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這個觀念該淘汰了:頂尖專家們認為會妨礙科學發展的理論
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內容簡介

由各領域的175位專家提出他們認為有哪些觀念應該要淘汰、已經過時或會誤導,以至於會阻礙科學進步的理論。 原本深信不疑或廣為人知的科學理論竟是阻礙科學進步的絆腳石? 熵、大爆炸是時間的起點、弦理論、宇宙、大數據、左腦/右腦、文化、偏見都是不好的、科學方法、人工智慧、情人眼裡出西施……這些都是會阻礙科學發展的理論? 英國《衛報》譽為「最聰明網站」的Edge.org, 邀請175位世界頂尖專家提出他們的見解。 這些專家根據科學探索的最新階段, 解釋為何應該放棄或改良這些觀念, 點出科學進展的障礙所在。 發展真正的新觀念通常需要先屏棄舊的觀念,過去總必須等到下一代的出現,用新的角度檢視問題,並捨棄舊的觀念。在今日這樣一個被定義為快速改變的世界,走在科學探索的尖端不只需要捨棄陳舊觀念,也需要接納新觀念。網路討論區Edge.org(衛報稱「最聰明的網站」)創辦人約翰.柏克曼請問一百七十五位世界最具影響力的科學家、經濟學家、藝術家和哲學家:哪些科學觀念該淘汰了? 賈德.戴蒙(Jared Diamond)探索新觀念不同的出現方式;納西姆.尼可拉斯.塔雷伯(Nassim Nicholas Taleb)移除標準差;理查.賽勒(Richard Thaler)和小說家伊恩.麥克伊旺(Ian McEwan)透露「壞」觀念的可用之處;史迪芬.平克(Steven Pinker)拆解人類行為的現行理論;理察.道金斯(Richard Dawkins)放棄本質主義;雪莉.特克(Sherry Turkle)重新評估我們對人工智慧的期望;安德烈.林德(Andrei Linde)認為我們的宇宙和相關理論可能沒有我們想像得那麼獨特;馬丁.里斯(Martin Rees)解釋為什麼理解科學是一個無邊無際的目標;阿蘭.古斯(Alan Guth)重新思考宇宙的起源;山姆.哈里斯(Sam Harris)認為我們對科學的定義太過狹隘;諾貝爾獎得主弗朗克.韋爾切克(Frank Wilczek)質疑心智和物質的二分法;勞倫斯.克勞斯(Lawrence Krauss)挑戰物理定律皆注定的看法…… 其他思想家包括:丹尼爾.高曼(Daniel Goleman)、米哈利.契克森米哈賴(Mihaly Csikszentmihalyi)、尼古拉斯.卡爾(Nicholas Carr)、蕾貝卡.紐伯格.郭登斯坦(Rebecca Newberger Goldstein)、麥特.瑞德里(Matt Ridley)、斯圖爾特.布蘭特(Stewart Brand)、西恩.凱羅(Sean Carroll)、丹尼爾.丹尼特(Daniel C. Dennett)、海倫.費雪(Helen Fisher)、道格拉斯.羅西科夫(Douglas Rushkoff)、李.施莫林(Lee Smolin)、凱文.凱利(Kevin Kelly)、弗里曼.戴森(Freeman Dyson)……等等。 【好評推薦】 「讀這本書就像參加一個研討會,各方英雄好漢暢談自己的觀點,省去客套包裝的朦朧,互相針砭,一針見血。每個作者都很簡潔扼要,很快就講到重點。這本書主題涵蓋不同領域、包羅萬象,具備各種不同的說法。每篇文章短短的,很快就切入重點,還蠻容易入口的,可以快速地吸收新知。建議讀者可以從自己有興趣的主題開始讀,然後可以看看自己領域之外的想法,相信各位會跟我一樣,越讀越覺得很有意思!」 ——曾雪峰(國立台灣大學光電工程學研究所暨電機系副教授) 「看一下。不論你是誰,你都會找到某些讓你抓狂的內容。」 ——《紐約時報》(New York Times) 「愚蠢和爭論。……柏克曼的公式是經過試驗和測試的。更棒的是,它沒有過時的跡象。」 ——《新科學家》(New Scientist) 《這個觀念該淘汰了》是偉大的想法、嘲笑和哀嘆的集結,你應該加到你的書單中。」 ——《富比世》(Forbes) 「解讀我們時代最偉大頭腦中的一些想法。……深刻,……具刺激性,……伸展你的心靈。」 ——Brain Pickings 「175篇關於各個領域和研究面向的迷人短文集結。」 ——《科學新聞》(Science News) 「柏克曼成功地展現了科學文字,這將吸引各種背景的讀者。」 ——《出版者週刊》(Publishers Weekly) 「本書網羅令人大開眼界的革新思想家。」 ——《書單》(Booklist) 「在科學、技術和其他領域都很出色的洞察力中心。」 ——《大西洋月刊》(Atlantic Monthly) 「世界最傑出腦袋的論壇。」 ——英國《觀察家》雜誌(The Observer) 「令人興奮且充滿資訊的彙編。」 ——《圖書館學刊》(Library Journal)

