发现了坚实的思想基础时，以前的基本设想才会被放 弃，随科学就经历一次革命，即所谓的“范式转换” 科学家]收拾起他们的工具.从以前所熟悉的知识海岸 向新的、最近湖被征服的大陆转移。 总的说来，这就是科学收得进步的方式：通过几个 与革命阶段相交替的积累阶段。在这种进步的过程中， 处于前沿的理论家们隐约看到了新的地平线，当他们成 功地描述这些地平线时，他！那些以实验为主的问事则 进行细节方面的探索。以前获得的知识的海岸线已经消 失；新的迄今为止还是模糊的海岸线变得越来越清晰可 见。当它被充分描画出来时，科学家们发现自己已在用 微 一种新的不同观点看待他们依靠经验来了解的世界。 将 这种景观的变化不仅有学术上的意义。科学家不仅 之 在观察，而且与他们所观察的东西相互起作用。他们在 检验他们的观察结果时就已经这样做了，然后在他们的 工程技术人员同事们的帮助下寻找能把那些观察结果用 于实践的方法。很明显，并非每一个观察领域都可以这 样做一例如，探索遥远的星系就几乎不能照此办理。 不过在某种程度上，儿乎每一种关于实在的本质的基本 假设都与人类的生命有关一人类毕竞是科学家所描绘 的实在的主要组成部分。这就是说，使我们自已熟悉科 学家所探索和发现的新地平线，既有理论意义又有实际 价值。它使我们现在有了对在科学上可认识的实在的本 质的最佳祠察力，也使我们有了与那种实在的某些方面 相互起作用的有效方法。 描绘和探索当代前沿科学最新发现的地平线是我们 在本书中所要经历的旅程的最终目标。当然，我们不能 直接跳到新大陆，我们首先必须越过阻碍我们前进的大 海，哪怕它是雾蒙蒙的或汹涌澎湃的。我们一定要从最 近的海岸—已获得的知识的海岸一出发。使我」熟
悉这一海岸的主要路标是这些探索的第一部分的任务， 已获得的知识的海岸的最一般轮廓是由研究宁由基 本规律和规则的那些以经验为依据的科学所勾勒的，这 就是物理宇宙学。在物理宇宙学的领或甲，科学的子奇 心与公众的好奇心正好吻合」因为儿百年（即使不是几 千年)来，几乎没有什么有科学意义的问题像整个宇宙 的性质那样激起公众的想象。我们的住所和城市周围的 树木、岩石、河流和海洋等这些熟悉的世界的背后隐藏 着什么呢？当我们从地上和最高的山峰上看，星星似乎 都同样遥远。它们永远在那儿还是被创造出来的？如果 是后者，那么创造星星和创造树木、岩石的力和我们人 第 类本身的是同一种力量吗？ 章 类似的问题现在又增添了新的内容：字宙真的是从 字 大爆炸开始的鸣？如果真是如此，那么在此之前是什么 呢？生命能在浩瀚的宇宙空间内无限地延续下去或将 (必定)最终走向灭亡吗？恒星和行星以及无数个星系 化 本身又如何呢？在其他星球上有生命存在吗？它们的未 来和它们生活在其中的时空的未来又将怎样呢？ 这些就是我]能够向科学提出并希望得到合理解答 的最大问题。对其中的某些（尽管不一定是全部）问题 的答案垂手可得，这是当代物理学取得显著成就的标 志。尽管在各种宇宙学（关于字宙的性质和发展的理 论)和宇宙发生学（关于宇宙起源的理论)之间存在争 6 论，但科学家们现在在宇宙进化和起源的大体框架方面 还是取得了全面的一致意见。 情况并非总是如此。尽管宇宙学和宇宙发生学与人 类的智力史同样古老（自从人类出现在这颗行星上，镶 嵌着闪烁星星的灰色天空的秘密就吸引着他们的注意 力，并向他们的想象力提出挑战)，但是以前的概念是 形而上学和思辨的，即使不完全是神秘的。只是在过去
的200年里，任何有关宇宙的起源和进化的理论能称 得上是科学的。 一、思辨的历史 古代的苏美尔人、巴比伦人和埃及人以及印度人和 中国人都详细说明了他们认为人类和宁宙的最终本质是 什么的问题。神话宇宙学也在哥伦布到达美洲之前的玛 雅、印圳和阿兹台克文明以及在非洲的部族文化中发展 起来。它们的解释都是创造的神话，即现存的世界产生 于掌握着超自然力的超自然实体。有时这些实体被认为 徵 是相互冲突的，而现实世界的本质是冲突中一方获胜的 漪 象征。在另一些时候，对立的力量被看成是具有创造力 之 的，引起紧张状态的一阴和阳，已知宇宙的各种奇观 塘 从中涌出来。在大多数宇宙学中，尤其是在东方的宇宙 学中，产生世界的过程包括许多阶段，一个阶段产生下 一个阶段。 