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雙人舞:艾倫.萊特曼科學散文選
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內容簡介

世紀科普經典《愛因斯坦的夢》作者往昔散文精選 穿梭在文學與科學的閱讀旅程,理性與感性的迴向成舞 「寫作時,科學與藝術、理性與本能之間的張力讓我深感著迷,進而文思泉湧 。我猜想科學之中多有本能,而藝術之內富含理性,於是問了些學界友人:他們思考時倚賴圖像還是等式,在研究中將美學準則應用至何等程度,又是否相信隱喻大有作用。我也問了些藝術家朋友:他們如何獲得創作靈感,如何使畫作架構和諧,而某一處又為何要這麼落筆。最終,我回歸愛因斯坦頗引論辯的評斷:自然法則,無邏輯之路可達,唯有取徑直覺與「心智的自由創造」。科學家能如藝術家一般創造世界嗎?在心智之外,不是別有天地嗎?人類登陸月球而又回返。哪一個世界,哪一片天地,才真實?」 本書是萊特曼青壯時期的散文集結,創作時間橫跨二十年。書中可以看到萊特曼走上理論物理學研究的心靈軌跡;師父與徒子徒孫之間的傳承(在可以大量儲存與取出的數位時代,這依舊是無法光憑資料閱讀而學到的東西);時光旅行的能與不能和人為所最可能達到的形式;應用科學與純粹科學的論辯;戰爭悲愴與四季流轉;以及在他觸及了自身的研究極限之後,如何痛苦放棄了物理學界的事業,轉向人文領域的教學。書中展現出一個物理學家的深邃思考,以及人文與科學間鍊結的無限可能。 在書中,牛頓前來造訪,我們也將穿越時空,進入了一個和愛迪生辯論著的法庭。而透過芭蕾女伶的躍動,鳥羽的撲展,海浪的回復等美麗事物的比擬,細膩寫出了背後驅動的物理性因素。此種閱讀經歷,唯有透過作者之筆方能體會。 【專文導讀】 陳文屏(中央天文所教授) 吳志剛(台北市立天文館) 簡麗賢(北一女中物理科老師) 【名家推薦】 王尊信 (中港高中物理老師) 李泗賓(建國中學物理老師) 何雅惠(台中女中物理科老師) 高涌泉(台大物理系教授) 陳育霖(永和國中數理資優班老師) 盧政良(高雄中學物理科老師)

目錄

推薦序 原天地之美,達萬物之理 ◎吳志剛 推薦序 對於科學的浪漫追尋 ◎陳文屏 推薦序 《雙人舞》中的感性與理性 ◎簡麗賢 前言 1. 雙人舞 2. 一瞬之光 3. 笑顏 4. 地球是平的還是圓的 5. 鳥兒能飛 為什麼我就不能? 6. 徒與師 7. 時光旅行和喬老爹的煙斗 8. 照祂的形象 9. 幻影 10. 使原子分裂 11. 期盼成空 12. 牛頓先生來訪記 13. 萬物之初 14. 十二月裡某一天 15. 進步 16. I=V / R 17. 唯求真相 18. 尋星之時 19. 康乃狄克州法庭的現代北方佬 20. 宇宙源起 21. 駱駝何以有駝峰 22. 鐵之國 23. 別的房間 24. 遞嬗

序跋

  這本集子收錄二十四篇散文,選自十五年來的寫作成果;各篇都曾在雜誌或別種選集走上一遭。重讀這每一篇文字,最是讓我愉快。可以想見,日後再三翻讀,也還會是如此。時日推移之下,我了解到寫作之樂有三。首先,作者獨處時,能從寫作中領略一種狂喜。第二種快樂較關乎人我往來,出於以作品感動讀者。第三種快樂則於經年累月之後回歸己身,起自重讀一己值得留存的文字,重拾驚奇與感恩之情。寫作這一行大抵自私而獨尊自我。E.B.懷特(E. B. White)說,散文大概是最自我本位的文類。作者在文中公開個人思緒與放膽行徑,彷彿打了個小噴嚏、觀察到些小事情,都值得眾人關心。   動念寫第一篇散文時,我正舒舒服服坐在安樂椅上,抽著曾祖父的煙斗;煙斗散發出長年隱伏的古老氣味,吸起來真香。如〈時光旅行與喬老爹的煙斗〉一文所寫的,這支煙斗讓我和未及晤面的先祖有了親暱聯繫,從而思索起時光旅行來。更要緊的是,父親與我的關係也因為煙斗而重獲生氣。父親愛抽煙斗,不愛說話。有好些年,我完全無從探知他在想些什麼、是高興還是不快。但是,我上大學後,他時不時會拿收藏的煙斗送我,並說上一小段相關經歷。有一次,父親給了我一支二戰以來隨身的淡棕色凱伍迪牌煙斗。他還說,每回進攻前,常會邊在船上來回漫步,邊抽起煙斗。