【書寶二手書T1／科學_A1I】霍金大見解：留給世人的十個大哉問與解答_史蒂芬．霍金, 蔡坤憲
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Thorne），2017年諾貝爾物理獎得主 霍金在這本全球矚目的遺作裡， 提出了關於人類文明如何延續的十個大哉問， 並且清晰說出自己的見解： 大哉問之一：上帝存在嗎？ 大哉問之二：宇宙是怎麼開始的？ 大哉問之三：宇宙中還有其他智慧生命嗎？ 大哉問之四：我們能預測未來嗎？ 大哉問之五：黑洞裡面是什麼？ 大哉問之六：時間旅行有可能嗎？ 大哉問之七：我們能在地球上存活下來嗎？ 大哉問之八：我們應該殖民太空嗎？ 大哉問之九：人工智慧將會比我們聰明嗎？ 大哉問之十：我們如何形塑未來？ 霍金與漸凍人症搏鬥數十年， 腦袋中除了進行最尖端的物理學思考， 他念茲在茲的，都是我們人類如何繼續蓬勃發展、 如何保護最脆弱的地方、如何保有理性思維、 以及應該如何教育孩子以面對未來。 霍金一生幽默、樂觀奮鬥、永不放棄的精神， 也洋溢在這本遺作《霍金大見解》裡。 史蒂芬．霍金 Stephen Hawking／作者 英國理論物理學家、宇宙學家，擔任劍橋大學盧卡斯數學講座教授三十年，全球最暢銷科學書《時間簡史》的作者。在科學上的貢獻，包括潘若斯?霍金奇異點定理、霍金輻射（黑洞會發出輻射），率先結合廣義相對論與量子力學而提出宇宙新理論，公認是愛因斯坦之後最傑出的理論物理學家。 霍金出生於1942年，一生獲得無數榮耀，包括：三十二歲即獲選為英國皇家學會院士，獲頒大英帝國勛章、美國總統自由勛章，亦獲選為美國國家科學院院士。除了《時間簡史》之外，另著有《黑洞與嬰宇宙》、《胡桃裡的宇宙》，與曼羅迪諾（Leonard Mlodinow）合著《新時間簡史》和《大設計》，與女兒露西合著一套童書《勇闖宇宙三部曲》。 1963年，霍金染上漸凍人症（肌肉萎縮性脊髓側索硬化症），病情逐漸惡化至全身癱瘓，無法發聲，必須依賴語音產生裝置，來與他人溝通。2018年3月14日，霍金去世，骨灰下葬於倫敦西敏寺，與牛頓、達爾文為鄰。 蔡坤憲／譯者 東海大學物理系畢，交通大學電子物理所碩士，曾擔任逢甲大學光電學系暨物理教學研究中心講師。目前旅居紐西蘭，任教於漢彌爾頓市 St. John's College，《物理雙月刊》紐西蘭科學與物理教育點滴專欄作者。譯有《觀念物理II》、《怎樣解題》、《時間之冪》等書，著有《觀念物理Ⅵ：習題解答》。 【前言】 *本文作者艾迪．瑞德曼（Eddie Redmayne）是奧斯卡獎及金球獎影帝，在電影《愛的萬物論》中飾演霍金我第一次見到史蒂芬．霍金本人的時候，除了感受到他身上那份非凡的威力，也親眼目睹到他脆弱的肢體，二者之間的反差，讓人震驚。他那堅毅的眼神，搭配那副無法移動的身軀，對我而言，並不陌生，因為我已經對他做過很多研究了——在準備《愛的萬物論》這部傳記電影時，我投入好幾個月的時間，仔細琢磨霍金這個角色，除了拜讀他的作品之外，也研究他的殘疾，並揣摩如何運用我的身體，來表現運動神經元疾病在他身上發病的歷程。然而，當我終於見到霍金本人的時候，這位偶像、這位擁有非凡天分的科學家、這位主要透過電腦合成語音和那對富於表情的眉毛來做溝通的人，仍然令我的內心感到驚訝不已！在談話之間，偶然出現的靜默，總會讓我緊張，於是不自覺的講了太多話。不過，霍金卻非常瞭解這份靜默的威力，這份讓你感到自己似乎正在被細細審查的威力。就在這種尷尬的感覺下，我沒話找話，跟他說：我們的生日相差沒幾天，所以我們有相同的星座。幾分鐘之後，霍金回答我：「我是天文學家，不是占星師。」他也堅持要我稱呼他史蒂芬，而不是以眾人交代的「教授」相稱。 美麗的心靈、出色的科學家、最風趣的人有機會飾演史蒂芬是很奇特的經驗。