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This Post is under 澤山咸

自從看了量子物理史話後,開始對量子物理想有多一點了解,尤其是《量子物理史話》號稱中文版的《時間簡史》(1988出版),而時間簡史又是一本世界熱門科普暢銷書,所以在圖書館稍微翻了一下就把《圖解時間簡史》(1996更新)與《新時間簡史》(2006出版)都借回來。《新時間簡史》出版年份稍晚於《圖解時間簡史》資訊正確度而言較高,圖文有部分更新;但是《圖解時間簡史》的圖比較多,比較容易理解。

作者史蒂芬·霍金已於2018年離開人世,他本身也是傳奇人物。時間簡史大部分內容都在推論宇宙的生與滅,可以看到20世紀後期至今的理論物理學家最關心的一件事,如何找到一個大一統的理論以整合在巨觀尺度成立的廣義相對論與在微觀尺度成立的量子力學。宇宙物理學家認為在宇宙開始與結束時都是在重力無限大(時空曲率無限大)的一點(體積趨近於零的點),當宇宙縮到這麼小尺度時,廣義相對論必須要考量到量子力學發揮的效用。但是至今人類仍然尚未有一套完美的量子重力理論

大部分的理論物理學家把愛因斯坦人生最後的三十年用來質疑量子力學與研究統一場論認為是白費工夫,並認為是他人生的錯誤之一。不過愛因斯坦自承的最大錯誤是廣義相對論重力方程式中為了符合宇宙沒有崩塌的現況所引入的宇宙常數Λ,因為哈伯觀測到宇宙是擴張的,所以宇宙常數應為零。但隨著觀測宇宙的技術更進步,科學家又覺得宇宙常數可能並不是零(1998),因為宇宙中可能充滿了目前人類未知的暗能量讓宇宙加速擴張,而這與愛因斯坦人為引入的宇宙常數相呼應。

另外愛因斯坦在1915年就已經預言重力波的存在,而人類在2015年才首次觀測到,還在霍金第一版時間簡史出版(1988)之後。如今以宇宙常數、重力波的發現來看,愛因斯坦的天才程度連他自己都很難想像。而愛因斯坦所研究的統一場論範疇也依然是現在理論物理學家積極研究的項目,因為對物理學家而言找出一套可以解釋宇宙萬象的法則是物理學的終極目標。套一句霍金所言,如果找到這樣的終極理論,或許人類可以了解上帝的心意。

既然力學的大一統理論研究如此重要,其他的理論物理學家又有什麼理由批評愛因斯坦的後半生的研究白費功夫呢?或許他們只是不滿愛因斯坦站在量子力學的對立面。而量子力學最讓人類困惑的是「不確定性」竟然可以解釋除了重力之外的大部分現象,而且有些量子世界會出現的特異功能反而是雖然違背了人類的直觀但卻可被實驗證明存在(譬如量子糾纏)。

很有意思的是霍金在書的結論中提到:「自從19世紀之後科學變得相當技術化與數學化,除了少數專家之外,哲學家或一般人都難以掌握」,於是20世紀後的哲學家不再關心探索支配宇宙與自身存在的法則,只能做做語言文字的分析。理論物理研究到現在已經是少數專家才能把玩的,但宇宙與人生的生滅本來是宗教家與哲學家的領域,但是現在這兩邊都各自退縮到極端的相對自我「相信」領域,也就是「如果你相信我這一套,你可以來跟著我」這樣的感覺。

霍金應該是認為如果物理學家可以研究出大一統理論,然後試著讓大眾理解,將有助於哲學家與一般人了解宇宙人生的意義。(至少可以減少人類做出互相傷害的蠢事,這是我個人意見)。雖然大一統理論還沒出現,但霍金認為好像已經可以看到這套理論出世的曙光。

不過,不過,我覺得理論物理學既然已經研究到人類用理論可以推算但無法直觀解釋,或是還有很多物理現象只能找到部分理論(或是還沒找到),這時候更應該是哲學家與一般人可以試圖參與找出合理解釋的時機點。如霍金所言,物理學家往往只能將更多心力投入到更精的領域去找合適的理論(或方程式),他們很少問「為什麼」。如果哲學家(或是一般人)可以在有一些物理理論的認知基礎下,從「為什麼」的角度出發,或許會更容易窺見天地造化的真理。雖然這樣的機率很微小,但有數十億智慧生物為基礎,乘上時間,或許能再出現一兩個跟上帝心有靈犀的人。

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