物理與頭腦相遇的地方

前言

　　物理是一種生活方式　　──柯爾　　牛頓本人，和那些……攻擊他的人……一定會(huì)對(duì)最近的論點(diǎn)感到詫異，這論點(diǎn)說：自然哲學(xué)和「價(jià)值」無關(guān)，自然科學(xué)本身應(yīng)當(dāng)「無價(jià)無值」；對(duì)那些追求人生方向的人來說，從我們最好的自然事物的智識(shí)中，不會(huì)學(xué)到任何東西。即使少許的科學(xué)……對(duì)人之價(jià)值而言，卻是有無限承諾的東西。——小藍(lán)得爾（John Herman Randall, Jr），《牛頓的自然哲學(xué)》　　以前物理科學(xué)被稱為自然哲學(xué)，可是不幸的是，哲學(xué)課程中已經(jīng)不教物理了。這事態(tài)令人感到驚奇。因?yàn)槲宜奈锢韺W(xué)家，在與我的談話中及他們之間的談話中，都充分瞭解這一點(diǎn)，即：在塑造我們?nèi)诵约皞惱硎澜绲目捶〞r(shí)，我們對(duì)於物質(zhì)世界的想法，會(huì)有很深刻的影響。對(duì)這些物理學(xué)家而言，物理是文化及哲學(xué)的一部分。在本書的各章中，柯爾女士能以類似物理學(xué)家之間討論這問題的方法，以同一深思的渠道向非物理學(xué)家談及這些問題。——法蘭克．歐本海默（Frank Oppenheimer），探險(xiǎn)博物館創(chuàng)辦人（探險(xiǎn)博物館是一家在舊金山的博物館，專於科學(xué)及認(rèn)知。)　　這本新版的書，以前的名字是《和應(yīng)振動(dòng)：反省「物理為一種生活方式」》[1]。本書已大量重新修訂過，加入了許多的新材料，許多段落都已經(jīng)大筆琢磨過，或者根本取消。再者，書中的材料已經(jīng)重新組織成三部分，分別討論不同的命題。　　前言〈生活在太空中〉，定下了這書的哲學(xué)框架，同時(shí)解釋了某些偏愛；本書中的闡說及語調(diào)皆導(dǎo)自這些偏愛?！　〉谝徊俊床t解的藝術(shù)〉，探索了許多物理學(xué)家的方法；他們用這些方法嘗試著去看那些看不見的東西，去瞭解實(shí)體宇宙；這個(gè)宇宙很可能在人類感官、領(lǐng)悟能力之外?！　〉诙俊窗l(fā)動(dòng)者及震撼者〉，討論使世界萬物運(yùn)轉(zhuǎn)的力及贗力（pseudoforce）和近代物理的基礎(chǔ)：量子力學(xué)及愛因斯坦的狹義相對(duì)論及廣義相對(duì)論?！　〉谌俊淳€及結(jié)〉，追蹤物質(zhì)世界中某些不斷重複織出的模式（pattern）。有些是節(jié)奏，它們像和應(yīng)振動(dòng)：你朝任何自然萬物去看時(shí)，它們都會(huì)隨時(shí)跳出。其他的則是物理學(xué)家面對(duì)的難題，例如因與果之間的關(guān)係；解答極為困難，可是物理學(xué)家仍然不斷設(shè)法去搜尋它們的解?！　　咀⑨尅俊　1]譯注：和應(yīng)振動(dòng)的原文是 sympathetic vibration。如果把兩根弦繃緊，把一根弦撥了發(fā)音，而如果第二根弦的頻率與第一根的一樣，那麼第二根弦不久也會(huì)振動(dòng)而發(fā)音，這稱為和應(yīng)振動(dòng)。如果在橋上步行時(shí)，步行的頻率與橋的一樣，也可能引起和應(yīng)振動(dòng)，有時(shí)會(huì)把橋振塌。因此軍隊(duì)步行過橋時(shí)一定要亂步走。請(qǐng)見本書各章?！　?/pre>


