偶然的宇宙

　　★世紀科普經典《愛因斯坦的夢》作者
　　以詩意筆觸，寫出了人類對於宇宙的理解與玄想
　　立論深入的優美科學散文

　　在已知與未知間有條分際，踏過這分際，就是奇異、不可預測，以及生命……

　　萊特曼是少數物理學家可以在著作裡同時提到達賴喇嘛、天文學家利維特（Henrietta Leavitt）、杜思妥也夫斯基、以及暗能量的人，靈巧地引導讀書出入於現代物理和哲學的論辯。

　　在本書中，萊特曼以七篇優雅動人的散文談論他心目中的宇宙，探討了多重宇宙、永恆和不朽的問題、神和宇宙的創造、宇宙的對稱性、宇宙的大小、宇宙的法則、以及我們如何習慣分解宇宙為微小的粒子去觀察它。不僅碰觸到生死、道德、人類意識的主題，他更讓我們意識到，宇宙比我們所知道的要大得多，也陌生得多。那是個基本上不可知的宇宙，彷彿神正在創造其他宇宙，我們永遠不會知道也看不到。

　　科學一直在改變我們思考以及自我認知的方式，萊特曼以他作為科學家的個人視野，引領我們思考宇宙的幾個大哉問，可以說是現代科學裡的《湖濱散記》，用文學家流暢的敘事談論原本應該艱澀難懂的超弦理論、暗能量、希格斯粒子，既是個物理學家，也是個說故事的人。「我們的宇宙只是統計學上的偶然事件嗎？我們之所以能在這裡觀察宇宙，也只是偶然的嗎？」萊特曼讓我們反省物理學家對於規律性、對稱性以及秩序的執著。

名人推薦

　　著名科普散文《愛因斯坦的夢》作者
　　中央大學天文科學所教授 陳文屏
　　台灣師範大學地球科學系副教授 傅學海 專文推薦

　　「本書是當代梭羅為我們這個數位、宇宙論、量子時代所寫的《湖濱散記》。在時空有別的佛 瑞德．霍伊爾之後，就沒有人敢涵蓋這麼廣泛的領域，而且出以如此優雅、簡約、私密的筆調。」——強．卡巴任（Jon Kabat-Zinn），《當下，繁花盛開》（Wherever You Go, There You Are）作者

　　「萊特曼優美的著作啟發我們談論人類存在的奇妙。這本書引領我們看著天空，看見更崇偉、更包羅廣泛的宇宙。」——瑪格麗特．格勒，哈佛－史密森天體物理學中心

　　「萊特曼以智識之光照向宇宙，光的反射照見我們的人生。」——大衛．伊格曼，貝勒醫學院神經科學教授，著有《總和》

作者簡介    

艾倫．萊特曼（Alan Lightman）

　　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。曾替美國《哈潑》、《紐約客》、《紐約書評》等雜誌、報刊寫詩與書評。擁有物理學博士學位艾倫．萊特曼既是理論物理學家，也是小說家。過去曾在哈佛大學與麻省理工學院教授天文學與物理學，目前在麻省理工學院擔任人文學科的助理教授，是該學院第一位榮獲雙教職合約的人。萊特曼創作了六部小說。第一部小說《愛因斯坦的夢》在1993年發表，是一本全球暢銷書，並獲得台灣2000年的「世紀之書」；1994年的作品《好小子貝尼特》（Good Benito），主角是一位愛好科學的業餘研究者，卻不甘於平凡，希望成名；2000年出版的小說《診斷》（The Diagnosis）則進入美國國家書卷獎決選名單。此外，還有散文與寓言選集《時間旅行和老爸喬的煙斗》（Dance for Two），以及多本闡論科學的書籍。他發表的文章散見於《紐約時報書評》、《紐約客》、《大西洋月刊》（The Atlantic monthly）、《哈潑》、《自然》，以及其他刊物。他也是哈布斯威爾基金會（The Harpswell Foundation）的創始主任。這個非營利組織的使命，是增進柬埔寨婦女權能。萊特曼現居住於波士頓地區。

