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知識分子的社會責任

Jacky Hsieh
・2012/12/29 ・1271字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

2012的最後一個工作天,我參與了SHS(科學人文跨科技人才培育計畫)的成果發表與公共論壇活動。SHS的計畫主持人,台大科教中心陳竹亭教授引述心理學家皮亞傑提出的「跨科際(trans-disciplinary)」概念--多角度學科的思索特定問題,看法將越來越清楚--作為這個計畫的宗旨,有點像是通識課程,但比起通識課更加深入的探究,讓不同主修的學生透過對話,達到交流。

這樣的概念,我覺得與泛科學所期待能透過科普與更多網友互動,對新聞片面的報導有更深入的解構其中的科學,想法不謀而合,故把一些簡短記錄在此分享。

在上午的計畫成果發表中,台大物理系的高涌泉教授一開始就提出疑問:「為什麽『公共知識份子』變少了?學術界更在意象牙塔裡的事,更在意一些『社會不在意』的假問題?」可能是評鑑制度問題導致研究點數成了重點,可能是媒體在處理公共話題時常過度的挑選可看性較高的議題放大讓學者不想淌輿論的混水……等等,我想到日前哈佛大學教授Michael Sandal日前來台時在台大的演講說到:「道德除了個人責任之外,還有一個時代的責任。」這個牽扯媒體記者與社會大眾對之期待的相互影響,又牽連著知識分子參與社會責任的連帶效應。

既然我們與社會牽連如此深,那台灣現在面臨的問題可能誠如清大清華學院的執行長王俊秀教授所說的:「我們要先成為人,再成為公民,再成為士農工商。台灣不缺教育,台灣缺教養;台灣不缺人才,台灣缺人品;台灣不缺個人游擊隊,台灣缺團隊。我們要像島一樣思考,像海一樣思考,不是向美國思考。

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下午則是一場精采的cross talk,以「教授冏很大」為主題,邀請學生代表、專家、教授針對高等教育問題進行討論,而重點主要被擺在近日最熱門的22K以及高知識高失業的問題。

台大哲學系苑舉正教授針對「高教評鑑市場化」問題說:「其實我覺得問題是整個社會的『商品化』。像如果媒體來採訪,我們說了哲學系的理想,但隔天新聞出來卻是『最低錄取成績是……』。」我們習慣性地用量化分數當作升學的標準,高等教育的評鑑制度不夠多元,所有科系使用單一的評量標準,甚至畢業生丟履歷時學校欄位所表達的意義……,都像是把商品貼上標價,標價來自於品牌,至於背後的生產過程則不被大眾注意。」

而大學與企業之間的關係,中正大學通識中心的黃俊儒副教授則認為,現在的高等教育像是「生產線」,「企業需要一隻雞腿,我們就生產雞腿,幾年後,雞腿風潮退去,需要雞翅,那之前的雞腿就不敷使用了。應該要像是培養幹細胞,讓細胞有獨自發展、獨立思考的能力。

吾輩「失落的一代」對於22K畢業低起薪有諸多質疑,許多專家則用了自身經驗分享,分享他們初入社會時的低起薪與碰壁經驗,也舉了許多大企業家如張忠謀先生如何鹹魚翻身的故事;而台灣北部大專院校學生會聯盟公關部部員李昂同學則提出了:我們看到了張忠謀的故事,但不可以忽略的是,並不是那些與他一樣白手起家的人都成了現在的張忠謀。他以《失控的正向思考》來表示,正面思考不應該被無限放大,台大物理系的林敏聰教授也呼應:「我們要有兩顆腦:當然要有正向思考,但也不要被『正向思考』所麻痺,麻痺到忘了對這個結構有批判。

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Jacky Hsieh
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中大認知所碩士。使用者經驗工程師。喜歡寫東西分享。

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人與 AI 的關係是什麼?走進「2024 未來媒體藝術節」,透過藝術創作尋找解答
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/24 ・3176字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎?還是 AI 會成為個人專屬的超級助理?

