詩性的宇宙：一位物理學家尋找生命起源、宇...

名人推薦：侯維恕／國立台灣大學物理學系講座教授 專文導讀
高涌泉／國立台灣大學物理學系教授

語言哲學、量子力學、廣義相對性──《詩性的宇宙》書中兼而有之。蕭恩．卡羅爾是位學識淵博出眾，文筆妙趣橫生的作家。
──伊莉莎白．寇伯特（Elizabeth Kolbert），《第六次大滅絕》（The Sixth Extinction）作者

從大霹靂到人類的存在意義……十足耐人尋味的權威著作，帶領我們投身巡梭諸般重大課題。《詩性的宇宙》是部深具吸引力的重要著作，讀之能改變你對世界的看法。
──尼爾．蘇賓（Niel Shubin），《你身體裡的魚》（Y...

第一篇：宇宙／PART ONE: COSMOS
6 我們的宇宙

沒有哪件事情會像思忖宇宙那麼能釐清人類的處境了。當你舒服地端坐客廳，手持一杯酒和一本好書，你大概猜不到左鄰右舍正在發生的事，其實是受到整個宇宙演化的戲劇性影響。我們在地球這裡生活的許多最重要特徵──我們關於時間流逝的概念、因果關係的存在、我們對於過去的記憶，還有對於未來的自由抉擇──追根究底全都是接近大霹靂時期的條件所造成的後果。為了明瞭整體全貌，我們必須先把自己擺進宇宙情境的脈絡。
我們仰望夜空時很難不感到悸動。眼前完全黑暗，遠離人類無孔不入的文明燈火，漆黑背景閃現千萬星辰、數顆行星，以及橫掃天際的壯闊銀河系。還有，要想根據我們觀天所見來掌握住宇宙的真正範圍，也是很難辦到的。我們感受不出比例尺度，沒有熟悉的路標來對照且評斷大小和區隔。恆星和行星看來十分相像，即便如今我們知道它們其實相當不同；恆星看來和太陽大相逕庭，不過如今我們知道，它們是非常類似的。
難怪古代宇宙學家構思宇宙理論時，都以他們認識最深的事物為樞紐支點：即他們自己。縱貫歷史各個文化都設計出好幾種宇宙虛擬情節，而這些設想通常有的共通信念，就是認為我們的家園──地球，不知道為什麼就是非常特別。有時地球位於一切的中央，有時位於基底，而且地球在創世的作用或是創世神祇的心目中，還具有特別重要的意義。不論如何，大家的共通信念是：我們在萬物恢宏的體制中具有很重要的影響。
到了16世紀，義大利哲學家暨神祕主義者焦爾達諾．布魯諾（Giordano Bruno）才率先提出太陽只是眾多恆星之一的主張，並認為地球是環繞恆星的眾多行星之一。1600年，布魯諾在羅馬以異端罪名遭火刑處決，死前舌頭遭鐵刺穿過，下頜以鐵絲封口。他的宇宙學推測或許並非最惹教會反感的部分，不過卻對他沒有絲毫幫助。
如今我們對宇宙的尺度已有很深入的認識。布魯諾的方向是正確的：從宇宙宏觀層面來講，沒有跡象顯示我們有絲毫重要的影響。

