霍金科学散文的科学哲学意蕴

张建国

（郑州大学外国语与国际关系学院，河南 郑州 450001）

史 蒂 芬·霍 金 （StePhen Hawking，1942—2018）是英国享有国际盛誉的理论物理学家、著名科学散文作家。他是“继爱因斯坦之后最杰出的科学家”[1]，任英国剑桥大学卢卡斯数学教授达30 年之久 （该教席曾由艾萨克·牛顿担任）。 有学者指出：“任何科学散文选集，只要不包含霍金的作品，都是不完整的，这不仅仅是因为其《时间简史》的惊人销量”[2]（P342）。 霍金上大学期间患上了肌萎缩侧索硬化症，导致半身不遂，后来进一步恶化，失去了发声能力，仅剩手指和眉毛会动，却以惊人毅力，取得了举世瞩目的科学成就。除了出版许多专业性著述之外，他还创作了“向较广大的公众解释科学”[3]（P104）的科学散文作品，包括享誉世界的《时间简史》（A Brief History of Time, 1988）， 以及《 黑 洞 和 婴 儿 宇 宙 》 （Black Holes and Baby Universe, 1994，一译为《霍金演讲录》），《果壳中的宇宙》（The Universe in a Nutshell, 2001），《大设计》（The Grand Design, 2010），《我的简史》（My Brief History, 2013）。

《时间简史》 向大众述说了宇宙学的基本知识，包括宇宙学的历史，宇宙的起源和未来，时空的本质，等等。 《黑洞和婴儿宇宙》收集了13 篇文章，前3 篇是有关作者自己生平的发言稿，其余大部分是其关于宇宙学的讲演稿。 《果壳中的宇宙》图文并茂，讲述了宇宙学领域的最新探索，涉及超对称、超引力、全息论、对偶论、超弦理论、P 膜等概念。 《大设计》是作者与加利福尼亚州理学院物理学家列纳德·蒙洛迪诺（Leonard Mlodinow）共同创作的作品， 把有关宇宙起源及生命本身的最基本问题的思考，上升到哲学层面，提出了“依赖模型的实在论”（Model-dePendent realism），以及 M理论， 最终回答了宇宙产生的第一推动的问题。《我的简史》是霍金的自传，简明扼要地讲述了作者的生活故事，求学经历，主要研究发现的过程，以及《时间简史》创作出版的始末。

霍金的这5 部作品不仅介绍了宇宙学领域的基本知识和前沿理论， 而且叙说了包括他自己在内的理论物理学家的具体研究过程和真切体验，比较充分地体现了霍金的科学精神、 科学方法和科学社会学意识。本文拟从这三个方面出发，审视霍金科学散文的科学哲学意蕴。

科学哲学是对科学的反思， 主要涉及科学的本质、科学发现、科学方法、科学理论、科学与社会、 科学与价值等论题。 美国科学哲学学者杰弗里·戈勒姆（Geoffrey Gorham）强调，前沿的科学问题常常会引出一些深刻的哲学问题，“一些伟大的科学家会在其研究方向上表现出非常深刻的哲学性。 这些人除了牛顿，还有伽利略、达尔文、尼尔斯·玻尔、阿尔伯特·爱因斯坦、斯蒂芬·杰伊·古尔德和史蒂芬·霍金”[4]（PIII）。 我国科学哲学学者周林东指出：“当代的自然科学家们对于哲学也不乏浓厚的兴趣， 他们就科学中的具体问题进行的哲学探讨，也应当被看作为科学哲学”[5]（P2）。 国内还有学者从不同角度初步研究了霍金的普通哲学思想。 章红宝探讨了霍金的天人观及其哲学意义，他指出，霍金“把人择原理应用到宇宙理论中，推知宇宙的初始条件及相应的科学定律， 他的天人观体现了人和宇宙的和谐统一”[6]（P32）。鲍健强审视了霍金独特的哲学思想和科学方法，他强调，霍金的“物质观、时空观、宇宙观等主要哲学思想独树一帜、深刻丰富，”他在“理论思维和科学研究中运用了直觉方法、类比方法、数学方法和证伪主义等科学方法”[7]（P89）。 赵煦探究了霍金的依赖模型的实在论，他认为，霍金的这种实在论“不在终极的客观存在的有无之间作无谓的争论， 只关注理论模型的好与坏，对于自然科学的发展，有着积极的意义”；其主张“使得依赖模型的实在论与科学史的实际更相符合”[8]（P150）。

