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一生萬法,萬法歸一的「大設計」

oeo
・2011/06/28 ・2557字 ・閱讀時間約 5 分鐘

如果當初我堅持對物理學的熱衷與投入,忽略或避開一些現實與環境的考量,選讀物理學系,也許繼續出國深造或學成歸國,進入一個優秀的研究團隊,深入某一個主題探究,說不定發表了一篇相關於解釋宇宙生成與發展的論文(例如叫個「小霹靂說」、「積木宇宙論」…),改變了萬千人對「宇宙」的看法…

「如果」、「也許」、「說不定」的確是上面這段敘述的關鍵詞,主詞「我」也可輕鬆替換(例如改成「某人」),而且看來還是醉漢言勇與癡人說夢,頂多像是一段不太精采的科幻小梗,至少在這個世界上!?但是如果按照嚴肅物理學「多重宇宙論」的普俗解釋,這故事並不能說是純屬虛幻,而是非常可能「真實地」正發生在「另一個」宇宙!更令人驚艷的是:這種看似科幻情節居然還可以從物理學的角度論證與推導、計算,事實上,理論物理學家甚至計算出合理存在10的500次方的平行宇宙,它們擁有不同的自然法則與不同的物理常數值!

「宇宙初起是一片混亂,上帝看不過去了,就說:『讓牛頓出生吧!』,於是世界就在牛頓定律的規範下井然有序地運行。魔鬼看不過去了,就說:『讓愛因斯坦出生吧!』,於是世界又恢復了混亂。」聽說這是在科學界流傳已久的一則冷笑話,而史蒂芬・霍金和雷納・曼羅迪諾的這本談論宇宙運行法則的「大設計」,從某個角度而言,大致上正是對這個冷笑話的深刻對待。「大設計」重點闡述了解釋時空歷史的「模型相關真實論(model-dependent realism)(M理論)」:「基本概念是人類大腦打造了這個世界的模型,據以詮釋感官輸入;當某個模型能夠成功解釋事件時,我們便會對此模型及其構成元素與概念賦予真實特質或視之為絕對真實。」當然,即便「可以充分感受到作者的誠意」,此書已經極盡所能、深入淺出地來論述與舉證,它的細部內涵絕非外行人可以輕鬆理解,但多少能看出它在科學家試圖尋找的宇宙聖杯「大統一論」與「量子理論」中取得一個「和諧與融通」。

「大設計」也石破天驚地以著名物理學家之姿釜底抽薪式地左批右打,一方面點岀雖然古代科學(如古希臘哲人)對於自然界的某些推測頗有洞見,但是大部分觀念都無法通過現代檢驗而成為有效的科學。原因之一是古代哲人未發明科學方法,發展理論並不具實驗驗證的目標。但另一方面許多後來出現的宇宙論與現代科學其實都只回答了世界「如何」運行而未揭示「為何」這般運行的問題!記得在「當和尚遇見鑽石」這本書中,雖然沒有深厚的科學基礎根據,但簡明而且貼切地將眾人看待宇宙萬象的主要根本解釋分為三大類:上帝(天神、超能者)、機率因果(佛教),這樣看來,一種人類詮釋的發展是屬於殊途同歸的「大融合」,或至少發生必須重新分類或合併之路,例如佛教結合無神論、科學終究旨在行上帝之意、上帝與佛理都在說同一些事,否則另一種發展:其實各種科學理論的宇宙論與世界觀都是要歸結在「機率」一處,而這也與我們日常生活中的經驗法則相符:許多或絕大部分週遭與聽聞的科學家與工程師朋友,價值觀傾向掌握明確可觀察、可分析的事理,有著化約主義與量化方法的取向,在他們的偏好與信仰裏,並不是每件事物都有解釋,甚至不認為每層道理都需要解釋!

