《Ｔ恤上的宇宙》萬有理論的追尋之美

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

文／白水

哲學是如何鍊成的？　

仁者見仁，智者見智，什麼人總看出什麼東西來。有人看《鋼之鍊金術師》看出了科學，又有人看出了神學，而我卻看出了哲學。

人類到底是什麼？究竟何謂真理？還有世界和事物又應怎樣理解？這些傳統的哲學課題都在故事中重覆又重覆。鍊金術可以鍊金，但又豈止於鍊金？鍊金可以同時鍊出哲學來，那到底哲學是如何鍊成？

鍊金術豈止鍊金

到底什麼是鍊金術？它可以說是一種理解世界的方式。

主角愛德華．艾力克就曾經說過，鍊金術其實是一種科學，要把握事物的原理，並且要探索世間的真理，當中最基本的原理就是「理解」、「分解」和「再構築」。雖然在故事中，鍊金術的三個原理很多時是用於構造物質之上，把握了事物的構成部分之後，將之分解然後再構築其他事物。但你會發現，這三個基本的原理其實亦相通於哲學反省事物的法門。

在故事中，焰之上校羅伊．馬斯坦古曾幾何時相信鍊金術是為了人類的福祉而服務。這可說是一種對世界的初步理解，就好像我們都曾經都擁有過很多未經反省的初步信念一樣。愛國是天經地義的、同性戀必然是錯、人往上流無可厚非。這些想法不必然錯，只不過未經反省，所以亦未必經得考驗，可能遇上幾番質問就會受到懷疑。

就好像上校後來就發現原來自己作為鍊金術師，其實不過是活人兵器。鍊金術並不是真的用來為人類帶來幸福，而只是被當成武器為人類帶來災難。被稱為戰爭英雄就是對他最大的諷刺。羅伊．馬斯坦古心目中的戰爭英雄理應拯救世人，可是他卻是因為瞬間燒死大量敵人而成了戰爭英雄。英雄的定義原來不過是殺人兵器，他手中的火焰彷彿是對自身的嘲笑。火焰不只燒死了敵人，也燒光了他天真的想法。

分解可以是分析，將之前的想法拆件，分析思考對象的定義、構成、本質或是結構。分解亦可以是否定，因為分析之後你可能就會發現之前的想法是如何的錯，就好像上校對鍊金術或者英雄的定義是如何膚淺，那就會推翻先前既有的想法。

如果思考只得否定，那就會帶來無盡的虛無，因為否定之後什麼就都不剩。但如果否定不是純粹的否定，而是可以重新鍊成，那思考的運動就會向前邁進一步。

上校後來就明白，如果自己沒有權力，那他就只能身不由己地被當權者利用他的能力，如此鍊金術只可以是一種武器。但如果他掌權便可將自己的能力用在好的地方，那鍊金術就可以是救世良器。所以鍊金術其實沒有一定的目的，只視乎權力怎樣界定它。這就是上校由最原初的想法，再經過分析否定，再構築出的答案，思考正是如此。

兩種真理觀：

一、父親大人與真理

如果鍊金術最終想獲得的是世界的真理，那到底真理是什麼？也許我們會認為真理就是相當於整個世界的知識，而有關整個世界的知識乃恆常不變的。掌握真理，亦即是掌握了世界穩定的一切，從此無所欠缺。

故事中的父親大人就是這樣理解真理。父親大人原本是一個人造生命體。他能夠說話，能夠思考，可是卻沒有身體，只能委身於一個小瓶之中。後來他就利用大型人體鍊成陣，犧牲了很多生命而獲得了身體。可是他得一又想二，妄想再次透過大型人體鍊成陣把握真理，成為「完全」的存在，成為神。他的鍊成陣就是象徵了要把神拉到地上吞掉。陣中畫了一頭雙頭龍，而其上就是倒轉了上下寫成神的名字，意思是人神關係倒轉。

可是人就是有限的存在，人造人也不例外。有限就是有所不行，受一定的限制。而人的限制可以見於原始的七原罪。人有強大的「慾望」，既想得此又想要彼，貪得無厭。我們又「傲慢」，自以為可以勝過一切。這一切都是人的限制，我們不得不如此，根本無所逃遁。

