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中文版作者序

 

对于《宇宙简史》的中文版得以出版,我深感欢欣。很高兴大家能够用自己的语言来阅读中国人对于人类进化所做出的杰出贡献。

至少2万5千年以来,人类一直在不断探寻以下问题的答案:我们为何而存在?我们是什么?我们来自何方?在这漫长的岁月间,我们曾一度试图用超自然力量来解释这一切。然而,距今约3000年前,我们开始尝试从哲学的角度来猜测和洞察这些问题。而约从150年前,我们开始通过科学研究,即系统的、可计量的观察或实验,来寻找上述问题的答案。

作为一名受过严格训练的科学家,我花费了10年时间,以开放的心态审视了目前有关“人类存在”这类问题的各种科学角度的答案。关于“我们来自何方”这一问题,虽然有明显的证据指向生物进化现象,但我还是想要知道这一切究竟是如何发生的。此外,我们人类是如何从地球上的首批生命形态进化而来,以及首批生命形态如何从宇宙形成之初的物质和能量中演化而来,都是我致力于探究的。

我所得出的结论让我自己都震惊了。多年以来,许多在西方一直被倡导的科学解释,都与我们21世纪所观察到的,以及实验所得的证据相矛盾。

此类证据表明,我们人类只是宇宙进化过程的半成品,具有合作性、日趋复杂性,以及趋同性的特征。但就我们目前所知,我们是独一无二的。我们不仅具有意识,而且具有反思意识。我们是知其然并知其所以然的生物。此外,我们也是仍在不断进化的生物。这种进化并非是指肉体或基因方面的,而是思想上的。

这种思想进化早在约2万5千年前,我们从前人类的先祖们进化而来的那一刻就开始了。我将这种进化分为相互重叠的三个阶段。

阶段也正是长的阶段是原始思维阶段,那时的人类思维受对死亡的预知以及对生存与繁衍的需求所主导。这导致了原始的狩猎采集者发明了农耕,并合作起来建立了村庄,比如说中国农耕文明的发源地正是黄河与长江流域的冲积平原。由于人类对自然力量的不理解或是对未知的恐惧,在此阶段人类思维以迷信为特征。证据就是当时各种传说、神话、泛灵论、祖先崇拜的流行,以及人们对众神或单独一位神灵在控制人类的信念方面深信不疑。

第二阶段是哲学思维阶段,此类思维是从原始思维中的各种迷信逐渐发展而来的。在该阶段,中国哲学,如道家、儒家和墨家占据了重要的地位。道家经典著作如《庄子》中所反映出的深刻见解,与印度和欧洲预言家们的观点惊人地一致。

第三阶段属于科学思维阶段,这主要是源自于自然科学的发展。而中国的造纸术对这些科学理念的传播做出了举足轻重的贡献。中国也是少数几个用科学方法进行医学研究的国家之一,《黄帝内经》正是一例明证。

我希望本书能够提供一个主要的框架,来展示人类是如何自宇宙初始慢慢发展进化而来的。我还希望,本书所作出的关于我们是什么、我们可能会变成何种样貌的种种令人震惊的结论,能够为中国读者们以及科学家们提供一个开放的视野,刺激他们产生更多灵感。

 

约翰·翰兹

2017年8

 

推荐序一

 

物质的诞生和演化、生命的起源和演化以及人类的出现和演化,是自然科学追本求源的,有基础性、探索性和创新性的三大领域。《宇宙简史:从宇宙诞生到人类文明》正是对这些问题以宏大的视野、清晰的脉络进行的系统性的整理和归纳。在这本书中,作者认真梳理了历代研究者关于物质、生命和人类的起源与演化的探求历程和看法,为了证实这些看法又进行了什么样的观测和研究,基于这些观测和研究又提出了什么样的新看法,基于新的看法又如何进行观测和研究……在人类不断的探索中,这些认识逐渐让我们形成了对于宇宙、生命和人类的不同层次、不同过程的理解。在未来,这种认识还将继续。

