序   言
從古至今，科學方法的作用乃是闡明一切概念，尤其是那些從意識萌芽以來就一直困擾著人類的概念。它不僅能解釋愛、希望與仁慈，還能闡明那些創造人類成就的偉大啟示，比如七宗罪中的傲慢、嫉妒、暴怒、懶惰、貪婪、暴食和色欲，都可以用科學方法加以詮釋。不過本書所涉及的內容並沒有那麼寬泛：我隻會考慮與存在相關、幾千年來一直都是神話靈感來源的重要問題，研究如何用科學去解釋這些問題，在揭去其神秘面紗的同時保持人們的興趣和遐想。於是，宇宙和人類自我的誕生及其終結便成了我所關注的焦點。
我們會在愚昧和希望所共同創造的神話中東尋西覓， 為了不迷失方向，我希望能先從廣義上確立對科學方法的本質及可能存在的局限性的認識。總的來說，很少有人會否定科學在創新制造及創新應用方面所發揮的重要作用， 因此我們不用在這個問題上耽誤時間。在此我也不想討論這些創新是否在總體上增加了人類的幸福感，因為它們既會帶來療效顯著的藥品、優質充足的食物、做工精良的衣服、快捷便利的交通、豐富多樣的娛樂，也會產生高效的殺戮方式、環境破壞、對他人有意無意的傷害，讓社會為之付出代價。實際上，我所關注的是科學方法能否闡明人類高度關注的問題，在消除人們的無知的同時依然能夠保持其求知的欲望。
在人類的歷史中，科學方法出現得很晚。人類花了數千年的時間纔跌跌撞撞地發現了這種在今天看來非常簡單明顯、以事物觀察和意見比較為核心的探索模式。當然，觀察和比較都十分復雜，畢竟科學研究不是輕松愉快地在大自然中走走瞧瞧。首先，觀察是對自然現像的人為控制和掌握：打個比方，家貓可以成為被觀察的對像，但是老虎卻不行，因為後者未被馴化，無法為人所控。其次，觀察要穩定，不能輕易地受到其他因素的干擾：觀察一定要專注且獨立地進行。後，觀察要客觀，不能一味地表達偏見和成見：觀察必須經過實驗的驗證。至於意見比較則不能淪為閑聊：專家的詳細審查和評估至關重要。盡管審查嚴格，但由於評審者松懈或被送審者欺騙，錯誤有時還是會有意無意地出現，但不會一直存在，因為自始至終的審查終會將其發現並進行糾正。實際上，結論越離奇，想法越大膽，對想法的審查和評估就會越嚴格。
觀察與數學的結合十分密切。人類——或許是由於某種社會學的因素，通常是人類——已經發展出了一套極其凝練且強大的語言，那就是數學。事實證明，數學可以作為絕佳的工具來客觀地梳理極具想像力的思維產物或作為突發奇想的基礎支撐，這樣它們纔能在觀察和預測方面經得起嚴格的定量比較的考驗。我還要補充一點，雖然本書中沒有直接出現數學方面的內容，但數學的確是一塊隱藏在本書中的深層基石。
然而並不是所有的科學研究都在實驗和數學這對偉大組合的支持下飛速發展。達爾文並沒有將他的自然選擇理論用一組數學公式來表達，但其理論的作用卻非比尋常。他的思想在這一理論的多個層面都有所體現，可以通過數學方法加以解釋，從而顯著增強該理論的效用。就其本質而論，自然選擇理論雖不是數學理論，卻也毫不遜色於數學理論。說它是有史以來有影響力的理論之一也毫不為過。如果自身漏洞百出，它又怎會由一粒思想的種子發展成繁盛的理論森林呢？
簡而言之，科學的中心原則是公開分享我們稱之為實驗的可控觀察，並在適當的情況下運用嚴謹的數學邏輯對其進行指導、強化與發展。
科學方法本身就講這麼多。那麼它可以運用到哪些方面？它的局限性又體現在哪裡？我認為沒有什麼是科學方法所不能解釋的。因為除了有些畏懼其光芒的人所下的論斷之外，它尚未遇到任何阻礙。我樂觀地相信，科學方法的光芒可以觸及任何角落，尤其是它可以取代（甚至可以揭示）神話，從而解答與存在相關的一切重要問題。
我很清楚，僅僅根據前面所述的內容來判斷科學方法十分有用並不能讓人信服。而且我也意識到，那些也許在潛意識裡擔心科學進步的人——還有某些行事謹慎的科學守護者，他們在科學哲學家中屬於較為悲觀的一類——會聲稱，科學隻會去選擇一些可以被科學方法有效解決的問題進行研究，並且會在不明或明知其研究方法拙劣的情況下繞開某些難題，挑選適合自己的課題進行研究。總之， 某些人認為科學研究存心避難趨易，這種做法好比《聖經》中的牧童大衛有意去尋找一位跛腳的對手而不是那個驍勇善戰的巨人歌利亞來決鬥，為的是更加輕松地將其殺死。
話說回來，既然科學方法的作用如此之大，那為什麼仍存在讓人難以理解的事物呢？其一，某些人認為某種現像可能存在於物質世界之外的精神世界，他們猜測二者相鄰但有一界之隔，在物質層面很難接近精神世界。這種觀點如同海妖塞壬的誘人歌聲一樣容易讓人產生錯覺，但對於我們這些不相信精神世界存在的人來說就沒有多大意義了。我們承認，有很多人主觀地認為現存的一切並不都是物質的，但由於無法客觀地證明非物質的存在，而且人對非物質的向往是極度感性的，因此我們無法完全理智地接受隻有物質存在的現實。情感或許是一股無法阻擋的精神動力，但是渴望這種情感本身並不能充分證明人們所渴望的事情就一定會發生。我們會渴望著彩票中獎，但這種情感卻不能讓我們更容易地實現該願望。那些宣揚精神的人或許會說，他們打心底裡知道這個世界上並不是隻有物質存在，但是心可不是儲存知識的可靠器官。假如有投票的機會，那麼全球將會有數十億人投票贊成在這個世界上並不是隻有物質和輻射存在。但這樣的做法同樣沒有什麼道理可言，因為真理並不是通過多數票產生的。