下面主要从霍金的5 部科学散文作品出发，对其中所蕴涵的科学哲学理念做较为系统和深入的探讨。

一、科学精神

科学精神既是科学发现的前提， 又贯穿科学活动的始终，它是科学哲学（之科学本体论）的重要内容。 我国著名科学哲学学者李醒民说：“科学精神是科学本性的自然流露或延伸， 体现了科学的哲学和文化意蕴，是科学的根本、真诠和灵魂”[9]（P216）。 霍金科学散文蕴含的科学精神主要体现在以下四个方面。

一是求真务实精神。 霍金对自然规律（真理）不仅有强烈好奇心，而且有执着追求；同时，他注重对事实经验的观察、运算和实证。他坦言：“我总是对事物如何运行感兴趣……十三四岁后我知道自己要在物理方面做研究， 因为这是最基础的学科，尽管我知道中学物理太浅显、太容易、太枯燥……但是物理学和天文学有望解决我们从何处来、为何在这里的问题。我想探索宇宙的底蕴”[10]（P10）。他如此强调执着追求对科学创造的重要意义：“正如古言所说，充满希望的旅途胜过终点的到达。我们追求发现，不仅在科学中，而且在所有领域中激发创造性”[11]（Pviii）。 他把伽利略誉为“近代科学的奠基人，”原因是，“伽利略是最早做出如下判断的人之一：人们有望了解世界如何运行，而且，我们能通过观察现实世界来做到这一点”；他举例说：“伽利略很早就相信哥白尼理论 （即行星围绕太阳公转），但只有在他发现了支持这一观念需要的证据后，他才公开支持”[1]（P194）。 他进一步强调说，伽利略发现了大量定律，“并且提出了两个重要原则，一个是，观察是科学的基础，另一个是，科学的目标是研究存在于物理现象之间的定量关系”[12]（P37）。霍金推崇证伪主义的代表人物卡尔·波普尔（Karl PoPPer）的实证哲学，他明确指出：“关于时间或任何别的概念的任何可靠的科学理论，依照我的看法，都必须基于最便于操作的科学哲学之上： 这就是卡尔·波普尔和其他人提出的实证主义方法”[11]（P31）。

二是怀疑批判精神。 爱因斯坦是世界上继牛顿之后最伟大的科学家和物理学家；在霍金笔下，爱因斯坦敢于怀疑， 他的科学成就是在批判地继承以牛顿为代表的科学家所持的时空观和宇宙观的基础上获得的。爱因斯坦具有好辩性格，蔑视权威；1909 年， 他在瑞士专利局一个低级职位上就发表了2 篇论文，“开启了两项革命，”改变了现当代人“对时间、空间以及实在本身的理解”[11]（P4）；他“推翻了19 世纪科学的两个绝对物： 以太代表的绝对静止， 所有钟表都测量到的绝对时间或普适时间”[11]（P11）。 他的广义相对论把空间和时间从事件在其中发生的被动背景， 转变成宇宙动力学的主动参与者， 颠覆了牛顿以来宇宙被视为事件发生的被动背景，以及被视为平坦、无限的空间这样的传统宇宙观。