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我們宇宙的現代面貌，是以天文學家所蒐集的資料煞費苦心拼湊而成的，而且他們帶回的結果，還經常與當代傳統理論智識扞格不入。距今一世紀之前，愛因斯坦在1915年最後修訂完成他的廣義相對論，根據理論構思，時空本身是個動態物件，其曲率產生出我們所稱的重力。而在那之前，我們可以很確實地說，我們對於宇宙真正的大尺度布局幾乎一無所知。昔日我們認為時空是絕對的、永恆的，並與牛頓力學和諧一致。只不過天文學家就銀河系的看法出現分歧，有人認為銀河是宇宙間的唯一星系，也有人認為它只是無數星系當中的一個。
如今基礎業已完善確立。我們眼中所見橫跨黑暗夜空的銀河是個星系──是個在相互重力引力影響下繞軌運行的行星集群。銀河系所含恆星數很難精確點算，不過其總數超過千億。銀河並非獨一無二；在可觀測太空中，我們至少可以找到一千億座星系，並且大體來講，其尺寸約略與我們所屬星系相當（巧的是，千億數量也是人腦神經元數的約略值）。有關相對較近恆星的最新研究顯示，它們多數都擁有某種行星，而每六顆恆星或許就有一顆擁有一顆「類地」行星繞行運轉。
以星系在太空中的分布狀況來說，最搶眼的特徵或許就是我們看得愈遠，天體分布也愈發均勻。從非常大的尺度來看，宇宙極端平滑且無絲毫特徵。沒有中心、沒有上下、沒有邊緣，也完全沒有偏好的位置。
把所有材料散置太空各處，廣義相對論說它不會就只逗留在那裡。星系會彼此拉扯，宇宙必然從比較緻密的狀態對外膨脹，或者從較低密度的狀態向內收縮。1920年代，愛德溫．哈伯（Edwin Hubble）發現我們的宇宙確實逐漸膨脹。以那項發現為前提，我們就可以秉持理論知識外推，反向追溯時光。根據廣義相對論，若我們持續逆向播放早期宇宙的影片，最後就會來到一個奇異點，那裡的密度和膨脹率都逼近無窮。
這個情節由比利時神職人員喬治．勒梅特（Georges Lemaître）發展成形，並把它命名為「初始原子」（Primeval Atom），後來被稱為「大霹靂模型」。該模型預測，早期宇宙不只比較緻密，也比較熾熱。由於熱度和密度極高，因此會像恆星內部那般發光，而且時至今日所有輻射也應該依然遍布太空，隨時可由望遠鏡偵測發現。這正是1964年那個命中注定的春季所發生的現象。那時候，貝爾實驗室（Bell Laboratories）天文學家阿諾．彭齊亞斯（Arno Penzias）和羅伯特．威爾遜（Robert Wilson）偵測出宇宙微波背景輻射，即早期宇宙殘留的光，不過隨著宇宙膨脹，業已冷卻下來。如今其溫度比絕對零度以上三度稍低一些；那裡是一片寒冷的宇宙。

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談起「大霹靂模型」，我們必須小心區辨模型和「大霹靂」本身的差別。前者是極其成功的可觀測宇宙演化理論；後者則是一段我們幾乎一無所知的假設性瞬間。
大霹靂模型不過就是種構思，認為約一百四十億年前的宇宙所含物質極端熾熱，緻密堆積，在空間中幾乎完全均勻地延展，而且以極高速膨脹。隨著空間膨脹，物質便被稀釋且逐漸冷卻下來，恆星和星系也在重力無情的拉扯下，從平滑的電漿形質凝集成形。不幸的是，早期電漿實在太過熾熱與緻密，且基本上並不透光。宇宙微波背景披露宇宙最早變得透明時的模樣，不過更早之前，我們就沒辦法直接看到了。
大霹靂本身依廣義相對論預測是個短暫時段，並非某個空間位置。它並不是物質爆炸擴散進入既存虛無空洞，而是整個宇宙的開端，所有物質整個平滑滿布空間各處。那是在沒有瞬間時刻之前的瞬間：沒有空間，沒有時間。
還有它也大有可能不是真的。大霹靂是廣義相對論的一項預測，然而密度無限大的奇異點，卻也正是我們預料廣義相對論會失靈的地方──奇異點位於理論應用的範圍之外。最起碼，量子力學在這種狀況下應該會變得極端重要，而廣義相對論純粹就是種古典理論。
所以大霹靂並沒有真正標誌出我們這處宇宙的開端，而是標誌出我們理論認識的終點。我們以觀測資料為本，擬出一個非常好的構想，推斷出大霹靂過後不久發生了什麼事。微波背景輻射非常明確地告訴我們，幾十萬年過後的局面形勢，而大量輕元素則告訴我們幾分鐘過後，當宇宙身為一座核融合反應爐時它所產生的作用。不過大霹靂本身是個謎。我們不該把它想成「時間開端的奇異點」；它是註記一個時間片刻的標籤，而那個瞬間，目前我們還不瞭解。

