引言

物理學(xué)家利奧·西拉德有一次對他的朋友漢斯·貝特說，他準(zhǔn)備寫日記："我不打算發(fā)表。我只是想記下事實，供上帝參考。"

"難道上帝不知道那些事實嗎？"貝特問。

"知道，"西拉德說，"他知道那些事實，可他不知道這樣描述的事實。"——漢斯·克里斯琴·馮·拜耳《征服原子》

歡迎，歡迎。恭喜，恭喜。我很高興，你居然成功了。我知道，來到這個世界很不容易。事實上，我認(rèn)為比你知道的還要難一些。

首先，你現(xiàn)在來到這個世界，幾萬億個游離的原子不得不以某種方式聚集在一起，以復(fù)雜而又奇特的方式創(chuàng)造了你。這種安排非常專門，非常特別，過去從未有過，存在僅此一回。在此后的許多年里，（我希望）這些小粒子將任勞任怨地進行幾十億次的巧妙合作，把你保持完好，讓你經(jīng)歷一次極其愜意而又賞心悅目的旅程，那就是生存。

為什么原子這樣自找麻煩，這還搞不大清楚。形成你，對原子來說并不是一件心曠神怡的事情。盡管它們?nèi)绱巳褙炞?，組成你的原子其實對你并不在乎——實際上甚至不知道你在哪里。它們實際上也不知道自己在哪里。它們畢竟是沒有頭腦的粒子，連自己也沒有生命。（要是你拿起一把鑷子，把原子一個一個從你的身上夾下來，你就會變成一大堆細微的原子塵土，其中哪個原子也從未有過生命，而它們又都曾是你的組成部分，這是個挺有意思的想法。）然而，在你的生存期間，它們都擔(dān)負著同一個任務(wù)：使你成為你。

原子很脆弱，它們的獻身時刻倏忽而過——簡直是倏忽而過，這是個壞消息。連壽命很長的人也總共只活大約100萬個小時。而當(dāng)那個不太遙遠的終結(jié)點或沿途某個別的終點飛快地出現(xiàn)在你眼前的時候，由于未知的原因，你的原子們將宣告你生命的結(jié)束，然后散伙，悄然離去成為別的東西。你也就到此為止。

不過，這事兒還是發(fā)生了，你可以感到高興?？偟膩碚f，據(jù)我們所知，這類事情在宇宙別的地方是沒有的。這的確很怪，原子們?nèi)绱舜蠓?、如此協(xié)調(diào)地聚集在一起，構(gòu)成地球上的生物，而同一批原子在別處是不肯這么做的。不說別的，從化學(xué)的角度來說，生命只有這個世界上才有，真是不可思議：碳、氫、氧、氮、一點兒鈣、一點兒硫，再加上一點兒很普通的別的元素——在任何普通藥房里都找得著的東西——這些就是你的全部需要。原子們惟一特別的地方就是：它們形成了你。當(dāng)然，這正是生命的奇跡。

不管原子在宇宙的別的角落是不是形成生命，它們形成許多其他東西；實際上，除了生命以外，它們還形成別的任何東西。沒有原子，就沒有水，就沒有空氣，就沒有巖石，就沒有恒星和行星，就沒有遠方的云團 ，就沒有旋轉(zhuǎn)的星云，就沒有使宇宙如此動人、如此具體的任何別的東西。原子如此之多，如此必不可少，我們很容易忽視它們實際存在的必要性。

沒有法則要求宇宙間充滿物質(zhì)微粒，產(chǎn)生我們所賴以生存的光、引力和其他物理性質(zhì)。實際上也根本不需要宇宙。在很長時間里就沒有宇宙。那時候沒有原子，沒有供原子到處飄浮的宇宙。什么也沒有——任何地方什么也沒有。

所以，謝天謝地，有了原子。不過，有了原子，它們心甘情愿地聚集在一起，這只是你來到這個世界的部分條件。你現(xiàn)在在這個地方，生活在21世紀(jì)，聰明地知道有這回事，你還必須是生物方面一連串極不尋常的好運氣的受益者。在地球上幸存下來，這是一件非常微妙的事。自開天辟地以來，存在過上百上千億物種，其中大多數(shù)——據(jù)認(rèn)為是99.9％——已經(jīng)不復(fù)存在。你看，地球上的生命不僅是短暫的，而且是令人沮喪的脆弱的。我們產(chǎn)生于一顆行星，這顆行星善于創(chuàng)造生命，但又更善于毀滅生命，這是我們的存在的一個很有意思的特點。

