The Grand Design
首先得說明一下,這本我沒能力從頭到尾看原文(英文太差),但手中又沒郭兆林譯的中文版(聽說大陸的翻譯有點問題,造成孙振波庄梦蝶等同好因此自發性的重譯。),因此本文靠的是陳以聖的導讀、Paul Sin 與其他相關的網摘等二手資料,加上某些部分對照原文而成。話說他們寫的都太好了,我既無意重抄一遍,也沒法與他們相較;因此這邊主要是隨便談談我的一點感觸。但後面增了些おまけ,Into the Universe 的觀後感。原因是兩者問世時間相當接近,講的東西也有不少重複。

The Grand Design

Hawking時間簡史老早就看過,忘記當時怎麼買到手的就是。
至於大設計這本書,在最初發行那段日子就聽說過。不過一直沒機會好好地閱覽,僅偶爾聽其他人引用其觀點;這次終於有機會較為深入的探究。最早的想法是,看來、或是說我以為,Hawking 的想法與我之前所提過的有許多不謀而合處。這書說的是以當代科學基礎來探討人類認知的問題,根基是相當哲學性的。
藉由他人之眼,我所看到的是,Hawking 認為我們都只是透過觀察,並建立能夠解釋觀測結果的理論、也就是 "model" 來了解世界。之前在 A World Without Time 也提過類似的概念。至於他認為「好」體系應該具有的四個條件55,這邊的相關討論請見人生的意義;感覺上很多人都談過這東西啊。簡單歸類其所提的條件,對我認為非常重要的自洽性,Hawking 似乎已經將其視為一個理論足以成立的基本條件,因此略而不提。其他部分,1 說的是奧卡姆剃刀,簡單就是美。2 說要防止 ad hoc。3 是要以易於理解與掌握的機制解釋現實(還是奧卡姆剃刀),而 4 則是理論應有一定的預測力、以及被驗證推翻的可能(可證偽性)。
除了我們如何得到這個體系,以及探討體系該有的條件之外,Hawking 還提到兩點我較少留意的:
當不同理論都能說明觀測到的現象(亦即我們所理解的真實)時,即使他們不等價,就算背後存在更基礎的未知原因,但他們當前都是正確的,沒有高下問題。直到我們發現新現象,排除經過修正仍無法解釋已知現象之理論為止。
人類開始理解宇宙,其濫觴是西元前6世紀的古希臘時期;愛奧尼亞人米利都學派泰勒斯認為,可以用簡單、可被理解的法則來表現自然現象17。我想這可能與這個世界中,在條件固定的情況下,自然現象可以重複發生的性質脫不了關係;這條件後來成了科學方法的根基之一。雖然他們推導出許多的洞見,可惜並沒有發展出科學方法來驗證這些想法23
由於人類不是神,不能真的 touch 到現實,而且我們只能以合理化過後的規則體系來理解世界,加上相容體系不能證明本身的相容性(見 A World Without Time 所提 Gödel's incompleteness theorems。類似的比喻如 THE MATRIX 中的人無法證明自己不在虛擬世界中。),因此重點就是哪些體系更能夠符合現實。
Hawking 在本書中加入了量子力學無法與日常生活常識相符合的情況。微觀世界,例如原子尺度下,粒子的運動是初始點與終結點兩點間任何可通行軌跡的疊加,只是除了最短距離之外的其他軌跡通常容易被抵消掉。而在受到其他粒子,例如觀察用的光子干擾後,雖然某些狀態已經固定下來,其運動軌跡還是會維持任何未固定可能性之疊加;因此這些受到干擾的部分只會剩下業已確認的狀態之外,所有可能之軌跡87。正因為這些觀察結果百試不爽,但卻又與巨觀常識相悖,因此也更耐人尋味,而使 Hawking 想到,我們不一定總能夠找到一個合適的理論,去描述這世界背後真正運行的機制。