目錄

《導讀》國立台灣大學光電工程學研究所暨電機系副教授 曾雪峰 《導讀》國立台灣大學國際處暨共同教育中心專案助理教授 曹順成 致謝 前言:2014年Edge題目 傑弗瑞.維斯特(Geoffrey West):萬有理論 馬歇羅.格列瑟(Marcelo Gleiser):統一論 安東尼.克里夫多.歸林(A.C. Grayling):簡單性法則 賽特.洛依德(Seth Lloyd):宇宙 史考特,阿特然(Scott Atran):智力商數(智商 ) 李奧.M.查魯巴(Leo M. Chalupa):腦可塑性 哈沃德.加德納(Howard Gardner):改變頭腦 維多莉亞.懷特(Victoria Wyatt):「頂尖科學家」 奈吉爾.高登費爾德 (Nigel Goldenfeld):個體 尼可拉斯.亨弗瑞(Nicholas Humphrey):動物腦子愈大愈聰明 李.施莫林(Lee Smolin):大爆炸是時間的起點 阿蘭.古斯(Alan Guth): 宇宙開始於非常低的熵狀態 布魯斯.帕克(Bruce Parker):熵 安德烈.林德(Andrei Linde):宇宙一致性和獨特性 麥克斯.泰格馬克(Max Tegmark):無窮 勞倫斯.克勞斯(Lawrence M. Krauss):物理定律皆注定 保羅.斯泰恩哈特(Paul Steinhardt):任何事物理論 艾瑞克.維恩斯坦(Eric R. Weinstein):M理論/弦理論是最好的理論 法蘭克.迪普勒(Frank Tipler ):弦理論 高登.凱恩(Gordon Kane):我們的世界只有三維空間 彼得.沃伊特(Peter Woit):「自然」爭論 弗里曼.戴森(Peter Woit):波函數壓縮 大衛.德意志 (David Deutsch):量子跳躍 威廉.丹尼斯.希利斯(W. Daniel Hillis):因果關係 妮娜.雅布隆斯基(Nina Jablonski):種族 理察.道金斯(Richard Dawkins):本質主義 彼得•理查森(Peter Richerson):人類本性 茱莉亞.克拉克(Julia Clarke):始祖鳥 庫爾特.葛雷(Kurt Gray):計算自然 麥克.薛莫(Michael Shermer):與生俱來=永久 道格拉斯.羅西科夫(Douglas Rushkoff):無神論前提 羅傑.海菲爾德(Roger Highfield):演化是「真實的」 安東.蔡林格(Anton Zeilinger):量子世界裡沒有現實 史蒂夫.吉丁斯(Steve Giddings):時空 雅曼達.蓋夫特(Amanda Gefter):唯一宇宙 哈伊姆.哈拉里(Haim Harari):希格斯粒子結束粒子物理學的一章 莎拉.德默斯(Sarah Demers):美學動機 瑪麗亞.斯皮羅普盧(Maria Spiropulu):自然、階級和時空 艾德.瑞吉斯(Ed Regis):科學家應該知道任何科學知識 西恩.凱羅(Sean Carroll):可否證性 尼古拉斯.卡爾(Nicholas G. Carr):反軼聞主義 蕾貝卡.紐伯格.郭登斯坦(Rebecca Newberger Goldstein):科學淘汰哲學 伊安.博格斯特(Ian Bogost):「科學」 山姆.哈里斯(Sam Harris):「科學」的狹隘定義 丹尼爾.丹尼特(Daniel C. Dennett):難題 蘇珊.布萊克摩爾(Susan Blackmore):意識相關神經區 托德.薩克特(Todd C.Sacktor):長期記憶永遠不變 布鲁斯.胡德(Bruce Hood):自我 湯瑪斯.梅辛革(Thomas Metzinger):認知代理 傑瑞.科伊納(Jerry Coyne):自由意志 羅伯特.普羅文(Robert Provine):常識 強納森.哥德夏(Jonathan Gottschall):藝術科學不存在 喬治.戴森(George Dyson):科學和技術 亞倫.艾達(Alan Alda):事物非真即假 加文.