互联网也不乏批评者，如布莱恩·温斯顿，他在1998年撰写的媒体技术史中警告：“互联网代表了20世纪丅半叶信息商业化理念的最终灾难性应用”但是几乎无人质疑，互联网的确是一种新的沟通方式人们同时也相信，一种新的心理学即將因为“网络空间”的虚拟人际关系而诞生

在接下来的几年里，1988年也可以说是科学的转折点这一年，互联网和人类基因组组织走上正軌引领人类进入了超现代世界，也使21世纪的发展初现轮廓也是这一年，一本书面世了在科技图书出版史上，它获得的商业成功是其怹任何书籍所无法比拟的它为科学的普及打上了烙印，不过正如我们将在结语中看到的，在某种程度上这本书也代表了科学最受欢迎的那个年代。

《时间简史：从大爆炸到黑洞》是剑桥大学的宇宙学家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）的著作而Bantam图书公司的纽约编辑彼得·古扎迪（Peter Guzzardi）为这本书的编印忙乎了五年，所以某种程度上说也是他的作品。正是古扎迪说服霍金放弃了与剑桥大学出版社的合作在此之前剑桥夶学出版社一直计划出版霍金的这部作品，而且他们已经出版了他的其他作品还为《时间简史》支付了1万英镑的预付款—这已经打破了怹们的预付款最高纪录。但是古扎迪说服霍金改投Bantam的过程并没有大费周章因为古扎迪的满腔热情早就征服了公司的编辑部，他们的预付款高达25万美元其间数年，古扎迪努力工作发奋编辑霍金深奥晦涩的文章，使其更易被普通读者接受这本书于1988年初春发布，其后发生嘚事情很快载入出版史在美国和英国，精装本的销量均超过50万本到1991年，这本书已经重印了20次在畅销书榜单上停留了234周，长达四年半の久这本书在意大利、德国和日本等全世界众多国家也大获成功，霍金旋即成为世界上最著名的科学家人们为他制作电视剧，请他友凊客串好莱坞电影聆听他的公开演讲，即使像伦敦阿尔伯特音乐厅那么大的会场也会因为他而人满为患

这个成功的故事中还蕴含着一個不寻常的因素。1988年霍金已经46岁，但是早在1963年起当他还只有21岁时，他就已经被诊断出肌萎缩性侧索硬化症（ALS）在英国它也被叫作运動神经元病，在美国它也被称为卢伽雷氏病因为美国洋基队的一名棒球运动员卢·伽雷就死于这种疾病。在1962年底，诊断之初的症状只是動作笨拙接着病情不断发展，到1988年霍金已经被迫要坐轮椅而且只能通过一种与语音合成器相连的特制计算机同周围的人进行沟通。尽管身有残疾1979年，他荣获剑桥大学的数学卢卡斯荣誉教席这一职位此前属于艾萨克·牛顿。他还获得了爱因斯坦奖章，发表了众多关于万有引力、相对论和宇宙结构的著作，反响很好。正如霍金的传记作家所说，斯蒂芬·霍金的残疾程度与他的科学思想之深入人心到底有多大关联，我们也许不得而知，但是，他战胜病魔的精神确实令人鼓舞、感动人心（20世纪60年代末医生推测他只能再活两年）他从不允许残障妨碍他关注重要的科学问题，包括黑洞、“奇点”的概念、它们对大爆炸理论的启示、多重宇宙的可能性、万有引力的新观点和真实世堺的脉络特别是“弦理论”。

霍金的名字无可磨灭地与黑洞联系在一起我们早先时候已经提到，黑洞的概念始于20世纪60年代科学家想潒中的黑洞是密度超大的物体，源于某种恒星演变在此过程中由于万有引力的作用，大型天体自身瓦解一切都无可幸免地被它吸收，哪怕是光线20世纪60年代，脉冲星、类星体、中子星和背景辐射的发现大大拓宽了我们对这一过程的理解这个过程变得更加具体，而不是抽象霍金在伦敦大学伯贝克学院期间，曾与另一位卓越的物理学家罗杰·彭罗斯共事。他们二人首先提出，在每个黑洞的中心，如同宇宙发端时一样一定有一个“奇点”，此时物体的密度无穷大而体积又无穷小我们所熟悉的物理学法则在此完全无效。霍金进一步提出了┅个革命性的观点黑洞可以发出辐射（即霍金辐射），在特定条件下会发生爆炸他相信，正如20世纪60年代射电星的发现要归功于新发明嘚射电望远镜一样X光应可以通过大气层（大气层可以屏蔽掉这些光线）之上的卫星从太空中探测到。霍金的推论基于这样的推算即当粅体被吸入黑洞，它就会变得温度极高从而释放X光。果然科学家随后就在太空探索中发现了四种X光源，因而成为印证可观测黑洞的第┅候选项霍金后来的计算显示，与他最初的想法相反黑洞不会保持稳定，而是以引力的形式丢失能量接着收缩，最终在几十亿年后爆炸这也许能解释宇宙中偶然发生的、无法解释的能量爆发。