而理論亦往往日新月異。當前的科學,包括量子力學以及 M 理論也正處於這麼一個過渡階段,有著太多的量子力學詮釋(參見 The Future of the Mind)。若一個理論體系的描述能夠與現實極為切合(且不應有例外37),那麼就算我們不知道這個體系是不是真的就是現實世界運作的機制,我們還是可以把這個體系當作是真的35 Effective theory。相對的,若兩個體系都能夠解釋現實,就沒有哪個比較對、比較好的問題。除非哪天我們終於能鑑別出兩者的差別,並確認哪個更能解釋真實。
至於倫理道德等價值觀問題,或許更不應僅以對錯優劣來區分;許多理念或許都說得通,只是看不看得順眼的問題罷了(見 The Righteous Mind)。
就算缺乏統合性的體系,僅有一組分崩離析的理論,只要他們疊加起來能解釋所知的一切,那也足夠了。
這倒是我之前沒想過的。我以為,人類總會努力地使所有理論都統合起來,不可能滿足於這麼種中途半端的狀態。但這邊我要提的是更為基礎的問題:若是這世界根本就沒有這樣子的規律呢?若我們怎麼找,只可能是自我滿足呢?糟糕的是,我們沒辦法否定這情況的可能性。
若我沒有搞錯其意,我們甚至可能沒有辦法找到一個一以貫之的統合性理論,例如以一組公式解釋任何現象的萬有理論,雖然這向來是我們心嚮往之的結果。有些人會好奇,不同的理論會不會其實只是一個更根本的理論、在不同情況下的簡化。但 Hawking 認為大自然根本沒有義務要給我們一個單一理論,例如波粒二象性就不能僅僅以波或是粒子的角度去說明72。而巨觀與微觀現象的描述可以是(表面上看來)不同的理論,例如相對論與量子力學各有千秋。因此不同的現象或許背後並沒有一個更根本的大統一理論,這樣的想法只是人類期待合理化所有事物之下的一廂情願。饒是如此,我們或許可以用一組各具有不同 coverage、彼此互補、疊加起來又涵蓋一切的理論來達到這件事(例如書中所提 M 理論),在不同環境下拿不一樣的牛刀來砍;這倒也是可以接受的方案。畢竟這宇宙不見得總是可以理解,不一定任何事物都一定遵循什麼規範道理的。我們能夠找到一些,這已經很棒,甚至令人感到神奇了。
但有些事情無法以人智理解,與神存不存在是兩回事;純粹是因為這世界本來就沒有什麼義務非具有規則不可。打個比方,原始人的我們好奇長久以來在我們頭上遮風避雨的大樹到底有啥特性。經過仔細觀察,我們發現這樹枝必定分岔,若不分岔就一定直接接上葉子。這個發現已經做得很好了,但並不能解釋其中有些葉子直接長在枝幹上的情況。當我們發現存在如此例外,是要以「一定是神蹟出現」來解釋嗎?(另參見 The God Delusion
我們用了另一個方法來解釋這種現象,即使其機制與原來的那套不同,不能僅以同一個說法囊括。無論如何,我們終於把所有看的到的東西都套上了個道理。但這種好奇的習性可不見得是每個人都具備的。這時候,另一個或許會說;這樹啊,就是一直在那兒的。你何必去搞什麼研究呢?
所以計較到最後,說不定更有分量的就一句:就好好去感受就對了。我感覺,故我「在(能算做生物)」。
接下來 Hawking 作了個近代物理歷史簡說,加進一些物理理論的發展歷程,包括相對論113;也提到了量子力學實驗中,觀察本身就會造成影響的觀測者效應。其中有許多內情還是我不知道的,畢竟我的物理基礎打得並不好。這邊較令我覺得新鮮的是光速才是絕對的,而時間和空間則相對其而變化這回事。之前一直沒能夠深入的體會這件事,不過這次雖然有點感覺,卻也沒好好內化就是。這觀念對我來說還是有點難想像,太不直觀了。況且我還在想光會不會是乘著某種臨界傳播機制(事件視界之類的?)而行的東西。