隨著人工智慧技術的快速發展,AI 與人類之間的關係,成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一,究竟,AI 會成為人類的取代者或是協作者?決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力,唯有人們清楚了解如何使用 AI,才能化 AI 為助力,提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此,目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」,特別將展覽主題定調為奇異點(Singularity),透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

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C-LAB 策展人吳達坤進一步說明,本次展覽規劃了 4 大章節,共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品,帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始,到欣賞各種結合科技的藝術創作,再到與藝術一同探索 AI 未來發展,希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式,進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來:AI 技術發展的 3 個高峰

其中,展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖,從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線,平行梳理 AI 技術發展過程。

圖一、1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧」一詞

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究,觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧(Artificial Intelligence))」一詞,並明確定出 AI 的任務,例如:自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等,就開啟了全球 AI 研究浪潮,至今將近 70 年的過程間,共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制,科學家將任務文字化、建立推理規則,再換成機器語言讓機器執行,然而受到演算法及硬體資源限制,使得 AI 只能解決小問題,也因此進入了第一次發展寒冬。

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圖二、1957-1970 年迎來 AI 第一次爆發

之後隨著專家系統的興起,讓 AI 突破技術瓶頸,進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成,由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的,因此只要搭載不同資料庫,就能解決各種問題,克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外,機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生,雖然是 AI 技術上的一大創新突破,但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響,導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於,IBM 超級電腦深藍(Deep Blue)戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov,加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法,並使用 GPU 進行模型訓練,不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位, 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上,不斷的追求創新和突破。

圖三、1980 年專家系統的興起,進入第二次高峰

從現在看未來:AI 不僅是工具,也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進,如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中,更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用,而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」,便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

圖四、2010 年發展至今,高性能電腦與大數據助力讓 AI 技術應用更強

例如,超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》,乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家,運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區,就像走進一間新科技的實驗室,」吳達坤形容,觀眾在此不僅是被動的觀察者,更是主動的參與者,可以親身感受創作方式的轉移,以及 AI 如何幫助藝術家創作。

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圖五、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」展出現場,圖為超現代映畫的作品《無限共作3.0》。圖/C-LAB 提供

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》,將 AI 人物化,採用與 AI 對話記錄的方法,探討網路發展的歷史和哲學,並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻,無所不在》,則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論,使其更清楚在面對網路資訊時,該如何識別何者為真何者為假,更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡,第一章回顧 AI 發展史的內容設計,可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去,這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點,很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容,但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現,讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化,及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態,才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

圖六、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」分成四個章節探究 AI 人工智慧時代的演變與社會議題,圖為第一章「流動的錨點」由自牧文化整理 AI 發展歷程的年表。圖/C-LAB 提供

「畢竟展區空間有限,而科技發展史的資訊量又很龐大,在評估哪些事件適合放入展區時,我們常常在心中上演拉鋸戰,」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件,還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則,「不過,歷史事件與展覽主題的關聯性,還是最主要的決定因素,」蔡侑霖補充指出。

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舉例來說,Google 旗下人工智慧實驗室(DeepMind)開發出的 AI 軟體「AlphaFold」,可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構,解決科學家長達 50 年都無法突破的難題,雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破,但因為與本次展覽主題的關聯性較低,故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外,在呈現方式上,2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容,蔡侑霖舉例說明,像某些比較艱深的 AI 概念,便改以視覺化的方式來呈現,為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容,從中找尋靈感,最後製作成簡單易懂的動畫,希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出,「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作,也跟上國際展會發展趨勢,於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動,包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽,例如:由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座,希望透過帶狀活動創造更多話題,也讓展覽效益不斷發酵,讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界,展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊:「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00,週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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時間是甚麼?國內物理學家與哲學家怎麼看?
臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會_96
・2022/05/24 ・5139字 ・閱讀時間約 10 分鐘

  • 撰文|陳貴正(中央研究院歐美研究所博士後研究員)
  • 校對|陳樂知(臺灣大學哲學系助理教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會秘書長)

臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會(LMPST Taiwan)為促進學科之間的交流,以及學界與公眾之間的交流,籌劃《種種意識講場》的系列論壇。

合辦者包括政治大學現象學研究中心、清華大學實作哲學中心、臺灣大學哲學系、臺灣跨校意識社群、PHEDO 台灣高中哲學教育推廣學會、沃草公民學院,贊助者則為順弈有限公司。

