這本書的作者是史蒂芬・霍金的學徒，湯瑪士・赫托寫的，寫作這本書的目的是為了幫大家更新霍金在去世前最新的想法，以及人們對物理學最前沿的思考。（購書連結）
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心得
這本書真的蠻大的改變我對物理學的看法，在過去看物理學歷史時，我總是著迷於尋找最終的萬有理論，與完善物理的基礎粒子模型的故事。
但這本書卻已經完全走出這種辯論，現在的辯論是，宇宙是多重宇宙的嗎？宇宙是人擇的嗎？因為弦理論發現了有許多不同種類的弦可以構成整個宇宙，為什麼必然是只有一個宇宙，而不可能是多種宇宙同時存在？後者的問題是，宇宙定律是不是會因為觀察的位置，例如在適合生命的宇宙中，有一群以碳為基礎的生物觀察的宇宙，是「他們」所觀察到的宇宙定律，但其實不能適用於所有的宇宙。
為了這個辯論，霍金與弦論學者有不一樣的看法，對弦論學者來說，這個宇宙是多世界宇宙的其中之一，而對霍金來說，透過費曼「歷史求和」的物理計算，可以將我們現在的世界視為單一宇宙，而非多重宇宙的一環。
「歷史求和」是一個非常有趣的概念，大家可能聽過雙縫干涉實驗，也就是當我們將電子打出去穿過兩個隙縫，打到後面的白板上時，會出現奇特的現象，若我們不觀察電子的行為，那打在白板上的會同時出現多個電子，以波的形式存在，但若我們觀察它，則電子就只會打在一個點。即使這個觀察行為是在結果出現之後，也會得出相同的結果。也就是說，結果本身已經綜合了現在、過去以及未來的觀測行為。
霍金在本書中，從量子力學『由上而下』的觀點來證明，事實上，我們現在的世界是綜合所有歷史的結果，這些「歷史」在量子力學中以概率的方式存在，而「歷史求和法」正是將其綜合起來，「投影」在真實世界的展現。
透過我不專業的理解來說，就是現在的世界，事實上就是包含了現在、過去、以及未來的資訊結果。
這本書另一個有趣的是探討不同學科在底層設計的差異。
物理學的架構是演化定律、邊界條件、以及觀測行為。是透過述說「如何發生」進一步推導「為什麼發生」，由過去向前推進時間，找出事件之間確切的因果關係，預測某個特定的歷史路徑，並排除其他任何可能路徑。最後再將此定律延伸，預測未來狀況。
而生物學與歷史在述說「如何發生」上更有目的論的味道，決定性與可預測性在其中不那麼重要，因為歷史背後存在著由相互競爭的力量和大量突發事件所構成的複雜網路，導致歷史的結果非但不單純，也並非命中註定，迫使歷史學家轉向描述「如何發生」，而非「為什麼發生」。
在社會科學領域更是如此，舉例來說，洛克斐勒在美國在美國透過最低成本打造石油帝國人人皆知，但沒人知道諾貝爾曾經在沙俄打造同樣的帝國，甚至在產量上比洛克斐勒更大。
那為什麼兩個家族會有截然不同的結果？因為邊界條件不一樣，在俄國，俄國歷經共產革命，整個體制天翻地覆的改變，資本家變得在該體制下沒有角色，所有的資產都是國家所有（或是國家領導集團所有），因此諾貝爾家族再強，也只能為人作嫁。
同樣的概念也適用今天的中國，你如何努力，當國家有意願，隨時可以沒收一個人過去20年的努力。
在社會科學，我們可以找到一段時間適用的機制，但無法找到150億年以來都適用的定理。尤其是資本主義大家所熟知的規則，都是近五百年來出現的。例如「財產權」、「股東有限責任」、「契約精神」。如果底層假設容易變動的地方，要用資本主義的遊戲玩法來玩，很容易會失敗。
最後，我自己最近感受很深，這個世界實在太令人驚奇了。
隨著我對物理學、演化、宇宙、經濟學、能源、產業、哲學的理解越來越深，我就越發現這些科學並不是各自獨立在不同的世界，而是彼此交互作用的。