這個角色之所以吸引我，一方面是由於他外在顯赫的科學成就，另一方面則是他從二十歲出頭，便開始與運動神經元疾病奮戰的內心世界。無論是他的奮鬥過程、家庭生活、巨大的學術成就，或單就蔑視橫在眼前的種種障礙而言，他本身就是一則獨特、複雜且豐富的勵志故事。在我們希望呈現出他所帶給世人的激勵與鼓舞的同時，我們也希望能把史蒂芬在生活中的點點滴滴，不僅是他個人的，也包括身邊所有關愛他的人的勇氣與決心，都完整呈現出來。另一方面，如何從藝人的角度來呈現史蒂芬，也具有同等的重要性。在電影預告片中，我表現出我認為的史蒂芬的三種重要形象。首先是吐著舌頭的愛因斯坦，因為史蒂芬也有類似的風趣與機智。其次是撲克牌中，木偶師造型的鬼牌Joker，因為我覺得史蒂芬總能把眾人玩弄於股掌之中。第三位則是狄恩（James Dean, 1931-1955，美國電影演員），從史蒂芬身上，我看到了狄恩的叛逆與幽默。飾演當代人物，最大的挑戰是，你的表演必須對你所飾演的對象負責。在史蒂芬這個例子，我們所需要負責的對象還包括他的家人，特別是他們在我準備拍攝的過程，很慷慨的給了我許多協助。在史蒂芬前往戲院之前，他對我說：「我會告訴你，我覺得如何。好，或其他。」我回答他：如果是「其他」的話，他只需要說「其他」就好，至於那些讓人難堪的細節，就請饒了我吧。結果，事後史蒂芬很仁慈的對我說，他喜歡這部電影。我自己也覺得很感動。不過，史蒂芬還是很清楚表達了，他以為物理的戲分應該再多一些，而感情的戲則應該少一些。這個意見實在讓人無法辯駁。在《愛的萬物論》拍攝工作結束後，我仍和史蒂芬的家人保有聯繫。當他們邀請我在史蒂芬的葬禮上致詞時，讓我相當感動。葬禮當天，哀榮備至，卻又是很棒的一天。大家分享著與史蒂芬之間的愛，分享許多美好的回憶，並追思這位勇敢的男人——他不僅擁有引領世界的科研成就，更讓殘障人士獲得認可、獲得可以奮鬥與茁壯的機會。我們損失了一個美麗的心靈、出色的科學家、以及我此生以來遇過最為風趣的人。然而，就像史蒂芬的家人在他辭世時所說的，史蒂芬的科研成果與傳奇人生，仍會永遠活在世人的心中。因此，我雖然覺得悲傷，但也很高興向大家介紹這本史蒂芬的遺稿，收錄了他針對多樣而迷人的議題的思考與智慧。我希望你會喜歡這本書，也藉歐巴馬的話，做為結尾：「希望史蒂芬在天上的眾星之間，玩得愉快。」 ——愛你的 艾迪 出版緣起 前言 艾迪．瑞德曼 開場白 我們站在霍金的肩膀上 索恩 為什麼我們必須提出大哉問？??我的自述 大哉問之一：上帝存在嗎？ 大哉問之二：宇宙是怎麼開始的？ 大哉問之三：宇宙中還有其他智慧生命嗎？ 大哉問之四：我們能預測未來嗎？ 大哉問之五：黑洞裡面是什麼？ 大哉問之六：時間旅行有可能嗎？ 大哉問之七：我們能在地球上存活下來嗎？ 大哉問之八：我們應該殖民太空嗎？ 大哉問之九：人工智慧將會比我們聰明嗎？ 大哉問之十：我們如何形塑未來？ 後記 露西．霍金 誌謝 大哉問之一：上帝存在嗎？科學已開始回答許多原本屬於宗教領域的問題。宗教是人類早期的嘗試，希望能回答我們共有的疑問：我們為何會在這裡？我們從何而來？ 從很久以前開始，答案便幾乎只有一個：神造萬物。這個世界其實是一個相當恐怖的地方，因此即使強悍如維京人，也相信有超自然的神存在，從而去理解一些諸如閃電、暴風雨與月食等自然現象。現在，即使科學已經為這些自然現象提供了更好、也更具一致性的答案，但還是有許多人仍舊依附在宗教上，因為宗教給了他們慰藉，而且他們也不信任或不瞭解科學。上帝沒有創造宇宙幾年前，《泰晤士報》的頭版標題是〈霍金說：上帝沒有創造宇宙〉。這篇文章的插畫擷取了米開朗基羅著名畫作《創造亞當》中，生命之火從上帝的右食指傳遞給了亞當的畫面。文章下方，附帶一張我看起來像是沾沾自喜的照片。整個版面看起來，似乎是我與上帝展開決鬥的樣子。然而，我對上帝完全沒有絲毫怨恨。我也不希望給大家一個錯誤的印象，認為我的科學研究工作與「證明上帝是否存在」有關。