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內容簡介

  ★世紀科普經典《愛因斯坦的夢》作者
  以詩意筆觸,寫出了人類對於宇宙的理解與玄想
  立論深入的優美科學散文

  在已知與未知間有條分際,踏過這分際,就是奇異、不可預測,以及生命……

  萊特曼是少數物理學家可以在著作裡同時提到達賴喇嘛、天文學家利維特(Henrietta Leavitt)、杜思妥也夫斯基、以及暗能量的人,靈巧地引導讀書出入於現代物理和哲學的論辯。

  在本書中,萊特曼以七篇優雅動人的散文談論他心目中的宇宙,探討了多重宇宙、永恆和不朽的問題、神和宇宙的創造、宇宙的對稱性、宇宙的大小、宇宙的法則、以及我們如何習慣分解宇宙為微小的粒子去觀察它。不僅碰觸到生死、道德、人類意識的主題,他更讓我們意識到,宇宙比我們所知道的要大得多,也陌生得多。那是個基本上不可知的宇宙,彷彿神正在創造其他宇宙,我們永遠不會知道也看不到。

  科學一直在改變我們思考以及自我認知的方式,萊特曼以他作為科學家的個人視野,引領我們思考宇宙的幾個大哉問,可以說是現代科學裡的《湖濱散記》,用文學家流暢的敘事談論原本應該艱澀難懂的超弦理論、暗能量、希格斯粒子,既是個物理學家,也是個說故事的人。「我們的宇宙只是統計學上的偶然事件嗎?我們之所以能在這裡觀察宇宙,也只是偶然的嗎?」萊特曼讓我們反省物理學家對於規律性、對稱性以及秩序的執著。

名人推薦

  著名科普散文《愛因斯坦的夢》作者
  中央大學天文科學所教授 陳文屏
  台灣師範大學地球科學系副教授 傅學海 專文推薦

  「本書是當代梭羅為我們這個數位、宇宙論、量子時代所寫的《湖濱散記》。在時空有別的佛 瑞德.霍伊爾之後,就沒有人敢涵蓋這麼廣泛的領域,而且出以如此優雅、簡約、私密的筆調。」——強.卡巴任(Jon Kabat-Zinn),《當下,繁花盛開》(Wherever You Go, There You Are)作者

  「萊特曼優美的著作啟發我們談論人類存在的奇妙。這本書引領我們看著天空,看見更崇偉、更包羅廣泛的宇宙。」——瑪格麗特.格勒,哈佛-史密森天體物理學中心

  「萊特曼以智識之光照向宇宙,光的反射照見我們的人生。」——大衛.伊格曼,貝勒醫學院神經科學教授,著有《總和》

 

作者介紹

作者簡介    

艾倫.萊特曼(Alan Lightman)


  一九四八年生於美國田納西州的孟斐斯。普林斯頓大學物理學士,加州理工學院物理博士。曾替美國《哈潑》、《紐約客》、《紐約書評》等雜誌、報刊寫詩與書評。擁有物理學博士學位艾倫.萊特曼既是理論物理學家,也是小說家。過去曾在哈佛大學與麻省理工學院教授天文學與物理學,目前在麻省理工學院擔任人文學科的助理教授,是該學院第一位榮獲雙教職合約的人。萊特曼創作了六部小說。第一部小說《愛因斯坦的夢》在1993年發表,是一本全球暢銷書,並獲得台灣2000年的「世紀之書」;1994年的作品《好小子貝尼特》(Good Benito),主角是一位愛好科學的業餘研究者,卻不甘於平凡,希望成名;2000年出版的小說《診斷》(The Diagnosis)則進入美國國家書卷獎決選名單。此外,還有散文與寓言選集《時間旅行和老爸喬的煙斗》(Dance for Two),以及多本闡論科學的書籍。他發表的文章散見於《紐約時報書評》、《紐約客》、《大西洋月刊》(The Atlantic monthly)、《哈潑》、《自然》,以及其他刊物。他也是哈布斯威爾基金會(The Harpswell Foundation)的創始主任。這個非營利組織的使命,是增進柬埔寨婦女權能。萊特曼現居住於波士頓地區。

