网友对沈惠川《经典力学》一书的评论

沈按：拙著《经典力学》自2006年问世以来，网上（包括贴吧和书商网）有许多评论，现将这些评论汇集于下。有些初涉者的评论未选，因为这些人的看法太不成熟。关于个别网友对“辛条件”的说法，实际上在拙著《经典力学》所写的“充分性证明”中已有（此“充分性证明”所演示的正是“辛条件”），只是未提“辛条件”这一名称而已。书中的“必要性证明”是“必要性”的另类说法。“辛矩阵”的乘法有两种不同的写法，其中之一等价于“Jacobian等于1”。其详细说明，我将在另一本《题谱》中给出。至于由Hamilton原理导出正则方程的缺陷，需要指出的是：在Lagrange方程（它与Hamilton原理是等价的）、Hamilton正则方程和Legendre变换这三者之间，只有两个是独立的；此外，Hamilton原理中的积分路径是为约束所许可的“真实路径”，也就是Lagrange方程成立的那条路径，而不可能是其他“非真实路径”。有了这一认识，就可看出吴大猷先生的说法是完全正确的。外国人的说法不一定可靠。

 

1.顺便提一句的是，科大的教科书本身就是很好的参考书。科学出版社新出的那套科大物理教材，是把普物和四大力学打通的上的。可以给你一个全面的视角去看物理，而不像其他学校把这些东西都割裂开来了。 科大的四大力学教材中沈惠川老师的《经典力学》，张永德老师的《量子力学》都是国内同类教材中最好的。 科大老师还编过一本《大学物理解题诠释》，从普物到理论物理都有了，也就1000多道题，少而精。题解方法正规，思路好。作为预习的话，绝对是一本不错的习题集。 如果你觉得还有时间，大可去做《物理学大题典》7卷够你啃的。

 

2.堪称经典！

 

3.国内物理专业理论力学教材的典范！

 

4.经典之作，没什么好说的，值得一读。

 

5.有关分析力学教科书，首推朗道的《力学》，科大沈惠川的《经典力学》很不错，周衍泊的《理论力学》，戈德斯坦的《经典力学》，以上是比较适合理科的，......

 

6.国内教授中，未见其右者，推荐一下。

 

7.有勇气，用沈惠川这本经典力学，我觉得还不错这本书。

 

8.正则方程中的一个是从Legendre变换得到的；另一个是由Lagrange方程结合Legendre变换得到的，如果说得不太严格的话，可以认为是从Lagrange方程得到的。它们的来源并不对称！
这在沈惠川老师的《经典力学题谱》里已经指出了。
为什么“我们最终恰恰得到了正确的结果”？就是因为哈密顿原理中“所谓真实的路径，就是Lagrange方程成立的那条路径”！
“推广”不能是数学上的推广，必须在物理上有意义！什么才是物理上有意义？那就是Dirac说的“所谓真实的路径，就是Lagrange方程成立的那条路径”！

 

9. 他那本经典力学已经让我感觉Landau第一卷都算很简单了。

 

10. 沈老师的书一贯极品。很别致，很吸引人。

 

11. 本人感觉比戈德斯坦的好。

 

12. 楼上那位中科大的朋友，有机会的话转告沈惠川老师，一定赶快出统计力学。经典力学写的实在是好。最喜欢讲Routh的那几节。
迫切希望沈惠川老师可以赶紧再写本相对论的书。我相信，如果沈惠川老师写相对论，一定比梁灿彬老师写得更有物理味。我出国等着带沈老师的书走啊。如果没来得及，我也只好托人帮忙邮寄了。

 

13. 沈老师的书确实功底非凡。一开始就给人高屋建瓴之感，对物理问题分析清醒而犀利，独具特色，很多细节也做得很机巧精致。
尤为可贵的是对常见的误解，一一做出澄清。
对沈老师的学识，后生敬佩不已。

 

14. 沈惠川先生属于那种既根底深，又有思想的大学老师。不像某些人写的书，东拼西凑，到处乱抄。那本经典力学实在是写得老道，很吸引人，尤其是对于我这样对物理概念的精确性和数学技巧都极致追求的人，太享受了。

15. 自从那次在凤凰博客里看见了沈惠川老师有出《统计力学》的意向，我就处于日复一日的期盼之中。
沈惠川老师的《经典力学》实在令我受益匪浅，不仅深刻，而且细腻，并且行文间激情洋溢。

