事實(shí)上，他對(duì)正命題和反命題用了同樣的論證。它們都是基于他的隱含的假設(shè)，即不管宇宙是否存在了無限久，時(shí)間均可無限地倒溯回去。我們將會(huì)看到，在宇宙開端之前時(shí)間概念是沒有意義的。這一點(diǎn)是圣·奧古斯丁首先指出的。當(dāng)他被問及：上帝在創(chuàng)造宇宙之前做什么？奧古斯丁沒有這樣地回答：他正為問這類問題的人準(zhǔn)備地獄。而是說：時(shí)間是上帝所創(chuàng)造的宇宙的一個(gè)性質(zhì)，在宇宙開端之前不存在。

當(dāng)大部分人相信一個(gè)本質(zhì)上靜止不變的宇宙時(shí)，關(guān)于它有無開端的問題，實(shí)在是一個(gè)形而上學(xué)或神學(xué)的問題。按照宇宙存在無限久的理論，或者按照宇宙在某一個(gè)有限時(shí)刻，以給人的印象似乎是已經(jīng)存在了無限久的樣子啟動(dòng)的理論，我們可以同樣很好地解釋所觀察到的事實(shí)。但在1929年，埃德溫·哈勃作出了一個(gè)具有里程碑意義的觀測(cè)，即是不管你往那個(gè)方向看，遠(yuǎn)處的星系正急速地遠(yuǎn)離我們而去。換言之，宇宙正在膨脹。這意味著，在早先星體相互之間更加靠近。事實(shí)上，似乎在大約100億至200億年之前的某一時(shí)刻，它們剛好在同一地方，所以那時(shí)候宇宙的密度無限大。這個(gè)發(fā)現(xiàn)最終將宇宙開端的問題帶進(jìn)了科學(xué)的王國(guó)。

哈勃的發(fā)現(xiàn)暗示存在一個(gè)叫做大爆炸的時(shí)刻，當(dāng)時(shí)宇宙的尺度無窮小，而且無限緊密。在這種條件下，所有科學(xué)定律并因此所有預(yù)見將來的能力都失效了。如果在此時(shí)刻之前有過些事件，它們將不可能影響現(xiàn)在所發(fā)生的一切。所以我們可以不理它們，因?yàn)樗鼈儾]有可觀測(cè)的后果。由于更早的時(shí)間根本沒有定義，所以在這個(gè)意義上人們可以說，時(shí)間在大爆炸時(shí)有一開端。必須強(qiáng)調(diào)的是，這個(gè)時(shí)間的開端是和早先考慮的非常不同。在一個(gè)不變的宇宙中，時(shí)間的端點(diǎn)必須由宇宙之外的存在物所賦予；宇宙的開端并沒有物理的必要性。人們可以想像上帝在過去的任何時(shí)刻創(chuàng)造宇宙。另一方面，如果宇宙在膨脹，何以宇宙有一個(gè)開端似乎就有了物理的原因。人們?nèi)匀豢梢韵胂瘢系凼窃诖蟊ǖ乃查g創(chuàng)造宇宙，或者甚至在更晚的時(shí)刻，以便它看起來就像發(fā)生過大爆炸似的方式創(chuàng)造，但是設(shè)想在大爆炸之前創(chuàng)造宇宙是沒有意義的。大爆炸模型并沒有排斥造物主，只不過對(duì)他何時(shí)從事這工作加上時(shí)間限制而已！

為了談?wù)撚钪娴男再|(zhì)和討論諸如它是否存在開端或終結(jié)的問題，你必須清楚什么是科學(xué)理論。我將采用頭腦簡(jiǎn)單的觀點(diǎn)，即理論只不過是宇宙或它的受限制的一部分的模型，一些聯(lián)結(jié)這模型和我們所觀察的量的規(guī)則。它只存在于我們的頭腦中，（不管在任何意義上）不再具有任何其他的實(shí)在性。如果它滿足以下兩個(gè)要求，就算是好的理論：它必須在只包含一些任意元素的一個(gè)模型的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確地描述大批的觀測(cè)，并對(duì)未來觀測(cè)的結(jié)果作出確定的預(yù)言。例如，亞里士多德關(guān)于任何東西是由四元素，土、空氣、火和水組成的理論是足夠簡(jiǎn)單的了，但它沒有做出任何確定的預(yù)言。另一方面，牛頓的引力理論是基于甚至更為簡(jiǎn)單的模型，在此模型中兩物體之間的相互吸引力和它們稱之為質(zhì)量的量成正比，并和它們之間的距離的平方成反比。然而，它以很高的精確性預(yù)言了太陽(yáng)、月亮和行星的運(yùn)動(dòng)。