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自從宇宙膨脹被人發現以來，有關宇宙未來命運的問題，就一直讓宇宙學家耽溺沈迷。宇宙會不會永遠膨脹下去，或者最終會逆轉收縮，觸動最後的「大崩墜」？
就在20世紀結束之際，一條重大線索出現了。1998年，兩隻天文學家團隊宣布宇宙不只是正在膨脹，而且還逐漸加速膨脹。倘若你專注測定某遙遠星系的速度，過了幾百萬年或幾十億年再回頭測定一次，便會發現它這時是以更高速度向遠方離去（天文學家當然沒有這樣做，而是比較不等距離外星系的速度）。倘若這種狀態永遠持續下去──看來很有可能──宇宙就會繼續膨脹並且愈來愈稀薄，而且永無止境。
一般來講，我們料想宇宙膨脹會逐漸減緩，因為星系間的重力會把它們拉扯在一起。然而，觀測結果並非如此，這肯定肇因於某個超出我們所知物質之外的事物。罪魁禍首到底是誰，有個嫌犯非常顯眼且罪證確鑿，即真空能量（vacuum energy）；它是由愛因斯坦發明，並被稱為宇宙常數（cosmological constant）。真空能量是空間本身的一種固有能量，它持續保持恆定密度（每立方釐米所含能量數），就算空間膨脹也不改變。由於廣義相對論中的能量和時空會產生交互作用，因此真空能量永遠不會耗盡或消失；它會永無止境地持續推動。
當然了，我們並不能確切得知它必然持續推動不止：我們只能從理論來外推未來情況。不過這是有可能的，而且就某層意義來講，讓加速膨脹永無止境地持續進行，也是最單純的。
這就為我們這處宇宙的未來帶來些許孤寂。如今的夜空生機盎然，充滿閃亮星辰和燦爛星系，但那不會永遠持續；恆星會用盡燃料，最終會消失變暗。天文學家估計，最後一顆黯星會在距今約千兆年（1015）後熄滅。到時候，其他星系早都遠去，我們的本星系群則會分布著行星、死寂恆星和黑洞。行星和恆星會逐一落入黑洞，接著黑洞會合併成一顆超大質量黑洞。到最後，誠如史蒂芬．霍金（Stephen Hawking）教導我們的，就連那些黑洞都要蒸發。約一古戈爾（10100）年後，我們的可觀測宇宙間的所有黑洞，都會蒸發成一片稀薄的粒子雲霧，而且隨著空間繼續膨脹而愈發稀釋。最後，我們這處宇宙最可能的未來情節，就是剩下一片寒冷的空無空間，而且名符其實地會永遠延續下去。

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我們很小，宇宙很大。每每思及宇宙尺度就很難設想，我們存在地球這裡，對宇宙整體的目的或命運能發揮什麼重要影響。
當然了，那只是我們所看到的。宇宙可能無限大；也可能只比我們觀測到的稍微大一些。我們可觀測空間的特有均勻屬性，有可能向外無止盡地延伸下去，也或許其他範圍與我們這片區域極端不同。就可觀測宇宙之外的領域發表見識，應審慎為之。
宇宙最搶眼的特徵，就是在空間上的均勻性和時間上的戲劇性演化形成強烈對比。我們棲居的宇宙似乎有很明顯的時間失衡：從大霹靂到現在這約一百四十億年間，也或許包括從現在到最後未來那段無盡歲月。就我們知識所及，根據一種合理的觀點，我們生在宇宙史上一段生機蓬勃的年輕時期──而那個宇宙史的大半時期都會很寒冷、黑暗、空無。
為什麼這樣？說不定有個較深層的解釋，也或許事情就是這樣。現代宇宙學家充其量只能把這些宇宙觀測特徵當成線索，用來探測其最終本質，並持續嘗試把這所有事項納入一幅較廣博的布局。這沿途有個關鍵問題，為什麼宇宙間物質歷經數十億年的演變後，最終創造出我們？