譯者簡介

謝孟宗

　　東海外文學士，成大外文碩士。曾獲梁實秋文學獎、台北文學獎等多種創作、翻譯獎項。個人專頁：www.facebook.com/kafka17

偶然的宇宙
瞬息的宇宙
靈性的宇宙
對稱的宇宙
廣袤的宇宙
合律的宇宙
無形的宇宙

推薦序

【幫宇宙寫詩 】 陳文屏

　　宇宙的本質為何？如何而來？將來命運怎麼樣？這些，有可能說得清楚嗎？

　　中文的「宇」意為「古往今來」，也就是時間，而「宙」則是「上下四方」，也就是空間；換句話說，宇宙由空間與時間建構而成。英文除了 cosmos 大千世界這個字，最常用來稱呼宇宙的字為 universe ，其中 uni- 的字根表示「唯一」， verse 為 versus ，亦為「轉變」，加在一起成為「整體、一以貫之」之意。比起來中文略勝一籌，有具體的表達，卻沒有限制只能有單一宇宙。

　　空間中的物質、能量彼此交互作用，產生了不同現象或新的物質形態，其中因果關係的順序，就是時間。相互作用的道理就是「物理」，而組成成分與變化的學問，就是「化學」。藉由「數學」的穿針引線，這套近代科學使用的工具似乎頗為管用，讓我們對於東西的組成以及運作的道理，包括了日常生活中的物體、太空中的天體，甚至生命體，我們也都越來越瞭解。

　　但是宇宙本身呢？成分是什麼？怎麼運作？看看以下兩段有關世界起源的敘述：

　　天地混沌如雞子，盤古生其中，萬八千歲，天地開闢，陽清為天，陰濁為地。盤古頂天立地，如此又萬八千歲，天數極高，地數極深，盤古極長。然後身體各部分成了風雨雷電、變成了太陽、月亮、星辰、山岳、江河、陸地，造就了人類與萬物。

　　天主創了天地。大地還是混沌空虛，深淵上還是一團黑暗，天主的神在水面上運行。天主說有光，於是就有了光。天主將光與黑暗分開，成為晝夜。再分開了穹蒼以下的水和穹蒼以上的水，稱穹蒼為天。天主說天下的水應聚在一處，使旱地出現。於是有了陸地、海洋，長出青草、果蔬；又造出了太陽、月亮、星宿、魚鳥、各式生物。

　　數千年來的中西宗教傳說，對於開創世界的說法居然類似。那麼現代宇宙學關於宇宙的來源怎麼說呢？

　　將近一百年前，美國天文學家哈伯（Edwin Hubble）發現遙遠的星系都在遠離我們而去，而且距離我們愈遠，遠離而去的速度愈快，儼然我們處於空間中特殊的地位。但要說人類隨著科學的發展所學到的教訓，起碼學到了「平庸法則」，我們學到地球不是宇宙中心，而繞著太陽運行；太陽則繞著銀河系中心運行；銀河系也不過是千億個星系之一。利用平庸法則解讀哈伯的發現，就是宇宙其他地方應該也看到一樣「愈遠愈快」的現象，這表示宇宙正在膨脹。想像有個炮彈炸成碎片，每個碎片都看到其他碎片遠離而去，而因為爆炸在同一時間點，跑得快的碎片當然就跑得遠。

　　既然宇宙處於膨脹狀態，那麼之前體積比較小，溫度比較高，因而推測「最之前」有個起點，稱為「大霹靂」，時間與空間於焉開展。這太匪夷所思了，因為宇宙不就是全部嗎？如果宇宙有起點，那麼之前是什麼？宇宙正在膨脹，那麼外面又是什麼？不過數十年前，這些仍然屬於宗教或哲學的範疇，現在這些都是答案逐漸浮現的科學課題，有些已經可以經由觀測實證。

