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。

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