他們或許都有一個底層，就是物理學，就是基本粒子，或是量子位元。從這樣的角度看世界，把人的觀測從推測中排開。每一個現象都在我心裡被重新編排與解釋。
光是能夠生活在地球的這個時代，本身就是一個驚奇，能生存在這個世界本身就是幸運的，某方面就像尼采說的，存在就是目的本身。
讓我在此用薛丁格的一段話作結：
所有的哲學都起源於「thaumazein」，哲學的驚奇。
我們能夠將體驗到、遭遇到什麼的那個事實，作為作首要且最深刻的讓人感到驚訝的理由。
對我們而言，這整個世界我們只遇到過一次，我們沒有任何東西可以與之作比較，也看不出我們應如何抱持某種特定期望來面對它。然而，我們真的感到驚訝、感到有謎題在等待我們去解，但無法描述，如何的感受才能讓我們不會感到驚訝。
Highlght
Ch1
大霹靂輻射的微小溫度差異只有攝氏十萬分之一度。如果溫度差異變得大一些，例如萬分之一度，那麼大多數宇宙的結構就會演變成巨大的黑洞，而非擁有許多恆星的宜居星系。
幾乎只要對任何一個基本物理性質做出微小的改變，小至改變原子和分子的反應方式，大致改變宇宙的結構，宇宙的宜居性都會岌岌可危
我們生活在一個大型三維空間的宇宙裡。三維空間有什麼特殊之處呢？光是再增加一個維度空間，就會讓原子和行星的軌道變得不穩定，地球將會旋轉朝著太陽衝去，而非繞著穩定的軌道公轉。而只有兩個空間維度的世界，可能無法提供足夠的空間使複雜系統運作。
中子比質子稍微重一點，質量比為1:1.0014。如果情況顛倒過來，那麼大霹靂沒多久後，所有的質子就都會衰變成中子，若沒有質子，就不會有原子核，也就不會有原子跟化學性質。
正如史蒂芬在我們首次對話中所強調的，宇宙似乎以某種方式被設計為能夠維持生命的存在。對理論物理學家來說，這是一個非常不尋常的謎題。
在歷史上，世界明顯經過設計的觀點，被用來證明自然定理背後存在著潛在目的。這種觀點最早可以追溯到亞里斯多德，他認為：「如果缺乏理性的生物也具備計畫，那麼一定存在一個『目的因』在引導著宇宙整體。」我們生活中充滿著目的因的例子，例如鳥收集樹枝築巢，狗花園裡挖洞尋找骨頭，亞里斯多得的理論在兩千年內從未受過挑戰。
到了16世紀，哥白尼、笛卡兒、培根、伽利略的研究引發了科學革命。他們強調，我們的感官會欺騙我們。他們信奉拉丁格言Ignoramus，即「我們不知道」。科學革命帶來的結果是，我們開始拋棄亞里斯多得目的論世界觀，改而相信自然是由理性的定律所主導，我們可以發現並理解它。當我們承認自己無知之後，便可以透過實驗與觀察，再將結果透過數學模型統整成普遍理論或「定律」，進而獲取新知識。
當今物理學家談到「理論」一詞時，指的就是用數學公式表達自然的定理。物理學之所以有用，並具備預測能力，就是因為他們用抽象的數學方程式去描述真實世界，透過這些方程式，人們無需實際進行觀察或實驗，就能預測結果，而且真的有效。從海王星的發現到預測重力波，再到預測新的基本粒子和反粒子，物理學定律使用的數學基礎一次又一次地指出，那些後來才實際觀察到的新奇和驚人現象。
然而我們仍不明白，大自然為什麼遵守其表面下幽微的數學關係系統？這些定理真正的意義到底是什麼？定理為什麼選擇以現存的形式出現？大多數的物理學家在這一點上仍遵從柏拉圖的觀點。他們傾向於將物理學的定理視為永恆的數學真理，這些真理不僅存在我們的思想中，還會再超越實體世界的抽象現實當中運作。
龐加萊說：「無條件接受柏拉圖式的定律，是從事科學研究不可或缺的基礎。」但令人困惑的是，位於柏拉圖領域的定律，是如何影響實體世界，而且還是這麼一個有利於生命的宇宙？更關鍵的是，大霹靂的發現就代表這一個問題，如果大霹靂確實是時間的起源，那麼龐加萊似乎就是對的，如果物理定律決定宇宙如何開始，那們物理定律在時間起源之前必然就以某種形式存在。所以有意思的是，大霹靂理論把原本只屬於形而上的思考，拉近物理和宇宙學的領域。也迫使我們重新思考，關於「物理定律究竟為何」的假設。
