◆十四歲的失學小男孩威廉•坎寬巴,創造了一個光明的奇蹟《馭風男孩》
第273期 2010/5/21
本期摘要
《基因賊》
《物理與頭腦相遇的地方》
生活在太空中
相對論在談些什麼? 許多人心目中的相對論就只是這句話:「所有的事都是相對的。」事實上,愛因斯坦的理念幾乎正好相反,相對論的主旨是:很多事情是絕對不變的。 量子力學很玄、超現實嗎? 其實不然。你爬樓梯時,不管是一階一階走,還是一次跳過好幾個階梯,你總不會以為樓梯像斜坡,可以隨意踏在1/2階或3/4階的地方吧?這就是量子力學的內涵。大自然本來就是結結巴巴的,不是很滑順。 愛因斯坦說:「物理的書總是充滿了複雜的數學公式,可是思想及理念而非公式,才是每一個物理理論的開端。」推薦《物理與頭腦相遇的地方》只用了E=mc2這道著名公式,不包含任何複雜的數學,將是你的頭腦與物理歡喜相遇的開端。
《基因賊》 他要孕育一個手足,而不是要自己的孩子! 他一直知道自己是帥男美女生出來的醜孩子,他的長相讓他有個難聽的外號「小豬」,甚至因為外貌而從小遭排擠,被霸凌。即使他的研究成果受到國際注目關切,甚至因此成為億萬富翁,他仍然只是自卑又寂寞的基因科學家。 他認為自己是基因錯誤的結果,他渴望有一個血親,一個擁有他父母美貌與所有優點的孩子,他要創造一個比自己更好的手足,一個能夠真心愛他,他也能全心給予愛的孩子,一個能改變他生命所有的錯的孩子。 為了完成心願,他千方百計謀略合法孕育的驚世計畫,同時,他著手解開不老基因的祕密,卻引發一連串爭奪,他想圓滿生命的渴望,竟把身邊所有的人都捲入險境……《基因賊》高潮疊起的情節,引領你對人性進行深度沈思!……《進來看看這本書》
《物理與頭腦相遇的地方》 少了授粉昆蟲的花季,預告了沒有果實的秋天。 我們不只該擔心即將來臨的農業與糧食危機,還要憂慮整個生態系統的崩潰!你想住在寂靜又單調的醜陋星球上,還是鳥語花香、蝶飛蜂舞的綺麗世界中? 我們總以為農田就該肥沃多產、果園就該長出纍纍的水果,於是,在享用餐桌上豐美的食物時,理所當然的,對那些微不足道的小昆蟲、還有牠們的悲慘遭遇,全都視而不見—— 原來,隨著自然棲地消失,大部分的授粉昆蟲早已無聲無息的滅絕! 原來,所謂現代化農業,密集種植的單一作物,少了獨挑大樑的蜜蜂就無法收成! 原來,蜜蜂一旦消失,我們將再也找不到像牠們這般專業、有組織、終日勤奮工作的授粉者了!我們得讓各種小昆蟲的數目回春,得趕快改變使用土地的模式,不然遲早有一天,秋天將沒有果實可採收。!……《進來看看這本書》
生活在太空中 物理的書都充滿了複雜的數學公式。可是思想及理念,而不是公式,才是每一物理理論的開端。——愛因斯坦及殷菲德(Leopold Infeld),《物理之演化》[1] 科學的發現,這個偉大房屋中的新房間,已經使人們改變了對於這屋子牆外事物的看法……我的論題是,(這些發現)真的給了我們一個有效益及有關聯的類比;在某些處於科學範疇或者其朦朧意識之外的人類問題,這些類比是很急需的。——羅伯.歐本海默,《科學與一般性的瞭解》[2] 科普作家一直都在宣稱某類事件的深刻重要性,如宇宙最終的命運,或者在(宇宙創世)最初一兆分之一秒時發生的事件。我們把這些寫下,好像人們都和諺語說的一樣,徘徊不安地顛坐在椅邊,焦急地等著知道質子是否會(在1032年後[3]!)自行衰變,或者微子[4]內部是否有神神祕祕地放進去的一些質量。我們使他們屏息等待著這類的奧祕,如搜尋頂夸克或宇宙常數[5]。有時我不禁要想,有多少讀者早上起來,睡眼仍舊惺忪之際,正掙扎著去找襪子來穿的時候,是否會起疑,有沒有必要把這些遠不可及的宇宙角落看得這麼重要? 確實,重要性並不很明顯。 可是宇宙大尺度構造中的生動奧祕,以及原子的內臟,和我們之間的關係要比我們想像到的要大得多。科幻小說把「太空」旅行去的地方描述成,似乎這些地方有奇異及外星情調的景色,是遠而又遠的星系所在地,那裡可能是古怪生物的家。然而我們多水的世界整天整夜地就在太空中打轉,而那些古怪生物之中至少就有我們——組成是血肉及骨骼,這些血肉骨骼的最終結組成則是夸克。 太空不是外星人的土地。內太空(原子內部)也不是。它們是我們居住的地方。 更引人矚目的也許是,科學的理念幾乎已經溜進了我們文化及語言的每一面向。我們說,人們(就如磁石似的)互相吸引或互斥,習性的力量,因及果,無序度及量子級的躍遷,時間及空間。我們的語言中已大量撒進了科學的隱喻;而科學的語言也不可避免地滲入了日常生活印象的用語。 大多數的科學家都很有理由去懷疑,是否這種嘗試有可行性,亦即:把他們很精確下了定義的理念用在捉摸不定的人類事務上。可是也有同樣多的科學家認為,科學與人文之間已經遭受了令人心痛而且也不自然的隔離。科學不僅是一些事實的綜合;科學是許多理念的綜合體,這綜合體形成了我們的文化脈絡,我們透過這脈絡去看這個世界。科學影響了幾乎所有環繞我們的事物,也受到這些事物的影響。這些事物包括從宗教到奴隸的地位。 