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前言:兩種文化

  • 為世界制定模型
    如果數學是科學的皇后,就像偉大的數學家卡爾?弗里德里希?高斯(Karl Friedrich Gauss)十九世紀首度做出的這般比喻,那麼,物理便是科學之王。從十七世紀中葉到十九世紀末期,伊薩克?牛頓(Isaac Newton)的萬有引力定律(law of gravitation)、三大運動定律(laws of motion)與微分,以近乎完美的方式,說明了我們的世界及太陽系中所有物體的機械運動。

    在牛頓之後兩百年,一八六四年,蘇格蘭物理學家詹姆斯?克拉克?馬克斯威爾(James Clerk Maxwell)提出精練且優雅的微分方程式,以同樣驚人的準確性,說明了光線、X光與無線電微波的傳播。馬克斯威爾的方程式證明了,原先被視為兩種不同現象的電與磁力,事實上是同一個統一電磁場的部分元素。

    我們無法只透過觀察周遭的世界,導引出牛頓的定律或馬克斯威爾的方程式。數據本身並不能說明什麼。這些方程式是人類心智的結晶,是透過嚴謹的思考及深沉的直覺兩者奇妙的交互影響,自這個世界萃取得出。這些成就確認了一件事:抽象的思維加上優美的數學,可以發掘宇宙最深奧的定律。

    二十世紀初,科學演進加快了腳步。亞伯特?愛因斯坦(Albert Einstein)仔細思索了牛頓和馬克斯威爾兩人對世界的不同看法,提出狹義相對論(theory of special relativity)去修正牛頓的力學,使其符合馬克斯威爾方程式。十五年後,愛因斯坦再度以廣義相對論(general theory of relativity)成功挑戰牛頓;這項理論修正了牛頓的萬有引力定律,並將重力形容為時間與空間中的一股大尺度微波。在幾乎相同的時候,藉由絕頂聰明的愛因斯坦協助,尼爾斯?波爾(Niels Bohr)、厄文?薛丁格(Erwin Schr?dinger)與沃納?海森堡(Werner Heisenberg)發展出量子力學理論,說明了分子、原子與次原子粒子的小尺度行為。

    愛因斯坦將這種探索宇宙定律的思考模式推向完美的境界。他的方法並非根據觀察結果或經驗法則而來;他試圖理解規範物體運作的基本原理,然後清楚地公布他所發現的結果。一九一八年,在一場紀念量子的發現人馬克斯?浦朗克(Max Planck)、以研究原則為主題的演講中,愛因斯坦巧妙說明了,物理學家的作法有如古代的聖哲試圖在黑暗中看穿一面鏡子般:「你無法透過邏輯推理發現這些定律;唯有透過能夠融入經驗的直覺,才能發現這些定律。」

    不管在任何領域,追尋科學定律的目的何在?顯然是為了預言未知之事——能夠預測未來並加以掌控。我們享用、依賴、憎惡或畏懼的大多數現代科技——如手機、電烤架、電腦斷層掃描及核子武器等——都是利用量子力學、電磁學及相對論的基本原理發明而成,而這些理論全是腦力激盪的結晶。二十一世紀的預言所運用的經典工具,的確都是物理學的工具。近來,物理學家也開始將相同的工具運用至財務學領域。
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