父親大人以為知道世上的一切等於突破所有限制。以往沒有肉身嗎？那只要知道怎樣擁有一副就可以了吧。從前不能凌空飛行？那就掌控飛行的能力吧。這看似再無限制，但其實不過是由從前的限制，跳到另一種限制。縱然之後父親大人懂得怎樣製造微型太陽，那還不過是一個小太陽，那可以超越真正的太陽嗎？這果真窮盡了世界的一切嗎？

當我們把世界理解成某個模樣，並且以為這就是世界的全象，其實我們是在為世界劃下界限，說世界是如此如此，與這般那般區分開來。但你又怎能夠說世界不過是你眼中所見？既然你可以為世界劃一個界限，那自然你也可以劃過另一種界限。你怎麼知道界限之外不會有另外一個世界？

父親大人曾說過：「給予和願望相對應的絕望就是所謂的真理。」這句話是他對別人講的，但其實也是對自己說的。父親大人在獲得肉身之後就把七種原罪抽出，製成獨立於他之外的人造人。可是諷刺的是，七種原罪根本從未離他而去。他一直帶有強慾，妄想成神；他又自高自大，企圖成為完全的存在。其實由頭到尾他都沒有逃離過限制，這就是他的絕望。

二、愛德華與真理

父親大人所走的路只會帶來絕望，主角愛德華所走的路就揭示了另一種可能。愛德華由始至終都希望為弟弟找回當年在人體鍊成失去的身體。他一直信奉等價交換的道理，相信要獲得什麼，就要付出相同價值的什麼。所以在旅程上他一直尋找強大的賢者之石，希望以它的力量換回弟弟的身體。在最後他們與父親大人激戰一役，弟弟以自己為代價，令愛德華重拾當年同樣在人體鍊成時失去的手臂，得以戰勝父親大人。愛德華為了救回弟弟，於是再次去到真理面前，向它討回弟弟。

問題就在於：到底怎樣的代價才能換回一個人呢？賢者之石由人命製成，也許運用它可能真的可以換回弟弟，但這只是其中一個答案。愛德華選擇了另一個答案。他身為鍊金術師放棄了鍊金術，選擇以它為代價贖回弟弟。而真理就恭喜愛德華，告訴他已經戰勝自己。這看起來十分吊詭。鍊金術目的是獲得真理，但要獲得真理卻要放棄鍊金術，這到底是什麼緣由？

愛德華自言：「我一開始便是個普通人啊。是一個被變成合成獸的小女孩也救不了的渺小人物。恃着自己看過真理的東西便過分的自信、不斷失敗……受盡擺佈啊。」當人擁有了一定的智慧就會自以為是，自以為擁有小小見識等於所有，誰不知這一孔的見解一方面既開啟了人類把握世界的大門，但同時亦封限了世界 ── 世界就是你眼中大門的那般廣大。假如能夠放下前見，反而能夠獲得更多。

如果真理就等於世界的一切知識，那真正的「一切」並不是指一成不變的理解，而是不斷越限的理解。人始終是人，人始終要受限制。

無限不可能是全無限制全無邊界 ── 人太渺少了，理解事物往往需要為不同事物劃界，如此才能區分你我彼此，世界的模樣才得以形成。無邊無界的世界根本無法想像。所以人的無限只能是在限制中不斷超越，不斷去理解事物、分解之後又再構築，由一個限制走向另一個更深更廣的限制，那你才可以令自己看到的世界越來越豐富和深刻。而這就需要你不再固步自封，不斷去思考世界的可能性。古希臘德爾斐（Delphi）神廟刻了三句著名的箴言，其中一句是「認識你自己（γνῶθι σεαυτόν）」，還有一句常常最被忘記的是「凡事勿過度（μηδεν αγαν）」。自傲自大會困於自身，認識自己的有限和渺小，反而走得更遠。

鍊金術的世界不只得鍊金術，還有鍊丹術。以為鍊金術就是全部，那不過是一孔之見。愛德華就是不局限於有限的鍊金術，那才能戰勝真理。在故事的結局中，愛德華和弟弟就一個向東一個向西，到世界各地遊歷，要學習天下間的知識。世界如此廣闊，知識又豈會小於你的眼界？在有限中見無限，這才是真理。

