2014年9月21日 星期日

DDS051-「我寫部落格的心路歷程(I)」

「部落格(blog)」就像下幅照片中,那些由磚塊砌成的窗格子,外觀看來大同小異,但是屋裡的世界,因人而異,值得你趨前一窺究竟。該照片是我多年前,在陜南考察明末李自成農民軍,攻陷北京路線圖時,途經一百姓家居的磚房外所攝。該照片,構圖簡單古樸,是我個人鍾愛的攝影佳作之一。


我「糊裡糊塗」自去年三月底,著手開始貼文寫這個「部落格」,累計迄今已達 50 篇了,以每篇三到四千字計(包括圖文),前後加起來也足足有十六萬字之多,也該算是產量豐碩了(見下附註)。雖然如此,即使到現在,有時夜半醒來也是冷汗直流、頭皮發麻,因為,一來我自己從來沒有寫「部落格」的經驗,二來也不知道能寫多久?三來是,連怎麼建立自己「部落格」的基本知識也沒有,就糊裡糊塗粉墨登場,回頭看來,當時也算是「藝高膽大」,所謂「初生之犢不畏虎」,徒具「暴虎溤河」之勇罷了。五十篇了!說多不多,說少也不少,以古人的歲數來說,五十可算過了半百,也屬高夀了。私心想,是到了該給自己當時的心路歷程,留下一㸃記錄的時候了,也就特別寫來與讀者你分享。

〔附註:和清康熙時期所編纂的「古今圖書集成」1.6 億字相比,只有萬分之一而已,算是小兒科,實微不足道矣。這部「古今圖書集成」,是自明成祖永樂年間編纂的「永樂大典」(3.7 億字)散失後,現存最完整的類書,規模是「大英百科全書」的三倍多,堪稱中國文化史上的不朽巨作。另一乾隆年間編撰的「四庫全書」,總字數則有近 8 億字,全書分為經、史、子、集四部,幾乎涵括了中國自先秦以來的各個學術思想領域,由於成書後二百餘年來飽經戰亂,僅存的完整原抄本二套,分藏於中國北京國家圖書館和台灣故宮博物院。〕

話說源頭,約莫在去年三月中旬,有天晚上近午夜時分,忙完教研公事後,一個人坐在客廳沙發上,隨意閱覽一些相關的科學報導,其中有篇討論「相對論」的文章,我前後重複看了兩遍,還是似懂非懂。我永遠記得,那時癱坐在沙發上,心情不但跌到谷底,而且只有「悲涼」兩個字可以形容,心想「搞錯了沒有?」自己好也是個堂堂「教授」(你知道教授有大牌,有小牌,我是沒牌的啦!),號稱做了一輩子的科研工作,現在居然連這種文章也看不懂,不要說「枉為人師」,簡直連個讀書人最起碼的尊嚴,也蕩然無存了。當時已是凌晨一㸃左右,心有不甘,即刻上網,到亞馬遜網站(Amazon),一口氣選購了七本相關的書籍。還真是要感謝現在這種網路世代,透過雲端,瞬間即已下載到我的電子書(Kindle)上,我飛快的溜覧下每本書的封面和目錄,加上之前選購時,查看書評和內容簡介的時間,這時已近凌晨三㸃,人也夠累了,就起身熄燈就寢。

隔天清早,直奔住家鄰近的咖啡館,邊用早餐,邊喝咖啡,開始詳讀並勤做筆記,這樣約莫過了兩星期後,似乎也開始有了些心得。每天早上進到辦公室後,忙些公事,到了中午時分,就利用吃午餐時間,把這兩天來閱讀後的心得,解釋給我助理謝秀苓小姐聽(她也是我過去指導的碩士生),現在回想起來,真是為難辛苦了她,因為我當時自是説的口沫橫飛,不能自己,但是她的表情,似乎是一臉茫然,但又不得不「虛應」我。這樣的日子,也就一直持續到今年一月底,她離職赴加拿大遊學為止。

接著到了去年三月底,有天早上我進辦公室後,她突然跟我説:「老師,你為什麼不把你講的這些,寫出來和大家分享?」我說:「算了,自己懂,爽就好。要寫,寫給誰看啊?」她說:「你可以寫在部落格上啊!」這是我第一次聽到「部落格」這三個字,我説:「怎麼寫啊?」隨後她就到我桌上的電腦前,教我一步步如何設立帳號和密碼、決定「部落格」的名稱、選擇自己喜好的版面設計,以及書寫的格式和各功能鍵的使用。現在 e 世代的年青人,真是不一樣,碰上各種不同的電子產品,馬上既霊光又有效率,前後判若兩人。

