在本书中，我们描述了像太阳、月亮和行星等天体，它们的有规律的运动如何暗示，它们是由一定的定律制约而非受神魔奇思怪想的驱动。起初这样的定律只在天文学（或占星学，这两样曾被认为是大同小异）中明显存在。地球上万物的行为是如此复杂并且受到这么多影响，使得早期文明不能够辨别出任何统辖这些现象的清楚模式或定律。然而，在天文学之外的其他领域中，新定律被渐次发现，而这导致了科学决定论的思想：必定存在一整套定律完备集合，只要给定宇宙在某一特殊时刻的状态，它们就指明宇宙从那个时刻往前将如何发展。这些定律应在任何地方、任何时刻都成立；否则的话它们就不是定律。不可能有例外或者奇迹。神祇或魔怪都不能干涉宇宙的运行。

在科学决定论首次提出的年代，人们知道的自然定律只有牛顿的运动定律和引力定律。我们描述了爱因斯坦在其广义相对论中如何推广这些定律，以及人们如何发现制约宇宙中其他方面的其他定律。

自然的定律告诉我们宇宙如何行为，但它们并未回答我们在本书开头提出的为何的质问：

为何存在实在之物而非一无所有？

为何我们存在？

为何是这一套定律而非别的？

有人会宣称这些问题的答案是上帝之存在，是他选择以那种方式创造了宇宙。询问何人或何物创造了宇宙是合理的，倘若答案是上帝，那么问题只不过是被转换成谁创造上帝的问题。按照这种观点，存在某种不需要造物主的实体，而那个实体称作上帝，这就可接受了。这就是众所周知的对上帝存在的第一原因论证。然而我们宣布，纯粹在科学的王国中，而不必乞求任何神即能回答这些问题。

根据第三章引进的依赖模型的实在论的思想，我们的头脑通过对外部世界作一个模型来解释来自感官的输入。我们形成了房子、树、其他人、从墙上电源流出的电、原子、分子以及其他宇宙的心理概念。这些心理概念是我们所能知道的仅有的实在。不存在不依赖模型的实在性检验。由此推出，一个构建良好的模型创生自身的一个实在。1970年，剑桥的一位名叫约翰·康威的年轻数学家发明的生命游戏便是一个帮助我们思索实在和创生问题的例子。

在生命游戏中，“游戏”这个词是个误导的术语。不存在赢者和输者；事实上其中不存在游戏者。生命游戏不是真正的游戏，只不过是制约一个两维宇宙的一组定律。它是一个决定性的宇宙：一旦你设立起始构形，或初始条件，定律确定在将来发生什么。

康威猜想的世界是一个方形排阵，像一个棋盘，但在所有方向上无限延伸。每个方块可处于2个态中的1个：活（在下图中用绿色标示）或死（在下图中用黑色标示）。每个方块有8个邻居：上、下、左、右以及4个对角邻居。在这个世界中时间不是连续的，而是向前以分立的步骤前进。在给定的任何死生方块的位形下，活邻居的数目根据下列规则确定下一步发生什么：

1.一个具有两或三个活邻居的活方块存活（存活）。

2.刚好具有3个活邻居的死方块成为活细胞（诞生）。

3.在所有其他情形下，一个细胞死去或保持死亡。在一个活的方块具有零或一个邻居的情形下，就说死于孤独；如果它有多于3个邻居，就说死于拥挤。

这就是全部：给定任何初始条件，这些规则就使排阵一代一代地延续下去。一个孤立的活方块或者两块毗连的活方块在下一代死亡，因为它们没有足够的邻居。3个沿着对角方向的活方块活得久一些。在第一步后端点的方块死了，只留下中间的方块，它在后面接着的那一代死去。任何方块的对角线就以这种方式“蒸发”了。倘若3个活方块放在水平的行上，中间的又因有两个邻居而存活，而两端的方块死亡，但在这个情形下，刚好位于中间上方和下方的细胞经历了诞生。因此行变成了列。类似地在下一代列又回到了行，等等。这种来回振荡的形状称作眨眼。

如果3个活方块摆成L形状，就会发生新的行为。在下一代被L抱着的方块会诞生，导致一个2×2的方砖。方砖属于称作静止生命的模式类，因为它会照原样不变地一代代传下去。有许多构形都像这样，先是变形，数代之后很快转成静止生命，或者死去，或者回到原先的形态而后重复这过程。

