第五章 那關於一切的理論 I ─ 陪你讀霍金《大設計》The Grand Design

陳以聖 / 原載:κrazian

關於這個宇宙啊,愛因斯坦說,最不可思議的就是:它竟然是可以理解的!

你大概不曾想過,「宇宙可以理解」,會有甚麼問題?「無法理解」才奇怪吧!?然而,人類一直以來,不都習慣地把無法理解的自然現象,一股腦兒推給「神明、鬼怪」嗎?那時的「無法理解」是常態,大家便對於「無法理解」非常的習慣,或者更真確的說,出於智識上的怠惰,習慣於將其「理解成」是神怪的花樣兒。經過了這麼多先聖先賢、先哲先烈的奮鬥,我們這一代方能打從小學起,就享受著(或是被逼著去享受)吸收最新物理、化學、生物等科學知識的樂趣。現在的我們,若當真都覺得「可以理解」是一件再自然不過的事了,也別忘了,那並非一直都是如此,得心存感激才行。

理解一個自然現象,意味著你不但了解它背後的道哩,還可以明白清楚的描述其變化的過程,更可以推知其過去的一段歷史,和緊接著將會如何如何。這是所有「理論」必備的特質,也是科學的魂魄之所在。所以,「事後諸葛」就算分析得頭頭是道,一旦預測起來,若時對時錯,那麼他所謂的「理論」就是有缺陷、不完善的。充其量,也只能算是「發展中的理論」。經濟情勢,尤其是市場分析,大體上都屬於這一類。大家奉為「股神」的巴菲特,都自承「只是對的時候比錯的時候多一些些」而已。而兩位諾貝爾經濟學獎得主經營的基金公司,在得獎次年就鬧破產,其原因竟然是被他們據以得獎的「公式」所害,更害慘了信任他們的投資人。

如果一個理論一般情況下都很精確,只有在特殊情形下才失了準頭,那麼,儘管不完美,由於實用性高,在尚未找到更好理論之前,我們總還是願意將就著用用。不少諺語都屬於這一類,比方說:「善有善報」、「得寸進尺」、「會咬的狗袂吠(台語,不會吠)」。或者,完美理論雖然已經有了,但是用起來很困難、費時費力、太昂貴,我們也會選擇另一個較為簡便的理論,同時留意到其應用限制。例如:「規律的作息、足夠的睡眠與運動、天然均衡的飲食、平和的心性等等」是健康長壽不二法門,但是大家還是選擇窩在沙發裡、按著選台器,接受減肥聖品和器材廣告的催眠;或是發燒吃退燒藥、頭痛吃止痛藥、精神不佳喝「蠻牛」、喝完睡不著再吃安眠藥,就是這個道理。只是我們都故意忘了要「留意其限制」,甚至後遺症。

牛頓1687年提出「萬有引力」,震撼當時的知識菁英階層:原來宇宙運行法則,是可以參透的,甚至還能簡潔的用數學式子描述它。牛頓「慣性定律」又說了:萬物在不受外力影響下,靜者恆靜、動者恆動。如果這些理論放諸四海(老實說,應該是放諸全宇宙)皆準、顛撲不破,那麼,聖經上說約書亞祈禱,要太陽和月亮停止運行一天,好讓他把迦南的仗打完,就不可能發生。因為,那代表地球自己突然停止轉動,而所有沒綁好的東西,都將依循「慣性定律」,以超過一千公里的時速向前衝。再說,如果地球連繞著太陽運行的公轉都停了,由於「萬有引力」,整個地球都會向著太陽「墜落」。真正是乖乖不得了。儘管如此,這時牛頓其實還是深信上帝的。

接下來的偉大發現是「電力」和「磁力」。這兩個力和「萬有引力」,或稱「重力」一樣,都是無所不在的宇宙力。它們既有正的又有負的,在極其微小如原子的尺度裡,其力道甚至還遠遠大於重力。而正負相吸以及正正互斥、負負相斥的作用力,在那樣的尺度中催動著慘烈的拉扯分合,簡直就像金錢在人類社會中的關鍵地位一般,金融海嘯波濤洶湧、貧富差距天地同泣。只不過,在我們日常生活的這個尺度大小裡,電力和磁力的效用剛好都抵銷掉了,以致於感受不到:只除了你去摸摸插座電一下,或拿個磁鐵把玩把玩時以外。而重力卻時時伴隨你左右,你每一步穩健的步伐,都是它的傑作。

人們原本以為電力和磁力是不相干的。1820年,丹麥的漢斯(Hans Christian Orsted)卻發現,通電的電線一旁的指北針會受到影響而轉動,也就是說:變動的電力產生了磁力。自然而然的,他將這力稱之為「電磁力」。也許你要問:那麼,變動的磁力是否也會回過頭來產生電力呢?如果你真的這麼問,那麼你的聰明厲害程度,就可以和英國的法拉第(Michael Faraday)媲美了。他還是在漢斯的發現十年之後才想到的呢!

法拉第貧苦出身,沒能受甚麼正規教育,僅靠著在書店當童工的機會自學,卻能研究深奧的電磁理論,並提出創新的見解。當時的人們普遍認為,力量的傳遞須靠接觸為之。換句話說,如果要把人推倒,要嘛你動手推他,要嘛拿棍棒頂他,反正就是要「接觸」才做得到。當然,他們沒機會讀金庸,不懂得劍氣能傷人於無形、掌風可拒敵於數丈之外。所以對於能隔空作用的電磁力,大大的傷透腦筋。法拉第只得發揮想像力,認為這中間,大概有無數看不見的細小「管子」傳遞著力量。這些瀰漫在空間裡的「管子」他稱為「力場」。他的創意,我們至今都還這麼用著。

「場」可以看做是影響力所及的「範圍」。愈靠近力量的源頭,影響力自然愈大,「力場」就愈強;愈遠離,影響力就愈小,「力場」就愈弱,直到微不足道、消失為止。灑一些鐵粉在張紙上,下面放一只馬蹄型磁鐵,抖動紙張,鐵粉便會逐漸排成一個漂亮的圖形,那就是「場」的「長像」。你到了一個社交場合,放眼望去,很容易就可以辨識出好幾個「魅力」場比較強的所在:那個高談闊論的老兄,被團團圍住,只聞其聲,不見其人;這邊的名媛貴婦,正用狂浪的笑聲,防範力場減弱的態勢。

Comments

上星期拿到書 花了幾天看完了
隱約 部分的了解作者的觀點
今日透過您的導讀 又複習了一次
期待您下次的發表
受益良多

米漿,謝謝。才說霍金的書是最少人讀的超級暢銷書,您就看完了它。您肯定是那絕對的少數。

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