同样，霍金提出自己的宇宙观，是以怀疑和批判爱因斯坦的一些观点为出发点的。在霍金看来，爱因斯坦的广义相对论是“一个不完备的理论，它不能告诉我们宇宙是如何开始的”，20 世纪另一个伟大理论量子力学也是一个“不完备的”理论[1]（P54）。因此， 他致力于把爱因斯坦广义相对论与量子力学结合起来。他指出，爱因斯坦的广义相对论制约着宇宙的大尺度结构，但其局限是，它没有与量子力学的不确定原理结合起来， 量子力学的不确定原理适用于宇宙大爆炸和黑洞奇点之类的无限小尺度的微观领域，把这两个理论结合起来，才有可能充分解释宇宙的起源——大爆炸， 宇宙漫长的演变过程，以及其未来塌缩所导致的时空终结。他说，爱因斯坦不相信不确定原理在大爆炸之前起作用的具体事例，是他的一句话“上帝不掷骰子”[1]（P58）。意思是说，爱因斯坦不认为，宇宙起源具有偶然性或不确定性。他针锋相对地说：“所有证据表明，上帝是一位老赌徒，他在每一种可能的场合掷骰子”[10]（P55）。 意思是说，宇宙起源（大爆炸）以及黑洞辐射一定受不确定原理制约。

三是多元开放精神。霍金善于兼容并蓄，博采众长。 他以批判的态度审视了多数现代人视为宗教迷信的宇宙起源传说， 肯定了哈勃的宇宙膨胀理论，基于广义相对论，与彭罗斯（Roger Penrose）一起证明了奇性定律， 提出了新的宇宙起源说——宇宙始于大爆炸奇点。他基于量子力学，深入研究了黑洞，进一步探索了宇宙的起源，并探讨宇宙的归宿， 提出宇宙将终结于大塌缩形成的大挤压（big crunch）奇点。他把麦克斯韦的电磁学理论和爱因斯坦的广义相对论与量子论相结合，提出了量子场论。他把热力学定律应用于黑洞研究，提出了“黑洞面积定律”；他吸纳理查德·费因曼的历史求和法（sum over histories），深入研究宇宙的膨胀和收缩， 并引进了虚时间的概念，1983 年与詹姆士·哈特尔一起提出了“有限无界”的量子宇宙论[10]（P66）；他采用兰登·卡特的人择原理阐释宇宙演化，并把历史求和法和弱人择原理相结合，主张宇宙与人类自身存在互为条件， 宇宙的演化过程和人类存在密切相关。

霍金还从光的波粒二重性得到启发， 认为解释宇宙的完备的统一理论 （comPlete unified theory）不是单一的一个理论，而是被称为M 理论的一簇理论的组合。他说：“关于制约宇宙的定律，我们所能说的是， 似乎不存在能够描述宇宙的方方面面的一个单一的数学模型或理论。相反，正如开篇提到的，似乎存在一个称作M 理论的理论网络。 在M 理论网络中，每个理论都能很好地描述一定范围的现象。只要在其范围交叠之处，网络中的不同理论相符， 它们都能被称作同一簇理论的不同部分”[12]（P77）。 即是说，他主张多种不同的理论共存——用不同的理论去解释宇宙不同范围中和不同情形下的现象；他认识到，不存在惟一一个能解释宇宙中所有现象的理论。

四是纠错臻美精神。霍金在其5 部作品中，多次坦率承认自己理论的错误或不完善之处；而且，他还不断纠正自己的错误， 从而使自己的理论或观点趋于完美。 1970 年，他与彭罗斯一起提出并证明了奇点定理，认为宇宙起始于大爆炸奇点，在这一点，所有的科学定律都会无效。 后来，他用量子力学的不确定原理深入研究宇宙起源， 并引入虚时间概念，于1983 年提出无边界条件（假说），认为宇宙的起始和终结端都不存在奇点。 他说：“我近期的研究似乎使我早年关于奇点的成果完全付诸东流。 但是，正如上面所指出的，奇点定理的真正重要性在于， 它们证明引力场必然会强到不能无视量子引力效应的程度。 这进而导致也许在虚时间里宇宙的尺度可以有限但却没有边界或奇点的观念”[1]（PP143-144）。也就是说，量子力学定律在奇点处仍然有效。 他原以为，宇宙膨胀时，无序度（熵）增加，宇宙塌缩时，无序度减少，但他后来“意识到自己犯了一个错误——无边界条件意味着，事实上在收缩时无序度继续增加”；他因而特地写道：“当你发现自己犯了这样的错误后该怎么办？……在我看来，如果你在出版物中承认自己错了，那会好得多，可以少造成混乱”[1]（P155）。 此外，他还坦承自己在认识黑洞方面的曲折经历——最初，他如当时的所有人一样，“接受黑洞不能发射任何东西的正统说法”，但他勇于改正，“付出相当大的努力试图摆脱这个令人难堪的效应”，最后，他提出了黑洞辐射定律：“黑洞正如通常的热体那样产生和发射粒子， 这热体的温度和黑洞的表面引力成比例并且和质量成反比”[10]（P85）。

