無之書：萬物由何而生

序言
第零章 無之論:飛往無處
不存在之謎
冒險的無
獲得的無
第一章 零:整個的故事
零的起源
埃及:對「無」的需求
巴比倫:寫在牆上的手跡
無輸入問題和巴比倫的零
瑪雅的零
印度的零
印度人對虛無的概念
流動的零
表示零的詞的演化
最後的說明
第二章 無事生非
歡迎來到「無窮大」旅館
有天賦的希臘人
伊斯蘭藝術
聖奧古斯丁
中世紀的迷津
作者和讀者
莎士比亞戲劇中的虛無
失落的悖論
第三章 構建「無」
尋找真空
雙無記
有多少空間是空間？
第四章 漸漸趨向以太
牛頓和以太:存在還是不存在？
以太中的黑暗
以太的自然神學
決定性實驗
令人驚異的在縮短的人
愛因斯坦和舊以太的終結
第五章 零究竟發生了什麽？
絕對真理：何處能找到它？
許多零
出版空集的創造
超實數
上帝與空集
長期的分隔
第六章 空宇宙
對整個宇宙的理論思考
真空宇宙
馬赫：一個有原則的人
蘭姆達：一種新的宇宙力
深遠的因果關系
第七章 絕對不可能空的盒子
終究是個小世界
新的真空
一切都沉浸在真空的海洋
蘭姆移位
統一世界的力
真空極化
黑洞
第八章 有多少個真空？
真空景觀鑒賞
統一之路
制造你我的真空漲落
遍地在暴脹
多重真空
無窮無盡的暴脹
暴脹和新蘭姆達
摔入樓下
真空的片段
第九章 真空的開端和終結
無中生有
從無創生
無的哲學問題和我們怎樣回避它
現代宇宙學的無中生有
宇宙並非源自其他東西嗎？
真空的未來
注釋

決定一本書的開頭猶如確定宇宙的起源一樣復雜。

——麥克拉姆（Robert McCrum）

「因為它不存在」——這也許是撰寫一本關於「無」（Nothing）之書的充足理由，如果作者已經撰寫了一本關於「萬物」（Everything）的書，那麽尤其如此。然而，幸運的是，有比這更好的理由。如果我們察看一下那些特殊問題（它們曾是人類沿著最古老和最執著的探究之路前進的主要動力），就會發現「無」，它恰當地偽裝成某種東西，從不遠離事物的核心。

「無」有著各種各樣的偽裝，幾千年來它一直是一個魅力經久不衰的論題。哲學家爭取理解它，而神秘主義者夢想他們能想象它；科學家力求創造它；天文學家徒勞地尋求確定它的位置；邏輯學家對它望而生畏，神學家卻渴望由它召喚出一切；而數學家達到了目的。與此同時，作家和愛開玩笑的人樂於竭其所能，激起對「無」的無謂的紛擾。沿著所有這些通向真理的小徑，「元」作為某種意料不到的關鍵性事物而出現；基於它，我們有如此多的中心問題得到了仔細考慮。

於此，我們將要集中描繪我們關於「無」的概念影響知識增長的某些方式。我們將看到，古代西方人對邏輯學和分析哲學的沉溺，如何阻礙了他們發展到一個很有成效的圖景：「無」作為某種東西，可以是我們對所見事物所作解釋的一部分。與此相反，東方哲學家則具有這樣一些思維習慣：「無」是某種事物的觀念很容易把握，它在其衍生物中不僅僅是消極的。從這簡單的第一步開始，隨之而來的對人類來說是一個巨大的躍進：通用計數系統（counting systems）的發展，它可以向前和向上演進為現代數學的各個深奧領域。

科學上，在對實際真空（vacuum）的可能性、需要性和地位進行曲折爭論的一千年當中，我們會看到對制造一個實際真空的某些追求。這些想法塑造了物理學和工程學中許多領域的未來發展方向，而與此同時，重新組合了哲學上和神學上對真空鬟質上的「無」——的可能性和需要性的爭論。對神學家來說，這些爭論部分是宇宙必須從一個既是物質上的也是精神上的「無」之中被創生出來這一關鍵論點的繼續。可是對於大哲學家們來說，這些爭論只不過是關於事物最終本質所提出的考慮欠周的問題的特例，它們正在逐漸聲名掃地。

