大設(shè)計(jì)

前言

　?。ū疚淖髡邽閲?guó)立自然科學(xué)博物館館長(zhǎng)、臺(tái)大物理系與天文物理研究所教授）　　人類與生俱來的個(gè)性之一，就是「好奇」，好奇於自身之所從出，也好奇於周遭環(huán)境何以如此，自然如何運(yùn)作；所以從古到今，人類以有涯隨無涯的工作之一，就是不斷地對(duì)周遭的環(huán)境和現(xiàn)象提出解釋，柏拉圖和亞里士多德如此，哥白尼和伽利略也是如此?！　∷伎紗栴}，然後提出合理解釋，這是科學(xué)的基本過程，但在許多時(shí)候，所謂的「合理」解釋，都是基於我們生活中的「直覺」，這也是為什麼從托勒密符合生活直觀的「地心說」開始，太陽就不得不繞著地球轉(zhuǎn)了一千四百年，到哥白尼的晚年才將兩者的位置換了過來。時(shí)至今日，到底還有多少「地心說」在我們的科學(xué)認(rèn)知中流竄？我們真的不知道?！　≠だ缘囊箍沼^測(cè)和親身實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)了天文學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的大幅前進(jìn)；克卜勒的數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)耙梳，給出了天體運(yùn)動(dòng)的幾何圖像背後的物理原理；牛頓則踩在這些人的肩膀上，推開了理性時(shí)代的大門。然而科學(xué)觀測(cè)和物理實(shí)驗(yàn)，就是接觸「真實(shí)世界」的正確通路嗎？不，科學(xué)的工作並不會(huì)將我們引導(dǎo)到真理腳下，科學(xué)家只是在研究現(xiàn)象，找出看來合理的解釋，真理，是屬於哲學(xué)家的！　　二十世紀(jì)量子力學(xué)和相對(duì)論的出現(xiàn)，徹底顛覆了「生活直覺」導(dǎo)向「真實(shí)世界」的邏輯思考，也讓許多人倍感挫折。所以才出現(xiàn)了以下的笑話：宇宙初起是一片混亂，上帝看不過去了，就說：「讓牛頓出生吧！」，於是世界就在牛頓定律的規(guī)範(fàn)下井然有序地運(yùn)行。魔鬼看不過去了，就說：「讓愛因斯坦出生吧！」，於是世界又恢復(fù)了混亂?！　∈返俜?霍金在他的新作《大設(shè)計(jì)》一書中，步武前賢，努力地將「科學(xué)結(jié)果」和「真實(shí)世界」做一區(qū)隔。在書的前半部中，霍金描述科學(xué)工作者如何歷盡艱辛，將社會(huì)上「天地人我受眾神支配」的古早觀念，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤赣钪媸鞘茏匀环▌t所支配」的現(xiàn)代想法，讓人們樂觀地認(rèn)為可以經(jīng)由科學(xué)探索的過程，逐步揭開真實(shí)世界的面紗。然而現(xiàn)代科學(xué)的測(cè)量方式，的確可以告訴我們真實(shí)世界的長(zhǎng)寬高嗎？霍金在此做了一個(gè)有趣的比喻，魚缸中的金魚，透過扭曲的玻璃，經(jīng)過長(zhǎng)期認(rèn)真的觀察記錄，可以準(zhǔn)確地描述甚至預(yù)測(cè)魚缸之外的物體運(yùn)動(dòng)，但金魚們的科學(xué)觀測(cè)，就是真實(shí)世界的圖像嗎？想想早年的四元素理論、托勒密模型、燃素理論，到穩(wěn)態(tài)宇宙，我們好像和魚缸中的金魚也差不到哪兒去?！　∶慨?dāng)我徜徉在夜空之下，仰首繁星蒼穹，當(dāng)身旁的人為了宇宙的廣漠無垠感動(dòng)落淚，我卻常常想著一顆恆星單位時(shí)間之內(nèi)所釋放的光子數(shù)目是否恆定？這無趣的想法其實(shí)就源自於「科學(xué)測(cè)量」是否就是「真實(shí)」？實(shí)際上恆星每秒鐘所釋出光子數(shù)的「真值」（true value），我們永遠(yuǎn)無法得知，我們所能掌握的，是望遠(yuǎn)鏡每次觀測(cè)以後所告訴我們的「測(cè)量值」（measured value），再加上「誤差」。當(dāng)然，我們讓自己相信，經(jīng)過多次測(cè)量，取平均之後的測(cè)量值「應(yīng)該」很接近真值，這就是霍金書中所說的「模型相關(guān)真實(shí)論」。所以我們對(duì)這個(gè)世界的描述，其實(shí)是來自感官的偵測(cè)再加上大腦的詮釋，所出現(xiàn)的心智圖像；霍金說：「這些心智圖像成為我們唯一知道的真實(shí)，如果沒有『模型』，便無法檢驗(yàn)『真實(shí)』，一定是先建構(gòu)模型，才會(huì)創(chuàng)造出真實(shí)?！固炷模　刚鎸?shí)」是我們的大腦創(chuàng)造出來的？　　在這本書的後半部中，霍金討論了光和粒子的二重性，這是另一個(gè)「世俗」的我們?cè)诔踅佑|時(shí)很難接受的概念，老是會(huì)想著世界不應(yīng)如此複雜，應(yīng)該均勻、和諧、對(duì)稱，而完美，這些自希臘科學(xué)家以降的心靈信條，在量子力學(xué)和相對(duì)論的撞擊下早已逐漸崩解，不單如此，霍金說：「量子物理告訴我們，不論對(duì)現(xiàn)在的觀察如何徹底，過去就像未來一樣不確定，只以眾多的可能性存在。根據(jù)量子物理，宇宙沒有單一的過去或歷史?！惯@段文字，對(duì)眾多讀者來說，製造的問題比解決的問題還要多。　　霍金的這本書，結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)地讓讀者接觸到了「科學(xué)哲學(xué)」的本質(zhì)，讀者可以順著霍金清晰的思路，和偶而幽默風(fēng)趣的語調(diào)，認(rèn)識(shí)科學(xué)家如何探索世界，以及這個(gè)世界如何回報(bào)。想通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)，接觸宇宙真理的讀者，看完本書之後，大概會(huì)掩卷三嘆。真要想瞭解這個(gè)世界的本質(zhì)，恐怕是要「跳出三界外，不在五行中」了。