一即全、全即一、我即你       

故事經常提到真理就是「一即全、全即一、我即你」。愛德華小時侯到一個荒島修練。極度飢餓下，他吃螞蟻果腹，由此明白到世間萬事萬物是一個循環。假如他沒有吃螞蟻，那他死後就會被螞蟻分解，而螞蟻又會被其他動物吃掉，萬事萬物互相滋養，所以在這個意義下，一即全、全即一、我即你。

但這只是其中一種解讀。也許，有一個世界獨立於人的理解之外，但不要緊，有限的人只能從自己的理解去把握世界。在這意義下，我的一己見解等於我見到的世界，這是一即全，全又是一，我就是你，我這小小的一，眼中亦是全個世界，主體的我與作為對像的世界就是我即你。

故事中常出現一句話，就是：

不要着急，不要停止思考，不要放棄活下去的念頭。

一旦停止思考，鍊金術師就會死去。或者這就是真理最好的表現，停止思考停止探索，世界就會停頓，只有不斷理解，分解，再構築，世界才會新而又新，一與全就在思考中擴展。

• 二千多年前，曾經有個叫蘇格拉底的人，因為荼毒青年而被判死，最終他把毒藥一飲而盡。好青年荼毒室中是一群對於哲學中毒已深的人，希望更多人開始領略、追問這世界的一切事物。在他們的帶領下，我們可能會發現我們習慣的一切不是這麼理所當然，從這一刻起接受好青年荼毒室的哲學荼毒吧！

本文轉載自好青年荼毒室（哲學部），鋼之鍊金術師 ── 真理是如何鍊成？

安德烈．林德(Andrei Linde)，史丹福大學物理系教授；永恆混沌暴脹之父。

「這個世界最不可理解之處，就是它竟然是可以理解的。」愛因斯坦這麼說過。尤金．維格納（Eugene Wigner）也指出類似的問題，他說數學不合理的有效性是「一個我們既不了解也不配擁有的美好禮物」。

為什麼我們生活在一個易於理解的宇宙中，且有些規則可以有效地預測我們的未來？

當然，常有一種回應是「就這樣啊」也就是上帝創造了宇宙，並使其足夠簡單便於我們理解。應該這麼輕易就放棄嗎？讓我們考慮其他幾個類似的問題。為什麼我們的宇宙如此之大？為什麼平行線不相交？為什麼宇宙的不同部分看起來如此相似？長期以來，這些問題似乎過於形而上而不被認真思考。然而現在暴脹宇宙為上述所有問題提供了一個可能的答案。

要了解這個議題，我們來看一下不可理解宇宙的案例，其中數學是無效的。假設宇宙處於所謂普朗克密度（Planck density）狀態： r~10⁹⁴ g/ cm³ 時，大於水密度的九十四次方。根據量子重力理論，這時空中的量子波動是如此大，所有的測量尺會以混亂且不可預知的方式快速彎曲、收縮、擴展，快到你量不出它們的距離，快到你來不及測到任何時鐘的時間。所有先前事件的紀錄都被消除，這樣就不可能記得、也不能記錄任何事情並預測未來。對生活在那裡的人（如果生命可以存在的話）來說，宇宙是難以理解的，數學定律也無法有效運用。

龐大密度的例子看起來有點極端，但其實並非如此。宇宙有三種基本類型：封閉型、開放型、平坦型。在炙熱的大霹靂中創造的典型封閉型宇宙，除非開始時有個巨大的規模，否則會在 10^-43 秒時崩塌為普朗克密度狀態。在大爆炸創造的典型開放型宇宙則會增長太快，以至於不可能產生星系，而我們的身體（如果我們幸運出生）將被立刻撕裂。在上述的任何一種宇宙中，沒有人可以居住其中，更不用說去理解。我們可以在一個平坦型或幾乎平坦型的宇宙享受生命（就是我們現在做的），除非有某些特殊事情（暴脹，見下文）發生，然後在大爆炸的瞬間，以難以置信的 10^-60 精確度，進行精細的初始條件微調。

萬有理論（Theory of Everything）的最熱門人選――弦理論的最新發展，顯示一個有更廣泛可能性但不可理解的宇宙。如果認為我們的宇宙是弦理論所描述的那樣，是否意味著我們能了解一切周遭的世界呢？考慮一個非常簡單的例子：水可以是液態、固態和氣態的。從化學上來看是同一物質，但是海豚只有被液態水環繞時，才能以自己的方式理解並活在這個宇宙當中。在這個例子中，我們只有三種選擇：液體，冰或蒸汽。