16. 沈惠川的《经典力学》取材很广泛，兼顾理论与应用两个方面。对哈密顿方程的导出可谓是煞费苦心。其概念之清晰，在国内首屈一指。

17. 哈密顿方程只是一处，
写得好的地方很多，
比如，正则变换啦，拉格朗日乘子法啦，……
沈老师的热物理习题集都相当厉害了。

18. 其实没有关系的，XX兄。作为非物理专业的你而言，或许难度是略为大了一点点。你可以凭借自学啃下那么多物理系困难的专业课，已经很了不起了。先看完复旦金尚年（老版），或北大林纯镇，或(四川大学)郭士堃的书，再看看一本张量分析，再来看沈惠川教授的书，自会领略其中独一无二的美感。毕竟，这本书与普通物理中力学课程的重合度极低，对物理专业的学生而言，也算是高起点了。所以别灰心图腾兄，慢慢来。

19. 我想许多细心人看过沈惠川的《经典力学》前言的，都会知道吴大猷对Goldsten用Hamilton原理推正则方程的方法是批判的，认为变分中的不同积分路径起点和终点是相同的，而且从起点到终点用的时间也是相同的（这一点不同于纯数学的变分），因此广义动量不能独立于广义坐标存在。 
我是支持吴大猷的观点的。因为Lagrange方程和Hamilton原理是等价的，它们之间不加任何条件地可以互推。再来看Lagrange方程推正则方程，先要定义广义动量，然后才能通过Legendre变换定义Hamilton函数H，从而推得正则方程。最后来看大多数书上（包括Goldsten）用Hamilton原理推正则方程的方法，先是定义Hamilton函数H，这里的H中的广义动量p是没加任何定义的，感觉可以是任意的，从而直接就得到正则方程。很明显了，Lagrange方程=Hamilton原理，Lagrange方程+广义动量的定义=正则方程，所以Hamilton原理+广义动量的定义=正则方程。因此从逻辑上说直接用Hamilton原理推正则方程是不对的，必须加上广义动量的定义。前面说了吴大猷认为“变分中的不同积分路径起点和终点是相同的，从起点到终点用的时间也是相同的，因此广义动量不能独立于广义坐标存在”，而广义动量的定义就可以看作是对广义动量的限制，因为将其代入Lagrange方程，就变成了dp/dt=dL/dq，这不正是广义坐标对广义动量的限制吗！！ 
那么，为什么要给Goldsten平反呢？首先，这个推论错误并不是什么大错，在不加说明地定义Hamilton函数H时，可以认为已经默认了广义动量的定义，并且私下用了Legendre变换，因为大家平时用Hamilton函数H时也没必要再给更多说明，这已是既定的习惯了，所以要是不吹毛求疵的话，这个都算不上错，只是在推倒的最后应当强调一下。其次，Goldsten的书自然是瑕不掩瑜的，虽然有内容庞杂的缺点（比起曾谨言的《量子力学》，这简直算不上庞杂），但从另一个角度说内容丰富、叙述详细也是其优点，因此对于初学者，这还是算得上好书的。 
再说说吴大猷。沈惠川的《经典力学》前言说了“Goldsten的第二版一出来，吴就马上查看，果然Goldsten是错的，他不仅抄人抄错，他是根本理解错了！！”这多少有些落井下石。更过分的是他说“Landau的书就不犯此错”。他拉了个大牛来做挡箭牌，有提高自己之嫌。没有调查是没有发言权的。Landau真的没有犯此错吗？参照高教才翻译的Landau的《力学》，第七章133-134页，Landau是用Lagrange方程推正则方程，从而避免了错误；但是在142页Landau又用了最小作用原理来推正则方程，错误就可预见地发生了。可以试想，当时吴大猷翻了Goldsten的书之后，又迫不及待地翻开Landau的书，只看了个开头就高兴地作出结论——牛人就是牛人，果然和我想的一样！从另一个角度说，即使Landau只用了Lagrange方程推正则方程这一种方法，也不能说他不犯此错，只能是侥幸回避了错误。巨牛都会犯错，你一个小牛发现了错误并不能说明你就升级为巨牛了！况且这不是什么重大理论问题。

20. 物理学家总希望用一种统一的理论来推导其他理论,沈老师为此目标而作出的工作值得肯定.做得很好啊!

21. 中科大沈惠川老师的书，内容很丰富，对不少问题都说得透了（以前在国内没见过有人把问题说得那么透彻清楚过，沈老师的治学功底可见一瞥）。但是，沈老师的《经典力学》书印刷错误有些吓人了。出版社的一些人工作态度，唉，。。。

22. 沈惠川那本我还打算选作分力的自学教材呢。

23. 果然齐了。。。不过还是推荐朗道的，然后为了增加些工程的东西，再推荐马尔契夫的、阿诺尔德的、沈惠川的…

24. 吴大猷那本经典力学的精髓都在沈惠川的《经典力学》中了！

沈惠川的《经典力学》写得比较大气，力学的几部分内容在牛顿力学、拉格朗日力学与哈密顿力学中依次展现，如同房屋鳞次栉比地美，可惜对相空间的哈密顿原理批评过甚，站不住脚。此外，本书的各种稀奇古怪的玩意也比较多，但不讨厌，只是平常不常遇到。

