——读霍金遗作《十问》一书有感

 只要你稍微留意一下，就会清晰地感受到，伴随着时代的发展，科学进步的速度越来越快，新的发现和发明让人眼花缭乱，人们心中存留的很多疑惑也一个个有了答案。但与此同时，一些新的、更为复杂的问题也应运而生，它们萦绕在人们的心田，促使人们探究其背后的答案或者缘由。

 霍金无疑是我们这个时代最为杰出的天体物理学家。无论是他一生与“渐冻症”搏斗的勇气和意志，还是他在引力物理等方面的科学贡献，都让他成为知识领域的一座让人仰慕和敬重的高峰。他从小就喜欢思考大问题，人类从哪儿来？宇宙怎么开始的？上帝是否存在？时间旅行有无可能？人工智能讲给人类带来什么……霍金在他生命的最后几年，着力思考这些犹如当代的天问大问题，并尝试予以解答。遗憾的是他没有来得及看到这本书的正式出版，如果他能感受到读者对这本书的喜爱，一定会给感到欣慰的。

 一、宇宙的诞生

 大爆炸理论经常会让人感到困惑。在135亿年前的某个时刻，宇宙无中生有，创生并不断演化，发展成我们今天所能观察的模样。这巨大的质量和能量、以及无限的空间是如何在一个奇点像“耍魔术”那样变出来的？

 我觉得霍金给出的这个比喻特别巧妙和有道理。霍金认为，宇宙大爆炸核心的巨大神秘在于，物理定律要求存在某种叫做“负能量”的东西。想象一下，一个人想在平地上建造一座小山，那座山将代表宇宙。为了造这座小山，他需要在地上挖了一个坑，并用土来堆他的山。当山丘成型的时候，他所挖的那个坑必然成了山丘的负版本。

 换句话说，大爆炸产生了大量的正能量，它同时也产生同样多的负能量，正的和负的加起来总和是零，这是自然的一个定律。这些负能量现在在哪里呢？它在空间中，空间本身就是一个巨大的负能量仓库，足以确保一切加起来为零。数10亿个星系的无尽网络，每个星系都有引力相互拉扯，就像一个巨大的存储设备一样运行。宇宙就像一个储存负能量的巨大电池。

 也就是说，我们所能观察到的宇宙的这一部分，只是其表现为正能量的部分，那些“负能量”的部分通常没有被我们所注意到，将这两个部分叠加起来的总和才是宇宙的真实模样。如果宇宙叠加起来为无，那么你就不需要上帝来创造它。宇宙是彻彻底底的“免费午餐”。从另外一个角度看，时间也是因为大爆炸而诞生的，在此之前没有时间。既然没有时间，也就没有机会让上帝在其中创造宇宙。所以说，上帝创造宇宙这个问题是毫无意义的。

 不管宇宙的复杂性和多样性，制造一个宇宙，其实只需要三种成分：首先是物质，有质量的东西；其次是能量，能量渗透宇宙，他确保宇宙永远充满活力，并不断发生变化；再次是空间，空间向所有方向伸展。

 那么，物质、能量和空间又是如何而来呢？直到20世纪，具有深刻洞察力的爱因斯坦告诉了我们问题的答案。阿尔伯特•爱因斯坦意识到某种极其非凡的东西：制造宇宙所需的主要成分，质量和能量，基本上是一个东西。我们现在可以进一步说，宇宙并没有三种成分，它仅有两种成分——能量和空间。空间和能量是在我们现在称为大爆炸的事件中自发产生的。

 二、永恒还是变化

 人们对宇宙的认识，始终存在着两种不同的观念。

 一种观念认为，宇宙是永恒的，是一种永远的存在。在这些人的心目中，永恒的东西要比创生的东西更完美。著名的希腊哲学家亚里士多德就相信宇宙永远存在。有人问他如何解释文明的进展，他的回答很巧妙，认为我们之所以能够看到文明的进展，是因为有洪水或其他自然灾害一直不断地让文明返回到开始。人们愿意相信宇宙是永恒的，这是因为人们渴望不必援引神力来创造宇宙并使之运行。

 另一种观点则认为宇宙是创生的，他们认为宇宙不可能以我们今天看到的状态存在了无限久。过去肯定发生过一些事件，让恒星在有限的时间前点亮，因为时间有限，那些来自遥远恒星的光线还来不及到达我们，所以我们的地球可以保持一个适宜的温度。这也可以解释为什么夜空不是所有方向都发光。现在的科学研究已经表明，宇宙中的无序或熵的总量总是随着时间的推移而增加。