　　除了遠離的星系，天文學家還偵測到大霹靂後充斥在太空中的熱雜訊（Thermal Noise），另外有證據顯示宇宙曾經處於極高溫狀態，以致發生核反應，還有目前發現的天體，年齡都有個上限。在在顯示宇宙並非永恆不朽。

　　大霹靂是目前最廣為接受的宇宙學說。從不同觀測證據推論出宇宙始於約一百三十八億年前，剛開始溫度極高，物質與能量混在一起，電力、磁力、萬有引力、原子核的力量也都沒有分別，整個混沌一片。大霹靂之後 秒後，宇宙溫度為 ，萬有引力首先獨立出來。 到 秒，宇宙體積暴脹了 倍，造就了後來均勻的時空。宇宙持續膨脹（盤古撐開天地）也逐漸冷卻，各種基本力量與物質出現。大霹靂之後大約三分鐘，核融合產生了簡單的原子核。宇宙年齡達到三十八萬年，溫度仍高，電子與離子無法結合，光持續被吸收，直到冷卻到3000 K，宇宙才從不透明變成透明（讓它有光！）。大約兩億年後，恆星開始形成，之後彼此繞行構成星系。恆星周圍形成了行星（天地開闢），出現了生命，人類發展出高等文明，居一小隅時空，試圖探索宇宙的秘密，似乎還探出了端倪。科學家以熟悉的神話故事描述世界的來龍去脈！

　　大霹靂學說描述了時空起源之後的發展，對於大霹靂本身（或之前）倒沒有解釋。我們還不清楚地球的內部結構，甚至人體的運作也不完全了解，卻對宇宙的歷史有如此精準的描述，實在不可思議，主要是宇宙早年狀態單純，所以簡單。我們逐漸解答宇宙「是什麼」，但還無法回答「為什麼」。

　　太空中彼此遠離的星系不像是空曠的教室裡大家彼此遠離，因為教室已經存在，而時間與空間則在大霹靂剎那創造出來，星系乃是隨著膨脹的時空彼此遠離。整個宇宙處於膨脹狀態，但是小尺度之下天體互動仍受引力規範，可以互繞、相撞。這就像電影院散場，大家彼此遠離，但是兩兩仍然相近談話。在大霹靂之前，那個後來成為我們這個宇宙的「東西」可能處於這個或那個狀態，最終成為某個狀態而開始膨脹，開展出時空，有了一套因果關係的法則。之前可能有別的宇宙，目前其他地方也可能存在別的宇宙。為什麼不？平庸而已！

　　萊特曼這本書從宇宙創生這個偶然說起，試圖連結宇宙及生活中的哲學與宗教。這些科學課題走在最前沿，多半還沒有答案，甚至連問題都還說不清楚，也因此很難游刃有餘，而無法如之前《愛因斯坦的夢》一般遊走在科學與浪漫間。如果想要藉此得到科學上的「標準答案」，或許會失望，但如果想欣賞怎麼提問題，看看宇宙大哉問如何跟似乎不相干的歷史、美學擦撞出火花，這本書絕對值得拜讀。

　　光是銀河系就有數千億顆恆星，太陽毫不起眼，卻正因為「平庸」，得以穩定發光數十億年，維續了我們這個文明。太陽大一些，可以提供更充分的能量，但是壽命會短得多；太陽要是小一些，壽命會長得多，但周圍適合生命發展的範圍就會比較狹隘。我們的太陽大小「正好」。另一方面，目前已經在超過千顆恆星周圍發現了行星，類似地球的行星可能亦無所不在，但是地球大小適中，距離太陽也適中，造就了生物誕生與發展。以每個人而言，數億個精蟲可能成就數億個不同個體，我們卻成為了我們。大自然沒有利用最稀奇的元素創造生命，你我的化學成分，是最普遍的氫、氧、碳、氮，這些元素宇宙到處都有。環顧四周，花草星辰都是偶然中的必然，而你我每個人都是平庸中的奇蹟。