25. 理论力学中关于独立的问题一直困扰着我，对于楼主反对哈密顿原理推广的言帘卷西风论我刚在沈惠川的书里看到，还没仔细思考其对错。
吴大猷和沈惠川说p、q变分不独立这件事是对的，但是沈惠川以此来反对戈德斯坦书上以p、q独立变分来推导正则方程的方法，这是站不住脚的，记得以前有过关于这个问题的讨论帖子。

26. 然后，有的非常有兴趣非常有精力的同学，也许还不满足于普物，想学四大力学那些。那就必须有数学准备，就必然是数学、物理一起学。四大力学实在是博大精深，不要以为今天大学中的四大力学还是那一套——周衍柏《理论力学》、郭硕鸿《电动力学》、周世勋《量子力学教程》、汪志诚《热力学统计物理》，当然这些经典书籍的价值还在。就理论力学而言，前面已经说了，既然看了舒幼生的力学也就没有必要看周衍柏的书了，想真去学习分析力学就得看以分析力学为主甚至完全是分析力学的书，比如沈惠川《经典力学》、朗道《力学》。而想看电动力学，就必须掌握数理方程，这又是一个需要大量精力的学科。当然想好好看看狭义相对论的同学还是可以参考电动力学书的，就郭硕鸿的那本都还不错。真想学电动力学，我想推荐科大胡友秋、程福臻的《电磁学与电动力学（下）》或者组东林的《电动力学》。量子力学，张永德的《量子力学》很不错，曾谨言的《量子力学》、王正行的《量子力学原理》也不错。当然，他们的一些基本观念是对立的，张永德曾经说过，科大学生不许把“不确定原理”叫做“测不准原理”，叫“测不准原理”的都是曾谨言的学生···（且做笑料）···这是因为量子力学的一些基本问题，本身就还没得到解决。当然量子力学的话，更好的是狄拉克《量子力学原理》、朗道《量子力学》这些真正经典的书。热统本人基本没看过，不敢妄论，汪志诚那本书也还行，我则比较喜欢王竹溪的《热力学》。听说科大那个《热学、热力学与统计物理》也还不错。我还是想说，真要学四大力学需要付出的努力太大了，而草草地学又不是很有意思。所以说、、、四大力学这些还是算了吧，要学留到得到录取通知书以后？当然，我决不否认有那种特别牛特别超常的人，也许人家高中就把朗道《力学》、JACKSON《经典电动力学》、狄拉克《量子力学原理》这些都看完了呢····

27. 说到变分法，倒让我想起了费曼讲的最小作用原理，哈哈。这很重要，我会注意学的。教材是用周衍柏的。我以前读过朗道的中文版，李俊峰译；这书技巧性仿佛太强了，读时只觉得很妙，但读过却不知道怎么去拓展到其他问题上去；我想，这书大概最好是作提高用的，作入门的不大好（虽不是初学，我深知自己确实没入门）。戈德茨坦借过，但没有读，惭愧！沈惠川的也翻过，感觉有些货，只是数学味好像比周的还重，也就没细看。这东看西看的，基础没打牢，学一点忘一点的，让我苦恼纠结死了，故有此一请教。现在想想，通十不如专一，（如云K说的）我还是扎扎实实地先练练基本功吧。也算是个教训了。

28. 不过沈惠川先生那本书上批评了好多，最后我的感觉就是：这些半物理半数学的概念根本就是混血儿，看大家在原地吵来吵去的，其实还不如多往前面走一走，有些东东可以了解但不必死钻。

29. 周衍柏的第三版与第二版没区别，内容一点没变，第二版我逐字逐句地读完的，感觉并不美。戈德斯坦的书庞杂，可以参考。梁昆淼的书够够但是个人感觉讲法处理得不是很好。沈惠川的书在你对理论物理有个大概了解之后可以读一读，理论框架很漂亮没错，但某些细节处理得生硬了。

30. 个人觉得沈惠川的那本 经典力学 不错的。

31. 沈惠川的书就够飘逸的了，李书民那个还是算了吧，非主流写法……

32. 科里奥利力是一种几何力，沈惠川《经典力学》第一章就有。

33. 专门写张量的书还真是不多。如果是很基础的张量分析的内容，貌似刘觉平的《电动力学》开头就是张量，另外其它电动力学或狭义相对论的书或多或少会提到一些。当然，广义相对论的书都会有张量分析的内容。
对了，貌似沈惠川的《经典力学》大量利用张量语言。