譯者簡介

謝孟宗


  東海外文學士,成大外文碩士。曾獲梁實秋文學獎、台北文學獎等多種創作、翻譯獎項。個人專頁:www.facebook.com/kafka17
 

目錄

偶然的宇宙
瞬息的宇宙
靈性的宇宙
對稱的宇宙
廣袤的宇宙
合律的宇宙
無形的宇宙
 

推薦序

【幫宇宙寫詩 】 陳文屏


  宇宙的本質為何?如何而來?將來命運怎麼樣?這些,有可能說得清楚嗎?

  中文的「宇」意為「古往今來」,也就是時間,而「宙」則是「上下四方」,也就是空間;換句話說,宇宙由空間與時間建構而成。英文除了 cosmos 大千世界這個字,最常用來稱呼宇宙的字為 universe ,其中 uni- 的字根表示「唯一」, verse 為 versus ,亦為「轉變」,加在一起成為「整體、一以貫之」之意。比起來中文略勝一籌,有具體的表達,卻沒有限制只能有單一宇宙。

  空間中的物質、能量彼此交互作用,產生了不同現象或新的物質形態,其中因果關係的順序,就是時間。相互作用的道理就是「物理」,而組成成分與變化的學問,就是「化學」。藉由「數學」的穿針引線,這套近代科學使用的工具似乎頗為管用,讓我們對於東西的組成以及運作的道理,包括了日常生活中的物體、太空中的天體,甚至生命體,我們也都越來越瞭解。

  但是宇宙本身呢?成分是什麼?怎麼運作?看看以下兩段有關世界起源的敘述:

  天地混沌如雞子,盤古生其中,萬八千歲,天地開闢,陽清為天,陰濁為地。盤古頂天立地,如此又萬八千歲,天數極高,地數極深,盤古極長。然後身體各部分成了風雨雷電、變成了太陽、月亮、星辰、山岳、江河、陸地,造就了人類與萬物。

  天主創了天地。大地還是混沌空虛,深淵上還是一團黑暗,天主的神在水面上運行。天主說有光,於是就有了光。天主將光與黑暗分開,成為晝夜。再分開了穹蒼以下的水和穹蒼以上的水,稱穹蒼為天。天主說天下的水應聚在一處,使旱地出現。於是有了陸地、海洋,長出青草、果蔬;又造出了太陽、月亮、星宿、魚鳥、各式生物。

  數千年來的中西宗教傳說,對於開創世界的說法居然類似。那麼現代宇宙學關於宇宙的來源怎麼說呢?

  將近一百年前,美國天文學家哈伯(Edwin Hubble)發現遙遠的星系都在遠離我們而去,而且距離我們愈遠,遠離而去的速度愈快,儼然我們處於空間中特殊的地位。但要說人類隨著科學的發展所學到的教訓,起碼學到了「平庸法則」,我們學到地球不是宇宙中心,而繞著太陽運行;太陽則繞著銀河系中心運行;銀河系也不過是千億個星系之一。利用平庸法則解讀哈伯的發現,就是宇宙其他地方應該也看到一樣「愈遠愈快」的現象,這表示宇宙正在膨脹。想像有個炮彈炸成碎片,每個碎片都看到其他碎片遠離而去,而因為爆炸在同一時間點,跑得快的碎片當然就跑得遠。

  既然宇宙處於膨脹狀態,那麼之前體積比較小,溫度比較高,因而推測「最之前」有個起點,稱為「大霹靂」,時間與空間於焉開展。這太匪夷所思了,因為宇宙不就是全部嗎?如果宇宙有起點,那麼之前是什麼?宇宙正在膨脹,那麼外面又是什麼?不過數十年前,這些仍然屬於宗教或哲學的範疇,現在這些都是答案逐漸浮現的科學課題,有些已經可以經由觀測實證。

