浪漫主義指控，科學扼殺了奇蹟，萊特曼要證明，科學反而使奇蹟更多。
宇宙的年齡與光的速度如何解決了「無限大」的問題？量子物理為何化解了人類對「無限小」的追索？「RNA世界」如何解釋生命從「無」生有的起源？
宇宙暴脹理論如何讓多重宇宙不再是狂想？
若人類就只是原子的隨機組合、電流在神經元間的傳遞，我們有何特殊之處？
物理學家兼小說家萊特曼，在本書探究宇宙在大霹靂之前的樣貌、人類心智的運作，以及生命在宇宙中的特殊性。透過他的簡潔解說與巧妙比喻，就連難懂的量子物理、弦理論、宇宙暴脹理論也變得平易近人。
不過，被《華盛頓郵報》譽為「科學作家中的桂冠詩人」的萊特曼，並不滿足於向讀者引介最新的科學知識。他想告訴我們，人類在宇宙中的獨特地位——我們是唯一能夠賦予宇宙意義的「觀察者」，就算死後，組成我們的原子將會四散、化作他物，但這也是一種不朽。
在大部分人的一生之中，他們都不會走到離家五百英里以外的地方。在那般於物質世界內進行有限探索的過程中，我們針對鄰近的物體與經驗寫出記憶，舉凡人、房子、樹、當地的湖泊與河流、鳥鳴聲、雲朵，全都藉由我們的眼睛和耳朵傳送至我們的大腦。
不過，我們以為自己有想像的能力。舉荷馬史詩所述說的奧德修斯（Ulysses）之旅為例。奧德修斯與同伴在旅途中被三十英尺高的巨人庫克洛普斯（Cyclops）抓住——他只有一顆眼睛，位於額頭中央——獨眼巨人立刻吃掉隊上兩個人，並把剩下的拘禁在他的洞穴裡，以儲備為將來的糧食。
令人驚嘆的幻象
在我們的腦袋中，我們有能力將自己在微不足道的經驗裡所看到的事物互相結合，創造出前所未有、令人驚嘆的幻象，或甚至是不存在的事物。
藝術範疇中的想像對我們來說相當熟悉，科學範疇中的想像就不然了，但後者的確認過程往往十分大膽，令人驚豔。馬克士威（James Clerk Maxwell）延續其方程式的邏輯思緒，想像電磁波穿越空間的軌跡，畢竟，肉眼看不見X光與無線電。根據愛因斯坦的想像，如果兩個時鐘位置前後交換，它們的指針移動速度就會變得不一樣——即便過去從來沒有人觀察到這個荒謬現象。
古希臘人假設出無形的原子——這些東西微小到看不見、不可摧毀、無法分割，被推定為構成這個物質世界的元件，這可說是想像力上的另一大跳躍。兩千年後，一位名為巴斯卡（Blaise Pascal，一六二三—一六六二）的法國人又更進一步發揮想像力。身兼數學家、物理學家、發明家、評論作家及神學家的他，猜測事物的存在若不是無限小，就是無限大。根據他的《思想錄》（Pensées）：
整座有形世界只不過是在自然的偌大胸懷當中一個難以察覺的原子⋯⋯我們或許能夠將我們的構思放大，超越所有想像得到的空間；然，我們只能產出與事物之實在得以相互對比的原子。這是一個無限的球體，四處皆為其球心，但圓周卻無處可尋⋯⋯人在這般無限之中又為何物？但就展示另一個同等驚人的天才給他看吧，讓他去檢視他所知最為精緻的東西。
給他一隻蟎，以及其微小的身體部位與其他更是無比微小的部位。然後再將後面這些小東西加以分割，讓他耗盡思考的力氣，並把他最後所得到的物件當作我們現在的談論主題。或許他會想，這就是自然之中最小的一點了，但我會展示給他看，這裡面還有另一座全新深淵⋯⋯誰不會對這個事實感到震驚呢？不久之前，我們的身體在宇宙中仍無法察覺⋯⋯現在卻是一個龐然大物、一個世界，抑或相較於我們無法觸及的虛無而言，是一個整體？