34. 不过朗道的书是直接从最小作用量原理出发的。因此虚位移、达朗贝尔原理这一块没有涉及到。另外还有戈德斯坦的书，算是这一领域的名著，但是据说写得七拼八凑（我没有看过）。Louis Hand和Janet Finch有一本Analytical Mechanics，我也没看过，据说写得不错。
国内的周衍柏的书矢量力学的内容太多了一些，拉氏力学和哈氏力学的比重太少。梁昆淼曾经写过的力学下册（理论力学部分）个人认为还不错。另外沈惠川的《经典力学》据说写得很美，不过我也没看过。

35. 不会的，即便是避开推广的哈密顿定理，用另外两个吴大猷先生和沈惠川先生所承认的方法推导，也只能得到正则方程。

36. 推荐朗道、古德斯坦或沈惠川的力学...如果你找得到吴大猷的也可以。

37. 这确实是个问题，我应可以在沈惠川的《经典力学》中查到，我记得有这个论述。但就一般而言，可能没有那么苛刻的要求。

38. 要是胃口好可以啃朗道，当然如果你对力学特别有爱也可以选沈惠川那本。

39. 沈惠川老师这本书大家都说写的很好，只是我比较不习惯...会消化不良。

40. 不过我看过沈惠川那本经典力学的序言后，突然发现我无视地很不对，因为他说“分析力学、热力学统计和相对论是一切物理都必须遵守的三大约束”...

41. 估计有些人看到沈惠川这名字就会蛋疼，但这本书还是很经典的。

42. 给楼主画条线路吧，用的都是国内教材。
楼主花个三五年功夫自学一下高数、线性代数、普通物理（以赵凯华那套新概念为准）、理论物理——周衍柏的理论力学（虽然到第五章已经讲的乱七八糟了）、沈惠川的经典力学（这本书太好了，可以弥补周衍柏那本书的不足）、郭硕鸿的电动力学（国内绝对的好书）、曾谨严的量子力学（这是给初学者的，如果你愿意，可以直接看苏如铿的量子力学），然后最好再看看朗道的那10本理论物理学教程。如此，也许你就有考研究生的实力了。

43.在所有理论力学书中，沈惠川的《经典力学》最漂亮。

44. 张启仁的不错,读完后疑惑全无. 李德明 陈昌民的处理过头了,肯定不适合初学,但有了基础可以深入体会此书. 沈惠川的大概是最漂亮的. 马尔契夫的书适合做参考书,详细严谨.

45. 不错，沈惠川的大概是最漂亮的. 戈德斯坦的不如沈惠川的.

46. 沈惠川书后给的参考文献不少都很经典。

47.关于张量，建议借 沈惠川，李书民的《经典力学》或者是《理论力学》名字记不清了，比较好懂，而且讲的很精髓。

48. 对于分析力学写的比较深入,适合专业研究基础之用.

49. 一本好书！不仅对学力学的、物理的，对于只有工程背景的人采用分析力学解port-control hamilton问题具有参考价值，从中了解许多背景知识。

50. 适合专业研究基础之用。

51. 惠川先生的这本书很不错，。。。独具一格，对了解经典力学的大体结构有所裨益。

52. 书很好，配套的习题，多做做对经典力学理解会更好！

53. 大学里念理论力学，但很多学校多Hamilton的力学体系几乎都没涉及，本书弥补了。很好！

54. 大学阶段真的把它弄懂了，熟练了，力学算是达到一个高水准了。 
物理的学习也达到小成了！

55. 堪稱經典。
本人感覺比朗道的好！

56. 张启仁先生的《经典力学》比较平庸，没有什么特色，基本上是周衍柏《理论力学》的铺陈；当然周衍柏的书还是可以的。
金尚年先生的《理论力学》，包括其第一版《经典力学》，与苏云荪的《理论力学》差不多，有点特色；但是金尚年和苏云荪的书主要是模仿Landau的《力学》和Goldstein的《经典力学》，在观点和处理方法上不如他们。
沈惠川先生的书建立在吴大猷先生的《古典动力学》和Goldstein的《经典力学》的基础之上，比吴先生和Goldstein书的内容多，有棱有角，思想深刻。远远在张启仁先生和金尚年先生之上。

 

57. 此書太好了！
題目很全。有几道題比較難解。

 

58. 我想在国内的经典力学书籍来说,这本算是很不错的了.对于力学的各个方面都有详细的讲述,与很多书公式集式的方式很不同.对于学习理论物理的人来说,是很值得推荐的。

 

59．写得很有特色，有棱有角，思想深刻，是很好的理论物理的参考书！书中附加的例题也非常独到经典，解得也非常规范，很启发人。

 

60. 整体来说，本书的内容之广和叙述深刻程度，是国内其它教材无法比拟的，从这一点来说，很适合想深入学习理论物理的人。但是最近发现3.6节第五小节出现了整体性错误，即认为正则变换充要条件是雅可比行列式为1，其实这只是一个必要条件，在论证过程中作者并没有证明充分性（虽然“写”了，但不正确）。用矩阵方法不难证明正确的充要条件应该是雅可比矩阵是个辛矩阵。这一明显错误的出现不能不说是个缺憾，希望日后再版能有修改。