根據弦理論最新發展，環繞我們的世界大約有 10500 種（或以上）選擇。所有選擇都遵循同樣的基本理論。然而，每個選擇的宇宙卻像由不同的物理定律所支配；它們共同的根源則被隱藏起來。由於有太多不同的選擇，人們希望其中某些選擇能描述我們生存的宇宙。但多數選擇都會產生一個我們不能住、不能打造測量設備、不能記錄事件，也不能有效運用數學和物理來預測未來的宇宙。

當愛因斯坦和維格納嘗試理解為什麼我們的宇宙可以理解，而數學可以如此有效時，人們都假定這個宇宙是獨特且均勻，且物理定律沒有一處不同。這個假設稱作宇宙學原理。我們不知道為什麼宇宙無處不同，我們只覺得理所當然，認為愛因斯坦和魏格納所描述的問題應該能適用於整個宇宙。在此脈絡下，近期發展只會讓問題更加激化：如果一個典型的宇宙如我們所知的對生命充滿敵意，那我們能偶然活在一個生命可存在且能夠理解的宇宙，實在是幸運無比。看起來這的確像個奇蹟，就像「一個我們既不了解也不配擁有的美好禮物」。我們有辦法比依靠奇蹟再高明一點嗎？

在過去的三十年中，我們思考世界起源與世界整體結構的方式發生了深刻變化。首先是我們發現暴脹，早期宇宙指數型的快速擴張使得宇宙平坦，從而具備適於生活的潛力。此外，宇宙快速擴張使我們住的地方非常同質；因此我們為我們觀測到的宇宙均勻性找到了解釋。但是我們也發現，在非常非常大尺度（遠遠超出了約1010 光年）之下，因為空間爆炸性擴張所放大的量子效應，宇宙變得百分之百的不均勻。

在弦理論與暴脹宇宙學相結合的脈絡中，我們的世界與其說像個不斷擴大的對稱球體，更像是一個多重宇宙――指數成長的大泡泡的超大量集合。其中每個氣泡看起來都像一個宇宙，而現在我們所說的「宇宙」，是形容前面那個大集合中，巨大而局部均勻的各個小部分。在這源自弦理論之低能量物理的 10500 種不同定律中，每一種定律都在各自的宇宙中運作。

在這些宇宙中，有一些的量子波動是如此巨大，導致任何計算都不可能；在那裡數學是無效的，因為預測無法被記憶和使用。有一些宇宙的壽命太短；其他宇宙長壽但空蕩，它們的物理定律不允許任何實體的壽命長到足以學習物理和數學。

幸運的是，在眾多可能的多重宇宙中，有一些宇宙可能有我們所知的生命。但那必要的條件是，多重宇宙中我們所在的那部分，運行的物理定律要能形成穩定且長壽的結構，而讓計算得以進行，我們的生命才有可能存在。這意味著，要有能用來做長期預測的數學關係。人類的快速發展之所以能存在，只是因為在多重宇宙中我們生存的那一個地方，長期預測如此有用有效，才讓我們能在充滿敵意的環境中存活，並在與其他物種的競爭中獲勝。

總而言之（概括而論），暴脹的宇宙包含了無數個「宇宙」，有著各種可能的物理數學定律在其中運行。我們只能活在物理定律允許我們存在的宇宙，因為要存活，就要做出可靠的預測。換句話說，數學家和物理學家也只能活在可理解且數學法則有效的宇宙裡。

你可以不理會我上面寫的，就當做是胡亂猜測吧。但有趣的是，過去三十年來發展的新宇宙典範脈絡中，我們或許第一次能處理那困擾了20 世紀兩大科學家的那個最複雜而神秘的問題。

1 譯注：永恆混沌暴脹（eternal chaotic inflation）其中的「永恆暴脹理論」認為宇宙的暴脹會無止盡持續；而「混沌暴脹理論」認為暴脹所需的條件實際上非常普遍。

本文摘自《世界是這樣運作的：150位引領時代思潮的一流科學家與思想家，革新你對這世界的看法》，由夏日出版社出版。