前言
我们为何生活于此
看透真相，最为困难。
——J. A.贝克，《游隼》
创世之初，便有了光。
此外，还有引力。之后，万物接踵而来……就让我这样开始讲述我要讲的故事——人类历史上最伟大的智力冒险。故事里，世界各地的科学家们，竭尽所有的创造力、智力与勇气，一起探索我们无法感知的真实世界。为此，科学家们抛弃了一切的主义、偏见、信条，无论它们源于科学还是其他领域。这段故事跌宕起伏，千回百转，横贯了人类历史。更令人惊叹的是，故事仍尚未定型——我们所有的，不过是它的初稿。
这是一个值得广为传颂的故事。千百年来，神话和迷信慰藉着大众。而现在，科学正在世界范围内，一步一步地取而代之。然而，得益于导演乔治·史蒂文斯（George Stevens）和大卫·里恩（David Lean）的电影，基督教徒和犹太教徒的《圣经》常常被人们冠以“史上最伟大的故事”之名。这样的盛誉让我诧异。尽管《诗篇》（Psalms）中有诗歌，但《圣经》的文学价值还是不能与古罗马的史诗《埃涅阿斯纪》（Aeneid）和古希腊的史诗《奥德赛》（Odyssey）同日而语。《圣经》提出的世界观和伦理观，现在看来已经过时。
对于科学来说，“神圣”是一种亵渎。没有什么观点是神圣到不容争辩的，无论它出自何处。正因为如此，先知们的牺牲并不是史上最伟大的故事的终结。千百年来，人类从何处来、向何处去的故事不断口耳相传。岁月流转，这些故事也愈发变得有趣。其中的原因，并非来自天启，而是源于接连不断的科学发现。
与大家的先入之见不同，这段关于科学的故事充满诗意，蕴藏着巨大的精神力量。这种精神力量和现实世界紧密相连，却和人类的梦想与希望无关。
在这段探索未知的旅途上，引领我们的并不是人类的渴求，而是科学实验的力量。科学上下五百年，人类因此摆脱了无知的枷锁。一路走来，我们学到的教训，就是要始终保持虚怀若谷。按照这个标准，妄言宇宙的存在是为了人类的存在，是多么自大；臆断宇宙时时刻刻都与我们能够感知的世界一样，是多么浅薄！
科学使我们最终丢弃了人类中心论。代替这一观点的，又会是什么呢？人类是否在这一过程中遗失了一些东西？或是如我所见的那样，收获了更多？
我在一次公众演讲中这样说过，科学就是让人感觉“不舒服”。事后我有些后悔，担心这会把一些人吓跑。然而，让人感觉“不舒服”，并不是科学制造的阻碍，而是它的一大优点。在漫长的进化过程中，人类固化了一种感觉：我们会欣然接受那些有助于人类生存的概念。比如说，孩子们经常会这样想，事物的存在是有目的性的，是为人类服务的，没有生命的物件其实是具有能动性的。毕竟，错把某个一动不动的物体视作潜在的威胁，总是好过错把某个威胁视作一动不动的物体。
可是，进化并没有帮助我们准备好理解微观世界、宏观世界、高速运动的世界所需要的直觉。它们存在于我们的感知之外。而一些最为重要的科学发现，比如说进化论、量子力学，恰恰发生在这些领域。因此，我们理所当然地觉得这些理论反直觉，让我们不舒服。
可回过头来看，这也恰恰说明了科学故事的价值所在。那些最好的故事，总会带给听众一些挑战。它们允许我们通过不同的视角审视自我，探究人与自然的奥秘。那些最伟大的文学、音乐、艺术作品，都是这样的故事。而科学亦然。
一些人说，现代的科学启蒙取代传统的宗教信仰，意味着人类“信仰的沦丧”。这样的想法相当不幸。请想象一下，将来，我们的孩子能够讲述多少我们从未听过的故事？科学对人类文明最大的贡献，正是在于它向我们保证了这样一点：人类最伟大的篇章，并不存在于过去，而是存在于未来。
每段史诗的背后，总有一种道德价值。在我要讲的故事中，人类通过实证发现，追寻着宇宙为人类指明的方向，并在这一过程中展现出人性最好的精华，可以创造出巨大的精神力量。这个故事赋予我们投身未来所必备的工具、视野和正向期待。
我们所生活的世界，没有明显的计划或目的
在我的上一本书《无中生有的宇宙》（A Universe from Nothing）中，我描述了过去百年里革命性的科学发现是如何重塑人类的宇宙观的。这些改变使得科学开始直面这样一个本属于神学的难题——为何宇宙充满物体，而不是空无一物？科学的介入使得这个问题少了一些唯我论的特征，多了几分操作层面的实用性。