內(nèi)容概要

　　當(dāng)人們凝視無垠的穹蒼時(shí)，總會(huì)湧現(xiàn)種種問題：如何才能了解自己所存在的這個(gè)世界？宇宙如何運(yùn)作？真實(shí)的本質(zhì)是什麼？萬物從何而來？宇宙需要造物主嗎？欲了解宇宙最深處的奧祕(mì)，不僅需要知道宇宙如何運(yùn)作，更要探究為什麼：為什麼世上有東西而非空無一物？我們?yōu)槭颤N存在？為什麼宰制宇宙的是M理論這套特定的法則而非其他法則？這是對(duì)生命、宇宙和天地萬物的終極大問，本書將試圖提供這些問題的答案?！　∮钪婧螘r(shí)起源又是如何起源的呢？為什麼人類生在這裡？為什麼世界上並非空無一物？真實(shí)的本質(zhì)到底為何？為什麼自然法則如此恰到好處，讓人類這等生物得以存在？最後一個(gè)問題是，這種看似天衣無縫的「大設(shè)計(jì)」，究竟證明宇宙是蒙主眷顧而創(chuàng)造一切，抑或科學(xué)能提供另一種解釋呢？　　有關(guān)宇宙與生命起源的根本問題，向來歸屬於哲學(xué)範(fàn)疇，如今卻已成為科學(xué)家、哲學(xué)家與神學(xué)家百家爭(zhēng)鳴之領(lǐng)域。在這本最新力作之中，霍金與曼羅迪諾對(duì)於宇宙最深?yuàn)W的祕(mì)密，提出科學(xué)上最新的想法。他們用的不是深?yuàn)W難懂的專業(yè)術(shù)語，而是以簡(jiǎn)單明瞭的方式娓娓道來。　　根據(jù)量子理論，兩位作者在《大設(shè)計(jì)》中指出，宇宙並非只有單一的存在或單一歷史，而是每個(gè)可能的歷史都同時(shí)存在。將這種想法運(yùn)用在宇宙整體上，對(duì)於傳統(tǒng)的因果觀念就產(chǎn)生了懷疑。而霍金和曼羅迪諾依「由上而下」的宇宙學(xué)研究法指出，從過去沒有確切的形式這點(diǎn)看來，說明了人們經(jīng)由觀察創(chuàng)造歷史，而並非歷史創(chuàng)造我們的觀點(diǎn)。他們進(jìn)一步解釋，我們本身是宇宙初生之際量子起伏的產(chǎn)物，並且提出量子理論如何預(yù)測(cè)了「眾宇宙」的存在，亦即這個(gè)宇宙只是眾多的宇宙之一；所有的宇宙都是從無中自然生出，各自擁有不同的自然法則。　　在本書中，霍金與曼羅迪諾挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)對(duì)真實(shí)的概念，也只有「與模型相關(guān)」的理論能夠找到最真的真實(shí)。最後，他們對(duì)於M理論進(jìn)行徹底與生動(dòng)的分析；M理論是解釋支配人類與宇宙法則的理論，也是目前唯一有望成為完整的「萬物理論」之理論?！　∵@本《大設(shè)計(jì)》筆力簡(jiǎn)潔且內(nèi)容豐富，提出科學(xué)上有力的發(fā)現(xiàn)與證據(jù)，勢(shì)將改變?nèi)祟悓?duì)宇宙的認(rèn)知，甚至動(dòng)搖到不可動(dòng)搖的信仰體制。《大設(shè)計(jì)》為我們帶來的衝擊與啟發(fā)，將會(huì)是前所未有的。