 人类的进化也充分说明了这一创生的过程。从最初的单细胞微生物，到DNA的出现，从直立行走的人到当下的现代人，人类的发展和演化经历了漫长的时间。生命通常有两个要素：一是告诉系统如何继续发展自己和如何复制自身的指令，二是执行这些指令的机制。在生物学中，这两部分被称为基因和新陈代谢。语言的出现是人类发展历程中的一个重要事件，特别是书面语言的产生，这意味着，除了DNA的基因传递之外，信息也可以代代相传。

 书面语言出现的时间还很短，但它对人类的影响很大。人类的卵子或精子中的DNA包含有大约30亿个核酸碱基对，这个序列中编码的很多信息似乎是冗余或不活动的，有用信息的总量大约是1亿比特。1比特信息是对是/否问题的答案。相比之下，一部平装小说可能包含200万比特的信息。因此，一个人大约相当于50本《哈利波特》，一个国家图书馆可收藏大约500万本书，或大约10万亿比特。也就是说，书籍和互联网上传递的信息量是DNA的10万倍。更重要的是，今天的各种图文信息可以通过现代化的媒体更快的更新与更改。这意味着，人类已经进入了一个新的进化阶段。

 人类现在面临的最大问题是：1）通过自然遗传的途径让人类发生改变是一个非常缓慢的过程，而文化信息对人的改造却是在一个较短时间就能完成的任务。在我们的有生之年，我们根本无法看到人类DNA的任何改变，可以将其看作是永恒的。但我们可以很直观地观察到文化、文字对人类的影响；2）电脑病毒就是一个程序，它会在电脑记忆体中复制自己，并将自己转移到其他的电脑里，因此它符合生命系统的定义。事实上，今天的人工智能就是沿着这样的思路来推进的。人类的DNA难以改变，人类的智商在短时间内也不会有太大的变化，但智能机器的学习潜力和进化速度比人要快很多。到了某个奇点（据相关专家预测，也就在2045年左右）机器的智就会超过人类；3）因为化学基础生命体自身的演化非常缓慢，使得人类直到现在都还遗传了人类的诸多本能，比如说好斗的冲动。这使得我们在遇到发展的重大机遇时，总是抵抗不住诱惑。比如说随着人类对基因了解的深入，人类开始在如何提高记忆能力、如何提升自身的抗病能力、如何让自己更加长寿之间做了更多的探索。这样探索的结果必然是加速人类的演变，让人和越来越远离不久前的自己。这对人类来说，是福还是祸？

 科学和宗教之间矛盾的重要部分，实际上就源自“永恒还是变化”这场古老的冲突。

 三、人类必定要进入太空？

 随着人类对自身的认识逐渐深化，随着科学技术的进一步飞速发展，人类面临的困境也会更加凸显。人的寿命会越来越长，世界上的人口会越来越多，相对应的，地球对我们而言变的太小了。我们的物质资源正以惊人的速度消耗殆尽，我们向地球呈上气候变化的灾难性礼物。气温上升、基地冰盖减少、森林砍伐、人口过多、疾病、战争、饥荒、缺水和动物物种毁灭……《流浪地球》所描述的那种境况，不仅仅是一种科学幻想，它将在未来的某一天，真真实实地在地球上出现。到2600年，世界人口密度将达到擦肩摩踵的程度，电力消耗将使地球焕发红热。如果你把那时正在出版的新书叠加在一起，按照目前的生产速度，你必须以每小时90英里的速度运动才能恰好跟上书列的末端。目前的指数增长不能无限期地持续下去，一种可能性是，我们将通过核战争之类的灾难来消灭自己。

 霍金确信，人类如果想继续生存，必然要走出地球，在太空中寻找新的栖息地。但这件事情说起来简单，实施起来会很困难。人类很难长时间离开地球而生存，轨道的零压力会导致一系列不良的生理变化：包括骨头弱化、以及引起与液体相关的一些实际问题等。还有，星际之间距离太远，而人类的寿命有限。对于化学基础的生命形式，比如像我们这样的DNA的，长途太空旅行是一件非常困难、几乎无法完成的任务。相反，发送机器就非常容易。在未来，这些机器将是生命的一种新形式，它们最终可以取代基于DNA的生命，就像DNA可能已经取代了早期的生命形式一样。问题是，到了那个时候，我们还有在宇宙中存在的位置和价值吗？

 尽管很难，走向太空也是人类的必然选择。在某种程度上，这情况就像1492年之前的欧洲一样。人们可能认为哥伦布出发而徒然无功是浪费金钱。然而，新世界的发现对旧世界产生了深远的改变。向太空扩散将产生更大的效应。它将彻底改变人类的未来，并可能决定我们究竟是否拥有任何未来。

 对太空的新兴趣也会普遍地提高科学在公众心目中的地位。现在，科学和科学家们并没有得到足够重视，而正在产生严重的后果。

《十问：霍金沉思录》  [英]史蒂芬·霍金/著  吴忠超/译  湖南科学技术出版社  2019.03