最後說道,我們能生活在如此適宜居住的宇宙,要依 fine-tuned Universe 說這是神的恩典,毋寧說如人抓鬮恰好中 11點而嘆「唉!我何能得此?這必是天意!」一般。這倒是之前多次體會過的。人類就算可以被認作特殊的存在(畢竟世界不是幾乎處處都存在智慧生物),但也說不上是被挑中的,或者獲得了任何形式的特殊對待,例如恩寵、VIP 等(指因為自己的某特質,而獲得與此特質不同的待遇。)。
因此以一種「統計上的特殊情況」主義來解釋我們的地位,將我們的世界描述成「海量地位平等的可能性其中之一」或許會更好。

統計上的特殊情況

按照邏輯推論,統計上的事件應起碼具有以下性質: 整體說來,我想 Hawking 在本書中嘗試了我之前在 Ever17 提到過的相同方法;雖然不能否定神的存在,但假如我們已經可以利用科學來解釋一切,那何必無端造出神?若要造,那為何又非是我們所以為那般的神不可?這點之前已經提過太多次,最近一次於時事#1偶像演唱會門票 vs. 貞操才提到奧卡姆剃刀,就不再贅述。
2012/2/6

The Grand Design (book)

看完書籍版之後,關於 M 理論的重要性有些補充。

Hawking 由波粒二象性雙縫實驗不確定性原理費曼圖路徑積分表述談到多世界詮釋、M 理論;說道我們當前觀察到的世界,就如同我們所看到雙縫實驗探測屏幕一般,只是眾多可能性其中之一161a weighted sum of all possible histories of the system from the initial to the final state。雖然宇宙有無數種可能性,既然我們觀察到現在的宇宙長這樣子,那麼就不用在意其他不同法則的宇宙了;這好比既然我們看到桌子在這邊,就不用擔心桌子不在這邊的情況了158
書籍版中,Hawking 果然並沒有說世界真的雜亂無章、沒有法則。他倒是指引了一盞明燈,認為 M 理論可能是不同宇宙可能遵行的規則185。他說 M 理論的解答容許可能高達 10⁵⁰⁰ 種不同外觀法則的宇宙,端賴內空間如何捲曲而定131。不同的宇宙可能有不同的物理基本常數,甚至於連空間維度、法則的形式都不一樣131。當然其中絕大部分都不適合人類演化出來,但也存有一些可以產生人類的宇宙,例如我們現在所處的這個。

我之前想,就不知道自然界是不是根本沒有義務要遵照什麼法則,只是我們所在的宇宙碰巧可以歸納出一些法則罷了。但依照 Hawking 的說法,既然所有的宇宙還是得要遵守 M 理論的約束,那麼所有宇宙終歸還是有規則可依循的。
2017/7/1

Into the Universe with Stephen Hawking

這套之前在 Discovery 瞥過一小段,這次才從頭看到尾。

Aliens

既然我們存在,既然宇宙到處都運行同樣的物理定律、具有相同的環境條件,既然宇宙這麼遼闊、星系如此多,而我們又不應該是特殊的,那麼歸結到理應有我們定義上的外星生物也是很自然的事。但大多數論及外星生物的劇本,常常會把外星人描述成語我們類似的生物:能夠溝通、具有思想,借鏡地球某些動物的外型,甚至有的根本就長得與人類不相上下。
Hawking 提醒我們,別用自己的基模(社會心理學)來揣度外星生物。外星生物一定有嘴才能進食、獨立的大腦才能思考嗎?那可不一定。但因為物理定律、生物生存繁衍機制不變;我們能做的,或許只有以這些道理去推測可能的性質。例如因為水是如此好的溶劑,我們需要水,所以其他外星生物大多也以需要水的居多?
但「生物」存在條件沒說非得要與我們相同,非得進食、排泄不可啊。我們或許還得考慮其他的生物型態。有一些,說不定是我們根本不曉得是不是能說它們也算是「生物」的。話說那大氣中有點像水母的,記得 Space Odyssey 裡面似乎描述過啊。
另外,能夠自力離開母星的生物,不見得都具有「和平」意識或同理心,他們說不定出外就是為了殖民、找個更舒適的地方生活。因此,大力招呼說不定會引狼入室。這部分之前新聞鬧很大,已經聽說了。我倒覺得,以宇宙的廣袤幅員,外星生物就算會與我們相遇,也大多是碰巧的吧。(並非直接觀測,而是透過蟲洞等 trick 出來時才發現等。)他們要擷取能源或許有更好的方法,根本不屑拿我們的用。而我們的環境,也不見得對他們就多友善呵,說不定人家得活在零下兩百度才舒適啊。當然,若是刻意找尋到我們的,那就另當別論了:對懷著特定目的,耗費大量時間與物理資源,只為了尋找某特定星球,我想這就來者不善了。
2012/2/6