作者簡(jiǎn)介

　　史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）　　擔(dān)任劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)系盧卡斯講座教授達(dá)三十餘年，獲獎(jiǎng)無數(shù)並贏得總統(tǒng)自由獎(jiǎng)?wù)?。其科普著作有《時(shí)間簡(jiǎn)史》、《黑洞與新生宇宙文集》、《胡桃裡的宇宙》，以及《時(shí)間簡(jiǎn)史普及版》?！? 雷納．曼羅迪諾（Leonard Mlodinow）　　加州理工學(xué)院的物理學(xué)家，也是暢銷書作家，著有《醉漢走路－－機(jī)率如何左右你我的命運(yùn)和機(jī)會(huì)》（The Drunkard’s Walk：How Randomness Rules Our Lives）、《歐幾里得之窗－－從平行線到超空間的幾何學(xué)故事》（Euclid’s Window: The Story of Geometry from Parallel Lines to Hyperspace）、《費(fèi)曼的彩虹：物理大師的最後24堂課》（Feynman’s Rainbow），並合著《時(shí)間簡(jiǎn)史》普及版。他也為第二代星艦奇航影集編劇，目前定居於南加帕薩迪娜巿。

書籍目錄

中文版代序：從金魚缸中拼湊宇宙的面貌／孫維新1 存在之奧祕(mì)2 法則的支配3 真實(shí)是什麼？4 多重歷史5 萬物理論6 選擇我們的宇宙7 乍看下的奇蹟8 大設(shè)計(jì)字彙誌謝