还存在滑翔器的模式，它变体成其他形状，几代之后，回到原先的形状，但在位置上沿着对角方向向下移动一个方块。如果你观察这些东西随着时间的发展，它们仿佛沿着阵列爬行。当这些滑翔器发生碰撞时，可发生古怪的行为，依碰撞时每个滑翔器的形状而定。

尽管这个宇宙的基本“物理”很简单，其“化学”可很复杂，使得这个宇宙很有趣。也就是说，存在不同尺度的复合对象。在最小的尺度上，基本物理告诉我们，只存在活的和死的方块。在较大尺度上，存在滑翔器、眨眼和静止生活的砖块。在更大的尺度上，甚至存在更复杂的对象，诸如滑翔枪：这是一种稳态的模式，它周期性地生养新的滑翔器，后者离开巢沿对角线方向射去。

如果你在任何特别尺度上对生命游戏的宇宙观察一回，你就会推知制约那个尺度的对象的定律。例如：在断面只有几个方块的对象的尺度上，你也许拥有诸如“砖头永不运动”、“滑翔器对角移动”，以及当对象相撞时发生什么等各种定律。你可以在复合体的任何水平上创造一整套物理学。这些定律需要用在原先定律中不存在的实体和概念来描述。例如，在原先的定律中没有诸如“碰撞”或“运动”的概念。那些定律只描述个别稳态方块的生与死。正如在我们的宇宙中一样，在生命游戏中你所把握的实在依赖于你使用的模型。

康威和他的学生之所以要创造这个世界，是因为他们想知道，具有简单到他们定义的基本规则的一个宇宙能否包含复杂到足以复制自己的对象。在生命游戏世界中，是否存在这种复合体，它仅仅在遵循那个世界定律几代之后，将会复制出自己种类的对象？康威和他的学生不仅能展示这是可能的，甚至还证明这样的对象在某种意义上是智慧的。我们在这里讲的智慧是什么意思呢？准确地讲，他们证明了，能自我复制的巨大的方块凝聚是一些“普适图灵机”。就我们的目的而言，这意味着，对于我们物理世界中的一台电脑原则上能够进行的计算，给这台机器以适当的输入——也就是为生命游戏提供适当的世界环境——那么几代之后机器就会处于一个状态，从该状态可以读到输出，它对应于那个电脑算出的结果。

为了稍微了解一下那如何实现，可以试想当滑翔器被射到活方块的简单的2×2方砖上会发生什么。如果滑翔器以恰好的方式靠近方砖，一直稳态的方砖就会凑向或远离滑翔器的射源。方砖能以这种方式模拟电脑记忆。事实上，一台现代电脑的所有基本功能，诸如与门和或门，也能从滑翔器创生。这样，正如在物理电脑中利用电信号发送和处理信息一样，也可以这种方式利用滑翔器的流动序列去发送和处理信息。

在生命游戏中，正如在我们的世界中，自繁殖模式是一些复杂的对象。基于数学家约翰·冯·诺依曼早先的工作，有一种估计认为，在生命游戏中，能够自我复制的模块，其最小尺度是十万亿个方块——大约为人的一单个细胞中分子的数目。

人们可以将生物定义为稳定并能复制自身的尺度有限的复杂系统。上述的对象满足了复制条件，但也许还不稳定：从外界来的微小扰动也许会毁灭那脆弱的机制。然而，很容易想象，稍微复杂的定律会容许具有生命所有特性的复杂系统出现。想象那种类型的一个实体，一个康威那种世界中的对象。这样的对象会对外界的刺激有反应，因此显得在做决定。这样的生命会有自我意识吗？这是一个有关意见极端对立的问题。有些人宣布自我意识是人类独有的东西。是它给人以自由意志，也就是选择不同行动方针的能力。

人们何以断定一个存在是否具有自由意志？如果人们邂逅一个外星人，何以断定它只不过是一个机器人，还是拥有自己的精神？机器人的行为是完全被确定的，不像具有自由意志生物的行为。这样，原则上，人们就凭其行为能被预言即可检测出它是个机器人。正如我们在第二章中说过的，如果该存在很大很复杂，就或许困难得实现不了。我们甚至不可能精确地解3个或更多相互作用的粒子的方程。由于具有人的尺度的外星人大约会包含一千亿亿亿个粒子，即便外星人是一个机器人，我们也不可能解这方程并预言其要做什么。因此，我们只好说，任何复杂存在都具有自由意志——不作为一个基本的特性，却作为一个有效理论，承认我们没能力通过计算预言其行为。