二、科学方法

霍金的科学散文作品中倡导的科学方法主要有以下五种。

一是直觉方法。 直觉是没有经过充分的分析推理而产生观点的认识方法， 它基于已获得的知识和累积的经验。霍金说：“我做工作相当凭直觉。我想，嘿！ 涌出一个想法应该是正确的，然后设法去证明它。有时我发现自己错了，但是最初错的想法会导致新的想法”[13]（P94）。 1965 年，他读到彭罗斯关于任何物体在引力作用下塌缩、 最终必定形成一个奇点的定理，很快意识到，如果“将彭罗斯定理中的时间方向颠倒， 并且假定现在宇宙在大尺度上大体类似弗里德曼的模型， 这个定理的条件仍然成立……任何类似弗里德曼模型的膨胀宇宙一定是从一个奇点开始的”[1]（PP52-53）。 在随后几年里，他发展了新的数学技巧，1970 年，与彭罗斯一起证明了奇点定理，认为宇宙起始于大爆炸奇点。1970 年，他的女儿出生后不久的一个晚上，他上床睡觉时，开始思考黑洞问题，忽然意识到与黑洞视界面积相关的一些问题， 并想到一个假设——黑洞的视界面积只增不减。他兴奋得彻夜难眠，次日就打电话告知彭罗斯，得到了其认可。[1]（PP103-105）此后，他联想到热力学第二定律，以此佐证自己的假设。 他与詹姆·哈特尔基于广义相对论和“历史求和”思想，提出了宇宙有限无界的重要思想；这一思想也是基于直觉方法——它无法证明， 只能称为“无边界条件或假说”（No boundary condition/ ProPosal）。 正如他所坦承的：“时空是有限而‘无界’的这一思想仅仅是一个假说，它不能从其他原理推导出。正如其他任何科学理论，它最初可以由于感性的或形而上的原因提出”[1]（PP141-142）。

二是演绎推理。这是从一般性的前提出发，推导出具体结论的过程。霍金有了大胆的假设之后，通常以已有的物理理论为前提， 运用数学方法进行证明。如前所述，他与彭罗斯提出的奇点定理的前提是广义相对论； 他的黑洞辐射理论基于量子力学。 他说：“量子力学允许粒子从黑洞中逃逸出来，这是经典力学不允许的事。 然而，在原子和核子物理学中存在许多其他情形， 有一些按照经典原理粒子不能逾越的壁垒， 按照量子力学原理的隧道效应可让粒子通过”[10]（P86）。 他与哈特尔一起提出的无界条件假说， 其前提是广义相对论的弯曲时空思想，以及基于“历史求和”思想的量子力学理论。 他说：“我们仍然没有一个把量子力学与引力论相结合的完备而协调的理论。然而，我们对这样的统一理论应具备的某些特征相当有把握。其中一个特征是， 这一理论应该包含费恩曼提出的历史求和思想来表述量子力学理论的假说”[1]（P138）。