章節(jié)摘錄

　　生如蜉蝣，在轉(zhuǎn)瞬即逝的時(shí)間內(nèi)只能探索浩瀚宇宙的一小部分。然而人類是個(gè)好奇的物種，會(huì)思索，會(huì)尋求答案。生活在這個(gè)善惡輪番上演的大千世界裡，當(dāng)人們凝視無垠的穹蒼時(shí)，總會(huì)湧現(xiàn)種種問題：如何才能了解自己所存在的世界？宇宙如何運(yùn)作？真實(shí)的本質(zhì)是什麼？萬物從何而來？宇宙需要造物主嗎？當(dāng)然，大多數(shù)人不會(huì)時(shí)時(shí)刻刻都在思索這類問題，但是或多或少都曾經(jīng)想過。　　　　傳統(tǒng)上這些是屬於哲學(xué)範(fàn)疇的問題，然而現(xiàn)今哲學(xué)已死，因?yàn)樗茨芨犀F(xiàn)代科學(xué)（尤其是物理學(xué)）進(jìn)展的腳步。科學(xué)家繼起，成為人類探索知識(shí)的開路先鋒。本書旨在根據(jù)最新發(fā)現(xiàn)和理論發(fā)展來提出答案，使我們的宇宙觀和人類的地位呈現(xiàn)嶄新的圖像，甚至有別於近如一、二十年前的看法。不過，新觀念的浮現(xiàn)最早可追溯至將近一百年前?！　　　鹘y(tǒng)的宇宙觀認(rèn)為物體會(huì)循著明確的路徑前進(jìn)並具有明確的歷史，隨時(shí)都可指出物體的精確位置。雖然這種主張可以滿足日常生活所需，但1920年代時(shí)卻發(fā)現(xiàn)這幅「古典」圖像無法解釋在原子與次原子尺度上觀察到的各種怪異現(xiàn)象，而必須改採(cǎi)不同的架構(gòu)，也就是量子理論。結(jié)果，量子理論不但能在微小的尺度上　　精準(zhǔn)預(yù)測(cè)事件，當(dāng)運(yùn)用在日常生活的鉅觀世界中，也能複製古典理論的預(yù)測(cè)。然而，量子理論和古典物理所依據(jù)的物理真實(shí)可謂大異其趣?！　　　×孔永碚撚性S多種表述方法，但其中最直覺式的描述或許要數(shù)費(fèi)曼（Richard Feynman）的說法。這位多采多姿的物理學(xué)家曾任教於加州理工學(xué)院，並在學(xué)校附近一家夜總會(huì)演奏森巴鼓。他主張，一個(gè)系統(tǒng)不只擁有一種歷史，而是具有每一種可能的歷史。在本書尋求答案的過程中，會(huì)詳細(xì)解釋費(fèi)曼的方法，並進(jìn)一步探索「宇宙沒有單一歷史、甚至不具獨(dú)立存在」的說法。這項(xiàng)主張就算是在物理學(xué)家眼中，依然顯得十分激進(jìn)。的確，這項(xiàng)主張就像今日許多科學(xué)觀念一樣，似乎都與常識(shí)相違。然而，所謂的「常識(shí)」是以日常生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，而非以現(xiàn)代精益求精的科技，例如原子探測(cè)技術(shù)或?qū)υ缙谟钪娴膫蓽y(cè)等，所揭露的宇宙真貌為依據(jù)。　　　　在近代物理揭開序幕之前，一般咸認(rèn)世界上所有的知識(shí)都可靠直接觀察而獲得，萬事萬物皆可由感官知覺而窺其真貌。然而近代物理的空前突破，是建立在像費(fèi)曼所提那樣與日常生活經(jīng)驗(yàn)相衝突的觀念之上，這顯示過去的取徑已非全然正確。對(duì)真實(shí)的直觀與近代物理無法相容。面對(duì)這種弔詭，我們將採(cǎi)用「模型相關(guān)真實(shí)論」（model-dependent realism）的觀點(diǎn)。模型相關(guān)真實(shí)論的基本概念是人類大腦打造了這個(gè)世界的模型，據(jù)以詮釋感官輸入；當(dāng)某個(gè)模型能夠成功解釋事件時(shí)，我們便會(huì)對(duì)此模型及其構(gòu)成元素與概念賦與真實(shí)特質(zhì)或視之為絕對(duì)真實(shí)。但面對(duì)相同的自然狀況，可能有不同的模型存在，且分別具有不同的基本元素和概念。如果有兩項(xiàng)物理理論或模型都能夠正確預(yù)測(cè)相同的事件，我們不能說哪個(gè)比較真實(shí)，而是我們可以隨意採(cǎi)用最便利的模型?！　　　