宇宙从何⽽来？⼈们尝试以空间、时间和物质的起源来回答。不过，这个问题还有另⼀⾯：宇宙中除了物质以外，为所有物质运⾏⽽划定的规则，并通过物质的运⾏⽅式表现出来的、⾃然界中的各种定律——⼜是如何被“制定”出来的？著名化学家、科普作家彼得·阿特⾦斯在其作品《变个宇宙出来：⾃然法则的起源》中将⽬光投向了问题的这⼀⾯，并尝试探讨了数学在规范化表达⾃然定律⽅⾯的功效，以及它揭示现实的深层结构的可能。
很多⾃然律都可以⽤数学形式表达，包括那些内容原本和数学没什么关系的定律，在⽤数学重新诠释后，都会获得更⼤的威⼒。最早考虑这个问题的科学家之⼀是颇具影响⼒的匈⽛利数学家尤⾦·维格纳，他在1959年的⼀场题为“数学在⾃然科学中不可理喻的有效性”的讲座中提出了这个问题。他以⼀种也许⾮常明智的谨⼩慎微的态度给出了如下结论：数学不可理喻的有效性是⼀个谜，这个谜过于深奥，是不可能通过⼈类的反思获得解决的。
⽽另⼀种观点，相对于维格纳谨慎的悲观主义，另⼀种更加积极的看法认为，数学的有效性并⾮不可理喻，它不是在制造困惑，⽽是为探索宇宙的深层结构提供了⼀扇重要的窗户。数学可能是宇宙在努⼒使⽤我们共同的语⾔对我们说话。在本章的论述中，我会试着消除这种说法看似可能会——我但愿不会——染上的神秘主义⾊彩。
⾃然律存在数学版本，这⼀事实也许指向⼀个关于组成现实世界的深层结构可能是什么的严肃问题，并让我们期待获得⼀个能带来丰厚回报的答案。也许它指向的是那个最深刻的问题，也是古往今来所有问题中最令⼈困惑和最引⼈⼊胜的问题：存在着的东⻄是怎样开始存在的。
不可否认，数学是⼀种格外有效和成功的与宇宙对话的语⾔。
从最实⽤主义的层⾯说，我们可以⽤概括物理定律的⽅程预⾔出物理过程的数值结果，就像从摆⻓预⾔出单摆的周期那样。看看天⽂学家预⾔⾏星轨道、⽇⻝发⽣率，以及超级⽉亮出现的惊⼈能⼒吧。然后，从表述为数学形式的定律中还会突现出意想不到的推论，并被观测验证。这些例⼦中最著名的莫过于有⼈听完爱因斯坦⼴义相对论的内容，就预⾔了⿊洞。
还有⼀种说法，当然是讽刺性的，说的是如果⼀个实验观测⽆法被⼀个写成数学形式的理论所⽀持，它就不能被接受。世界经济在追求把⾃然律写成数学形式的⻛⽓影响下潮起潮落。各国⼯业产出中⽐例⾮常⼤的⼀部分现已归功于对量⼦⼒学及其数学形式的执⾏。
当然，在我们对宇宙的理解以及对它的物理化诠释中，有⼀些⽅⾯尚未被表示为数学形式。
就在本书开始的部分以及刚刚顺带提到的⼏句话中，我把注意⼒投向了宇宙中影响最深远的理论之⼀，即⽤来解释演化现象的⾃然选择理论。从它并没有被表示成公式形式的意义上说，这⼀理论就其内在本质⽽⾔并不是数学性的，但它却仍然拥有巨⼤的效⼒，也许在宇宙中的不管什么地⽅，只要那⾥存在可以被认为是“⽣命”的东⻄，这项理论就能够适⽤。甚⾄不仅仅是新物种的突现，它还可以适⽤于整个新宇宙的突现。
我们可以把这⼀理论表述为⼀种⾃然律，⽐如，赫伯特·斯宾塞的“适者⽣存”就是⼀种粗糙但不失犀利的近似。不过，⼀旦我们对这种理论做⼀点⼉数学上的演绎，⽐如构建⽣物数量的动⼒学模型，就像我很快会再次提到的，这项理论的定性版本就会⽴刻获得深不可测的、定量化的丰富内涵——我这样说的意思是，它将能够做出定量化的预⾔。
数学冰冷的理性特质可能就是它不可理喻的有效性的全部秘密。它的有效性也许并不那么不可理喻：这种有效性也许就在于它的推理过程，以及它作为理性典范的地位。数学之所以管⽤，其理由可能就是简单，因为它强调程序的系统性：以模型的提出为起点，设置⼏个关于它属性的⽅程，然后⽤久经考验的数学演绎⼯具使推论⼀⼀呈现。这可能就是全部。但有没有可能还有更多的呢？