至於曾祖父的煙斗,原本在父親的抽屜裡躺了好一陣子。這支煙斗是用石南根所製,其上有古怪刻紋。父親將煙斗送給我時,倒是隻字片語也沒提。隔沒幾天,他寄來一張很棒的照片,照片裡沒有別人,只有喬老爹牽著年紀還小的他,爺孫倆兒站在裝設了護牆板的白色房子前。父親穿著燈籠褲,而喬老爹戴著帽子、蓄有鬚髭,和我吸著煙斗香氣時所想像的模樣半點不差。我寫了篇短文寄給父親。而後,說來奇妙,我們父子間萌生了真正的交流。我那時快變得和父親一樣靜默,但這件事讓我發現,寫作能讓我敞開心胸,觸及我所關心的人。   這篇開筆之作(及另外一篇)發表於《史密森尼》雜誌(Smithsonian)。接著,我長期撰寫每月專欄,刊在現已不存的《科學八○》(Science 80);這份優質雜誌於一九八○年代中期停刊,其後我便轉投其他刊物。為雜誌供稿能使剛起步的作者認清事實;寫作生手文筆稚嫩,往往自己愛得要命,一字一句都能熟背。到了雜誌上,經常是編輯大刀一刪,整句整句、整段整段文字就得讓位給下一篇報導,甚或版面上供讀者解悶的漫畫。僅管受到錯待,寫作的人依舊筆耕不輟;一但動筆成癖,便片刻也不得饜足、不得偷閒。   打開頭起,我就留意到,科學——這是初心所繫,也是職務所在——成了筆下題材:有時寫硬梆梆科學實事,更多時候則著墨人性質地與人心妙想,寫出科學裡活生生的人有何遭遇。對我來說,就屬科學最能嚴密呈現物質世界極致秩序。然則對此一秩序的渴求乃是人性——表達渴求的手段時常也是如此——與人類世界的情感及狂放發展奇特地相互依偎。兩個世界交會處,似乎應以文學之筆敘寫。同時,對同行的觀察,多少也促成我這樣做:最偉大的科學發現,通常起於科學家依循直覺而非方程式之時。換句話說,起於科學家最不「科學」的時刻。這項祕密歷史學家老早就明白了,科學家卻少有人知曉,如今成為貫串全書的伏線。   寫作時,科學與藝術、理性與本能之間的張力讓我深感著迷,進而文思泉湧 。我猜想科學之中多有本能,而藝術之內富含理性,於是問了些學界友人:他們思考時倚賴圖像還是等式,在研究中將美學準則應用至何等程度,又是否相信隱喻大有作用。我也問了些藝術家朋友:他們如何獲得創作靈感,如何使畫作架構和諧,而某一處又為何要這麼落筆。最終,我回歸愛因斯坦(Albert Einstein)頗引論辯的評斷:自然法則,無邏輯之路可達,唯有取徑直覺與「心智的自由創造」(“the free inventions of the mind”)。科學家能如藝術家一般創造世界嗎?在心智之外,不是別有天地嗎?人類登陸月球而又回返。哪一個世界,哪一片天地,才真實?   某天,我第一次帶兩歲女兒去看海,心裡則尚存疑惑。和煦六月天微微起霧。我們離海還有半英里就把車停下,徒步朝海邊走去。沙地上一塊帶著斑點的粉紅色蟹殼引起女兒注意。再走一百碼,便聽聞潮聲陣陣、節拍有度;看得出來,女兒對聲響源頭大感興味。我一隻手將她抱起,另一隻手則指向大海。女兒沿著我的手往前一望,視線橫越海岸,望見藍綠色汪洋。她遲疑了一會兒。我不確定,初見無垠無邊,會是教她困惑,還是讓她害怕。燦爛微笑在她臉上綻放。我無須多說些什麼,也不必多作解釋。   我既是科學家,又是作家,難以明定身分,寫起散文倒相當合適。散文這種文類很大方,容得下哲學家、教師、好辯的人、健談的人、詩人。想寫散文,只需要下列三項:想個點子好起頭;願意為文章主題(通常也就是作者自身)掏心掏肺;能夠自律,該停筆時就停筆,別把短文寫成一部大書。以科學為主題,對寫散文的人而言特別是項挑戰,畢竟大多數讀者想讀的是「人」,或者說,至少是與人有關的事。但是,不消說,大部分科學毫無人味,與日常生活相距甚遠。由這點來看,醫學散文或心理學散文,先天就可能比化學散文或物理學散文來得吸引讀者。要寫科學散文,必須把「人」寫到文章裡頭,正如M.F.K.費雪(M. F. K. Fisher)把「人」寫進飲饌散文:晚宴賓客,請多少人最合宜?理由何在?又如,費雪女士還寫過,多爾多涅省那家小餐廳為她上菜的侍者,留著逗趣小鬍子。等到食物登場,令人垂涎欲滴,我們正已胃口大開。   本書多篇短文中,科學僅僅是跳板,方便我縱身人類行為這一難以捉摸的地帶。近半數選文帶有寓言——前人也許藉動物寓理,也許假托他事傳道——或故事的意味。寫作每一篇文章,除了題材相異,還得手法有別,才能使作者寫得暢快、讀者讀得盡興。和短篇小說一樣,散文的醞釀不成功便成仁。寫壞了的散文就該毫不留情扔進垃圾桶。但願該扔的我全都扔了。