第五篇：思想／PART FIVE：Thinking
37 蔓生形成意識

將近四億年前，一條大無畏的小型魚類爬上陸地，而且決意定居下來，不再回到海中。牠的後裔演化出提塔利克魚（學名：Tiktaalik roseae），其化石遺骸最早在2004年發現於加拿大北極地區。假使你曾致力於尋找兩大演化階段間的缺失環節，提塔利克魚就是了；這些可愛的生物，代表水基型和陸基型動物的一種過渡生命形式。
我們不禁納悶──那些最早的陸棲型動物，牠們心中在想什麼？
我們不知道，不過我們可以提出一些合理猜測。就刺激新的思考來講，牠們所處新環境的最重要特徵，不過就是顯然能看得更遠。若是你曾花許多時間游泳或潛水，你就會知道，在水下沒辦法像在空氣中看得那麼遠。清水的衰減長度（attenuation length，光線大半被你的視線介質吸收的那段距離）為幾十公尺，若是在空氣則幾乎為無限大（我們毫無困難地就能見到月球或是地平線上的遠方物體）。
能見到什麼事物，對於你如何思考有很深遠的影響。假使你是一條魚，你在水中以每秒一、兩公尺速率游動，而你能見到幾十公尺前方的事物。每隔幾秒鐘，你就進入了一處新的知覺環境。當某種新現象隱約迫近你眼前，你只有非常短暫的時間來評估該如何反應。那是友善的、可怕的，或者看來是食物？
在這種情況下，會出現龐大的演化壓力，逼迫生物快速思考。看見東西，就幾乎立刻要做出反應。一條魚的腦就是要被優化來做到這一點。快速反應，而不是悠閒地沉思──這就是關鍵。
現在想像你爬上陸地。突然之間，你的感官範圍大幅擴張。周遭是清澈的空氣，你能看到好幾公里距離遠的事物──遠遠超出你幾秒鐘內所能移動的距離。起初沒有太多東西可以看，因為陸上除了你就沒有其他動物。不過有種種不同的食物，有岩石和樹木等障礙物，更不用說偶爾還會出現地質噴發。接著不知不覺間，你身邊出現了其他會移動的生物。有的很友善，有些很可口，還有的完全就該避開。
這時天擇壓力已經大幅轉移。在某些情況下，心智單純而視情況做出反應或許還好，不過這在陸地上並非最佳策略。早在被迫做出反應之前，就能見到逼近的事物，你便有時間思忖不同的可能行動，權衡各種做法的優缺點。你甚至還可以發揮巧思，動用你的部分認知資源，投入創造非眼前直接可見的行動計畫。
離開水域，進入清澈的空氣之中，運用你的想像力會有好處。

＊

生物工程學家馬科姆．馬可維（Malcolm MacIver）推測認為，魚類翻騰上陸是促成我們如今稱為「意識」發展的關鍵變遷之一。意識不是單一腦部器官或甚至單一活動；意識是作用於多重階層的眾多活動，所構成的一種複雜的交互影響。它牽涉到醒覺、對知覺輸入的接收與反應、想像力、內在經驗及意志力。神經科學和心理學對於意識是什麼以及它的運作方式，已有許多認識。不過我們對意識的瞭解，仍遠遠稱不上完備。
意識還是種獨特的沉重包袱。能自我反省、思考我們的過去和可能未來、斟酌世界和宇宙的狀態，會為我們帶來很大的好處，卻也開啟了疏離和焦慮的窗口。美國文化人類學家歐內斯特．貝克爾（Ernest Becker）評述丹麥哲學家索倫．齊克果（Søren Kierkegaard）時，便曾這樣描述意識的特性：

什麼叫做有自我意識的動物？這是種荒唐的想法，甚至稱得上怪誕。這意思是知道自己是蠕蟲的食物。這就是恐怖之處；無中生有，冠上了個名字，對自我的意識，深沉的內在感受，還有對生命和自我表達的極度內心渴求──有了這一切，然後仍得死去。

自我察覺的特點在於，能夠擁有豐富的內在生活，並省思一個人在宇宙間的地位，這似乎有必要以特別方法來給予解釋，讓它在整體全貌中具有獨特地位。意識是否「只是」談論服膺物理定律的某類原子集群的方式？或者當中是否含有某種全新的性質──要嘛就是種全新類別的實體，笛卡兒大概會這樣想，不然也起碼是凌駕尋常物質的獨有特性。
若說有任何一個現實層面，讓大家懷疑世界的純物理性和自然主義式概念，那恐怕就是意識的存在了。而且要想說服懷疑論者可能很難，因為就算是最樂觀的神經科學家，也不會宣稱他們對意識已經擁有完備而周全的理論。就實際而言，我們擁有的是一項期許，指望當我們達成這樣的認識，結果就會發現那與核心理論的基本信條完全契合──隸屬物理現實之一部分，而非與之分離。
為什麼抱持這樣的期望？追根究底這有部分出自關乎我們信任度的貝葉斯氏推理。統一的物理世界理念在許多情境脈絡下，都開創出輝煌的成果。而我們有充分的理由認為，將來它同樣能夠說明意識。不過我們還能提出一種明確案例，論證另一種觀點的效果並不是非常好。若說我們不容易看出，如何把意識平順納為物理現實的一部分，那我們也就更難想像，它如何可以是其他任何事項。這裡我們的主要目標，並不是想解釋意識如何運作，而是闡明它確實可以在不講人情的自然定律支配下的世界裡運作。
我們會在本章和下一章強調讓意識顯得很特別的特徵。接著在後續幾章，我們還會檢視其他論述──那些觀點認為，不論意識為何，肯定都不只是關乎服膺傳統物理定律之尋常運動物質的談論方式那麼簡單。我們會發現，這些論述沒有一種能令人非常信服，最後我們也只能益加堅信，我們是自然世界的基本要件，包括我們的思想和情緒等等一切。