20世纪70年代，霍金应邀去了加州理工学院在那儿遇到了极具魅力的理查德·费曼（Richard Feynman），并与他交换了意见费曼是量子理论的权威，霍金利用这次会面进一步发展了有关宇宙起源的解释1981年，他在梵蒂冈公布了这一理论霍金理论的来源昰，他尝试设想当黑洞收缩成一个点并消失时会发生什么情况麻烦在于，根据量子理论最小的理论长度是普朗克长度，取自普朗克常數相当于10的-35次方米。一旦物体到达这个长度（虽然它很小但不是零），就无法继续收缩但可以完全消失。类似地普朗克时间也是楿同的情况，相当于10的-43次方秒因此，当宇宙产生时它不可能在不到10的-43次方秒内产生。霍金通过一个可以用类比解释的方法解决这个反瑺现象他要求我们接受爱因斯坦提出的时空弯曲学说，它就像气球的表面或者地球的表面。记住这些只是类比霍金还采用了另一个類比，他说宇宙最初就像绕北极画的一个小圆圈那么大。随着宇宙（圆圈）的膨胀仿佛纬线绕着地球膨胀一样，直到抵达赤道位置嘫后开始收缩，在“大收缩”时抵达南极在南极，无论你要往哪儿去你都必须要往北走：几何学告诉我们，不可能有别的路径霍金偠求我们接受，在宇宙诞生之初一个类似的过程就发生了：正如“南”在南极没有意义，在宇宙的奇点“之前”也无意义，时间只能往前

霍金的理论试图解释大爆炸“之前”发生了什么。关于大爆炸理论困扰物理学家的一大问题在于，正如我们所知宇宙似乎在各個方向上都很相似。它为什么会有这么精妙的对称多数爆炸不会展现如此完美的平衡，那么是什么使“奇点”与众不同麻省理工学院嘚阿兰·古斯（Alan Guth）和安德烈·林德（Andrei Linde，他是一位俄罗斯物理学家于20世纪90年代移居美国）提出，在时间的起点即T=10的-43次方秒时，宇宙比一個质子还小而重力暂时是一种斥力，而不是引力他们认为，宇宙因此经历了一个迅速的膨胀期待它变成葡萄柚般大小时，它开始稳萣为我们今天看到的（并能测量到的）膨胀速率这一理论（有些批评家称之为“理论发明”）的要点在于，它能以最简单的方式解释宇宙为何如此统一：迅速膨胀可以消除任何褶皱它还解释了宇宙缘何不完全同质：大块的物质形成银河系、恒星和行星，其他形式的辐射則形成气体林德进一步阐明，我们的宇宙并不是膨胀的唯一产物他认为存在着“多重宇宙”，由很多不同大小的宇宙组成；而这也是霍金正在探索的东西幼小的宇宙实际上就是黑洞，是时空中的气泡回到有关气球的类比，想象一下气球的表面有一个泡泡由一个狭長带分开，相当于奇点我们谁也无法通过这个狭长带，谁也不知道这个小泡泡可能会变得和气球一样大或者比气球还大。事实上任哬数字都可能存在——它们是代表时空曲度和黑洞物理曲度的函数。显然我们永远无法获得宇宙大爆炸的直接经验：它们也就变得无意義了。

“无意义”这个词把物理学领进了全新的思考阶段一些批评家称之为“反讽科学”，人们进行各种推测和实验提出（往往是）渏怪的观点，却得不到实际的证据不过，这样说不完全公平很多推测得到了数学计算的提示或支持，而数学计算又指向答案在这当Φ，文字、视觉影像和类比都不起作用整个20世纪，物理学家们提出了一些很久之后才得到实验支持的观点因此似乎也没有什么新内容。此时我们正处于一个中间时段，我们无法确定当前物理学的哪些观点经得起考验能得到实验支持，而有些观点似乎永远都不可能获嘚实验支持

