精彩的人物,動人的文字,帶來全然的閱讀感動與深邃想像!
愛因斯坦、哈伯、惠勒、桑德誌、霍金等人,全世界最頂尖的一群科學傢,在黑暗的宇宙舞颱綻放齣燦爛的智慧火花。
他們站立在渺小的地球上,亦身為渺小的人類,
竟膽敢思索浩瀚宇宙的起源、演化曆程與未來的命運。
這是他們的愛與憎,狂喜與傷悲,他們的瘋狂奇想與研究勇氣,
同時也是他們最精彩奔放的生命故事。
我們所居住的宇宙究竟有多大?有多老?它未來的命運又是如何?
二十世紀後半期,研究這些問題的「宇宙學」臻於顛峰,百花齊放,熱鬧非凡,愛因斯坦、哈伯、桑德誌、霍耶、皮伯斯、沙多維契、霍金、惠勒、潘洛斯、施賴姆、榖史等眾傢英雄好漢,帶著各自的獨門功夫相繼登場,包括廣義相對論、哈伯常數、大霹靂、黑洞、奇異點、暴脹理論等等,且看他們如何從籍籍無名的小子,逐漸蛻變成萬人景仰的科學大師!他們等於是科學時代的宣教士,創造神話的人,也是馳騁宇宙的太空騎士。他們有人嚴肅、有人熱情,或率性,或害羞,或富於隱喻想像,乃至粗魯草莽,大言不慚,但都無損對宇宙的狂熱與專注。
作者奧弗拜也承繼這些好漢的拚命三郎精神,長年近身觀察這群最頂尖的宇宙研究者,與他們一同追南逐北,上天下地,分享挫摺也一同興奮,成就瞭這些動人的篇章,讓讀者時而開懷大笑,時而沉思默想,時而又感動得難以自己,同時在這一波波奮鬥與探問當中,看到近一個世紀以來,最綿密完整的宇宙學研究麵貌。
作者簡介
奧弗拜(Dennis Overbye)
曾於麻省理工學院修讀物理學。目前為《紐約時報》科學版副主編,文章經常發錶於《紐約時報雜誌》、《時代》雜誌,亦為知名科普雜誌《發現》與天文雜誌《天空與望遠鏡》的撰稿者與編者。《宇宙的寂寞心靈》曾獲美國物理協會(American Institute of Physics)一九九二年科學寫作奬,也獲得同年「美國國傢書評奬」非文學類和《洛杉磯時報》年度書奬科學類的提名。近期新著有《戀愛中的愛因斯坦》(Einstein in Love)。
譯者簡介
蔡承誌
專業譯者,參與Discovery頻道字幕翻譯,譯作包括《數字的異想世界》、《我們都是機器人》、《鳥類的祕密生活》、《恐龍與史前生物百科全書》、《始祖鳥、羽毛與鳥類進化之謎》、《螞蟻.螞蟻》、《約翰.惠勒自傳》等。
導讀一 爭睹宇宙奧祕的天纔群像∕傅學海
導讀二 他們正在創造曆史!∕吳俊輝
作者序 不朽真理的代言人
第一部 艙中人
第一章 來自蒼穹的聲音
第二章 巨型糖果販賣機
第三章 宇宙模型之爭
第四章 宇宙邊緣的營火
第五章 霍金和黑洞
第六章 黑洞之王
第七章 誤打誤撞大霹靂
第八章 創造星係的人
第二部 費米樂園
第九章 展開宇宙長徵
第十章 永恆的輪迴
第十一章 費米樂園
第十二章 美麗獲得勝利
第十三章 不想研究宇宙的宇宙學傢
第十四章 終極的白吃午餐
第三部 宇宙幽微之處
第十五章 哈伯常數大戰
第十六章 Z計畫
第十七章 微中子的春天
第十八章 茲威基的復仇
第十九章 占星傢的咒語
第二十章 宇宙如何飛起來?
第四部 最後的紳士
第二十一章 桑德誌的放逐歲月
第二十二章 宇宙停止膨脹的那一天
第二十三章 天國
後記 宇宙學的黃金年代
尾聲 而今安在否?
導讀一
他們正在創造曆史!
從小我也喜歡閱讀科普的讀物,但看完後常覺得書中的世界距離我好遙遠,要不就是書中的偉大科學傢受到神化,或早已辭世成為曆史人物,再不就是其中的內容太深,讓人無法理解。但是,這本《宇宙的寂寞心靈》,讓現在長大後的我感觸很深,因為書裏所提到的數十位被譽為「偉大」的宇宙學傢之中,有很多位不但都還活著,而且我也幾乎全都認識,並和其中幾位有很熟的交情。其中最著名的,莫過於英國劍橋大學的霍金(Stephen Hawking)教授(《時間簡史》及《鬍桃裏的宇宙》的作者),我的博士論文,就是在他的「重力暨相對論小組」中完成的!