關於這本書的閱讀經驗還有一則有意思的小故事:剛看完這本「大設計」,有一天我迫不及待地與一位具物理學背景的電腦工程師朋友分享,出乎意料地,一向理性溫和的他翻了翻書的第一個反應居然是對「愛因斯坦:宇宙最不能理解之事,在於它是可以理解的。」這種引言的說法表達不以為然(不解為何一定要弄得如此吊詭、模糊),而這句卻是原本我要擺在心得文頭的!再來我摘要轉述「M理論」後(其實本來要說明當中與佛法「為心所示,為識所現」印證之妙,而佛法的根基就在於(佛學)「因果論」),豈知他的理解更是讓我「清醒」一會兒:這樣的理論等於推翻了有一個固定發展脈絡的(科學)「因果論」囉!促使我反思一下「大設計」書中的背景與主要傳達的可能意旨,的確發現自己有些曲解與擴大解釋,但仍驚覺同類專業(朋友與作者)的「心心相印」(磁場契合?!),並感嘆「一本書冊,萬般風情!」

再來要談的事情對我來說有點兒勉強,尤其在篇幅與心力上。對於物理學與宗教信仰,我絕對都算門外漢,但是如果「大設計」一書是許多報導與評論:「知名物理學家霍金聲稱已證明上帝不存在」的引述代表作(如果在這本重要科普著作中,霍金表達了不同於「爭議立場的宇宙論」論述,那事件本身也是另一種荒謬),我想這整件事存在著傳播上的誤解與科學上的重大瑕疵。主觀面,「大設計」一文從頭到尾,霍金要強調的應該是「解釋宇宙的生成與運行並不需要上帝的介入」,這跟「宣稱上帝存在與否」根本是兩回事,好比我們假如說:「日本與英國的部份人民認同國家完全可以在沒有天皇與英王的條件下運作」,這和日本天皇與英國王室的實然存在與否無關,甚至和應否保有天皇、王室制度也是不同的命題!客觀面,比較引人注意的是,因此掀起喧然大波的爭論各方(例如開始強烈主張科學否定上帝存在或堅信上帝優於科學存在),是否採用了科學的態度與方法「對話」?甚至關心在「科學證明」上是否有重大的理論革新與技術突破?對於「上帝」這種原本不可科學驗證的初始定義(第一因?)與信仰層次,科學是否有超越像是數學歸謬證明法、虛無假說驗證、演繹與歸納、對照實驗方法的演出?可惜的是,從原論和傳播報導與討論中我並沒有發現!但卻觀察到所熱愛的科學,姑且不論好壞,越來越像/是所謂的「另一種」信仰活動。

有時靜下來好好想想,並對「宇宙人生真相的追尋」提出一連串強烈的質問:一個人從理論上或至少假設上,即便全力投入,窮盡一生都無法理解與親近的「道理」,尤其朝向正確方向與架構去理解與親近這個道理的邊都沾不上(特別強調,這個沾上邊的方向與架構相當重要,愛因斯坦關於「深奧」相對論的一個「陪美女等待的時間觀喻說」就是一個很好的例子),那這個「道理」對這個人是否有意義?而沒有意義的道理是否還可以說是道理?如果說科學科技完全支持「道理純粹是客觀的描述而毫無涉及主觀的認知」,那這樣與常處於其對立與批判面的宗教(至少是迷信部分)或其他信仰有沒有本質上的差異?又或者這樣的境況發生在一群人甚至一大群人(例如世界人口的絕大多數)的身上呢?我們衷心期盼科學科技,尤其現代科學科技能正視這樣的問題,從目的到方法,除了表面上獨領風騷的實證主義,更能容蓄回歸理性,甚至返照初本無限寬宏的「人性」!

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森林學研究所畢業 曾任台大創發社幹部(臉書社團 "創發社CAIV" 召集人 ) 某屆倪匡科幻獎得主 從事教育工作 科學科幻 自然生態 文藝創意 一切"豐富生命"的愛好者...