在物理學和宇宙學上的設計思想上，與達爾文的生物學設計有截然不同的視角。
目標導向和看似有存在目的的設計，在生物界中無處不在。達爾文主義的核心論點是，大自然不畫規劃未來，他不會預期哪些特質可能有利於生存，所有的改變都是因為生物在環境選擇壓力的長時間影響下，強化了這些有用的特質。這些近似定律的湧現模式能持續一段時間，但沒人將其視為永恆的定理。此外，在生物學中，決定性與可預測程度相對不重要。牛頓的運動定律則是決定性的。在達爾文的理論中，生物系統是隨機突變，代表幾乎沒辦法提前確定任何事情。整個生物演化的過程都與巧合有關，一些大環境偏好的巧合結果會被凍結住，且常常造成隨之而來的巨變。這些「凍結的意外」會決定接下來演化出的生物特性，甚至可能成為新的生物定理。
生物演化的固有隨機性也延伸到其他層面的歷史，從自然發生說到人類歷史。歷史學家藉由述說「如何發生」到「為什麼發生」，來說明歷史過程裡的意外轉折。為了述說如何發生，歷史學家會像生物學家一樣進行事後推理，重建導致已知結果的一系列特定事件。但若要解釋「為什麼發生」，就要像物理學家一樣思考，由過去向前推進時間，找出事件之間確切的因果關係，預測某個特定的歷史路徑，並排除其他任何可能路徑。歷史背後存在著由相互競爭的力量和大量突發事件所構成的複雜網路，導致歷史的結果非但不單純，也並非命中註定，迫使歷史學家轉向描述「如何發生」，而非「為什麼發生」。
宇宙學的人擇原理首次出現於1973年，史蒂芬的劍橋同學，卡特（Brandon Carter），在一場研討會提出了這個原理。卡特同意哥白尼的看法，及人類不是宇宙秩序的中心，然而他的推論認為，如果我們假設自己在任何方面都不特殊，特別是我們在關於宇宙的觀測結果上，我們會不會根本搞錯方向？也許我們所發現的宇宙樣貌是如此，是因為我們在這裡？
早在1930年代的科學家勒梅特和迪克這樣的科學家，就得出一個結論：我們生活在一個又古老又大的宇宙中。擴張中的宇宙存在一個黃金時期，此時以碳組成的天文學家有辦法工作，這勢必會影響他們看到什麼。這種結論，跟討論選擇偏差如何影響我們日常生活所得出的結論，在本質上沒有區別。
但卡特的觀點來更近一步，他認為，選擇的效果不僅發生在一個宇宙中，而是發生在整個多重宇宙中。他認為有個運作中的人擇原理，這條規則高於支配多重宇宙、無人介入的終極定理，能體現出生命最理想的宇宙情境，並「主動」選擇哪一個多重宇宙應該是我們的。卡特的人擇原理似乎再次將生命置於解釋宇宙的中心地位。
到了20世紀末，多重宇宙理論開始得到支持，而卡特的人擇原理也重新獲得重視，用來理出我們在這個宇宙拼布中的地位。
CH3
從伽利略和牛頓以降，物理學一直奠基在某種二元論之上，並仰仗這兩種不同的資訊來源在根本上的分離，首先是演化定律，這些數學方程式會規定，物理系統如何因時間從一種狀態變成另一種狀態。再來是簡要描述在某個特令時刻的系統狀態的邊界條件。演化定律會帶著系統的狀態，在時序上向前或向後演化，決定系統在特定時刻之前或之後的狀態，正式演化定律和邊界條件的結合，才形成物理學和宇宙學引以為傲的預測框架。
例如，如果你想預測下一個日蝕將在何時何地發生。為此我們可以應用牛頓的運動和引力定律，來找出地球和月球在未來的軌跡。然而，若要使用這些定律，你必須先知道在某一特定時刻下，地球的位置和速度，以及月亮與太陽，還有木星的相對位置和數度。這些數據就是邊界條件。他們標明這兩個天體在太陽系中某個特定時刻的狀態。沒有人會指望牛頓的定律能解釋，為什麼這個時刻他們會位於這個位置。我們反倒會測量他們，手中握有這些資訊，我們就能帶入牛頓的方程式已確認他們未來位於何方，進而預測何時何地會發生日蝕，或追溯到更早的發生日蝕時間。