探索宇宙的奧義,一直是令人著迷的話題,打從中國的易經開始,宇宙學的發展已經有數韆年的曆史。最令人興奮的是,在過去的這數十年間,宇宙學的發展幾乎逼近瞭它的高峰,在觀測上不但有驚人的突破,在理論上也有極重要的進展。這本書的原文在一九九一年齣版,雖然在其後至今的十多年間,宇宙學又有幾項重大的進展,但這些重要進展的伏筆,卻都很巧妙地包羅在這本書的內容之中。因此,我看這本書的時候,心中有一種感動,看到一門顯學是如何透過一群科學傢的努力而得到突破,而其中最令人百感交集的,便是前麵所提到的:這群科學傢其實都是人,活著的人,而且正默默地在我們的身邊,創.造.曆.史。
第三類接觸
一本成功的科普書,首重能夠拉近讀者和那深奧學問間的距離。這本書所採用的手法,是摻入對當事人的人性描述,藉以活化書中的科學傢與知識。我相信大傢看瞭以後,應該會同意我的看法。我之所以特彆感動,是因為我認識許多書中的人物,而這些對「人」的認識與瞭解,讓我對日後的研究産生瞭很大的動力,尤其是更深深地體會到「成功不是偶然的」這句話的含意。很多的科普書都將一些偉大的科學傢加以神化,忽略瞭他們身為「人」的本質,這本書正適切地加強瞭對人性描述的部分,還原瞭這些科學傢的人格特質,不但發人深省,更讓人進一步地瞭解偉大科學傢之所以偉大的原因。
以我個人的體驗為例,我自兒時就常夢想能夠親睹霍金教授的豐采,經過一番努力後終於如願以償,不但見到瞭他本人,也正式成為他相對論小組下的門生,這就像是電影中,接觸外星人的心情與情節一樣。在他門下的那三年間,我的研究室就在他的對麵,不但每天見到他,一起吃午餐,他也正式要求我們(研究小組內所有的博士生)每週五和他共進午餐,不是打屁聊天,而是嚮他輪流報告我們的研究進度。他很嚴厲,問題都很尖銳,而最令人受不瞭的,是被他用電腦閤成的語音責備,你絕對很難體會那種被電腦語音拷問和責罵的感覺!我一開始總覺得,這個人怎麼這樣,一點都沒有所謂偶像那種可人的氣質與親和力,但日子久瞭,我纔慢慢體會到,原來就是他這種追根究柢不馬虎的精神與毅力,讓他不但成為科學界不可一世的偶像,也成為目前世上存活最久的肌肉萎縮癥患者。在他門下的那段日子裏,我們常常搞不懂他的問題和想法,而他也常常因此而生氣,我想這正是菜鳥科學傢和偉大科學傢之間的差彆,也正是偉大科學傢之所以經常淪為「寂寞心靈」的原因,他們真的是難遇知己啊。
但話說迴來,私底下的霍金教授也有和一般人無異的可愛麵,以及獨特的個性。例如,當我們要求和他拍照時,他一定會問他的護士,檢查儀容是否夠帥氣。由於平日他進食不但需要護士們餵食,還需要戴上如幼兒使用的圍兜,以免自嘴中掉落的食物弄髒瞭衣服;他在閱讀時也要助理幫他戴上老花眼鏡,並在輪椅前架上書架子,請人幫他翻書。這些都是他「不準」齣現在相片中的東西。平常他也不喜歡彆人推他的電動輪椅,堅持要自己操控。因此,如果你發現他辦公室附近的走道上堵滿瞭人,就錶示前麵一定是霍金教授,正因他堅持要自己操控輪椅,因而通不過走道上的某些障礙。由於大傢都知道他的脾氣,所以也就習慣瞭,不會有人抱怨,隻是新來的菜鳥看到走道堵滿人時,常會搞不清楚發生瞭什麼事。
再舉另外一個例子,美國加州大學柏剋萊分校的司慕特(George Smoot)教授。他曾是開啓現代宇宙學大門的宇宙背景探測衛星(Cosmic Background Explorer, COBE)觀測計畫之主要領導人,我在劍橋念博士的時候,就常被他的大名轟得震耳欲聾。他是個著名的實驗觀測宇宙學傢,當時我對他的瞭解,主要是透過媒體上的專訪與報導,以及拜讀他的學術論文和科普文章。然而很幸運地,我從劍橋拿到博士,到柏剋萊從事博士後研究時,因參與一項宇宙微波背景輻射的觀測計畫和他結識,爾後也受到他的提拔成為美國航太總署(NASA)的長期太空科學傢。就如同認識霍金的經驗一般,剛開始的幾個月間,他在我心中的偶像形象馬上幻滅,轉化成一種對「人」的瞭解。當時我常覺得,為什麼這個人老是背著一個小背包,隻齣一張嘴,就能在計畫中扮演重要的角色呢?而我們年輕一輩的科學傢卻要花很多的時間執行實際上的理論推導和電腦計算,纔能在計畫中占一席之地啊。經過兩年多之後,我終於明白,如果沒有他的那張嘴,觀測計畫的籌備工作以及之後的數據分析工作,可能要花上更長的時間纔能夠達成。這就好比一個頂尖棒球隊的教練或球隊顧問,根本不需要親自下場揮棒或投球,卻是要扮演球隊成敗的關鍵角色。我現在每週都因一項國際閤作的觀測計畫,和他一起透過電話越洋開會。從他身上,我看到一個人可愛的一麵,也見識到一個優秀科學傢的特質。
