萬物視覺化 收藏大霹靂到小宇宙：人類與物質的科學資訊圖

引言 存在：我們來自何方？
序言 一切是怎麼發生的？
 
Chapter 1 宇宙
萬物是如何開始的？
可以區別有…….和無嗎？
為什麼星星會發光？
一閃一閃亮晶晶
物質是由什麼東西組成的？
我們（主要）是由星塵組成的
隕石從哪裡來的？
太空石從天而降！
宇宙到底是由什麼組成的？
為什麼我們有95%渾然不知
黑洞從哪裡來的？
如何在時空中形成黑洞？
 
Chapter2 地球
為什麼我們是距離太陽第三遠的岩質行星？
太陽系外的恆星系統
月球真的可以算是行星嗎？
月球有多大？
為什麼地球有陸地和海洋？
鋯石恆久遠
為什麼氣候老是變來變去？
起風了！
土壤哪來的？
挖開泥土
為什麼地球有那麼大的大氣層？
你吸的每一口氣
地球怎麼裝滿汽油的？
文明的命脈
 
Chapter3 生命
生命是從什麼時候開始的？
生命的三大要素
複雜生命是怎麼演化出來的？
生命的躍升
為什麼我們要有性（除了明顯的理由）？
精子，來認識一下卵子
為什麼有那麼多種令人討厭的小蟲子？
蟲蟲星球
恐龍時代始於什麼時候？
這是恐龍還是……
眼睛是如何演化形成的？
開始看見光了
我們為什麼要睡覺？
動物的睡眠
猿類是如何變成人類？
漫遊的欲望
最早的語詞是什麼？
說方言
為什麼我們要交朋友？
在理想的社交圈子裡移動
肚臍絨毛是從哪裡來的？
你的耳朵裡有什麼？
 
Chapter4 文明
我們從什麼時候開始生活在城市裡？
城市與鄉間
為什麼我們把無價值的紙片視若黃金？
跟著錢走
我們從什麼時候開始埋葬亡者？
死人比活人還多
最早煮熟的餐點是什麼？
填飽肚子
我們如何馴化動物？
供人役使的動物
我們從何時開始崇拜神祇？
難以置信的神蹟！
我們從什麼時候開始酒醉？
奇特的混合液
為什麼我們需要這麼多東西？
你一生中會消耗掉多少東西？
我們從什麼時候開始穿衣服？
蝨子與人
第一支音樂聽起來像什麼？
完美的和聲
誰發明了衛生紙？
各種擦屁股的方式
 
Chapter5 知識
我們從什麼時候開始書寫的？
最早的文字？
我們怎麼發現「無有」的？
「無」的重要人物
我們什麼時候開始有衡量事物的標準？
萬物的單位
誰開始留意時間的？
12的力量
我們何時開始討論政治？
左腦，右腦
煉金術何時變成了科學？
基本元素……
我們是怎麼發現現實世界怪怪的？
進入兔子洞
 
Chapter6 發明
為什麼發明輪子要花這麼久的時間？
有了輪子就能旅行
我們是從什麼時候開始透過無線電傳話的？
向眾星播送
第一個飛行的人是誰？
縮小的世界
為什麼鍵盤字母的排列是QWERTY？
字母湯
我們如何利用電子學做數學運算？
快點，再快一點
第一個擁有X光透視力的是誰？
內部情報
運氣？！
叮！
我們如何成為世界毀滅者？
距午夜只剩3分鐘
我們如何（暫時）擊退細菌？
這就是戰爭！
科技宅真的接手地球了嗎？
全球資訊網大事紀
我們如何征服太空？
這雖然是火箭科學……
 