当古希腊的思想家们抛弃了神话般的解释而赞同理 性思辨时，更为详尽的宇宙学便出现了。尽管这些理论 的细节因阐述这些理论的思想家不同而异，但仍有共同 的基本特征。世界产生于极少数几个合适的要素或基本 成份，诸如水、土、火、气或它们的混合物。这个过程 6 本身体现了从不太完善到比较完善的进步一与更早期 的“黄金时代”的神话相反，在这些神话里，世界的变 化过程是不可阻挡地继承前一个完善的时代。 古希腊的哲学家们在很大程度上一致认为，宇宙在 时间和空间上没有自然极限，而是由一系列有其自身循 环节律的不变规律所支配。当他们设想我们用眼睛和耳 朵看到和听到的各种景象和声音的背后的更深层次的实 在是连贯的整体时，他们是重复了东方哲学的一种古老
见解：世上的一切都是从最初的源头那里逐步出现的。 这种源头本身是不可分割的，没有空间和时间是它的原 始本质。但是与东方的圣贤不同，希腊人坚持认为，这 种最初的源头及其逐渐变成被观察到的世界，可以无需 求助于神秘主义而得到理解。 在希腈哲学的黄金时代，‘宇宙的变化过程是乐观的 和合理的。世界在有序化原侧的支配下，从“混沌”进 展到“有序”。对于柏拉图来说、这个有序化原则是一 种智力原则(nous,奴斯)，而对于亚里土多德来说， 自然本身就是有序化的原因。 尽管这些观点影响了许多世纪，但是随着基督教在 第 西方的兴起，还是经历了重大的变化：有创造力的源头 与上：帝一天上和地下的全能创造者糖为一体。垦星本 身不是独花的实体，而是作为人类世界的背景的一个巨 宙 大圆球的固定附属物；这个巨大的圆球每天固绕地球转 进 一圈。地球在宇宙的中心占据着最高贵的位置，是上帝 按照自己的形象创造出来的人类的固定住所，宇宙是不 变的、而且实际是不可改变的：上帝创造了它，它就- 直存在。但是，它本身在空间上是有限的，以旋转的星 星为界，在它之外的无限空间被无限的上帝所充满。 16世纪，天文学家第谷·布拉赫抛弃了中世纪的人 放在太阳、月亮和星星背后来解释其运动的水晶球。在 第谷·布拉赫的体系巾，太阳围绕着地球转，而行星则 7 围绕着大阳转。这种变得完善但仍是地心说的宇宙学在 1543年哥白尼第一次提出日心说时受到了沉重的打击。 哥白尼声称，如果设想宇宙的中心是太阳而不是地球， 天文学家的计算就将大大简化。哥白尼认为这可能是对 的，因为自然界喜欢简单。在哥白尼的日心说宇由中， 地球绕自己的轴每24小时转一圈，因而就出现了亡天 和黑夜的交替，也出现了明显的夜空的转动
哥白尼的革命还有另一个重要的结果，即不再需要 把星星分配到绕着地球转的水晶球上了。它们可以位于 任何地方任何距离，并且可以呆在它们的固定位置上。 这与整整一个世纪前(1440年)德国红衣主教、库萨 的尼古拉斯·克雷布斯提出的观点一致。在《有学问的 无知》一书中，他提出，字宙的广度和组成要素都是无 限的。地球与所有其他星星具有同样的地位和尊严：和 上帝一样，宇宙的中心无处不在。在哥白尼的理论公开 发表之后，这种观点被充满幻想的科学家(G,布鲁诺所 接受，他终于因他的“异端邪说”被烧死在火刑柱上：。 哥白尼的观点被广泛接受归功于英国数学家T,迪 微 格斯。迪格斯于1576年在一本翻译了哥白尼论文的主 猗 要部分的书中以结论的方式描述了日心说休系。哥白尼 之 自已并不反对星星固定在离地球一定距离的地方的学说 塘 (它们不可能无限远，因为那样的话，像亚里士多德已 经提出的，它们的转动将需要无限大的速度)。但是迪 格斯反对这种学说。他直截了当地断言宇宙是无限的。 遥远的星星本身就是太阳，它们模糊不清只是因为距我 ]地球太远的缘故。他说，星星像太阳一样位.于无限延 伸的宇宙中。 无限宇宙概念一且被人们所接受，萦绕在科学家心 头的问题是，星星是以我们在自已的区域内看到的那种 8 方式永远在宇宙中继续存在下去呢，还是最终消散得无 影无踪。牛顿在1692年发表的意见是，宇必定由相 距非常遥远的许多单个有质量的物体所组成。物质往往 在引力的作用下结合成团块，这些巨大的聚合体分布在 无限的宇宙空间。我们之所以只能看到数量有限的星 星，是因为我们的望远镜所能看到的范围有限。I.康 德详尽说明了关于性质截然不同的“宇宙岛”。(islan universes))组成无限宇宙的观点一这种观点从l8世