中文版代序
從金魚缸中拼湊宇宙的面貌
孫維新
（國立自然科學博物館館長/台大物理系與天文物理研究所教授）

人類與生俱來的個性之一，就是「好奇」，好奇於自身之所從出，也好奇於周遭環境何以如此，自然如何運作；所以從古到今，人類以有涯隨無涯的工作之一，就是不斷地對周遭的環境和現象提出解釋，柏拉圖和亞里士多德如此，哥白尼和伽利略也是如此。

思考問題，然後提出合理解釋，這是科學的基本過程，但在許多時候，所謂的「合理」解釋，都是基於我們生活中的「直覺」，這也是為什麼從托勒密符合生活直觀的「地心說」開始，太陽就不得不繞著地球轉了一千四百年，到哥白尼的晚年才將兩者的位置換了過來。時至今日，到底還有多少「地心說」在我們的科學認知中流竄？我們真的不知道。

伽利略的夜空觀測和親身實驗，推動了天文學和運動學的大幅前進；克卜勒的數學計算和數據耙梳，給出了天體運動的幾何圖像背後的物理原理；牛頓則踩在這些人的肩膀上，推開了理性時代的大門。然而科學觀測和物理實驗，就是接觸「真實世界」的正確通路嗎？不，科學的工作並不會將我們引導到真理腳下，科學家只是在研究現象，找出看來合理的解釋，真理，是屬於哲學家的！

二十世紀量子力學和相對論的出現，徹底顛覆了「生活直覺」導向「真實世界」的邏輯思考，也讓許多人倍感挫折。所以才出現了以下的笑話：宇宙初起是一片混亂，上帝看不過去了，就說：「讓牛頓出生吧！」，於是世界就在牛頓定律的規範下井然有序地運行。魔鬼看不過去了，就說：「讓愛因斯坦出生吧！」，於是世界又恢復了混亂。

史蒂芬‧霍金在他的新作《大設計》一書中，步武前賢，努力地將「科學結果」和「真實世界」做一區隔。在書的前半部中，霍金描述科學工作者如何歷盡艱辛，將社會上「天地人我受眾神支配」的古早觀念，逐漸轉變為「宇宙是受自然法則所支配」的現代想法，讓人們樂觀地認為可以經由科學探索的過程，逐步揭開真實世界的面紗。然而現代科學的測量方式，的確可以告訴我們真實世界的長寬高嗎？霍金在此做了一個有趣的比喻，魚缸中的金魚，透過扭曲的玻璃，經過長期認真的觀察記錄，可以準確地描述甚至預測魚缸之外的物體運動，但金魚們的科學觀測，就是真實世界的圖像嗎？想想早年的四元素理論、托勒密模型、燃素理論，到穩態宇宙，我們好像和魚缸中的金魚也差不到哪兒去。

每當我徜徉在夜空之下，仰首繁星蒼穹，當身旁的人為了宇宙的廣漠無垠感動落淚，我卻常常想著一顆恆星單位時間之內所釋放的光子數目是否恆定？這無趣的想法其實就源自於「科學測量」是否就是「真實」？實際上恆星每秒鐘所釋出光子數的「真值」（truevalue），我們永遠無法得知，我們所能掌握的，是望遠鏡每次觀測以後所告訴我們的「測量值」（measuredvalue），再加上「誤差」。當然，我們讓自己相信，經過多次測量，取平均之後的測量值「應該」很接近真值，這就是霍金書中所說的「模型相關真實論」。所以我們對這個世界的描述，其實是來自感官的偵測再加上大腦的詮釋，所出現的心智圖像；霍金說：「這些心智圖像成為我們唯一知道的真實，如果沒有『模型』，便無法檢驗『真實』，一定是先建構模型，才會創造出真實。」天哪！「真實」是我們的大腦創造出來的？

在這本書的後半部中，霍金討論了光和粒子的二重性，這是另一個「世俗」的我們在初接觸時很難接受的概念，老是會想著世界不應如此複雜，應該均勻、和諧、對稱，而完美，這些自希臘科學家以降的心靈信條，在量子力學和相對論的撞擊下早已逐漸崩解，不單如此，霍金說：「量子物理告訴我們，不論對現在的觀察如何徹底，過去就像未來一樣不確定，只以眾多的可能性存在。根據量子物理，宇宙沒有單一的過去或歷史。」這段文字，對眾多讀者來說，製造的問題比解決的問題還要多。

霍金的這本書，結結實實地讓讀者接觸到了「科學哲學」的本質，讀者可以順著霍金清晰的思路，和偶而幽默風趣的語調，認識科學家如何探索世界，以及這個世界如何回報。想通過科學實驗，接觸宇宙真理的讀者，看完本書之後，大概會掩卷三嘆。真要想瞭解這個世界的本質，恐怕是要「跳出三界外，不在五行中」了。

以上內容引用自:http://www.books.com.tw/exep/prod/booksfile.php?item=0010497653#intro