延伸閱讀
致謝
英中對照索引
 

引言

存在：我們來自何方？

史蒂芬．霍金教授

　　為什麼我們在這裡？我們來自何方？根據中非波桑哥人（Boshongo）的神話傳說，在有人類以前，世上只有黑暗、水與偉大之神班巴（Bumba）。某天班巴胃痛發作，吐出了太陽，結果太陽讓一部分的水蒸發，露出大地。可是班巴仍舊很不舒服，繼續吐出月亮、星辰，還有花豹、鱷魚、烏龜，最後吐出了人類。

　　就像其他許多神話，這個創世神話思索的問題，如今仍然讓我們困惑，但很幸運，我們現在有個工具──科學，可以幫忙解答，這本書將讓你清楚看到這一點。

　　說到這些關於存在的謎團，第一個科學證據是在1920年代發現的。當時哈伯（Edwin Hubble）使用加州威爾遜山（Mount Wilson）天文台的望遠鏡進行觀測，發現幾乎所有的星系都在離我們而去，這令他大感意外。不僅如此，離我們越遠的星系，飛離得越快。宇宙擴張可說是有史以來最重要的發現之一。

　　這項發現徹底改變了關於宇宙是否有起點的爭論。倘若星系此刻正在彼此分開，那麼過去相互之間一定靠得更近。假如星系是以定速遠離，那麼數十億年前可能就是重疊在一起的。宇宙是這樣開始的嗎？

　　當時許多科學家並不接受宇宙有起點這個論點，因為這似乎暗指物理學已經瓦解了。必須借助一個外部的代理者，為了方便起見可以稱為神，來決定宇宙如何起始。因此他們提出一些理論，說明宇宙目前正在擴張，但沒有起點。

　　最為大家熟知的，也許就是在1948年提出的「穩態理論」（steady state theory），認為宇宙恆久以前就一直存在，而且看起來一直是相同的。最後這個性質有個很大的好處，在於它本身是個可讓人檢驗的預測，這是科學方法的要素。結果證明這個理論還不夠好。

　　1965年10月，有科學家發現太空中瀰漫著一種微弱的微波背景，這項觀測證據就證實了宇宙有個密度非常大的發端。唯一的合理解釋是，這個「宇宙微波背景輻射」是從早期高溫、高密度的狀態留下來的輻射。隨著宇宙不斷擴張，輻射也逐漸冷卻，最後就變成我們今天看到的遺跡。

　　理論很快就支持這個想法。我和牛津大學的羅傑．潘若斯（Roger Penrose）證明，如果愛因斯坦的廣義相對論是對的，那就會有一個奇異點，這個點有無限大的密度及時空曲率，時間在此有個起點。

　　宇宙始於大霹靂，接著迅速擴張，這個過程稱為「暴脹」（inflation），發生得極快：短短幾分之一秒，宇宙的大小就加倍了好幾次。

序言

一切是怎麼發生的？

　　我一直對事物的成因著迷。小時候我常跟爸媽和妹妹去約克夏的海邊；我們會從峭壁上挖出菊石、箭石和卷嘴蠣，而我很想知道：這些化石是從哪裡來的？這些生物當時生活的地球是什麼模樣？

　　童年時我好奇的不只是自然界的事物來自何方。我還記得我看電視的時候，腦袋裡想著：是誰發明了電視？那時候可能是黑白電視，但仍舊是個技術奇蹟。當時我不懂竟有人能發明一種有螢幕的箱子，把畫面從遠方放映出來。我心想，要是讓我自己做的話，我永遠也辦不到。

　　二十年前我開始當科學記者，領悟到了關於成因的故事對於想像力的強烈影響。「我們來自何處？」是我們自問的問題中最深切、最根本的問題之一。（其他兩個問題則是「我們該如何生存？」及「我們要往何處去？」，但這些問題改天再談。）我深深相信，看到某件事物或思考某個關於存在的問題，然後問：那是怎麼產生的？