在它只是假設(shè)的意義上來講，任何物理理論總是臨時(shí)性的：你永遠(yuǎn)不可能將它證明。不管多少回實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和某一理論相一致，你永遠(yuǎn)不可能斷定下一次結(jié)果不會(huì)和它矛盾。另一方面，哪怕你只要找到一個(gè)和理論預(yù)言不一致的觀測(cè)事實(shí)，即可證偽之。正如科學(xué)哲學(xué)家卡爾·波普所強(qiáng)調(diào)的，一個(gè)好的理論的特征是，它能給出許多原則上可以被觀測(cè)所否定或證偽的預(yù)言。每回觀察到與這預(yù)言相符的新的實(shí)驗(yàn)，則這理論就幸存，并且增加了我們對(duì)它的可信度；然而若有一個(gè)新的觀測(cè)與之不符，則我們只得拋棄或修正這理論。至少被認(rèn)為這遲早總會(huì)發(fā)生的，問題在于人們有無才干去實(shí)現(xiàn)這樣的觀測(cè)。

實(shí)際上經(jīng)常發(fā)生的是，所設(shè)計(jì)的新理論確實(shí)是原先理論的推廣。例如，對(duì)水星的非常精確的觀測(cè)揭露了它的運(yùn)動(dòng)和牛頓理論預(yù)言之間的很小差異。愛因斯坦的廣義相對(duì)論所預(yù)言的運(yùn)動(dòng)和牛頓理論略有不同。愛因斯坦的預(yù)言和觀測(cè)相符，而牛頓的預(yù)言與觀測(cè)不相符，這一事實(shí)是這個(gè)新理論的一個(gè)關(guān)鍵證據(jù)。然而我們?cè)诖蟛糠謱?shí)際情況下仍用牛頓理論，因?yàn)樵谖覀兺ǔＬ幚淼那樾蜗拢瑑烧卟顒e非常小。（牛頓理論的另一個(gè)巨大的優(yōu)點(diǎn)在于，它比愛因斯坦理論容易處理得多！）

科學(xué)的終極目的在于提供一個(gè)簡(jiǎn)單的理論去描述整個(gè)宇宙。然而，大部分科學(xué)家遵循的方法是將這問題分成兩部分。首先，是一些告訴我們宇宙如何隨時(shí)間變化的定律；（如果我們知道在任一時(shí)刻宇宙是什么樣子的，則這些定律即能告訴我們以后的任一時(shí)刻宇宙是什么樣子的。）第二，關(guān)于宇宙初始狀態(tài)的問題。有些人認(rèn)為科學(xué)只應(yīng)過問第一部分，他們認(rèn)為初始狀態(tài)的問題應(yīng)是形而上學(xué)或宗教的范疇。他們會(huì)說，全能的上帝可以隨心所欲地啟動(dòng)這個(gè)宇宙。也許是這樣。但是，倘若那樣，他也可以使宇宙以完全任意的方式演化。可是，看起來他選擇宇宙以一種非常規(guī)則的、按照一定規(guī)律的方式演化。所以，看來可以同樣合理地假定，也存在著制約初始狀態(tài)的定律。畢全功于一役地設(shè)計(jì)一種能描述整個(gè)宇宙的理論，看來是非常困難的。反之，我們是將這問題分成許多小塊，并發(fā)明許多部分理論。每一部分理論描述和預(yù)言一定有限范圍的觀測(cè)，同時(shí)忽略其他量的效應(yīng)或用簡(jiǎn)單的一組數(shù)來代表之。可能這方法是全錯(cuò)的。如果宇宙中的每一件東西都以非常基本的方式依賴于其他的任何一件東西，很可能不能用隔離法研究問題的部分去逼近其完備的答案。盡管如此，這肯定是我們?cè)谶^去取得進(jìn)展所用的方法。牛頓引力理論又是一個(gè)經(jīng)典的例子，它告訴我們兩個(gè)物體之間的引力只決定于與每個(gè)物體相關(guān)的一個(gè)數(shù)——它的質(zhì)量；而與物體由何物組成無關(guān)。這樣，人們不需要太陽(yáng)和行星結(jié)構(gòu)和成份的理論就可以計(jì)算它們的軌道。