科學和哲學密不可分 科學以「自然哲學」啟端。在十七世紀時,當所謂的科學革命產出這些預兆性的作品,如刻卜勒的《世界的和諧》及伽利略6的《星星報信者》時,當時的人們認為這些新發現是一種「新哲學」,這也不應當使我們感到驚奇。哲學家及科學家二者都關心事物的因,而且都有要問的問題:為什麼事物是如此而不是那般?為什麼它們的行為是這樣而不是別樣? 近年來科學家已經多少失去了他們也是哲學家的地位了。許多人從技術的角度來看科學。可是歷史顯示出,科學一直都是人類思想的塑造者。例如去世不久的物理學家玻恩[7]所指出的,「有人說任何時代的形而上學(metaphysics)就是前一時代的科學的後代。如果真是這樣,這就使我們這些物理學家負有這個責任,要用不太技術性的術語來解釋我們的理念。」 當玻恩在二十世紀早期寫這些話的時候,許多他的同儕也在同時嘗試著把自己在科學上所做出的革命成果的哲學涵義,解開纏結及作成解釋——這些騎在相對論及量子理論浪頭的革命,完全改變了我們對每一事物的看法,從時間到空間,從能量到物質。 也許關於愛因斯坦理論最好的科普書是一九四八年出版的《宇宙及愛因斯坦博士》,巴納特(Lincoln Barnett)著。這書出版的時候愛因斯坦仍在世,而「新物理」的一枝一節仍舊在一步一步地闡明中。(當然,它們還在不斷地闡明中,可是當時有一種感覺,這些題材還太新,因此需要更多的探索及解釋。)在自己的序中,巴納特解釋他寫這書的原因: 在今日,大多數的報章讀者大約模糊地知道愛因斯坦和原子彈有關,除此之外,他的名字簡直就是「深奧玄妙」的同意字……許多大學生仍舊認為愛因斯坦是某種數學超現實主義者,而不把他看成,在我們緩慢掙扎著去瞭解物理世界的嘗試過程中,一位極重要的宇宙定律發現者。這些大學生可能不瞭解,相對論除了在科學上的重要性之外,還構成了一種主要的哲學體系,這體系增大了偉大的認識論者,如洛克、柏克萊、休謨等的深思反省[8]。 科學和哲學不可分的這個理念,就是在這書中不斷出現的命題。 不過是一些老生常談 另一個很明顯的偏見是某種偏愛,物理學家維斯可夫[9]稱為「老生常談」。 大致說來,這本書不涉及黑洞,或者夸克,或者反物質,或者高溫超導體,或宇宙之命運。本書若觸及這些事物,純粹因為這些事物本身就是很有趣的。可是專注於這些事物,卻很容易變成去提倡這個感覺:科學是在我們日常生活之外的事物。然而科學並非「遙不可及」,並不比你「朝窗外看,訝異於為什麼一棵樹會按某種方式分支?或者,為什麼天是藍色的?(一個古老但還是很聰明的問題)[10]」,更加不可及。 我喜歡老生常談的原因是,可以用已有的知識及器材去瞭解,例如,某某人搭乘一架民航機。每年約有十來次,我變成這些「太空」旅行的旅客,在四萬英尺的高空上飛行,我總是被噴射機時代飛行的古怪特性所驚愕住;有看不見的力,無絲無縷地把我搭乘的五十萬磅重的飛機托住。下面的地球不再是一個世界,而是一顆浮在太空中轉動著的藍寶石似的球,上面遮蓋了一些似不確實的薄雲紗。從這裡展望,你可以清楚看出地球的曲率,你會對這曲率居然這麼小而感到驚奇——就這麼一個柔和的陽光照耀著的小藍點,浮在黑暗的虛無中。 我可以朝上看,而看到的是,我的頭幾乎要碰到太空的頂;再上去另一個約四萬英尺的高度,我就在白日黑暗中,變成一位火箭女。我向下看,看到的是冒氣泡的雲團組成的大氣鍋,偶爾有一個不友誼的山尖冒出來。我們似乎在一片憤怒的大海上浮掠過,我認為很難置信,纖弱的生命體居然能在底下這種環境中生活,更不必提去打造那些巨大、噪音四發的金屬蚱蜢,就像我正在乘坐的這一隻,能把人們載起,從一座機場跳到另一座機場去。 多年前,和我六歲的小兒一起旅行的時候,我看到下面地球表面上大而廣、像打翻的牛奶形成的白色鹽漬區——地球之鹽時,我發出喔喔的驚訝聲。我看到洛磯山脈上鋸齒狀的山脊,把整個大洲一切為二時,我看見了為這個藍色血液的世界帶來生命的蜿蜒河脈,深深蝕刻出河谷,深到你幾乎會感受到這顆活行星被蝕刻這麼深時所感覺到的疼痛,也不禁發出了啊啊的驚訝聲。我的兒子則專心注神在看電影。我不能自制,因此我催促他去看一眼。他似乎一點也不感驚奇,只模糊地表出一些興趣。最後我問他,他認為是什麼東西把這飛機及機內的數百乘客托在天上的?他以向一位小孩解釋的口吻答說:「當然是空氣。」 當然! 就在這時候,空中小姐來了,要我把窗屏拉下。她說,別的人想要看電影。可憐的地球,我這麼想。到處都有被彗星打出的麻斑及皺痕,被風及雨磨平了的皺痕,可是令人不能置信的是,一片片的新綠色植物就在這裡那裡長出,在舊的灰燼上冒出。可是沒有人來讚美妳那有尊嚴的美,還要說事物如此是理所當然的! 別怕問天真的問題 藝術家米勒(Bob Miller)喜歡問下面的「科學」問題:你如何能把十萬噸的水托在稀薄的空氣中,而不用到看得見的支架?答案:「造一朵雲。」 梭羅[11]知道大自然是一位「巫師」,可是我們似乎已經忘卻了。