此外,像書中提到的劍橋大學塗若剋(Neil Turok,早期是普林斯頓大學教授)教授,是我博士學位的主考委員,也常為我指點迷津,但私底下他是個很親切、很可愛、很迷糊、常常忘東忘西的人;加州大學柏剋萊分校的戴維斯(Marc Davis)教授,我在加州大學的三年間,他的辦公室就在我隔壁,我們常一起去吃午餐及討論宇宙學,他雖然在去年暑期間中風,但堅強的毅力讓他至今已幾乎完全康復,也重迴研究崗位主持宇宙深度探索計畫(DEEP Survey)的進行;另外還有在很年輕時就提齣「宇宙暴脹理論」的榖史(Alan Guth)、提倡黑暗能量(即所謂的第五項元素)理論的斯坦哈特(Paul Steinhardt)、帶領費米實驗室(Fermi Lab)宇宙學研究團隊的柯爾勃(Rocky Kolb)及特納(Mike Turner)、對超新星的研究突破扮演重要角色的菲利潘柯(Alexei Filippenko)、對宇宙殘陷的研究有重要貢獻的維蘭金(Alex Vilenkin)、自年輕時期起就對宇宙學的多項領域有重要貢獻的皮伯斯(Jim Peebles)等,我也常因學術上的需要而和他們多所接觸。與這些知名的宇宙學傢接觸時,我感覺他們和一般的人並沒有太大的不同,也就是說,我如果不跟你提起他們的身分,你可能感覺不齣他們有什麼特彆之處,或許隻感受到他們之中少數人的怪異脾氣。但是,他們都有一股共同的特質,那就是一股深不可測的自信,和對自己想法的堅持。他們在成名的路上,都有各自的挫摺,沒有人自始至終就是天生的明星。
學無止境
宇宙學發展至今,已有多項重大的突破,例如已經確定宇宙的幾何是幾近(如果不是完全)平坦的、宇宙中的總質能有近七成為暗能量、約兩成為暗物質、宇宙的年齡約為一百四十億年、宇宙的大小可能是有限大等,但即使如此,全球宇宙學領域的科學傢,仍然日以繼夜地挑戰新問題,進行新的觀測。例如,二○○三年二月,美國航太總署的威金森微波各異嚮性探測器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP)觀測到宇宙早期的詳細麵貌,目前也還繼續地收集觀測資料;二○○九年,歐洲太空總署(ESA)發射一枚新的人造衛星,叫做普朗剋衛星(Planck satellite),它將一窺宇宙大霹靂後不久的更詳細麵貌;美國目前正在執行的史隆數位巡天計畫(Sloan Digital Sky Survey, SDSS),也將在未來的十年內,探索宇宙中至少百萬個以上的星係;目前我所參與的美國MAXIPOL觀測計畫,以及颱灣的宇宙微波背景輻射陣列望遠鏡(Array of Microwave Background Anisotropy, AMiBA)觀測計畫,也都是為瞭探索宇宙的本質而設計的。
我們不會因為目前宇宙學領域的既有成就而怠慢瞭自己的腳步,相反地,我們會因受到目前新成果的激勵而加快研究的進度,以便能對這浩瀚的宇宙有更進一步的瞭解。就如同《宇宙的寂寞心靈》的書名一般,我們宇宙學傢挑戰新問題時,外人通常不瞭解我們到底在乾什麼,即使是物理界的同儕,也不見得能理解我們實際的研究內容及目標,因此在過程中總是令人感到寂寞的。再加上如同書中所舉的許多例子,新的宇宙學成果通常需要多年時間的醞釀,就好比一項長期投資需要數年的時間纔能收到效果一般,這寂寞的漫長過程,實在是一般人所無法想像。
我自「齣道」至今,已參與多項的宇宙學觀測計畫,沒有一項是在七年內得到重要突破的。反觀國內的生態,撥經費的政府機構似乎都缺乏遠見,給瞭一筆錢就希望在數年內看到突破性的成果,或是目前看不到重要的成果就不願意繼續撥經費,這種缺乏遠見與專業判斷的問題,難免讓人憂心。國內負責審理計畫、決定撥不撥經費的人,以及他們聘請的所謂「國外先進」,實在都應該讀讀這本書,以體會宇宙學和其它科學領域的差異。如果真要在國內發展宇宙學、深植宇宙學的基礎,就要有長期的決心與支援。但話說迴來,這幾年國內在基礎科學領域所投注的資源,確實比我十多年前齣國時要多很多,還是值得肯定的。
總之,我們很幸運地能夠在有生之年見證宇宙學的突破與發展,我也很慶幸自己能在這股洪流中不缺席。希望這本書能讓大傢一窺宇宙的真實麵貌,和它背後那群科學傢的寂寞心靈。科學的研究,是永遠不會有終點的,所以,讓我們一起繼續努力吧!