從某種意義上來說，邊界條件是用來界定我們對物理定裡所提出的特定問題。
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惠勒曾經說過，做好科學研究的方式有三：鼴鼠的方法、狗的方法和製圖師的方法。鼴鼠會從地表的某處開始，系統性地向前挖掘。狗會嗅聞周圍，然後由一個線索引領到另一個線索。最後，製圖師則會構想整體的概念，擁有對事物可以如何組在一起有種直覺，因此找到通往新理解的路。
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對宇宙有利於生命本質的解釋，所採取的是由下而上的策略：從時間起源的空間開始；使用永恆的客觀物理定率；觀察宇宙/多重宇宙的演化；並希望他最終成為類似我們生活的宇宙。這是物理學家最常用的正統推論方式。像這樣的推論法，基於某種法條般的絕對結構，試圖從根本找出宇宙「利於生命」特性的因果解釋。
但是由上而下的宇宙學，把設計之謎完全顛倒過來。首先，他用非常不同的順序進行要素的混合。我們從三角圖案萃取出的步驟更像是這樣：觀察周圍；在你的資料中盡可能辨識出類似定理的模式；使用這些模式建構出最後和你所觀測的宇宙相似的多重宇宙歷史；將這些歷史加起來以創造你的過去。因此，由上而下宇宙學並非以絕對的背景為基礎，而是優先考量萬物的歷史本質。對於「宇宙適合生命發展」的現象，這套理論最終會追朔到一項事實：在量子層面的最深處，實相的宇宙觀和觀測行為是緊密相連的。在此宇宙學中，人擇理論變得過時，因為這套框架本身避開了由上而下思維特有的裂縫，而這道裂縫把我們的宇宙混和我們在宇宙中的視角分開。這就是由上而下宇宙學的效用所在，史蒂芬認為他能帶來革命的潛力來源。
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全像理論：過去的投影來自糾纏不清的量子力子網所形成的低維度全像圖—暗示一個由上而下宇宙觀點。全像宇宙預測我們觀察到的表面在某種意義上就是一切，那麼這也就納入了倒推時間的方法。全像原理告訴我們，存在著比時間更基本的實體—全像圖—我們可以從中看到過去。在全像宇宙中，不斷演化和擴張的宇宙是一種輸出，而非輸入。
全像原理將由上而下的三角連結（歷史、起源、觀測行為本身）變成牢固的統一結，構成真正新穎的預測框架。首先，透過把時間從我們基本原則的列表中剔除，就能將演化動態與邊界條件融合起來。其次，藉由將全像糾纏放置在時空之間，就合併了觀察行為。此外，全像宇宙背後的數學邏輯，將這個綜合理論囊括在單一的方程式中。這讓由上而下的思維有更穩固的基礎。
全像原理認為，物理現實的組成不只物質和輻射粒子，甚至是時空場等現實物質，還包含更為抽象的實體：量子資訊。惠勒也喜歡將物理現實看作某種資訊，他稱這個概念為「萬物源自位元」。他的觀點是，物理世界的存在最終源自「構成現實中心的不可在縮減」的資訊為元。「每一個物理物體，都從『位元』—二進位制的『是/非』資訊單位—中獲得其意義。」三十年後，全像原理用量子資訊的基本單位—量子位元—實現了惠勒的遠見。從全像的角度來看，宇宙的最初時前絕對是詭異的情節。事實上，人們最終會耗盡糾纏的位元。那麼，這就是時間的起源。
史蒂芬說：追問我們的宇宙之外有什麼，就像追問電子在雙狹縫實驗中通過哪個狹縫一樣。我們生活在一方時空中，被不確定性的海洋環繞，而對此，我們必須保持沈默。