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有時候當我們想到我們的意識自我，不禁要想像自己腦中住了一個小人，在裡面做決定並且拉線操控我們。就算我們不像笛卡兒那般深信，有種無形靈魂以某種方式與我們的肉體互動，我們依然忍不住設想，我們主司自我察覺的部位，也就是我們的腦中，住了一個獨裁的「自我」。哲學家丹尼爾．丹尼特（Daniel Dennett）創制出「笛卡兒劇場」（Cartesian theater）一詞，來指稱設想中的心智控制室，描述那裡面有個細小人兒，專門蒐集我們的感官輸入，取用我們的記憶，並且發送指令到身體的各處部位。
然而，意識似乎不像是那樣。我們的心智並不採行由上而下的獨裁運作方式；心智是吵鬧不休的議會，裡面有相互鬥法的派系和核心小組，表面之下的繁雜事項，遠比我們的意識所察覺並接觸到的更多。
皮克斯奇幻動畫電影《腦筋急轉彎》（Inside Out）描繪思維歷程出自喜悅、悲傷、嫌惡、憤怒和害怕這五種擬人化情緒的協同作業。五種情緒各自針對某個特定局勢的合宜處理方式提出意見，接著取決於環境情勢，其中一個聲音就會掌控大局。專門煞風景的神經科學家很快就指出，那也不是心智的真正運作方式。不過比起想像有個單一的統一自我，在精神上已遠遠更為貼近事實真相；實際上也真有不同的「聲音」，各自協助促成我們自我意識和決策作業的最終敘事。
我們可以做兩處修改，讓《腦筋急轉彎》模型更貼近現實。首先，協助促成我們的思想歷程的種種不同「模組」，並不直接映現在情緒上（它們也沒有迷人性格或色彩鮮明的擬人化肉體）。它們是各式各樣的無意識歷程──即在意識明確發展成形之前，就已依循生物演化進程自然生成的各種心智功能。其次，儘管心智沒有獨裁者，議會總理一類的角色仍似乎是有的，這是個認知席位，從許多模組傳來的輸入，就是在這裡縫合成一席綿密的意識。
心理學家丹尼爾．康納曼曾以決策研究獲頒諾貝爾經濟學獎，他宣稱我們的思想有兩種模式，分別稱系統1和系統2（這個稱號最早由基斯．斯坦諾維奇〔Keith Stanovich〕和理查．韋斯特〔Richard West〕導入）。系統1包括在我們的自我意識表層下翻騰的所有不同模組；那是種自動且「快速」的直覺思維，而其驅動力是無意識反應和捷思（heuristics），也就是由先驗經驗所形塑的現成陽春型策略。當你在早上不假思索地沖泡咖啡或開車出門上班，心中並沒有真正專注於手頭動作，這時正是系統1統籌了一切。系統2則是我們有意識且「緩慢」的思維模式，進行時需要專注；當你專心處理數學難題，這時就是系統2投入工作。
當我們完成一天活動，在腦中執行的工作，絕大多數是系統1的成果，儘管我們的自然傾向會把功勞歸給我們的自覺型系統2。康納曼把系統2比擬為「一個配角卻自以為是女主角，然而她對情況往往毫無概念」。或者就如神經科學家大衛．伊格曼（David Eagleman）所述：「你的意識就像跨大西洋輪船上的小小偷渡客，自以為對這趟航程居功厥偉，卻沒有體認到腳下龐大工程機具的功勞。」
系統1／系統2的劃分，是所謂思考的「雙重歷程理論」（dual process theory）的一個實例。柏拉圖也曾討論過這類理論的早期實例，他在《斐德若篇》（Phaedrus）對話錄中介紹了雙輪戰車的寓言。他討論的是靈魂，不是心智，不過道理密切相關。在對話中，蘇格拉底解釋，靈魂有個駕車御夫（系統2)，由兩匹馬（系統1）拉動，其中一匹很高貴，另一匹則專惹麻煩。心理學家喬納森．海德特（Jonathan Haidt）曾論稱，柏拉圖太誇大御夫的功勞，另一種比喻則更恰當，那就是巨象頂上坐了一位小小騎士。那位騎士──我們有意識的自我──發揮若干控制力量；不過絕大多數力量都是底下那頭大象發出的。

