物中有理，人間多戲

想起宇宙，人類無疑是非常渺小的。當然，「非常」這個形容詞實在無法真正地描述到底渺小到什麼程度。同樣地，我們也可以說「比起太陽，人類無疑是非常渺小的」。甚至，當我們想橫跨太平洋時，同樣也會有「地球太大」的感覺。然而，太陽系比起宇宙也是非常渺小的，其比例可能連地球上的一粒沙都不如。宇宙實在太大了，大到無法只用「非常」來形容！

根據天文學家的估計，可觀測到的宇宙約有零點六兆兆 (一摩爾) 個類似太陽的恆星。換句話說，宇宙擁有的恆星數量約略與常溫之下二十四公升容器內的氣體分子數量相當。如果我們把宇宙當作一個氣球，裡面裝的竟然都是宛如氣體分子的「太陽分子」了！連巨大無比的太陽都可以比擬成氣體分子，何況我們這麼渺小的人類呢？也許有人還是不認為自己渺小，那我們就再來看看其他更尖銳的比較。假設這位人士因家財萬貫不認為自己渺小。他家能有多少錢？不會超過 Bill Gate的四百億美元吧！然而，我們知道這位自負的人士如果不小心掉了一塊錢，他是不會在意的，甚至可能不知道，因為他太富有了！我們的銀河系約有五千億個類似太陽的恆星，如果那一天銀河系損失了一個太陽系，銀河會「介意」嗎？既然如此，損失一個地球更是「無關痛癢」了！說真的，我們的銀河系只是我們的宇宙擁有的幾千億個星系其中之一，損失一個銀河系對宇宙而且也是「無關痛癢」的。宇宙如果損失了一個地球會有影響嗎？人類所謂的「有恆」有任何宇宙意義嗎？我們能夠不朽嗎？

話說回來，光是我們的腦袋就有上千億個腦細胞，我們還能小到那裡去？比起那些單細胞微生物，我們也是大得難以形容。我們人類真是比上遠遠不足，比下太過有餘！有鑑於此，我們不必過度自卑，但也無法過度自信。我們得看清自己的能力，做好身為宇宙中一份子的角色。也許我們在格萬物之理，戲我有限人生之餘，拾回許多自信，因而不再自卑於浩瀚的宇宙之中。

其實也是因為人類的努力於格物致知，近幾十年來對宇宙的認識大為增加。人類之中就是有雋智如愛因司坦者，提出了足以解釋宇宙間天體運動的相對論。不僅如此，一群物理學家同在二十世紀初也逐步推出了解釋解釋及規範原子世界的量子力學。人類上征下討，幾乎是無往不利。唯一不幸的是這兩大理論在許多物理學家經過半世紀多的努力，似乎尚無法銜接起來。近年來更有許多學者致力於所謂的「重力的量子理論」，但是還是無法尋找出重力與其他力場統一的理論。宇宙的奧妙確實不是人類短短幾百年的科學史就可以洞悉一切的！

人類可觀測到的宇宙（當然也可能存在觀測不到的宇宙）除了因其近乎無窮大的體積讓人類感覺渺小之外，它還藏有近世紀才被發現，讓大家感覺謎樣的太空監獄—黑洞。這個由英文Black Hole直譯而來的天體其實不是個洞，而是實實在在的巨大質量，被自身的重力場所壓縮成密度極高的小天體。黑洞的形成通常是由比我們的太陽還大的恆星在燃料用盡之後，內部無法產生高壓以平衡自身重力而形成的。由於其重力場巨大到連光線都無法逃脫，黑洞是個專門捕捉離家出走的衛星﹑行星甚至恆星等等的怪獸，也活像是太空中死刑監獄。由此看來，不是只有地球上才有懲治不守規矩的分子的機構，宇宙本身就有不知多少個如此機構，而且其處置方式是更絕情的唯一死刑，也沒有律師幫忙辯護呢！

這種門禁森嚴到連光線都無法逃脫的監獄是否只進不出而，越長越大而成為不朽的巨無霸？答案是否定的。如果它不停地吞噬當然是會越長越大，但是天理昭昭，它並非如大部分人想像中的只進不出，否則真的會長大到無從駕馭的地步。話說任何具有體溫的物質都一定要幅射能量出來，否則就違反了熱力學第二定律。黑洞既然是由物質組成，也擁有一定的溫度，自然要幅射能量出來的。長期釋放能量使黑洞越變越小，最後就消失於宇宙之中，所以黑洞也有壽命的。據估計，宇宙大爆炸時所產生的黑洞有許多已經壽終正寢了。

大爆炸之前的宇宙本身可能就是個像黑洞一樣縮成一小點而極為高溫的組織，膨脹之後逐漸降低溫度使各種自然的化學元素得以形成，終究變成了宇宙的現狀，而且正在繼續擴張。還能擴張多久似乎尚無定論，也許不是人類所能預知的。如果有一天停止擴張了，重力場的引力將使整個宇宙逐漸收縮，終而被當時最大的黑洞所吞噬，經過一個大循環後又回到極為高溫的一小點。在這大循環之中我們人類存在的時與空都是非常非常微不足道；然而人類卻能見微知著而洞悉宇宙變遷的梗概。可惜的是不管人類對宇宙了解多深都無法影響到宇宙的變遷，因而再次顯露出我們人類在面對宇宙時是多麼渺小！