繼前次的〈意識的真象與假象〉論壇之後,第二次論壇則以〈時間與時間意識〉為題,於 2022 年 4 月 16 日在郵政博物館視聽室舉行。

鄭會穎教授(政治大學哲學系助理教授、現象學研究中心主任)再次擔任活動主持人,受邀講者則包括余海禮博士(中央研究院物理研究所研究員)、高涌泉教授(臺灣大學物理系教授)、周先捷教授(臺灣大學哲學系助理教授)與潘怡帆教授(東海大學哲學系助理教授)。

〈時間與時間意識〉論壇於 2022 年 4 月 16 日舉行。圖/LMPST Taiwan

經驗中的時間與物理中的時間

在不同的視角之下,時間似乎會有不同的樣貌。在開場的引言之中,鄭會穎教授(政治大學哲學系助理教授、現象學研究中心主任)談到了兩種對時間的視角日常經驗的視角物理學的視角。在日常生活之中,我們似乎能感受到時間正在不斷流動,也能感受到時間由過去趨向未來的變化。然而,這些在日常生活中感受到的時間現象,是否真的符合當代物理學理論,特別是愛因斯坦的相對論?

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如果答案是否定的,那日常經驗與物理學便產生了互相衝突的時間觀念。這種潛在的衝突,不但是哲學家研究時間的一大難題,也將是本次論壇的主題。

在鄭教授介紹了主題之後,潘怡帆教授(東海大學哲學系助理教授)便為討論提供了歷史面向。在時間理論的歷史中,有一場重要的會議:1922 年 4 月 6 日的巴黎會議。在這場會議之中,法國知名哲學家柏格森 (Henri Bergson,1859—1941) 與愛因斯坦進行了對話。柏格森主張,愛因斯坦的理論雖然帶來了時間測量方法的洞見,卻未能真正告訴我們:時間究竟是什麼?

潘教授解釋了柏格森採取這種立場的原因:「時間就是人,有人才有時間」。某種時間現象的意義為何,取決於人在那樣的時間現象中以什麼方式行動。因此,如果科學理論不再從行動者的角度來探究時間,而企圖將時間理解為某種可測量的物理量,那麼那種科學理論就忽略了時間的根本面向。柏格森對於愛因斯坦理論的疑慮,再次表明了生活中的時間經驗與物理中的時間理論之間,可能存在衝突。

潘怡帆教授(東海大學哲學系助理教授)為討論提供了歷史面向。圖/LMPST Taiwan

狹義相對論與時間

在潘教授闡釋了柏格森的觀點之後,高涌泉教授(臺灣大學物理系教授)把話題一轉,轉向巴黎會議中的另一主角——愛因斯坦。高教授介紹了物理學從馬克斯威爾(James Clerk Maxwell,1831—1879)的理論到狹義相對論的發展,藉此分析狹義相對論框架下的時間觀。

在馬克斯威爾的理論中,任何物體存在於什麼時間、處在空間中的什麼位置,都必須由一個絕對的座標系所來衡量,也就是以太座標。那麼,要決定任一物體運動的速度,就必須考量該物體與以太座標原點之間的速度差異。

就此而言,任一物體的速度對於一個觀察者而言,都是相對速度:假若任一物體的客觀速度,都是一個相對於以太座標原點的數值,那麼,對於一個觀察者來說,一個物體的速度,自然是取決於觀察者本身的客觀速度與被觀察的物體的客觀速度之間,兩者之間的相對差異。

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以太座標本身固然產生了不少問題,例如那個座標到底為何?然而,更為重要的是,物理學家發現,不管對於任何速度的觀察者而言,光速都是恆定的,不是一種相對於觀念者自身速度的相對速度。面對這個難題,愛因斯坦提出了他的解決方法,即放棄以太座標作為絕對座標,轉向相對論的時間觀。高教授透過「位移除以時間」的速度定義,以簡明易懂的方式說明這種轉向背後的思路:「如果有某種速度是絕對的,那麼既然位移是相對的,那麼只有讓時間是相對的」。

