的关于抽象精确度的奇妙游戏，这些人会因为抖出平方根或除以零的包袱而喜形于色。但有了他这句话，我恍然大悟。是啊，我想，这就是数学的浪漫。受逻辑和一组公理限制的创造力，决定了要如何摆布、组合思想，以揭示不可动摇的真理。从毕达哥拉斯出现之前直到永恒，画下的所有直角三角形都满足以他的名字命名的著名定理。没有例外。当然，你可以改变假定条件然后发现自己在探索新领域，比如画在像篮球表面那样的曲面上的三角形，这样就能颠覆毕达哥拉斯的结论。但固定你的假定条件，再三核查你的工作，你的成果就会有人来树碑立传。不用攀登高峰，不用在沙漠里跋涉，也不用在阴曹地府杀个七进七出。你可以舒舒服服地坐在桌前，拿着纸笔，再加上敏锐的头脑，就能创造出超越时间的恒久之物。

这看法让我豁然开朗。我还从未真正地问过自己，为什么对数学和物理如此痴迷。解决难题，去了解宇宙如何成为一体——以前一直是这些让我着迷。而现在我相信，我所以受这些学科的吸引，是因为它们的问题就盘旋在日常生活的无常本性之上。无论我年轻时的情感对我的满腔热血有多夸大，我都在突然之间无比确信，我想加入走向洞见的旅程之中，而这些洞见会极为根本，永不改易。管它政府是兴是衰，世界大战是胜是败，任它电影、电视和舞台上的传奇去了又来。我只想穷尽我毕生精力，只求一窥那超越俗世的精彩。

但同时我还有心理学论文要写。我的任务是建立一种理论，阐述为什么我们人类会做我们在做的这些事。但每当我开始动笔，这个课题似乎都会变得极为朦胧不清。如果把貌似合理的想法用恰当的语言包装起来，似乎你也可以现写现编。我有一次在宿舍吃晚饭时提到这个话题，一位特聘辅导员建议我看看奥斯瓦尔德·斯宾格勒的《西方的没落》。斯宾格勒是德国历史学家、哲学家，对数学和科学都抱有永不磨灭的兴趣，无疑这也是辅导员推荐他的巨著的原因。

让这部著作享有盛名又饱受诟病的那些方面——对政治内爆的预言，对法西斯主义欲拒还迎——让人深感不安，也一直被用来支撑颇有隐患的意识形态，但我的关注点过于狭隘，全未注意到这些问题。相反，我对斯宾格勒的设想很感兴趣：他设想有一套包罗万象的原则，能揭示在不同文化都起作用的隐藏模式/规律——这些规律会与微积分和欧氏几何阐释的规律不相上下，而后面这些规律改变了我们对物理和数学的理解。 ^[2] 斯宾格勒的想法深惬我心。一部讲述历史的文本将数学和物理推崇为进步的样板，这十分令人鼓舞。但接下来，我读到了一个让我大吃一惊的结论：“人类是唯一知道会有死亡的生物；其他生物也会变老，但意识完全局限在当下一刻，而这一刻在它们看来又一定是永恒。”这一认识逐渐“让人类在死亡面前感到了专属于人类的恐惧”。斯宾格勒总结道：“所有宗教信仰、所有科学研究乃至所有哲学，都是出于这种恐惧。” ^[3]

我还记得，最后这句话让我沉吟良久。这个关于人类动机的看法，在我看来很有道理。数学证明的魅力可能在于会永远成立，自然定律的吸引力或许在于其恒久的特性。但是什么驱使我们去寻找超越时间的恒久，寻找可能永远存续的特性呢？也许一切都是源于，唯有我们认识到，我们自身绝不会超越时间，我们的生命也绝不会直到永远。我思考着数学、物理和来自永恒的诱惑，有了些新发现，而上述看法与这些新发现产生了共鸣，让我觉得切中要害。这是一种以对广泛认识的合理反应为基础，去理解人类动机的方法。这种方法不会随随便便地把人类的动机编造出来。