今天科學(xué)家按照兩個(gè)基本的部分理論——廣義相對(duì)論和量子力學(xué)來描述宇宙。它們是本世紀(jì)上半葉的偉大的智慧成就。廣義相對(duì)論是描述引力和宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，也就是從只有幾英哩直到大至1億億億（1后面跟24個(gè)0）英里，即可觀測(cè)到的宇宙范圍的尺度的結(jié)構(gòu)。另一方面，量子力學(xué)處理極小尺度的現(xiàn)象，例如萬億分之一英寸（1英寸=厘米）。然而，可惜的是，這兩個(gè)理論不是互相協(xié)調(diào)的——它們不可能都對(duì)。當(dāng)代物理學(xué)的一個(gè)主要的努力，以及這本書的主題，即是尋求一個(gè)能將其合并在一起的理論——量子引力論。我們還沒有這樣的理論，要獲得這個(gè)理論，我們可能還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走，然而我們已經(jīng)知道了這個(gè)理論所應(yīng)具備的許多性質(zhì)。在以下幾章，人們將會(huì)看到，我們已經(jīng)知道了相當(dāng)多的量子引力論所應(yīng)有的預(yù)言。

現(xiàn)在，如果你相信宇宙不是任意的，而是由確定的定律所制約的，你最終必須將這些部分理論合并成一套能描述宇宙中任何東西的完整統(tǒng)一理論。然而，在尋求這樣的完整統(tǒng)一理論中有一個(gè)基本的自相矛盾。在前面概括的關(guān)于科學(xué)理論的思想中，假定我們是有理性的生物，既可以隨意自由地觀測(cè)宇宙，又可以從觀察中得出邏輯推論。在這樣的方案里可以合理地假設(shè)，我們可以越來越接近找到制約我們宇宙的定律。然而，如果真有一套完整的統(tǒng)一理論，則它也將決定我們的行動(dòng)。這樣，理論本身將決定了我們對(duì)之探索的結(jié)果！那么為什么它必須確定我們從證據(jù)得到正確的結(jié)論？它不也同樣可以確定我們引出錯(cuò)誤的結(jié)論嗎？或者根本沒有結(jié)論？

對(duì)于這個(gè)問題，我所能給出的回答是基于達(dá)爾文的自然選擇原理。這思想是說，在任何自繁殖的群體中，存在有不同個(gè)體在遺傳物質(zhì)和發(fā)育上的變異。這些差異表明，某些個(gè)體比其他個(gè)體對(duì)周圍的世界更能引出正確的結(jié)論，并去適應(yīng)它。這些個(gè)體更可能存活、繁殖，因此它們的行為和思維的模式將越來越起主導(dǎo)作用。這一點(diǎn)在過去肯定是真的，即我們稱之為智慧和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的東西給我們帶來了存活的好處。這種情況是否仍會(huì)如此不是很清楚：我們的科學(xué)發(fā)現(xiàn)也可以將我們的一切都?xì)纭＜词共皇沁@樣，一個(gè)完整的統(tǒng)一理論對(duì)于我們存活的機(jī)會(huì)不會(huì)有很大影響。然而，假定宇宙已經(jīng)以規(guī)則的方式演化至今，我們可以預(yù)期，自然選擇賦予我們的推理能力在探索完整統(tǒng)一理論時(shí)仍然有效，并因此不會(huì)導(dǎo)致我們得到錯(cuò)誤的結(jié)論。

因?yàn)槌俗顦O端的情況外，我們已有了對(duì)所有一切都足夠給出精確的預(yù)言的部分理論，看來很難以現(xiàn)實(shí)的理由為探索宇宙的終極理論辯護(hù)。（值得指出，雖然可用類似的論點(diǎn)來攻擊相對(duì)論和量子力學(xué)，但這些理論已給我們帶來了核能和微電子學(xué)的革命！）所以，一套完整的統(tǒng)一理論的發(fā)現(xiàn)可能對(duì)我們種族的存活無助，甚至也不會(huì)影響我們的生活方式。然而自從文明開始，人們即不甘心于將事件看作互不相關(guān)而不可理解的。他們渴求理解世界的根本秩序。今天我們?nèi)匀豢释溃覀優(yōu)楹卧诖耍课覀儚暮味鴣恚咳祟惽笾淖钌钋械囊庠缸阋詾槲覀兯鶑氖碌牟粩嗟奶剿魈峁┱?dāng)?shù)睦碛伞?/p>