　　這本書屬科普書籍，以散文方式撰寫，但論述既深且廣，並非躺著就能閱讀。現代社會的文學家與科學家仍然不對等；科學家能背誦些詩詞，能拉段提琴，就被認為有人文修養，而文學家卻鮮能對科學課題說三道四。目前很多大學推廣通識教育，希望學生具備人文藝術、自然科學、社會發展等基本素養，而非僅止於涉獵本科學問。期待有更多授課者除了專業知識，也是博雅思想家，能夠啟發下一代的全人訓練，別讓這些課程流於營養學分。

　　一片落葉讓人悵然天地悠悠。誰，來幫宇宙寫詩？


推薦序

將心思帶往宇宙的他處 傅學海

　　宇宙，我們所居住的宇宙，對其結構與大小的概念，從古希臘時代到二十一世紀，已經有全然不同的看法。我們住在宇宙之中，隨著科學與技術的進展，學者從多面相探索宇宙，對宇宙的認知也與古人不同，甚至也與一百多年前不同。本書從科學、宗教、文化來看人類對宇宙的認識與變遷，以及對生活、思潮的影響。

　　本書作者與一般科普作者不太一樣。艾倫．萊特曼是少數橫跨科學與人文兩領域的學者，同時受聘於美國麻省理工科學與人文科，教授物理與小說創作。科學給人理性、邏輯的感受，自然現象幾乎是可以預測的，可以化為定律與數學方程式；而小說創作談的是人性中的感情，貪婪、愛、報復心……常難以理解，也難以預測。萊特曼以其多元角度剖析我們所觀察與理解的宇宙，內容還包含哲學觀點、科學與宗教的衝突、對稱與美感的宇宙、浩瀚與無形的宇宙……有許多值得再三玩味與反芻之處。

　　《偶然的宇宙》是一本有趣且有深度的書，從哲理、科學、心靈的層面來探討宇宙，全書含有科學的理性，哲學的思辯論證，字裡行間也散發著濃濃的人文氣息。

下文以各章標題為名，提出個人閱讀後的感受。

偶然的宇宙

　　偶然與必然，常是人們爭論的話題。兩人相逢、相愛結成伴侶，是偶然，還是必然。我們賴以生存的宇宙，其形成、演化至今，是偶然，還是必然。衷心相信情緣命運的人，堅持是必然的結果。但是在現代科學的眼光中，我們所在的這個宇宙很可能是偶然的結果，很可能是多重宇宙中的一個。

　　好萊塢的科幻電影最喜歡多重宇宙的想法，利用時光機器或蟲洞穿越時光回到過去或未來，改變我們現在的人生境遇。

　　在過去，宇宙論所探討的是我們存在的這個宇宙，只有一個宇宙。單一存在的宇宙必然牽扯到一個問題，為何我們的宇宙是現在這個樣子，可以產生我們人類。依據理論，如果宇宙膨脹的力道再大一點點、或小一點點，或是電磁力再大一點點、或小一點點……則就不會形成任何生命，更不用說人類了。我們宇宙的自然定律如此精微，重力、電磁力、核力的力道都剛剛好，每種力稍微增、減一點點，就完全不是我們所賴以生存的宇宙了。

　　為了解釋為什麼有這個宇宙，有各種說法，包括人本主義。當然，上帝以其精妙之手創世的說法從來沒有消失過。目前，多重宇宙的概念提供一個統計上的解釋，似乎可以排除上帝之手的干預。多重宇宙論認為宇宙各有起源與特性，有的重力大一點、有的電磁力小一點、暗能量小一丁點……。在統計上，總會有一個宇宙的各種條件都剛剛好，可以讓生命得以發生、發展，成為我們存在的這個宇宙。作者提到目前的「弦論」，可以推論出多重宇宙的可能。