延伸內容

原天地之美,達萬物之理
◎文/吳志剛   「人之所以異於禽獸者,幾希」,但真正使「人之所以為人者」,孟子認為是性善與道德,生物學家則視基因組為演化的關鍵。儘管古往今來論述者眾,各執其理,但卻有一項人類特有的本質,成為劃分人與獸的分水嶺,那就是「對宇宙回應的能力」!這種回應不同於文字堆砌的華麗頌詞,亦非音符組成的娓娓樂音,無關乎複雜難解的方程式……而是懵懂孩童仰望繁星時,發自心靈的那一聲驚呼!人與宇宙間的命蒂臍連、對大自然的敬畏讚美,一切美感的起源、探索的萌生,都已不言而喻。   雖然這天賦的本質萬年未變,但隨著文化的進展,人類認識宇宙的方式多元化了。數百年來,以客觀判斷、理性思維與邏輯實證為主的自然科學,已經成為了解宇宙真理的主流。而以感性為出發點,透過情感、知覺等體認宇宙自然的美感經驗,則被歸類於藝術、哲學、宗教與文學所屬的人文領域。科學與人文在一般人心目中也儼然分流為兩種截然不同,甚至對立的思維模式。   不過「人」仍是所有學問與感知交集的主體,當回歸人的本位時,科學與人文其實都是認識宇宙的基礎,只是觀點與方法的不同而已。感知經驗所形成的直覺往往是理性思維的前導,而新思維的建立又會帶來迥然不同的全新感受。關於這樣的體認,當莊子在兩千多年前論及自然之美與天人合一時,便透過「天地有大美而不言」與「原天地之美而達萬物之理」加以闡明了。   許多學者對於科學與人文這兩種源本於一的文化,如今卻分道而馳發出了警示,認為這將戕害人類整體文化的發展。解決的關鍵在於培養人們透過科學體驗美感,以及從美感中看見科學的能力。這樣的引導工作需要具備扎實的科學素質與深厚的人文涵養,如沙根(Carl Sagan)、費曼(Richard Feynman)等科學家皆是代表性人物,而本書作者艾倫.萊特曼(Alan Lightman)絕對亦是當代佼佼者之一。   任教於麻省理工學院的萊特曼是位理論物理學家,也是著述廣博的文學家,同時開授科學與寫作兩種不同面向的課目。他的著作多達二十餘本,題材從專業的天文物理教材,如《天文物理中的輻射過程》(Radiative Processes in Astrophysics, 1979)到小說形式的《愛因斯坦的夢》(Einstein's Dreams, 1993)等,論理嚴謹而饒富趣味,述情生動卻不失縝密,篇篇值得深思回味。其中又以《雙人舞》(Dance for Two, 1996)這本散文集的風格最為獨樹一幟。雖然是由二十四篇完全獨立、主題各異的短文組成,寫作屬性也琳瑯滿目,從科幻、寓言、神話、紀實、傳記、哲理乃至愛情等等,但總能各以不同的角度,或由感性切入科學,或將物論揉合人性,讓整部文集宛如一幕幕精彩雋永的短片。   「欲罷不能」或「廢寢忘食」這樣的形容詞或許並不適用於《雙人舞》的閱讀經驗。事實上,我花了好幾個星期才讀完這本僅七萬餘字的散文集,足足用了閱讀類似篇幅書籍好幾倍的時間。這本書並非艱澀難懂,剛好相反,萊特曼的文字順暢優美,完全符合散文易讀的特性,他的思緒清晰,文字幽默充滿機敏。科學散文除了談人、述情外還兼得論理,在處理這最容易與讀者形成僵局的癥結上,萊特曼的妙筆不僅讓文章益發興味盎然迷人,而且更為讀者打開了無限的反思空間。於是,在閱讀過程中我不得不時時停下來感受、回想、探索、思考,甚至自我重整,才能心滿意足地理好心情與思緒,整備步上下一段不知通向宇宙何處的新篇章。另一個導致慢讀的原因是,這本書總會讓人情不自禁地一再回味先前讀過的篇章,不過有趣的是,即使單單改變閱讀的順序,竟也能體會到不同的韻味並帶來新的發現!這讓閱讀的樂趣與收穫都大大提昇。   〈雙人舞〉就從女芭蕾舞者多年苦練,在舞台上短短幾秒鐘的舞姿變換中揭開序幕。〈雙人舞〉是全書最短的一篇,萊特曼教授將牛頓定律、重力、庫倫力、轉動慣量、固態物理中的對稱,乃至原子的精細結構、愛因斯坦的廣義相對論等,一一拉上舞台,融入了舞者的曼妙舞姿中,讓舞蹈之美、物理之美合而為一,將美感與科學並陳於讀者的視野與大腦中。