Time Travel

對時間的操作,已經是太多人提過的夢想。之前在 A World Without Time 也說過類似的東西。既然絕對的是光速(這稱呼未來應該會改成另一個更基本的東西)而非時間,因此改變速度、操作空間,說不定就有機會能達到目標。
相較於小說,科學家會先探討存在的可能性,而非如何去實現、方法為何。Hawking 先提出我們或許可以利用存在 quantum foam 中的蟲洞,將之極度擴張後使巨觀物體亦可穿越之。但他認為因果律的破壞會造成輻射的反饋,使蟲洞被破壞,因此回到過去的蟲洞不可能存在。這等價於同一宇宙中跨時間的蟲洞無法存在。但我卻想到,若光是因為輻射的反饋之類的原因,使得蟲洞存在時間極短,那還是存在過啊。既存在過,就有機可乘。何況若是跨距長,使得反饋速度極慢呢?以這理由說明回到過去不可行,或許有其缺陷。
Hawking 接著提出利用 supermassive black hole 使時間變慢,並以 GPS 舉例。但黑洞太危險了,所以我們還可嘗試近光速時間旅行這種方式。
利用黑洞這方法初次耳聞,不過其原理倒還好理解。近光速航行的則早就聽說了。不過我到現在依舊搞不懂,當我們以 99% 光速遠離地球時,地球不也是以 99% 光速遠離我們嗎?(物理觀念沒搞清楚……或許重點在相較於參照系的加速度過程?)唉、有時間與精神時再來好好融會貫通一下吧。
2012/2/6

The Story of Everything

這一集中,Hawking 回顧了至今的宇宙學發展,包括宇宙的歷程以及生命的演化等。這些節目都以直觀的表現來幫助理解,這方法很好;雖然有的不甚準確。
後半先提到了前面我們不過是恰好抓鬮抓到,因此不須以神的存在解釋的議題,然後說明人類的特殊性以及環境險惡、我們其實很脆弱,應當好好珍惜。這些之前都已思考過,就不再多提。
接著則是提及我們在地球上頂多再活個三四十億年,太陽就差不多了;用不著等到最後一天,即已不再適合生物生存。在那之前還有小行星以及一堆不知何時會冒出的意外。因此生命若要存續,遲早要踏出地球、以星際旅行邁向另一個行星。我倒在想,若真能持續發展到那時候,說不定我們都可以自己造出具行星機能的太空船了。屆時只要有恆星,到處都是我們家。因此實在不必為他們擔心。真想做點什麼,反倒是維繫當前科技文明比較重要吧。
看了這些東西,覺得 Hawking 可是科學至上論的擁護者了吧?他所冀求的東西,沒有持續發展科技是無法達到的。不過我也不好說人,畢竟我自己也是個科學的擁護者,雖然我以為人畢竟太過渺小,而我們恐怕也很難說要延續千萬年。未來的事,太難說了。
最後則論到宇宙終局。對此,我想在認清暗能量到底是啥之前,可能還言之過早。

整體說來,這三段影片講得較偏向介紹科學,而這些大多是我已經知道的。在哲學以及思想方面,還是 The Grand Design 說的多些。

2012/2/7

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Perl by kanashimi, 2000/12/10 05:10PM-2005/7/5 17:11