译者手记｜问鼎宇宙勘妙理，穿越时空逐本源

2023年年初，我收到中信出版社的来函，邀请我翻译这本《时间起源》，我欣然接受。一方面，中信出版社与我是多年合作的老朋友，盛邀之下义不容辞；另一方面则是因为该书的作者是著名理论物理学家、霍金的前学生托马斯·赫托格先生，该书的内容也是读者们关注度极高的引力与宇宙学这一神奇的领域。作为同样从事这一领域的科技工作者，能够将这部作品分享给广大的中国读者，我也感到万分荣幸。

借着翻译的机会读罢此书，我的感觉是此书既可以作为一部精彩的科普著作，又可以作为一部详实的人物传记。在这本书里，作者以广博的知识、细腻的笔法，将现代物理学发展的壮丽史诗如画卷般展开，将个中滋味娓娓道来。它以不大的篇幅，承载了以霍金、赫托格等人为代表的理论物理学家们大胆前卫的科学乃至哲学思想，给予读者们一次又一次思想上的洗涤。它同时也不惜重墨描写了霍金的生平及奋斗历程：青年时初露锋芒，中年时光芒四射，晚年离世时却显得有些凄婉。然而这本书与一般的人物传记又有些不同。作为霍金的学生、毕生的合作者和密友，作者以自己与霍金的亲身接触为第一手资料，将自己的经历融入了霍金的一生中，也让我感受到了他们浓浓的师生之情和战斗情谊。

《时间起源》

宇宙的本源是什么？无数物理学大家对这个问题都有着深深的执念。爱因斯坦与勒梅特，霍金与林德……这一段段终其一生的争论也成为宇宙学历史上的佳话。爱因斯坦笃信宇宙是静止的、亘古不变的，而同时身为神父的天才物理学家勒梅特则认为宇宙有一个开始，在这个开始之前，时空无法定义。“我们可以把时空比作一个开口的圆锥形杯子。……如果我们想象着回到过去，我们就到达了杯底。这里是第一个时间点，它没有‘昨天’，因为已经没有空间留给它的‘昨天’了。”（乔治·勒梅特，《原始原子的假设》，见第2章）。

这是20世纪连宇宙学观测都还很匮乏的年代，理论物理学家们对宇宙开端的朴素理解。虽然后来星系退行、宇宙微波背景等一系列发现似乎支持了勒梅特的观点，但对于宇宙的开端到底是什么样子，勒梅特的解释似乎仍然不尽如人意。

然而历史总是向前发展的。半个多世纪后，霍金和林德等人开始重新审视这个问题。霍金将宇宙的开端问题视为宇宙学理论的“边界条件”：“一个完整的理论，除了要包含一个动力学的理论之外，还要包含一组边界条件。”（见第3章。）因此，他创造性地提出了他的“无边界理论”，认为宇宙的开端就像羽毛球的顶端一样，是黏合在一起的，如果沿着时间往回追溯，就像一只小虫沿着羽毛球的骨架爬向顶端一样，最终会爬到羽毛球的另一面。而这种强大的黏合剂就是量子效应。“问大爆炸之前发生了什么，就像问南极以南是什么一样”，霍金这句话似乎点醒了大家：宇宙的开端是什么样，也许本身就是一个伪问题。他跳出了前人预设“宇宙有一个开端”的桎梏，指出宇宙实际上“并不存在边界”。当然，林德、萨斯坎德等人的多元宇宙论也不遑多让。他们认为，宇宙是处在一片无限的暴胀之海中的一座座孤岛，形成这些孤岛的边界条件完全是随机的，之所以我们生活在这个宇宙中，是因为这里的边界条件恰好适合我们。这似乎一劳永逸地解决了边界条件问题，但霍金认为，这样的解决方式并不具有可证伪性。直到今天，霍金去世之后，这一争论仍在持续。其实物理学，乃至整个科学，就是这样在不断争辩中发展起来的。玻尔与爱因斯坦之争促进了量子论的发展，霍伊尔与伽莫夫之争催生了大爆炸宇宙学，甚至在霍金去世前的2017年，他与斯坦哈特等人还在为了暴胀是否存在而争论不休。真理的宝藏往往是藏在自然深处的，只有善于思考、勇于争辩的大脑才能冲破重重艰难险阻，最终获得大自然的馈赠。不是吗？