接下來的〈笑顏〉再次透過極短篇,從男孩與女孩的湖畔邂逅切入,隨著女孩回眸一閃的唇影之光帶出了視網膜結構、視覺生理學、分子生物學。而女孩的一聲「哈囉!」,又把聲學、神經科學、心理學與認知科學融入了男女初識的浪漫情境。最後,男孩在注意力、意識、情感等決策判斷下,做出了反應動作:走向女孩。多麼浪漫而巧妙地結合了科學與感性啊!   但常把「科學」掛在嘴邊的我們,真的打從心裡崇尚科學嗎?萊特曼在〈地球是圓的還是扁的?〉中,邀請讀者一同反思,我們懂得運用科技但是否尊重科學?哥倫布和麥哲倫出航前,似乎並不確定地球是圓的,但又有幾人曾親手實驗證明萬有引力定律的正確性呢?自詡為「科學人」的我們,對知識的接收竟也只是人云亦云?這是個頗值得玩味的問題。但科學又為何會令人著迷呢?人性本身給出了答案,就是尋找真相、了解真理所帶來的滿足、愉悅與振奮。科學家正是對此上了癮的一群人。   萊特曼也毫不避諱地以自己在科學生涯所面臨的困境與感傷,為同樣投身於科學的同儕與後輩們做出見證。〈期盼成空〉客觀分析了為何科學家的顛峰總出現在年輕時,而經驗老成的熟手卻只能徒在性靈與衰老間掙扎。年過黃金歲月的科學家又如何面對現實、透過轉型繼續發揮自身的價值,從而完成童年夢想。〈牛頓先生來訪記〉同樣談科學家的創造力和研究的挫折,但這回卻讓偶像級大師親自作見證。透過一段與牛頓(Isaac Newton)邂逅的遐想,把話題延伸到科學家常有的迷思,如抱怨、傲慢、固執、偏見與不耐煩……當然,還有愚蠢。〈唯求真相〉中更具體地舉出了幾位以嚴謹著稱的物理學大師如蘭道(Lev Davidovich Landau)、愛因斯坦(Albert Einstein)等,都曾難免因情感偏見而錯失科學真相的例子。萊特曼藉此向年輕學子們宣告,人性缺失並非罕見疾病,重要的是要認識自我、承認缺陷並嘗試克服錯誤。文末引用了培根(Francis Bacon)「順從人願的科學」(sciences as one would)來提醒讀者,理性中仍有意志與情感成份,這使得人們往往樂於接受自己寧可相信的事情,因而產生偏見,而交互詰難正是排除偏見的好法子。   談到科學家克服偏見尋求真相的精神,讓我想起今年(二一五年),「搜尋地外文明計畫」(SETI)創辦人之一的天文學家吉兒.塔特(Jill Tarter)博士,與第一位發掘前寒武紀化石的古生物學家威廉.夏夫(Willinam Schopf)教授應邀來臺所做的一場學術演講。當中有聽眾詢問他們本身是否相信地外文明是存在的,否則沒有這樣的信念支撐,又怎能畢生從事相關的探索?兩位科學家的回答令我印象深刻而感動,他們坦言對此沒有任何主觀的預設立場,而支持他們研究的唯一動力就是:尋找事實的真相!在極易受到情感影響的科學之途上,觀念與態度的傳承顯得格外重要。   「傳承」也是萊特曼相當重視的一個環節,他用了最長的篇幅,在〈徒與師〉中闡述了傳承的重要性。因為並非所有的東西都能從書中學到,除了知識之外,思維、謙遜,甚至直覺等都受到傳承的影響。無怪乎四一%的諾貝爾獎得主,其師門或團隊也都頂著諾貝爾桂冠的榮耀!   請試著用一千五百字寫一部傳奇小說,故事裡要有地理背景、歷史淵源、民族情結、哲學省思,外加神祕的氛圍,而且必須不假圖解、符號、專有名詞、數字和方程式,單靠文字敘述來把海市蜃樓的複雜大氣現象,以科學原理解釋清楚……最重要的,這些元素還必須完美地結合在一起。想看看萊特曼如何把這個故事說得精彩絕倫嗎?請翻到書中的精彩超短篇:〈幻影〉。   若想把宇宙大霹靂(Big Bang)後「暴漲」(Inflation)理論的起源,拍成一部類似二○○五年奧斯卡金像獎最佳影片「衝擊效應」(Crash)這樣的電影,劇本該怎麼寫呢?萊特曼教授〈十二月裡某一天〉或許是個不錯的選擇。在宇宙一百三十八億年中平凡的某一天,一九七九年十二月六日,狂吠的狗、騎車上學的大學生、開車到矽谷上班的男人、身穿時髦花呢套裝的女人和在書店翻看《一座小行星的飲食方式》的壯漢……他們之間到底有什麼神秘的關連?答案在午夜時分揭曉。天文學家艾倫.葛斯(Alan Guth)一人、一紙、一筆,在這平凡時刻寫下了宇宙最不平凡的一刻:剛誕生的宇宙經歷了超乎尋常的急速膨脹,形成今日宇宙裡原子、恆星、星系以及一切生靈的種子。而〈萬物之初〉和其他無法一一介紹的精彩篇章,則各以不同手法,承接講述宇宙大千的故事。   《雙人舞》這二十四篇深入心靈的科學散文,透過文字力量在內心所產生的巨大共鳴是淡然、悠遠而深切的,這股來自人性與科學在靈魂深處交會的迴響,正喚醒蟄伏千年「原天地之美,達萬物之理」的人類天賦。而在萊特曼獨到眼光與豐富涵養的引導下,原本殊途的科學與人文也終於得以重歸於一。願各位閱讀此書時,共饗天人合一的和諧之美。   (本文作者任職於臺北市立天文科學教育館)
