序言
从古至今，科学方法的作用乃是阐明一切概念，尤其是那些从意识萌芽以来就一直困扰着人类的概念。它不仅能解释爱、希望与仁慈，还能阐明那些创造人类成就的伟大启示，比如七宗罪中的傲慢、嫉妒、暴怒、懒惰、贪婪、暴食和色欲，都可以用科学方法加以诠释。不过本书所涉及的内容并没有那么宽泛：我只会考虑与存在相关、几千年来一直都是神话灵感来源的重要问题，研究如何用科学去解释这些问题，在揭去其神秘面纱的同时保持人们的兴趣和遐想。于是，宇宙和人类自我的诞生及其终结便成了我所关注的焦点。
我们会在愚昧和希望所共同创造的神话中东寻西觅，为了不迷失方向，我希望能先从广义上确立对科学方法的本质及可能存在的局限性的认识。总的来说，很少有人会否定科学在创新制造及创新应用方面所发挥的重要作用，因此我们不用在这个问题上耽误时间。在此我也不想讨论这些创新是否在总体上增加了人类的幸福感，因为它们既会带来疗效显著的药品、优质充足的食物、做工精良的衣服、快捷便利的交通、丰富多样的娱乐，也会产生高效的杀戮方式、环境破坏、对他人有意无意的伤害，让社会为之付出代价。实际上，我所关注的是科学方法能否阐明人类高度关注的问题，在消除人们的无知的同时依然能够保持其求知的欲望。
在人类的历史中，科学方法出现得很晚。人类花了数千年的时间才跌跌撞撞地发现了这种在今天看来非常简单明显、以事物观察和意见比较为核心的探索模式。当然，观察和比较都十分复杂，毕竟科学研究不是轻松愉快地在大自然中走走瞧瞧。首先，观察是对自然现象的人为控制和掌握：打个比方，家猫可以成为被观察的对象，但是老虎却不行，因为后者未被驯化，无法为人所控。其次，观察要稳定，不能轻易地受到其他因素的干扰：观察一定要专注且独立地进行。最后，观察要客观，不能一味地表达偏见和成见：观察必须经过实验的验证。至于意见比较则不能沦为闲聊：专家的详细审查和评估至关重要。尽管审查严格，但由于评审者松懈或被送审者欺骗，错误有时还是会有意无意地出现，但不会一直存在，因为自始至终的审查终会将其发现并进行纠正。实际上，结论越离奇，想法越大胆，对想法的审查和评估就会越严格。
观察与数学的结合十分密切。人类——或许是由于某种社会学的因素，通常是人类——已经发展出了一套极其凝练且强大的语言，那就是数学。事实证明，数学可以作为绝佳的工具来客观地梳理极具想象力的思维产物或作为突发奇想的基础支撑，这样它们才能在观察和预测方面经得起严格的定量比较的考验。我还要补充一点，虽然本书中没有直接出现数学方面的内容，但数学的确是一块隐藏在本书中的深层基石。
然而并不是所有的科学研究都在实验和数学这对伟大组合的支持下飞速发展。达尔文并没有将他的自然选择理论用一组数学公式来表达，但其理论的作用却非比寻常。他的思想在这一理论的多个层面都有所体现，可以通过数学方法加以解释，从而显著增强该理论的效用。就其本质而论，自然选择理论虽不是数学理论，却也毫不逊色于数学理论。说它是有史以来最有影响力的理论之一也毫不为过。如果自身漏洞百出，它又怎会由一粒思想的种子发展成繁盛的理论森林呢？
简而言之，科学的中心原则是公开分享我们称之为实验的可控观察，并在适当的情况下运用严谨的数学逻辑对其进行指导、强化与发展。
科学方法本身就讲这么多。那么它可以运用到哪些方面？它的局限性又体现在哪里？我认为没有什么是科学方法所不能解释的。因为除了有些畏惧其光芒的人所下的论断之外，它尚未遇到任何阻碍。我乐观地相信，科学方法的光芒可以触及任何角落，尤其是它可以取代（甚至可以揭示）神话，从而解答与存在相关的一切重要问题。
我很清楚，仅仅根据前面所述的内容来判断科学方法十分有用并不能让人信服。而且我也意识到，那些也许在潜意识里担心科学进步的人——还有某些行事谨慎的科学守护者，他们在科学哲学家中属于较为悲观的一类——会声称，科学只会去选择一些可以被科学方法有效解决的问题进行研究，并且会在不明或明知其研究方法拙劣的情况下绕开某些难题，挑选适合自己的课题进行研究。总之，某些人认为科学研究存心避难趋易，这种做法好比《圣经》中的牧童大卫有意去寻找一位跛脚的对手而不是那个骁勇善战的巨人歌利亚来决斗，为的是更加轻松地将其杀死。
话说回来，既然科学方法的作用如此之大，那为什么仍存在让人难以理解的事物呢？其一，某些人认为某种现象可能存在于物质世界之外的精神世界，他们猜测二者相邻但有一界之隔，在物质层面很难接近精神世界。这种观点如同海妖塞壬的诱人歌声一样容易让人产生错觉，但对于我们这些不相信精神世界存在的人来说就没有多大意义了。我们承认，有很多人主观地认为现存的一切并不都是物质的，但由于无法客观地证明非物质的存在，而且人对非物质的向往是极度感性的，因此我们无法完全理智地接受只有物质存在的现实。情感或许是一股无法阻挡的精神动力，但是渴望这种情感本身并不能充分证明人们所渴望的事情就一定会发生。我们会渴望着彩票中奖，但这种情感却不能让我们更容易地实现该愿望。那些宣扬精神的人或许会说，他们打心底里知道这个世界上并不是只有物质存在，但是心可不是储存知识的可靠器官。假如有投票的机会，那么全球将会有数十亿人投票赞成在这个世界上并不是只有物质和辐射存在。但这样的做法同样没有什么道理可言，因为真理并不是通过多数票产生的。
