中文版序

1.童年

2.聖奧爾本斯

3.牛津

4.劍橋

5.引力波

6.大爆炸

7.黑洞

8.加州理工學院

9.婚姻

10.時間簡史

11.時間旅行

12.虛時間

13.無邊界

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我早的記憶是站在海格特的拜倫宮學校的托兒所嚎啕大哭。我周圍的所有小孩都在玩似乎是非常美妙的玩具，而我想參與進去。但是我隻有兩歲半，這是我回被放到我不認識的人中間，我很害怕。我認為我的父母對我的反應頗為驚訝，因為我是他們的個孩子，而且他們依從兒童發育教科書，書上講孩子在兩歲時就應該準備開始社交。不過他們在這個可怕的上午之後即把我帶走，在一年半的時間裡不再把我送回拜倫宮。
那時，也就是二戰時期以及戰後不久，海格特是一些科學家和學術界人士居住的區域。（在另一國家他們會被稱作知識分子，但是英國人從不承認有什麼知識分子。）所有這些父母都把孩子送進拜倫宮學校，這是一所當時非常先進的學校。
我記得我對父母抱怨說，這所學校從未教我任何東西。拜倫宮的教育者們不相信那時被認可的灌輸教育法。相反地，你被假定自己學習讀書而沒有意識到是被教的。我終於到相當晚的八歲纔學會閱讀。我的妹妹菲利帕被用更傳統的方法教會閱讀，四歲時即能閱讀。但那時，她肯定比我聰明。
我們住在一幢高大的、狹窄的維多利亞風格的房子裡，這是我父母在二戰時期以非常便宜的價格購置的，當時人人都以為倫敦將被炸平。事實上，一枚V-2火箭就落到離我們家隻有幾間房子遠的地方。當時我和母親、妹妹都出門了，隻有父親在家。幸運的是，他沒有受傷，而房子也沒有受到重創。但是在後來許多年路上留下了一個大彈坑，我經常和朋友霍華德在那兒玩，他住在另一個方向和我們隔著三個門的房子。因為霍華德父母不像其他我認識的所有朋友的父母，不是知識分子，所以他對我而言是一種啟示。他進郡立學校，而不是拜倫宮，而且他通曉足球和拳擊，這都不是我父母夢寐以求地追隨的運動項目。
另一個早期回憶是我得到的組火車玩具。二戰時英國不制造玩具，至少不為國內市場制造。但是我對火車模型有強烈興趣。父親試圖給我造一列木質火車，但它沒有使我滿足，由於我需要某種自己能運動的東西。於是他搞到了一列二手的發條火車，用烙鐵修理好，在我快3歲時送給我作聖誕禮物。那列火車走得不很好。不過我父親在二戰剛結束時去了趟美國，當他坐瑪麗皇後號回來時，他給我母親帶了一些尼龍，那是當時在英國得不到的。他為我妹妹瑪麗帶回一個玩偶，它能一躺下來就閉上眼睛。而他給我帶了一列美國玩具火車，還包括排障器和八字軌道。我還記得在我打開盒子時的激動。
必須上緊發條的發條火車已經非常好了，但我真正想要的是一列電動火車。我時常花費幾個小時觀看海格特附近克勞奇恩德的火車模型俱樂部的設計。我朝思暮想有一列電動火車。終於，當我父母都出門到什麼地方去時，我抓住機會從郵局銀行取出非常有限的錢，這些錢是人們在特殊場合例如施洗禮時給我的。我用這錢買了一列電動火車。但是令人非常沮喪的是，它也運行的不是很好。我應該將它退回去要求商店或者制造廠家更換一個新的，但當時的看法是，買某種東西是一種特權，如果東西有毛病隻得自認倒霉。於是我花錢去修理馬達，修理之後它也一直未能運行得很好。
後來，在我十幾歲時，我建造了飛機模型和船模型。我的手工從來就笨拙，但我是和學友約翰·麥克列納翰一起做的，他比我靈巧得多，他的父親在自己家裡有車間。我的目標總是建造一個我能控制的運行的模型。我不在乎它的外表看起來如何。我想正是同一種動因驅使我和另一位學友羅傑·芬尼豪一道發明了一繫列復雜的遊戲。有一種制造業遊戲，附有生產不同顏色產品的工廠，為它們運營的公路和鐵軌以及股票市場。有一種戰爭遊戲，在4000個方塊的板上玩，甚至還有封建遊戲，在這遊戲中每一個玩家都是有家譜可查的整個王朝。我以為這些遊戲，還有火車、船舶和飛機都是來自要了解繫統如何運行和如何控制它們的強烈願望。從我開始攻讀博士學位開始，我對宇宙學的探索滿足了這個需求。如果你理解宇宙如何運行，在某種程度上，你就控制了它。