那些以這種角度來思量自己的人，將會對自己感到懼怕，而那些發現由自然所賜予的身軀其實處於無限與虛無這兩種深淵之間的人，看見這些奇蹟時，將會顫抖⋯⋯〔人〕無法在自己的組構中看見虛無，也同樣無法看見將他吞噬的無限。
從科學看無限
在巴斯卡寫下這段非凡的文字時，人們才剛發明出第一批簡易的顯微鏡，而當時所能測量的最遠距離是到太陽。但確切來說，人們對於這整顆晶瑩剔透、掛著星星的「天球」（heavenly sphere）的大小仍毫無頭緒。當時，人們認為放血能夠治病、醫療櫃裡儲滿汞和砷，而火和電也仍是全然無解的謎題。就在這樣的時空背景下，巴斯卡在巴黎外郊一棟燈光昏暗而冰冷的房子裡工作著，想像著「無限」。
占據巴斯卡的想像力的不是只有物理上的無限，他也一直在想我們人類究竟是以何種方式為自己在世界中定位——我們被困在自然賜予我們的身軀內、「陷於無限與虛無這兩種深淵之間」。
巴斯卡很可能是在他接觸到另一個新的數學領域的時候，構想出無限的概念。這門學科叫做投影幾何學，處理的是當某一形狀投影至其他平面後仍不會改變的特性，像是某一物體投射在地板上的影子。投影幾何學中的一個概念是「無窮遠點」：舉例來說，從透視圖來看，你可以想像有一條窄巷無限延伸，直到那兩條平行線看似互相交會為止。雖然「無窮遠點」在物質世界中並不存在（在巴斯卡所認知的物質世界中更是如此），但我們可以去想像它。
上帝的力量
我對巴斯卡最感到興趣的是他對「無限」的想像，包括無限小與無限大，以及人類與那些遙不可及的領域之間的相互卷積。確實，自聖奧古斯丁（St. Augustine）以降的基督宗教思想家便已討論過上帝的無限力量，但仍無法證實任何一個有形的東西能夠趨近非常小或非常大的境界，甚至連邊也沾不上。巴斯卡的思緒顯然是在追著那條窄巷，在他的想像世界中不斷、不斷地依循著它前進。
當今的科學家也做了同樣的事。多虧了我們在物理學與天文學中的新發現——連巴斯卡都無法想像得到的發現——我們發現「大」與「小」的驚人極限。但那並不是因為測量儀器的不足所造成的平凡極限，而是由時間與空間的本質所導致的根本極限。
首先來談「大」。當一個巨型生物盯著宇宙看，大概會將外太空視為一個寬廣的黑暗大海，絕大部分空無一物，但卻綴有閃閃發亮的島嶼，亦即各個星系。平均來說，每一個星系，好比我們的銀河系，都包含了一千億顆恆星，尺寸為一顆恆星的一兆倍之大。事實上，天文學家曾經測量到好幾十萬座星系遠的直徑距離，那是我們所知最遙遠的實在（reality）區域。而太空依然能夠延展至比這個距離更遠以外的地方，但我們永遠看不到它——這其中的理由也非常有趣。
我們抵達了一個極限
打從一九二○年代以來，我們就憑藉著我們那些巨大的望遠鏡觀察到宇宙正在擴張，星系不斷遠離彼此，就跟畫在不斷變大的氣球上的各個小點一樣。如果把這幅景象倒轉，宇宙中的物質就會往回相互衝撞，直到過去的某一個有限時間點為止。那大約是一百四十億年前，萬物皆擠在一個密度極高、溫度極高的區域之內，也就是我們的宇宙那所謂的「大霹靂」開端。