「一個毫無生命的行星逐漸演化,最後達到了有綠葉的至高點,」博物學家愛詩禮(Loren Eiseley)這麼寫道:「目前,這個高高地懸浮在大洲上空,被改變過及加了氧的大氣,邀請動物幻影似地從無中出現,而這些動物的組成則是以往毫無活力的泥土。只有在長期的觀察後,一雙老練的眼才學會把這些事件認為是自然而然的,不是奇蹟。」 偉大的英國物理學家法拉第[12]這麼敘說:「沒有哪個事物的奇妙性,會大到不能認為它的出現毫無真實性的地步。」麻省理工學院教授莫里遜(Philip Morrison)在一本以法拉第的話為名的書中,把它推敲成下文: 法拉第有說服力。沒有一個事物的奇妙性,會大到不能認為它的出現毫無真實性的地步:這些事物不僅是單個土球及其他所有類似的土球會(被重力)朝中心拉去;不僅是所有看不見的木星的衛星;不僅是單一形式的神經衝動,無論其內含的訊息是視景或聲音;不僅是在可見的宇宙中似太陽的星球的數目,多到可以讓每一個活著的人都可以擁有千億個太陽的地步;甚至於這個慢而持久的大陸漂移,把印度從南方的冰區移來和亞洲相撞,在相撞的地方聳出這座巨大的喜馬拉雅山脈。 而這些,包括每一個奇妙的細節,都是「老生常談」。可是還有一些更基本的原因使我專注於日日遇到的「老生常談」:在科學的最前鋒,最奇妙的事往往只是把日日遇到的科學奇妙處,加以潤色修飾而已。譬如,黑洞的底部就是重力。事實是,黑洞僅是當重力如果被扯(或被拉)到極端的情形時,一種對重力的看法而已。而重力本身則是一個深奧待解的謎。 同樣的,超冷材料的行為有時似乎很超自然:只能在絕對零度(攝氏零下273度)附近存在的所謂超流體(superfluid),能向上流,流出瓶外,流過瓷瓶的底;電流能在超導體材料中永遠流動,似乎不遭遇到一絲一毫的阻力。 在溫度最熱的那一端,物質的表現似乎也很奇怪。原子瓦解,形成超高熱帶電的離子體(電漿),能點燃著核聚變之火,就如在太陽的中心一樣。為了要馴服這些不可捉摸、熱不可觸的氣體,物理學家製造了巨大的磁場組成的瓶子,可是這些離子體太滑溜了,很不易把它們關起來。恆星的燃料就是離子體。在更高熱的溫度下,物理學家希望能創造出所謂的夸克—膠子離子體(膠子是傳送夸克間作用力的媒介),這就太初宇宙渾湯,世上的一切物質都從它凝結出。 可是,這些物質的奇異形態也不過是普通物質的各種不同態——從固態到液態到氣態的延伸而已。而且,要能鑑賞超導體或太初宇宙渾湯的奧妙,不可能不先去瞭解水是怎樣結冰或化為蒸氣的。 有些人說,重力及物質的不同態這一類的題材,已基本到引不起任何興趣的程度。今日的人太老練了。可是令人驚奇的是,即使在這個最摩登及高科技的社會中,還是非常容易變得無知。我的物理學家朋友喜歡這麼說:「我們之中大多數的人,對於每日接觸到而不瞭解的事物,數目之多,就和古代的希臘人(約二千年前到三千年年前)或巴比倫人(約四千年前)一樣。可是我們學會了不去問這些問題。我們不問汽車動力方向盤的工作原理,不問如何去製造小兒麻痹疫苗,不問在把柳橙汁冷凍時要牽涉到些什麼步驟。後果就是把我們放在這個令人不解的弔詭矛盾位置,科學成就的一個後果居然是把好奇心洩了氣,把好奇心抹殺了。」 如果簡單的科學是無趣的話,可能是因為我們在問那些很「明顯」的問題時,會被人恥笑。我們還不能確實地知道,月亮的起源是什麼,或者地球上的生命是怎樣來到的,或者為什麼質子會比電子重。我們不知道人們為什麼會對音樂有反應,不知道明日在明尼亞波利城會不會下雨。我們不知道邪惡的特性,或者把夸克膠在一起的力。 布羅撓斯基(Jacob Bronowski,數學家、文學家)在他的書《人類的攀登》中這麼寫道:「像牛頓或愛因斯坦這一類的天才之成為天才的原因是:他們問很明白、很天真的問題,結果是,這類問題的答案卻是驚天動地的。愛因斯坦是能問極為簡單的問題的人。」 科學當然是文化的一部分 很顯然的,這本書寫的是關於科學在實用及哲學上的成果;它也讚頌了我的物理學家朋友喜歡說的,「科學的情感成果」。 「科學非但實用,」他說:「科學也決定了我們如何思考及感受。宗教一直都包含了一種對自然的看法。即使基督教聖經也以一段對宇宙論的討論,做為開始。在今日,這類關於自然的思想主要都來自科學。它們永遠是富有幻想力,難以置信的。可是今日的人們只歸功給科學一個有限的角色。他們繼續把藝術和音樂談成文化的一部分,卻忽略了這個事實:我們對自己的看法以及對我們世界的認知是什麼,這在文化中也應當占有同等的重要性及地位。」 幾乎三十年前,我坐在前蘇聯的工業城卡爾可夫(Kharkov)的一間小旅社裡有霉臭味的門廳中;我才剛從一個集體農場回來。在這個小而不舒服的門廳裡,有一小群美國人和俄國人侷促不安地擠在一起,看兩個美國太空人在月球上漫步。這個螢光幕上的影像模糊到幾乎看不見,可是很明顯地,俄國人也同美國人一樣,深深被這第一次的地外漫步打動了。對所有在場的人來說,這是一個極為深刻的感受,就像第一次用了好的雙筒望遠鏡看到木星的月亮或土星的環一樣。 