引言
存在：我們來自何方？
史蒂芬．霍金教授
為什麼我們在這裡？我們來自何方？根據中非波桑哥人（Boshongo）的神話傳說，在有人類以前，世上只有黑暗、水與偉大之神班巴（Bumba）。某天班巴胃痛發作，吐出了太陽，結果太陽讓一部分的水蒸發，露出大地。可是班巴仍舊很不舒服，繼續吐出月亮、星辰，還有花豹、鱷魚、烏龜，最後吐出了人類。
就像其他許多神話，這個創世神話思索的問題，如今仍然讓我們困惑，但很幸運，我們現在有個工具──科學，可以幫忙解答，這本書將讓你清楚看到這一點。
說到這些關於存在的謎團，第一個科學證據是在1920年代發現的。當時哈伯（Edwin Hubble）使用加州威爾遜山（Mount Wilson）天文台的望遠鏡進行觀測，發現幾乎所有的星系都在離我們而去，這令他大感意外。不僅如此，離我們越遠的星系，飛離得越快。宇宙擴張可說是有史以來最重要的發現之一。
這項發現徹底改變了關於宇宙是否有起點的爭論。倘若星系此刻正在彼此分開，那麼過去相互之間一定靠得更近。假如星系是以定速遠離，那麼數十億年前可能就是重疊在一起的。宇宙是這樣開始的嗎？
當時許多科學家並不接受宇宙有起點這個論點，因為這似乎暗指物理學已經瓦解了。必須借助一個外部的代理者，為了方便起見可以稱為神，來決定宇宙如何起始。因此他們提出一些理論，說明宇宙目前正在擴張，但沒有起點。
最為大家熟知的，也許就是在1948年提出的「穩態理論」（steady state theory），認為宇宙恆久以前就一直存在，而且看起來一直是相同的。最後這個性質有個很大的好處，在於它本身是個可讓人檢驗的預測，這是科學方法的要素。結果證明這個理論還不夠好。
1965年10月，有科學家發現太空中瀰漫著一種微弱的微波背景，這項觀測證據就證實了宇宙有個密度非常大的發端。唯一的合理解釋是，這個「宇宙微波背景輻射」是從早期高溫、高密度的狀態留下來的輻射。隨著宇宙不斷擴張，輻射也逐漸冷卻，最後就變成我們今天看到的遺跡。
理論很快就支持這個想法。我和牛津大學的羅傑．潘若斯（Roger Penrose）證明，如果愛因斯坦的廣義相對論是對的，那就會有一個奇異點，這個點有無限大的密度及時空曲率，時間在此有個起點。
宇宙始於大霹靂，接著迅速擴張，這個過程稱為「暴脹」（inflation），發生得極快：短短幾分之一秒，宇宙的大小就加倍了好幾次。
序言
一切是怎麼發生的？
我一直對事物的成因著迷。小時候我常跟爸媽和妹妹去約克夏的海邊；我們會從峭壁上挖出菊石、箭石和卷嘴蠣，而我很想知道：這些化石是從哪裡來的？這些生物當時生活的地球是什麼模樣？
童年時我好奇的不只是自然界的事物來自何方。我還記得我看電視的時候，腦袋裡想著：是誰發明了電視？那時候可能是黑白電視，但仍舊是個技術奇蹟。當時我不懂竟有人能發明一種有螢幕的箱子，把畫面從遠方放映出來。我心想，要是讓我自己做的話，我永遠也辦不到。
二十年前我開始當科學記者，領悟到了關於成因的故事對於想像力的強烈影響。「我們來自何處？」是我們自問的問題中最深切、最根本的問題之一。（其他兩個問題則是「我們該如何生存？」及「我們要往何處去？」，但這些問題改天再談。）我深深相信，看到某件事物或思考某個關於存在的問題，然後問：那是怎麼產生的？
