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图0-1 当通过物理公式来看待世界时会发现，公式描述的是模式和规律。但对我来说，数学更像是通往外部世界的一扇窗口。在这本书里，我将告诉你，我们的物理世界不仅仅是被数学所描述，它正是数学本身；更确切地讲，它是一个数学模型。
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生命、宇宙、万物，终极答案究竟是什么
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在遥远的远古时代，人类祖先就已经开始追问什么才是实在，冥思苦想着这些关于实在的深邃问题。一切从何而来，又向何处去？宇宙究竟有多大？这些问题是如此迷人，全世界几乎所有的人类文明都为其倾心。为此，人们创造出了各种创世神话、传说和宗教信条。这些问题太难回答，并未形成一个全球统一的答案（见图0-2）。如果所有文化都趋向一个统一的世界观，那这说不定可以成为“终极的实在”。然而事情没有那么简单，每种文化给出的答案都大相径庭，有一些则反映出人们不同的生活方式。比如，古埃及的创世神话认为尼罗河让土地变得肥沃，而我们的世界正是从水中诞生；而在我的祖国瑞典，冰与火对生存非常重要，所以古挪威神话认为，生命起源于冰与火。很神奇吧！
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图0-2 在漫长的人类历史上，许多思想家都曾为本书将讨论的许多关于宇宙的问题弄得神魂颠倒，然而全球并没有形成一个统一的答案。本图由MIT的研究生大卫·赫尔南德斯（David Hernandez）为我在2011年的宇宙学课程所制作。当然，这种简单的分类法并不严格，所以你可以持保留态度。因为许多宗教都有多个分支和不同的解释，还有一些可被分到多个种类中。比如，印度教在创世神话的三个分类中，都可以占有一席之地，因为根据传说，创世神梵天（图中的大神）和我们的宇宙都从一个蛋中而来，而这个蛋又是来自水。
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这些终极问题，古人给出的答案都多少有点儿激进。那什么才是真实与实在呢？除去眼睛能看到的世界之外的世界，是真实存在的吗？是的！这是柏拉图在2 000多年前给出的答案。在他经典的洞穴之喻中，人就像被囚禁在一个山洞中，面朝空白的洞壁，身后的篝火将一切的影子投射在洞壁上，让人误以为婆娑摇曳的影子就是真实的世界。柏拉图认为，被我们人类认为是“实在”的一切日常事物，都只是真实世界扭曲且局限的幻影。要想真正理解真实世界，必须打破思想的枷锁。
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我的物理学生涯告诉我，柏拉图是正确的：现代物理学用不胜枚举的例子证明，真实世界的终极本质并不是表面上看起来的那样。但如果物理实在不是我们认为的那样，那又应该是什么样的？我们脑中构建的内部实在与外部实在有什么关系呢？万物究竟由什么组成？世界是如何运转的？为什么呢？一切的一切，是否有一个终极意义？如果有的话，又是什么？正如著名科幻小说家道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）在他的科幻作品《银河系漫游指南》（The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy）中所追问的那样：“生命、宇宙和万物的终极问题的答案究竟是什么？”
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纵观人类历史，各个时代的思想家对“什么是实在”这个问题作出的回应可谓五花八门——不管是试图回答它，还是忽略它。在此，我举出了一些例子（见表0-1，这个表并不完全，也并不是所有例子都互斥）。
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表0-1 对“什么是实在”的一些回答
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这本书（包括我的科学职业生涯）是我个人对这些问题的追寻过程。这些思想家之所以有如此花样繁多的答案，一部分原因是他们选择从不同的角度来回答。所以，关于我个人如何解释它，以及采用什么方法，在此我需要向读者们说明一下。“实在”这个词可以有很多不同的内涵。在我眼中，它指的是包含我们自身的这个外部物理世界的终极本质。为了更好地理解它，我几乎被迷住了。那么，我采用了什么方法呢？
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还在上高中时的一天夜里，我读了英国女侦探小说家阿加莎·克里斯蒂（Agatha Christie）的侦探小说《尼罗河惨案》（Death on the Nile）。尽管我知道第二天早上7点就得起床，但还是无法放下这本书。一直看到凌晨4点，谜题终于被解开了。我从小就对侦探小说神魂颠倒。12岁时，我和同班同学安德里亚斯·贝蒂（Andreas Bette）、马提亚斯·博特纳（Matthias Bothner）以及奥拉·汉松（Ola Hansson）成立了一个侦探俱乐部。我们从来没有抓到过罪犯，但破解谜题却让我放飞了想象力。