◎吳俊輝(美國航太總署長期太空科學傢、
國立颱灣大學物理係暨天文物理研究所教授)
導讀二
爭睹宇宙奧祕的天纔群像
宇宙一直是迷人而難解的,不論是遼闊的空間,還是遙遠的時間,都令人難以想像與接受。更不用說,最近幾年的各種論說充斥著學術界與報章媒體,讓人眼花撩亂,很難聚焦。
《宇宙的寂寞心靈》一書將二十世紀以來,天文學傢對宇宙論的論述、發展、睏境與爭論,依據時間先後,娓娓道來,讓人一探宇宙的奧祕,認識相關的理論、觀測證據與人物,以及這些傑齣科學傢的衝突、思索、興奮、沮喪等等的曆程。作者常用第一人稱的親身經曆述說情節,添加瞭可讀性。
作者奧弗拜是著名的科普作傢,目前為《紐約時報》科學版副主編,他也是全球知名科普雜誌《發現》與天文雜誌《天空與望遠鏡》的撰稿者與編者,文章廣泛散見各雜誌。他日前完成《戀愛中的愛因斯坦》(Einstein in Love)一書。《宇宙的寂寞心靈》曾分彆獲得美國國傢書評奬一九九二年非小說類和《洛杉磯時報》年度書奬科學類的提名,也獲得美國物理協會(American Institute of Physics)一九九二年科學寫作奬。
本書雖然談論宇宙學,但是看得齣來,作者主要是以「人」為中心,以觀測哈伯常數的桑德誌為主軸,描述自偉大的天文學傢哈伯以來,天文學傢與宇宙論學傢對於宇宙的觀測與探索,以及彼此依存、爭論與發展的曆程。時間縱深雖不到一百年,但卻是宇宙學的黃金年代,也是大霹靂說從純理論、藉著觀測證據浮齣颱麵,到成為主流的曆程,可以說是二十世紀最重要而精采的科學故事之一。
桑德誌絕對是本書的要角之一,看著他意氣風發,被捲進爭論漩渦,淡齣過著近乎隱居的生活,最後又證明他的觀測數據符閤決定性的觀測結果,一個天文觀測學傢就這樣從年輕的不可一世,到中年的時不我與,確實反映瞭學術界的起伏動盪,也讓我們看到學術人士的堅持、為理念奮戰、有所為與有所不為的一麵。
全書縱覽
美國加州帕洛瑪山兩百英寸望遠鏡與哈伯,幾乎已經成為天文史上的傳奇。這座世界上最大、産齣眾多的望遠鏡,使得帕洛瑪成為二十世紀天文史的「聖山」。而哈伯利用這個望遠鏡所做的工作,揭示瞭宇宙正在膨脹之中,打破瞭過去認為宇宙亙古不變的想法,使得全球報章媒體與一般大眾都熱烈討論宇宙膨脹與大霹靂說,也使得宇宙論成為當代顯學,迄今不衰。
本書開頭便點齣哈伯與桑德誌的傳承、大霹靂說與穩態說的爭論,接下來則敘述瞭類星體的發現、引發的迷惑與謎團的破解。類星體,使我們所知的宇宙疆域擴張至一百多億光年之遠,趨近宇宙起源之處;敘述類星體的同時也描述瞭桑德誌生涯中第一個重大的挫摺,生動描繪齣學術界的恩怨情仇。
黑洞與霍金,這無疑是宇宙研究史上重要的兩個傳奇。霍金所撰寫的《時間簡史》一書,不但成為有史以來最暢銷的科普書之一,也讓他成為全球知名的傳奇人物。而書中有兩章除瞭精要介紹黑洞的概念外,也可由此一窺霍金的個性與感情麵。隨後談到的宇宙微波背景輻射的發現與氦豐度的問題,前者是大霹靂成為主流的關鍵,後者則是大霹靂的堅強證據之一。美國貝爾實驗室兩位年輕人潘佳斯與威爾森,在測試一個喇叭狀天綫的訊號時,無意中發現瞭宇宙背景輻射,兩人因此獲得一九七八年諾貝爾物理奬。
威爾森曾經訪問過颱灣,也針對一般民眾舉辦演講,當年的我特地參加親睹風采,會場擠滿瞭三百多位聽眾。演講中,他扯斷一條橡皮筋,纏上數片紙團,用兩手拉橡皮筋,展示宇宙膨脹、星係隨之伸展的情形,讓我印象深刻。演講後開放聽眾提問,有一位聽眾問他成功的祕訣。威爾森迴答是辛勤的工作,外加一點機緣。這迴答真是令我一輩子難忘,在我們的製式教育中,所受到的教導是努力工作,成功隨之而來。威爾森卻以親身的經曆與體驗,說明成功還需要一點機緣。這兩位年輕人力圖排除雜訊、找齣原因時,辛苦地做瞭許多工作,意外發現宇宙微波背景輻射而獲得諾貝爾奬。同時期的狄剋則沒有那麼幸運,他辛苦地從事理論計算、設計製造儀器、試圖偵測,卻被兩位年輕人先一步偵測到宇宙微波背景輻射而錯失諾貝爾奬。
一旦相信宇宙是由大霹靂形成之後,很本能的會問兩個問題,一個是宇宙形成後如何演變?另一個則是宇宙的結局將會如何?書中接下來便探討宇宙的演變過程,到底是先形成一小塊、一小塊再聚閤成星係、星係團等大尺度結構,還是先形成大尺度結構,再分解成小塊小塊形成星係?作者生動敘述兩派學說的創立者,以及兩派之間的爭論,可以清楚看齣這些傑齣人物的個性與風格。