1962年10月我到達劍橋讀研究生。我申請跟隨弗雷德·霍伊爾做研究，他是當時英國著名的天文學家，穩態理論的主要倡導者。我這裡講天文學家，因為宇宙學在那時幾乎不被承認為正當的領域。由於和霍伊爾的學生賈揚·納裡卡一道上過夏季課程受到了啟發，我認為這正是我要從事研究的領域。然而，霍伊爾已收有足夠多的學生，我很失望地被分配給我從沒聽說過的丹尼斯·西阿瑪。
這也許是好的。霍伊爾經常外出，他可能不會較多地注意我。而西阿瑪卻常在近旁，隨時可以和我交談。我對他的很多思想持異議，尤其是關於馬赫原理，即物體的慣性應歸因於宇宙中所有其他物體的影響的思想，但是他的思想激勵我發展自己的圖像。
在我開始研究時，宇宙學和基本粒子物理學似乎是激動人心的兩個領域。後者是活躍的快速改變的領域，吸引了大多數好的頭腦，而宇宙學和廣義相對論停滯在1930年代的狀態。理查德·費恩曼，這位諾貝爾獎獲得者和二十世紀偉大的物理學家之一，驚人地記述過他於1962年在華沙參加廣義相對論和引力會議的經歷。他在致妻子的信中寫道：“我從會議一無所獲。因為沒有實驗，這個領域不活躍，所以很少秀的人在此耕耘。其結果是這裡有一大堆傻瓜（126名），而這對我的血壓很不利……請提醒我不要再參加任何引力會議！”
當然，在開始做研究時，我對此一無所知。但是我覺得那時研究基本粒子太像搞植物學了。量子電動力學——制約化學和原子結構的光和電子的理論在1940和1950年代就完成了。現在，注意力已轉移到原子核中的粒子之間的弱核力和強核力，但類似的場論似乎無法解釋它們。的確，特別是劍橋學派認為，不存在什麼根本的場論。取而代之，一切都被麼正性——也就是概率守恆——以及粒子散射中的某種特征模式所確定。當時認為這種方法會成功，而我卻記得弱核力的統一場論的首次嘗試被嗤之以鼻的場景，而後者終取代了前者，現在事後看來，這一切很了不起。現在人們已經忘記了S（-）矩陣的工作，而我很慶幸自己沒開始做基本粒子的研究。如果那樣的話，我沒有任何研究成果可以存活。
另一方面，宇宙學和引力的領域被人忽視日久，當時卻已悄然成熟，可以發展了。和基本粒子不同，它存在一個定義很好的理論——廣義相對論——但這個理論被認為是不可解決的困難。人們在找到描述該理論的愛因斯坦方程的任何解時如此高興，他們甚至不去詢問該解具有什麼物理意義，如果它具有物理意義的話。這就是費恩曼在華沙遭遇到的廣義相對論的舊學派。富有諷刺意味的是，華沙會議也以廣義相對論開始復興而被歷史銘記，盡管我們可以原諒費恩曼當時沒有看出這一點。
新的一代進入這個領域，新的廣義相對論研究中心出現了。其中兩個中心對我尤其重要。一個位於德國漢堡，受帕斯誇爾·約當領導。我從未訪問過那裡，但我對那裡產生的優雅論文贊賞有加，這些論文和早先關於廣義相對論的凌亂研究相比，可謂天上地下。另一個中心是赫爾曼·邦迪領導的位於倫敦國王學院的中心。
因為我在聖奧爾本斯或在牛津的非常容易的物理課程中沒學到多少數學，西阿瑪建議我研究天體物理。但是既然我未有機會師從霍伊爾作研究，我也就不想研究某種枯燥和缺乏想像力的東西，諸如法拉第旋轉。我既然來到劍橋研究宇宙學，那麼宇宙學就是我決心要研究的。於是我耽讀廣義相對論的老教科書，每周都和西阿瑪的其他三名學生前往倫敦的國王學院聽課。我對詞句和方程都明白，但我對這個學科沒有感覺。
