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《T恤上的宇宙》萬有理論的追尋之美

EverDark
・2012/04/05 ・1958字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 562 ・九年級

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『有人問我:「你是不是在尋找物理的最終理論?」不!我不是。我只想對世界有更多的了解,如果最後出現了一個能解釋一切的理論,就讓它來吧,這是個值得去發現的好東西。』

——費曼

『我們對事實毫無所知,對真理只有些許認識。』

——德謨克利特

Uploaded from the Photobucket Android App

《T恤上的宇宙:尋找宇宙萬物的終極理論》是《探索時間之謎》的作者丹.佛克於04年出版的科普作品,主題是追蹤物理學家追求「萬有理論」的歷史脈絡。類似內容的科普書族繁不及備載,我的書櫃上一眼望去就有不少本,雖然它們在談的不外乎就是那些了,從古典牛頓到二十世紀兩大支柱——相對論與量子力學——乃至於晚近的超弦理論,可每一本都有自己的魅力,方才令人浸淫其中。

比方說加來道雄的《穿梭超時空》從科學家探索額外維度以解決理論統合的歷史脈絡出發,文中大量有趣的類比故事充滿豐富活力;柯爾的《物理與頭腦相遇的地方》從比較人文的觀點漫談科學的進程、科學的態度、科學的審美問題;王寶貫的《洞察》除了內容同樣富有人文意象之外,也補足了西方作者通常對早期東方科學史料的缺漏;霍金《大設計》以滿溢學者霸氣的風範直言不諱地傳遞自己對世界真實的科學覺察……

這些書的內容如果抽離作者在背後的創作意象,事實上在談的都是相同的東西。或許他們會從希臘先哲講起,德謨克利特首先提出了物質乃不可無限細割的「原子」構成;或許他們從天文學的宗教尷尬說起,自托勒密、哥白尼、伽利略乃至於克普勒,地球在人們心中的地位不斷變換,真理愈見分明;又或許,他們直接從牛頓的古典物理學世界開始,漫談他那可說是承襲自笛卡兒機械世界觀的三大定律……然後無可避免地,他們會談傳奇性的愛因斯坦與他的相對論,談馬克士威方程式統一電磁,以及量子力學——波粒二象、薛丁格的貓、和多重世界詮釋——然後是萬有理論,一個企圖整合四大已知作用力的究極物理學說。

我很喜歡看這類的書。因為這些作者看似講述著相似的篇章,事實上讀來卻像是一個一個來自不同世界的故事。倒不是說他們不可能重複,但科學是人的科學,帶有人的色彩,與美感。不同的人看待科學,會有不同的感觸。這就是科學的審美吧!我喜歡探究這些科普作家審視科學的態度與思維。

回到本篇的主角《T恤上的宇宙》。這本書很通俗,鮮少闡述複雜觀念,比起《探索時間之謎》而言篇幅明顯比較精煉,閱讀的負擔較低。佛克的主要脈絡就是「統合」,如果我們要把能夠描述整個宇宙物理秩序的公式印在一件T恤上,那會是什麼樣的公式呢?

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E=MC^2?

不,就連最初寫下這它愛因斯坦都不會同意吧!因為那是來自狹義相對論的公式,雖然將質能互換的驚人科學事實展露無遺,但離許多理論物理學家「大一統理論」的夢想還差得很遠哩。

那麼馬克士威方程式呢?他將電與磁統合在一起了,但這還不夠啊!我們的世界存在四種基本作用力:弱核力、強核力、電磁力、與重力。量子色動力學呢?還是不夠。電弱理論?不夠。標準模型?不夠。目前有望將量子重力也統合其中的其中一個理論,就是屬於超弦理論的M理論,同時也是史蒂芬.霍金奉為圭臬的理論。

然而,還是有物理學家認為弦論「只是美麗的數學,還沒有成為一門物理學。」因為它描述的是超高能環境下的粒子作用,我們當今最好的粒子對撞機也製造不出這種能量;我們也還沒能在實驗環境裡發現超對稱的證據;而且更重要的是,弦論所描述的事物離我們所感受到的現實又更遠了——

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十一個維度?
它們在哪?

然而,究竟什麼是真實呢?霍金認為所謂的真實是我們人的感知所賦予的特性,只要理論模型能夠適切描述眼前的世界,那這模型也就是真實了。

到最後,我們發現這樣的一件T恤還沒辦法做出來!
當然,因為萬有理論尚未現出全形。
霍金在其最新的科普著作中倒是表明了態度,認為或許我們已經無法將作用力進一步簡統合,世界就是這個模樣!接受它!費曼也認為統合並非必要(或者可能),只是如果真有這麼一回事,那就太美妙了。

為何那些理論物理學家如此想要找到萬有理論?
用佛克的說法,這或許其實來自一種宗教式的情懷:我們想要解釋世界。世界從何而來?生命的起源是什麼?暗物質到底怎麼一回事?宇宙最後的命運為何?

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科學家其實也在追求他們的神。
那是一種堅韌的信念。
求真的信念。

或許也正是讓科學之所以如此美麗的信念。

老樣子,
最後簡附本書主要目次如下:

引言
第一章 光與影 希臘世界與科學的開始
第二章 新視野 哥白尼的革命
第三章 天體與地球 伽利略,牛頓,與現代科學的誕生
第四章 真知灼見的閃光 電、磁與光
第五章 相對論,空間與時間 愛因斯坦的革命
第六章 量子理論與現代物理 事情變得更不可思議了
第七章 把尾端綁緊 弦論會是救贖嗎?
第八章 意義何在? 科學、上帝與了解的極限
第九章 終曲

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*本文原文發表於Alienatio.

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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《鋼之鍊金術師》── 真理是如何鍊成的?
好青年荼毒室
・2017/04/04 ・4002字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 497 ・六年級

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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?

《鋼之鍊金術師》中的真理之門。圖/鋼之鍊金術師動畫截圖

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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。

鍊金術的原理就是「理解」、「分解」和「再構築」。圖/鋼之鍊金術師漫畫截圖

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。

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圖/官方宣傳圖。

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。

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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。

圖/鋼之鍊金術師漫畫截圖

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?

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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。

自以為全知,反容易畫地自限。圖/鋼之鍊金術師漫畫截圖

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。

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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?

主角愛德華自述身為普通人的感受。圖/鋼之鍊金術師漫畫截圖

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。

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認識自己的有限和渺小,反而走得更遠。圖/鋼之鍊金術師漫畫截圖

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。

圖/鋼之鍊金術師漫畫截圖

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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。

圖/官方宣傳圖


  • 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?

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好青年荼毒室
29 篇文章 ・ 10 位粉絲
好青年荼毒室,一個哲學普及平台。定期發表各類型哲普文章,有深有淺,古今中外,無所不談。在這裏,一切都可以被質疑、反省和追問。目標是把一個個循規蹈矩的好青年帶進哲學的世界。網頁:corrupttheyouth.net;臉書:https://www.facebook.com/corrupttheyouth。

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為什麼我們的世界可以理解?-《世界是這樣運作的》
PanSci_96
・2015/07/19 ・2439字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

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。

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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。

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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。

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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。

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11667239_1192021237481355_761864226_n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。

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