地球上的普通物種只能延續(xù)大約400萬年，因此，若要在這里待上幾十億年，你不得不像制造你的原子那樣變個不停。你要準(zhǔn)備自己身上的一切都發(fā)生變化——形狀、大小、顏色、物種屬性等等——反復(fù)地發(fā)生變化。這說起來容易做起來難，因為變化的過程是無定規(guī)的。從"細胞質(zhì)的原始原子顆粒"（用吉爾伯特和沙利文的話來說），到有知覺、能直立的現(xiàn)代人，要求你在特別長的時間里，以特別精確的方式，不斷產(chǎn)生新的特點。因此，在過去38億年的不同時期里，你先是討厭氧氣，后又酷愛氧氣，長過鰭、肢和漂亮的翅膀，生過蛋，用叉子般的舌頭舔過空氣，曾經(jīng)長得油光光、毛茸茸，住過地下，住過樹上，曾經(jīng)大得像麋鹿，小得像老鼠，以及超過100萬種別的東西。這些都是必不可少的演變步驟，只要發(fā)生哪怕最細微的一點偏差，你現(xiàn)在也許就會在舔食長在洞壁上的藻類，或者像海象那樣懶洋洋地躺在哪個卵石海灘上，或者用你頭頂?shù)谋强淄鲁隹諝?，然后鉆到18米的深處去吃一口美味的蚯蚓。

你不光自古以來一直非常走運，屬于一個受到優(yōu)待的進化過程，而且在自己的祖宗方面，你還極其——可以說是奇跡般地——好運氣。想一想啊，在38億年的時間里，在這段比地球上的山脈、河流和海洋還要久遠的時間里，你父母雙方的哪個祖先都很有魅力，都能找到配偶，都健康得能生兒育女，都運氣好得能活到生兒育女的年齡。這些跟你有關(guān)的祖先，一個都沒有被壓死，被吃掉，被淹死，被餓死，被卡住，早年就受了傷，或者無法在其生命過程中在恰當(dāng)?shù)臅r刻把一小泡遺傳物質(zhì)釋放給恰當(dāng)?shù)陌閭H，以使這惟一可能的遺傳組合過程持續(xù)下去，最終在極其短暫的時間里令人吃驚地——產(chǎn)生了你。

本書要說一說這事兒是怎樣發(fā)生的——尤其是我們怎樣從根本不存在變成某種存在，然后那種存在的一小點兒又怎樣變成了我們。我還要說一說在此期間和在此以前的事。這當(dāng)然要涉及好多事情，所以這本書就叫做《萬物簡史》，雖然實際上并非如此，也不可能如此。

但是，要是運氣好的話，等你讀完本書的時候，你也許會在一定程度上有那種感覺。

我寫本書的最初靈感，不管其價值如何，來自我在念小學(xué)四、五年級時有過的一本科普讀物。那是20世紀(jì)50年代學(xué)校發(fā)的一本教科書——乍一看去，皺皺巴巴，招人生厭，又笨又重——但書的前幾頁有一幅插圖，一下子把我迷住了：一幅剖面圖，顯示地球的內(nèi)部，樣子就像你拿起一把大刀，切到行星里面，然后小心翼翼地取出一塊楔形物，代表這龐然大物的大約四分之一。

很難相信，我以前怎么從沒有見過這類插圖，我記得完全給迷住了。我的確認(rèn)為，起初，我的興趣只是基于一種個人的想像，美國平原上各州川流不息的車流毫無提防地向東駛?cè)?，突然越過邊緣，墜入中美洲和北極之間一個6000多公里高的懸崖，但我的注意力漸漸地轉(zhuǎn)向這幅插圖的科學(xué)含義，意識到地球由明確的層次組成，中心是一個鐵和鎳的發(fā)熱球體。

根據(jù)上面的說明，這個球體與太陽表面一樣灼熱。我記得當(dāng)時我無限驚訝地想："他們是怎么知道的？"

我對這個信息堅信不疑——我至今仍然容易像相信醫(yī)生、管道工和別的神秘信息的擁有者那樣相信科學(xué)家的說法——但是，我無論如何也無法想像，人的腦子怎么能確定在離我們幾千公里下面的地方是個什么樣子，是由什么構(gòu)成的，而那可是肉眼根本看不見、x射線也穿不透的呀。在我看來，那簡直是個奇跡。自那以后，這一直是我對待科學(xué)的態(tài)度。