為了確保不出差錯,我們決定先用一篇初稿試作練習,幾經必要的調整和修正後,看來一切還好,接著就把已寫好的文稿,編輯到「部落格」上,這也就是讀者你現在看到的樣子。因此,對我這「部落格」的誕生而言,她可説是厥功至偉,也藉此機會,再三感謝她在過程中的協助和幫忙。我當然也警覺到,每天強迫她當聽眾,是很不道德的,也多次當面向她表達我的歉意,有次她跟我説:「不會啦!老師,我每次晚上出去和友人吃飯聊天時,就把你白天説的轉述給他們聽,他們都覺得我好厲害。」我知道她多少是安慰我,但看著她臉上一抺得意神采,還是半開玩笑的告誡她:「妳最好不要講錯了!」

剛開始時,我基本上只負責書寫,完稿後就以電子郵件寄給她,她再從我郵件,編輯到「部落格」上,這樣持續了約兩個月。有一天,我突然想到,這樣下去可不行,因為她還有她負責的工作要處理(出海採樣、分析標本和其他實驗室裡的工作),忙起來的時候,也根本無法及時把我的文稿,編排到「部落格」上去。有天進辦公室後,我就跟她説:「今天妳忙妳的,這一篇從頭到尾我自己來,有問題時再請妳幫忙。」如此這般,我就慢慢逐步把自己寫好的短文貼到這個「部落格」上,過程中偶而還是有些編輯上的小差錯,她也及時的給了我許多協助,直到她正式離職後,我才算是能真正獨立完成這個「部落格」。

說到「寫」,我這「部落格」讀者中,可説個個是行家,容不得我信口雌黃,只是其中辛苦,各自感受不同。有時為了一兩句話,推敲再三,改了又改,總是覺得辭不達意,這時才知道什麼是「筆禿、辭窮」。章節段落的鋪陳和安排,有時也是煞費苦心,刪刪減減,來回調整,連自己也不盡滿意。初稿完成後,也是看了又看,斟酌再三,以為可以定稿了,那知隔天再看時,又覺得用字遣詞還是不到火侯,只好修正重來。碰到文思枯竭,那更是終日惶惶,不知所以,反之,文思泉湧時,當是馳筆急書,不知日之將盡。因此,你要問我,多久才能寫成一篇?我真的很難正確回答你,只能說,快的時候一天可以寫三篇(至少初稿),慢的時候則需一整周。也因為這樣(產率不是很平均也不易控制),我總是得備有幾篇完稿的短文做為庫存,以便青黃不接時,能及時遞補得上,免得開了天窗。另外,我也了解到,這種科學性的短文,一篇四千字,對大多數讀者來說,可能太冗長,閱讀起來也較吃力(甚至乏味),反而失去了我寫這「部落格」的初衷,因此自 DDS044-「引力波(I)」 開始,改為每篇以不超過三千字為原則,希望大家能諒解和苟同。

其實,我個人認為,寫文章好比繪畫,只有作者自己知道敗筆在哪?所以一幅「好作品」往往就是「非賣品」,甚至是作者的傳家之寶,因為作者也心知肚明,好東西不常見啊!因此,對自己誠實最重要,白紙黑字的事,有如血肉之軀,有筋骨有脈絡,要能慎始善終,所謂「神、形、氣、態」,缺一不可,你說是嗎?(待續)

2014年9月11日 星期四

DDS050-「懸而未決的科學問題」

說來也是種巧合,今年四月底,作者 Waleed Al-Husseini 在其「部落格」上為文(http://proud-a.blogspot.com/2014/04/Mysteries.in.Physics.html),羅列了九個,迄今物理學上懸而未決,亟待科學家們繼續深入探討的課題,而這些課題,也正是我這個「部落格」所要闡述的主題,故在此略加整,寫來與你分享。當然,其中有些課題,在我之前的「部落格」文中已多所涉及,限於篇幅,除了必要的補充外,就不再加以贅述;至於其他的課題,在此也僅先做一簡要的概述,有關其進一步的詳盡細節,容我在往後的「部落格」中,再予以闡述。

一、什麼是「暗能量(dark energy)」?什麼是「暗物質(dark matter)」?