本书所讲的故事，源于我在华盛顿特区史密森尼学会（Smithsonian Institution）所做的一次报告。当时的反响相当不错。这促使我提炼报告的观点，开始本书的写作。以上经历和《无中生有的宇宙》如出一辙。与上一本书的侧重点有所不同，本书中，我将潜入人类知识的另一个极端，探索这些知识如何改变我们对一些世纪难题的理解。过去百年间，我们对微观世界的认知发生了翻天覆地的变化，这些改变使我们能够回答另一个根本性的问题：“我们为何生活于此？”
我们将会发现，真实世界和我们的想象不太一样。它存在于日常生活的表象之下，“奇怪”、反直觉。和“无中生有的宇宙”一样，真实世界的运行机理挑战着我们的先入之见。
同上一本书一样，本书的内容可以归结为一句话：我们所生活的世界，没有明显的计划或目的。对宇宙来说，人类的存在与否并不是命中注定的，它不过是一个有趣的巧合。人类颤颤巍巍地站在一大摞椅子的上面，是否平衡的关键，取决于我们无法感知的真实世界中的现象——而这些现象并不依赖于我们的存在。从这个意义上说，爱因斯坦的名言并不准确：“上帝”确实在和宇宙掷骰子。人类存活至今，可谓一路好运。可是和赌博一样，这种运气或许不会一直延续下去。
隐秘世界中遍布连接，编织出一系列连贯的宇宙图景
当远古的人类意识到，宇宙要比肉眼所见的世界大得多时，人类的文明便迈出了一大步。这种意识的产生或许并不偶然。我们似乎注定需要一套超越存在本身的说法，来解释人类为何存在。正是这种需要，促使早期人类社会孕育出了宗教信仰。
现代科学的兴起与此正好相反。和迷信不同，现代科学通过推理和实验来揭示我们无法感知的自然世界。通过这一过程，人们最终认识到，那些表面上看似毫无联系、诡异吓人的现象，其实在隐秘世界中相互连接。有了这些连接，人们便不再需要先人口中的地精和仙女。这些连接正是科学进步最为重要的标志。经典的例子数不胜数：牛顿将苹果的坠落和月亮的运行轨道“连接”到一起；伽利略“连接”了不同物体的下坠，发现它们都受到相同的加速度影响；达尔文发现地球上的不同生命，可能都起源于同一个祖先，通过一个名为“自然选择”的简单过程进化而来。乍看上去，这些“连接”相当微妙，很不明显。然而，把这些“连接”摆到台面上后，人们在“噢”的一声惊叹过后，立刻能够熟悉、理解，还会恍然大悟：“我怎么没有想到！”
今天，我们对宇宙最微观层面上的理解，便是所谓的“标准模型”。标准模型蕴藏着大量的连接，只是它们距离我们的日常生活很遥远。想要一步到位地展现这些连接，我不得不首先打下一些基础。
从历史的角度来看，在标准模型的发展过程中，从来没有一气呵成的大飞跃。相反，一系列出乎意料却又极其重要的连接不断浮现，盘根错节，最终形成了一幅连贯的图景。标准模型的数学结构极为华丽，甚至显得有些写意。当听到希格斯粒子或大统一理论时，人们大概不会把“哇”挂在嘴边。
为了潜入感知世界的表象之下，我们需要一个故事。这个故事将我们所熟知的世界与那个包围着我们的隐秘世界相连。我们不可能仅仅通过直觉来理解隐秘世界。故事便是本书的主旨。我会和读者一同踏上这趟旅程，领略人类对空间、时间、相互作用最为前沿的理解，探索盘踞在已知和未知之间的诸多奥秘。写作本书的目的并不是挑衅和冒犯读者，我只是想刺激你一下，正如我常常对自己做的那样。一旦有新的物理学发现，物理学家就会被它们拽入一个新的现实世界，惶惶不安却又兴奋不已。
在宇宙的终极尺度上，我们不断进行着探索。一些新近的发现将彻底改变我们对自身存在的看法，即认为人类的存在是宇宙的必然。这些发现将进一步降低人类在宇宙中的重要性，同时也将改变我们对未来的看法，真实的未来和我们的想象大不相同。
或许，我们更希望这样的真实世界并不存在。现实不该是令人不安、与人不便的，宇宙不该是随机、冰冷的。然而，换个角度来看，我们也无须太过沮丧。宇宙，就我所知，是不存在目的的。和为了人类的存在而存在的宇宙相比，一个没有目的的宇宙要精彩得多。这是因为，没有目的的宇宙允许更多的存在。在没有目的的宇宙中，生活着未知的“异兽”，有着超越人类想象极限的规律和现象。我们有可能解开旧有的困惑，发现深层的秩序，这是一件多么令人振奋的事啊！而通过人类自身的力量来发现这些远离我们所知所感的规律，再将它们一片片地拼接成一系列连贯的宇宙图景，并依此来预言未来，掌控周遭的环境，这是一件多么美妙的事啊！人的一生如白驹过隙，能够生活在阳光普照的大地上，是一件多么幸运的事！日复一日，每一个发现，每一次惊喜，都会使这个故事变得更加精彩。