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大轉折:百年科學匯流史,扭轉人類文明的關鍵融合

Convergence: The Idea at the Heart of Science

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內容簡介

現代文明最重要、最複雜、最難以述說的一段歷史。
左右人類命運的,不是神,而是科學大轉折!
史詩般壯闊、細膩交錯編織的科學發展史。
人類極其渺小,卻造就出了科學這龐大、無限的神廟。
未來的科學,勢必要突破各領域的區分與限制,本書正是最佳寫照

  科學從來不在單一軌道上運行發展,而是編織在一塊、並時發展的宏大敘事。

  擅長書寫繁複、龐雜脈絡大歷史的彼得•沃森,藉由焦點人物、事件、學科間的碰撞,擘畫出科學發展史上點、線、面交錯纏繞且相輔相成的進程。

  科學並非各領域獨立發展,而是跨領域連續不斷的交會、整合。1850年代的關鍵十年,正是物理、化學等領域的飛躍性發展的最開端。能量守恆首次為人公認,熱力學、光學、電學、磁學等學門的新近發展獲得整合,達爾文的演化論也彙整了天文、地質、古生物學、人類學、地理學和生物學。而這十年的經驗也是一次重大的知識突破:我們首次發現要理解一門知識,須先熟知另一門知識,這種相互支持的新知識形式,這正是彼得•沃森所言,促使科學發展的最根本力量。能做出重大突破,真正造就進步、新發現,甚至扭轉世界走向的科學家,他們的共通點即是不閉門造車,不將焦點放在各門學科的差異,而是看到它們「相似性」的慧眼。

  奠基我們現今所知世界的科學大轉折,並沒有戲劇性、爆炸性的大發現,而是藉由一群科學家在同一時代、不同地點、不同領域提出相似、相輔看法,點滴增補、累積而成的。這些知識的會聚、融合看似平凡、樸實無華,但幾乎包含了人類建構、理解這世界的所有基本概念。正是這些細小、紮實的匯流,為人類構築了一個得以探索出更廣闊世界的舞台,讓我們能夠更深入地探詢生命的起源、宇宙的歷史,並瞻望未來。
 

作者介紹

作者簡介

彼得.沃森(Peter Watson)


  知名知識史學者、新聞記者,曾為《紐約時報》、《倫敦泰晤士報》、《觀察家》和《旁觀者》執筆。著作豐富,有《卡拉瓦喬的叛謀》(The Caravaggio Conspiracy,被英國BBC改編成劇本並獲艾美獎提名)、Fallout: Conspiracy, Cover-Up and the Deceitful Case for the Atom Bomb、The Age of Nothing: How We Have Sought to Live Since the Death of God、The Great Divide: Nature and Human Nature in the Old World and the New、The German Genius: Europe's Third Renaissance, the Second Scientific Revolution, and the Twentieth Century等,近20本書。

譯者簡介

蔡承志


  國立政治大學心理學碩士,全職科普書籍譯者。累計作品出版作品近70本。譯著《給未來總統的物理課》榮獲第7屆吳大猷科普書翻譯金籤獎。翻譯作品有《下一場人類大瘟疫:跨物種傳染病侵襲人類的致命接觸》、《星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像》、《好奇號帶你上火星》、《無中生有的宇宙》、《時空旅行的夢想家:史蒂芬.霍金》、《一本就通:宇宙史》等。
 
 

目錄

導讀 會聚在《大轉折》中的當代科學大都會    陳瑞麟
前言 會聚──「宇宙最深奧的理念」    
緒論 「可觀測世界的統一性」

第一部 有史以來最重要的統一思想    
第一章 「歷來最宏偉的廣義化」    
第二章 「一舉統一了生命、意義、目的和物理定律」

第二部 物理定律的長程影響
第三章 元素模式的底層之下    
第四章 空間和時間,以及質量和能量的統一    
第五章 物理和化學的「美滿姻緣」    
第六章 化學和生物學的相互作用—「兩個國度的密切關聯」
第七章 科學運動統一論—「整合是新的目標」
第八章 哈伯、希特勒、廣島—愛因斯坦的統一努力獲得平反

第三部 「物理科學對生物科學的友好入侵」
第九章 加州理工學院和卡文迪許—從原子物理學經由量子化學發展到分子生物學
第十章 生物學,「最統一的科學:從還原到組成的轉換」