物质的出现,起源于一场宇宙大爆炸,形成了构成物质世界的基本的“种子”——各种基本粒子和氢、氦与少量锂元素。

相继,随着宇宙的膨胀,数千亿个星系组成了浩瀚的宇宙。在星系里的恒星,通过恒星的各种演化过程,如:氢燃烧、氦燃烧、碳-氧-硅燃烧、宇宙线作用形成的锂、铍和硼、高温平衡核反应过程、超新星爆发产生的中子快捕获过程、中子慢捕获过程和质子捕获过程,诞生了元素周期表中的全部元素的原子以及一系列“已灭绝的核素”。通过宇宙大爆炸和星系内恒星中的核素合成,这两个不同的阶段,在两种大小不同的时空尺度里,形成了构成各类物质形态的全部元素,呈现出元素丰度的特殊规律,构成了现今无机界和有机界的全部物质的来源。

至于由各种元素的结合形成的大量化合物(自然界称之为矿物)和大分子有机化合物,以及矿物的组合形成的岩石,则主要是在更小尺度的某个恒星系统内的行星与卫星的环境中形成的。

生命的起源与演化,是物质演化的更高级形式。生命的诞生、繁衍与演化,局限在行星与卫星的时空尺度里。以当前的科学认识,我们只知道地球有生命,生命是地球演化的产物。我们所有有关生命的知识都来源于地球的演化过程,以地球的生命特征为基础。通过对地球生命的观测和研究,作者深刻追问什么是生命、为什么地球有生命、生命是怎样诞生的等诸多问题,并提出了物种进化的证据及其科学解释。

人类的出现和演化,是生命演化的形式。人类是拥有反思意识的物种。从灵长类到现代智人演化过程的化石证据和科学解释以及人类各类思维的演化过程,全面诠释了人类的演化过程。

本书作者约翰· 翰兹立足于对“我们是什么?”“我们来自何处?”的追问,从天文学、物理学以及进化生物学的知识领域,描述了现代科学关于物质、生命和人类起源与演化的知识现状,描绘了一幅恢宏而壮丽的历史场景。

约翰·翰兹的许多观点都是发人深省的,他不仅对主流和非主流的观测、理论和假说进行了批判性的理解,而且还对近期在宇宙学、弦理论和遗传学领域所谓的“新发现”提出了自己的见解。约翰·翰兹对自宇宙大爆炸到恒星中物质的形成、从生命的出现到人类意识和文化的发展等论题,以既不晦涩难懂,又不落入科普同类书俗套的写作方式,用可读性极强的文笔,带我们了解了物质、生命和人类各自的发展历程。

《宇宙简史:从宇宙诞生到人类文明》是一部理性考察宇宙大爆炸、恒星演化与元素起源、生命诞生与物种演化、人类的出现与演化过程的经典之作。每一种科学理论的提出都基于前人的科学理论,物质的诞生和演化、生命的起源和演化以及人类的出现和演化共同构成了我们生存的信仰、文化的价值和哲学。而这种科学的诠释和新的理解又催生着新的假说。宇宙真的有终极真理存在吗?在未来,我们又会提出什么样的科学理论和假说?地球真的是我们诗意栖居的伊甸园吗?带着这些问题,约翰·翰兹通过十几年的思考和研究,试图阐明人类的反思意识才是决定我们人类未来进化方向的决定因素这一理念。我深信约翰·翰兹的《宇宙简史:从宇宙诞生到人类文明》一书字里行间所表达的理念,将是我们科学界未来数十年所要面对的重要议题。让我们翻看此书,一睹为快,慢慢品味并深刻地理解作者的良苦用心吧。

欧阳自远

 

著名天体化学与地球化学家、中国月球探测工程首任首席科学家、中国科学院院士、发展中国家科学院院士、国际宇航科学院院士

 

推荐序二

 