顧名思義,「暗物質」、「暗能量」指的是宇宙間,那些「潛藏」的物質和能量,就如同暗夜裡,你看不到的景物。下圖所示,即是科學家們相信,就整個宇宙而言,我們可觀測到物質的僅佔 0.4% ,而「暗能量」和「暗物質」分別佔了 74%   22%,另外 3.6% 為銀河間的氣體(intergalactic gas),也就是説,我們可觀察到的宇宙(observable universe),就質量和能量而言,僅佔亟小的一部分,實在少的可憐。


「暗物質」不但看不見,也難以偵測得到。但是科學家們能推知它們的存在,主要還是依據它們對可見物質、輻射、甚至整個宇宙結構的引力效應,它們咸被認為主要存在於銀河的鄰近外圍,而且可能是由所謂的「weakly interacting massive particles;簡稱 WIMP」所組成。目前世界上有許多偵測儀器,正在積極探尋它們的存在,但迄未有所發現。

而「暗能量」存在的推論,主要來自兩個方面:其一是,天文物理學家在建構或演繹他們各自的理論模式時,無論如何調整模式裡的參數,還是無法得到一個宇宙必須有的質能平衡狀態;二是,我們知道「宇宙」迄今一直在持續的加速膨脹,我們也知道「引力」的作用會把宇宙的「時空」,向內拉扯(pulling inward),因此一定有一個我們看不見的動力,它能和「引力」相抗衡,並把時空往外推(pushing apart),這個看不見的動力,即是所謂的「暗能量」。一般咸信,這個「暗能量」其實就是「宇宙常數(cosmological constan)」,它是宇宙本身與生俱有的本質,把宇宙向外推拓,宇宙愈膨脹,空間就愈大,這「暗能量」也跟著變得更大,也就是利用這宇宙的膨脹速率,科學家們才能估算它佔了宇宙總質能的 74%,但迄今科學家們還真不知道,該如何著手來偵測它。

二、為什麼有「時間之矢(the arrow of time)」?

          如前文(DDS049-「時間(II)」)所述,宇宙中的「熵(entropy)」,自其形成迄今,永遠隨著時間的推移而增加,這個「熵」值由低變高的趨向,就是我們所認知的時間方向(即「時間之矢」)。因此,根本的核心問題是:宇宙在窄始時,具有那麼高的能量,而空間又是那麼小(即如在「單㸃(singularity)」時),為何「熵(即俗謂的亂度)」卻是處在最低值?

三、真的有「平行宇宙(parallel universe)」嗎?

參見前文(DDS023-「宇宙有多大?」及DDS028-「我們只有一個宇宙嗎?」),「宇宙是平的(flat)」這個看法,已是理論物理學的定論,意思是說,我們現今觀察到的宇宙萬物,只是宇宙依水平方向無限延伸的一部分,但是「量子力學」又告訴我們,在每一個環宇範疇(cosmic patch)裡,粒子(particle)只能有有限的排列方式,因此,若宇宙無限延伸出去,就有無限的環宇範疇,而粒子的排列方式,在此無限的範疇中,就變得必須無限地重複呈現,形成許多與我們類似的宇宙(即「平行宇宙」),這可能嗎?

四、為什麼宇宙中的「物質(matter)」較「反物質(antimatter)」為多?

「反-物質」指的是那些和一般「物質」,具有相反荷電(oppositely-charged)和旋轉方向(oppositely-spinning)的孿生物質。一般假定,宇宙肇始時,這兩者(「物質」和「反物質」)應該同時形成,而且在往後的宇宙演化史中,也應被所有自然律同等看待,但實際上卻非如此,宇宙中的「物質」較「反物質」多得多了,科學家們迄今還沒找到一個合理的解釋。

五、宇宙的最終命運為何?

宇宙的最終命運取決於其質量和能量的密度分佈(即其值的大小;參閱前文DDS023-「宇宙有多大?」和DDS027-「宇宙膨脹說」)。到底其最終的宿命為何,科學家們迄今尚未能有一致的看法。

六、「弦論(string theory)」對嗎?

       「弦論」認為自然界中的基本粒子(參見DDS003-2013年的 「Pi Day」),是由次原子大小的一維環狀物(loop)組成,此環狀物稱之為「弦(string;見下之示意圖;creditBrian Greene)」,因為它們類似樂器上的弦般,以不同的彈撥方式,奏出不同的音符或音階,以上這些「弦」,即是以不同的振動方式,決定了各個不同粒子的本質和特性。這「弦論」主要是希望能將小尺度的「量子理論」和大尺度的「相對論」融合在一起,共同來解釋宇宙萬物的一種理論(見前文DDS048-「時間(I)」)。問題是該理論僅能在「十維的空間加上一維時間」的時空裡才可行,目前來説,科學家們還無法找到,一個有效的實驗方法去證實「弦」的存在(其大小只有原子大小的10-21),也因此無法確定該學説,是否為真。



另外,該文作者也提到兩個目前也是無解的問題:即宇宙在混沌中是否有序?以及為何在測量次原子粒子(如位置、速率等等)時,原本描述其性質的「量子波浪函數方程式(quantum wavefunctions)」會驟然無效(collapse)?因為這兩者牽涉到更深奧的數理專業知識,我是門外漢,僅懂得部分皮毛,不敢妄加論述,有興趣的讀者,請參閲該文及其他相關論著。