  除了遠離的星系,天文學家還偵測到大霹靂後充斥在太空中的熱雜訊(Thermal Noise),另外有證據顯示宇宙曾經處於極高溫狀態,以致發生核反應,還有目前發現的天體,年齡都有個上限。在在顯示宇宙並非永恆不朽。

  大霹靂是目前最廣為接受的宇宙學說。從不同觀測證據推論出宇宙始於約一百三十八億年前,剛開始溫度極高,物質與能量混在一起,電力、磁力、萬有引力、原子核的力量也都沒有分別,整個混沌一片。大霹靂之後 秒後,宇宙溫度為 ,萬有引力首先獨立出來。 到 秒,宇宙體積暴脹了 倍,造就了後來均勻的時空。宇宙持續膨脹(盤古撐開天地)也逐漸冷卻,各種基本力量與物質出現。大霹靂之後大約三分鐘,核融合產生了簡單的原子核。宇宙年齡達到三十八萬年,溫度仍高,電子與離子無法結合,光持續被吸收,直到冷卻到3000 K,宇宙才從不透明變成透明(讓它有光!)。大約兩億年後,恆星開始形成,之後彼此繞行構成星系。恆星周圍形成了行星(天地開闢),出現了生命,人類發展出高等文明,居一小隅時空,試圖探索宇宙的秘密,似乎還探出了端倪。科學家以熟悉的神話故事描述世界的來龍去脈!

  大霹靂學說描述了時空起源之後的發展,對於大霹靂本身(或之前)倒沒有解釋。我們還不清楚地球的內部結構,甚至人體的運作也不完全了解,卻對宇宙的歷史有如此精準的描述,實在不可思議,主要是宇宙早年狀態單純,所以簡單。我們逐漸解答宇宙「是什麼」,但還無法回答「為什麼」。

  太空中彼此遠離的星系不像是空曠的教室裡大家彼此遠離,因為教室已經存在,而時間與空間則在大霹靂剎那創造出來,星系乃是隨著膨脹的時空彼此遠離。整個宇宙處於膨脹狀態,但是小尺度之下天體互動仍受引力規範,可以互繞、相撞。這就像電影院散場,大家彼此遠離,但是兩兩仍然相近談話。在大霹靂之前,那個後來成為我們這個宇宙的「東西」可能處於這個或那個狀態,最終成為某個狀態而開始膨脹,開展出時空,有了一套因果關係的法則。之前可能有別的宇宙,目前其他地方也可能存在別的宇宙。為什麼不?平庸而已!

  萊特曼這本書從宇宙創生這個偶然說起,試圖連結宇宙及生活中的哲學與宗教。這些科學課題走在最前沿,多半還沒有答案,甚至連問題都還說不清楚,也因此很難游刃有餘,而無法如之前《愛因斯坦的夢》一般遊走在科學與浪漫間。如果想要藉此得到科學上的「標準答案」,或許會失望,但如果想欣賞怎麼提問題,看看宇宙大哉問如何跟似乎不相干的歷史、美學擦撞出火花,這本書絕對值得拜讀。

  光是銀河系就有數千億顆恆星,太陽毫不起眼,卻正因為「平庸」,得以穩定發光數十億年,維續了我們這個文明。太陽大一些,可以提供更充分的能量,但是壽命會短得多;太陽要是小一些,壽命會長得多,但周圍適合生命發展的範圍就會比較狹隘。我們的太陽大小「正好」。另一方面,目前已經在超過千顆恆星周圍發現了行星,類似地球的行星可能亦無所不在,但是地球大小適中,距離太陽也適中,造就了生物誕生與發展。以每個人而言,數億個精蟲可能成就數億個不同個體,我們卻成為了我們。大自然沒有利用最稀奇的元素創造生命,你我的化學成分,是最普遍的氫、氧、碳、氮,這些元素宇宙到處都有。環顧四周,花草星辰都是偶然中的必然,而你我每個人都是平庸中的奇蹟。