西阿瑪把我引導到所謂的惠勒-費恩曼電動力學。該理論是說電和磁是時間對稱的。然而，當一個人開燈時，正是宇宙中其他所有物質的影響使光波從燈泡往外行進，而非從無限遠到達並終結於燈泡。為了使惠勒-費恩曼電動力學能行得通，從燈泡往外行進的所有光應被宇宙中其他物質所吸收。這在穩態宇宙中會發生，在那裡物質密度會保持常數，而在隨著宇宙膨脹密度降低的大爆炸宇宙中則不會發生。人們聲稱，這是我們生活在一個穩態宇宙中的另一個證明，如果仍然需要證明的話。
據說，這能夠解釋時間之箭，這是無序化日增，以及為何我們記住過去而非將來的原因。1963年在康奈爾大學舉行了一次關於惠勒-費恩曼電動力學和時間之箭的會議。費恩曼如此厭惡關於時間之箭發表的廢話，他拒絕將自己的名字印在會議文集中。他隻被指為X先生，但每個人都知道那是誰。
我知道霍伊爾和納裡卡已經完成了膨脹宇宙中的惠勒-費恩曼電動力學，還繼續去闡述時間對稱的新引力論。1964年，霍伊爾在皇家學會的一次會議上首次公開了這一理論。我參加了演講會，我在問答階段說，在穩態宇宙中，所有物質的影響會使他的質量無限大。霍伊爾問我為什麼這麼講，而我回答說我計算過它。所有人都以為我是指在這演講期間我已經做完了心算，而事實上我和納裡卡共用一間辦公室並且我預先看到了論文草稿，這使得我可以在會議之前去作計算。
霍伊爾非常憤怒。他正想建立他自己的研究所，並且威脅說如果他得不到錢，就參與去往美國的大腦流失潮。他以為我是有人煽動去破壞他的計劃。然而，他成立了自己的研究所，而且後來還給我一個工作，因此他顯然並不對我懷恨在心。
我在牛津的後一年就注意到，我變得越來越笨拙。在摔下幾個臺階後我就去看醫生，但他所說的一切隻是“別喝啤酒”。
我搬到劍橋後甚至變得越發笨拙。聖誕節期間，我在聖奧爾本斯的湖上滑冰時跌倒，爬不起來。我母親注意到這些問題並把我送到家庭醫生那裡。他把我轉到一個專家那裡，在我21歲生日剛過不久，我就進了醫院進行檢查。我在醫院裡待了兩周，期間做了種類繁多的檢查。他們從我手臂取出肌肉樣品，把電極嵌到我身上，然後把射電波不能透過的一些流體注入我的脊柱，然後使床傾斜，用X射線看這些流體從上往下流動。做了這一切後，除了告訴我沒患多發性硬化癥以及是非典型的情形外，什麼都沒講。然而我推斷，他們預料病情會繼續惡化。他們除了給我一些維生素外束手無策，盡管我能覺得他們預料這些藥片沒多大用處。我沒有問更多細節，顯然他們沒有什麼好事可告訴我。
意識到我患了可能在幾年內致死的絕癥對我是有點震驚。這樣的事怎麼會落在我頭上呢？然而，當我在醫院裡時，我見證了在我對床上一位有些認識的男孩死於血癌。很清楚有人比我更不幸——至少我的狀態沒有使我覺得患病。我感得有點自憐時，就立即記起那個男孩。
不知道我將來會發生什麼或者這個病會發展得多快，我處於一團迷霧之中。醫生們讓我回到劍橋繼續我剛開始的廣義相對論和宇宙學研究。但是因為我沒有太多數學背景所以研究沒有進展——畢竟，當我知道我也許不能活得足夠久以完成我的博士論文時很難專心致志。我覺得有點悲劇人物的味道。
我開始聽瓦格納的音樂，但雜志文章報道說我那時還酗酒，就未免是誇大其詞。一旦一篇文章寫到這個，另外的文章就抄過去，因為它可以編一個好故事，而終人人都相信任何出現在出版物中這麼多次的東西必然是真的。
然而我當時的夢想是相當讓人困擾的。在我的病癥還未得到診斷前，我對生活極其厭倦。似乎沒有什麼事情值得去做。我出院不久，就做了一個即將被處死的夢。我忽然意識到，如果我被緩刑的話，還有很多我能做而值得做的事情。另外一場我做了很多次的夢是，我要犧牲自己的生命去救別人。畢竟，如果我不管怎麼都要死，我不妨做一些好事。
但是我沒死，盡管我的未來總是被烏雲遮蓋，我非常驚訝地發現我享受生活。事件發生根本變化的原因是我和一個名叫簡·王爾德的姑娘訂婚，我是大約在被診斷為ALS病時邂逅了她。這給我了某種生活的動力。