研究生英语阅读教程课文全文参考译文.

述了地球如何围绕太阳运转，以及太阳如何进而围绕大量星群的中心运转，这些星群即所 谓的银河系。演讲结束之时，一位坐在房间后排的矮个老妇人站起来说道：“你讲得一派 胡言。这个世界实际上是驮在一只大乌龟背上的平板。”这位科学家不为所动，微笑着答 道:“那么这只乌龟是站在什么上面的呢? ”“你很聪明，年轻人，的确很聪明，”老妇人说， “不过，这是一只驮着一只一直驮下去的乌龟塔啊！”

大部分人会觉得、把我们的宇宙喻为一个无限的乌龟塔相当荒谬，可是我们凭什么自 以为知道得更多一些呢? 对于宇宙，我们了解多少，又是怎样知道的呢? 宇宙从何而来， 又将向何处去? 宇宙有开端吗? 如果有的话，在这之前发生了什么? 时间的本质是什么? 它会有一个终结吗? 我们能回到过去的时间吗？奇妙新技术的出现引发了物理学上的一些 最新突破，为回答这些长期以来悬而未决问题提供了建议。也许有一天这些答案会像我们 认为地球绕着太阳运动那样显而易见——当然也可能像乌龟塔那般荒唐可笑。唯有时间（不 管其含义如何）才能判断。

依据一些早期的宇宙论的观点和犹太/ 基督/ 穆斯林教派传统的观点，宇宙起源于一

个有限的、并且不太遥远的过去的时间。对这样一个起源，有一种观点是感到必须有“第 一原因”来解释宇宙的存在。( 在宇宙中，你总可以将一个事件解释为由另一个更早的事 件所引起，但是宇宙本身的存在只有当宇宙具有一个开端时才能被解释。) 另一种观点是 圣· 奥古斯丁在他的《上帝之城》中提出的。他指出，文明在进步，我们将记住创造业绩 和发展技术的人们。因此，人，也许宇宙，不可能已经存在了太长的时间。圣· 奥古斯丁 根据《创世纪》一书，将公元前5000 年作为宇宙诞生的时间。( 有趣的是，这和上一次的 冰河时期结束的时间，大约公元前1 万年相距不远。考古学家告诉我们，文明实际是从那 时开始的。)

另一方面，亚里士多德和大多数其他希腊哲学家不喜欢创生的思想，因为它带有太多 神学干涉的味道。他们相信，人类及其周围的世界已经并将继续永远存在。古代的人们已 经考虑到上述文明进步的论点，并用周期性洪水或其他灾难的重复出现使人类回到文明的 起点，来回答上述问题。

1781 年，哲学家伊曼努尔· 康德发表了里程碑般的( 也是非常晦涩的) 著作——《纯 粹理性批判》。在这本书中，他深入地考察了关于宇宙在时间上是否有开端、空间上是否 有限的问题。他称这些问题为纯粹理性的二律背反（也就是矛盾)。因为他感到存在同样 令人信服的论据，来证明宇宙有开端的正命题，以及宇宙已经存在无限久的反命题。他对 正命题的论证是：如果宇宙没有一个开端，则任何事件之前必有无限的时间。他认为这是 荒谬的。他对反命题的论证是：如果宇宙有一开端，在它之前必有无限的时间，为何宇宙 必须在某一特定的时刻开始呢? 事实上，他对正命题和反命题用了同样的论证。它们都是 基于他的未言明的假设，即不管宇宙是否存在了无限久，时间均可无限地倒溯回去。我们 会看到，在宇宙开端之前时间概念是没有意义的。这一点是圣· 奥古斯丁首先指出的。当 他被问及：“上帝在创造宇宙之前在做什么?”奥古斯丁并没有回答说：“它正为问这类问 题的人准备地狱。”而是说：“时间是上帝所创造的宇宙的一种产物，在宇宙开端之前不存 在。”

在多数人都认为宇宙基本上是静态的而且是不变的情况下，探讨宇宙是否有一个起源 确实是一个属于玄学或神学范畴的问题。人们可以用两种不同的理论解释他们所观察到的 事物。一种理论是宇宙永存；而另外一种理论是宇宙在某一个有限的时间以一种特定的方 式被启动，而这种方式又使得宇宙看上去曾经永远存在。但在1929 年，埃德温· 哈勃作 出了一个具有里程碑意义的观测，即不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们 而去。换言之，宇宙正在膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，在过 去的某一时刻，大约100 亿至200 亿年之前，所有星体都存在于同一地点，而那时候宇宙