我的科研工作，是希望尋求一個理性的架構，可以用來理解我們身處的這個宇宙。數個世紀以來，人們一直相信，像我這樣的身心殘障人士，是受到了來自上帝的詛咒。好吧，也許我真的是得罪了「上面的某人」，但我傾向於認為，每一件發生的事都有另外的一種解釋方式，譬如自然律（law of nature）。假如你像我一樣相信科學，認為自然界中有些定律是牢不可破的。你若喜歡，你也可以說這些定律是上帝的傑作；但這比較接近是「上帝」這個稱謂的定義，而不是證明上帝存在的證據。大約在西元前三百年，古希臘的哲學家阿里斯塔克斯（Aristarchus）對於各種食（eclipse），特別是月食，感到非常有興趣。他很有勇氣的提問了：是否真的需要由神來引發月食或日食現象？阿里斯塔克斯可算是真正的科學先驅。他仔細觀測與研究天象，得出一個大膽的結論：月食是由於地球的影子投射在月球上，而不是一件神蹟。由此發現而解開的思想束縛，讓他可以真正搞清楚，在他的頭頂上方到底發生了什麼事，他並且繪出太陽、地球與月球三者之間，真正的幾何關係。由此，他得出一個更為驚人的結論：地球不是位於宇宙的中心，而是位在一個繞著太陽運行的軌道上。這與當時所有人的想法都不同。事實上，他的這份理解，可以完美解釋所有的食：當月球的影子投射到地球上時，發生日食；而當地球的影子投射到月球上時，發生月食。不僅如此，阿里斯塔克斯再進一步推論：天空中的星星，不是當時人們普遍認為的，是天堂地板上的裂縫，而是像我們的太陽一樣，只不過是距離非常遙遠的太陽。「自然律」就是愛因斯坦和我的上帝這是一個多麼迷人、多麼讓人讚嘆的領悟啊！這個宇宙就像是一部機器，依循著少數幾條原理或定律在運作，而我們人類的心靈，竟然可以理解這些定律。我相信，發現這些定律，是人類最偉大的一項成就；這些我們現在稱為「自然律」的東西，將告訴我們，我們是否真的需要一位上帝，來解釋這個宇宙。這些自然律確切描述了，各項事物在過去、現在與未來的運作方式。例如打網球時，這顆球總會根據這些定律的指示，飛往它該去的地方。掌管世間事物的定律不只這一條，還有許多其他的定律，例如能量如何從網球選手的肌肉，轉換成揮拍的力量；再如草地球場上，這些綠草的生長速率快或慢。然而最重要的是，這些物理定律不僅容不得任何的修改，而且適用於萬事萬物——不僅適用於飛在空中的網球，也適用於行星運動，以及宇宙中的每一樣東西。它們與人類制定的法律不同，對自然律而言，沒有「違法」這回事，這就是它們為何如此有威力、有權威的緣故，這也是為什麼從宗教的角度來看，它們非常具有爭議性。如果你也像我一樣，可以接受這些自然律是固定的、牢不可破的，那麼很快你就想問：上帝在這裡扮演了什麼角色？這是存在於科學與宗教之間的一個重大矛盾，雖然我在不久之前才登上報紙的頭條新聞，但這卻是一個淵源已久的古老矛盾。我們或許可以定義，上帝是這些自然律的化身。然而，這卻不是大多數人心目中的上帝形象。大家心目中的上帝，是個像人一樣，且可以和我們建立個人關係的神。然而，當你仔細去思索宇宙的浩瀚，以及人類的渺小與偶然時，這種上帝的形象似乎就顯得讓人難以接受了。跟愛因斯坦一樣，我使用「上帝」這個詞，也是採取一種非人格的態度，指的是自然律。因此，所謂瞭解上帝的心靈，其實就是瞭解這些自然律。我個人的預測是，在二十一世紀末之前，我們便會瞭解上帝的心靈。宇宙來自空無目前，創世（宇宙的起源）是宗教還能置喙的領域，然而，即使是這個領域，科學也已經有長足的進展，相信在不久的將來，也能為宇宙的創生，提供明確的答案。我之前出版了一本書，主要討論上帝是否創造了宇宙，結果引起了一些騷動。科學家就宗教議題發表言論，的確讓人惱火。我無意去勸說別人，該去相信什麼，但對我而言，思考上帝是否存在，是一個真真切切的科學問題。畢竟，我們很難再去找到一個比這個問題更重要、更基本、也更神祕的問題：究竟是什麼，或是誰，創造並主宰了這個宇宙？