內(nèi)容概要
　　物理是一種生活方式，相對(duì)論在談些什麼？許多人心目中的相對(duì)論就只是這句話：「所有的事都是相對(duì)的?！故聦?shí)上，愛因斯坦的理念幾乎正好相反，相對(duì)論的主旨是：很多事情是絕對(duì)不變的。量子力學(xué)很玄、超現(xiàn)實(shí)嗎？　　其實(shí)不然。你爬樓梯時(shí)，不管是一階一階走，還是一次跳過好幾個(gè)階梯，你總不會(huì)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(xué)的內(nèi)涵。大自然本來就是結(jié)結(jié)巴巴的，不是很滑順?！段锢砼c頭腦相遇的地方》蒐羅了牛頓、愛因斯坦、費(fèi)曼、波耳、加莫夫、歐本海默等等物理大師的智慧，把偉大科學(xué)家推敲物理觀念的竅門與藝術(shù)，古典力學(xué)、相對(duì)論及量子力學(xué)的精髓，物理科學(xué)思想的演變，統(tǒng)統(tǒng)梳理出頭緒來。　　愛因斯坦說：「物理的書總是充滿了複雜的數(shù)學(xué)公式，可是思想及理念而非公式，才是每一個(gè)物理理論的開端。」《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(shù)學(xué)，將是你的頭腦與物理歡喜相遇的開端。


作者簡(jiǎn)介
　　柯爾　　美國南加州大學(xué)安納堡傳播學(xué)院教授，《洛杉磯時(shí)報(bào)》科學(xué)專欄作家（1994年迄今），經(jīng)常在《紐約客》、《紐約時(shí)報(bào)》、《新聞週刊》、《華盛頓郵報(bào)》、《哥倫比亞新聞評(píng)論》等媒體發(fā)表文章。1995年、2004年、2005年三度獲得「美國最佳科學(xué)寫作獎(jiǎng)」，2002年獲得「美國最佳科學(xué)與自然寫作獎(jiǎng)」。由於頻頻獲獎(jiǎng)，而有「科學(xué)寫作界之達(dá)文西」的封號(hào)。著有《數(shù)學(xué)與頭腦相遇的地方》（The Universe and the Teacup）、《物理與頭腦相遇的地方》（First You Build a Cloud）等書?？聽柵砍砷L於巴西首都里約熱內(nèi)盧、美國紐約州，曾在東歐待過數(shù)年，早年的寫作焦點(diǎn)在政治評(píng)論與女性議題。1980年代，與舊金山探險(xiǎn)博物館（Exploratorium）創(chuàng)辦人法蘭克．歐本海默（Frank Oppenheimer）成為知交後，開始對(duì)科學(xué)產(chǎn)生濃厚興趣，從此鑽研科學(xué)，筆耕不輟。育有一女一子，目前定居在加州聖摩尼卡。


書籍目錄
自 序 物理是一種生活方式 柯爾導(dǎo) 讀 愛情、互補(bǔ)、因果關(guān)係及其他 丘宏義前 言 生活在太空中像牛頓或愛因斯坦這一類的天才之成為天才的原因是：他們問很天真的問題，結(jié)果是，問題的答案卻是驚天動(dòng)地的。 第一部 求知的藝術(shù) 第一章 科學(xué)如隱喻當(dāng)物理學(xué)家說電子像粒子，他用的是隱喻式的比較，就如詩人寫愛情像一朵玫瑰花。 第二章 正確？錯(cuò)誤？幾乎可以確定，愛因斯坦一定會(huì)錯(cuò)。至少他錯(cuò)的意義就如他證明牛頓力學(xué)是錯(cuò)的一樣。 第三章 瞧出端倪科學(xué)是極令人興奮的探險(xiǎn)，我們非但是觀眾，也是演員。 第四章 科學(xué)的審美觀「它很簡(jiǎn)單，因此它美，」費(fèi)曼提到重力定律時(shí)這麼說。 第五章 自然的互補(bǔ)解答不只一個(gè)解答，萬能的答案並不存在。 第二部 發(fā)動(dòng)者及震撼者 第六章 力和贗力以四種所謂的自然界基本作用力，來瞭解贗力，那就很容易了。 第七章 量子躍遷現(xiàn)在大家看到的大自然，是結(jié)結(jié)巴巴的或顆粒的，從一數(shù)量跳到另一數(shù)量去，從來不橫越這二者之間。 第八章 相對(duì)說來大眾心目中的相對(duì)論就只是這句話：所有的事都是相對(duì)的。事實(shí)上，愛因斯坦理念的涵義，幾乎正好相反。 第三部 線及結(jié) 第九章 波和四濺的水花波是自然界中特別持續(xù)不斷的模式，影響遠(yuǎn)大，四濺的水花只是曇花一現(xiàn)的事件。 第十章 共振的魔力共振不只是冷酷無情的放大器，它也是我們耳朵聽到的音樂。 第十一章 對(duì)稱性和影子影子是失去了的影像，但影子也和原來的光一樣，富含資訊。 第十二章 有序及無序費(fèi)曼說：「在不可逆的過程中失去的不是能量，而是機(jī)會(huì)。」 第十三章 因與果如果事出必有因，那麼我們就是齒輪；如果事出不必有因，我們僅是一堆骰子而已。 第十四章 差之毫釐，失之千里如果強(qiáng)作用力稍弱，或者電力稍強(qiáng)些，原子、物質(zhì)可能就不存在了。 後 記 推動(dòng)力及影響力從愛因斯坦的理念，到我的「物理學(xué)家朋友」原創(chuàng)的洞見。 附 錄 延伸閱讀 