按照科幻小說作家艾西莫夫(Issac Asimov)的說法,即使在美國航太總署(NASA)把我們推到這個世界以外的地方之前,望遠鏡的發明已經「戲劇化地把我們的『文化』歷史改變了,」(『』是艾西莫夫加上的):「當伽利略用望遠鏡去看月球,看到山、隕石坑及『海』的時候,這就是支持有多元世界存在的終結性證據。地球不是唯一想像得到,可以讓生物生存的物體。」望遠鏡把我們對宇宙的觀點擴大到「使得這個早年以前築成的、以人為中心的、罪與被拯救的戲碼[13],與這個新宇宙一比較之下就毫無價值了。」斷然及終結性地把人類從宇宙舞台的中心點拉出去的,就是望遠鏡。雖然遠在公元前三世紀,有些人就已經想出是地球在繞日(而不是反過來日繞地),可是這個看法要等到哥白尼之後多年,大約在十六世紀左右,才納入普羅文化中。 傳統的價值觀是把地球放在萬物的中心,宇宙是為了我們而存在的。想一想,對一般人的宿命、個人的責任感及敬畏心來說,這帶來的是什麼樣的意義。 瞭解之後,更加謙卑 可是從某方面來說,我們從科學方面學到的東西證實了,地球占的地位更為中心了——那是因為生命的似不可能性,使得生命更為可貴。製造我們的材料曾在爆炸中的星球裡冶煉過。我們曝曬在一個第二代的恆星——太陽——光芒之下,我們的行星的組成來自一個稍被外來元素污染過的原始氫氣雲,這氫氣雲形成了我們的太陽系。我們多岩石的家是沉到底的沉積物(其實是沉到中心,「下方」是朝地球中心的方向),在那時候,輕的元素不是被吹走就是沸騰而去。只有當早期的細菌把它們的環境以一種稱為氧的「毒素」(對它們而言是毒素)污染後,陸地上的動物才能開始興起。 這類知識不見得會使我們多少更自感謙卑一些,可是按我這位物理學家朋友的說法,「卻把我們謙遜的性質改變了。」 仔細看一看那似乎靜止不動的宇宙。這麼的仔細一看,就看出了它充滿著令人暈眩的變化;即使恆星也會用盡它們的資源而死,然後再生。可是在數世紀前沒有人知道,有時恆星會在暴亂中出生及死亡,這個宇宙仍在不停演化中。在伽利略的時代以前,人們簡簡單單地假設我們今日看見的星球,就是在創世時已經存在的同樣星球;同一星球會永存。 在大小尺度的另一端,二十世紀發展出的量子理論把「原子和撞球一樣」的觀念擊破了,也摧毀了「它們的一行一動都是預先注定」的觀念。在原子的核心有極大的不確定性;「因果」關係看上去似乎很簡單,可是卻具有極度的複雜性及富饒性。結果是,今日對事物的看法已變成:它們很易變動,不像在牛頓時代的看法——一個如鐘的機械,死板板地早已注定如何運轉的宇宙。 達爾文令人畏懼的(在有些角落還是禁止提起的)果實就是,物種和星球一樣,也會改變。在地球上,生物的形態不是不變的。我們就如宇宙一樣,一直在演化中。如果我們從何處而來、我們祖先的外貌是怎樣的……這類問題,並不是導致我們的心靈受到擾動的爭論點,那麼嚴格按基督教聖經字義解釋的神造論者(creationists)對達爾文的學說,也許就不會起了那麼大的激動。 即使是單純對於物理作用力(如重力)的看法,也會對我們如何看待自己的方式,帶來深刻的影響。十七世紀時,牛頓的萬有引力(重力)理論曾引起一場文化上的風波,不是因為他「發現」了重力(每一個人都知道物體會向地球下落),而是因為他發現了重力是無處不在的(萬有)。在他之前,人們假定地球上的自然律和天上的自然律基本上完全不同。牛頓證明了,蘋果的向下落及月球的軌道都被同一作用力所控制。 從這意義來說,去月球和擊破原子的需要,和我們對自然博物館的需要是同等級的:科學給我們一種我們是誰的掌握,我們如何能在宇宙萬物的體系中占有一席之地。要瞭解我們在太陽系的地位,必須先瞭解太陽在太陽系的地位、天上的循環週期、元素的性質,以及生命的似不可能性。如果我們學習到的,會使我們對自己的限度及潛力感到些許暈眩的話,也只好認命。科學給了我們對尺度的認識、對限度的認識、對透視的讚美,以及對不確定性的忍受。 不能什麼事都講求功利 我所讀過的對這些意見的最好總結,來自威爾遜(Robert R. Wilson)。他是一位雕塑家兼物理學家。他負責監造座落在芝加哥附近的費米國家加速器實驗室裡的巨大原子擊破器。有一位參議員不斷地質詢,要求知道去探測質子,對國防有什麼用途: 「有沒有任何和這個加速器有關的東西,涉及國家安全?」這位參議員問。 「沒有,先生,我相信沒有。」威爾遜博士答。 「在這方面真的一點價值都沒有?」這位參議員又問。 「它只和我們人民之間的互敬、人民的尊嚴、我們對文化的愛好有關。它與以下這些事物有關:我們是不是好的畫家?好的塑像家?偉大的詩人?我的意思是,在我們這個國家中,這些都是我們真正崇拜仰慕及尊重的東西,使我們愛國的東西。 「在這種意義下,這些新知識和尊榮、國家有關,可是它和防衛我們的國家沒有直接的關係——除了能使這個國家變成更值得去保衛。」 (摘錄《物理與頭腦相遇的地方》)