施密特(Gavin Schmidt):簡單答案 馬丁.里斯(Martin Rees):我們永遠不會遇到科學理解的障礙 希瑞恩.桑默勒(Seirian Sumner):生命依共同的基因組演化 凱文.凱利(Kevin Kelly):完全隨機突變 艾瑞克.托普(Eric J. Topol):一個人一個基因組 提莫.哈内(Timo Hannay):先天與後天 羅伯特.薩波斯基(Robert Sapolsky):只使用一個基因-環境交互作用 雅典娜.費羅馬諾斯(Athena Vouloumanos):自然選擇是演化唯一的引擎 史迪芬.平克(Steven Pinker):行為=基因+環境 艾利森.高普尼克(Alison Gopnik):天生 凱利.哈姆林(Kiley Hamlin):道德空白石板主義 奧利弗.史考特.克里(Oliver Scott Curry):連結論 賽門.拜倫柯恩(Simon Baron-Cohen):極端行為主義 丹尼爾.艾佛特(Daniel L. Everett):「本能」和「天生」 托爾.諾川德(Tor Norretranders):利他主義 賈米爾.薩奇(Jamil Zaki):利他主義等級制度 亞當.魏茲(Adam Waytz):人類天生就是社會性動物 蓋瑞.克萊恩(Gary Klein):實證醫學 狄恩.歐尼斯(Dean Ornish):大型隨機對照試驗 理查德.尼斯貝特(Richard Nisbett):複迴歸為發現因果關係的方法 阿茲拉.拉扎(Azra Raza):小鼠模型 保羅.戴維斯(Paul Davies):癌症體細胞突變理論 斯圖爾特.布蘭特(Stewart Brand):線性無閥值輻射假設 班傑明.柏僅(Benjamin K. Bergen):普遍文法 N.J. 伊恩費爾德(N.J. Enfield):語言科學只能用在「能力」 約翰.麥克沃特( John Mcwhorter):語言決定世界觀 丹.斯波伯(Dan Sperber):定義意義的標準方式 凱.克勞斯(Kai Krause):不確定原理 伊恩.麥克伊旺(Ian McEwan):小心無知!不要捨棄任何觀念! 蓋瑞.馬庫斯(Gary Marcus):大數據 克莉絲汀.芬恩(Christine Finn):地層柱 迪米塔爾.薩塞羅夫(Dimitar Sasselov):適居帶概念 雪莉.特克(Sherry Turkle):機器人同伴 羅傑.尚克(Roger Schank):「人工智慧」 塔尼亞.倫布羅佐(Tania Lombrozo):心智不過就是腦 弗朗克.韋爾切克(Frank Wilczek):心智和物質 亞歷山大.威斯奈格羅斯(Alexander Wissner-Gross):智慧是性質 大衛.蓋勒特(David Gelernter):大類比 泰倫斯.索諾斯基(Terrence J. Sejnowski):祖母細胞 派翠莎.邱奇蘭(Patricia S. Churchland):腦模塊 湯姆.格菲思(Tom Griffiths):偏見都是不好的 羅伯特.庫爾茨班(Robert Kurzban):笛卡兒水力學 羅德尼.布鲁克斯(Rodney A. Brooks):計算比喻 莎拉潔妮.布雷克摩爾(Sarah-Jayne Blakemore):左腦/右腦 史蒂芬.柯斯林(Stephen M. Kosslyn):左腦/右腦 安德里安.奎野(Andrian Kreye):摩爾定律 恩尼斯.沛普爾(Ernst Pöppel):時間的連續性 安迪.克拉克(Andy Clark):感知和行動的輸入輸出模型 勞瑞.桑托斯(Laurie R. Santos)和塔瑪爾.詹德勒(Tamar Gendler):知道就成功一半了 傑.羅森(Jay Rosen):資訊超載 艾力克斯.「山迪」.潘特蘭(Alex [Sandy] Pentland):理性的個人 瑪格麗特.李維(Margaret Levi):經濟人 理查.賽勒(Richard H. Thaler):別捨棄錯誤理論,別把它們當真就好 蘇珊.費斯克(Susan Fiske):理性決策模式:能力必然後果 麥特.瑞德里(Matt Ridley):馬爾薩斯主義 凱薩.伊達爾戈(Cesar Hidalgo):經濟成長 漢斯.奧瑞奇.奧伯里斯特(Hans Ulrich Obrist):無限制和永恆成長 魯卡.迪拜瑟(Luca De Biase):共有財產悲劇 麥可.