 

61. 我是学物理专业的，觉得这本书很好，很详细。

 

62. 印刷质量还行，例题很多，很适合当教材使用以及自学！

63. 国内最好的经典力学书。

64.刘觉平的《电动力学》天下第一！沈惠川的《经典力学》天下第一！

 

吴忠超：宇宙何以存在？——史蒂芬·霍金新作《大设计》评介

 

 

　　 霍金在《时间简史》之后的最重要著作, 人们期待已久的《大设计》终于脱稿了。本书凝结了他二十多年来对科学和哲学的思考成果，以及对这些领域未来的展望。由于病情不可逆转的发展，霍金目前用电脑写作和交流的速度仅为每分钟一个词，因此已不可能单独地用电脑撰写完成，本书是在蒙洛迪诺的技术协助下完稿付梓的。

　　我将最近收到此书的电子稿和2008年得到的他的写作大纲作了对比，发现书的结构变动极大，足以反映他在写作过程中思想发展、整理和清晰的过程。

　　霍金在该书所要回答的是有关生命、宇宙和万物的终极问题。

全书共分为八章：（一）存在之谜；（二）定律规则；（三）何为实在？（四）选择历史；（五）万物理论；（六）我们宇宙的选取；（七）表观奇迹；（八）大设计。以下略作一些评介。

 

伴随着整个文明的进展，人们逐步意识到世间万物的演化是遵循定律、而非以人格化的神的意志为转移而运行的。

 

　　我们不仅是要理解宇宙如何行为，而且要理解为何如此。具体而言即是：“为何是有非无？”“我们为何存在？”“为何是这一族特殊的定律，而非别的？”

　　伴随着整个文明的进展，人们逐步意识到世间万物的演化是遵循定律、而非以人格化的神的意志为转移而进行的。开普勒似乎是首位在学术意义上理解定律这个术语的人，尽管他本人对万物的观点仍带有泛灵论的残余。虽然不知伽利略是否适当地用了这个术语，但他却发现了许多定律。笛卡尔可算是第一位明确地表述了自然定律的概念的人。关于定律，引起了三个问题:

    （１）“定律的起源是什么？” 开普勒、伽利略、笛卡尔和牛顿都认为定律是上帝颁布的。

    （２）“对于定律会有例外吗，即会出现奇迹吗？”多数科学家相信没有奇迹，而神学家几无例外地相信奇迹，天主教甚至将奇迹列为封圣的一个必要条件。即便牛顿本人也相信，由于行星之间的引力使其绕日公转轨道不稳定，需要上帝来调整干涉以维持太阳系的运行；与此相反，号称法莫道不消魂国牛顿的拉普拉斯却对拿破仑说，在他的宇宙体系中不需要上帝的假设。

　　正是这位拉普拉斯首先提出了决定论。那么，自由意志还有容身之处吗？霍金本人的观点是：世界是决定论的，但由于具有意识的肉体牵涉到极大量的自由度，所以只能用有效理论---心理学来处理。所谓有效理论，不妨举化学为例，它是用以处理化学反应中的原子、分子行为的有效理论。在心理学这种有效理论中存在着自由意志。经济学又是基于自由意志之上的。他认为这种理论不那么精密，所以世界才会变得这么一团糟。

（３）是否仅存在一族定律？绝大多数科学家的信念是赞同的。他们认为定律的起源是逻辑。例如亚里士多德和追随者们就强调物体为什么要遵循规则，而不管规则是什么。他们认为，不要过于介意自然实际的行为，要将精力集中于推导出这些行为的规则。由于亚里士多德的权威，这种观点要等待二千年后才由伽利略打破，后者据说在比萨斜塔上做了自由落体的实验。

 

实在性不过是一套自洽的、和观测对应的图景、模型或者理论。霍金将它称为依赖模型的实在性。

 

　　近现代科学家们多相信存在独立于观察者的实在，而自然定律只不过是它的数学反映。然而现代科学的发展却强烈地撼动了这种旧实在论。

　　什么是实在？是庄生？还是蝴蝶？判断一种场景是否实在，只在于其间是否有一套完备的自洽的逻辑或定律通行无阻。世界图像是一个模型或理论以及一系列将其元素和观测相连接的规则。简而言之，若多奇迹即少实在。由此得出结论，实在性不过是一套自洽的、和观测对应的图景、模型或者理论。霍金将它称为依赖模型的实在性。