章節(jié)摘錄
生活在太空中物理的書都充滿了複雜的數(shù)學(xué)公式?？墒撬枷爰袄砟?，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(xué)的發(fā)現(xiàn)，這個(gè)偉大房屋中的新房間，已經(jīng)使人們改變了對(duì)於這屋子牆外事物的看法……我的論題是，（這些發(fā)現(xiàn)）真的給了我們一個(gè)有效益及有關(guān)聯(lián)的類比；在某些處於科學(xué)範(fàn)疇或者其朦朧意識(shí)之外的人類問題，這些類比是很急需的。——羅伯．歐本海默，《科學(xué)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(yùn)，或者在（宇宙創(chuàng)世）最初一兆分之一秒時(shí)發(fā)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(zhì)子是否會(huì)（在1032年後[3]！）自行衰變，或者微子[4]內(nèi)部是否有神神祕(mì)祕(mì)地放進(jìn)去的一些質(zhì)量。我們使他們屏息等待著這類的奧祕(mì)，如搜尋頂夸克或宇宙常數(shù)[5]。有時(shí)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(shí)候，是否會(huì)起疑，有沒有必要把這些遠(yuǎn)不可及的宇宙角落看得這麼重要？確實(shí)，重要性並不很明顯?？墒怯钪娲蟪叨葮?gòu)造中的生動(dòng)奧祕(mì)，以及原子的內(nèi)臟，和我們之間的關(guān)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(diào)的景色，是遠(yuǎn)而又遠(yuǎn)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(zhuǎn)，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(jié)組成則是夸克。太空不是外星人的土地。內(nèi)太空（原子內(nèi)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(xué)的理念幾乎已經(jīng)溜進(jìn)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(xí)性的力量，因及果，無序度及量子級(jí)的躍遷，時(shí)間及空間。我們的語言中已大量撒進(jìn)了科學(xué)的隱喻；而科學(xué)的語言也不可避免地滲入了日常生活印象的用語。大多數(shù)的科學(xué)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(wù)上。可是也有同樣多的科學(xué)家認(rèn)為，科學(xué)與人文之間已經(jīng)遭受了令人心痛而且也不自然的隔離?？茖W(xué)不僅是一些事實(shí)的綜合；科學(xué)是許多理念的綜合體，這綜合體形成了我們的文化脈絡(luò)，我們透過這脈絡(luò)去看這個(gè)世界。科學(xué)影響了幾乎所有環(huán)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。



媒體關(guān)注與評(píng)論
　　柯爾運(yùn)用比擬的技巧非常神妙，她幫助我們把科學(xué)觀念給視覺化了?！　?mdash;—《舊金山紀(jì)事報(bào)》　　柯爾的書會(huì)改變?cè)S多人對(duì)於物理的恐懼，這本書讓讀者打開了視野，看清楚物理科學(xué)和我們周遭物質(zhì)世界間的關(guān)係……非常生動(dòng)而迷人?！　?mdash;—《書目》　　柯爾展示了科學(xué)理念如何給予我們數(shù)以千計(jì)的新方法，來豐富我們對(duì)於日常世界的見識(shí)。　　——霍夫史達(dá)特，《哥德爾、艾雪與巴哈》作者






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