諾頓(Michael I. Norton):市場是好的;市場是壞的 格利歐.波卡勒堤(Giulio Boccaletti):穩定 羅倫思.史密斯(Laurence C. Smith):穩定 丹尼爾.高曼(Daniel Goleman):碳足跡 史都華.皮姆(Stuart Pimm):無限的科學和技術樂觀 布迪西妮.薩馬拉希傑(Buddhini Samarasinghe):科學家應該忠於科學 史考特.桑普森(Scott Sampson):自然=物體 愛德華.斯林格蘭(Edward Slingerland):科學道德 亞歷克斯.赫爾柯姆伯(Alex Holcombe):科學自我更正 亞當.奧特(Adam Alter):複製為安全網 布萊恩.克里斯汀(Brian Christian):建構科學知識為「文獻」 凱瑟琳.克蘭西(Kathryn Clancy):我們製造和提升科學的方式 艾伯瑞.迪格雷(Aubrey De Grey):同儕審查分布資金 羅斯.安德森(Ross Anderson):有些問題對年輕科學家來說太難了 凱特.米爾斯(Kate Mills):只有科學家可以研究科學 梅蘭妮•斯萬(Melanie Swan):科學方法 菲利.庫許曼(Fiery Cushman):重大影響帶來重大解釋 山謬.阿貝斯曼(Samuel Arbesman):科學=大科學 朱恩.格魯伯(June Gruber):傷心都是不好的,快樂都是好的 艾爾達.夏菲爾(Eldar Shafir):相對的兩面不可能都是對的 大衛.貝羅比(David Berreby):人是羊 大衛.巴斯(David M. Buss):情人眼裡出西施 海倫.費雪(Helen Fisher):浪漫的愛和上癮 布萊恩.努特森(Brian Knutson):情緒是次要的 保羅.布倫(Paul Bloom):科學可以最大化我們的快樂 帕斯卡爾.博耶帕斯(Pascal Boyer):文化 蘿拉.貝斯登博士(Laura Betzig):文化 約翰.圖比(John Tooby):學習和文化 史蒂芬.斯蒂奇(Steven Stich):「我們的」直覺 亞隆.安德森(Alun Anderson):我們是石器時代思考家 馬丁.諾華克(Martin Nowak):總括適存性 麥可.馬科勞(Michael McCullough):人類演化例外主義 凱特.杰弗瑞(Kate Jeffery):動物沒腦 艾琳.派波柏格(Irene Pepperberg):人類獨特心智能力 史蒂夫.富勒(Steve Fuller):人類=自然 薩特雅吉特.達斯(Satyajit Das):人類中心 唐諾.霍夫曼(Donald D. Hoffman):更真實的感知就是更合適的感知 格里高利.本福德(Gregory Benford):數學的內在美和優雅讓它可以解釋自然 卡羅.羅維理(Carlo Rovelli):幾何 安德魯.李(Andrew Lih):微積分 尼爾.格申菲德(Neil Gershenfeld):電腦科學 塞缪爾.巴倫德斯(Samuel Barondes):科學因喪禮而進步 雨果.默西爾(Hugo Mercier):普朗克憤世嫉俗的科學改變觀 賈德.戴蒙(Jared Diamond):新觀念因取代舊觀念而勝利 米哈利.契克森米哈賴(Mihaly Csikszentmihalyi):馬克斯.普朗克的信念 瑪麗.凱瑟琳.貝特森(Mary Catherine Bateson):確定性的幻覺 強納森.海德特(Jonathan Haidt):追求簡約 傑拉德.斯莫伯格(Gerald Smallberg):臨床醫師的簡約原則 麗莎.貝瑞特(Lisa Barrett):本質論者的心智觀 艾比蓋爾.馬許(Abigail Marsh):反社會病和精神病的不同 大衛.邁爾斯(David G. Myers):壓抑 喬爾.格德(JOEL GOLD)和伊恩.格德(Ian Gold):精神病不過就是腦生病 碧翠絲.葛隆(Beatrice Golomb):心因病 艾德華.沙爾榭多.阿爾巴蘭(Eduardo Salcedo-Albaran):犯罪只牽涉到罪犯的作為 查爾斯.席夫(Charles Seife):統計性顯著 捷爾德.蓋格瑞澤(Gerd Gigerenzer):由統計過程得到科學推理 艾曼紐.德爾曼(Emanuel Derman):統計的力量 維多利亞.斯達登(Victoria Stodden):重現性 古樂朋(Nicholas A. Christakis):平均 納西姆.尼可拉斯.塔雷伯(Nassim Nicholas Taleb):標準差 巴特.科斯可(Bart Kosko):統計獨立性 理查.索爾.渥曼(Richard Saul Wurman):確定性、絕對真理、精確性 保羅.沙佛(Paul Saffo):科學進步的假象