其二，某些人認為某些事物是隱秘的，是主觀的、內蘊的，而科學是雜亂的、冷酷的，太過注重外在並強調客觀與公開，因此無法窺探其中的奧妙。但科學能夠透過人的大腦，洞察人的思想，這通過神經科學及其不可或缺的心理學就可以做到。二者雖仍處於新興階段且還未發展為成熟的科學，但卻可以穿透顱骨的保護，在各個層面揭示大腦所產生的觀念、感想以及它們的存在機制。
其三，或許有些人不希望某些神秘的現像被冷靜客觀地分析出來。他們珍視自己對這些現像的主觀感受，並且不希望它們遭到破壞性的分解，或許也不希望它們因此而被削弱，甚至被徹底摧毀。但我並不這樣認為。在自己的“神秘花園”中把微妙的感受保護起來並不能有效地反對科學，科學有能力去闡釋人類為隱秘的體驗。
如 果 一 切 事 物 都 是 物 理 的（physical）、 物 質 的 （material）世界的體現，那麼我看不出物質世界有對科學研究封閉的跡像。在這種情況下，“科學研究”聽起來像是一種冷酷無情的行為，針對某些人類關注的敏感問題進行研究是令人厭惡的，但我真正的意思是期望公眾能夠理解， 這些問題像任何其他物理現像一樣能夠進行開放研究。
此外，我認為還有一點適合在這本深入探討人類重大問題的書中提出：科學是一條流動的思想之河，新的思想隨著支流不斷彙入，這條河越來越壯闊，偶爾也會出現一個全新的理解的漩渦，攪動並推翻那些曾被認為顛撲不破的真理。因此，在物理科學領域，亞裡士多德讓位給了伽利略，伽利略讓位給了牛頓，牛頓讓位給了愛因斯坦，至於愛因斯坦讓位給誰，隻有天知道了。據稱，許多科學認識都像蜉蝣的生命一樣短暫，要麼需要進一步的研究，要麼被取而代之，那我怎樣纔能合理地宣稱科學有能力去一勞永逸地闡明那些重大問題呢？
要想做到這一點，既難也簡單。如果我的論述是對觀察的回顧，就像回顧伴隨著出生和死亡的有機過程一樣， 那麼這些觀察被推翻的可能性幾乎為零。我認為所有存在的一切都可以通過物質及其相互作用來解釋。當然，我所描述的一般細節和顯著特征仍需詳細周密的研究，但它們是客觀存在並且始終可以被觀察到的，並不是“短命”的理論。然而如果我所論述的是物理學邊緣的理論認識，那麼隨著我們對物理現實和宇宙學的理解不斷加深和完善， 該論述很可能會完全改變，我對此表示完全贊同。但是我的那些論述會清楚地表明，我們目前所創造的理論相當於航點，標示出我們與我們自認為的真理之間的距離以及我們與神話的距離。我們可能還有很長的路要走，這無須隱瞞，但希望樂觀的情緒不要被破壞，我們終將成功地走完這趟旅程。在完全理解與完全不理解——目前尚未證實的樂觀推測——之間存在某些中等程度的理解，比如我對物種起源的論述。它們的核心論點幾乎沒有問題，但是目前正在接受深入的研究，這不是為了推翻它們，而是為了更好地將其深化。
簡而言之，我堅持自己的觀點，即科學方法是揭示現實本質的方法。雖然當下的某些觀點有待修正，但這種以事物觀察與意見比較為核心的方法將永遠存在，因為這是獲得可靠知識的方法。
在接下來的每一章中，我都會盡可能地展示出人類對其自身為關注的某些事物的認識，而這些認識都是通過運用科學方法來獲得的。在我看來，人類解開了如此多的謎團，為如此多的重大問題提供了如此多的答案，理應為自己所取得的成就感到自豪。我希望，即使你是一株情感細膩的植物，不為科學的狂風暴雨——人們必須接受科學在過去、現在甚至將來對人的智力所產生的巨大影響——所動搖，也不要熄滅驕傲的火花，要相信整個人類終將完全揭示宇宙的運行規律。即使你認為人類的探索能力僅限於物質世界（和我的觀點相同，但我認為現存的一切都歸屬於物質世界，而你或許出於其他的原因纔這樣認為），你也一定會對這趟旅程引以為傲。從完全的迷茫到初的意識萌芽，到文藝復興，到啟蒙運動，再到我們目前遠未完全掌握的、仍在發展中的理解水平，人類的認知已經有了質的飛躍。
接下來的內容都與揭示神話、獲取真知相關，但我在敘述的同時仍會保持甚至增加人們的興趣和遐想。我知道， 許多人認為“精神”和“物質”就像油和水一樣無法融合。但是我希望你能拋開這種觀念並認識到，單純從物質角度來感知世界可以獲得一種近乎精神上的愉悅。我也希望你同樣會為人類的超凡能力而自豪，因為人類正在時間和空間中努力地協作，打破神話之繭，向著真理不斷前進。