隨後再迴到哈伯常數的測定。哈伯常數的精確數值非常重要,關係著宇宙的大小與年齡。但是要精確測齣哈伯常數,就需要觀測遙遠的星係,而距離越遠的星係,距離測量的誤差就越大,甚至無法得到可靠的數值,這就陷入一個死鬍同。為瞭解決這個睏境,桑德誌費盡心思找齣各種方法,也竭盡所能發揮觀測技巧,希望能觀測那些可以作為距離指標的各種黯淡天體。至於宇宙的命運,宇宙到底是永遠膨脹呢?還是總有一天會逆嚮收縮至宇宙末日?科學傢提齣另一種策略,即測量宇宙空間的質能密度,這隻需觀測局部的空間,不需要像哈伯常數一樣深入到數十億光年以外的宇宙深處。如果密度超過臨界值,則宇宙遲早被重力拉迴而造成宇宙末日,反之則永遠膨脹下去。
書中再則敘述量子力學、量子色動力學與宇宙論的進展與實驗,建立宇宙大霹靂之後數秒內發生的情景,希望將大尺度重力和原子核內的小尺度作用力整閤起來。這是宇宙學傢與粒子物理學傢攜手閤作與競爭的故事,也是理論與實驗相互競逐的故事。這部分的專有名詞或許連物理學傢也不容易弄得清楚,可能需要反覆多看幾遍與反芻纔能抓住大意,不過秉持作者的一貫風格,這幾章的人物故事也是相當精采。
量子理論和廣義相對論捉對廝殺難分難解之時,提齣「宇宙暴脹理論」的榖史從中殺齣一條血路。榖史的中學、大學及其後的研究生涯麯摺迴繞,充分顯示齣美國教育製度的極大彈性。對於優秀的傑齣年輕學子,必須為他們提供能夠充分發展的環境,也須充分尊重他們的興趣與意願,這部分確有值得國內教育界參考與反省之處。敘述暴脹理論的同時,作者也安排瞭一個小插麯,顯示齣霍金頑強個性傳奇的陰暗麵,相當有趣,值得一讀。
前麵曾經提到測定哈伯常數的重要性,這場爭論延續瞭十多年。桑德誌得到哈伯常數約為五十,顯示宇宙年齡約為一百五十億年。然而另一些研究群提齣哈伯常數約為一百,顯示宇宙年齡不到一百億年。全世界都等著看,到底哪一個數值纔是對的;我在那個紛擾的年代,每次教書提到宇宙論時,雖然我個人比較偏嚮低的數值,卻也無奈總得將兩者相提並論。由此看來,測定哈伯常數需要新的方法與技術,書中也敘述一批年輕人另起爐竈,設計靈敏的電子儀器,可以進行廣泛的星係紅移觀測而推算比較精準的哈伯常數。
此外科學傢逐漸發現,宇宙的命運端視物質的密集程度而定,物質多而密,宇宙便會被強大的重力吸引,最後形成一場末日般的「大崩墜」;另一方麵,物質少而稀,則宇宙將永遠膨脹下去。女性天文學傢魯賓研究星係的鏇轉現象時,發現她所測齣的質量遠比光學觀測所得的質量多得多,這些無法直接觀測到的物質被稱為「暗物質」。暗物質的本質引起瞭重大的爭論,許多人都想解決這個疑難。本書敘述兩大陣營分彆擁護「熱暗物質」(微中子)與「冷暗物質」(大質量弱作用粒子)的不同觀點,兩派引經據典爭論不休,不過到目前為止,暗物質究竟為何仍處於探索、揭密的階段。
宇宙的起源永遠是動人心弦的論題。書後也具體探討宇宙的創生理論,整閤廣義相對論與量子力學的「量子宇宙學」已經春芽初萌,即將成為「時尚」。讀者也可以在書末看到桑德誌的數據曆經挑戰、奚落終於被確認,作者認為這是傳承交棒的時刻,交織著欣慰、感傷,是一種難以言喻的情緒。
本書最早於一九九一年齣版,在這十多年中,宇宙論方麵的觀測與理論有許多新發展,本書在後記〈黃金年代〉一文中,簡短補充一些最新進展。此外,人總是好奇的,對這些傑齣人物與天纔,人們有更多的好奇。尾聲〈爾今安在否?〉對於書中人物給瞭最新的簡介。多數人仍在崗位上,有些人年老辭世,也有些人英年早逝,迴顧英豪來時路,不禁贊嘆、唏噓,情緒也是一時難以平息。
宇宙、物理與科學人
藉用英國大文豪狄更斯在《雙城記》中開頭的話語:「這是最好的時代,這是最壞的時代;這是智慧的年頭,這是愚昧的年頭;這是信仰的時期,這是懷疑的時期;這是光明的季節,這是黑暗的季節。」宇宙學的發展也正處於希望與失望交錯的時代,如同波濤洶湧,許多新的想法提齣,鏇即如泡沫般消失,少數概念被保留下來,卻又受到修訂……。宇宙學正等待黎明的到來,目前似乎看到一絲曙光。
宇宙學正處於百花齊放、百鳥齊鳴的時代。在這領域的學者都想一統各種作用力,提齣符閤觀測數據的「大一統理論」。「留名青史」的想法也許低估或侮辱瞭他們,事實上他們最大的樂趣是想找齣宇宙創生的奧秘,名聲、諾貝爾奬……不過是伴隨而來的副産品。也靠著這些執著尋夢、逐夢踏實的一群人,讓我們得以一窺天文觀測者辛勤觀測到的宇宙點滴、理論傢腦中不可思議的想像,以及兩者結閤共創的宇宙圖像。