我們所知道的每個社會，都有一些關於宇宙及其住民起源的流傳故事。最早有文字記載的創世神話是史詩〈埃努瑪埃利什〉（Enuma Elish），書寫在幾塊有2,700年歷史、由青銅器時代巴比倫人留下來的泥板上。不過，關於起源的故事一定更早以前就有了，可以推到至少四萬年前，在我們的祖先變成現代人類之時。據了解，他們的頭腦和我們一樣，這說明他們也有時光神遊的能力──能夠把自己投射到過去及未來，超越此刻，甚至有生之年的涯際，去尋思遠古與遙遠的未來。他們想必也像我們一樣，想知道世間的一切從何而來。
也許還要回推到更早的時候。也許人類最早的祖先有個關於起源的神話，在一百萬年前直立人的營火邊，以原始語言輾轉傳述。的確，就連關於起源的故事也需要一個起源的故事。
創作這些古代故事的人當然沒多少東西可以繼續講述：僅只是他們的直接經歷和想像。他們多半借助超自然的解釋。我們自己的文化起源神話──《舊約聖經》的〈創世記〉，就是這樣的故事。它其實提供了兩個機會──第一個是眾所熟悉的六天創世神話，然後是稍有出入、而且還有點矛盾的版本。也許這是在默認我們永遠無法非常確定，只是被迫一試。
然而，把科學方法的力量加進來後，時光神遊就成為精確的工具了。我們可以使用望遠鏡往早期宇宙看，還可以充分運用數學把宇宙的性質弄清楚。正如霍金在〈引言〉中解釋的，以這種方式替時鐘重新上緊發條，確實帶我們走了很遠──幾乎走到了宇宙本身的起點。
同時，研究歷史的幾門科學──地質學、演化生物學及宇宙學，則讓我們重建出人類存在之前，在「地質時間」上更往回推的遠古時代就已發生的事件：太陽系的誕生、生命的起源、人類的演化等等。考古學與歷史學幫助我們了解自己的過去，以及人類直接掌管的各種事物的起源，從烹調食物之類的早期新方法，到全球資訊網等近代技術。
《萬物視覺化》結集了由科學揭開的近代起源故事，把最重要、最有趣、最意想不到的內容彙集成53個短短的章節，再搭配珍妮佛．丹尼爾生動、往往展現出幽默的圖解。
我剛開始蒐羅構想時，有些東西顯然一定要寫，譬如大霹靂、生命起源及人類演化。人類文明的興起，也是可發揮的豐富素材。一萬五千年前，我們的祖先過著游牧式的狩獵採集生活，而現在我們住在房子裡，去超市採買，靠車輛四處移動。這是怎麼發生的？
其他的構想就沒那麼清楚，對此我很感謝《新科學人》的許多優秀同事和John Murray出版社，提出了幾個更加與眾不同的構想：零、土壤及個人衛生，是我最喜歡的幾個。到最後，我們想塞進一本書的素材實在太多了，捨掉不用的構想有一長串，板球和Viennetta千層雪糕的發源是其中兩個例子。也許有一天我會再寫一本《其他萬物的起源》（The Origin of ﹝almost﹞ Everything Else）。
關於這個時光神遊，談得夠多了。我為這本書感到非常自豪，對我來說這是一趟發現之旅，我希望對各位來說也是。由於有新的發現公諸於世，書裡所講的許多故事在這本書的進行期間也有所更動演變，這正是靜不下來的科學之美。
我唯一的遺憾，就是最後並未採用當初暫定的書名副標（如果你想知道的話，這個副標是「從大霹靂到肚臍絨毛」﹝From the Big Bang to Belly-button Fluff﹞，我認為這會讓你約略了解此書包羅的範圍）。這本書正式萌芽於《新科學人》雜誌與John Murray出版社之間的腦力激盪中，但我倒是認為，它真正的源頭在約克夏海邊，在一個小男孩的腦袋裡，靈感來自大自然的奇蹟。
但我又在倒流時光，試圖追溯某件事的源頭了。我們就是控制不住自己呀。
格雷恩．羅騰
2016年5月寫於倫敦