康威生命游戏的例子显示，甚至一组非常简单的定律就能产生类似于智慧生命所拥有的复杂特征。一定存在许多套具有这种性质的定律。是什么把制约我们宇宙的基本定律（和表观定律相反）挑出来？正如在康威宇宙中，给定在任何一个时刻的状态，我们宇宙的定律即确定系统的演化。我们是康威宇宙的造物主——我们在游戏的起始处指定对象及其位置，由此选择宇宙的初始状态。

在物理的宇宙中，对应于生命游戏中的滑翔器之类对象的是一些孤立的物体。任何一组描述像我们自己这样的连续世界的定律都拥有一个能量概念。这是一个守恒的量，它不随时间而变化。真空的能量必须是常量，既与时间无关，也与位置无关。人们测量空间中任何体积的相对于真空的同一体积能量，由此减除这个常真空能，这样我们不妨宣布这个常量为零。任何自然定律都必须满足的一个要求是，它要求一个由真空环绕的孤立体的能量是正的，这意味着人们要把它聚合到一起必须做功。那是因为，假如一个孤立体的能量为负，那么它就能在一种运动的状态下被创生出来，由是其负能量就可被因其运动而具有的正能量准确地平衡。如果这是真的，那就难保物体不能在任何地方和所有地方出现。那样，真空就会不稳定。但是，倘若创生一个孤立物体要花费能量，这种不稳定性就不会发生，因为正如我们说过的，宇宙的能量必须守恒。就是需要这个来保证宇宙局部稳定——保证东西不可能处处从无出现。

如果宇宙的总能量必须总保持为零，而创生一个物体要消耗能量，那么，整个宇宙怎么能从无中创生呢？这就是必须存在像引力定律这样的定律的原因。因为引力是吸引的，引力能是负的：人们必须做功才能把引力束缚的系统诸如地球和月亮分离。这个负能量能平衡创生物质所需的正能量，但事情绝非如此简单。例如，地球的负的引力能比地球由之构成的物质粒子的正能量的十亿分之一还小。像恒星这样的物体会有更大的负引力能，而恒星越小（它的不同部分相互靠得越近），其负引力能就越大。然而，在它变得大于物质的正能量之前，该恒星一定坍缩成一个黑洞，而黑洞具有正能量。这就是为什么真空是稳定的。诸如恒星和黑洞这样的物体不能就从无中出现。然而整个宇宙却能。

因为引力塑造了空间和时间，它允许时空局部稳定但全体不稳定。在整个宇宙的尺度下，正的物质能量可被负的引力能量所平衡，这样对于整个宇宙的创生并未添加任何限制。由于存在引力定律那样的定律，宇宙能够并且将以在第六章中描述的方式从无之中把自己创生出来。自发创生是存在实在之物而非一无所有，为什么宇宙存在，为什么我们存在的原因。不必要祈求上帝点燃导火索使宇宙运行。

为什么基本定律像我们描述的那样？终极理论必须自洽而且对我们能测量的量必须预言有限的结果。我们已经看到，必须存在像引力定律那样的定律，而且我们在第五章中看到，为了使引力论能预言有限的量，该理论在自然力和它作用于其上的物质之间必须具有所谓的超对称。M理论是最一般的超对称的引力论。由于这些原因，M理论是宇宙的完备理论的仅有候选者。如果它是有限的——这还有待证明——它就是一个自创生宇宙的模型。我们必须是这个宇宙的部分，因为不存在其他一致的模型。

M理论是爱因斯坦所希望找到的统一理论。人类——我们自身只不过是自然的基本粒子的集聚——已经能够这么接近地理解制约我们和我们宇宙的定律，这一事实就是一项伟大的胜利。但真正的奇迹也许在于，逻辑的抽象思考导致一个唯一的理论，它预言和描述了我们所看到的充满令人惊异的千姿百态的浩瀚宇宙。如果该理论被观测所证实，它就将是过去3000多年来一场智力探索的成功终结。我们就可以说找到那个大设计了。