当晓姝把《宇宙简史》厚厚的译稿放在我的桌上,我看见她目光中的喜悦和期待,像是完成一件重要的研究工作后的满足和欢欣,带着获得赞许和支持的期盼。

坦白地说,我之前并没有读过约翰·翰兹的这部书。这厚厚的近六百页的译文已让我肃然起敬。翻开书目,我被原著所讨论的科学问题的重要性、广度、深度和作者讨论问题的方式所震撼了。一部科普著作,覆盖了对物质、宇宙、生命与思维起源这些根本性的科学哲学问题,今天的学术界和公众对此是太需要了。来自学术界、出版界和媒体的如潮好评已无须再去重复。作为深陷于“专业峡谷”、被翰兹称之为“仅仅专注于狭小的专业领域内的近期发现”的一位科学工作者,必须承认我对书中论述的许多问题都有不甚理解或无知的地方,甚至也没有充足的时间从头到尾地细读那些精彩的描述和富有启发性的讨论。我只能选择想看到的若干章节和能体现作者思路的评述略加研读。应当说,我从阅读中得到了领悟与思索,了解了一些过去未曾关注过的问题,有时间也许还会再读那些透辟的评述和优美的文字。

这是一部既有前沿科学基础又富于启发性的科学哲学著作。对这样一部巨著加以评论是困难的。我只能尝试着把我理解本书的显著的特点概述如下。

1. 针对一个基本的重大科学问题。作者在书中一再问及的是,我们是什么、从哪里来、为何存在,并试图从理解物质和宇宙起源开始描绘人类自身演化的总体图景。

2. 宽阔的视野和大尺度的思考。很少有人像约翰·翰兹这样雄心勃勃,试图描绘关于物质、宇宙、人类起源与演化的壮阔画卷。

3. 显著的前沿性。作者的许多讨论,例如科学范畴、数学的地位、人类思维的发展等,都是极具前沿性的。作者关于智力从原始思维、哲学思维到科学思维的进化,终导致全球化和合作交流的观点,非常值得探究。

4. 尊重科学的规范并基于的研究成果。约翰·翰兹不是从事基础研究的专业科学工作者,但深谙并尊重科学工作的规范,对客观规律表现出应有的敬畏。作者的论述主要基于审阅学术杂志发表的成果,他特别重视系统的观测和实验对理论的检验,并注意征询和听取学术界专家的意见。

5. 开放的态度和对不同学术观点的尊重。作者总是以相当开放的态度、针对某一领域的特定主题,讨论为学术界广为承认的主流学说,并罗列具有影响力的其他理论观点,细心地指出争论和问题所在,在广泛的科学领域给人以思索的空间。

约翰·翰兹在书中曾不止一次提到,某些学术圈内无论是指导青年学者,还是决定论文发表、基金分配、岗位聘用,主流理论学者都占据主导地位并给予其他学者以不应有的压力抑或歧视,并在验证科学理论时偏离客观中立。我无从判断和评价作者所指的具体事例,但非常赞同作者关于尊重观测和实验、尊重非主流学者、提倡学术争论的意见。

学术争论是引向科学进步之阶梯。提倡和推动学术交流,允许和倡导学术争论,应当且正在成为现代科学研究工作之常态。这将逐渐指引我们跳出特定系统的局限性,使我们真正有希望接近客观的真理。尊重不同的学术观点,尊重其他作者,蕴含着某种对我们自身的领悟:不仅在于承认我们还在发展的伟大的认知力,还在于理解它的局限和缺欠。而这,或许是《宇宙简史》一书的意义之一。

本书作为相关科学理论的百科全书式的兼收并蓄,无疑会使读者在阅读中通过汲取和解析现有的知识,形成自己的学术见地,享受阅读和思索的欢乐。另一方面,作者许多深刻的思考和对科学哲学的探索,具有独到性和挑战性,非常值得被进一步讨论和研究。

