史蒂芬霍金《大设计》的读书笔记
《大设计》是物理学家史蒂芬·霍金的著作。全书篇幅精简，介绍了当今物理学领域前沿的研究成果弦理论，M理论，还透过物理的视角，表达了霍金本人的一个独特哲学观点。
谁来解释世界？
显而易见，随着量子论的发展，当今的哲学发展已经远远跟不上科学的脚步，所以从前归属于哲学家的问题，比如宇宙如何存在，世界的本质到底是什么等等，现如今都要靠科学家来研究了。
我们认识的世界是客观真实的吗？
我们怎么认识世界？
我们先从金鱼怎么认识世界，来反观人类如何认识世界。在意大利蒙札，曾经通过了一项法令：“禁止把金鱼养在弯曲的鱼缸里。”这个提案的提出者认为，金鱼透过弯曲的鱼缸所看到的世界，都是扭曲变形的，并不是这个世界真实的样子，对金鱼来说，这是很残忍的一件事，所以我们不能这么干。
霍金在讲完这个故事之后说，金鱼身处鱼缸中，所以它们眼中的世界，和人类看到的世界的确是不同的，比如在我们看来，某个物体沿着直线运动，但在金鱼看来，这个物体就是沿着曲线运动的。
但是如果金鱼够聪明的话，它们同样可以总结出一套金鱼界的科学定律，虽然复杂一点，但也是完全成立的，可以精准地预测这个物体的运动状态。所以我们必须承认，金鱼看到的图像，其实也是正确的。
霍金是想通过这个故事，来表达自己的哲学观点：所有的“客观实在”，其实都建立在理论模型的基础之上。
我们没必要去追问一个模型到底是不是真实的，这完全没有意义，只要这个模型能跟观测到的数据相符合就行了。这就是“依赖模型的实在论”。
又比如，人类根本就看不见夸克，它只是用来解释原子结构的一个模型而已。但是到今天，夸克已经被作为基本粒子之一广为接受了。
为什么？
因为夸克模型实在太好用了，根据这个模型所做出的一切预测，基本都是正确的，所以我们就认为，夸克就是一种确确实实存在的真实物体。
所以霍金说，这些所谓的实在，其实都是依赖于模型的。
如果有个外星文明，在他们的科学理论中，压根就没有夸克模型，那在他们看来，宇宙中就没有夸克这种东西。
世界的设计模型
霍金说，从牛顿开始，尤其是在爱因斯坦之后，物理学家们一直想找到一个可以描述一切的统一理论，来解释各种物质和各种力的运行方式。
这种理论，就叫做万物理论，它就是我们认识世界的终极模型。
我们先来看一看，这个万物理论需要满足怎样的要求，它需要能囊括一切现有物理理论。
目前人类已经发现，自然界有四种基本力，就是引力、电磁力、强核力和弱核力。如果存在着一个万物理论的话，那就应该能把这四种力统一起来，用一个框架来描述。
此外，现代物理学有两大基本支柱理论，一个是相对论，一个是量子力学。
科学家们认为，这 5 种弦理论，虽然表面上看起来好像没有联系，但本质上其实都是等效的，或者说，它们都是同一个基本理论的不同方面。这个基本理论，就是M 理论。M 理论在不同的情形下会有不同的表现，因此产生了 5 种弦理论。
这个道理，就好像是冰和水，虽然看起来一个是固体一个是液体，但在本质上其实都是同一个东西，只是在不同情况下表现出不同的样子罢了。
在霍金看来，M 理论，就是目前最接近万物理论的模型，也是唯一具备成为万物理论潜力的模型。当然了，霍金也承认，人类对于M 理论的了解还很少，在没有弄清理论细节之前，我们还不能宣称M 理论就是人类认知世界的最终模型。
霍金用了一个很精巧的比喻，来描述了目前M 理论的发展状况。在他看来，M 理论就好像是一张拼图，我们目前发现的几种弦理论，就像是把这个拼图的边缘部分给拼了起来。但问题是，这块拼图的中央，还留着一个巨大的空洞，我们还不知道它的核心区域到底藏着怎样的秘密。
但即使如此，我们目前也对M 理论有了基础的了解。比如霍金说，在M 理论中，宇宙时空并不是 4维，而是 11 维的。
其中的 3 个空间维和 1 个时间维是展开的，所以我们能感受到，而其他的维度都蜷缩了起来，我们感受不到。
但这些维度会影响到弦的震动方式，因此会对宇宙的基本性质产生影响。
此外，除了一维的弦以外，M 理论中还有点状粒子、三维块状物，甚至许多更高维度的物体，这都是我们目前所难以想象的。
所以说，根据M 理论所提供的模型，我们眼中的客观实在，可能又要被颠覆一次。
这又再次印证了“依赖模型的实在论”：脱离模型谈实在，是没有意义的。
在霍金看来，如果M 理论这样的理论模型能被观测所证实，那将是人类在智力上的重大胜利，我们也就可以说，人类终于找到了宇宙背后的“大设计”。
首先讲到的第一个问题是，霍金为什么认为“实在论”是不可靠的。因为量子力学的研究发现，我们的观测行为会对客观事物的性质造成影响，观测者和被观测者之间的界限被打破了，也就谈不上什么客观实在了。从脑科学的角度来说，我们所观察到世界，其实是大脑建立的心理模型，并不等于事物本身。所以霍金才认为，实在论是不可靠的。
接下来的第二个问题，是关于霍金提到的“依赖模型的实在论”。霍金提出，当理论模型发生变化的时候，我们眼中的客观实在，也就会发生变化。所有的客观实在，其实都建立在模型的基础之上。我们不用去追问一个模型到底是不是真实的，只要它跟我们的观测相符就可以了。
最后一个问题讲到了，霍金眼中人类认识世界的终极模型——M 理论。霍金认为，M 理论是目前唯一具备成为万物理论潜质的模型，它有可能统一四种自然力，还能把量子力学和相对论结合起来。当然了，我们目前对M 理论的了解还很少，还没有了解其中真正的秘密。如果M 理论一旦被证实，势必又将颠覆人们的认知，这同时也是人类智慧的重大胜利。
看完整部书，虽然对量子、弦、M理论这些深奥玄之又玄的理论还是如以往一样知之甚少。
然而本书最深刻之处，在于从唯物论的角度论述了一个一直被认为是唯心论的观点。人如何认识世界——“依赖理论模型”是人认识世界的工具。
你对世界的认知，基于你的内心的框架与模型。你心里有什么样的模型，世界就有怎么样展现在你的面前。