　　按照柏拉图以来的许多哲学家所坚持的旧实在论，体现在经典科学的图像是存在一个与观察者无关的悠然独立的外部世界。

　　现代物理学尤其是量子论击碎了旧实在论。迄今为止对量子力学的哲学讨论之所以陷入困境正是因为人们不放弃旧实在论。他们下意识地认为一个粒子在未被测量时也具有经典轨道。实际上粒子不在测量时不具有独立的性质，甚至只是作为系综的部分而存在。

　　依赖模型的实在论不在乎一个模型是否是现实的，只在乎它是否和观测一致。如果两个模型都和观测一致，则被认为具有同等的实在性。可以比较的只是哪种模型应用起来更方便。如果人们将托勒密体系修补得和日心说一样好地描述太阳系，则两者的差别就只在于日心说更方便一些而已，谈不上哪个学说更实在些。科学和哲学中的这种例子可谓不胜枚举，如阴极射线管发射的电子、夸克模型、引力物理中的全息原理……总之，庄生梦蝶和蝶梦庄生同样令人迷惑，也具备同等的实在性。

　　模型之甄选，可依几个判据。其中，美学判据是优雅性；结构判据是模型的刚性，即具有尽可能少的任意性或可调节参量；经济判据是形式表述的简单性；威力判据则是解释现象的广泛性；此外还有给出可被证明或证伪的预半夜凉初透言的预半夜凉初透言性。非常奇妙的是，这些判据通常是相互一致的。这种一致性令理论家们沉醉不已。也基于这种原因，许多理论家沉迷于宇宙的宗教情绪之中，最著名者当然是爱因斯坦和他的伟大先行者斯宾诺莎。狄拉克正是从美学判据出发，发现了相对论性电子方程，即狄拉克方程。量子场的重整化虽然被广泛接受，但却被狄拉克拒绝，因为它不美。

　　二十世纪最伟大的科学进展之一是量子论的发现。费恩曼认为双缝实验包含了量子论的所有秘密。托马斯·扬在十九世纪初进行了光的双缝实验，1927年贝尔实验室的科学家进行了电子的双缝实验，直至1999年奥地利科学家进行了碳60的双缝实验。人们还希望对病毒作类似的实验，因为病毒不仅大得多，还被认为具有生命。

　　双缝干涉条纹的有趣出现显示，从一条缝通过的粒子似乎知悉从另一条缝通过的粒子的信息。如果外界获悉其中一条缝是否通过粒子，则干涉条纹消失。实验者还可以稀释发射粒子流，在有限的时间内只让一个粒子参与实验。在这种情形下，人们仍然可以由多次重复看到干涉条纹，可见甚至单独粒子也和自身干涉。这一切在经典图像中全然得不到解释，因为在那里粒子具有确定的位置和速度。对此，费恩曼自己说过：“我以为可以有把握地说，无人理解量子力学。”

　　但为理解量子力学之谜作出重大贡献的却正是费恩曼本人。1940年代他提出了量子论的历史求和表述。粒子选择任何连接始终两端的一切路径，对这些路径的贡献求和在通常情形下都被对消了，只有和经典路径接近的那些路径的贡献才未被抵消，从而留存下来。这就是我们日常生活中体验的经典图像的起源。从依赖模型的实在论观点看，连接粒子初末位置的确定轨迹没有意义，它不过是经典力学或旧实在论在人脑中的残余而已。

　　更激进的观点是约翰·惠勒提出的“延迟选择”的理想实验：现在的观测会影响过去的历史选择。对于宇宙而言，它的过去具有所有可能的历史，每个历史都被赋予各自的概率，对现时宇宙状态的观测影响它的过去历史。这种分析甚至指出从大爆炸如何引出我们感知的自然定律。

 

所有这些理论都是一种还未发现的M理论在不同情形下的近似。在它们有效范围的交迭处，它们给出相同的预半夜凉初透言。许多人猜测，M理论可能是我们寻求的终极理论。

 

　　从伽利略、笛卡尔意识到宇宙万物被定律制约或更早起，直到今日发展万物理论的候选者Ｍ理论止，是一部理性逐步战胜蒙昧的迄今还在继续的史诗。

　　1666年牛顿在伍尔索普领地发现了万有引力。

　　1820年奥斯特意识到运动的电荷产生磁力，由此将电学和磁学薄雾浓云愁永昼联系起来。

　　1831年法拉第发现了电磁感应。

　　1860年代麦克斯韦提出了以其名字命名的方程，预半夜凉初透言了在真空中以光速传播的电磁波的存在，并断言光波是电磁波的一种。在麦克斯韦的图像中，他将电磁波看成一个在称为以太的媒质中的应变张量。因为光速是有限的，看来非如此便不能和伽利略的旧相对性原理相协调，于是人们，包括麦克斯韦，都想确认以太的存在。