對於科學的浪漫追尋
◎文/陳文屏   台灣的夏夜,抬頭可見三顆非常明亮的星星,俗稱「夏季大三角」。把手臂伸直、手掌全開,都無法涵蓋這三顆星的張角。其中離地平最遠、偏向北方那顆最為明亮,稱為「織女星」,它的右下角那顆是「牛郎星」,與織女相隔銀河兩方。織女左下那顆星是「天津四」,混雜在銀河眾多的雲氣與塵埃之中。要不是貴今賤古,民間流傳的牛郎與織女的故事,雖不若羅蜜歐與茱麗葉般有英國文豪加持,其實也相當浪漫。   說完了七夕與鵲橋,牛郎與織女的故事還沒結束。牛郎星距離地球約十七光年,也就是光線離開牛郎星表面,花了十七年才到達地球。織女星離地球約二十五光年,而天津四的距離不太確定,但差不多兩、三千光年。   「對了,怎麼知道它們的距離呀?」   「不說這個,先聽我說。   「這三顆星和太陽一樣,都是一團氣體,能自己發光。今晚走出戶外,所看到的牛郎星,是它十七年前的情形,於此同時,進入眼簾的,是二十五年前的織女,以及兩千多年前的天津四,很奇妙,對吧?我們得等到二十五年後,才知道織女星「現在」是什麼樣子(她總是年輕了二十五歲)。仔細想想,『現在』是什麼意思,又是誰的現在呢?」   「還有,天津四的距離比另外兩顆星遠了百倍以上,但是看起來卻沒有暗太多,這表示,如果把它們放在一起,天津四的光芒必定強烈得多。牛郎星與織女星正值恆星生命血氣方剛的時期,中央有充沛的氫氣進行核子反應,而天津四的內部氫氣已經消耗完畢,表面溫度雖然和織女星與牛郎星不相上下,但已步入晚年,體積大幅膨脹,像個臃腫老人,卻明亮異常。」   「我還是有疑問,隔了這麼遠的距離,怎麼知道星球的體積與溫度呢?」   「嗯,好問題,這也晚點再說囉。」   。。。   萊特曼這本書是早期作品,之前已經有別的中譯版本,以一貫深受好評的風格,也就是以生活冥想結合科學,用優美的散文開展。內容除了知識以外,充斥了科學家的人文軼事,讓原來看來生硬的理論,成了有血有肉的故事。但如果沒有一些自然科學背景,或許還是無法完全體會箇中巧妙。翻譯這本書絕對是個挑戰,以〈雙人舞〉來說,我本身學淺,閱讀原書時雖然可以體會作者洗鍊的英文,但因為有太多生字,根本不敢妄想翻譯這樣的文章。本書譯者功力高多了,下筆帶有古樸之風。看中文版當然會失卻欣賞原作文字之美,但凌駕於文字之上,是一篇篇遊走於歷史、哲學、宗教間的短文,好像幾次心跳便讀完一篇,很是過癮。   在牛頓之前,克卜勒整理了精確的行星位置數據,歸納出行星運動定律,這在書中〈尋星之時〉也有提到。其實,克卜勒知其然,卻不知其所以然,直到牛頓發展出萬有引力定律,才順利解釋了這些運動定律背後的原理。〈牛頓先生來訪記〉一文饒富趣味,假想跟牛頓對話,呈現科學知識的進展。牛頓力學至今仍然合用,但上個世紀發現在兩種情形之下,這個學說需要修正:一是當尺度小,也就是差不多原子般大小時,需要量子力學;另一種是速度快,也就是接近光速的時候,需要相對論。   我自己也喜歡這樣的神遊。萊特曼想像牛頓出現在現代,我則是經由時光旅行前往拜訪牛頓。正如傳說,他的脾氣不好,個性輕狂;但我來自未來,知道他將流芳千古,所以百般容忍。他似乎不因我可以穿越時空而困擾,可能這在當時還不會構成問題吧。牛頓對二十一世紀很有興趣,傳真機、飛機與火箭都讓他嘖嘖稱奇,但這些到底有多神奇呢?日常生活是否聽說一畝田可以產出百萬公噸的稻子(因為朗朗上口的E等於MC平方,一點點質量就可以產出巨大能量云云),或是隔空可以抓藥(因為空氣不是空的,而有我們賴以維生的氧氣,有很多潛在能量云云),這些似是而非的說法,根本就違反科學原理。然後江湖郎中就說,科學無法解釋的東西太多了,不要故步自封。   