  這本書屬科普書籍,以散文方式撰寫,但論述既深且廣,並非躺著就能閱讀。現代社會的文學家與科學家仍然不對等;科學家能背誦些詩詞,能拉段提琴,就被認為有人文修養,而文學家卻鮮能對科學課題說三道四。目前很多大學推廣通識教育,希望學生具備人文藝術、自然科學、社會發展等基本素養,而非僅止於涉獵本科學問。期待有更多授課者除了專業知識,也是博雅思想家,能夠啟發下一代的全人訓練,別讓這些課程流於營養學分。

  一片落葉讓人悵然天地悠悠。誰,來幫宇宙寫詩?

(本文作者為中央大學天文所教授)

推薦序

將心思帶往宇宙的他處 傅學海


  宇宙,我們所居住的宇宙,對其結構與大小的概念,從古希臘時代到二十一世紀,已經有全然不同的看法。我們住在宇宙之中,隨著科學與技術的進展,學者從多面相探索宇宙,對宇宙的認知也與古人不同,甚至也與一百多年前不同。本書從科學、宗教、文化來看人類對宇宙的認識與變遷,以及對生活、思潮的影響。

  本書作者與一般科普作者不太一樣。艾倫.萊特曼是少數橫跨科學與人文兩領域的學者,同時受聘於美國麻省理工科學與人文科,教授物理與小說創作。科學給人理性、邏輯的感受,自然現象幾乎是可以預測的,可以化為定律與數學方程式;而小說創作談的是人性中的感情,貪婪、愛、報復心……常難以理解,也難以預測。萊特曼以其多元角度剖析我們所觀察與理解的宇宙,內容還包含哲學觀點、科學與宗教的衝突、對稱與美感的宇宙、浩瀚與無形的宇宙……有許多值得再三玩味與反芻之處。

  《偶然的宇宙》是一本有趣且有深度的書,從哲理、科學、心靈的層面來探討宇宙,全書含有科學的理性,哲學的思辯論證,字裡行間也散發著濃濃的人文氣息。

下文以各章標題為名,提出個人閱讀後的感受。

偶然的宇宙


  偶然與必然,常是人們爭論的話題。兩人相逢、相愛結成伴侶,是偶然,還是必然。我們賴以生存的宇宙,其形成、演化至今,是偶然,還是必然。衷心相信情緣命運的人,堅持是必然的結果。但是在現代科學的眼光中,我們所在的這個宇宙很可能是偶然的結果,很可能是多重宇宙中的一個。

  好萊塢的科幻電影最喜歡多重宇宙的想法,利用時光機器或蟲洞穿越時光回到過去或未來,改變我們現在的人生境遇。

  在過去,宇宙論所探討的是我們存在的這個宇宙,只有一個宇宙。單一存在的宇宙必然牽扯到一個問題,為何我們的宇宙是現在這個樣子,可以產生我們人類。依據理論,如果宇宙膨脹的力道再大一點點、或小一點點,或是電磁力再大一點點、或小一點點……則就不會形成任何生命,更不用說人類了。我們宇宙的自然定律如此精微,重力、電磁力、核力的力道都剛剛好,每種力稍微增、減一點點,就完全不是我們所賴以生存的宇宙了。

  為了解釋為什麼有這個宇宙,有各種說法,包括人本主義。當然,上帝以其精妙之手創世的說法從來沒有消失過。目前,多重宇宙的概念提供一個統計上的解釋,似乎可以排除上帝之手的干預。多重宇宙論認為宇宙各有起源與特性,有的重力大一點、有的電磁力小一點、暗能量小一丁點……。在統計上,總會有一個宇宙的各種條件都剛剛好,可以讓生命得以發生、發展,成為我們存在的這個宇宙。作者提到目前的「弦論」,可以推論出多重宇宙的可能。