　　1887年迈克耳孙和莫雷试图测量地球相对以太的运动速度，结果是否定的。他们并非试图证明或证伪以太的存在。因此许多人提出各种方案修补以太的理论。

　　1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，使麦克斯韦理论和相对性原理相协调。狭义相对论符合好模型的所有判据。为了使万有引力和相对论相协调，爱因斯坦又于1915年提出了广义相对论。

　　除了引力和电磁力，自然界还有弱力和强力。为了描述微观世界和极早期宇宙，所有力都必须纳入量子论的框架。狄拉克于1927年，海森堡和泡利于1929年，提出了辐射的量子理论；1940年代，费恩曼、施温格、朝永振一郎等针对量子电动力学的发散问题提出重整化理论。至此电磁力的量子化大功告成，量子电动力学是历史上最精确的物理理论。

　　1967年萨拉姆和温伯格在量子论的框架中，各自独立地提出了弱电统一理论。之后建立的和强作用相对应的理论称为量子色动力学。

　　爱因斯坦晚年致力于统一自然的所有力，但未成功。1970年代，人们试图将强力和弱电力统一起来。这些所谓的大统一理论具有太多可调整参数，而且不能与测量一致，所以不算是好理论。此外，它未能将万有引力纳入。

　　1976年发现的超引力似乎可望将四种作用统一起来，并同时实现引力的量子化。在超引力中引进了所谓的超对称，超对称是存在于费米子和玻色子之间的对称，它将物质和力看成一种东西的两个方面。

　　1980年代后人们的主要兴趣转向超弦理论。弦论中的元素是无限细的弦，粒子由弦上的振动模式来代表。超弦只有在时空为十维时才能自洽。至少存在五种弦论。我们观测到的时空是四维的，那些额外的时空被卷缩成极小尺度的内空间，卷缩的方式有几百万种之多。1994年左右，人们发现在不同的超弦理论及其额外维的卷缩之间存在对偶性，它们描述四维时空中的相同现象。11维超引力与它们也有类似的关系。

　　以上研究结果暗示，所有这些理论都是一种还未发现的M理论在不同情形下的近似。在它们有效范围的交迭处，它们给出相同的预半夜凉初透言。许多人猜测，M理论可能是我们寻求的终极理论。它可能是一个理论的网络。在M理论中的时空是11维的，在超弦理论中有一维被忽略了。

　　在M理论中额外维的卷缩方式决定了四维时空中的物理常数和相互作用， 所以我们在四维时空的理论只能说是表观的，M 理论中的定律才是基本的。

M理论预半夜凉初透言的宇宙多达10的500次方种，它们各自具有不同的表观定律。我们为何恰好居住在这个宇宙，其它的宇宙又究竟是怎么回事呢？

　　宇宙学从哈勃发现了红移定律后就进入了科学的王国。1965年的宇宙微波背景辐射的发现使大爆炸模型被普遍接受，而宇宙学又因COBE和WMAP探测结果而成为精确科学。

人们现在接受，在大爆炸宇宙场景之先有一个暴胀的过程。暴胀场景可以解释大爆炸宇宙学中的视界、平性和磁单极子的问题，但其更重要的意义是解决宇宙结构的起源问题。既然暴胀本身必需初始条件，这就牵涉到宇宙学最根本的问题-----宇宙的创生。无中生有的场景不失为一个彻底解决宇宙创生问题的最满意方式。在霍金等人提出无边界量子宇宙学的1980年代，理论物理学界认为四维时空中只有一族定律。所以无边界量子宇宙学不仅是自洽的，还是自足的，单凭物理定律即能预半夜凉初透言宇宙中的一切。

 

如果说三十年前无边界量子宇宙学把造物主从宇宙创生的场景中祛除，那么这新方法在某种意义上又将我们名符其实地扶上万物之灵的宝座。

 

　　传统的物理学研究方法是从第一原理出发，对某些模型进行研究，进而与观测相比较。 但从上世纪中开始，人们发现，在这种方法力所不逮之处，往往可由观察者存在这个条件出发而得出许多结论，这在天体物理和宇宙学中尤其有效。这个原则被称作人存原理。例如有关宇宙的年龄，由人类的存在的条件可推出大约有100亿年左右。其推论过程是，人体必须有碳的成分，它是在恒星内部由更轻元素转变而来，然后在超新星爆发时发散到太空，再在新一代的某太阳系中凝聚到行星中。1961年迪克算出这个过程大约为100亿年，断言宇宙至少得有这么老，但也不能比这老得太多，否则恒星燃料早就被耗尽了，我们也就不能存活至今。这在那个时代算是相当准确了，当然今天人们已经更精确地测定宇宙年龄为137亿年。

　　关于我们观察到的时空为何是4维，从人存原理早已得知。如果空间维数不为3，两个物体之间的万有引力的随距离衰减就不遵循反平方律，这样大至行星轨道小至氢原子电子轨道都不稳定。所以应用人存原理，空间维数必须为3。从量子宇宙学首次推出我们生活其中的时空为4维是晚近的事。在无边界的超引力宇宙学中，可证明外时空必须是4维的，而内空间为7维的（参见拙文，刊于《物理学通讯》B585卷，6（2004）；《广义相对论和引力》34卷，1121 （2002）以及17卷, 1217 （1985））。

　　类似的人存原理的例子还可以举很多。

　　人存原理和第一原理似乎处于理论物理的两极，而无边界量子宇宙学是第一原理的彻底体现。为什么两者能得出同样的结论呢?