科學家當然最清楚求知是沒有盡頭的,因此對此不再反駁,於是郎中與糊弄成癮的名嘴當道。我常舉的例子,是第一次買樂透就中獎,我們對此驚呼不可能,因為機率太低了。要是有人宣稱沒有買也中獎了,我們的反應當然也認為不可能。當然,這兩種「不可能」層次不同,前者確實可能發生,後者則完全沒有道理,即使運氣超好都不會發生。話說牛頓對二十一世紀驚嘆之餘,他會發現傳真機的光學原理他可以理解,並沒有超出他所撰寫的光學一書,而飛機與火箭推動的原理,則基於他自己發現的反作用定律。換句話說,這些未來技術與工程的「奇蹟」,其實並沒有違反他所認知的科學原理。   在二一五年七月,藉著這些科學知識與工程技術,太空船飛了將近十年,從數十億公里之外,傳回冥王星的影像。在電視上看到這個新聞的阿公,轉過身來,說他有個朋友的親戚,聽說過有個人能夠通靈,曾經帶人去火星,他應該也可以去冥王星。這兩個題目電視名嘴或許都會討論,反正網路資料多得很,只要在標題後面加個問號,就不用負責了,然後說世界之大,無奇不有,世界沒有事情不可能。某些電視談話性節目,對於政治、社會話題,每個人都能談,反正沒有對錯,但說到科學,常常荒腔走板,但觀眾對此似乎不以為意,認為看電視就是要放鬆,只要專家講點嚴肅的內容,立刻就轉台了。我有多年教書經驗,也常四處進行科普演講,自以為有能力深入淺出。我認為被陌生人稱讚容易,要能夠讓周遭的人佩服,才是真了不起。所以我特別在意跟家人解釋科學,有時候無論如何靈活舉例,他們都聽不懂;認為只要是科學,就是無法理解的東西。每當遇到這種狀況,我就知道自己還要加油。我在想,是否科學家表達也要戲劇化,才能吸引人,然後劑量越來越重,終究不免嘩眾取寵;還是很多人根本失去了認真聆聽的耐心。學習科學不只是為了學知識當科學家,而是培養生活與思想的態度與習慣。   物理系大二的學生就能夠解微分方程,但往往缺乏數據誤差的觀念。要等到研究所寫論文的時候,才發現缺乏寫作訓練,也無法把話說清楚,因為從小學開始,老師在台上最常說的就是「不要講話」。國文科的閱讀測驗,不僅可以放文學作品,也可以選擇科學文章(啊,其實科學文章也可以是文學作品)。一般人如何讀懂產品使用手冊,工程師如何寫出說明清楚的使用手冊,如何讓電腦程式有效易懂,都是重要的語言訓練,而不侷限於爭論文言文的比例多寡。   〈別的房間〉是你我都熟悉的情境,我們的生活中大概都有個約翰或菲爾,學生時代他們舉重若輕,沒有特別用功,但成績很好,要不就有美術天分,或手指特別靈巧,要不就膽識過人,讓人羨慕。一九八四年的電影「阿瑪迪斯」 (Amadeus),演的是音樂奇才莫札特的故事,榮獲八項奧斯卡大獎,片中讓我印象深刻的,除了莫札特的笑聲,還有影片自述者安東尼奧薩列里,他在音樂上的苦練努力只能達到平庸的程度,對於莫札特的天賦忿忿不平。我在石溪大學博士班的指導教授麥可賽門 (Michal Simon) 有次談到認識的兩位諾貝爾物理獎得主,一位苦幹實幹,讓人覺得「有為者亦若是」,也就是自己努力些,也有機會達到相同成就,但是另外一位屬於天才型,一般人很難望其項背。看來,認清自己是最重要的,有哪些優、缺點,哪些事情讓我們感興趣。依照不同個性,有些強項適合繼續加強,讓七十分的實力增加到九十分,然而,想要進步到九十五分,可就需要付出龐大代價,甚至受限於天資。有時候,尤其是學生時代,得以名正言順改進弱項,從二十分增加到六十分。然而我們總是弱項居多,不應該盲目進行,而是培養解決問題的習慣與基本能力,隨著人生不同階段的興趣與時間,或鑽研梵文、非洲的生態更迭,或地球的磁極逆轉,這些也可以是娛樂。我曾經帶過一個研究生,剛入學時為電腦文盲,但他決意改變,畢業論文寫的是關於電腦模擬計算的題目。另外有位學生,號稱英文成績從來沒有及格過(我相信),但是經過兩年碩士班,有了長足進步,這些都是成功的例子。我自認學新東西容易上手,個性上又喜歡嘗試,所以有個八百分哲學,也就是每樣東西有八十分的水準,然後同時做十件事情。有些人在某個領域出類拔萃達九十九分,誰在乎他們人生總分呢,只有自己評斷是否快樂。   〈時光旅行與喬老爸的煙斗〉也是篇著名的文章。