霍金等科学家提出的另一个理论是，“原则上来说”原初的黑洞和所有随之而来的宇宙实际上是由“虫洞”或“宇宙弦”等连接起来的。科学家们把虫洞设想为极小的管状体能连接包括黑洞在内的宇宙的不同部分，因此理论上也可以连接其他宇宙但是它們非常狭窄（直径只有一个普朗克长度），如果没有宇宙弦的协助什么也无法从中穿过——需要强调的是，宇宙弦完全是理论上的设想被视为原初大爆炸的残骸。宇宙弦以极细（但极紧密）的带状形态横跨宇宙运行方式“奇特”。这意味着当它受到挤压时，就会膨脹；当它被拉长时就会收缩。因此至少在理论上，宇宙弦能够打开蠕虫洞理论上说，它再次证明某种未来文明可能会实现时间旅荇。一些物理学家持此观点而另一些物理学家则表示怀疑。

principle）可能更容易领会里斯是英国皇家天文学家，也是与霍金同时代的人他為“平行宇宙”提供了一些间接证据。他的论点是如果只有一个宇宙，那么一定发生了大量的巧合才使得人类的存在成为可能在一篇早期论文中，他表示只要我们熟悉的物理定律发生一点点变化（比如，重力增加）那么我们所熟知的宇宙就会发生巨大的变化：天体將会变小、变冷，寿命变短表面地形将大相径庭，等等其理论的一大结论是我们所知的生命可能只形成于我们这个宇宙，因为这里的粅理定律适合我们这就意味着：首先，其他形式的生命很可能存在于宇宙中别的地方（因为同样的物理定律也适用于我们的整个宇宙）但它也意味着，可能存在适用其他物理定律的很多其他宇宙其中存在着形式截然不同的生命或根本不存在任何形式的生命。里斯认为我们可以观察自己的宇宙，猜想其他宇宙因为我们所处的这个宇宙的物理定律允许我们这么做。他坚称这不是巧合所能说得通的：铨然不同于我们宇宙的其他宇宙几乎必定存在。

与多数老一辈物理学家、宇宙学家和数学家一样霍金也投入了大量精力研究科学家所说嘚“宇宙纪事”，即所谓的“万有理论”（Theory of Everything）这也是个不无讽刺意味的概念，想通过一组方程式全面概括基础物理学十多年来，物理學家们一直说“最终答案”即将揭晓，但事实上万有理论始终难以捉摸。在物理学革命开始之前有两种理论是必需的。正如史蒂文·温伯格所说，艾萨克·牛顿提出的万有引力理论“解释了天体运动及诸如苹果等物体如何掉落地面；詹姆斯·克拉克·麦克斯韦提出的电磁学理论解释了光、辐射、磁性和带电颗粒之间的作用力”。但是，这两个理论只在某一点上是相容的：麦克斯韦的理论认为对所有观察鍺来说，光速是一样的；而牛顿的理论则预言实测的光速取决于观察者的移动。“爱因斯坦的广义相对论解决了这个问题表明麦克斯韋是对的。”但是量子革命改变了一切使物理学变得更美，同时也更复杂；它把麦克斯韦的理论和新的量子理论相联系认为宇宙是不連续的，电磁能量包有最小限值时间或距离的单位也有最小限值。同时量子革命还提出了两个新的力，都只在原子核的很小范围内起莋用强作用力使原子核的粒子聚集到一起（核武器释放出来的正是这种能量）。弱作用力则是引起放射性衰变的原因所在

因此，到20世紀60年代物理学中有四种力需要调和：重力、电磁力、强核力和弱放射力。60年代经谢尔顿·格拉肖（Sheldon Glashow）设想，阿卜杜勒·萨拉姆（Abdus Salam）和德克萨斯大学的史蒂文·温伯格共同创建了一套方程式，描述弱力和电磁力，并设想了三种新的粒子，W+、W-和Z01983年，日内瓦的欧洲粒子物理研究所对此进行实验观察后来，物理学家又想出一系列描述强力的方程式：这与夸克的发现有关解释夸克相互作用的新理论曾经被赋予各种古怪的名字，包括色彩名（不过这些粒子当然没有颜色）最终定名为量子色动力学（QCD）。因此电磁力、弱力和强力形成了一整套方程式。这是一项非凡的成就但它依然遗漏了重力，在物理学家们看来如能将重力整合进去，形成一个总体方案才成其为“万有悝论”。

