书语余韵之《时间简史》
A Brief History of Time by Stephen Hawking
千百年来，人们不断地在描述我们宇宙。科学的最终目标是用一个理论来解释宇宙。目前，我们只能对个别问题提出针对性的理论。今天的科学主流包括了解释宏观世界的广义相对论，和解释微观宇宙的量子力学。这两个理论目前有冲突。
在关于时间与空间的理论方面，相对论的核心在于光速不变，且时间非绝对。当物体越接近光速，反力变得越大，因此才认为光速是宇宙最快速度。另外，我们需要接受时间与空间是相互结合的。在四维时空当中，坐标轴是时间与空间，而图形呈现沙漏的形状，分别表示过去与未来。沙漏以外是光速抵达不了的未知领域。狭义相对论则是忽视重力的理论，与广义相对论在万有引力方面存在冲突。另外，爱因斯坦提出了时空弯曲来解释引力。
此外，人们以星星正远离地球来证明了宇宙非静态。科学家们也相信牛顿定律提到的引力可以导致宇宙收缩。目前相信宇宙是无限膨胀的，而宇宙大坍缩可能在未来一亿年内都不会发生。许多错误假说都证明，只要广义相对论是正确的，那么宇宙奇异点或者宇宙大爆炸是存在的。当一个行星坍缩到无限小的区域时，所有的物质也会坍缩到该区域。者导致该区域的质量变得无限大。这个区域称为奇异点。坍缩的星星最终将会变成奇异点，而宇宙的起源也来自奇异点。无论如何，广义相对论依然解释不了宇宙的起源，因为所有科学理论都无法在宇宙起源成立。
在微观世界方面，科学家们认为一个物质的辐射波只能以量子来发射。 此外，每个量子都有一定的能量，而波的频率越高，能量越大。另外，海森堡制定了不确定性原理，即粒子的位置与动量无法同时预测。不确定性原理推翻了宇宙可以被科学理论预测的假说。因此，量子力学只能预测许多不同的结果，并告诉我们每个结果的可能性。目前，广义相对论为了与其他理论保持一致而没有不确定性原理。
另外，科学家们陆续发现了多种微观世界的组成元素，包括组成中子和质子的夸克。物质粒子遵守泡利不相容原理，即两个相同的粒子不会出现相同的形态。物质粒子发出载力粒子，该物质粒子便会因为后坐力而改变速度。该载力粒子不会遵守泡利不相容原理，而是和其他物质粒子碰撞并吸收。载力粒子被分成四个力，而目前，我们已了解并结合电磁力与弱核力的理论。科学家们也发现其中一个组成物质的中子会自发衰变成反电子。而反中子、反质子和反夸克并没有在自然界里被发现。如果出现反物质，大量的粒子和反粒子将会被互相消灭和碰撞而产生大量的辐射。
当恒星收缩时，表面引力场变强，导致宇宙最快的光线偏折的更多。当引力变得更强，则使光线也逃不出去。这个区域被称之为黑洞。黑洞的周围是事件视界。任何进入事件视界的物体将会坠入黑洞而无法逃离。科学家认为光线进入事件视界之后是逃不出事件视界之外，也不会掉入黑洞里，而是在黑洞边缘奔走。科学家们在各种研究后证实黑洞会根据自身质量“向外发射粒子与辐射”。该辐射来自于事件视界边界的一系列过程。此外，黑洞的质量越小则温度越高。黑洞辐射的存在看来意味着，引力坍缩并非是不可逆的。截至目前我们依然不知道黑洞的质量在变小之后会如何。
宇宙从非常热开始并随膨胀而冷却的景象与我们的观测证据一致。科学家按照广义相对论对科学定律都失效而认为时空有边界，也就是大爆炸处的开端。关于时间开端的边界条件，人们提到了紊乱边界条件。这意味着早期宇宙可能是紊乱且无规则的，而宇宙初始态的选择纯粹是随机的。这也表示光滑有序的宇宙在早期存在。这反映了人择原理，即假定只有在光滑有序宇宙才有条件让复杂且有能力质问和探索宇宙的生物存在。为了预言宇宙如何开始，人们需要在时间开端处寻找有效的定律，而这个就需要量子引力论。
关于时间方面，科学定律并不区别过去和将来。然而，在日常生活的实时间中，前进和后退还是有很大差异。目前至少有三种不同的时间箭头。第一个是热力学时间箭头，即是在这个时间方向上无序度或熵增加。假定上帝决定宇宙必须结束于一个高度有序的状态，那么早期宇宙可能处于无序状态。这意味着无序度将随时间而减小。而人们只会记住将来而不是过去的事件。关于这点的解释是，让无序变有序的过程需要能量。该能量会增加宇宙无序度的量。所以，我们对时间方向的主观感觉，也就是心理学时间箭头，是在我们头脑中由热力学时间箭头所决定的。最后则是宇宙学时间箭头，在这个方向上，宇宙在膨胀而不是收缩。
人们希望最终找到一个近似的统一理论（物理学的统一），且不需要选取特定的任意数值去符合事实，而目前的第一步是将广义相对论和量子力学结合。这就关系到了弦理论。然而，在通常的四维时，弦理论并不协调。一般认为，其他的维数被弯卷到人们无法观察的非常小的尺度。我们只能看到相当平坦的一个时间和三个空间的维数。无论如何，我们永远不能肯定我们是否确实找到了正确的统一理论，因为理论不能被证明。就算我们发现了，也无法避免不确定性原理给我们的预言能力设立的极限，也不能准确解出理论的方程。