導讀

用Buffet的方式了解科學發展的近況: 「每一道菜的份量都少少的,但非常扎實,一下子可以品嘗到很多的美味!」
◎文/曾雪峰(國立臺灣大學光電工程學研究所暨電機系副教授)      這本書是由許多的短篇文章所集合而成。作者多為當代各個領域的翹楚,包括諾貝爾奬得主,以及許多重要著作的作者。主旨在闡述作者認為現在哪個觀念已過時需要被淘汰。如果想要深入淺出地了解近來科學各個領域的發展脈動,這本書是個絕佳的選擇!      在大學研讀數理科時,通常數理教科從頭到尾是由同一個作者完成。在讀這本書時,會慢慢適應這個作者的敘述方式,於是越讀越順口。這本書則非常不同。本書是由非常多的短文,分別由各行各業不同領域的作者所匯集而成。每一個作者選取他覺得重要、需要被淘汰的某個觀念,因此主題五花八門,百家爭鳴。而且每篇文章僅短短一到三頁,只能精簡地闡述作者想表達的理念,沒有辦法詳細地論述。而且從論述的文筆,可以看出各個作者論述想法、思緒、說服力、邏輯,都很不同。      這本書的前面三分之一本,有很多物理學家的論述。很有意思的是,他們不約而同都聚焦在幾個共同的主題:「大一統理論」、「弦理論」等等。在這些作者的短文中可以看出,他們的想法是相歧異的:許多作者一致覺得某個理論該淘汰,也有作者堅信某個理論是正確的,莫衷一是。有一個物理學家的說法數次不約而同出現在不同作者的文章中:      蒲朗克(Max Planck): 「新的科學真理並不是靠使他的反對者信服。不如說是因為他的反對者終於死了,而在成長的新的一代是熟悉它的。」(“A new scientific truth does not triumph by convincing its opponents and making them see the light, but rather because its opponents eventually die, and a new generation grows up that is familiar with it.”)      聽到這些名科學家談問他的疑慮、困惑等等,讓我理解到,原來這些大人物也同樣會有迷惘疑慮、反對,甚至沒有辦法說服其他知名學者的困擾:      蒲朗克寫到他跟奧斯特瓦爾德的衝突:      「這是我研究科學以來最痛苦的經驗,我很少,甚至我可以說我從來沒有成功地讓新結果得到普遍的認同,是我用確切證據論證而得的結果。此次的情形也是這樣:我所有有利的論辯都沒有被聽進去。想要讓奧斯特瓦爾德(Ostwald)、赫爾曼(Helm)、馬赫(Mach)這些權威人士聽進去根本是不可能的。」      讀這本書,拉近了這些當代歷史上著名的科學家,不再是遙不可及的感覺。原來以前念的物理教科書,是經過千錘百煉不同的意見、最後沉澱下來的公認正確的理論。然而在科學發展的前鋒,很多的觀念才剛剛開始,科學家們犀利地辯論,沒有共識,經過很多的討論,才慢慢凝聚出一致的看法,這才是科學進化的過程。從比較廣的一個層面來說。常說隔行如隔山,這本書更可以看到不同領域、不同思維,思考邏輯迥異的人,各自闡述不同理念。讀這本書,讓我有一種踏出自己小小象牙塔的感覺:在很短的時間內,我接觸到當代翹楚論述在不同領域該改良的觀念,有讓我一種「井底之蛙」走出來看看世界的遼闊感覺。      剛開始讀這本書時感到十分痛苦,因為各個作者各說各話,沒有一般數理教科書所具有的一致性。看到後來倒是漸漸喜歡上這本書的內容呈現方式。看這本書,可以簡短迅速地聽到不同名人闡述他覺得重要而需要改變的觀念,而且可以聽到不同的人論述,不同的角度,不同的想法,闡述同一個觀念,或是贊成,甚至互相撻伐。這跟以往讀教科書很不同,讀這本書就像參加一個研討會,各方英雄好漢暢談自己的觀點,省去客套包裝的朦朧,互相針砭,針針見血。每個作者都很簡潔扼要(大概是因為是篇幅有限?),很快就講到重點。      這本書主題涵蓋不同領域、包羅萬象,具備各種不同的說法。每篇文章短短的,很快就切入重點,還蠻容易入口的,可以快速地吸收新知。建議讀者可以從自己有興趣的主題開始讀,然後可以看看自己領域之外的想法,相信各位會跟我一樣,越讀越覺得很有意思!