的密度是无限大。这个发现最终将宇宙起源的问题带进了科学的王国。

哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙的尺度无穷小，而且无限紧密。 在这种条件下，所有科学定律，所有预见将来的能力都失效了。如果在此时刻之前有过些 事件，它们也不可能影响现在所发生的一切。所在我们可以不理它们，因为它们并没有可 观测的结果。由于更早的时间根本没有定义，所以在这个意义上人们可以说，时间在大爆 炸时有一个开端。必须强调的是，这个时间的开端和早先考虑的非常不同。在一个不变的 宇宙中，时间的起点必须由宇宙之外的存在物所赋予; 宇宙的开端并没有物理的必要性。 人们可以想象上帝创造宇宙发生在过去的任何时间。另一方面，如果宇宙在膨胀，宇宙的 起源似乎就有了物理的原因。人们仍然可以想象，上帝是在大爆炸的瞬间创造宇宙，或者 在晚些时候，以使它看起来就像发生过大爆炸似的方式创造，但是设想在大爆炸之前创造 宇宙是没有意义的。膨胀的宇宙并没有排斥造物主，但却对它何时从事这工作加上了时间 限制！

为了探讨宇宙的本质以及关于宇宙是否有始终等问题，你必须清楚什么是科学理论。 我将采用一个简单的观点，即理论只不过是宇宙的模型或它的受限制的部分模型，是一组 联结这模型的量和我们所做的观察的规则。它只存在于我们的头脑中，不具有任何的现实 性（不管在任何意义上）。一个好的理论应满足两个要求。一是它必须能够用少数几个固 定要素的模型来准确地描述人们所观察到的大量现象。二是它还必须能够对人们未来所能 观察到的现象的结果加以明确的预测。例如亚里士多德相信恩培多克勒的理论，即任何东 西都是由四种元素组成的：土、空气、火和水。这一理论足够简单，但它没有做出任何明 确的预测。另一方面，牛顿的引力理论是基于甚至更为简单的模型，即两物体之间的相互 吸引力与被称为质量的量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。但是它能够以很高的 精确性预言太阳、月亮和行星的运动。

任何物理理论都只是假设，从这个意义上来讲，理论总是暂时的，永远不可能被证明。 不管多少回实验的结果和某一理论相一致，你永远不可能断定下一次结果不会和它矛盾。 另一方面，那怕你只找到一个和理论预言不一致的观测事实，即可证明它的错误。正如科 学哲学家卡尔· 波帕所强调的，一个好的理论的特征是，它能给出许多原则上可以被观测 所否定或证明有误的预言。如果新的实验中观测的结果与这预言相符，则这理论就幸存， 我们对它的信心也随之增加。但是如果有一个新的观测与之不符，我们就只得抛弃或修正 这理论。

至少人们认为应该是这样的，但是你总是可以对做出观测的人的能力表示怀疑。 实际上经常发生的是，创建的新理论是原先理论的推广。例如：对水星的非常精确的 观测揭示出它的运动和牛顿理论预言之间存在很小差异。爱因斯坦的广义相对论所预言的 运动则和牛顿理论的预言略有不同。爱因斯坦的预言和观测相符，而牛顿的预言与观测不 相符，这一事实是这个新理论的一个关键证据。然而我们在大部分实际情况下仍用牛顿理 论，因为在我们通常处理的情形下，两者差别非常小。（牛顿理论的另一个巨大优势在于， 它比爱因斯坦理论容易得多！）

科学的终极目标在于提供一个简单的理论去描述整个宇宙。然而，大部分科学家实际 采用的方法是把问题分为两部分。首先，是一些告诉我们宇宙如何随时间变化的定律。（如 果我们知道在任意时刻宇宙是什么样子，那么这些定律就能告诉我们在以后的任一时刻宇 宙的样子。）第二，关于宇宙初始状态的问题。有些人认为科学只应过问第一部分，他们 认为初始状态的问题应是玄学或宗教的范畴。他们会说，全能的上帝可以随心所欲地启动 宇宙。也许是这样的。但是，倘若那样，它也可以使宇宙以完全任意的方式演化。可是， 看起来它却选择让宇宙以一种非常规则的、按照一定规律的方式演化。所以，看起来可以 同样合理地假定，也存在着影响初始状态的的定律。