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意識的標誌是種內在心理體驗。字典定義大概會是「一個人對自我、思想和環境的覺知」。關鍵是覺知；你存在，而且你坐的椅子也存在，不過你知道你存在，你的椅子卻不知道。就是這種反身特性──心智思索自己──讓意識顯得那麼特殊。馬可維便曾論稱，這組拼圖的最重要零片（投入時間來思忖多重可能選項，打破刺激和反應的即時關連性），在我們爬上岩石時，就開始獲得演化青睞。我們很自然就會假定，我們的想像力機能是出自演化壓力，因為發展出權衡未來行動競爭選項的能力有利於生存。心理學家布魯斯．布里奇曼（Bruce Bridgeman）更大膽地將意識描述為「執行計畫的機制，使行為可以受計畫驅使，而不是左右於當前環境偶然性」。意識不只於此；我們可以察覺到自己陷入愛河或是聆賞交響樂演奏，但不必制定出任何計畫。然而，召喚不同可能未來的能力，肯定隸屬於意識的一部分。
令人迷惑的「制定計畫」簡單構想底下還有許多現象。我們不能只審酌當前片刻，還必須擁有能構思未來時間的能力。我們必須有辦法在我們的心智圖像當中，描繪出我們自己以及世界其餘部分的行動。我們必須可靠地預測未來行動和可能結果。最後，我們必須能同時針對多種情節採取行動，最終還必須在那些情節之間進行比較和選擇。
預先制定計畫似乎是種很基本的能力，我們常常等閒視之，不過那卻是人類心智一種極不可思議的本領。

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你的意識所知覺的「現在」，和你生命的當前片刻並非同一回事。我們有時會把意識想成一種指導我們思想和行為的統一要素，但事實上那是從我們大腦不同部位和感官知覺收受輸入，拼接縫合而成的結果。這種縫合作業需要時間；倘若你一手碰觸鼻子，另一手碰觸一隻腳，你會覺得這是種同時的體驗，然而事實上神經衝動要從你的腳傳到你的腦，需要比從鼻子傳到腦更長的時間。你的腦會等到所有輸入全都聚集，到那時才把它們化為你的意識知覺呈現給你。大致來講，你對於「現在」的體驗，是你在幾十或幾百毫秒之前實際發生的事。
愛沙尼亞─加拿大心理學家安道爾．圖威（Endel Tulving）曾提出時間統覺（chronesthesia）或「心智時光旅行」的說法。圖威的一項貢獻是區分兩種不同的記憶：語意記憶（semantic memory），意即普通知識，好比蓋茨堡是美國內戰一起重要戰役的發生地；以及情節記憶（episodic memory），則記錄我們的私人經驗回憶，例如我高中時去過蓋茨堡。圖威指出，心智時光旅行和情節記憶有關——想像未來和回憶往事，是類似的意識活動。
近來神經科學研究為這個觀點增加了可信度。研究人員得使用功能性磁振造影術和正子發射斷層造影掃描儀，來精準測定腦中哪些部位，會在受試者進行種種不同心智活動時活化起來。有趣的是，在儀器看來，「回憶在過去特定情境下的自己」和「想像在未來特定假想情境下的自己」，會動用腦中極類似的子系統組合；換句話說，情節記憶和想像力動用相同的神經機具。
結果發現，過去經驗的記憶並不像事件的錄影或影片紀錄，也不是各儲存瞬間片刻的個別影音檔。記憶儲存比較像是一部腳本，當我們回憶一件過去的事，腦中取出腳本，並上演一齣聲光氣味俱全的小戲碼。腦中有個部分儲存腳本，其他部位則負責舞台佈置和道具。這有助於解釋為什麼記憶有可能完全錯誤，然而在我們看來卻又完全鮮明真實──因為大腦可能會使用錯誤或準確的腳本，來上演一齣戲，但結果同樣令人信服。這還有助於解釋，我們想像未來的時間統覺能力，有可能是經由天擇發展出現的。演化始終設法以現有材料來發揮功能，運用我們現有的過往記憶能力，來建構我們的想像本領。
擁有心智時光旅行能力，是意識層面的重要成分，不過這肯定並非全貌。肯特．科克倫（Kent Cochrane）是位失憶症患者，也是心理學文獻的名人，常以代號患者「K.C.」被提起。K.C.三十歲時騎摩托車出了嚴重車禍，他活了下來，然而在手術時喪失了腦中一些部位，包括海馬迴，而且他的顳葉內側也嚴重受損。後來他的語意記憶保留了下來，情節記憶卻完全喪失。導致他形成新記憶的能力幾乎蕩然無存，處境和《記憶拼圖》（Memento）中人物雷納德．謝爾比（Leonard Shelby）非常相像。K.C.知道他有一輛車，卻完全想不起來他開過那輛車。他的基本心智能力完整無缺，和人交談也不會有問題。他只是記不住他見過或做過的任何事情。
就某層意義來看，說K.C.是「有意識的」幾無疑義。他是清醒有知覺的，也知道自己是誰。然而K.C.完全沒能力考量他自己的未來，這說明了記憶與想像力之間存有連帶關係。當旁人問他明天會怎樣或甚至當天稍晚要做什麼，他只會表示一片空白。他的個性在車禍後出現重大改變。從某個角度看，他已經成了另一個人。
部分證據顯示，幼兒直到大約四歲之前沒有情節記憶，直到大約四歲，也就是開始發展出模仿其他人心智狀態的階段，情節記憶才同時開始發展。舉例來說，幼童在更早階段，已經能學習新事物，然而他們卻很難把特定事件和新知識聯結在一起。圖威便論稱，真正的情節記憶，以及連帶相關的想像力與心智時光旅行本領，可能是人類的獨有特點。這是一項耐人尋味的假設，不過以這門學問的當前水平，我們還沒辦法說得很肯定。試舉一例，我們都知道，小鼠在嘗試取得食物失敗之後，即便食物已被拿走，牠依然會繼續思索該如何取得，而這可以詮釋為一種計畫制定行為。牠們的心智活動牽涉到海馬迴，這個部位在人類來說與情節記憶有關。就想像未來方面，我們擁有極細密豐富的本領，同時也不難想像，這能力有可能跨越眾多世代，逐漸演化成形。