高涌泉教授(臺灣大學物理系教授)介紹了物理學從馬克斯威爾的理論到狹義相對論的發展。圖/LMPST Taiwan

一旦時間被視為相對的現象,兩件事情發生時間的同異就沒有了絕對的標準。如果兩個觀察者以不同的速度移動,時間相對於這兩個觀察者的流動速度就不相同。舉例來說,即便兩個人在校對時間之後,考慮「一年後」這一特定時間點,只要這兩人接下來的移動速度不同,「一年後」這時間點相對於兩人的來臨時刻就不相同。高教授指出了這對物理學時間觀的意涵:「時間再也沒有絕對性」,反而是「每個人都有他自己的時間」。因此,物理學從馬克斯威爾理論到狹義相對論的發展,也標誌了物理學時間觀的重大轉變。最後,高教授為討論留下了空間:各種有關時間的哲學理論能否成功,取決於它們能否為上述物理現象提供合理的解釋。

廣義相對論與時間

高教授對狹義相對論進行了分析,余海禮博士(中央研究院物理研究所研究員)則著眼於廣義相對論的理論意義。余博士指出,狹義相對論並非完整的理論,因為完整的理論必須是一種動力(dynamical)理論──它必須說明在特定的起始條件(initial data)之下,物理系統的狀態將會如何作用和改變。

舉例來說,牛頓力學的原則即捕捉了物理系統的狀態改變。一旦某物體最初所處的位置與狀態確定下來,牛頓力學的原則就可以預測同一物體在之後任一時刻所在的位置。若要說明狹義相對論的限制,就必須進一步討論它與廣義相對論之間的關係。

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余海禮博士(中央研究院物理研究所研究員)著眼於廣義相對論的理論意義。圖/LMPST Taiwan

按照余博士的觀點,廣義相對論的任務是「描述各種可能時空的動力變化。給你任何一種起始條件,你都可以研究一下它的動力變化長得怎麼樣。」相較之下,狹義相對論的任務僅為提供均速座標之間的變換;而且,它僅適用於特定種類的時空,也就是所謂的「閔考斯基空間」(Minkowski space)

余博士認為,這種空間「在廣義相對論的角度來看,沒有任何的特殊性、沒有任何的地位,或者沒有任何的基本性、本質性」。以演講現場存在着一張椅子的空間為例,余博士指出這已經不是閔可夫斯基空間。即便拋開這些較為特異的例子,僅僅關注我們實際所處的宇宙,當今主流的宇宙學模型也非基於閔考斯基空間的模型。縱然如此,時間的流動速度受運動狀態影響的現象依舊存在。這說明了探討時間的根本(fundamental)特性,並為時間提供一個完整(complete)和根本(fundamental)的解釋的時候,我們不應受限於狹義相對論跟作為特例的閔考斯基空間,而應該採取廣義相對論的框架。

對於時間問題,廣義相對論提供了怎麼樣的洞見?余博士首先分析了邏輯學家哥德爾(Kurt Gödel,1906-1978)的觀點。哥德爾的論證指出:在某些廣義相對論的解之下,物體即便不以超越光速的方式運動,也能夠回到過去。如果回到過去在邏輯上是可能的,則時間應該不存在。另一方面,哥德爾也不樂於接受狹義相對論中同時性由運動狀態決定的結果。隨著時間流動,許多原本不存在的事物將轉為存在;但事物存在與否,理應是完全客觀的事。既然時間的次序對應於存在的次序,時序也就該是一件完全客觀的事。

哥德爾的論證指出:在某些廣義相對論的解之下,物體即便不以超越光速的方式運動,也能夠回到過去。圖/Wikipedia

在這樣的脈絡下,余博士問道:在廣義相對論中,有沒有任何物理量能夠被視為普世時間,其中不存在不同觀察者之間的差異?余博士提出了一個答案:「宇宙透過自己的體積(volume)的膨脹而產生的時間」,也就是說,「空間大小的變化,蘊含着時間的資訊」。時間作為空間的變化,是作為一個因果序列而存在;所有與時間相關的資訊,都被包含在這個因果序列之中。而這個時間作為因果序列的看法,亦正好與德國哲學家康德的觀點相形。余博士提出他的一個核心觀點:嚴格來說,時間比空間更為基本,因為空間透過時間才得以生成。