物理的書都充滿了複雜的數學公式。可是思想及理念,而不是公式,才是每一物理理論的開端。——愛因斯坦及殷菲德(Leopold Infeld),《物理之演化》[1] 科學的發現,這個偉大房屋中的新房間,已經使人們改變了對於這屋子牆外事物的看法……我的論題是,(這些發現)真的給了我們一個有效益及有關聯的類比;在某些處於科學範疇或者其朦朧意識之外的人類問題,這些類比是很急需的。——羅伯.歐本海默,《科學與一般性的瞭解》[2] 科普作家一直都在宣稱某類事件的深刻重要性,如宇宙最終的命運,或者在(宇宙創世)最初一兆分之一秒時發生的事件。我們把這些寫下,好像人們都和諺語說的一樣,徘徊不安地顛坐在椅邊,焦急地等著知道質子是否會(在1032年後[3]!)自行衰變,或者微子[4]內部是否有神神祕祕地放進去的一些質量。我們使他們屏息等待著這類的奧祕,如搜尋頂夸克或宇宙常數[5]。有時我不禁要想,有多少讀者早上起來,睡眼仍舊惺忪之際,正掙扎著去找襪子來穿的時候,是否會起疑,有沒有必要把這些遠不可及的宇宙角落看得這麼重要? 確實,重要性並不很明顯。 可是宇宙大尺度構造中的生動奧祕,以及原子的內臟,和我們之間的關係要比我們想像到的要大得多。科幻小說把「太空」旅行去的地方描述成,似乎這些地方有奇異及外星情調的景色,是遠而又遠的星系所在地,那裡可能是古怪生物的家。然而我們多水的世界整天整夜地就在太空中打轉,而那些古怪生物之中至少就有我們——組成是血肉及骨骼,這些血肉骨骼的最終結組成則是夸克。 太空不是外星人的土地。內太空(原子內部)也不是。它們是我們居住的地方。 更引人矚目的也許是,科學的理念幾乎已經溜進了我們文化及語言的每一面向。我們說,人們(就如磁石似的)互相吸引或互斥,習性的力量,因及果,無序度及量子級的躍遷,時間及空間。我們的語言中已大量撒進了科學的隱喻;而科學的語言也不可避免地滲入了日常生活印象的用語。 大多數的科學家都很有理由去懷疑,是否這種嘗試有可行性,亦即:把他們很精確下了定義的理念用在捉摸不定的人類事務上。可是也有同樣多的科學家認為,科學與人文之間已經遭受了令人心痛而且也不自然的隔離。科學不僅是一些事實的綜合;科學是許多理念的綜合體,這綜合體形成了我們的文化脈絡,我們透過這脈絡去看這個世界。科學影響了幾乎所有環繞我們的事物,也受到這些事物的影響。這些事物包括從宗教到奴隸的地位。 科學和哲學密不可分 科學以「自然哲學」啟端。在十七世紀時,當所謂的科學革命產出這些預兆性的作品,如刻卜勒的《世界的和諧》及伽利略6的《星星報信者》時,當時的人們認為這些新發現是一種「新哲學」,這也不應當使我們感到驚奇。哲學家及科學家二者都關心事物的因,而且都有要問的問題:為什麼事物是如此而不是那般?為什麼它們的行為是這樣而不是別樣? 近年來科學家已經多少失去了他們也是哲學家的地位了。許多人從技術的角度來看科學。可是歷史顯示出,科學一直都是人類思想的塑造者。例如去世不久的物理學家玻恩[7]所指出的,「有人說任何時代的形而上學(metaphysics)就是前一時代的科學的後代。如果真是這樣,這就使我們這些物理學家負有這個責任,要用不太技術性的術語來解釋我們的理念。」 當玻恩在二十世紀早期寫這些話的時候,許多他的同儕也在同時嘗試著把自己在科學上所做出的革命成果的哲學涵義,解開纏結及作成解釋——這些騎在相對論及量子理論浪頭的革命,完全改變了我們對每一事物的看法,從時間到空間,從能量到物質。 也許關於愛因斯坦理論最好的科普書是一九四八年出版的《宇宙及愛因斯坦博士》,巴納特(Lincoln Barnett)著。這書出版的時候愛因斯坦仍在世,而「新物理」的一枝一節仍舊在一步一步地闡明中。(當然,它們還在不斷地闡明中,可是當時有一種感覺,這些題材還太新,因此需要更多的探索及解釋。)在自己的序中,巴納特解釋他寫這書的原因: 在今日,大多數的報章讀者大約模糊地知道愛因斯坦和原子彈有關,除此之外,他的名字簡直就是「深奧玄妙」的同意字……許多大學生仍舊認為愛因斯坦是某種數學超現實主義者,而不把他看成,在我們緩慢掙扎著去瞭解物理世界的嘗試過程中,一位極重要的宇宙定律發現者。這些大學生可能不瞭解,相對論除了在科學上的重要性之外,還構成了一種主要的哲學體系,這體系增大了偉大的認識論者,如洛克、柏克萊、休謨等的深思反省[8]。 科學和哲學不可分的這個理念,就是在這書中不斷出現的命題。 不過是一些老生常談 另一個很明顯的偏見是某種偏愛,物理學家維斯可夫[9]稱為「老生常談」。 大致說來,這本書不涉及黑洞,或者夸克,或者反物質,或者高溫超導體,或宇宙之命運。本書若觸及這些事物,純粹因為這些事物本身就是很有趣的。可是專注於這些事物,卻很容易變成去提倡這個感覺:科學是在我們日常生活之外的事物。然而科學並非「遙不可及」,並不比你「朝窗外看,訝異於為什麼一棵樹會按某種方式分支?或者,為什麼天是藍色的?(一個古老但還是很聰明的問題)[10]」,更加不可及。 我喜歡老生常談的原因是,可以用已有的知識及器材去瞭解,例如,某某人搭乘一架民航機。