第四部 從礦物質到人類的連續體    
第十一章 物理學+天文學=化學+宇宙學—第二輪演化綜論    
第十二章 地球傳記—地質學、植物學、語言學和考古學的統一年表    
第十三章 新學科間的重疊—動物行為學、社會生物學和行為經濟學    
第十四章 氣候學+海洋學+人誌學→神話=大歷史    
第十五章 文明=地理學、氣象學、人類學和遺傳學的協作成果    
第十六章 心理學轉為硬科學,以及與經濟學的整合    
第十七章 最終統一之夢—物理學、數學、資訊和宇宙    
第十八章 自發秩序—分子的架構、演化新模式和量子生物學的興起    
第十九章 藝術、物理學和哲學的生物學根源,社會物理學、神經學和自然

結論 重疊、模式、階層—預先存在的秩序?    
致謝   
 

序(節錄)

  《大轉折》是講現代科學的歷史,不過帶了特殊的轉折。該轉折始終在那裡,所有人都能看到,然而迄今它還不曾得到應有的機會來清楚鋪陳,一展身手。論述重點在於,各不同學科──儘管起點各自迥異,感興趣的領域顯然也各不相同──在過去一百五十年間,已經逐漸彙整統合。這樣的會聚和融合,驗證了一項出奇的宏大敘事,那是一則交互聯鎖、令人透不過氣的連貫故事──宇宙的歷史。它的諸般成就當中,有一項是發現了物理學和化學的緊密關聯;同樣的,量子化學和分子生物學也有雷同牽連;而粒子物理學一直和天文學及演化宇宙的早期歷史比肩同行。另外,小兒科透過動物行為學的洞見增補充實;心理學與物理學、化學,甚至經濟學,皆相輔相成;遺傳學始終與語言學協同一致;植物學同調於考古學,氣候學則可借鏡神話⋯⋯等等。大歷史──世界偉大文化發展軌跡的宏大敘事──業已解釋清楚,如今也進一步由交互聯鎖的科學來增補細節。這是個單純的洞見,卻也促成影響深遠的成果。誠如諾貝爾獎得主溫伯格所述,會聚是「宇宙最深奧的事」。

  到頭來,這則科學會聚故事──它們的綜合、聯合和同調性──便產生出一段歷史時間軸,而且歷來所有的主要發現,全都可以納入其中。這完全不是一條直線,不過仍是一條清楚分明的線,而且與非常長、非常複雜的脊椎或脊柱(由大小不等的脊椎骨構成的彎曲骨骼)不無相似。我進一步論述,從這種會聚浮現的條理秩序──以及一門科學支持另一門的方式──為科學理解帶來一種無可比擬的權威,讓它成為一種可信的知識,因此我們也該預期,它當能在往後歲月拓展它所及範圍,涉入傳統上與科學並無關聯的領域。事實上,它已經在這樣進行了,而且我們應該欣然接受這一事實。科學業經證實的交互聯鎖本質,如今確實有助於引領未來的研究。

  故事各環節和重疊部分並不全都同等強而有力。波耳合併物理學和化學是個根本基礎,後來萊納斯.鮑林(Linus Pauling)等人將量子化學與分子生物學連結起來,即是如此。更晚近幾十年來,基本粒子與演化宇宙早年歷史的連結(見第十一章),以及心理學的「硬科學轉變」(例如,行為和腦化學之間的連結)也是同樣的根本基礎(見第十六章)。至於遺傳學和考古學之間,還有遺傳學和考古學、語言之間(見第十二章)所展現的重疊現象,亦有相同情況。就其它時候,這種重疊──儘管並不完全微不足道──就比較有用、耐人尋味,而不是那麼基礎了。樹輪年代學是個很恰當的例子,目前開發出的其它某些科學定年技術也是如此,好比鉀—氬定年法(potassium / argon method)(見第十二章)。這些做法證明,不只植物學能幫我們重建歷史,物理學、分子生物學和遺傳學也都辦得到。重要的是,不同的定年機制是相互一致的,所以如今歷史(特別是古代史)已經是一門跨學科的科學分支。