內文試閱

動物腦子愈大愈聰明
◎文/尼古拉斯.漢弗萊 Nicholas Humphrey(劍橋大學達爾文學院心理學家,著有:《靈魂之塵:意識的魔術》)      動物腦子愈大愈聰明,你大概會覺得理所當然,看看人類的演化史,人類腦子比猩猩大,也比猩猩聰明,猩猩腦子比猴子大,比猴子聰明。或者,以20 世紀的歷史作比喻,機器愈大,數值運算能力愈強。在1970 年代,我們計算機系一部新電腦占滿了整個房間。從19 世紀的骨像學到21 世紀的腦部掃描科學,普遍都認為腦的大小決定認知能力。你會發現特別是在現代教科書中,此理念不斷被重複,靈長類腦的大小和其社會智能有因果關係。我承認我必須負擔一點責任,因為我在1970 年代支持這樣的想法。但是至今已經好幾年了,直覺告訴我這想法可能是錯的。      有太多奇怪的事實都不支持這個說法。首先,我們知道現代人出生時,就算腦只有成年時容量的三分之二,和成年人相較並沒有任何認知障礙。我們知道通常在人腦發育過程中,在認知表現提升時,腦實際上是會縮小的(最值得注意的例子是在「社會腦」在青春期的改變,皮質灰質的體積在10 到20 歲之間減少了15%)。最令人驚訝的是,我們知道其他動物,比如蜜蜂或是鸚鵡,雖然腦大小只有人腦的百萬分之一(蜜蜂)或是千分之一(鸚鵡),卻也能模仿人類很多的舉動。      當然,重點是程式:影響認知表現的不是腦的硬體,而是裝在硬體上的軟體。智慧軟體並不需要更大的硬體基座(事實上,從皮質在青春期減少的現象看來,更小、更精簡的硬體說不定會更好)。表現高超效能的程式可能需要很多設計,不論是透過天擇還是學習。但是只要程式已經寫好了,新版本對硬體的要求可能會比舊版本來得少。舉一個社會智能的特別例子,我覺得解決「心智理論」問題的演算法很有可能被寫在明信片上,並且可在iPhone上操作。不管怎樣,認為人腦必須到兩倍大,才有辦法「次級心智解讀」,這個被大肆吹捧的論點沒有什麼意義。      那人腦大小為什麼會倍增呢? 為什麼它需要比你想得大才可以鞏固我們的智能? 毫無疑問地,建構和維持大腦子代價很高。所以如果要放棄這「明顯的理論」,我們要用什麼來取代它? 我提出的解答是,大腦子的好處是有更大的認知儲備空間。運作零件若是損壞或耗盡,大腦子有多餘的容量可以使用。從成人開始,人類和很多哺乳類動物一樣,開始因意外、出血和退化而失去為數可觀的腦組織。但是因為人類可以利用儲備空間,這些失去的腦組織就不會造成影響。這代表人類隨著年齡較大還可以保持思維能力,而小腦子的祖先則早早就已經失去能力了。(事實是,出生時腦子不幸就特別小的人,也較可能在四十多歲時得到老年性癡呆。)      當然,很多人因為其他原因而過世,留下尚未使用的腦力。但是如果我們的腦子只有現在的一半大,我們很多人可能沒有辦法活得這麼久。那麼,長壽對演化有什麼好處呢,特別是那些典型的、生育過後且長命百歲的人類?答案當然是人類(因為沒有其他物種做得到)可以從心智健康的祖父母和曾祖父母受益,祖父母和曾祖父母的照護和教導一直都是人類文化成功的關鍵。   
大爆炸是時間的起點
◎文/李.施莫林 Lee Smolin(加拿大安大略省圓周理論物理研究所物理學家,著有:《時間再生》)      在我的基礎物理和宇宙學領域裡,最值得退休的理論是大爆炸為時間的起點。      按照一般的說法,大爆炸有兩個意義:第一,大爆炸宇宙學假設我們的宇宙是由一個密度和溫度比星星中心還要高的原始狀態而生(其實是比任何存在的東西都高),而且已經膨脹了138 億年。我對這個意義沒有異議,這是已經成立的科學事實,細節詳盡地敘述宇宙從一個單一高密度的熱漿膨脹至一個多采多姿的複雜世界,也就是我們的家。通過無數觀察測試的詳細理論,解釋所有我們所見的結構來源,包括元素、星系、星星、星球和生命的分子結構。但和任何上乘的科學理論一樣,此理論還有很多問題需要解決,比如暗物質和暗能量的準確特質,暗物質和暗能量在理論裡扮演重要角色。或是另一個十分有趣的問題:到底有沒有早期的指數膨脹。但是這不代表基本思維是錯的。      讓我擔心的是大爆炸的第二個意義,其假設我們宇宙的起源是時間的起點,宇宙從無限密度和溫度的狀態誕生。