每年約有十來次,我變成這些「太空」旅行的旅客,在四萬英尺的高空上飛行,我總是被噴射機時代飛行的古怪特性所驚愕住;有看不見的力,無絲無縷地把我搭乘的五十萬磅重的飛機托住。下面的地球不再是一個世界,而是一顆浮在太空中轉動著的藍寶石似的球,上面遮蓋了一些似不確實的薄雲紗。從這裡展望,你可以清楚看出地球的曲率,你會對這曲率居然這麼小而感到驚奇——就這麼一個柔和的陽光照耀著的小藍點,浮在黑暗的虛無中。 我可以朝上看,而看到的是,我的頭幾乎要碰到太空的頂;再上去另一個約四萬英尺的高度,我就在白日黑暗中,變成一位火箭女。我向下看,看到的是冒氣泡的雲團組成的大氣鍋,偶爾有一個不友誼的山尖冒出來。我們似乎在一片憤怒的大海上浮掠過,我認為很難置信,纖弱的生命體居然能在底下這種環境中生活,更不必提去打造那些巨大、噪音四發的金屬蚱蜢,就像我正在乘坐的這一隻,能把人們載起,從一座機場跳到另一座機場去。 多年前,和我六歲的小兒一起旅行的時候,我看到下面地球表面上大而廣、像打翻的牛奶形成的白色鹽漬區——地球之鹽時,我發出喔喔的驚訝聲。我看到洛磯山脈上鋸齒狀的山脊,把整個大洲一切為二時,我看見了為這個藍色血液的世界帶來生命的蜿蜒河脈,深深蝕刻出河谷,深到你幾乎會感受到這顆活行星被蝕刻這麼深時所感覺到的疼痛,也不禁發出了啊啊的驚訝聲。我的兒子則專心注神在看電影。我不能自制,因此我催促他去看一眼。他似乎一點也不感驚奇,只模糊地表出一些興趣。最後我問他,他認為是什麼東西把這飛機及機內的數百乘客托在天上的?他以向一位小孩解釋的口吻答說:「當然是空氣。」 當然! 就在這時候,空中小姐來了,要我把窗屏拉下。她說,別的人想要看電影。可憐的地球,我這麼想。到處都有被彗星打出的麻斑及皺痕,被風及雨磨平了的皺痕,可是令人不能置信的是,一片片的新綠色植物就在這裡那裡長出,在舊的灰燼上冒出。可是沒有人來讚美妳那有尊嚴的美,還要說事物如此是理所當然的! 別怕問天真的問題 藝術家米勒(Bob Miller)喜歡問下面的「科學」問題:你如何能把十萬噸的水托在稀薄的空氣中,而不用到看得見的支架?答案:「造一朵雲。」 梭羅[11]知道大自然是一位「巫師」,可是我們似乎已經忘卻了。「一個毫無生命的行星逐漸演化,最後達到了有綠葉的至高點,」博物學家愛詩禮(Loren Eiseley)這麼寫道:「目前,這個高高地懸浮在大洲上空,被改變過及加了氧的大氣,邀請動物幻影似地從無中出現,而這些動物的組成則是以往毫無活力的泥土。只有在長期的觀察後,一雙老練的眼才學會把這些事件認為是自然而然的,不是奇蹟。」 偉大的英國物理學家法拉第[12]這麼敘說:「沒有哪個事物的奇妙性,會大到不能認為它的出現毫無真實性的地步。」麻省理工學院教授莫里遜(Philip Morrison)在一本以法拉第的話為名的書中,把它推敲成下文: 法拉第有說服力。沒有一個事物的奇妙性,會大到不能認為它的出現毫無真實性的地步:這些事物不僅是單個土球及其他所有類似的土球會(被重力)朝中心拉去;不僅是所有看不見的木星的衛星;不僅是單一形式的神經衝動,無論其內含的訊息是視景或聲音;不僅是在可見的宇宙中似太陽的星球的數目,多到可以讓每一個活著的人都可以擁有千億個太陽的地步;甚至於這個慢而持久的大陸漂移,把印度從南方的冰區移來和亞洲相撞,在相撞的地方聳出這座巨大的喜馬拉雅山脈。 而這些,包括每一個奇妙的細節,都是「老生常談」。可是還有一些更基本的原因使我專注於日日遇到的「老生常談」:在科學的最前鋒,最奇妙的事往往只是把日日遇到的科學奇妙處,加以潤色修飾而已。譬如,黑洞的底部就是重力。事實是,黑洞僅是當重力如果被扯(或被拉)到極端的情形時,一種對重力的看法而已。而重力本身則是一個深奧待解的謎。 同樣的,超冷材料的行為有時似乎很超自然:只能在絕對零度(攝氏零下273度)附近存在的所謂超流體(superfluid),能向上流,流出瓶外,流過瓷瓶的底;電流能在超導體材料中永遠流動,似乎不遭遇到一絲一毫的阻力。 在溫度最熱的那一端,物質的表現似乎也很奇怪。原子瓦解,形成超高熱帶電的離子體(電漿),能點燃著核聚變之火,就如在太陽的中心一樣。為了要馴服這些不可捉摸、熱不可觸的氣體,物理學家製造了巨大的磁場組成的瓶子,可是這些離子體太滑溜了,很不易把它們關起來。恆星的燃料就是離子體。在更高熱的溫度下,物理學家希望能創造出所謂的夸克—膠子離子體(膠子是傳送夸克間作用力的媒介),這就太初宇宙渾湯,世上的一切物質都從它凝結出。 可是,這些物質的奇異形態也不過是普通物質的各種不同態——從固態到液態到氣態的延伸而已。而且,要能鑑賞超導體或太初宇宙渾湯的奧妙,不可能不先去瞭解水是怎樣結冰或化為蒸氣的。 有些人說,重力及物質的不同態這一類的題材,已基本到引不起任何興趣的程度。今日的人太老練了。可是令人驚奇的是,即使在這個最摩登及高科技的社會中,還是非常容易變得無知。