人類對宇宙的了解直到愛因司坦提出相對論之前都是非常有限的。相對論的提出使人類對時空有新的認識，從而對宇宙有革命性的了解。近百年來，人類對這個歷史中最負盛名的科學理論的了解大大增加，從最初的三個人增加到現在許多人，但是一般民眾還是認為是深奧難懂的理論。其實若撇開其所牽涉到的數學理論，只去了解其十分簡單的假設以及重要的推論結果，應該不是太困難的。在所有的推論中，最為世人熟悉的當然是那個質能互換的公式，這大概與原子彈的發明有直接的關係。反之，最不為世人熟悉的，恐怕是其所引伸出來的時間的觀念—時間並非絕對的，每個人應該有他自己的時鐘。每個人時鐘的快慢完全取決於其運動的速度。談到時間的觀念，令人不得不想起英國著名的物理學家Steven Hawking為了讓世人了解時間到底是甚麼所寫的「時間簡史」一書。筆者認為，對想認識時間在相對論中所扮演的角色的有心之士而言，這本書乃為不二之選。值得一提的是，這本書雖然以極為平易近人的方式撰寫出來的，然其中所描述的物理現象也非一看就懂的，筆者就費了許多工夫，閱讀過許多遍才自認大致了解了這一本書。然而，它居然銷售千萬本以上（要是本書能有其銷售量的百分之一筆者就可以偷笑了），實在很難猜出到底有多少人是慕名而買來收藏的。

時間的奧妙不僅僅因為它不是絕對的，時間的方向更是迷人的科幻主題之一，以「奔向過去」或是「回溯將來」為主題的電影及小說通常都是暢銷的作品。對任何一件事情的發生而言，時間可往將來的方向走，像出生後逐漸長大一樣的方向，也可以往過去的方向進行，一出生就縮回媽媽的肚子裡，媽媽也逐漸年輕回到小女孩的樣子！這種時間往過去方向進行的現象看起來非常不可思議，其實在理論上來說是可能的，但是在實際生活之中無法出現的原因就是受到熱力學第二定律的牽制 -- 任何事件都是往系統亂度增加的方向進行。至於亂度的觀念非三言兩語就可以說明清楚的，故有容筆者在以後的內容中詳加說明。

相對論所描述的宇宙是四度空間所拼成的，其中時間與其它三度距離空間是完全一樣，同時受到運動速度與光速比的影響，不像其它古典的學科如流體力學中，時間與空間大不相同。另外，光線會受到重力場的影響而以非直線進行也是明顯的差別。總之，我們雖然無法證明相對論是完全正確，但是一個世紀以來的觀測結果已經證明它對宇宙的描述與預測要比牛頓力學要準確得多，也讓現代的物理學家及一般世人更加瞭解我們的宇宙。

隨著科學與技術的日益進展，人類對於宇宙的認識也將大進步，對宇宙之大也會有更多的驚嘆，對自然界的複雜性也會有更多的啟示。在驚嘆之餘，人類千萬別忘記我們是渺小得有意義的—因為我們到底還是日漸了解了讓我們感覺渺小的宇宙！

想起宇宙，人類無疑是非常渺小的。當然，「非常」這個形容詞實在無法真正地描述到底渺小到什麼程度。同樣地，我們也可以說「比起太陽，人類無疑是非常渺小的」。甚至，當我們想橫跨太平洋時，同樣也會有「地球太大」的感覺。然而，太陽系比起宇宙也是非常渺小的，其比例可能連地球上的一粒沙都不如。宇宙實在太大了，大到無法只用「非常」來形容！

根據天文學家的估計，可觀測到的宇宙約有零點六兆兆 (一摩爾) 個類似太陽的恆星。換句話說，宇宙擁有的恆星數量約略與常溫之下二十四公升容器內的氣體分子數量相當。如果我們把宇宙當作一個...

目 錄
前 言
零︰淺談宇宙
一 、生命動態的源泉︰力
二、人生的常態︰波動起伏與相位互異
三、能量的真義
四、效率的面面觀
五、各種量的守恆
六、串聯並聯與R-L-C的世界
七、無處不在無時不有的壓力
八、具有人性的氣體分子
九、物質三相與社會三態
十、度量衡單位尚待統一
十一、零與壹的啟示
十二、篩選與模式識別都需要智慧
十三、測不準定律的後遺症
十四、數值演算之今昔
十五、控制，人機溝通與界面交流
十六、燃燒經濟學
十七、架構宇宙現實的常數、係數與指數
十八、熱往低溫傳鹽往淡處散
十九、面鏡的遐想
二十、模擬與現實

目 錄
前 言
零︰淺談宇宙
一 、生命動態的源泉︰力
二、人生的常態︰波動起伏與相位互異
三、能量的真義
四、效率的面面觀
五、各種量的守恆
六、串聯並聯與R-L-C的世界
七、無處不在無時不有的壓力
八、具有人性的氣體分子
九、物質三相與社會三態
十、度量衡單位尚待統一
十一、零與壹的啟示
十二、篩選與模式識別都需要智慧
十三、測不準定律的後遺症
十四、數值演算之今昔
十五、控制，人機溝通與界面交流
十六、燃燒經濟學
十七、架構宇宙現實的常數、係數與指數
十八、熱往低溫傳鹽往淡處散
十九、面鏡的遐想
二十、模擬與現實...