根據這個觀念,沒有任何一個東西存在超過138 億年,根本不用去想之前有什麼,因為在此之前時間根本不存在。      大爆炸第二個意義的主要問題是,它並不是一個很成功的科學假設,因為它沒有回答有關宇宙的重要問題。宇宙必需得經過一種非常特別的狀態,才能演變至今日的宇宙。認為大爆炸是時間的起點過於普通且毫無限      制,因為宇宙開始的狀態有無限種可能。史蒂芬.霍金(Steven Hawking)和羅傑.潘若斯(Roger Penrose)而後證明了一項定理,認為任何以廣義相對論解釋的膨脹宇宙都有時間的起點。和這些觀念相比,我們早期的宇宙是非常單一且對稱的。為什麼? 假如大爆炸是時間的起點,那就根本沒有科學答案,因為根本沒有「之前」作為根據以提供解釋。神學家在此時終於抓到機會,他們在科學之門前面等了好久,就為了要提供神學的解釋:上帝創造宇宙並決定宇宙的樣子。      相同地,如果大爆炸是時間的起點,那也沒有科學答案可以解釋自然定律是如何形成的。於是像人本多宇宙的解釋就出現了,但是這不科學,因為這需要動用到我們無法觀察的其他宇宙,也沒有預測可以被驗證為正確或錯誤。      這有事能用科學來解釋:如果大爆炸其實並非時間的起點,而是從一個更早期時代過渡到下個階段的狀態,如題是這樣,這個早期的時代就可以用科學方法來分析了。      如果在大爆炸前時間就已經存在,那霍金─潘若斯定理就不成立。但是有個很簡單的理由就可以證明其錯誤:廣義相對論做為自然敘述是不完整的,因為它沒有包括量子現象。對基礎物理學而言,想要把量子物理學和廣義相對論互相結合一直是個大挑戰,而在過去30 年已有很大的進展。      儘管對問題還沒有絕對的解決方案,從量子宇宙學模型方式的有力證據得知,時間在廣義相對論裡強迫時間停頓的獨特論點已被排除,讓被認為是時間起點的「大爆炸」變成「大彈跳」,能讓時間在大爆炸之前存在,一直到更早期。量子宇宙的完整模型顯示前一個世代是以瓦解做收,密度變得很高,但在宇宙變得無限密集之前,量子過程加入,將崩塌變為膨脹,形成可能是我們的膨脹宇宙的時代。      關於大爆炸之前的世代所發生事和其如何轉變成我們的膨脹宇宙,學說目前有幾種不同說法。其中兩種假設量子彈跳,分別被稱為「迴圈量子宇宙學」和「幾何起源」(geometrogenesis)。另外兩種分別來自潘若斯以及保羅.斯泰恩哈特(Paul Steinhardt)和尼爾.圖洛克(Neil Turok),描述循環的情節,宇宙死亡而產生新宇宙。第五種說法認為新宇宙因量子影響彈跳獨特的黑洞而產生。這些情節解釋支配我們宇宙的自然定律是如何被挑選的,也可以解釋我們宇宙的最初狀態是如何從之前的宇宙演變而來。重要的是,每個假說都預測真實且做得到的觀察,這些假說和其他假說是可以區辨,而且被否證。      在20 世紀,關於膨脹宇宙的最初三分鐘(史蒂文.溫伯格〔Steven Weinberg〕的用語)我們學到了很多。在這個世紀裡,我們可以期待前一個時代最後三分鐘的科學證據,並學習我們的宇宙是如何從大爆炸前的物理中誕生。   
無窮
◎文/麥克斯.泰格馬克Max Tegmark(麻省理工學院物理學家和宇宙學家、基礎問題學會Foundational Questions Institute科學主任,著有:《數學的宇宙》)      我年輕的時候就被無窮吸引,喬治.康托爾(Georg Cantor)的對角線證明有些無窮比其他無窮大,也讓我著迷。康托爾的無窮之無窮層次影響我深遠。自然中存在真正無窮的事物是我在麻省理工學院所教的每一堂課的基礎,也是所有現代物理學的基礎。但這是一個未經測試的假設,於是問題便產生了:無窮是真的嗎?      實際上有兩個不同的假設:「無窮大量」和「無窮小量」。無窮大量指的是空間可以有無窮的容量、時間可以永恆持續、可以有無窮的物理對象。無窮小量指的是連續體,就算是一公升的空間也包含無窮數量的點,空間可以無限地被延伸,但不會有任何不好的事發生,而自然中有著持續變化的量。這兩個假設緊密相連,因為大爆炸最著名的解釋—膨脹,可以無限延伸連續空間而創造無窮數量。      膨脹理論出乎意外地成功,也是競爭諾貝爾獎項的大熱門。