三位年轻的天文学者——李海宁、吴晓姝和王靓,在自己的研究工作和教学工作之余,把本书译成中文,介绍给中国读者。他们做了一件了不起的事,其对学术界和公众的贡献还不好估计。我希望更多的学术界朋友,特别是年轻学者参与科普工作。除了介绍国外名著,中国学者应当有更多、更好的原创性科普著作问世,并可能被译成其他文字介绍给各国朋友。科学普及和科学研究一样,将在我们建设伟大科技强国的奋斗中,做出不可取代的贡献。

 

汪景琇

中国科学院院士、国家天文台研究员

 

推荐序三

 

“你是谁?从哪里来?到哪里去?”这些问题都看似简单,但又异常深刻,它们也是人类一直以来试图回答的终极问题。当人类摆脱了原始的生存挑战和繁衍后代的困境之后,就已经在从哲学的角度开始思考,并且持续了好几千年。而当科学思维在16世纪开始流行之时,人们开始试图用观测或实验的方法来回答这些问题。

作为观测宇宙的天文学家们,更是一直在追寻着这些问题答案。1609年,伽利略将望远镜指向天空,看到了土星的卫星,从而让他坚信地球不是宇宙的中心。而在那之后,望远镜的口径越来越大,众多星系和地外行星的发现,让我们认识到地球仅仅是宇宙间很普通的一颗星球,但正是生存于这个蓝色星球上的生命让地球变得非常特别。生命的起源或许可以从对地外行星的探测中到寻找到踪迹。

由约翰·翰兹所著的《宇宙简史》一书就是试图对“人类是什么?人类如何产生?”等问题的相关研究的历史和发展所做的一个回顾。我必须承认这是一本内容覆盖面特别广而又很有深度的书。这本书并非仅包含单一学科的知识,它是天文学、哲学、进化生物学等众多领域知识的综合。尽管内容极其庞杂,但是这本书被作者通过使用“生命如何起源、人类如何进化”的主线很好地串联在了一起。本书总体可分为三大部分。作者从宇宙学入手,回顾了物质如何从宇宙中诞生,对于各种不同的宇宙学模型做了回顾并且讨论了不同模型的合理性。在物质存在的基础之上,作者叙述了人类对于生命的认识的历史,从古代到现代,从发现证据到形成理论,从诞生到进化。作者还论及人类的出现和演化,认为人类出现之后,思维也经历了好几个时期的发展,从初的原始思维,到之后的哲学思维,再到现在流行的科学思维。而正是人类特有的哲学思维和科学思维,使人类有了反思生命的机会,才让我们有别于其他的物种。尽管终对于这个问题的答案还不是很确定,但是作者通过多方面的证据让我们认识到“我们是如此独一无二,但仍然处在一个加速演化的过程中,是以协作性、复杂性与趋同性为特点的待完成产物,也是我们未来进化的自反式智能体”。

这本书涉及多个学科的知识,至少从我相对熟悉的天文学知识来看,作者已经覆盖了现存完整的理论体系,包括的一些宇宙学发现和理论,从主流的大爆炸理论,到非主流的修改引力,以及还有待验证的量子引力理论,而且对它们的理解和叙述准确简洁。尽管作者并非天文学专业出身,但从这本书所展示出的专业性来看,也可以一窥作者为此书花费了很多精力,阅读了不少文献。当然此书更为重要的一面是,对所涉及的理论和知识,作者采取了一种批判性和开放性的态度,认识到了目前科学研究的局限性,很值得作为科研人员的我思考。

此书由我的三位同事,天文学博士李海宁、吴晓姝和王靓在业余时间翻译而成。翻译工作本来就是非常辛苦的事情,而且此书涉及非常多哲学、生物学等其他学科的知识,另外我深知她们工作很忙,又都有家庭需要照顾,所以她们能够高品质地翻译完这本四十多万字的巨著实属不易,在此表示感谢!尽管翻译书很累,但是如果能够让读者从翻译的书中受益,作为任何一个翻译者都会倍感高兴,我想我的几位同事也是如此,很希望这本书能够被更多的读者看到和喜欢。后,也感谢机械出版社能够把如此好的一本书引进国内!

 

苟利军

国家天文台研究员、中国科学院大学教授