根據科學定律，我認為，宇宙是從空無（nothing）之中很突然的、自發誕生出來的。科學的基本假設是「科學決定論」：若已知道系統某個時刻的狀態，那麼科學定律便能決定該系統（宇宙）後續的種種演化過程。這些定律可以是由上帝所頒布的，也可以不是；但無論如何，上帝都無法再干擾或違背這些定律，否則這些就不能稱為定律了。如此一來，上帝僅剩的自由，便只剩下決定宇宙創生之時的初始狀態了。然而，即使是那個瞬間，也可能有一些必須遵守的定律。換言之，上帝在決定這些事情上面，是根本不享有任何自由的。宇宙級「食譜」除去宇宙的複雜與多樣性暫且不論，試想一下，如果我們想創造出一個宇宙，我們需要哪些材料？讓我們像在寫食譜那樣，把這些材料寫下來。對於宇宙「這道菜」，我們需要準備哪些材料呢？首先是物質；所有的物體都具有質量。我們的四周充滿了各式各樣的物質，不論是在腳底下、頭頂的天空中，甚或是在太空之中。灰塵、岩石、冰塊、液體等等，都是物質。散布在浩瀚而難以想像的距離之外，那些巨大的氣雲、為數眾多的螺旋星系、以及每個星系之中的那數十億顆恆星，也都是物質。能量，是我們需要的第二樣材料。即使你從來沒有思考過這個問題，我們也都知道能量是什麼。它是我們每天生活都會遭遇到的東西。抬頭看看太陽，你的臉立刻就能感受到它的熱，這是從一億五千萬公里遠的恆星傳來的能量。能量在宇宙之中穿梭，驅動各式各樣的過程，讓宇宙成為一個生生不息、充滿變化的地方。現在我們有了物質，也有了能量，第三樣材料則是空間，很大、很大的空間。你可以用很多方式來形容宇宙：令人讚嘆的、美麗的、猛烈的，但是你絕對不能用擁擠、狹小來形容它。無論我們望向何處，總會看到空間，而且愈看，看到的空間愈多、也愈廣闊。環顧四面八方，所有這些物質、能量與空間，究竟從何而來？我們一直等到二十世紀，才開始有些頭緒。這個答案，來自於一個人的洞察，他也許是有史以來最了不起的科學家。他就是愛因斯坦。我很遺憾，自己沒有機會和他碰面，因為他過世時，我只有十三歲。愛因斯坦理解到一件相當特殊的事情：兩樣構成宇宙的主要材料，質量與能量，基本上是同一樣東西，你可以把它想成是一枚銅板的兩面。他最著名的方程式 E = mc2基本上就是說：可以把質量想成是某種形式的能量，反之亦然。所以，現在構成宇宙的材料，不再是三樣，而是只有兩樣：能量與空間。那麼，所有這些能量與空間，又是從哪裡來的呢？經過數十年的研究，科學家終於找到答案了：空間與能量是在一個我們如今稱為大霹靂的事件中，自發創生出來的。在大霹靂的那一瞬間，整個宇宙就此出現，並與空間一起存在。它開始暴脹，就像氣球被吹氣膨脹那樣。那麼所有這些能量與空間，究竟來自何處？這個充滿能量、有著浩瀚驚人的空間、以及擁有那麼多萬事萬物的宇宙，如何能從空無之中突然出現？如何無中生有？ 對某些人而言，這就是上帝現身的地方。上帝，就是創造這些能量與空間的造物主；大霹靂，就是創世紀的時刻。然而，科學卻有另外一個版本的故事。冒著讓自己惹上麻煩的風險，我想：我們現在已經可以理解，當初讓維京人感到害怕與恐懼的一些自然現象；我們甚至可以超越愛因斯坦所提出的能量與物質這個優美的對稱關係；我們更可以根據自然律，來探討宇宙的起源，並試著問自己，是否「上帝存在」是宇宙創生的唯一解釋。) ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 分享閱讀 書籍狀態請詳看圖示 如對商品有疑問請使用「聯絡店家」發問，發問時請告知完整商品名稱 ■客服電話服務時間: 敝店客服電話 (02) 85316044 服務時間為週一至週五 09:00-12:00 及 13:00-17:00，例假日與國定假日公休 其餘時間請使用 聯絡店家 功能聯繫 。 由於敝店為多平臺同步販售，來電請務必告知為樂天買家以節省您的寶貴時間，謝謝您。 ■其他注意事項: 建議可多利用7-11取貨付款，可在自己方便的時間領貨。