瞬息的宇宙

  兩難一直是哲人樂於探討的題材,青春永駐、長生不老與滄海桑田、白雲蒼狗之間,人心的渴望與真實之間總是有落差。

  作者從人生無常的經驗說起,有女初長成,轉眼成為少女,還在記憶中的少女瞬間結婚了。感嘆人生、環境的變化,內心深處渴望恆常,持有居家住屋、鞋子,直到屋老破舊、舊鞋斷裂。轉而探求物質世界的變化,依據熱力學第二定律,宇宙總是無止歇的趨向混亂,太陽與恆星終會死亡,宇宙終會一片漆黑。

  我們想要成長、成熟,但又想長生不老。在動物界,人類的壽命算是長的,但我們仍覺短暫。在理智上,我們知道萬物有生有死、有起有滅,但仍然有許多人認為一定有什麼是不朽的、是永存的,例如靈魂,或是佛教中的涅槃境界。

  即使理智認為人死之後,物質消散,但我心仍然執著,渴望長存,追尋「剎那即是永恆」的珍貴。

靈性的宇宙

  自從理性興起,理性與信仰之間就存在著衝突,也有許多人嘗試在兩者之間架構橋樑。現代科學興起後,科學幾乎成了理性的代言人。但是仍有許多科學家相信上帝的存在,集科學與信仰於一身。

  我自己在高中理性覺醒時期,探索科學與宗教的理念,也直接向教堂牧師挑戰過上帝的全能:「上帝如果是全能的,祂能自殺嗎?」我的想法很簡單,如果能,上帝死了就沒有上帝;如果不能,顯然上帝不是全能。當然,牧師也不是省油的燈,這類問題想必被質疑多了。我也不打算告訴各位,我的牧師當年是如何回應的,有興趣的讀者不妨問問自己教會的牧師或神父。

  作者說得好:「癥結就在於你想信任什麼。信仰關乎希望,非關證據。」好的科學家,包括愛因斯坦在內,幾乎都有很強的信念。容我這樣說,沒有強大的信念,無法堅持追求夢想,包括科學理論也是如此。

  科學家,尤其是許多物理學家,相信有一套法則,可以一統江山的將重力、電磁力、核力統合起來,幾乎成為一種信念,讓這些智力超人一等的心靈義無反顧的投入時間與精力去追尋。

對稱的宇宙

  我們所處的這個世界,處處雜亂,但也處處見到對稱,我們的身體就是一例。對稱,顯然成為現代物理學重要的理念。本書指出對稱是需求、是美、是簡約;物理學家尋求物理定律的對稱性,也相信我們的宇宙符合這種對稱性或某種對稱性。

龐然的宇宙

  任何人面對穹蒼,幾乎都會興起「浩瀚無涯」之嘆。本章即在介紹人類如何測量宇宙的歷史,從古希臘測量地球大小、到恆星的距離、到星系的距離,直到宇宙的大小。並兼而探索人類在宇宙中的地位,以及面對浩瀚宇宙的感受。

合律的宇宙

  作者萊特曼從人性的混亂與某種規律聯結到科學定律,再由古代的律法、幾何定理轉換到科學的「自然律」。也明白表達,科學的自然律能否保留,端視能否通過實驗的檢驗。

  放眼望去,我們的世界似乎是雜亂、反覆無常的,卻又合乎某種律動,呈現生活規律與社會次序。人性與宇宙有些類似,科學中的定律有如人間社會的法律。面對宇宙各種現象,物理學家發展出重力、電磁力與核力來描述,似乎這些自然現象受到這些物理定律的規範,雖然有些定律還在修正中。

  西方哲理認為「真實是理性的」(The reality is reasonable.)。不論是抽象的概念,還是具體的自然現象,都是可以用理性加以探討。如果這個世界是非理性的,則我們就不用去探討了,因為沒有道理可言。萊特曼從古希臘的原子論,牛頓的力學至現代原子論,生動描述了人類心靈探尋自然律的歷程,為了可以理性的解釋眼前的困難(無理),提出有理但當時卻不知道的東西。包立為了解決貝他粒子疑難而提出前人未知的微中子一例,生動而有力的闡釋了這種信念。