理論解釋物質的細小次原子微粒的事件如何轉變為巨大的大爆炸,製造一個大型、平坦、一致的宇宙,微小的密度波動最終生成今日的星系和宇宙大規模的架構,和蒲朗克衛星及第二代宇宙泛星系偏振背景成像實驗的精密測量完美一致。但是預測空間不只是大,而是真正無窮,膨脹也帶出了所謂的測量問題,我認為這是現代物理學最大的危機。物理學從過去預測未來,但是膨脹似乎破壞了此觀念。當我們嘗試預測某件事物發生的可能性時,膨脹總是給我們同樣的無用答案:無窮除以無窮。問題是不管你做什麼樣的實驗,膨脹預測在離我們有限空間十分遙遠的地方,會有無窮個你,呈現各種物理上可能的結果,宇宙學界雖然努力多年,但對如何從這些無窮中找出適合的答案,依然沒有任何共識。所以嚴格地來說,我們物理學家就無法預測任何東西!      這代表當前的理論需要好好地被整理改進一番,讓一個不正確的假設消失。哪一個? 我的頭號嫌疑犯是:∞。      一條橡皮筋不能被無窮地伸展,因為就算橡皮筋看起來平滑且沒有終點,那不過是省事的估計。橡皮筋是由原子構成的,假如你把橡皮筋拉得太長,它會斷掉。相同地,如果我們不再認為空間本身是一個可以被無窮延伸的連續體,某種中斷力量就會阻止膨脹製造一個無窮大的空間,於是測量的問題就解決了。沒有了無窮小量,膨脹就無法製造無窮大量,一石二鳥,還解決了其他很多困擾現代物理學的問題,比如密度無窮的黑洞奇點和試著量子化重力時出現的無窮。      在過去,很多德高望重的數學家都對無窮和連續體產生存疑,傳奇人物高斯(Karl Friedrich Gauss)不認為有任何無窮事物存在,並說:「無窮不過是一種表述的方式(In_nity is merely a way of speaking.)。」以及「我反對將無窮量作為完整概念使用,在數學裡是行不通的。」但在過去的一個世紀中,無窮已經變成數學的主流,很多物理學家和數學家也變得對無窮十分迷戀,而根本不去質疑無窮。為什麼? 因為無窮是非常方便的估計,我們也還沒有找到任何更便利的替代方案。      以在你面前的空氣為例,掌握1027 個原子的位置和速度太過複雜,但是如果你忽略空氣是由原子構成的事實,而將空氣近似為一個連續體,一個每一點都有著密度、壓力和速率的平滑物質,你會發現這個被理想化的空氣遵守一個極簡的方程式,幾乎可以解釋所有我們關心的事物:如何建造飛機、如何透過聲波聽到聲音等等。但雖然省事方便,空氣並非真正地連續。我認為空間、時間,和其他物理世界的構成要素也是一樣的。      讓我們面對現實:就算這有多吸引人,我們沒有任何直接的觀察證據可以證明無窮大量或無窮小量。我們談論無窮數量行星的無窮容量,但是我們觀察到的宇宙只包含大概十的八十九次方個物體(大部分是光子)。      如果空間真的是連續的話,那就算是要描述兩個點之間的距離這樣簡單的事,都需要無窮量的資訊,用一個小數點後有著無窮位數具體說明。但實際上,物理學家從未使用超過小數點後17 位的數字測量任何東西。但是有著無窮小數點後位的實數已經入侵物理學各處,從電磁學領域到量子力學的波函數。就算是單一量子訊息(量子位),我們也使用有著無窮小數點後位的實數。      我們不僅沒有證明無窮的證據,也不需要無窮來研究物理學。我們最好的電腦模擬使用有限的電腦資源,並認為所有事物都是有限的,就能精確地描述所有事物,從星系的組成到明日天氣預報,再到基本粒子的質量。所以如果能不用無窮就知道下一步會發生什麼事—當然大自然也可以,並使用一種比我們使用的電腦模擬技術更深入、更巧妙的方式。物理學家的挑戰是探索此巧妙方式,不使用無窮的方程式描述此巧妙方式,這是真正的物理定律。要認真地開始這項探索,我們必須質疑無窮。我敢說,我們也需要捨棄無窮。

作者資料

約翰.柏克曼(John Brockman)

網路最具影響力科學論壇Edge.org發起人,Brockman Inc.版權代理公司創辦人,住在紐約市。

基本資料

作者:約翰.柏克曼(John Brockman) 譯者:章瑋 出版社:商周出版 書系:莫若以明書房 出版日期:2016-12-06 ISBN:9789864771486 城邦書號:BA8009 規格:平裝 / 單色 / 480頁 / 17cm×23cm
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