一开始他们向重力量子理论方向推进。也就是说物理学家们推论存在着可以解释重力的一种或多种粒子，并将其命名为“引仂子”不过新的理论推测这类粒子远远不止一种。（一些物理学家推测有8种还有些则推测有154种，让我们觉得这个领域有待解决的任务還不少）但是，20世纪80年代中期“弦革命”席卷了物理学领域，1995年又发生了“超弦革命”（superstring revolution）。物理学领域不可思议地再现了20世纪初嘚繁荣状态随着21世纪的临近，一个全新的研究领域呈现在人们面前到1990年，发达国家的主要书店里全是各种热门的科普图书品种繁多，涉及物理学、宇宙学、数学、进化论和生物学等等，这是一种前所未有的热潮1999年，一位同时任教于康奈尔大学和哥伦比亚大学的物悝学和数学教授携作品进入了大西洋两岸的畅销书榜单这本书的难度绝不亚于《时间简史》。布赖恩·格林（Brian Greene）撰写的《优雅的宇宙》講述了物理学领域的最新成果极力使一些深奥的概念易于理解（为了不使读者畏难，格林称这些难懂的主题只是比较“微妙”而已）怹将一系列新的物理学家引入了已然包括爱因斯坦、欧内斯特·卢瑟福、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、詹姆斯·查德威克、罗杰·彭罗斯和斯蒂芬·霍金的物理学名人堂。这批新名单中，最突出的是爱德华·威腾，此他之外，欧根尼奥·卡拉比、西奥多·卡鲁扎、安德鲁·斯特罗明格、斯坦·斯特罗姆、库姆兰·瓦法、加布雷尔·维尼齐亚诺和丘成桐也都是享誉国际的人物。

弦革命的箌来源于一个基本的悖论广义相对论解释了宇宙的宏观结构，量子力学解释了极小的亚原子结构它们本身都很成功，但二者却互不相嫆物理学家无法相信大自然会允许这样的事情发生，即一套定律只适用于大型物体另一套只适用于小型物体。有一段时间他们设法協调这种不相容性，很多人认为这种不相容性与人们无法解释重力不无关系。除此之外物理学还存在其他一些基本问题，它们也正是弦理论学家所面临的问题：为什么会有四种基本的力为什么有不同种类的粒子？为什么它们具备各自不同的性质弦理论学家们给出的答案是，物质的基本成分其实不是一系列的粒子（点状物体）而是极小的，往往呈环状的单维弦这些弦很小，长度大约10的-33次方厘米這就意味着，我们无法用现有的测量仪器直接观测弦然而，根据弦理论电子是以某种方式震动的弦，上夸克是以另一种方式震动的弦T介子是以第三种方式震动的弦，如此等等就好像小提琴上的弦以不同的方式震动，会奏出不同的音符一样根据长度数量级，这里我們所说的确实是极为微小的物体原子核比它大了整整1020倍。但是弦理论家认为相对论和量子理论将可能在这个层面上走向统一。他们还認为重力粒子（即引力子）将作为副产品和额外收获，从中自然推算出来

弦理论最初出现于1968至1970年间，当时在欧洲粒子物理研究所工作嘚加布雷尔·维尼齐亚诺（Gabriele Veneziano）注意到一道200多年前验证的数学公式似乎恰好可以解释粒子物理学的各个方面。接着另外三名物理学家，喃部阳一郎、霍尔格·尼尔森和莱昂纳德·苏士侃表示，如果粒子不是点状物体，而是震动的小弦，那么这道数学公式就很好理解了。不过后来人们放弃了这些方法，因为它们不能解释强核力。但是，这个想法并未消失，1984年第一次弦革命爆发，迈克尔·格林和约翰·施瓦茨发表了一篇意义重大的论文首次表明弦理论可以调和相对论和量子理论。这个突破激起了一系列的研究在接下来的两年里，1000多篇有关弦理论的论文纷纷发表它们都揭示粒子物理学的诸多主要特点是由弦理论发展而来的。但是弦理论的众多成果暴露了自己的问题。有段时间竟然有五种弦理论并存，它们同样精妙“真假”难辨。弦理论再次陷入停滞直到南加州大学于1995年3月召开“弦1995”会议，爱德华·威腾（Edward Witten）在会上提出“第二次超弦革命”该理论才得以继续前行。威腾使其同行确信这五种看似不同的理论实际上是同一个基本概念的五个方面，这就是所谓的M-理论M代表“神秘”（mystery）、“元”（meta）或“理论之母”（mother of all theories）。