≡诳茖W(xué)史上，從柏拉圖到牛頓的古典理論，再到近代的量子理論，出現(xiàn)過一連串愈來愈好的理論或模型。我們自然會(huì)問：這一連串的發(fā)現(xiàn)最後會(huì)走到盡頭，獲得一項(xiàng)終極的宇宙理論，能包含所有的作用力並且預(yù)測(cè)每項(xiàng)觀察的結(jié)果嗎？或者，我們會(huì)一直發(fā)現(xiàn)更好的理論，卻永遠(yuǎn)找不到一項(xiàng)完滿的理論呢？這個(gè)問題尚無定論，但如果真的有終極理論存在，那M理論可以做為候選理論。M理論是唯一具備終極理論各項(xiàng)特性的模型，也是本書之後討論的重點(diǎn)?！　　　理論不是一般所認(rèn)知的理論，它是由許多不同理論構(gòu)成的一個(gè)大家族，其中每一項(xiàng)理論只能夠?qū)δ硞€(gè)範(fàn)圍觀察到的物理現(xiàn)象做良好的描述。這有點(diǎn)像繪製地圖。大家都知道完整的地球表面無法利用單一地圖來呈現(xiàn)，一般世界地圖所採(cǎi)用的麥卡托投影法（Mercator projection），會(huì)讓愈接近最南和最北的地方愈形放大，而且無法涵蓋南極與北極。要忠實(shí)繪製出整個(gè)地表，必須動(dòng)用許多分別涵蓋不同範(fàn)圍的地圖。地圖會(huì)彼此重疊，而重疊之處顯示出相同的地貌。M理論的情況與此相似。M理論家族中不同的理論或許看似差異極大，但都可視為同一基本理論的不同面向；它們是基本理論的不同版本，各只適用於有限的範(fàn)圍，例如適用於當(dāng)某些量（如能量）相當(dāng)微小的時(shí)候。如同以麥卡托投影法繪製的地圖彼此交疊，當(dāng)不同的理論版本涵蓋範(fàn)圍重疊時(shí)，也可預(yù)測(cè)相同的物理現(xiàn)象。不過，正如同一幅平面地圖無法完整代表地球表面一般，也沒有單一理論可以完整代表對(duì)所有物理現(xiàn)象的觀察。　　　　本書將探討為什麼M理論可能針對(duì)「宇宙創(chuàng)造」的問題提出答案。根據(jù)M理論，我們的宇宙不是唯一的宇宙。相反地，M理論預(yù)測(cè)為數(shù)龐大的宇宙從無到有創(chuàng)造出現(xiàn)，並不需要某些超自然神靈介入；眾多的宇宙乃依物理法則自然生成，它們是在科學(xué)預(yù)測(cè)的範(fàn)疇裡。每個(gè)宇宙都有許多可能的歷史，並演變成許多可能的狀態(tài)，例如距離宇宙創(chuàng)造已十分久遠(yuǎn)的此時(shí)此刻。其中大多數(shù)狀態(tài)和如今觀察到的宇宙大異其趣，無法容許任何生命形態(tài)存在，只有極少部分能讓我們這樣的生物生存。雖然宇宙浩瀚無窮，人類顯得如此微不足道，但是在眾多的宇宙中，是我們的存在選擇了能相容於我們的宇宙，在這層意義上，人類又等同於造物主?！　　　∮私庥钪孀钌钐幍膴W祕(mì)，不僅需要知道宇宙如何運(yùn)作，更要探究為什麼：　　為什麼世上有東西而非空無一物？　　我們?yōu)槭颤N存在？　　為什麼宰制宇宙的是這套特定的法則而非其他法則？　　　　這是對(duì)生命、宇宙和天地萬物的終極大問，我們將試圖在本書中回答。但是與《銀河便車指南》（The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy）不同，我們的答案不會(huì)是電影或小說中簡(jiǎn)單的神祕(mì)數(shù)字「四十二」。"

編輯推薦

　   ◎聯(lián)合推薦行政院國(guó)科會(huì)主委．中研院院士／李羅權(quán)中研院物理所所長(zhǎng)．中研院院士／吳茂昆臺(tái)灣大學(xué)物理系及天文所教授／高涌泉國(guó)立自然科學(xué)博物館館長(zhǎng)、臺(tái)灣大學(xué)物理系及天文所教授／孫維新《胡桃裡的宇宙》譯者／葉李華

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    大設(shè)計(jì) PDF格式下載

---