  本章顯示萊特曼闡釋的功力,他在本章結尾強調理性與非理性、秩序與無序、身與心……猶如一體的兩面,人們一方面樂於合律的宇宙與人生,另一方面也愛好意外的驚喜、奇人異物、形相不定的流雲、晚霞……。作者也提到老莊的思想,他寫道:「自字面上來說,影與光。似相反而實相成的力量,是自然世界一切存有的根本。熱與冷。低與高。水與火。秩序與無序。

  理性與非理性。」冷熱、高低、有序與雜亂、理性與非理性這些相對的概念,都是從我們所建立起來的概念所產生的對立,就像老子所說:「有無相生,難易相成,長短相形,高下相傾,音聲相和,前後相隨。」。

無形的宇宙

  本章最能反映現代生活的某種變調,尤其是年輕族群的網路、臉書或手機人生。

  無形,是針對我們人類的感官來說的,尤其是人眼無法看見的光或電磁波,例如紅外光、X光……。科學家利用人眼無法看見的電磁波,探索這個宇宙,擴張了我們對宇宙的認知。更重要的電磁波改變了人們的生活與溝通方式,由現代科技打造的手機、網路與相關軟體,也改變了許多人呈現自我的方式。

  隨著科技的進步,我們愈來愈依賴儀器探測這個宇宙,不再使用我們自己的感官。就像我們並沒有看到、感覺地球的自轉,而是觀察擺的擺動面呈現轉動的現象,以及運用力學知識知道因為地球自轉,擺面相對於地面呈現轉動,而轉動的程度符合計算的結果。當然,現在可以透過人造衛星拍攝的地球短片,看見地球的自轉。就像現在許多人是透過電腦螢幕、手機螢幕認識這個無形的世界與呈現自我,而不是直接用我們的感官親身體驗這個世界。

  作者藉著這些案例,傳達一個訊息。現在的我們,彷彿生活在一個無形的宇宙中,並不是我們看見、觸摸的宇宙,而是一個建構出來的宇宙。現代科技加深了這個趨勢,年輕一代透過網路與手機,擴大自我與認識世界,但這個自我形象是自己製造的,所接觸的世界也是別人製造的,並不是自己親身經歷所建構的。

  網路人生屬於真實或虛假,可能人言人殊,但我自己就有過這種既真實又虛無的體驗。多年前,我出席一位鳥友的喪禮公祭,但是我與這位鳥友從沒見過面,只在貼圖討論區貼圖、哈拉過。即使多年後,我仍然覺得不可思議,竟會為了從未謀面的網友掉淚、參加他的告別式。常逛網路的人常會有類似的經驗,我們熟悉一個陌生人,只因為這人將生活照、生活點滴巨細靡遺地放在網路上,不認識,也未見過面,卻知道這人的想法與家庭生活,例如小女兒滿週歲了,大兒子考上高中、全家去日本旅遊……情似荒謬,卻又真實的在現今的網路上發生。

結語

  本書有其獨特的風格,在述說科學的同時,帶入哲學意涵,時不時切進心靈世界,優游自在地以各面向闡述宇宙的多重面貌:偶然生成的宇宙、瞬息萬變的宇宙、對稱之美的宇宙、合乎自然定律的宇宙…。

  往往讀完一章,都會不由自主地暫時停歇,反芻思索。偶爾心思被帶往宇宙他處,晃蕩一番後才再繼續閱讀。

  簡單的說,這雖然是一本談宇宙的書,卻讓人悠然神往。

(本文作者為國立臺灣師範大學地球科學系副教授)

 

詳細資料

  • ISBN:9789862726297
  • 叢書系列:科學新視野
  • 規格:平裝 / 240頁 / 12.7 x 18.8 x 1.2 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

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