第二章 宇宙的法則 I ─ 陪你讀霍金《大設計》The Grand Design

陳以聖 / 原載:κrazian

「敲鑼打鼓,趕走食月的天狗」這類的迷信已經遠離。當時認真拼命的從事,現在看來卻是痴得可以。對於超出理解範圍的自然現象,人們喜歡創造各式各樣的神,山神、太陽神、河神、海神、雷神、雨神...,並賦予他們無邊的法力,再對其臣服、奉獻、百般討好,免得他們生氣起來,大夥兒就遭殃了。原來,自虐竟然也是一種解脫的方法。

遊藝場經常擺放著一種「打地鼠」玩具,哪邊冒出個頭便打哪邊,打了他就縮頭,頭兒層出不窮,你就疲於奔命的一路猛打。現在,人們每弄清楚一種自然現象,就消滅了一些神。這種聽起來像極了「打地鼠」的「消遣」活動,大約始於兩千六百年前的古希臘哲學家泰利斯(Thales Miletus)。他認為這個世界是可以理解的,我們一定可以找出一些簡單的法則來解釋這一切,用不著搞神祕。他不只說說而已,還實際準確的預測了公元前585年發生的日蝕。從此科學就節節勝利。

泰利斯的家鄉愛奧尼亞(Ionia)還出產了許多理性的學問家,畢氏定理(直角三角形斜邊長的平方,等於另兩短邊長的平方和;在中國,稱作勾股弦定理)也是在這兒誕生的。他們了不起的成就還包括槓桿、浮力以及光的反射原理。一股渴望探求真理的氣氛蔓延了開來。

同時期的阿那克西曼德(Anaximander),他就認為人一定是從其他生物變成的,因為「光用腦袋想」也知道,如果不是,而人類的嬰兒又是這麼的脆弱,那麼,最最原始的那個人類嬰兒肯定活不下來,也就不會有你我了。夠厲害吧,都不必乘小獵犬號航行世界,收集證據,再推演出這番道理。還有,後來西西里的恩培多克力斯(Empedocles)也從觀察倒立的小口容器裡的水竟然不會漏下來,而推論出一定有個甚麼「東西」,將水「頂」住了。我們今天知道了,那「東西」叫空氣。再往後些,有個阿里斯塔克(Aristarchus)從地球投在月球上的陰影大小,推論太陽一定比地球要大上許多。而既然太陽那麼的大,要說我們這小小的地球是宇宙的中心,實在說不過去。再推下去,人們也別那麼妄自尊大,自以為多麼的獨一無二,是僅次於「神」的生靈了。再說,太陽恐怕也沒甚麼了不起,它應該也只不過是眾多的星星中的一個罷了。在那樣的年代,這些都是革命性的智慧之言啊!

儘管現在看起來,這些都充滿了先賢的智慧,不過人們普遍還是喜歡相信「人」的地位是絕對特殊的,也喜歡用神來解釋一切,以至於這些智慧只閃耀了幾個世紀,就遭塵封而遺忘了。令人不免感嘆,人性中普遍存在的反智傾向是多麼的根深柢固。當然,他們的智慧靈光之無法延續,主要還在於沒能形成可驗證的理論。

接下來的二十個世紀,整個西方世界幾乎都由亞里斯多德所代表的哲學思想型態主導。哲學家們典型的做法,是先憑藉超人的智慧,冥想出一個道理來,之後若出現明顯的錯誤,再挖挖東牆、補補西牆,硬拗到底即可。例如他說東西下墜的速度是不變的,而其快慢則看重量而定。後來確定下墜的速度其實是愈來愈快之後,就掰說:當東西愈接近它該在的位置時,它就愈「欣喜」,速度當然就愈快了。好一個「漫卷詩書喜欲狂,即從巴峽穿巫峽,便下襄陽向洛陽」。又如是「載欣載奔,僮僕歡迎,稚子候門」。實在太令人感動了。

到了十七世紀,出了一個了不起的哲學家迪卡兒。我們都知道,無論是在科學上也好,人生的道路上也好,所謂的「初始狀況」或一開始所處的位置,都是至關重要的。就算道理都相同,努力都一般多;你出生在剛果,就和他誕生在伊莉莎白二世她家,有著天差地別的結果。所以台灣話說得好:「站在好地頭,卡贏你會耍拳頭。」形格勢禁,就算英雄也要流淚。這位笛卡兒老兄就說,宇宙運行的諸多法則都是上帝選定的,但是,上帝只會選擇我們所看到的這一組,因為,只有這一組法則是可行的,而這組法則,其實就是上帝的本質。繞了一大圈,真的是很有哲學味道了。最後他還鐵口的說—這裡就很經典了—他說:不管宇宙一開始是甚麼模樣,最後終會變成我們現在所看到的這副德性。也就是說,初始條件或一開始的情況,完全無關宏旨。這話聽起來簡直就是上帝的語氣了。

此處,霍金忍不住引用了 Alexander Pope 給牛頓墓誌銘的詩句:

Nature and nature's laws hid in night.
God said, let Newton be.
And all was light.
大地隱晦,天律幽微,於是
上帝說了:下凡去吧,牛頓
霎時,雲開雨霽,澄朗清明

您瞧,牛頓的運動定律至今仍主宰著我們的科學教育。重力(地心引力)、星球運行的軌道,乃至潮汐,都還是規規矩矩地「照著」牛頓運動定律,作息行止。說它是「定律」,代表毫無例外,物體的運動全都是這個道理。當然,現在我們知道,當運動的速度快到接近光速時,這組定律就不適用了,但是,在一般的情況下,或者說,在一定的範圍內,它還是一組鐵則,顛撲不破,仍然符合定律的精神。

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