早年的霍金认为，宇宙的边界条件无论为何，总是凌驾于宇宙之外的，是“大自然的设计者”强加于斯的，这在霍金的名著《时间简史》中也有所体现。即使他的无边界理论宣称不需要边界条件，也只能说明设计者在创世之初将其隐藏起来了而已。但在时隔10余年后，霍金却再度推翻了自己的观点。正如赫托格在本书中披露，有一次霍金急急地把他叫进办公室，然后对他说：“《时间简史》的视角错了。”（见第6章。）

无边界理论巧妙地规避了宇宙开端的问题，却引发了另一个问题，即无边界理论表明我们这个宜居的宇宙产生的概率很小。“从表面上看，霍金的无边界波函数的形状是由经历过一次较小的暴胀，后又迅速坍缩的宇宙主导的。那些经过剧烈暴胀、形成星系并变得宜居的宇宙并没有完全被理论排除，但它们位于波函数的尾端，在该理论中我们几乎找不到它们的存在。”（见第4章。）这和多元宇宙学一样，又使霍金陷入深深的泥潭之中。在进行了长期深入的思考后，他终于意识到，我们不应该用上帝视角从外部观察和揣摩我们身处其中的宇宙，而是应该从内部看待它。更为甚者，他向世人抛出了他的又一惊人观点：“过去在某种意义上取决于现在”（见第7章）。

他的这一观点，很大程度上得益于弦论的第二次革命，特别是马尔达塞纳全息对偶的发现。马尔达塞纳发现了一个时空区域内的引力及其边界上的场论之间的联系，这促使霍金将宇宙的过去与现在联系起来。这种联系不是单向的联系，而是双向的联系，即宇宙的现在也可以影响甚至决定过去，而联系的纽带则是我们的观测，正如量子观测决定了波函数坍缩后物质的状态一样。“通过一层层地剥离全息图中的信息，直至只剩下几个远距离纠缠的量子比特，我们一步步进入过去”，而当纠缠的量子比特全部用完时，我们也走到了时间的尽头（见第7章）。这就是霍金对时间之源问题的最新解释。这一观点听起来似乎荒诞离奇，有违我们一直以来信奉的科学观——世界是客观的，是与观察者无关的存在，科学家的作用只是去发现它而已。但在量子论诞生之前，谁又会想到，人类的一次窥探会决定一只无辜的猫的生死？或许真的正如海森堡所言：“人类在寻找客观现实的过程中会突然发现，他处处遭逢的是他本人。”（见第7章）。

难怪霍金说：“是时候再写一本书了。”这便是本书的由来。

通过这本书，我也有幸重新“认识”了霍金。霍金不仅是一位物理学家，更是一位哲学家，一位人生导师。他并不满足于提出一个理论、解释一种现象，而是试图用他天才的物理直觉、无尽的想象力和敏锐的洞察力感染着我们——他身边的人和他所有的读者，企图颠覆我们对整个世界、整个历史的看法。

当然，至于是非对错，留与后人评说。

本书的翻译工作自2023年农历年初起，至五一假期时止，历时四月有余，几易其稿。译者虽水平有限，仍尽己之力在保留作者原意的同时，力求语言通俗易懂，能为一般读者所接受。考虑到书中难免出现一些专有名词和当地俗语，为确保读者能知晓其意，因此我自作主张加了不少注释；有些词语因其特定的语境，和日常的意义有所偏离，因此不得不反复斟酌，以求词能达意；还有些哲学、生物学等其他领域的术语，超出我的知识范围，还需要求助于网络、相关书籍或我认识的专业人士。如hesitating universe一词，hesitate通常翻译成“犹豫”，但犹豫一般是指人的思想活动，这里指缓慢膨胀的宇宙，因此译成“踌躇”，我认为更能反映其行为特征（当然还有一个词“彳亍”，但考虑用的人较少，不够通俗，故弃之）。再如retroactive与retrospective本是近义词，很难区分，但我在查阅资料及斟酌上下文之后，发现前者指可以改变过去，后者指不能改变过去，故分别翻译成“可追溯性”和“回顾性”。顾者，看也；溯者，则有追究之意。如此这般，不胜枚举。当然，这些只是我个人的粗浅理解，一定有理解不到位甚至谬误的地方，也敬候广大读者的批评指正。

本书在翻译过程中，得到了华中科技大学生命科学与技术学院付春华教授、物理学院龙江教授等同仁的指点，以及我的研究生虞志远、杨承睿等同学的帮助。本书的翻译工作得到了科技部重点研发项目（项目号：2021YFC2203100）的资助，在此特表谢意。

也希望广大读者能够喜欢这本书。