我的物理學家朋友喜歡這麼說:「我們之中大多數的人,對於每日接觸到而不瞭解的事物,數目之多,就和古代的希臘人(約二千年前到三千年年前)或巴比倫人(約四千年前)一樣。可是我們學會了不去問這些問題。我們不問汽車動力方向盤的工作原理,不問如何去製造小兒麻痹疫苗,不問在把柳橙汁冷凍時要牽涉到些什麼步驟。後果就是把我們放在這個令人不解的弔詭矛盾位置,科學成就的一個後果居然是把好奇心洩了氣,把好奇心抹殺了。」 如果簡單的科學是無趣的話,可能是因為我們在問那些很「明顯」的問題時,會被人恥笑。我們還不能確實地知道,月亮的起源是什麼,或者地球上的生命是怎樣來到的,或者為什麼質子會比電子重。我們不知道人們為什麼會對音樂有反應,不知道明日在明尼亞波利城會不會下雨。我們不知道邪惡的特性,或者把夸克膠在一起的力。 布羅撓斯基(Jacob Bronowski,數學家、文學家)在他的書《人類的攀登》中這麼寫道:「像牛頓或愛因斯坦這一類的天才之成為天才的原因是:他們問很明白、很天真的問題,結果是,這類問題的答案卻是驚天動地的。愛因斯坦是能問極為簡單的問題的人。」 科學當然是文化的一部分 很顯然的,這本書寫的是關於科學在實用及哲學上的成果;它也讚頌了我的物理學家朋友喜歡說的,「科學的情感成果」。 「科學非但實用,」他說:「科學也決定了我們如何思考及感受。宗教一直都包含了一種對自然的看法。即使基督教聖經也以一段對宇宙論的討論,做為開始。在今日,這類關於自然的思想主要都來自科學。它們永遠是富有幻想力,難以置信的。可是今日的人們只歸功給科學一個有限的角色。他們繼續把藝術和音樂談成文化的一部分,卻忽略了這個事實:我們對自己的看法以及對我們世界的認知是什麼,這在文化中也應當占有同等的重要性及地位。」 幾乎三十年前,我坐在前蘇聯的工業城卡爾可夫(Kharkov)的一間小旅社裡有霉臭味的門廳中;我才剛從一個集體農場回來。在這個小而不舒服的門廳裡,有一小群美國人和俄國人侷促不安地擠在一起,看兩個美國太空人在月球上漫步。這個螢光幕上的影像模糊到幾乎看不見,可是很明顯地,俄國人也同美國人一樣,深深被這第一次的地外漫步打動了。對所有在場的人來說,這是一個極為深刻的感受,就像第一次用了好的雙筒望遠鏡看到木星的月亮或土星的環一樣。 按照科幻小說作家艾西莫夫(Issac Asimov)的說法,即使在美國航太總署(NASA)把我們推到這個世界以外的地方之前,望遠鏡的發明已經「戲劇化地把我們的『文化』歷史改變了,」(『』是艾西莫夫加上的):「當伽利略用望遠鏡去看月球,看到山、隕石坑及『海』的時候,這就是支持有多元世界存在的終結性證據。地球不是唯一想像得到,可以讓生物生存的物體。」望遠鏡把我們對宇宙的觀點擴大到「使得這個早年以前築成的、以人為中心的、罪與被拯救的戲碼[13],與這個新宇宙一比較之下就毫無價值了。」斷然及終結性地把人類從宇宙舞台的中心點拉出去的,就是望遠鏡。雖然遠在公元前三世紀,有些人就已經想出是地球在繞日(而不是反過來日繞地),可是這個看法要等到哥白尼之後多年,大約在十六世紀左右,才納入普羅文化中。 傳統的價值觀是把地球放在萬物的中心,宇宙是為了我們而存在的。想一想,對一般人的宿命、個人的責任感及敬畏心來說,這帶來的是什麼樣的意義。 瞭解之後,更加謙卑 可是從某方面來說,我們從科學方面學到的東西證實了,地球占的地位更為中心了——那是因為生命的似不可能性,使得生命更為可貴。製造我們的材料曾在爆炸中的星球裡冶煉過。我們曝曬在一個第二代的恆星——太陽——光芒之下,我們的行星的組成來自一個稍被外來元素污染過的原始氫氣雲,這氫氣雲形成了我們的太陽系。我們多岩石的家是沉到底的沉積物(其實是沉到中心,「下方」是朝地球中心的方向),在那時候,輕的元素不是被吹走就是沸騰而去。只有當早期的細菌把它們的環境以一種稱為氧的「毒素」(對它們而言是毒素)污染後,陸地上的動物才能開始興起。 這類知識不見得會使我們多少更自感謙卑一些,可是按我這位物理學家朋友的說法,「卻把我們謙遜的性質改變了。」 仔細看一看那似乎靜止不動的宇宙。這麼的仔細一看,就看出了它充滿著令人暈眩的變化;即使恆星也會用盡它們的資源而死,然後再生。可是在數世紀前沒有人知道,有時恆星會在暴亂中出生及死亡,這個宇宙仍在不停演化中。在伽利略的時代以前,人們簡簡單單地假設我們今日看見的星球,就是在創世時已經存在的同樣星球;同一星球會永存。 在大小尺度的另一端,二十世紀發展出的量子理論把「原子和撞球一樣」的觀念擊破了,也摧毀了「它們的一行一動都是預先注定」的觀念。在原子的核心有極大的不確定性;「因果」關係看上去似乎很簡單,可是卻具有極度的複雜性及富饒性。結果是,今日對事物的看法已變成:它們很易變動,不像在牛頓時代的看法——一個如鐘的機械,死板板地早已注定如何運轉的宇宙。 達爾文令人畏懼的(在有些角落還是禁止提起的)果實就是,物種和星球一樣,也會改變。在地球上,生物的形態不是不變的。