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对于我来说，“什么是实在”就像是一个终极的侦探故事，作为一个物理学家，我能花这么多时间来探索这个问题，实在是太幸运了。在下一章，我会告诉你，还有很多夜晚，我都被好奇心所驱使，通宵达旦地看书，直到谜题被破解。当然，还有很多夜晚，我不是在读，而是在写。我所写下的，乃是一系列数学方程，但我知道，这些方程也像侦探小说一样，能把我引领到终极答案面前。
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我是一个物理学家，因此对“实在”的谜题，我采用物理学的解决方法。对我来说，我将从“宇宙有多大”和“万物由什么组成”这种问题开始，并像对待侦探谜题一样对待它们：对细致的观察结果进行梳理，坚持追踪每个线索，不管它将通向何方。
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破解“实在”谜题，一场智识上的终极冒险
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什么？物理学的解决方法？这简直是浇灭人兴奋之火的一盆冷水嘛。我很理解这一点。每当我坐在飞机上，邻座的乘客问我做什么工作时，我都有两个备选答案。如果我当时想聊聊天，我就会回答“天文学”，这将开启一段有趣的对话[1]；如果我当时不想聊天，我就会回答“物理学”，十有八九他们就会说“哦，这是我高中时学得最差的学科”，然后就不再搭理我，我的旅程便会清静万分。
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实际上，物理学也是我高中时最不喜欢的学科。我现在还对第一堂物理课记忆犹新——物理老师用单调而平淡的声音宣布：“本节课将学习有关密度的知识。密度，就是用质量除以体积。如果质量是这样，体积是这样，那么密度就是那样……”从那之后，我脑子里一片糊涂。并且，每当物理老师的实验失败，他就会将问题归咎于湿度，并说“今早还行的呢”。我的一些朋友并不知道为什么他的实验总是失败，直到有一天他发现，我淘气地在他的示波器[2]下面贴了一块磁铁……
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申请大学时，我决定抵制物理学和其他科技领域，去了斯德哥尔摩经济学院，主要研究环境问题。我想为地球尽一份力，让它成为一个更美丽的星球。我发现，最主要的问题并不在于缺乏有效的技术方案，而在于没有很好地利用它们。我还发现，影响人类行为的最好方法是触动他们的钱包。创造经济刺激，让个人利己主义与公共利益结盟——这个想法把我给迷住了。然而，呜呼哀哉，我的美梦破灭了。我得出一个结论：经济学大体上是在兜售智力。说出权贵想听的话，就会得到奖赏。不管政客想做什么，都能找到某个经济学家来支持其做法。美国的罗斯福总统想要扩大政府开支，于是听从于宏观经济学大师约翰·凯恩斯（Johan M.Keynes）；而里根总统想要减少政府开支，于是转向反对政府过多干预经济的经济学大师米尔顿·弗里德曼（Milton Friedman）。
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某一天，我的同学约翰·奥德霍夫（Johan Oldhoff）给了我一本书，改变了我的人生。这本书叫《别闹了，费曼先生！》（Surely You’re Joking, Mr.Feynman！）k。我从来没见过理查德·费曼，但正是他改变了我的人生道路，从经济学转向了物理学。当然，那本书的主要内容并不是讲物理学，而更像是教你如何撬开门锁和挑选女朋友，但我在字里行间感受到，这个家伙真是爱死物理学了。我被迷住了。如果你在路上看见一个长相平平的男生挽着一个倾国倾城的女孩，你一定会认为背后有什么不可言说的秘密，你可能会假设，她一定看到了他身上隐藏的闪光点。这也是我对物理学的感觉。我十分好奇，费曼到底看到了物理学的什么闪光点，是我在高中时所忽略的？
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我很想解开这个谜题，所以我坐下来，开始读从老爸书柜里找到的《费曼物理学讲义》（The Feynman Lectures on Physics）第一卷。书上写道：“假如，因为某次大灾难，所有的科学知识都丢失了，只有一句话能传给下一代，那么怎样才能用最少的词汇来表达最多的信息？”
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哇哦！这个家伙和我的高中物理老师真的太不一样了！费曼继续写道：“我相信这句话应该是：万物都是由原子组成的——这种永恒运动着的小微粒，当它们分开时会相互吸引，而挤在一起时又相互排斥。”
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我瞬间被点亮了。就像中了魔咒一样，我废寝忘食地读啊，读啊，读啊。我觉得自己简直像经历了一场宗教式的洗礼。终于，犹如醍醐灌顶，坐地顿悟，我明白了自己一直以来忽略了什么，而这却是费曼早就意识到的：物理学是终极的智力冒险，是为理解宇宙最深层次的谜题而进行的探索。物理学并不是给有趣的事情泼冷水，相反，它让我们把周遭美丽且神秘的世界看得更加清楚。
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秋天，在骑车上班的路上，我看见树叶被染成了红色、橙色和金色，它们是如此美丽。然而，用物理学的眼睛来看这些树，还能揭示出更多的美！正如费曼所说的那样，“我越看得深，就越能瞥见更多的优雅”：在第2章，我们将看到，恒星才是树木的终极来源；而在第7章，我们将看到，研究树木的组成部分，将暗示着它们也存在于平行宇宙中。