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關於意識的發展，我們還有許多部分並不明白，以至於任何理論都很容易受到質疑。離水上陸是否就如馬可維所稱，成為一件旋乾轉坤的關鍵要項，或不過只是信口開河？我們應該抱持質疑；這正是我們該做的。有些水生動物似乎比你家水族箱裡的金魚更聰明。鯨和豚當然都是好例子，不過牠們屬於哺乳類，是陸生動物的後裔──所以牠們的智力並不能駁斥那項假設，反而是一項支持證據。根據多項標準，章魚都算相當聰明的生物，牠們的腦大小在無脊椎動物（沒有脊索的動物）當中是最大的，但牠所擁有的神經元數，只大約相當於人類數量的千分之一。章魚或許沒辦法玩填字遊戲，不過牠能應付某些簡單挑戰，好比打開罐子，取得裡面的食物。
馬可維指出，儘管章魚是水下生物，卻似乎能將感官能力推展到極限。牠們的眼鏡非常大，而且執行複雜工作時，似乎會靜止不動。章魚的處境很危險；從掠食型海棲動物的觀點來看，牠是一袋很容易被捕獲的可口養料。為求生存，牠們必須發展出創新的自衛策略，改變表面顏色來偽裝，被迫逃逸時，還能發射墨水煙霧。智慧也是自衛武器的一環；章魚睡覺時會藏身岩石和珊瑚礁間，還會佈置碎石片來遮蔽自己，以免被看到。促使章魚長出更大腦部的演化壓力，或許完全不同於催生出陸棲動物的壓力類型。
不論爬上陸地的重要意義為何，它並沒有立刻催生出能書寫十四行詩、證明數學定理的動物。四億年是一段很長的歲月。我們所知的意識，經歷了許多步驟才演化出現。黑猩猩能思考並執行計畫，好比製作工具來取得伸手搆不著的香蕉。那就是一種想像的思維，不過這肯定還不是故事的全貌。
我們可以設想出許多關鍵片刻，在意識演化史上最終促成我們現有心智能力的精妙複雜度。如同可化約複雜捕鼠器給我們的啟示一般，我們不該被最終產物令人怯步的精密複雜性嚇到，誤以為那不可能經由眾多小步驟達成。