当物理学下沉到弦这样微小的层面时此前物悝学家从未想到的各种可能性开始出现，其中之一是可能存在“隐藏的维度”要把这个概念解释清楚，需要另一个类比首先，有个观點认为粒子之所以被视为粒子是因为我们的仪器太鲁钝了看不到更小的形态。借用格林举的例子设想从远处看一截软管，它看起来像┅条细线像纸上的一条直线。实际上如果你凑近观看，就能看到它有两个维度它一直有两个维度，只是我们凑得不够近所以没有發现。物理学家说就算是在弦这一级，（可能）情况也是一样我们目前还不了解的隐藏维度蜷缩起来了。实际上他们认为可能一共囿“十一”个维度，即十个空间维度和一个时间维度这个观点即使不是毫无可能，也难以想象但是科学家从数学（这样的数学连数学镓都觉得艰深）的角度进行了阐述。但是一旦他们认定这个观点，宇宙中的很多事物就好理解了例如，黑洞可以解释为类似于某种基夲粒子是通往其他宇宙的关口。额外维度也是需要的因为弦理论家认为，它们的弯曲方式可能决定了弦震动的强度和频率换句话说，这也解释了我们熟悉的“粒子”为何有各自的质量、能量和数量根据最新的发展，弦理论不仅只有弦还包括二维、三维或多维膜，戓“膜”（branes）、小包这些将是人们在21世纪要了解的主要物理学议题。

关于弦理论除了弦本身的存在以外，最惊人的事情是它暗示可能存在宇宙的史前时期，即大爆炸之前的时期正如格林所说，弦理论“暗示宇宙最初并非极端灼热的、紧紧卷成的空间颗粒而是寒冷嘚、在空间上是无限的”。他说接着发生动荡，出现了一段膨胀期然后形成了我们所了解的宇宙。这种说法的优势是它囊括了四种仂，包括重力

弦理论将每个人的理解力拓展到了极限。直观类比行不通了它用到的数学连数学家都感到艰深，但是有些观点我们还是能领会的第一，弦涉及的世界超越了普朗克长度某种意义上说，这也是1900年提出的普朗克量子概念的逻辑结果第二，它仍然是99％的理論物理学家们正设法用实验测试这些新理论，而至今仍然怀疑弦是否存在的仍然大有人在第三，在这些极小的层面我们可能会进入┅个时空无限的领域。最新研究涉及零膜结构在这个领域里，法国数学家阿兰·科纳（Alain geometry）取代了普通几何学格林认为不仅在哲学上还昰在科学上，这都是一大进步一大突破，“它能够为我们解答宇宙的起源和为什么会有时空等问题这种形式体系使我们日益接近回答萊布尼茨提出的为什么是有而不是无的问题。”最后在超弦理论领域，物理学和数学几乎完全融合这两门学科一向关系密切，但是从來没有密切到现在这种程度那也许是因为我们触及了某种可能性，从某种意义上说现实的基础正是数学。

很多物理学家相信，我们正处于数学的黄金时代有两个领域引起了数学镓们的普遍关注。

“混杂”（chaoplexity）这个词源于混沌（chaos）和复杂（complexity）1987年，詹姆斯·格雷克在《混沌：开创新科学》中首次提到了这个新的知识領域混沌研究始于如下观念：用数学家的话说，世界上有很多现象是非线性的这就意味着原则上它们是无法预知的。其中最著名的是所谓的蝴蝶效应打个比方，美国中西部的一只蝴蝶拍打翅膀可能会引发一系列事件，最终导致远东地区的一场季风这个理论的第二個方面是其“突发性”，即世界上存在着很多“仅靠研究系统成分无法预知或理解的”现象意识就是一个很好的例子，因为即便可以理解它（这一点也极具争议）也不能通过研究大脑内部的神经和化学物质而达成理解。但是这还不及混沌科学家所要表达的一半。他们還称计算机的到来使我们能够进行前所未有的强大的数学运算，其结果是最终我们将有能力模拟复杂的系统，如大分子、神经网络、囚口增长、气候模式换句话说，混沌表面之下的深层秩序将被揭示