科學與技術常常互補,本書之中也呈現瞭這種趨勢。觀測數百萬光年至數韆萬光年之外的星係影像,尋找其中的造父變星,測量其亮度變化的週期,是獲得這些星係的精確距離的重要關鍵。哈伯常數建立在遙遠星係造父變星的亮度變化週期上,但是要觀測這些遙遠的黯淡光點並不容易。新的電子感光技術、太空望遠鏡等新的技術一齣現,常被這些辛勤工作的傑齣人物用來探索宇宙的奧祕。技術促進科學的發展,科學又常讓技術更上一層樓。
由於人類目前的技術所能製作的粒子加速器,能量仍然距離所需的等級差得太遠,無法産生理論預測的粒子,因此大霹靂這個理論,給粒子物理學傢提供瞭一個絕佳的舞颱,做為驗證「標準模型」的最佳工具。在宇宙創生的瞬間,溫度、密度都高得讓所有作用力都等價齊觀,隨著宇宙膨脹、溫度降低,纔逐漸形成目前的宇宙。我們應該可以找到一些宇宙創生時的遺跡,作為檢驗「大一統理論」的證據。大霹靂理論在宇宙學傢與粒子物理學傢之間搭起一座橋樑,看起來,這座橋在未來仍會續存好一陣子。
本書洋溢著人性,字裏行間流露齣傑齣人物的鮮明個性與情操。科學傢與你我凡人一樣,時而高貴、時而矯情,人性的光明麵與陰暗麵同時共存。雖然仍有少數例外,也常有不閤求去的例子,不過科學界確實已越來越依賴團隊閤作,不論團隊大小,閤作夥伴常是榮辱共存。另外值得強調的是,不論是直接或間接,思想傳承在學術界仍是重要的因子,如此一來,科學方得以站上前人的足跡而繼續前行,但同時也需要一些纔華洋溢的天纔開創新路。
早在兩韆多年前,古希臘學者已經提齣對宇宙的看法。西方文藝復興時期現代科學興起,至今不到六百年間,我們對宇宙的看法已經數次更替。自從量子論與廣義相對論提齣以後,齣現許多有關宇宙論的科普書籍,但是很少能像《宇宙的寂寞心靈》一樣,將「後量子論與廣義相對論」時代的宇宙論,呈現比較完整的麵貌。這是一本敘述二十世紀科學傢發現宇宙的故事。
宇宙極其浩瀚,時間的延續超乎一般人的想像。就像登高山常有孤寂之感,這些探索宇宙的族群,全球為數再多也屬於稀有一族,往往無法與人分享探索宇宙的甘苦,是屬於寂寞、孤獨的一群。然而這些孤寂的心靈,在他們的圈子裏互相爭辯、挖苦、研討,宇宙的圖像纔一小塊、一小塊的呈現。目前即使無法一窺宇宙全貌,悲觀者甚至認為不可能縱窺宇宙全貌,但是我們確信,這些探索宇宙奧祕的孤寂心靈,仍會持續探索下去。
◎傅學海(國立颱灣師範大學地球科學係副教授)
自序
不朽真理的代言人
一九五四年,美國《財星》雜誌刊齣文章介紹美國科學現況,針對十位深具潛力的年輕科學傢製作專題報導,並刊齣他們的照片。其中有一位是天文學傢,照片顯示他在帕洛瑪山(Palomar Mountain)上,倚靠著一座著名的兩百英寸(約五公尺)望遠鏡的基座;他身影清瘦,穿著一件短夾剋,咧嘴微笑,兩頰有酒渦,前額高聳,一束捲發懸垂。他的眼神晶亮,神情自信而嚴肅,就像位空戰英雄。
他的名字,叫做亞倫.桑德誌(Allan Sandage)。
桑德誌確實有資格自豪。文章刊齣時,他隻有二十八歲,剛在一年前得到博士學位,他身旁那具兩百英寸望遠鏡則是當時最著名的儀器,全世界隻有少數人有資格使用,他是其中一位。他不但擁有使用特權,排到的夜空時段也比其他人更暗,天空更清澈,但責任也最重大。《財星》雜誌如此描述:「他正協助定義宇宙的年齡和結構。」
那幅影像--一位臉上帶著酒渦的瀟灑年輕人和他的新望遠鏡--相當引人注目,而那也是個引人注目的時刻:有瞭這些新工具,還有熱情聰明的年輕人,科學即將解開宇宙的謎團瞭!桑德誌成為史上第一個肩負起裁定宇宙命運重責大任的人。
五年之後,在地球另一端的印度境內,旅居當地的宗教學者史密斯(Huston Smith)和達賴喇嘛有次奇妙的會晤。這位西藏的宗教、政治領袖,在中國入侵他的祖國之後逃到印度。根據藏傳佛教的傳統說法,達賴是第十四世活佛;他本名丹增嘉措(Tenzin Gyatso, 1935~ ),是位相當好學的人。
史密斯在多年之後迴憶,人們通常覲見活佛都隻是行禮如儀,時間短促,雙方談話內容相當簡潔,來者講完要說的客套辭令,便緻敬、鞠躬離去。「你來自何方?」達賴也隻是為瞭禮貌而問。但當史密斯嚮達賴喇嘛錶示自己在美國的麻省理工學院教授哲學和宗教時,學養豐富的達賴聽畢立刻拋掉客套辭令,讓史密斯有點驚訝。「待個幾分鍾,」達賴喇嘛說,「我想和你談談。」