事实上，要想创立一个能够描述一切宇宙现象的理论是十分困难的。取代的办法是， 我们可以把问题分割开来，进而创建一些局部理论。每个局部理论对特定有限范围的观测 进行描述和预言，而忽略其他量的效应，或仅用简单的一组数字来代表它们。可能这种方 法是完全错误的。如果宇宙中的每一个事物都非常依赖于其他的任何一个事物，就不可能 通过隔离法研究问题的部分去找到完整的答案。尽管如此，这确实是我们在过去取得进展 所用的方法。牛顿引力理论又是一个经典的例子，它告诉我们两个物体之间的引力只取决 于与每个物体相关的一个数字——它的质量，而与物体由何物组成无关。这样，人们不需 要太阳和行星结构及成份的理论就可以计算它们的轨道。

因为除了在最极端的情况下，我们目前所掌握的局部理论已经足够进行精确的预测， 因此很难找到现实的理由去探索宇宙的终极理论。( 但是值得指出，类似的论点也可以用 来攻击相对论和量子力学，而这些理论已给我们带来了核能和微电子学革命！ ) 一套完整 的统一理论的发现可能无法帮助我们种族的存活，甚至也不会影响我们的生活方式。但是 自从文明开始，人们就不甘于将事件看作是互不关联的，不可理解的。他们渴求理解世界 的根本秩序。今天我们仍然渴望知道，我们为何在此？我们从何而来? 人类求知的最深切 的愿望足以为我们不断的探索提供正当的理由。而我们的目标恰恰正是对于我们生存其中 的宇宙做出完整的描述。 第十一课 用思维操作机器 卡尔 兹莫

杜克大学实验室里一项猕猴试验表明，我们不久就能仅用我们的思维就能活动人造假 肢，控制机器人战士，并和数千英里外的人通讯。

（1）在杜克大学神经工程中心的实验室里，发生了不可思议的事——不过，开始很难 看明白是什么东西。一个机器手臂从这边到那边不停地摆动，活像真的，非常怪异，好像 它试图从空中抓取看不见的苍蝇。机器手臂伸出机械手时绕枢轴转动并伸直。手钳合拢， 夹紧几秒钟，然后松开并缩回来，再朝新的方向伸出去。不错，这里没有什么特别惊人的 东西——机器手臂毕竟能做从制造汽车到给dna 排序的每样事情。但是，那些机器手臂 是用软件操纵的；而杜克大学的机器手臂接受的是一种不同的指令。要察看这些指令来自 何方，你得沿着从实验室出来的一长串乱糟糟的电缆走进大厅，再到另一个小房间。 （2）这个房间里坐着一个不动的猕猴。

（3）猕猴被捆在椅子上，眼睛盯着计算机显示屏。显示屏上有个小黑点，从这边跑到 那边；黑点停住时，围绕它的圆圈就扩大。只观看，你不会知道那黑点是表明另一个房间 里机器手臂的活动情况。圆圈表示机器人的手钳夹紧；夹力增加，圆圈扩大。换句话说， 黑点和圆圈随机器手臂的活动作出反应。机器手臂呢? 它是由猕猴操纵的。 （4）我刚才不是提到猕猴是不动的吗?

（5）再看看那些电缆。电缆弯弯曲曲地进入计算机后盖，然后又出来，最后到达猕猴 头上的帽子里。电缆从埋在猕猴大脑里的数百个电极接收信号，猕猴用思维向机器手臂发 出指令。

（6）几十年来，科学家就一直在思索、推测大脑和机器直接联系的可能性，但都认为 这不切实际。只是到了20 世纪90 年代末，科学家才开始充分地了解大脑与信号处理的有 关知识，从而出现了使科幻小说的幻象变成现实的希望的曙光。自那以后，人们开始以惊 人速度积累对大脑活动的深刻认识——大脑怎样给人体编码指令及大脑随后怎样学会改进 那些指令。杜克大学从事猕猴和机器手臂研究的人员处在该项技术的前沿。该大学的神经 学家、神经工程中心主任米格尔· 尼科莱利斯说:“这大大超出我们以前所做的。”的确， 该中心猕猴的表现说明，人类的思维与机器结合很快就会变为现实。