　　我們所知道的每個社會，都有一些關於宇宙及其住民起源的流傳故事。最早有文字記載的創世神話是史詩〈埃努瑪埃利什〉（Enuma Elish），書寫在幾塊有2,700年歷史、由青銅器時代巴比倫人留下來的泥板上。不過，關於起源的故事一定更早以前就有了，可以推到至少四萬年前，在我們的祖先變成現代人類之時。據了解，他們的頭腦和我們一樣，這說明他們也有時光神遊的能力──能夠把自己投射到過去及未來，超越此刻，甚至有生之年的涯際，去尋思遠古與遙遠的未來。他們想必也像我們一樣，想知道世間的一切從何而來。

　　也許還要回推到更早的時候。也許人類最早的祖先有個關於起源的神話，在一百萬年前直立人的營火邊，以原始語言輾轉傳述。的確，就連關於起源的故事也需要一個起源的故事。

　　創作這些古代故事的人當然沒多少東西可以繼續講述：僅只是他們的直接經歷和想像。他們多半借助超自然的解釋。我們自己的文化起源神話──《舊約聖經》的〈創世記〉，就是這樣的故事。它其實提供了兩個機會──第一個是眾所熟悉的六天創世神話，然後是稍有出入、而且還有點矛盾的版本。也許這是在默認我們永遠無法非常確定，只是被迫一試。

　　然而，把科學方法的力量加進來後，時光神遊就成為精確的工具了。我們可以使用望遠鏡往早期宇宙看，還可以充分運用數學把宇宙的性質弄清楚。正如霍金在〈引言〉中解釋的，以這種方式替時鐘重新上緊發條，確實帶我們走了很遠──幾乎走到了宇宙本身的起點。

　　同時，研究歷史的幾門科學──地質學、演化生物學及宇宙學，則讓我們重建出人類存在之前，在「地質時間」上更往回推的遠古時代就已發生的事件：太陽系的誕生、生命的起源、人類的演化等等。考古學與歷史學幫助我們了解自己的過去，以及人類直接掌管的各種事物的起源，從烹調食物之類的早期新方法，到全球資訊網等近代技術。

　　《萬物視覺化》結集了由科學揭開的近代起源故事，把最重要、最有趣、最意想不到的內容彙集成53個短短的章節，再搭配珍妮佛．丹尼爾生動、往往展現出幽默的圖解。

　　我剛開始蒐羅構想時，有些東西顯然一定要寫，譬如大霹靂、生命起源及人類演化。人類文明的興起，也是可發揮的豐富素材。一萬五千年前，我們的祖先過著游牧式的狩獵採集生活，而現在我們住在房子裡，去超市採買，靠車輛四處移動。這是怎麼發生的？

　　其他的構想就沒那麼清楚，對此我很感謝《新科學人》的許多優秀同事和John Murray出版社，提出了幾個更加與眾不同的構想：零、土壤及個人衛生，是我最喜歡的幾個。到最後，我們想塞進一本書的素材實在太多了，捨掉不用的構想有一長串，板球和Viennetta千層雪糕的發源是其中兩個例子。也許有一天我會再寫一本《其他萬物的起源》（The Origin of ﹝almost﹞ Everything Else）。

　　關於這個時光神遊，談得夠多了。我為這本書感到非常自豪，對我來說這是一趟發現之旅，我希望對各位來說也是。由於有新的發現公諸於世，書裡所講的許多故事在這本書的進行期間也有所更動演變，這正是靜不下來的科學之美。

　　我唯一的遺憾，就是最後並未採用當初暫定的書名副標（如果你想知道的話，這個副標是「從大霹靂到肚臍絨毛」﹝From the Big Bang to Belly-button Fluff﹞，我認為這會讓你約略了解此書包羅的範圍）。這本書正式萌芽於《新科學人》雜誌與John Murray出版社之間的腦力激盪中，但我倒是認為，它真正的源頭在約克夏海邊，在一個小男孩的腦袋裡，靈感來自大自然的奇蹟。

　　但我又在倒流時光，試圖追溯某件事的源頭了。我們就是控制不住自己呀。