第一篇：宇宙／PART ONE: COSMOS
6 我們的宇宙

沒有哪件事情會像思忖宇宙那麼能釐清人類的處境了。當你舒服地端坐客廳，手持一杯酒和一本好書，你大概猜不到左鄰右舍正在發生的事，其實是受到整個宇宙演化的戲劇性影響。我們在地球這裡生活的許多最重要特徵──我們關於時間流逝的概念、因果關係的存在、我們對於過去的記憶，還有對於未來的自由抉擇──追根究底全都是接近大霹靂時期的條件所造成的後果。為了明瞭整體全貌，我們必須先把自己擺進宇宙情境的脈絡。
我們仰望夜空時很難不感到悸動。眼前完全黑暗，遠離人類無孔不入的文...

緒論／Prologue

第一篇：宇宙／PART ONE: COSMOS
1 現實的基本本質／The Fundamental Nature of Reality
2 詩性自然主義／Poetic Naturalism
3 自行運轉的世界／The World Moves by Itself
4 後續事項的決定因素為何？／What Determines What Will Happen?
5 事發理由／reasons why
6 我們的宇宙／Our Universe
7 時間之箭／Time's Arrow
8 記憶和起因／Memories and Causes

第二篇：理解力／PART TWO: UNDERSTANDING
9 認識這個世界／Learning about the World
10 更新我們的知識／Updating Our Knowledge
11 凡事質疑好嗎？／Is It Okay to Doubt Everything?
12 現實浮現／Reality Emerges
13 哪些是真正存在的，哪些則是錯覺／What Exists, and What Is Illusion?
14 信念行星／Planets of belief
15 接受不確定性／Accepting Uncertainty
16 若不實際投入檢視，我們對世界能認識多少？／What Can We Know about the World without Actually Looking at It?
17 我是誰？／Who Am I?
18 綁架上帝／Abducting God

第三篇：真髓／PART THREE：ESSENCE
19 我們知道多少／How Much We Know
20 量子國度／The Quantum Realm
21 詮釋量子力學／Interpreting Quantum Mechanics
22 核心理論／The Core Theory
23 構成我們的原料／The Stuff of Which We Are Made
24 日常世界的有效理論／The Effective Theory of the Everyday World
25 為什麼有宇宙？／Why Does the Universe Exist?
26 肉體和靈魂／Body and Soul
27 死亡就是終點／Death Is the End

第四篇：複雜性／PART FOUR：Complexity
28 一杯咖啡裡的宇宙／The Universe in a Cup of Coffee
29 光和生命／Light and Life
30 灌注能量／Funneling Energy
31 自發組織／Spontaneous Organization
32 生命的根源和目的／The Origin and Purpose of Life
33 演化的自啟動作為／Evolution's Bootstraps
34 遍搜地貌景觀／Searching through the Landscape
35 突現的目的／Emergent Purpose
36 重點在我們嗎？／Are We the Point?

第五篇：思想／PART FIVE：Thinking
37 蔓生形成意識／Crawling into Consciousness
38 喃喃自語的腦子／The Babbling Brain
39 是什麼在思考？／What Thinks?
40 困難問題／The Hard Problem
41 殭屍和傳說／Zombies and Stories
42 光子有意識嗎？／Are Photons Conscious?
43 什麼作用於什麼之上？／What Acts on What?
44 選擇的自由／Freedom to Choose

第六篇：關懷／PART SIX：Caring
45 三十億次心跳／Three Billion Heartbeats
46 現狀和應有的狀況／What Is and What Ought to Be
47 規則和必然結果／Rules and Consequences
48 建構良善／Constructing Goodness
49 傾聽世界／Listening to the World
50 存在主義治療／Existential Therapy

附錄：你和我的基底方程式／The Equation Underlying You and Me
參考資料／References
深入閱讀／Further Reading
感謝詞／Acknowledgments
中英對照／Index

緒論／Prologue

第一篇：宇宙／PART ONE: COSMOS
1 現實的基本本質／The Fundamental Nature of Reality
2 詩性自然主義／Poetic Naturalism
3 自行運轉的世界／The World Moves by Itself
4 後續事項的決定因素為何？／What Determines What Will Happen?
5 事發理由／reasons why
6 我們的宇宙／Our Universe
7 時間之箭／Time's Arrow
8 記憶和起因／Memories and Causes

第二篇：理解力／PART TWO: UNDERSTANDING
9 認識這個世界／Learning about the World
10 更新我們的知識／Updating Our Knowledge
11 凡事質疑好...