（7）尼科莱利斯及其小组深信，5 年内他们就能制造出由脑内植入电极的人来控制的

机器手臂。他们首要关注的是医疗领域——其目的是给肢体瘫痪的人提供使他们日常生活 更方便的新工具。但是，他们和其他科学家小组取得的成就在公营和私营部门激起了更为 广泛的兴趣。国防高级研究规划局已拨款2 400 万美元，支持美国全国各种脑－机研究活动， 其中包括杜克大学的研究小组。该局希望开发的重点项目是: 由思维操纵的作战机器人和 能完全用思维控制飞行的飞机。你想要与家庭生活关系密切一些的东西吗? 那就试试只要 通过大脑想就能交谈的智能电话吧。

（8）解码大脑指令的想法乍看起来可能像是十足的狂妄自大。计算机怎么能窃听日常 生活每时每刻发生在大脑里的全部活动呢?

（9）然而，经过一个世纪神经病学的研究有了突破性进展后，科学家不再那么畏惧大脑， 缩手缩脚了；他们只把大脑看作另一个信息处理器，尽管是世界上最复杂的处理器。神经 工程中心与尼科莱利斯同为主任的克雷格· 亨利克斯说:“我们不把大脑看作神秘的器官。 我们把大脑中迸发出来的信息看成是1 与o，我们正在解码大脑。”

（10）当然，所有这些1 与o 都来自大脑几十亿个神经元。神经元一端受到进来的刺 激物时——例如，光子击中视网膜，视网膜就将视觉信息传递给临近的神经元——电脉冲 便经过神经元全长传递。根据接收到的信号，神经元每秒钟可爆发出数以百计的这种脉冲。 当每个脉冲到达神经元的远端时，便刺激这神经细胞发出神经传递素，这些神经传递素能 在邻接的神经元中激发出新的电脉冲。用这种方法，信号就像赛跑中的接力棒一样，传递 到大脑各处。最终，这种连珠炮似的代码引起沿神经传播的电脉冲，因为这些神经从大脑 发端，遍布全身，就会引起肌肉各种不同形式的收缩、张弛，使我们眨眼、说话、行走或 吹大号。

（11）20 世纪30 年代，神经学家开始用可植入体内的电极记录这些脉冲。尽管每个 神经元都包有绝缘鞘，但脉冲仍然在神经细胞外产生微弱的电场。研究大鼠与猴子大脑的 人员发现，将电极的敏感尖端放在一神经元附近，他们能检测到信号迅速穿过神经元时电 场发生的突然变化。

（12）科学家越深人研究这种神经密码，他们就越意识到这种神经密码与计算机的开、 关数码并非完全不同。如果科学家能破解这种密码——将一个信号转变为“抬手”而另一 个信号转变为“向左看”——那么，他们就能用这信息操纵机器。与杜克大学研究人员合 作的研究者、纽约州立大学州南部地区布鲁克林卫生科学中心的研究人员约翰·查平说:“这 种想法并不新鲜。人们自20 世纪60 年代就开始考虑这个问题了。”

（13）但是，大多数研究人员认为，每种类型的运动都是靠大脑几十亿神经元中一些 少数特定的神经元来控制的——为了找到那些少数神经元而需要监测整个大脑则会使成功 的解码变为实际办不到的事。查平说:“如果你想要机器手臂向左动，你就得找携带向左 运动指令的那小撮神经元。但是，你事先并不知道那些神经元在什么地方。”

（14）因此，那时知道的一切表明，使脑－机联系是徒劳无益之举。结果证明，那一 切都是错误的。

第十二课 生死之间的二英寸 罗伯特 理 霍兹

（1）在以18 倍于声速的速度飞行时，在航天飞机上生与死之间的距离只有2 英寸。 （2）这是航天飞机大多数陶瓷防热瓦的尺寸。国家航空航天局的调查员正在努力搞清， 是什么原因造成了在星期六“哥伦比亚”号航天飞机返航时失事坠毁。这一事故使7 名航 天员殒命，并使飞机的残骸碎片散布在美国西南部大地上。而在事故调查中，人们正在对 航天飞机上由26 000 片陶瓷瓦构成的保护层进行认真仔细地检查。

（3）在以那样高的速度飞行时——温度几乎是航天飞机铝合金机身熔点的两倍——几 乎任何灾难最终都会涉及防热罩的破裂而使航天飞机崩溃。这奇特的二氧化硅瓦片——由