那天晚上，我很興奮，把這本書抱回了家，晚飯之前就把書打開——我想，正是由于這個舉動，我的母親摸了摸我的額頭，看看我是不是病了——翻到第一頁，讀了起來。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這本書毫不激動人心。實際上，它不是包羅萬象的。首先，它沒有回答插圖在正常人好奇的腦子里產(chǎn)生的任何問題：我們行星的中央怎么會冒出來一個太陽，他們怎么知道它的溫 度？要是它在下面熊熊燃燒，我們腳下的地面怎么摸上去不是燙的？為什么內(nèi)部的其余部分不在熔化，或者正在熔化？要是地心最終燒盡以后，地球的某個部分是不是會塌進那個空間，在地面上留下一個大坑？而你是怎么知道這個的？你是怎么測算出來的？

但是，說來也怪，作者對這些具體疑問只字不提——實際上對任何疑問都只字不提，只是說些什么背斜呀，向斜呀，地軸偏差呀，等等。他似乎有意把一切都弄得深不可測，以便守住好東西的秘密。隨著歲月流逝，我開始認(rèn)為這不完全是個個人動機。教科書的作者似乎有個普遍的陰謀，他們要極力確保他們寫的材料絕不過于接近稍有意思的東西，起碼總是遠遠回避明顯有意思的東西。

現(xiàn)在，我知道有好多好多科普作家，他們寫出了通俗易懂而又激動人心的散文——我一下子就可以點出蒂姆西·費里斯、理查德·福泰和提姆·弗蘭納里等三位（且不說已故的出類拔萃的理查德·費曼）——但是，令人傷心的是，他們沒有一人寫過我用過的教科書。我用過的教科書全都出自那些懷有一種挺有意思的想法的男人（始終都是男人）的筆下，美國的孩子們會喜歡各個章節(jié)的結(jié)尾都帶有問題部分，供他們在自己的時代冥思苦想。因此，我在成長過程中確信，科學(xué)是極其枯燥的，但同時我又認(rèn)為大可不必如此：科學(xué)也可以是非常有趣的，要是我辦得到的話。在很長的時間里，這成了我的立場。

接著，很久以后——我想大約是在四五年之前——我正做一次飛越太平洋的長途旅行，我漫不經(jīng)心地朝飛機的舷窗外望去，只見一輪皓月掛在天空，下面是灑滿銀色月光的一望無際的海洋，突然，一種強烈的不安感涌上我的心頭，足跡遍及世界各地的我，對于自己長期以來置身其間，而且這輩子也只能生活其間的地球，竟然是那樣的缺乏了解。比如，我不知道為什么海水是咸的，而五大湖的湖水卻是淡的。我一點兒也不知道。我不知道隨著時間的過去，海水會變得越來越咸，還是越來越淡，不知道海水的咸度是不是我該關(guān)心的問題。（我很樂意告訴你，直到20世紀(jì)70年代，科學(xué)家們也不知道這些問題的答案。他們只是悄悄地議論這些事。）當(dāng)然，海水的咸度只是我不知道的事情中的極小部分。我不知道什么是質(zhì)子，什么是蛋白質(zhì)，不知道類星體的夸克，不理解地質(zhì)學(xué)家怎么只要看一眼峽谷壁上的一層巖石，就能說出它的年齡——我確實什么也不知道。我心里漸漸迫切想要知道一點兒這些問題，尤其想懂得人家是怎樣測算出來的?？茖W(xué)家們是怎樣解決這些問題的——這對我來說始終是最大的奇事。他們怎么知道地球的重量，怎么知道巖石的年齡，怎么知道地心深處實際上是什么東西？他們怎么知道宇宙是怎樣開始的，什么時候開始的，它開始的時候又是什么樣子的？他們怎么知道原子內(nèi)部的情況？科學(xué)家怎么往往好像差不多什么都知道，而又仍不能預(yù)測地震，甚至不能準(zhǔn)確地告訴我們下星期三看比賽時該不該帶雨傘？這到底是怎么回事——尤其是在經(jīng)過回想以后？

于是，我決定今生要拿出一部分時間——結(jié)果是花了三年時間——來讀書看報，尋訪很有耐心、德高望重、愿意回答許多無人吭聲的特別問題的專家。我倒想要看看，是不是有可能在不大專門或不需要很多知識的，而又不完全是很膚淺的層面上，理解和領(lǐng)會——甚至是贊嘆和欣賞——科學(xué)的奇跡和成就。

這曾經(jīng)是我的想法，我的希望，本書就是按照這個意圖來寫的。反正，我們要涉及的范圍很廣，而辦這件事又遠遠用不著100萬個小時，因此我們就開始吧。