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開卷筆記 – 穿梭超時空

hyperspace

這是加來道雄的一本舊作,寫的時候還未有強子對撞機,但內容卻仍然非常前緣,包括他本身研究的超弦理論。在科學上我們常常要尋找更簡潔的理論,因為經驗如此,往往就是幾條簡單的公式,就能解釋了很多很多的事。我們對四種自然力:重力、電磁力、強核力、弱核力,都有相當程度的了解。我們也充分地掌握這其中的三種力,每一次掌握都使我們的科技一大躍進:古典重力、力學使我們掌握機械原理,帶來工業革命。電磁力使我們有了電力時代。核能就更強大,甚至使我們的世界天翻地覆。下一個躍進又是甚麼?

能有統一理論,是很多物理學家所追尋的聖杯,作者將這箇中歷史娓娓道來。用超空間去做理論,就是為了將理論簡化,因為在更高的次元看問題,往往能夠很容易整合較低次元的東西。超次元在理性上很難明白,因為我們的腦天生就只懂三維世界,不過我們有數學工具,去描述這些超空間。

本來事情就是由超空間方向發展的,但半路卻殺出了量子理論,於是將大夥科學家們的專注力轉移了。量力世界實在太奇怪,與我們直覺理解格格不入,可是量子理論卻又是如此可以驗証,很多現今科技都由量子理論而生出來。科學家這些年來導出的標準模型,已能統一三大力,唯欠重力。而標準模型也有很多參數,看上去並不簡潔。爭論就在此,追求「美」的理論是否合理?

後來出現的超弦理論,又重新在超空間出發的。據作者形容,這超弦理論也是意外才冒出來的東西,是「落在二十世紀的廿一世紀理論」。雖然作者在書中嘗試介紹這個理論,卻仍然難明。不是物理底的我,看得知其然而不知其所以然。

雖然理論深奧,但作者對於超空間的可能發展,卻寫出大家都應該會明白的內容,因為都很科幻。例如扭典超空間、黑洞蟲洞、平行宇宙、時間機器、時間悖論,甚至在宇宙毀滅時,我們可如何用超空間避過一劫。這些內容都寫得相當有趣。

作者在書尾也討論到科學理論的發展,用簡化的方式就是分為兩派:簡化論和整體論。一方是將事物分解再分解,然後我們逐項征服,divide and conquer。這是我們一直行之有效的科學方法。另一派則主張有些事情是不可以再簡化的,是必需由整體角度來看,例如蟻群的智慧、甚或大腦的運作,1 + 1 大過 2。簡化派會說整體派不夠科學,甚至很多時候有點玄。超弦理論的確可用高深數學去解釋某些事物,可是我們並沒有條件去驗証它,因為需要的能量太大。不能驗証的理論算科學理論嗎?現實上不能否證算是可否證嗎?整體派會說簡化派是有意廻避更深奧的問題,不從另一個高度看問題,只糾纏在細微末節。

作者認為我們需要兩者的結合,而高等次元能解決兩者對立的矛盾。例如對於薛丁格的貓,簡化論並不能解答,貓的性命只可能是波函數。整體論者則認為這就必然有一位宇宙觀察者。高次元理論則提出量子重力理論中的宇宙波函數,不必區分觀察者和被觀察者。量子重力理論是十次元理論,結合了兩派精華,他既是簡化論依從真實的量子力學,又是整體論式的宇宙波函數。雖然這是不完整的解法,但至少提出了新的看法。

Jacky21 Jul 15 10:54 pm 寫關於書籍, 科幻

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