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中文版代序:從金魚缸中拼湊宇宙的面貌
1.THE MYSTERY OF BEING 存在之奧祕

生物

【類別最新出版】
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類別: 自然‧科普‧數理>生物
叢書系列:外版書
作者:史蒂芬‧霍金 & 雷納‧曼羅迪諾
       Stephen Hawking &Leonard Mlodinow
譯者:郭兆林‧周念縈
出版社:大塊文化
出版日期:2011年03月01日
定價:350 元
售價:276 元(約79折)
開本:平裝 / 216頁 / 17*23cm
ISBN:9789862132432

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中文版代序:從金魚缸中拼湊宇宙的面貌1.THE MYSTERY OF BEING 存在之奧祕



  1.THE MYSTERY OF BEING 存在之奧祕

生如蜉蝣,在轉瞬即逝的時間內只能探索浩瀚宇宙的一小部分。然而人類是個好奇的物種,會思索,會尋求答案。生活在這個善惡輪番上演的大千世界裡,當人們凝視無垠的穹蒼時,總會湧現種種問題:如何才能了解自己所存在的世界?宇宙如何運作?真實的本質是什麼?萬物從何而來?宇宙需要造物主嗎?當然,大多數人不會時時刻刻都在思索這類問題,但是或多或少都曾經想過。

傳統上這些是屬於哲學範疇的問題,然而現今哲學已死,因為它未能跟上現代科學(尤其是物理學)進展的腳步。科學家繼起,成為人類探索知識的開路先鋒。本書旨在根據最新發現和理論發展來提出答案,使我們的宇宙觀和人類的地位呈現嶄新的圖像,甚至有別於近如一、二十年前的看法。不過,新觀念的浮現最早可追溯至將近一百年前。

傳統的宇宙觀認為物體會循著明確的路徑前進並具有明確的歷史,隨時都可指出物體的精確位置。雖然這種主張可以滿足日常生活所需,但1920年代時卻發現這幅「古典」圖像無法解釋在原子與次原子尺度上觀察到的各種怪異現象,而必須改採不同的架構,也就是量子理論。結果,量子理論不但能在微小的尺度上
精準預測事件,當運用在日常生活的鉅觀世界中,也能複製古典理論的預測。然而,量子理論和古典物理所依據的物理真實可謂大異其趣。

量子理論有許多種表述方法,但其中最直覺式的描述或許要數費曼(Richard Feynman)的說法。這位多采多姿的物理學家曾任教於加州理工學院,並在學校附近一家夜總會演奏森巴鼓。他主張,一個系統不只擁有一種歷史,而是具有每一種可能的歷史。在本書尋求答案的過程中,會詳細解釋費曼的方法,並進一步探索「宇宙沒有單一歷史、甚至不具獨立存在」的說法。這項主張就算是在物理學家眼中,依然顯得十分激進。的確,這項主張就像今日許多科學觀念一樣,似乎都與常識相違。然而,所謂的「常識」是以日常生活經驗為基礎,而非以現代精益求精的科技,例如原子探測技術或對早期宇宙的偵測等,所揭露的宇宙真貌為依據。

在近代物理揭開序幕之前,一般咸認世界上所有的知識都可靠直接觀察而獲得,萬事萬物皆可由感官知覺而窺其真貌。然而近代物理的空前突破,是建立在像費曼所提那樣與日常生活經驗相衝突的觀念之上,這顯示過去的取徑已非全然正確。對真實的直觀與近代物理無法相容。面對這種弔詭,我們將採用「模型相關真實論」(model-dependent realism)的觀點。模型相關真實論的基本概念是人類大腦打造了這個世界的模型,據以詮釋感官輸入;當某個模型能夠成功解釋事件時,我們便會對此模型及其構成元素與概念賦與真實特質或視之為絕對真實。但面對相同的自然狀況,可能有不同的模型存在,且分別具有不同的基本元素和概念。如果有兩項物理理論或模型都能夠正確預測相同的事件,我們不能說哪個比較真實,而是我們可以隨意採用最便利的模型。

在科學史上,從柏拉圖到牛頓的古典理論,再到近代的量子理論,出現過一連串愈來愈好的理論或模型。我們自然會問:這一連串的發現最後會走到盡頭,獲得一項終極的宇宙理論,能包含所有的作用力並且預測每項觀察的結果嗎?或者,我們會一直發現更好的理論,卻永遠找不到一項完滿的理論呢?這個問題尚無定論,但如果真的有終極理論存在,那M理論可以做為候選理論。M理論是唯一具備終極理論各項特性的模型,也是本書之後討論的重點。

M理論不是一般所認知的理論,它是由許多不同理論構成的一個大家族,其中每一項理論只能夠對某個範圍觀察到的物理現象做良好的描述。這有點像繪製地圖。大家都知道完整的地球表面無法利用單一地圖來呈現,一般世界地圖所採用的麥卡托投影法(Mercator projection),會讓愈接近最南和最北的地方愈形放大,而且無法涵蓋南極與北極。要忠實繪製出整個地表,必須動用許多分別涵蓋不同範圍的地圖。地圖會彼此重疊,而重疊之處顯示出相同的地貌。M理論的情況與此相似。M理論家族中不同的理論或許看似差異極大,但都可視為同一基本理論的不同面向;它們是基本理論的不同版本,各只適用於有限的範圍,例如適用於當某些量(如能量)相當微小的時候。如同以麥卡托投影法繪製的地圖彼此交疊,當不同的理論版本涵蓋範圍重疊時,也可預測相同的物理現象。不過,正如同一幅平面地圖無法完整代表地球表面一般,也沒有單一理論可以完整代表對所有物理現象的觀察。

本書將探討為什麼M理論可能針對「宇宙創造」的問題提出答案。根據M理論,我們的宇宙不是唯一的宇宙。相反地,M理論預測為數龐大的宇宙從無到有創造出現,並不需要某些超自然神靈介入;眾多的宇宙乃依物理法則自然生成,它們是在科學預測的範疇裡。每個宇宙都有許多可能的歷史,並演變成許多可能的狀態,例如距離宇宙創造已十分久遠的此時此刻。其中大多數狀態和如今觀察到的宇宙大異其趣,無法容許任何生命形態存在,只有極少部分能讓我們這樣的生物生存。雖然宇宙浩瀚無窮,人類顯得如此微不足道,但是在眾多的宇宙中,是我們的存在選擇了能相容於我們的宇宙,在這層意義上,人類又等同於造物主。

欲了解宇宙最深處的奧祕,不僅需要知道宇宙如何運作,更要探究為什麼:
為什麼世上有東西而非空無一物?
我們為什麼存在?
為什麼宰制宇宙的是這套特定的法則而非其他法則?

這是對生命、宇宙和天地萬物的終極大問,我們將試圖在本書中回答。但是與《銀河便車指南》(The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy)不同,我們的答案不會是電影或小說中簡單的神祕數字「四十二」。