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作為排序的時間

就物理學的視角來看,時間或者相對於觀察者、或者可由更根本的事物解釋。這是否代表時間說到底是種幻象?緊接發言的周先捷教授(臺灣大學哲學系助理教授)指出:要回答這個問題,首先必須考量在不同的時間觀念底下,時間究竟有哪些不同的特性;而時間是否幻象,則取決於我們在討論哪種時間觀念,以及那種時間觀念所定義下的時間特性是否存在。

周先捷教授(臺灣大學哲學系助理教授)指出:考量在不同的時間觀念底下,時間究竟有哪些不同的特性;而時間是否幻象,則取決於我們在討論哪種時間觀念,以及那種時間觀念所定義下的時間特性是否存在。圖/LMPST Taiwan

我們可以先問:日常生活的時間觀有哪些要素?這個問題可以透過分析日常生活中對於時間的經驗來回答。首先,在日常經驗中,「現在」這個時刻具有任何其他時刻都不具有的特殊地位。其次,這個特殊時刻不對應任何固定的事件;當發生在這個時刻裡的事件被另一事件取代,後者就成了發生在「現在」的事件。周教授以「動態的時間觀」稱呼具備這兩個要素的時間觀。

以動態的時間觀為基礎,可以有多種的時間理論。其中一種理論是「現在論」(presentism)。就現在論者看來,為了闡明「現在」這個時刻的特殊之處,我們應當宣稱只有這個特殊時刻裡的事物才存在。過去的事物、未來的事物都不在「現在」這個時刻裡,因此都不存在。

「移動聚光燈論」(the moving spotlight theory)的倡議者則認為,「現在」的特殊之處應該用其他方式來說明,存在的事物不會因為沒被看到就消失。用聚光燈的比喻來說,被照到與沒被照到的事物間只有看不看得到的差異,沒有存在與否的差異。

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因此,當討論時間的時候,「現在」這個時刻裡的事物就有如聚光燈所照射的事物,因被照到而顯得特殊。相較之下,過去的事物、未來的事物則沒有聚光燈照射,但它們就如現在的事物般真實存在。

不管這些動態的時間觀如何發展,都面臨一個棘手的問題:它們有可能不容於物理學,因為它們強調了「現在」這一時刻的特殊之處。若要發展合乎物理學的時間理論,那我們可以回到一開始的問題:有沒有其他時間觀念,其定義下的「時間」可以作為討論的出發點?一種作法是採取余博士所提及的、以空間與因果關係為基礎的時間觀。然而,周教授考慮了一種更為簡單的時間觀,是任何立場的論者都不應該反對的:時間「就是一個時間線」,或者說「就是一個排序」。換句話說,一旦宇宙所處的各種狀態給定之後,任何排列這些狀態先後順序的方式,就是一種時間。

這樣的時間觀雖然簡單,卻清楚指明了為何時間不能單純只是一種幻象。要建立任何科學理論,科學家都必須訴諸實驗所提供的證據。然而,任何實驗都有進行的順序。如果沒有按照特定順序執行的實驗,也就沒有被證據檢驗的科學理論。周教授在此強調:否定了排序的可能,就是否定了實驗的可能。在「時間作為排序」的時間觀下,這也就是說:沒有時間,就沒有實驗。那麼,時間就不能單純只是一種幻象。任何人提出時間僅是幻象的理論,就等於是宣稱自己的理論不可能得到實驗上的支持。

在討論時間議題時,周教授的說法指明了一種有效的討論方式:唯有透過釐清所使用的時間觀,我們才有可能真正回答「時間真實與否」的問題。那麼,除了上述那種最簡單的排序觀,是任何討論時間的論者都不應該反對的,時間有沒有可能有更多特質?換句話說,有沒有一些其他更精深的時間觀念可能為真?周教授為這問題留下了空間,也為本次論壇提供了可供反思的結尾。

〈時間與時間意識〉論壇於 2022 年 4 月 16 日假郵政博物館視聽室舉行。影/Youtube
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臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會_96
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