三是证伪主义。 霍金在其作品中多次提及波普尔证伪主义的主要观点，并奉为圭臬。他说：“正如科学哲学家卡尔·波普尔强调的那样，一个好的理论的特征是， 它能给出许多在原则上可以通过观测而被否定或者被证伪的预言。 每当我们观察到与这些预言相符合的新现象， 这个理论就能多存活一段时间，我们对它的信任度也随之增加；然而，哪怕只有一次新观察与之不符，我们就只得抛弃或修正这个理论”[1]（P10）。 正如上文所提及的，霍金在数十年的科学生涯中， 一直在不断修正和完善自己的相关理论。在他看来，人们提出的所有宇宙理论，都只不过是假定的宇宙图像或数学模型，都是临时性的和不完备的，“科学的终极目的是提供能够描述整个宇宙的单一理论”[1]（P11）。 他认为，广义相对论和量子力学都是不完备的理论， 因而当代理论物理学的努力方向和 《时间简史》 的主题，是“寻求一个能将这两个理论结合起来的新理论——量子引力论”[1]（P12）。对于他与哈特尔一起提出的有限无界宇宙论，他说：“在哲学家卡尔·波普尔定义的意义上说， 无边界设想是一种好的科学理论：它可以被观测证伪”[10]（PP73-76）。

四是触类旁通。正如前文所述，霍金倡导开放多元的科学精神，他博采众长，经常从前人的相关理论中得到启发，进行类推，提出自己的理论。 可以说，他在宇宙学领域的重要成就大都始于启发。1965 年，英国数理学家彭罗斯用奇点理论研究恒星塌缩，认为恒星最终塌缩成质量极大、体积极小的黑洞奇点[1]（P52）；受此启发，霍金把彭罗斯的奇点理论和弗里德曼的膨胀宇宙观相结合， 提出了宇宙大爆炸前有一个奇点，宇宙（时空）始于大爆炸奇点，1970 年，他与彭罗斯一起证明了奇点定理。此外，霍金通过对黑洞的深入研究，认为两个黑洞碰撞合并成一个黑洞， 其总面积应大于或等于原有两个黑洞的面积之和。 他联想到热力学第二定理涉及的熵的物理量增加的规律[1]（P106），以此佐证其黑洞面积定理——黑洞的熵增原理。 他基于广义相对论和“历史求和”思想，并受数学中的实数和虚数概念的启发，假设了实时间和虚时间，进而提出了宇宙无边界假说。

五是数学方法。 霍金是剑桥大学除牛顿之外最著名的卢卡斯数学教授， 他的研究领域宇宙学属于理论物理， 他研究的问题主要是宇宙的起源和未来以及黑洞；他对天文观测不感兴趣，主要是基于前人的理论，大胆地进行假设，然后运用数学进行证明。 1965 年，霍金受彭罗斯的黑洞奇点理论的启发，提出宇宙大爆炸始于奇点的假设后，在随后几年中，“发展了新的数学技巧，”与彭罗斯一起证明了这一假设，1970 年发表了有关奇点定理的论文[1]（P53）。 1983 年，霍金与哈特尔一起提出宇宙无边界假说时，基于实数和虚数的概念，提出了实时间和虚时间的概念。 他说：“虚时间可能听起来像是科学幻想，但事实上，它是定义得很好的数学概念”[1]（P139）。 然后，他从“历史求和”思想及无边界假说出发，计算出“当宇宙具有现在密度的某一时刻时、在所有方向上以几乎同等速率膨胀的概率”[1]（P144）。

三、科学社会学意识

科学社会学既是社会学的重要分支， 又是科学哲学的重要分支， 它主要研究科学技术和社会的相互影响。 科学哲学学者杰弗里·戈勒姆指出：“起初，科学社会学研究的重点是科学技术进步所带来的社会影响。 不过，很快，社会学家们就开始转而研究科学本身的社会维度了……科学与所处的社会环境是密不可分的”[4]（PP134-135）。 显然，科学社会学关注的对象既包括科学技术对社会的影响，又包括社会对科学的影响。由此可以说，霍金的科学散文蕴涵着科学社会学意识。