一開始，關於「無」的意義這樣的問題看上去是困難的，因此它們顯得不可能回答；其後，它們又顯得毫元意義：關於「無」（Nothing）的問題並不是關於任何事物（anything）的問題。然而，對於科學家來說，真空的制造看起來具有物理上的可能性。人們可用真空做實驗，並可將其用於制造機器：這是對它的實在性的一個嚴峻考驗。不久，這種真空似乎不可接受了。 出現了這樣一幅圖像：宇宙充滿著一種無處不在的以太流體。不存在空空間（empty space）。萬物通過以太運動；萬物受到以太的作用。以太是萬物漂游其中的海洋，這保證了宇宙的每一角落或縫隙都不是空的。

這種幽靈般的以太是持久不變的，需要一個愛因斯坦把它從宇宙中清除掉。但是當一切可清除的東西都清除掉以後，所剩下的仍超過他所意料的。相對論和量子論相結合產生的洞察力揭示了驚人的新可能性，它們把現代天文學中最重大的未解決問題呈現在我們面前。最近20年來，人們逐漸弄清楚，真空原來甚至比愛因斯坦所能想象的更為不同尋常、流動性更大、空虛程度更低、不可捉摸程度更小。它的存在同時在各種自然力作用於其上的那些最小和最大的空間范圍內被感知。僅當發現了真空微妙的量子效應時，我們才能理解，各種不同的自然力在由物質的最基本組成部分聚居著的沸騰的微觀世界里是怎樣統一起來的。

天文世界同樣屈從於真空的性質。現代宇宙學依據真空的特殊性質構建了關於宇宙的過去、現在和將來的主要圖像。惟有時間將會告訴我們這種構建是否建築在散沙之上。然而我們也許不必等待很久。現今一系列令人注目的天文觀測，通過宇宙真空對宇宙膨脹的影響，似乎正在揭示它。我們還指望其他實驗能告訴我們，真空是否如我們所猜測的，在幾近150億年前完成了某些有力的動作，把宇宙安置在一個特殊的過程之中，正是此過程導致宇宙成為現在的樣子，並變成它最終將變成的那個樣子。

我希望這個故事將會使你堅信，存在著遠比所見到的多得多的「無？。如果我們要了解我們怎樣來到這里並在這樣做的同時進行思考，那麽對「無」的本質、它的特征和它既能突然變化又能緩慢變化的傾向有一個正確概念是很重要的。

全書各章開頭從霉到九的章數旁邊所附的雕像圖，是瑪雅人美妙的頭像變形數字的復制品。它們代表了一系列著名的男女神靈，1500多年前曾被瑪雅人廣泛應用於記錄日期和時間間隔。

我要感謝比恩（Rachel Bean）、博合爾（Malcolm Boshier）、東布羅夫斯基（Mariusz Dabrowski）、金格里奇（Owen Gingerich）、亨斯根（Jorg Hensger）、海因茲（Ed Hinds）、卡克（Subhash Kak）、林德（Andrei Linde）、洛根（Robert Logan）、馬蓋若（Joao Magueijo）、里斯（Martin Rees）、謝拉德（Paul Shellard）、蘇爾金（Will Sulkin）、特格馬克（Max Tegmark）和維連金（Alex Vilenkin）在不同時期所給子的幫助和討論。謹以本書紀念西阿瑪（Dennis Sciama），假如沒有他的早期指導，無論是本書還是我最近25年間的一切其他著作，都不可能寫就。

本書在寫作過程中經歷了一次搬家和三次辦公室遷移。在面對所有這些真空狀態的變化時，我要感謝我的妻子伊麗莎白（Elizabeth），她向我保證：有一點終究比無強；我也要感謝我的兒女戴維（David）、羅傑（Roger）和路易絲（Louise）對整個寫作計划所提出的無數疑問。

約翰·D·巴羅
2000年5月
於劍橋