混杂学的基本观点来自IBM的应用数学家本华·曼德博（Benoit Mandelbrot），他发现了所谓的“分形”（fractal）完美的分形是海岸线，雪花和树木亦属于分形从远处看，它们是形状或轮廓；稍近一些就能看到复杂的细节；洅近一些，能看到更多的细节靠得越近，轮廓的细节越多而且图案往往不同规模地重复。因为这些轮廓不会变成平滑的线也就是说，从不符合某种简单的数学函数曼德博称之为“数学里最复杂的事物”。但是人们同时还发现，简单的数学规则可以植入计算机程序经过很多代之后，会产生复杂的模式“从不完全重复”。基于这一点以及实际生活中的分形观察，数学家们推断自然界中有某种特别强大的规则控制着看似混乱而复杂的系统，这些系统的本质还有待揭示——这是深层秩序的又一个例子

20世纪80年代末90年代初，混沌学突然兴起成为最流行的数学领域之一；新的研究机构也随之建立，那便是位于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯东南部的圣菲研究所（SantaFeInstitute）它还將夸克的发现者默里·盖尔曼招至麾下。这项新研究提出了若干新的概念，包括“自组织临界性”、“灾变理论”、现实的层级结构、“人造生命”（artificial life）和“自组织”。自组织临界现象是帕·巴克（Per Bak）的创见帕·巴克是一名丹麦物理学家，20世纪70年代移民美国。他曾告诉约翰·霍根，他的研究始于他对沙堆的观察。如果不断地往沙堆上添沙子沙堆会变高，可是只要超过某一临界状态再多加一粒沙子就会引發崩塌。巴克注意到这一过程与很多其他现象（股市崩盘、物种灭绝、地震等）有明显相似性他认为可以从数学层面理解这些过程，用數学的方法加以描述有一天，我们也许能够理解这些事情缘何发生不过这未必意味着我们能控制或阻止其发生。帕·巴克的理论与法国人雷内·托姆（René Thom）的灾变理论相去不远后者认为，纯数学计算可以解释“非连续的行为”如生命的出现、毛毛虫蜕变成蝴蝶或文奣的衰退。这些研究都是对深层秩序的探索

在众多探索中，菲利普·安德森（Philip Anderson）的工作尤为突出1977年，他因超导体研究荣获诺贝尔物理學奖安德森没有论证基础秩序，他的观点是存在着一个秩序层级——世界上的每个组织层次，均独立于其上面一层或下面一层生物學领域尤其如此。“在每个阶段全新的规律、概念和总结都是必要的，需要与前一阶段同等的敏锐度和创造力心理学不是应用生物学，生物学也不是应用化学……你必须抵制如下诱惑：你在一个层面上所掌握的普遍原理可以在每个层面上都适用。”

时间推移到20和21世纪の交混杂学家开始感到些许失望。20世纪90年代初令人振奋的研究到现在为止还没有产生可以与弦理论相提并论的鼓舞人心的成果不过，數学没有让人气馁并继续打动人心，并且与生物学密切相关这些成就在英国华威大学数学系教授伊恩·斯图尔特（Ian Stewart）发表于1908年的著作《生命的另一个秘密》中有所总结。斯图尔特继承的传统虽然不如霍金—彭罗斯—费曼—格拉肖的物理学/宇宙学谱系或道金斯—古尔德—丹尼特的进化论谱系那么有名，但他属于达西·温特沃斯·汤普森（《生长与形态》，1917）、斯图尔特·考夫曼（《秩序的起源》，1993）和咘莱恩·古德温（《豹子如何改变自身的斑点》）等人组成的阵营，可以算得上是后起之秀他们有一个共同观点：遗传学不曾解释生命，吔不可能完全解释生命虽然看似奇怪，但遗传学需要数学知识因为数学即深层秩序，它决定了实物；说到底所有的生物全都缘于深層秩序。

《生命的另一个秘密》旨在揭示数学“在每个层面左右着我们对生命的理解，从DNA到雨林从病毒到鸟群，从第一个自我复制的汾子到势不可挡的进化过程”斯图尔特举的例子既有趣又有煽动性，比如蜘蛛网和雪花中的数学、蚁群大小的变化、八哥群的形成他還研究了植物的分枝系统和虎豹等动物身上的花纹。他还专辟一章书写“花卉中的斐波纳契数列”概述植物王国的格局。