其二，某些人认为某些事物是隐秘的，是主观的、内蕴的，而科学是杂乱的、冷酷的，太过注重外在并强调客观与公开，因此无法窥探其中的奥妙。但科学能够透过人的大脑，洞察人的思想，这通过神经科学及其不可或缺的心理学就可以做到。二者虽仍处于新兴阶段且还未发展为成熟的科学，但却可以穿透颅骨的保护，在各个层面揭示大脑所产生的观念、感想以及它们的存在机制。
其三，或许有些人不希望某些神秘的现象被冷静客观地分析出来。他们珍视自己对这些现象的主观感受，并且不希望它们遭到破坏性的分解，或许也不希望它们因此而被削弱，甚至被彻底摧毁。但我并不这样认为。在自己的“神秘花园”中把微妙的感受保护起来并不能有效地反对科学，科学有能力去阐释人类最为隐秘的体验。
如果一切事物都是物理的（physical）、物质的（material）世界
的体现，那么我看不出物质世界有对科学研究封闭的迹象。在这种情况下，“科学研究”听起来像是一种冷酷无情的行为，针对某些人类关注的敏感问题进行研究是令人厌恶的，但我真正的意思是期望公众能够理解，这些问题像任何其他物理现象一样能够进行开放研究。
此外，我认为还有一点适合在这本深入探讨人类重大问题的书中提出：科学是一条流动的思想之河，新的思想随着支流不断汇入，这条河越来越壮阔，偶尔也会出现一个全新的理解的漩涡，搅动并推翻那些曾被认为颠扑不破的真理。因此，在物理科学领域，亚里士多德让位给了伽利略，伽利略让位给了牛顿，牛顿让位给了爱因斯坦，至于爱因斯坦让位给谁，只有天知道了。据称，许多科学认识都像蜉蝣的生命一样短暂，要么需要进一步的研究，要么被取而代之，那我怎样才能合理地宣称科学有能力去一劳永逸地阐明那些重大问题呢？
要想做到这一点，既难也简单。如果我的论述是对观察的回顾，就像回顾伴随着出生和死亡的有机过程一样，那么这些观察被推翻的可能性几乎为零。我认为所有存在的一切都可以通过物质及其相互作用来解释。当然，我所描述的一般细节和显著特征仍需详细周密的研究，但它们是客观存在并且始终可以被观察到的，并不是“短命”的理论。然而如果我所论述的是物理学边缘的理论认识，那么随着我们对物理现实和宇宙学的理解不断加深和完善，该论述很可能会完全改变，我对此表示完全赞同。但是我的那些论述会清楚地表明，我们目前所创造的理论相当于航点，标示出我们与我们自认为的真理之间的距离以及我们与神话的距离。我们可能还有很长的路要走，这无须隐瞒，但希望乐观的情绪不要被破坏，我们终将成功地走完这趟旅程。在完全理解与完全不理解——目前尚未证实的乐观推测——之间存在某些中等程度的理解，比如我对物种起源的论述。它们的核心论点几乎没有问题，但是目前正在接受深入的研究，这不是为了推翻它们，而是为了更好地将其深化。
简而言之，我坚持自己的观点，即科学方法是揭示现实本质的唯一方法。虽然当下的某些观点有待修正，但这种以事物观察与意见比较为核心的方法将永远存在，因为这是获得可靠知识的唯一方法。
在接下来的每一章中，我都会尽可能地展示出人类对其自身最为关注的某些事物的认识，而这些认识都是通过运用科学方法来获得的。在我看来，人类解开了如此多的谜团，为如此多的重大问题提供了如此多的答案，理应为自己所取得的成就感到自豪。我希望，即使你是一株情感细腻的植物，不为科学的狂风暴雨——人们必须接受科学在过去、现在甚至将来对人的智力所产生的巨大影响——所动摇，也不要熄灭骄傲的火花，要相信整个人类终将完全揭示宇宙的运行规律。即使你认为人类的探索能力仅限于物质世界（和我的观点相同，但我认为现存的一切都归属于物质世界，而你或许出于其他的原因才这样认为），你也一定会对这趟旅程引以为傲。从完全的迷茫到最初的意识萌芽，到文艺复兴，到启蒙运动，再到我们目前远未完全掌握的、仍在发展中的理解水平，人类的认知已经有了质的飞跃。
接下来的内容都与揭示神话、获取真知相关，但我在叙述的同时仍会保持甚至增加人们的兴趣和遐想。我知道，许多人认为“精神”和“物质”就像油和水一样无法融合。但是我希望你能抛开这种观念并认识到，单纯从物质角度来感知世界可以获得一种近乎精神上的愉悦。我也希望你同样会为人类的超凡能力而自豪，因为人类正在时间和空间中努力地协作，打破神话之茧，向着真理不断前进。
但是，等一下！在开始我们的旅程之前，还有一些令人愉快的“分内职责”需要履行。这本小书历经数次改动，每一次都离不开我的编辑拉莎·梅农的悉心指导及其深刻的见解。多亏了她，此书最终才得以形成。我还要感谢我的妻子珍，她在本书的每一次改动过程中都提供了宝贵的意见。同时我还要感谢马尔伯勒学校的盖伊·诺布斯，他也为本书做出了很大的贡献。此外，还有一些匿名的出版评审人在各章节的撰写过程中提出了各种非常有帮助的建议，对此我表示深深的感谢。