接著,達賴便要史密斯說明,當時各陣營就宇宙起源所展開激烈論戰的狀況。那時候,天文學傢集結成兩個陣營,分彆擁護彼此相左的宇宙史觀。第一個是所謂的「大霹靂理論」,這項理論主張宇宙大約在一百億年前經曆瞭一場猛烈的變動,或許會在數十億年之後,以同樣壯觀的「大崩墜」終結。這種觀點相當神奇,讓人聯想起西藏佛教徒所稱的「劫」(kalpa):世界毀滅,重生輪迴。另一個理論則是「穩態說」(steady state),它斷言宇宙無窮無盡、永恆不變。達賴聚精會神聆聽史密斯的說明,即根據帕洛瑪天文颱的最新說法,目前較傾嚮支持大霹靂。達賴喇嘛點頭微笑。「當然囉,」他說,「對於這一點,我們也有自己的立場。」
傳統上,宇宙學書籍在論述宇宙的起源時,都會先重述某些古老或原始社會的生動創世神話,部分原因或許是為瞭要顯示,我們已經跨越傳說而有瞭長足的進步。更重要的是,這會讓我們想起我們是誰?來自何方?我們為什麼會死?等等諸如此類的問題。我成長於一九五○年代的美國;我們這一代可以算是史無前例的世代,我們一直相信,科學應該有辦法驗證創世神話。當時帕洛瑪的天文學傢纔剛開始探索宇宙,最後他們也會得到定論。我和我的朋友們在成長的過程裏,就和達賴喇嘛一樣讀到各種科學論戰,包括大霹靂和穩態理論、彎麯時空、膨脹宇宙的謎團,以及能量和物質之間的相互轉換,不過這些爭執對我們的生活影響不大,也沒有像達賴那麼在意。
一路上,科幻電影伴隨我們成長,我們都認定,在我們有生之年,人類終將徵服太空,並發現宇宙起源的驚人神奇現象。我在童年看到原子彈、電晶體的發展,還齣現瞭電視機、冷凍食品,甚至連迷幻藥也是科技成就下的産物。科學傢在當時都成為英雄,而科學則如同齣賣靈魂般製造齣原子彈,更發現瞭DNA,於是陶陶然認為時機已經成熟,可以著手解答最根本的幾項問題瞭。科學很容易令人迷醉。我們的上一代(由於成長時代關係,他們認定發明真空管收音機就已是奇蹟)卻沒有敲鑼打鼓慶賀,兩代落差讓偏見更深,使我們更加覺得不需要理會他們那套陳腐作法。所以啦,達賴為什麼不該聽從天文學傢的意見?
接下來,蘇聯的史普尼剋號人造衛星在一九五七年轟轟烈烈地升空,對於我們這一代人而言,那是個重大的時刻。隨後,舉世沉迷於科技當中,認為它攸關國傢安全,影響所及使得一九五○年代末、六○年代初,最好、最聰明的學生都投身於科學,或至少會考慮走這條路;猶如十年之後,他們轉而投身法學院,又過瞭二十年,唉,卻進入企業管理學院一般。事實上,開疆拓土本來就是一條漫長又艱辛的道路,因此多數人最後都轉行至其他領域,有些去銷售電腦,還有人則渾渾噩噩度日。最後隻有少數人能堅持下去,成為宇宙學傢。
這本書就是關於字宙學傢的故事。
這本書是講二十世紀後半期宇宙學研究的麵貌,也是講一群男女菁英分子的故事,他們擁有電腦晶片、地底的粒子加速器、十噸重的鍍鋁鏡片、電波望遠鏡,而且具有幽默感,也深感自豪,奮力鑽研的是我在童年時期不斷思索的課題。他們是這個科技時代的宣教士,也是創造神話的人。
所有關於宇宙可能從無變有的觀點,包括我們的骨頭和血液的原子,都是在很多光年之外、在誕生於數十億年前的星體中冶煉成形,還有組成原子的粒子,都是源起於創世最初百萬分之一秒的能量和作用力不是更像神話?我們全都是宇宙製品,也是宇宙這個最終謎團的活生生證據。我們是有生命的塵埃,有意識的星塵。
現代版本的宇宙史是個很棒的故事,說不定還是個正確的版本呢。或許這正是人類的本性,宇宙學傢(或所有時代的巫醫)總是認為,他們就將要敲開永恆真理之門,就要破解宇宙最後的祕密。但他們錯瞭,而且一直以來都是如此,這也可能是人類宿命的一部分。經由不斷的嘗試錯誤和懷疑,科學得以逐步進展,結果科學也成瞭一大堆不成功的「終極理論」的墳場。不過,這一路下來,至少宇宙學傢犯下的錯誤都
這本書給我帶來的閱讀體驗非常獨特,它更像是一次深刻的自我對話,而非簡單的信息獲取。我特彆欣賞作者在《宇宙的寂寞心靈》中,對於“寂寞”一詞的多元解讀。它不僅僅是孤獨,更包含著一種對聯係的渴望,一種對理解的期待。在作者的筆觸下,宇宙中的每一個微小粒子,每一個巨大星係,似乎都在以自己的方式,訴說著一段段關於“存在”的寂寞故事。我能感受到作者試圖用一種非常人性化的視角,去觸碰宇宙最深層的一些本質,比如它的無垠、它的冷漠,以及在這一切之下,可能存在的某種微弱的“心跳”。讀到關於“宇宙的迴聲”那一部分時,我幾乎産生瞭一種錯覺,仿佛那些遙遠的光綫,是某個古老文明留下的、渴望被聽見的低語。這本書的語言風格非常沉靜,但字裏行間卻蘊含著一股強大的哲學力量,它促使我不斷反思人類在宇宙中的地位,以及我們作為“心靈”的存在,究竟意味著什麼。它不是一本讓你立刻獲得答案的書,而是一本讓你開始提問的書。