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素養不是知識,是讓孩子像科學家一樣思考——LIS 創辦人嚴天浩專訪

PanSci_96
・2021/09/24 ・2101字 ・閱讀時間約 4 分鐘

近年來,在新課綱推行之下,「素養」這個詞成為熱門關鍵字,「對我來說,素養就是面對世界的行為模式,在面臨問題時,一個人會抱著什麼樣的態度去解決問題。而科學素養就是『像科學家一樣思考』」LIS 科學情境教材(台灣線上教育發展協會)創辦人嚴天浩這麼說。

嚴天浩在大學時開始製作教學影片,最初的動機來自上大學後體會到城鄉差距、資源落差,想藉由線上教材擴大影響力,然而觀看次數卻不如預期。

2013 年起,嚴天浩和夥伴到台東,向「孩子的書屋」負責人陳爸(陳俊朗)請益,並長期蹲點接觸孩子,發現學生們面臨最大的問題不在於「學什麼」,而在於「為什麼要學」,因此意識到若要改變孩子的學習狀態,不能只是單方面灌輸「老師想教的」,而要從學生的需求出發,了解「孩子想學什麼」。

七年來,LIS 拍攝超過 100 支線上科學影片,包括將科學家的思想歷程、時代背景融入角色劇情的科學史,以及結合時事、生活情境的科學實驗,目前已經超過 250 萬觀看人次,也成為全台許多中小學的教材。

這次,LIS 歷時三年研發出一套科學實境解謎遊戲,不只在玩遊戲的過程中學科學,也引導孩子練習「像科學家一樣思考」。

什麼是「像科學家一樣思考」?

過去,我們在國中課本裡學到的科學方法「觀察、提出假說、進行實驗、得到結論」,然而許多學生能對步驟琅琅上口,卻不見得理解背後的邏輯。LIS 分析百位科學家的思考歷程以及參考教育學者的理論,設計出適合培養國小學生科學思維的「科學推理階梯」,共有四個步驟,包括「發現問題」、「聯想原因」、「大膽假設」、「實際驗證」。

嚴天浩坦言,對於國小的孩子來說,他認為最難的在於——第一步「發現問題」,這取決於孩子過去是否累積足夠的觀察經驗,因此,如何訓練孩子觀察是培養探究學習的重點。然而,在沒有老師的引導下,要怎麼讓孩子能聚焦在實驗的現象上,成為開發遊戲過程中的一大考驗,後來,團隊想出了運用 RPG 中的角色對話,設計句子讓玩家將注意力集中在現象上的差異,「當孩子觀察到的與他原本的認知有所不同,產生衝突時才會進而發現問題。」嚴天浩說。

有適當的引導,才能從問題中學習

在發現問題之後,還須激發玩家思索問題的意願,因此在遊戲中便成為一個個解謎關卡,玩家為了破關、練等會主動尋找答案,在玩完遊戲後得到的成就感,會讓孩子對科學產生動機,在未來有自信用這樣的方式去思考、面對問題。

嚴天浩說:「大學時我修過教育學的課,設計課程的第一步往往是『引起動機』,但我們認為應該從遊戲開始到結束的每一個動作,都需要一個『引起動機』,目前玩過這套遊戲的孩子有持續玩過兩個小時以上,玩得越久代表引起的學習動機越強烈。」

了解背後的意義才是學科學

然而,有時在做完實驗後,學生只會記得當時看到的實驗結果或現象,卻沒有把背後的邏輯和原理帶走,關於這部分,嚴天浩分享,「玩實驗」和「學科學」最大的差別在於,是否了解每個步驟的意義,如同以往「食譜式實驗」,照著課本一步一步做,卻不知道為什麼這麼做。

因此,他們把演示型實驗設計成遊戲,將探究歷程拆分成關卡,透過與 NPC 對話帶領玩家思考,並預想玩家可能卡關的地方,就像是在蓋房子時的鷹架,一層層建構、支持,逐漸將學習的責任放回孩子身上,傳統課堂中搭鷹架的角色可能是老師,而在這個遊戲裡,是精心設計過的關卡提示。

讀到這裡,或許你會想問,在探究式的學習中,真的能夠學會「像科學家一樣思考」嗎?

「我認為探究學習中,知識其實只是附帶的。」嚴天浩解釋:「我們想告訴孩子的是,科學家最厲害的並不是他成功發現了什麼,而是他在失敗了那麼多次之後,還是願意繼續努力。」

如果現在的台灣是二十年前教育的結果,那麼 LIS 正在改變的是二十年後的台灣,那時的每個人在面對問題時都能有邏輯地看待、抱著自信的態度去解決,這是 LIS 的憧憬,也是我們對於台灣未來世代的期盼。


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