想要太空旅行,需要快速太空船,想要加速就需要能量,根據狹義相對論原理,東西變快了以後,想再快一點,必須用上多得多的能量,但只要有充足能量,理論上可以讓太空船越來越接近光速。要是能夠乘坐時光機,在過去與未來間穿梭,實在太吸引人了,但是邏輯矛盾也因此無法克服,例如,如果我回到過去阻止了父母認識,就不會有我,也就不會回到過去了。為了解決這些矛盾,有些科幻故事發揮想像力,例如時光機只能到未來等,但也都各自有無法解套的問題。   時光機是否可能的關鍵,在於目前我們仍不了解時間的本質,因此就不知道是否可以穿梭。要是時光旅行不可能,那我們就死了心,不要妄想跟牛頓討論科學、跟李白把酒言歡,或是到未來帶回救世解藥。然而,要是時光旅行可行,那麼時光機就只是工程與能量問題,即使現在做不到,未來一百年或一千年應該可以吧,那應該就有來自未來的人,就算有法律或道德要求嚴禁搭時光機過來,也無法管制未來不同時期、所有的人,那麼就應該有各式未來人才對,但是顯然並非如此。這代表的意義,要不就是時間本質上無法穿梭,要不……就表示人類文明無法持續到發明時光機的年代。   這話題實在太沉重了。讓場景回到郊外大草原上的那對年輕男女吧。   。。。   「在杜牧唐詩『天階夜色涼如水、臥看牽牛織女星』就提到了這兩顆星星哩!」   「對啊,這是描寫秋天的詩句,『臥』字用得好,臥看就是側著看。現在是夏天,入夜後牛郎星與織女星高掛頭頂,等到秋天時,入夜後它們就快西沉了,當然側著看囉。」   「耶,有流星,快許願!」   看到那道飛逝光芒的人興奮異常,沒看到的人則扼腕惋惜。對於綠茵之上、穹蒼之下的兩位戀人,這剎那絕對浪漫,正如唐朝喬知之的定情篇:「人間丈夫易、世路婦難為;始如經天月、終若流星馳;天月相終始、流星無定   「直到十八世紀,人們還不相信石頭會從太空掉下來,認為隕石應該是大氣現象。現在我們知道太空中充斥了大小不等的砂石冰屑,通過地球大氣時摩擦生熱,發出流星的亮光。小的流星體在空中就消蝕殆盡,大的造成非常明亮的流星,殘骸落到地面,成為隕石。」   「所以我們是對著石頭許願?這太煞風景了!」   「是嗎?」   「這些石頭在五十億年前跟地球一起形成,在太空孤伶伶的遊走,剛才與地球邂逅,剎那間的電光石火,居然被我們看到了」,女孩站起來,說:「我覺得~這~浪~漫~極~了!」   (本文作者為中央大學天文研究所教授)
《雙人舞》中的感性與理性
◎文/簡麗賢   我一直很喜歡讀散文,包含文學散文和科學散文,這裡的「文學散文」,指的是像余光中老師寫的《聽聽那冷雨》、《青銅一夢》、《粉絲與知音》,或者是簡媜老師的《女兒紅》、《老師的十二樣見面禮》、《誰在銀閃閃的地方,等你》等作品。而「科學散文」則包含一般人所說的「科普文章」,以科學為主軸,透過流暢的文筆描述科學的精神和態度,傳達生活中的科學概念,例如高涌泉老師寫的《非物理不可》、郭中一老師寫的《科學,從好奇開始》,或者華爾達.盧文與沃倫.高斯坦合寫的《我在MIT燃燒物理魂》等等。   據我了解,一般人比較容易親近與閱讀文學散文,對於科學散文接觸則很有限,主要原因可能與我們的教育方式有關。學生在校面對物理、化學、數學等科目時,總有「退避三舍」之感,認為這些科目不容易理解、親近,更遑論主動去閱讀相關的科普書籍了。   科學散文與文學散文最大不同在於前者重理性分析與議論,強調說服力,後者則在感性抒發與描述,重視記敘的吸引力和抒情的感染力;文學散文往往傳達內心細膩的主觀感受與臆想,科學散文必須「有所本」的理論與實驗,必須事實和客觀並呈。坦白說,要把感性的文筆帶入理性的科學中,難度很高,誠如某首老歌中的歌詞「你泥中有我,我泥中有你」,能夠理性中有感性,感性中有理性,誠屬不易。   《雙人舞》這本書卻做到了,筆鋒兼具理性與感性,在文學散文的特色中不著痕跡帶出科學散文的理性。收錄在本書中的文章,幾乎都採用一部分的譬喻和寓言,也融入故事情境,科學名詞和原理的描述客觀呈現在感性的文字中,讓讀者在閱讀中認識科學家和理論,最重要的是,不會出現讓讀者畏懼的數學關係式。我想這應是作者艾倫.萊特曼獨特獨特的書寫風格吧!   如果讀完書中收錄的〈雙人舞〉,讀者大概就可以領略我的意思了。