人类与生俱来的个性之一,就是“好奇”,好奇于自身之所从出,也好奇于周遭环境何以如此,自然如何运作;所以从古到今,人类以有涯随无涯的工作之一,就是不断地对周遭的环境和现象提出解释,柏拉图和亚里士多德如此,哥白尼和伽利略也是如此。
思考问题,然后提出合理解释,这是科学的基本过程,但在许多时候,所谓的“合理”解释,都是基于我们生活中的“直觉”,这也是为什么从托勒密符合生活直观的“地心说”开始,太阳就不得不绕着地球转了一千四百年,到哥白尼的晚年才将两者的位置换了过来。时至今日,到底还有多少“地心说”在我们的科学认知中流窜?我们真的不知道。
伽利略的夜空观测和亲身实验,推动了天文学和运动学的大幅前进;开普勒的数学计算和数据耙梳,给出了天体运动的几何图像背后的物理原理;牛顿则踩在这些人的肩膀上,推开了理性时代的大门。然而科学观测和物理实验,就是接触“真实世界”的正确通路吗?不,科学的工作并不会将我们引导到真理脚下,科学家只是在研究现象,找出看来合理的解释,真理,是属於哲学家的!
二十世纪量子力学和相对论的出现,彻底颠覆了“生活直觉”导向“真实世界”的逻辑思考,也让许多人倍感挫折。所以才出现了以下的笑话:宇宙初起是一片混乱,上帝看不过去了,就说:“让牛顿出生吧!”,于是世界就在牛顿定律的规范下井然有序地运行。魔鬼看不过去了,就说:“让爱因斯坦出生吧!”,于是世界又恢复了混乱。
史蒂芬‧ 霍金在他的新作《大设计》一书中,步武前贤,努力地将“科学结果”和“真实世界”做一区隔。在书的前半部中,霍金描述科学工作者如何历尽艰辛,将社会上“天地人我受众神支配”的古早观念,逐渐转变为“宇宙是受自然法则所支配”的现代想法,让人们乐观地认为可以经由科学探索的过程,逐步揭开真实世界的面纱。然而现代科学的测量方式,的确可以告诉我们真实世界的长宽高吗?霍金在此做了一个有趣的比喻,鱼缸中的金鱼,透过扭曲的玻璃,经过长期认真的观察记录,可以准确地描述甚至预测鱼缸之外的物体运动,但金鱼们的科学观测,就是真实世界的图像吗?想想早年的四元素理论、托勒密模型、燃素理论,到稳态宇宙,我们好像和鱼缸中的金鱼也差不到哪儿去。
每当我徜徉在夜空之下,仰首繁星苍穹,当身旁的人为了宇宙的广漠无垠感动落泪,我却常常想着一颗恒星单位时间之内所释放的光子数目是否恒定?这无趣的想法其实就源自于“科学测量”是否就是“真实”?实际上恒星每秒钟所释出光子数的“真值”(true value),我们永远无法得知,我们所能掌握的,是望远镜每次观测以后所告诉我们的“测量值”(measured value),再加上“误差”。当然,我们让自己相信,经过多次测量,取平均之后的测量值“应该”很接近真值,这就是霍金书中所说的“模型相关真实论”。所以我们对这个世界的描述,其实是来自感官的侦测再加上大脑的诠释,所出现的心智图像;霍金说:“这些心智图像成为我们唯一知道的真实,如果没有‘模型’,便无法检验‘真实’,一定是先建构模型,才会创造出真实。”天哪!“真实”是我们的大脑创造出来的?
在这本书的后半部中,霍金讨论了光和粒子的二重性,这是另一个“世俗”的我们在初接触时很难接受的概念,老是会想着世界不应如此复杂,应该均匀、和谐、对称,而完美,这些自希腊科学家以降的心灵信条,在量子力学和相对论的撞击下早已逐渐崩解,不单如此,霍金说:“量子物理告诉我们,不论对现在的观察如何彻底,过去就像未来一样不确定,只以众多的可能性存在。根据量子物理,宇宙没有单一的过去或历史。”这段文字,对众多读者来说,制造的问题比解决的问题还要多。
霍金的这本书,结结实实地让读者接触到了“科学哲学”的本质,读者可以顺着霍金清晰的思路,和偶而幽默风趣的语调,认识科学家如何探索世界,以及这个世界如何回报。想通过科学实验,接触宇宙真理的读者,看完本书之后,大概会掩卷三叹。真要想了解这个世界的本质,恐怕是要“跳出三界外,不在五行中”了。