我继续思考着这个结论，发现它似乎预示着还要更加宏伟的内容。斯宾格勒指出，我们认识到我们有着避无可避的终点，而科学就是对这种认识的一种回应。宗教亦如是。哲学亦如是。但说真的，为何就此止步？弗洛伊德有位早期门徒叫奥托·兰克，他对人类的创造性活动非常痴迷，按他的说法，我们当然不应止步于此。在兰克的评论中，艺术家是“其创造性冲动……试图将昙花一现的生命转变为个人的不朽”的那种人。 ^[4] 让—保罗·萨特走得更远，他指出，“在你失去了能够永生的幻觉之时”，生命本身也会意义尽失。 ^[5] 因此，包括但不限于这些思想家一致赞同的看法是，大部分人类文化——从艺术探索到科学发现——都是被“反思着生命的有限本质”的生命驱动的。

高深莫测。谁曾想到，由丰富的生死二元性驱动的人类文明，其统一理论的诸般景象竟会由对数学和物理的全神贯注发掘出来？

好吧好吧。我会深吸一口气，提醒很久以前大二时候的我自己，不要太得意忘形。然而，我感到的兴奋并不只是一种短暂的、让人眼前一亮的智力奇迹。从那时候起，近40年间，这些主题一直陪伴着我，并时常在我的脑海深处酝酿。虽然我的日常工作是在寻找统一理论，探索宇宙起源，但在思忖科学进步的重大意义时，我发现自己总会回到时间的问题，回到我们每个人得到的这种有限配给上。因为所受教育，也因为脾性，如今的我对“万能”解释十分怀疑：物理学已经因为各种妄图统一几种自然作用力的不成功理论而一地狼藉，如果我们冒险进入更为复杂的人类行为领域，情况只会更糟。确实，我认识到我的终点无可避免，也已经看到这种认识有相当大的影响，但它并没有给我做的每件事都提供一个一概而论的解释。我想，这种评估在不同程度上普遍适用。但仍然有一个领域，生命的有限所造成的触动特别明显。

在不同的文化和时代中，我们都非常重视恒常。我们重视恒常的方式多种多样：有人追求绝对真理，有人力求留下持久的遗存，有人建造令人赞叹的丰碑，有人寻求恒久不变的定律，还有人仍然热衷于追寻这般那般的永生。这样的专注表明，对于认识到物质持存终归有限的心灵来说，永恒具有无比强大的吸引力。

在我们这个时代，配备了实验、观测和数学分析工具的科学家们，已经开创了一条通向未来的新道路，即使最后的风景也许仍然遥不可及，这条道路还是让我们首次看到了最后风景的突出特征。全景虽然时常为薄暮雾霭遮蔽，但还是在不断变向清晰，足以让我们这些不辍思虑的造物能比以往都更充分地见识到，我们是如何融入这如此广袤的时间的。

正是本着这种精神，在本书随后的章节中，我们将沿着宇宙的时间脉络，探索在这个注定要归于衰败的宇宙中，是什么样的物理学原理，产生了从恒星、星系到生命和意识等等有序结构的。我们要考虑的论据将证明如下观点：正如人类寿命有限，宇宙中的生命和心灵等现象亦是如此。实际上到某个时候，不论何种有组织的物质都很可能不复存在。我们将审视，会反省自身的生物如何应对这些认识势必带来的张力。就我们所知，让我们得以出现的自然定律固然恒久不变，但我们存在的时间仍然只是短暂的一瞬。指引着我们的定律在起作用时不会顾及宿命，但我们仍会不停自问：我们将去向何方？塑造了我们的定律似乎并不需要背后有什么理据，但我们仍在坚持追寻意义和目的。

一言以蔽之，我们会审视宇宙，从时间的开端直到类似于时间终点的某处。在这段旅程中，我们也将探索永不停歇、不断创造的心灵如何以令人叹为观止的方式，照亮万事万物的无常本性并对此做出回应。

各门科学学科中的真知灼见，将指引我们的探索方向。我假定读者诸君只有最基本的知识背景，因此会用类比和比喻而非专业术语来解释所有必须解释的思想。对特别有挑战性的概念，我会提供简短的总结，让你可以一路前行而不至于迷失方向。在书末注释中我会提供具体的数学细节，对要点详加解释，并给出参考文献和对延伸阅读的相关建议。

这个主题过于庞大，本书篇幅有限，因此一路上我们只好紧赶慢赶。但我觉得有些路口对于认识我们在这场宏大的宇宙学故事中的位置而言至关重要，因此也会不时驻足。这段旅程由科学提供动力，但赋予其重要意义的是人性，一场有活力、够充实的冒险也就此诞生。