前三段文字輕巧曼妙地描述芭蕾舞步,「柔光照落,芭蕾女伶滑步舞台,凌空一縱,趾尖恍未點地……地板抵住舞鞋,推力正好與女伶重量形成均勢,兩者接觸點上的分子擠得恰如其分,產生相等的反作用力……萬一女伶身體的中心位置偏離這條線一公分,重力的力矩就會害她跌倒。儘管對力學毫無所悉,她卻能一次踮腳盤旋好幾分鐘,而身體不斷微調姿勢,流露出與力矩及物理慣性的親暱。」到了第六段,出現「牛頓定律」、「庫倫定律」、「電荷守恆」、「轉動慣量」等物理專有名詞。這些對非物理及工程領域的讀者而言,理解上有一定的難度,但作者把這些專有知識融入散文中,以「輕靈飄逸」、「深情內斂」、「翩然起舞」、「舉重若輕」、「獨有風韻」融化讀者畏懼的心靈,也能引導讀者融入女伶的舞蹈情境。   本書主題多元,還包含了聲音的傳播、光的反射與折射、人類登陸月球、地球是圓的還是扁的、鳥為何能飛而我卻不能、愛因斯坦相對論與時光旅行、哥白尼與克卜勒、放射性元素、宇宙緣起,以及有趣而幽默的半寓言故事,可說閱讀時,趣味橫生。   在〈地球是圓的還是扁的?〉提到圓的證據究竟為何,從月食期間觀察地球的影子向來呈現弧狀,也就是部分圓形,就知道答案。這一點自然涉及幾何學,也是「光是直線前進」的例證。   讀完本書,我想讀者應該會有初步的概念,知道海市蜃樓的成因是大氣層或物質與物質的交界面間密度不同,造成光線照射時會偏折,偏折後造成人眼的錯覺,因為人眼總覺得看直線,但看到的並不是真正物體,而是光線變魔術,讓我們看到虛線與虛線交集形成的虛像,這虛像摸不著,乃是實際光線遇到介質交界層偏折後的延長虛線造成的「魔術效果」。   其實,從李白的詩「渡荊門送別」:「月下飛天鏡,雲生結海樓」大概可以了解古今皆有海市蜃樓的物理現象,雲層與城郭結合幻化出海市蜃樓,只不過古人對此科學原理不了解,以為「蜃」是一種海中的大蛤,殊不知光線遇到不同的介質種類或狀態時,光線就會偏折,例如光線從暖空氣進入冷空氣時,因為冷空氣和暖空氣的密度不同,因此光線偏折程度不同,顯現出光會轉彎。因為人的眼睛視覺效果,以為偏折後的光線的延長線地方是真正的物體,其實不然,那只是真實物體的虛像,看到的虛像卻以為是真正的實體,那當然是視覺的錯覺了!   其他有趣的物理現象,如王維詩句「空山不見人,但聞人語響。返景入深林,復照青苔上。」在山林中看不見人,卻可以聽到樹林間人的對話聲,原因為何?這是聲波的繞射,因為聲波的波長與林木間距的尺度比較接近,所以容易發生繞射而傳出。   杜甫曾寫過詩句:「細推物理須行樂,何須浮榮絆此生。」杜甫的「物理」與現代人的「物理學」不盡相同,但也有一部分共通的意義,他所指的是探討大自然中事物的道理,有「格物致知」的涵義。以杜甫這兩句的想法,仔細推敲事物的道理是一件愉快的事,何必讓浮泛表面的名聲來牽絆我們的一生呢?我想,這就是「眼中有物,心中有理」的意思,也是我們學習科學所追求的境界吧!   (本文作者為北一女中物理教師)

作者資料

艾倫.萊特曼(Alan Lightman)

理論物理學家、詩人、小說家。一九四八年生於美國田納西州的孟斐斯,普林斯頓大學物理學士、加州理工學院物理博士,曾於哈佛大學與麻省理工學院教授物理學和天文學,現為麻省理工學院人文學科教授,是該學院獲雙教職合約的第一人。他也是非營利組織哈布斯威爾基金會(The Harpswell Foundation)的創始主任,主要使命是增進柬埔寨婦女的權能。 著有六本小說,包括全球暢銷書《愛因斯坦的夢》、《g先生:關於宇宙創造的小說》,以及入圍美國國家書卷獎決選的《診斷》等。另出版有散文與寓言選集《偶然的宇宙》與《雙人舞:艾倫.萊特曼科學散文選》,以及一本回憶錄和多本闡論科學的書籍。文章散見於《紐約時報書評》、《紐約客》、《自然》、《沙龍》、《哈潑》、《大西洋月刊》等期刊雜誌。 萊特曼現居波士頓。

基本資料

作者:艾倫.萊特曼(Alan Lightman) 譯者:謝孟宗 出版社:商周出版 書系:科學新視野系列 出版日期:2015-08-04 ISBN:9789862728383 城邦書號:BU0118 規格:平裝 / 單色 / 288頁 / 12.8cm×19cm
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