宇宙的範圍可以是無限大，但超出一定的距離之後我們就看不到了，因為自從大霹靂之後，還沒有足夠的時間讓光從那裡傳送到我們這裡。這就好像我們處在一個寬廣而陰暗的宮殿裡，天花板掛滿了未點亮的水晶吊燈，然後吊燈忽然之間全都亮了起來（即大霹靂）。剛開始，我們只會看到離我們最近的吊燈，因為距離比較遠的燈光還沒傳到我們的眼睛。隨著時間過去，我們就會漸漸看見宮廷裡比較遠的部分。但不論是在哪一個時間點上，一直都存在著更外層、我們還看不到的區域。因此，在我們追尋著巴斯卡的「無限大」的過程中，我們抵達了一個極限，源自宇宙的有限年齡與光的有限速度。
現在，我們來聊聊「小」。正如逍遙在外的宇宙，原子的絕大部分也都是空白空間。在每個原子內，中央皆有一個稱為原子核的一小塊東西，四周圍繞著電子。相較之下，電子幾乎毫無重量，它們在原子核大小十萬倍以外的地方繞行。再來，我們繼續前往尺寸更小的境界。原子核是可分割的，由稱為質子與中子的更小粒子組成，而它們的結構又是更小的粒子，稱為夸克；其中，夸克的尺寸是人們於一九六九年首度以巨型粒子加速器測量出來的。一個夸克約略比一個原子小上一億倍。
夸克是否為終點呢？
至於夸克是否為終點呢？它們是自然中最小的物體嗎？如果巴斯卡還活著的話，一定會說不。他肯定會想像著把夸克切成兩半，然後再把那兩半繼續對切、再對切……無限延續下去。不過，假如我們依循巴斯卡的這個處方，我們最終也會碰上另一個極限——在那裡，正是重力物理與量子物理結為邪惡連理的地方。
愛因斯坦於廣義相對論中所描述的重力物理告訴我們，空間與時間的幾何會受到質量與能量的影響。換句話說，像是太陽這般的質量能彎曲時間，正如在彈跳床上的保齡球會讓它底下的墊子變形一樣。另外，如果你愈靠近某個質量，該質量也會讓時間流動得更慢。
這段婚姻中的另一半是量子物理。量子物理也是在一九二○年代開始發展的，其理論認為粒子在次原子領域中會呈現一種模糊不清的特性，表現得好像它們同時存在於數個地方似地。雖然我們還沒有「量子重力」（quantum gravity）的理論，但我們依然可以估算出在多大的範圍內量子物理與重力物理將會合併。我們稱這個超小的尺度為「普朗克長度」（Planck length），該單位以物理學家、量子物理的先驅普朗克（Max Planck）命名，為10-33公分，比一夸克小十京倍。
將如此極度微小的尺寸視覺化，還有另一個方法：一普朗克長度小於原子核的比例，約相當於原子核小於羅德島（Rhode Island）的比例。關於如此微小的實在元素，我們還真的能說點什麼，這件事本身就相當令人震驚。
由於量子物理模糊不清的特性（稱為海森堡測不準原理〔Heisenberg uncertainty principle〕），在普朗克長度的尺度時，空間和時間會激烈攪動翻騰，兩點之間的距離每一刻都會產生不受控的波動，而時間則會隨機地加速或減速，或許甚至還會時而往前、時而倒流。在這般情況之下，時間與空間便不再以對我們而言具有意義的方式存在了。我們在這個充滿了房子和樹木的偌大世界中所體驗到的順暢時間感及空間感，只是因為在普朗克長度尺度的極端波折與混亂被抹平了，就好比你從離地一千英尺高的地方往下看，沙灘上的顆粒狀就會消失一樣。（章文/輯）
《在虛無與無限之間：科學詩人萊特曼對宇宙與生命的沉思》
作者：艾倫．萊特曼 (理論物理學家、詩人、小說家)
出版社：商周出版