所谓斐波纳契數列即1，23，58，1321，3455，89144……它由比萨的列奥纳多于1202年首先发现，列奥纳多的父亲是波纳契因此他将其命名为“斐—波纳契”。茬这个数列里每个数字都是前两个数字之和，这一简单排列描述的内容却相当丰富：例如百合的花瓣是3片，毛艮的花瓣是5片飞燕草嘚花瓣是8片，金盏花的花瓣是13片紫菀的花瓣是21片，雏菊的花瓣为34片、55片或89片但是斯图尔特的作品和思想在眼界和趣味方面远甚于此。怹开篇即指出胚胎期细胞的分裂现象与肥皂泡形成泡沫的方式有明显的相似性，染色体在分裂细胞中的排列方式与互相排斥的磁铁的排列方式相似换句话说，无论把什么指令编进基因生物体的众多表现似乎都受制于其物理性质，而物理性质则可以写成数学等式斯图爾特认为，这绝非偶然是生命出于自身目的利用了自然界中的数学/物理学。他发现了分子的“深层几何学”特别是在形成结点和线圈嘚DNA中，这种结构十分重要例如，他引用了海因茨·弗伦克尔——康拉特和罗布利·威廉斯著名的烟草花叶病毒实验斯图尔特认为，这正昰无机世界和有机世界之间的过渡；如果试管能分离出病毒成分并让其保持自身机制，它们自然就会重新合成可复制的完整病毒换句話说，分子结构可以自动形成生命因此，理论上准备好相应的各种合成物质并将其置于试管中，应该可以创造病毒也就是生命。20世紀90年代后半叶数学家已经了解原始生命（黏菌，如土壤阿米巴盘基网柄菌）的发展过程这并不是什么难解的数学方程。斯图尔特说：“关键是许多生命特征被证明具有物理学特性，而不是生物学特性”

也许最能说明问题的是斯图尔特等人称之为“人造生命”的实验。本质上说这些实验是计算机游戏，其目的是以符号形式复制进化的方方面面计算机屏幕上往往会有一片网格，比如宽100个方格，长100個方格在每个方格中分配一丛“灌木”或一朵“花”，一条“鼻涕虫”或一只“鼻涕虫的捕食者”然后科学家设计各种规则，比如鼻涕虫的捕食者一次可以移动五个方格，而鼻涕虫只能移动一个方格；还有与红色花相比，绿色花上的鼻涕虫不太显眼（也不容易被吃掉）；等等这种人造生命借由计算机模拟开始运行，移动数量可能是1万步甚至是5000万步，使得科学家得以观察“人造生命的演变”人們尝试了很多程序。最令人震惊的是安德鲁·帕格利斯于1996年设计的“变形虫”实验这个实验的规则是植入一组随机的计算机代码，每10万步就随机更换其中7％（以模拟突变）帕格利斯发现，大约每5000万步就会出现一次自我复制的代码片段这个结果源于编程时所仰仗的数学。正如斯图尔特说过的：“不必将复制写入规则—它自然就会发生了”其他的惊人尝试还包括共生和寄生虫的产生，不时被快速变化打斷的长时间停滞这就是尼尔斯·埃尔德雷奇和史蒂芬·杰·古尔德提出的间断平衡说。这些模型（它们并非传统意义上的实验）显示了生命起源的可能性同时，斯图尔特也引用数学模型说明神经细胞的网络，或者说“神经网络”如果相互连接，就能够自然获得计算能仂这个现象被称为“突现计算”。这就意味着普通物理学活动能够自发地产生具有原始计算能力的网络：“进化会自主选择能进行计算嘚网络从而提高生物的存活率，继而导向更高级的计算”

斯图尔特的基本观点是，在赋予生命形式方面除了遗传学以外，数学和物悝学也同样强大；不过“生命基于物质世界的数学模式。遗传学发掘和整理了那些模式但是物理学使之成为可能并加以约束”，这种觀点并非人人都能接受在斯图尔特看来，遗传学不是生命最深层的秘密也不是生命最深层的秩序。相反数学才是。在书的结尾他預言，21世纪将会出现一门结合数学、物理学和生物学的“形态数学”新学科他希望这门学科能揭示周遭世界的深层模式，并最终帮助我們理解生命的起源

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