　　由于终极理论研究的推进，人们认为我们生活其中的四维时空的定律是表观的，与M理论中额外维的卷缩方式相关。如果我们得知宇宙某一时刻的内外空间的一切信息，则量子宇宙学中的无边界设想的原型仍然适用。然而，人们在现实中只能掌握到外空间的信息，所以对无边界宇宙的场景要作相应的改变。在给定的外空间的状态下，由于内空间的大量可能性，此前宇宙的与无边界设想相符的历史就有许许多多。我们要寻找其中概率最大的那个历史。这个历史同时确定了内空间的卷缩方式，并由此导出四维时空的表观定律和初始条件。与此不同，在以往旧的框架中4维的定律被认为是基本的，因而就只有一个历史。这种新手段被称为“从顶到底”的方法。这种方法的含义是，我们的观察创造历史，而非历史创造我们。在这场景中不同的历史遵循在四维时空中的不同的表观定律，因和果的差异在这里居然消失了。

　　如果说三十年前无边界量子宇宙学把造物主从宇宙创生的场景中祛除，那么这新方法在某种意义上又将我们名符其实地扶上万物之灵的宝座。

从以上的论证也可看出为何从人存原理和第一原理可以得出相同的结论。

 

M 理论迄今是终极理论的唯一合格候选者。我们作为简单的基本粒子的组合体由此出发，如此清晰地理解宇宙和我们的存在，这真正是理性的胜利。

 

　　宇宙如此奇妙，但它为何创生呢？二十多年前霍金在《时间简史》中写道：“难道统一理论如此咄咄逼人，以至于其自身之实现不可避免？”但从依赖模型的实在论观点，这个最为伟大的命题可以得到圆满的回答。所谓实在性和创生的条件不过是存在一套自洽的定律以及和观测对应的元素。

　　霍金举了1970年代剑桥数学家约翰·孔维生命游戏模型为例。在这个模型中，由极简单的基础“物理”，可以导出复杂的“化学”，乃至“生物学”，而不同尺度的表观定律是不同的。在“复合体”中可以定义生命、繁殖，甚至某种意义上的智慧，这种复合体可以对外界刺激作出反应即决定，它会有自我意识吗？还会有自由意志吗？

　　孔维的宇宙的定律和初始条件是由人们指定的。在物理宇宙中，由于凝聚体的能量总是正的，但由于存在万有引力，宇宙的总能量变为零，所以宇宙的局部是稳定的，而整体是不稳定的。恒星和黑洞等物体不能无中生有，而整个宇宙却能无中生有。

　　就我们现在所知，M 理论迄今是终极理论的唯一合格候选者。我们作为简单的基本粒子的组合体由此出发，如此清晰地理解宇宙和我们的存在，这真正是理性的胜利。

　　古往今来的胜败多源于各种利益的争夺，而上述的这项胜利则是超阶半夜凉初透级、超种族，甚至超人类的，因此也是最伟大的。任何文化创造，无论是艺术的还是科学的，恐怕都不及理解我们自身存在这个命题伟大。

　　2006年夏天霍金第三次访问中国，并于6月21日在北京举行记者招待会。为了避免记者提问的无聊和空泛，我为之代拟问题，其中包括下面这一道（参见拙文，刊于《中华读书报》2006年7月12日）。

　　问：“你能对宇宙和我们自身的存在作些评论吗？”

　　答：“根据实证主义哲学，宇宙之所以存在是因为存在一个描述它的协调的理论。我们正在寻求这个理论。但愿我们能找到它。因为没有一个理论，宇宙就会消失。”

　　这恰巧是本书的主题，本书正是对他回答的圆满阐述。由此可见，他的思想早在2006夏天就已经相当清晰了。

　　在哲学中以依赖模型的实在论来取代旧实在论，也就相应于在社会学中抛弃历史主义和乌托邦主义等，其含义不言而喻。

　　每个思想者都是独一无二的，读者当然可以赞同或反对本书或本文表达的若干观点。但无论如何，我们希望本书中文版能在沉闷的思想界掀起波澜，让久违二千多年的学术自由的场景不再是一个民族遥不可及的海市蜃楼。

 

　　2010年8月26日于杭州望湖楼