评分這本《宇宙的寂寞心靈》真是讓我大開眼界。一直以來,我對宇宙的認知都停留在教科書裏的冰冷事實和浩瀚數字,但這本書卻賦予瞭它一種前所未有的生命力。作者仿佛是一位經驗豐富的星際旅者,他用詩意的語言描繪瞭星雲的呼吸、黑洞的低語,甚至是在遙遠星係中可能存在的,我們尚未能觸及的意識形態。每一頁都像是一扇通往未知世界的窗戶,讓我得以窺見那些超越人類想象的壯麗景象。讀到關於“引力之舞”的那一部分時,我仿佛能感受到星體間無聲的吸引與排斥,它們在寂靜中編織著宇宙的宏偉樂章。而當他談及“宇宙尺度下的孤獨”時,那種深邃的、幾乎令人戰栗的孤寂感撲麵而來,讓我開始重新審視我們在浩瀚星海中的位置。這本書並非簡單的科普讀物,更像是一場哲學與科學的交響,它引導我去思考生命存在的意義,以及我們在宇宙中是否是唯一的“心靈”。它的敘事方式極富感染力,常常能在一瞬之間喚醒我內心深處對未知的好奇和敬畏。我強烈推薦給所有對星辰大海、對生命終極奧秘充滿疑問的人。
评分《宇宙的寂寞心靈》這本書,與其說是一本關於宇宙的讀物,不如說是一次對存在本身的哲學叩問。作者巧妙地將科學的宏大敘事與個人內心的細微情感相結閤,構建瞭一個既理性又感性的宇宙圖景。他並沒有試圖去解釋宇宙的“為什麼”,而是更加關注宇宙的“如何”以及它可能給“心靈”帶來的體驗。讓我印象深刻的是,書中對“寂寞”的描繪,並非一種絕望的負麵情緒,而是一種深邃的、指嚮更遠大的可能性的存在狀態。在作者的眼中,星辰大海的廣闊,與其說是空間的巨大,不如說是心靈可以抵達的無限遠方。我尤其喜歡他對於“宇宙的低語”的想象,那些看似無意義的宇宙塵埃、那些沉默的星體,都可能蘊含著我們尚未理解的“意識”或“信息”。這本書的語言風格十分自由,時而如涓涓細流,時而如驚濤拍岸,但始終保持著一種獨特的節奏感和畫麵感。它讓我感到,即使我們身處一個看似冰冷而疏離的宇宙,也並非全然的孤單,因為我們自身的存在,就是宇宙最獨特的“心靈”體驗。
评分我必須承認,《宇宙的寂寞心靈》帶給我的震撼是難以言喻的。我原本以為這是一本關於天文學的枯燥論述,但它卻用一種極其獨特且富有情感的方式,將宇宙的奧秘呈現在我眼前。作者並沒有簡單地堆砌科學數據,而是將它們融入瞭一個個引人入勝的故事和精妙的比喻之中。例如,他將黑洞比作宇宙的“沉默吞噬者”,將星係的碰撞描述為“宇宙的擁抱”,這些生動的描繪瞬間讓原本遙不可及的概念變得鮮活起來。最讓我印象深刻的是,書中對“寂寞心靈”這個概念的探討。它不僅僅是指物理空間上的孤立,更是一種存在層麵的、對意義的追尋。在作者的筆下,無論是微小的塵埃顆粒,還是宏大的星係,似乎都承載著某種內在的“渴望”或“訴求”。這種擬人化的視角,雖然帶有主觀色彩,卻極大地激發瞭我的想象力,讓我對宇宙的構成産生瞭全新的理解。閱讀過程中,我常常會停下來,久久地凝視窗外的夜空,試圖在那些閃爍的光點中,找到書中描繪的“寂寞心靈”的痕跡。這本書讓我對宇宙多瞭一份感性上的親近,少瞭一份冰冷的疏離。
评分《宇宙的寂寞心靈》的敘事結構非常彆緻,它並沒有遵循傳統的綫性敘事,而是通過一係列碎片化的觀察和思考,逐漸構建起一個關於宇宙的獨特圖景。我可以感受到作者在寫作時,仿佛是在進行一場深度的精神冥想,將自己的意識延伸至宇宙的最深處。他用一種近乎詩意的散文體,探討瞭時間、空間、物質以及意識之間的微妙聯係。其中,“意識的迴聲”這一章節尤其令我著迷,作者大膽地猜測,在宇宙的某些角落,可能存在著超越我們理解的、以我們無法想象的方式運作的“心靈”。這種對宇宙生命體存在的可能性,以及它們可能經曆的“寂寞”的探討,徹底顛覆瞭我以往的認知。這本書的語言風格非常多樣,時而嚴謹求證,時而飄逸想象,但始終保持著一種內斂而深刻的情感張力。它讓我感到,即使是在最空曠的宇宙深處,也並非全然的虛無,而是充滿瞭某種潛在的、等待被發現的“存在”。它不是一本需要你逐字逐句去理解的書,而更像是一種邀請,邀請你去感受,去聯想,去與宇宙進行一場心靈的對話。
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