我們就如宇宙一樣,一直在演化中。如果我們從何處而來、我們祖先的外貌是怎樣的……這類問題,並不是導致我們的心靈受到擾動的爭論點,那麼嚴格按基督教聖經字義解釋的神造論者(creationists)對達爾文的學說,也許就不會起了那麼大的激動。 即使是單純對於物理作用力(如重力)的看法,也會對我們如何看待自己的方式,帶來深刻的影響。十七世紀時,牛頓的萬有引力(重力)理論曾引起一場文化上的風波,不是因為他「發現」了重力(每一個人都知道物體會向地球下落),而是因為他發現了重力是無處不在的(萬有)。在他之前,人們假定地球上的自然律和天上的自然律基本上完全不同。牛頓證明了,蘋果的向下落及月球的軌道都被同一作用力所控制。 從這意義來說,去月球和擊破原子的需要,和我們對自然博物館的需要是同等級的:科學給我們一種我們是誰的掌握,我們如何能在宇宙萬物的體系中占有一席之地。要瞭解我們在太陽系的地位,必須先瞭解太陽在太陽系的地位、天上的循環週期、元素的性質,以及生命的似不可能性。如果我們學習到的,會使我們對自己的限度及潛力感到些許暈眩的話,也只好認命。科學給了我們對尺度的認識、對限度的認識、對透視的讚美,以及對不確定性的忍受。 不能什麼事都講求功利 我所讀過的對這些意見的最好總結,來自威爾遜(Robert R. Wilson)。他是一位雕塑家兼物理學家。他負責監造座落在芝加哥附近的費米國家加速器實驗室裡的巨大原子擊破器。有一位參議員不斷地質詢,要求知道去探測質子,對國防有什麼用途: 「有沒有任何和這個加速器有關的東西,涉及國家安全?」這位參議員問。 「沒有,先生,我相信沒有。」威爾遜博士答。 「在這方面真的一點價值都沒有?」這位參議員又問。 「它只和我們人民之間的互敬、人民的尊嚴、我們對文化的愛好有關。它與以下這些事物有關:我們是不是好的畫家?好的塑像家?偉大的詩人?我的意思是,在我們這個國家中,這些都是我們真正崇拜仰慕及尊重的東西,使我們愛國的東西。 「在這種意義下,這些新知識和尊榮、國家有關,可是它和防衛我們的國家沒有直接的關係——除了能使這個國家變成更值得去保衛。」
(摘錄《物理與頭腦相遇的地方》)
■混血王子的秘密
科學新聞由SciScape提供
英國的心理學家利用Facebook作為研究樣本的結果指出,混血兒的臉孔的確較一般人具魅力。 你是否有一種模糊的心理印象,那些有著不同國籍父母親的藝人,比如:金城武、費翔,或是基諾李維(Keanu Reeves),似乎都有著特別俊俏美麗的臉龐?這究竟只是社會大眾的錯誤印象,或是真有這種外表傾向存在? 英國卡地夫大學(Cardiff University)的心理學家最近檢驗這些被暱稱為混血兒(mixed-race people)的人是否真的比一般人的外貌更有吸引力。他們先利用熱門的社群網站「臉書(Facebook)」上公開的個人資訊隨機檢索出目前住在英國本島的 368 位高加索白種人、354 位住在英國的非洲裔黑人,以及 483 位來自不同族裔的混血兒作為調查樣本。接著下載了他們張貼在臉書個人首頁上可以被清楚辨識面容的照片。最後請另外的 20 位大學生觀看這上千張照片,並且就臉型和外貌的吸引力程度進行 1 到 9 點量表的主觀評定。結果發現,照片的主角無論男女,混血兒被評定為較具吸引力的程度皆顯著高於高加索白種人與非洲裔黑人,顯示出這些由不同國籍父母親所生養的後代,的確在外貌上較具魅力。 進行這項研究的 Lewis博士認為,混血兒的魅力臉孔可能是一種生物學上的混種優勢現象(heterosis),如同在農業上長期進行玉米和乳牛的混種能有效提高農產品的產量、以及犬類混種交配的後代被證實比純種狗更容易習得新技能的這些例子。他認為:由於混種交配可以提高基因組合的複雜性,而混種交配具有的魅力臉孔可以在社群中增加延續後代的機會,使得這種特徵得以保留下來。 雖然這項利用新興網路資料所進行的大規模研究提供了科學證據來支持「混血兒臉孔比較具吸引力」的大眾印象;然而,這項研究仍然缺乏生物學上的直接證據來推論擁有較具吸引力的臉孔是否真的有演化適應上的優勢。在人類社群中,審美觀會隨著不同時間的更替而有主觀的變化,而身高或智商這類的生物特徵也影響著程度不一的演化適應能力。因此,具有吸引力的臉孔也許只是混種交配的副產品,而不是影響演化適應的主要原因。 同時擁有白人和非洲裔血統的美國總統歐巴馬(Barack Obama)擁有混血兒深具魅力的臉孔和笑容,但他那些多元文化的人生經歷和進取向上的個人特質,也許才是人們讓他入主白宮的真正原因。 原始論文 Lewis MB (2010). Why are mixed-race people perceived as more attractive? Perception. 39(1):136-138.
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