一方面，霍金的科学散文显示，他从事科研和致力于科学普及，深受其父亲、其就读中学以及英国科学散文传统的有益影响。 他的父亲从事热带病研究，“异常勤奋， 称得上是献身于研究了”[3]（P34）。霍金坦言：“我父亲鼓励我在科学上的兴趣， 他甚至指导我学数学，直到超出他的知识能力为止。有这样的背景，有我父亲的工作做榜样，我认为自己作科学研究是非常自然的”[3]（P35）。他在中学的最后两年，“想专攻数学和物理，”原因是，“学校有一位非常启发人的数学教师塔他先生； 而且学校刚建立了一间新的数学室。 爱好数学的同伴都将它当成自己的教室”[3]（P36）。 虽然他没有满足父亲的愿望，成为一名生物学家，却依据自己的兴趣，成了一位牛顿曾担任的“卢卡斯数学教授，”在理论物理（宇宙学）领域取得了举世瞩目的成就。他以《时间简史》为代表的科学散文作品，产生了世界性影响，其灵感之一，是英国另一位著名科学散文作家布朗诺斯基（Jacob Bronowski）有广泛影响的电视科普片《人的进化》（The Ascent of Man, 1973）及相应的同名散文作品①20 世纪70 年代初，英国数学家和文学家雅各布·布朗诺斯基在英国广播公司（BBC）电视上作了一系列西方科学史的演讲，后来演讲词以《人的进化》（一译为《人的攀升》）出版，先后赢得了数百万的观众和读者。在其影响下，美国著名科学散文作家卡尔·萨根创作了普利策奖获奖作品《伊甸园的龙》，制作了影响广泛的电视系列片《宇宙》并出版了同名科学散文《宇宙》；英国科学散文作家霍金创作了畅销世界的《时间简史》。。 霍金坦承：“雅各布·布朗诺斯基的电视系列片《人的进化》给我留下深刻印象。 它简略地介绍了人类在仅仅15000 年内从以前的初级野人进化到现代状态的成就。 我想在完全理解制约宇宙定律的进展方面给人们传达类似的感觉”[10]（P27-28）。

另一方面， 霍金认识到了科学对社会的重要影响。他意识到，科学是把双刃剑，既能造福人类，又能给人类带来灾难。他说：“迄今毫无疑问的是，我们称为智慧和科学发现的东西， 为我们的生存带来了好处。但我们现在还不清楚，这种情况是否仍会继续下去——我们的科学发展可以轻易毁灭我们所有人”[1]（P13）。 其中，他关注得最多的是科学的负面影响， 尤其是科技发展引发的生态危机和核战灾难。在他看来，科学的“危险在于，我们毁坏或消灭环境的能力的增长， 比利用这种能力的智慧的增长快得太多了”[10]（P114）。 他明确指出，由于科学技术的发展， 在近两个世纪， 人口以指数式增长，电力消耗量在近40 年内增加一倍；“如果人口增长和电力消耗增加以目前速率持续下去， 世界人口到2600 年将会达到擦肩摩踵的程度，到那时，地球会因大量使用电力而发出红热光芒”[11]（P158）；况且，“目前的指数增长不可能无限继续下去。 那么将会发生什么呢？我们将会被某些灾难，比如核战争毁灭”[11]（P159）。

需要说明的是， 科学社会学实际上也涵盖科学伦理。 科学伦理主要关注科学的发展和应用等科学活动所涉及的伦理问题， 而伦理问题是重要的社会问题之一。 我国著名科学技术哲学家刘大椿指出，科学活动的基本伦理原则“是对科学的社会规范的伦理拓展”；其目标是“增进人类的福利，拓展认知在符合这一目标的前提下， 成为一个重要的子目标。 这是一个从认知视角向伦理视角的转换过程，通过这一转换，认知客观性拓展为客观公正性， 知识的公有性拓展为公众利益的优先性，由此产生了科学活动的两大基本伦理原则”[14]（P153）。即是说， 客观公正和公共利益优先是科学活动的两大基本伦理原则。科学活动的主体是科学家，而科学家的社会责任是科学工作者道德规范的主要内容——“1949 年9 月‘国际学会联合会’第五次大会通过的《科学家宪章》，对科学家的义务有6条规定，其中5 条都与科学家的社会责任有关。 ”其中的第3 条是：“用最有益于全人类的方法促进科学的发展， 要尽可能地发挥科学家的影响以防止其误用”[15]（P181）。