  不過,現在就進入基礎要點,所有的關聯和重疊,所有曾經披露的模式和層級,不論是不是根本基礎,概念上全都契合在一起。沒有例外,至少沒有重大例外。我們發現科學一再以種種方式彙整統合,彼此相互撐持,道出一則前後一致、節節貫串的故事。以另一種比喻來講,當不同章節彙整統合,形成一則確鑿的敘事,這則故事也彷彿有了它自己的重力──就像降溫氣體中的粒子。

  那段敘事從一百三十八億年前,大霹靂宇宙初始階段,一路鋪陳到基本粒子創造出現,接著形成較輕的化學元素,然後是較重的化學元素,以及恆星和行星的形成,其中也包括我們的太陽;宇宙寬廣結構的演化(星系的布局方式),凝結組成地球岩石的氣體演化,還有這些岩石如何以現有方式呈現,地球如何隨歲月演變,冰河期如何出現、退卻,各大洲為什麼如現狀般分布全球,各海域洋流為什麼以特定樣式環繞地球;還有原始生命形式在何時演化出現,更複雜的分子和有機生物,怎麼會落實成真,性是如何演化出來的,為什麼樹木和花朵呈現如今這種樣式,為什麼葉片是綠色的,為什麼有些動物有六肢,有些則為四肢,為什麼植物和動物(包括人類)如現今模式遍布全球;重大災變如何促成了流傳廣泛的神話,塑造了我們的信仰,準確性如何發展出現而且變得重要,科學本身如何、為何、從哪裡浮現,最終(迄今)在人類與遍布全球、非常不同的文明達到鼎盛高峰。沒錯,這一則故事告訴我們,為什麼如今在全球一如現狀遍布了不同的文明。科學的會聚,協助我們解釋了歷來最壯闊的一則故事──大歷史。
 
 

詳細資料

  • ISBN:9789570856286
  • 叢書系列:Big Ideas
  • 規格:平裝 / 576頁 / 14.8 x 21 x 3.5 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

最早當愛因斯坦構思出他的相對論之時,多數科學家都認為,宇宙理所當然是靜態的。然而相對性要帶給天文學家一個驚奇:愛因斯坦的方程組預測,宇宙要嘛就會膨脹,不然就會收縮。結果看來十分詭異─就連在愛因斯坦眼中也是如此─於是他拿自己的計算結果來修修補補,好讓他的理論宇宙能夠屹立不搖。
 
亞歷山大.弗里德曼(Alexander Friedmann),出身聖彼得堡的俄國年輕科學家(而且部分時間投入飛熱氣球),第一次世界大戰戰後(戰時他擔任轟炸機飛行員)才得知愛因斯坦的理論。即便如此,他仍是最早讓愛因斯坦反省檢討的第一人。弗里德曼自修相對性,期間他察覺愛因斯坦犯了個錯,而且宇宙若非膨脹肯定就是不斷收縮。他發現這個構想實在令人振奮,於是大膽改良愛因斯坦的成果,發展出一個數學模型來闡揚他的信念,並把成果寄給那個德國人。然而到了一九二○年代早期,那位偉人已經成名,被雪片般的信件淹沒了。弗里德曼的構想遺失在雪崩堆中。
 
直到一位共同同事介紹兩人認識,愛因斯坦才終於開始認真理解那個俄羅斯人的觀點。於是他也就開始反省他的「宇宙常數」─和它的蘊含。不過後來推進發展弗里德曼構想的人並不是愛因斯坦。比利時宇宙學家喬治.勒梅特(Georges Lemaître)和其他好幾人,以他的構想為基礎繼續改進,於是隨著一九二○年代發展推演,就同質的和膨脹的宇宙充實架構了一套完備的幾何描述。勒梅特甚至還主張,宇宙說不定在悠久時光之前的某個時點,從一個「太初原子」或「宇宙蛋」開始,後來這就被稱為「大霹靂論」。
 
理論是一回事。然而行星、恆星和星系完全不是很小的實體。當然了,倘若宇宙果真是正在膨脹,那總也能夠觀察得到吧?若想得到解答,有種做法是觀察當時一種稱為「螺旋星雲」的天體。如今我們知道,星雲是遙遠的星系,不過在那時,以當年的望遠鏡所見,它們只是天空中模糊不清的汙斑。

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