因此还可以说，霍金具有科学伦理意识。他认为，人类有自由意志，有能动性，应为包括科学活动在内的自己的行为负责， 科学家应积极普及科学知识，使大众明白科学的双刃性，从而使公众督促政府作出智慧的决策， 最终使科学活动能造福人类。 他说：人们“不能把自己的行为基于一切都是注定的思想之上。相反地，人们必须采取有效理论， 也就是人们具有自由意志以及必须为自己的行为负责……我们相信自由意志还有达尔文主义的原因： 一个其成员对于他或她的行为负责的社会更容易合作、存活并扩散其价值”[10]（P107）。 就是说，人类要发挥能动性，勇于为包括科学活动在内的行为负责，如此才能确保自己的长远利益。他这样强调科学家普及科学知识对社会进程的重要影响：“如果我们同意， 无法阻止科学技术改变我们的世界， 我们至少能尽量保证它们引起的变化是在正确的方向上。在一个民主社会中，这意味着公众需要对科学有基本的理解， 这样做的决定是消息灵通的，而不会只受少数专家的操纵”[10]（P23）。

霍金身体力行，积极从事科普事业。他不顾自己严重的肢体障碍和语言障碍， 运用装在专用轮椅上的小型电脑和语言合成器，尽管“每分钟处理3 个单词，”却写出了数部科普作品（科学散文）和不少科学论文，“做了科学和普及的演讲”[3]（P90-91）。他心里装着广大读者，写科学散文时不用方程。他的《时间简史》用大众喜闻悦见的生动形象的方式写就：“我依靠图像来思考， 我这本书的目标是靠语言描绘这些心里的图像， 还借助于一些熟悉的比喻和图形”[3]（P99）。 此外，霍金还极力推荐其他一些科普措施。在他看来，普及科学的关键在于中学阶段的教育。 他说，如何利用公众的兴趣向其“提供必需的科学背景，使之在诸如酸雨、温室效应、核武器和遗传工程方面做出真知灼见的决定？ 很清楚，根本的问题是中学的基础教育”[10]（P23）。 除了生动、形象、通俗的科学散文，他力倡用通过蕴含正确科学观、 寓教于乐的电视科普节目去影响广大观众。 他说：“有关科学的通俗著作和杂志文章可以帮助我们知悉新发展， 但是哪怕是最成功的通俗著作也只为人口中的一小部分阅读。 只有电视才能触及真正广大的观众……科学节目的电视制作者应当意识到，他们不仅有娱乐公众，而且有教育公众的责任”[10]（P24）。

综上所述， 霍金的5 部科学散文蕴含着丰富而发人深省的科学哲学理念。 这些作品体现的科学精神主要有求真务实、怀疑批判、多元开放、纠错臻美。它们倡导的科学方法主要包括直觉方法、演绎推理、证伪主义、触类旁通、数学方法。它们包涵的科学社会学意识表现在，霍金认识到，良好的家国传统可促进科学事业， 而科学技术给社会既能带来益处，也能产生危害；科学家应积极承担社会责任，使科技能有益于人类社会，同时应努力普及科学知识， 使公众督促政府作出有利于环境和人类长远福祉的决策。 这些理念不仅是霍金取得巨大科学成就和获得世界性声誉的关键因素，而且大大增加了其科学散文的深厚度， 是这些作品获得广大读者青睐的重要原因。 这对我国的科技发展、 创新型社会建设以及科学散文创作都具有重要启示意义。 我国的青少年乃至全体国民要培养霍金所体现的科学精神； 我国科技工作者要结合自己的科研实践，以开放型思维，灵活运用多种相适宜的科学方法； 我们的家庭和社会要积极创造热爱科学和献身科学事业的良好环境， 我国的大众应了解基本科学知识， 使自己和决策者都能具有责任意识， 从而确保科技的运用既能保护环境，又能造福人类；我国的科学散文作家在作品中不仅要传递相关科学知识，而且要体现科学精神、科学方法和科学社会学意识等科学哲学理念，以增加作品的深厚度。