瞬息的宇宙

　　兩難一直是哲人樂於探討的題材，青春永駐、長生不老與滄海桑田、白雲蒼狗之間，人心的渴望與真實之間總是有落差。

　　作者從人生無常的經驗說起，有女初長成，轉眼成為少女，還在記憶中的少女瞬間結婚了。感嘆人生、環境的變化，內心深處渴望恆常，持有居家住屋、鞋子，直到屋老破舊、舊鞋斷裂。轉而探求物質世界的變化，依據熱力學第二定律，宇宙總是無止歇的趨向混亂，太陽與恆星終會死亡，宇宙終會一片漆黑。

　　我們想要成長、成熟，但又想長生不老。在動物界，人類的壽命算是長的，但我們仍覺短暫。在理智上，我們知道萬物有生有死、有起有滅，但仍然有許多人認為一定有什麼是不朽的、是永存的，例如靈魂，或是佛教中的涅槃境界。

　　即使理智認為人死之後，物質消散，但我心仍然執著，渴望長存，追尋「剎那即是永恆」的珍貴。

靈性的宇宙

　　自從理性興起，理性與信仰之間就存在著衝突，也有許多人嘗試在兩者之間架構橋樑。現代科學興起後，科學幾乎成了理性的代言人。但是仍有許多科學家相信上帝的存在，集科學與信仰於一身。

　　我自己在高中理性覺醒時期，探索科學與宗教的理念，也直接向教堂牧師挑戰過上帝的全能：「上帝如果是全能的，祂能自殺嗎？」我的想法很簡單，如果能，上帝死了就沒有上帝；如果不能，顯然上帝不是全能。當然，牧師也不是省油的燈，這類問題想必被質疑多了。我也不打算告訴各位，我的牧師當年是如何回應的，有興趣的讀者不妨問問自己教會的牧師或神父。

　　作者說得好：「癥結就在於你想信任什麼。信仰關乎希望，非關證據。」好的科學家，包括愛因斯坦在內，幾乎都有很強的信念。容我這樣說，沒有強大的信念，無法堅持追求夢想，包括科學理論也是如此。

　　科學家，尤其是許多物理學家，相信有一套法則，可以一統江山的將重力、電磁力、核力統合起來，幾乎成為一種信念，讓這些智力超人一等的心靈義無反顧的投入時間與精力去追尋。

對稱的宇宙

　　我們所處的這個世界，處處雜亂，但也處處見到對稱，我們的身體就是一例。對稱，顯然成為現代物理學重要的理念。本書指出對稱是需求、是美、是簡約；物理學家尋求物理定律的對稱性，也相信我們的宇宙符合這種對稱性或某種對稱性。

龐然的宇宙

　　任何人面對穹蒼，幾乎都會興起「浩瀚無涯」之嘆。本章即在介紹人類如何測量宇宙的歷史，從古希臘測量地球大小、到恆星的距離、到星系的距離，直到宇宙的大小。並兼而探索人類在宇宙中的地位，以及面對浩瀚宇宙的感受。

合律的宇宙

　　作者萊特曼從人性的混亂與某種規律聯結到科學定律，再由古代的律法、幾何定理轉換到科學的「自然律」。也明白表達，科學的自然律能否保留，端視能否通過實驗的檢驗。

　　放眼望去，我們的世界似乎是雜亂、反覆無常的，卻又合乎某種律動，呈現生活規律與社會次序。人性與宇宙有些類似，科學中的定律有如人間社會的法律。面對宇宙各種現象，物理學家發展出重力、電磁力與核力來描述，似乎這些自然現象受到這些物理定律的規範，雖然有些定律還在修正中。

　　西方哲理認為「真實是理性的」（The reality is reasonable.）。不論是抽象的概念，還是具體的自然現象，都是可以用理性加以探討。如果這個世界是非理性的，則我們就不用去探討了，因為沒有道理可言。萊特曼從古希臘的原子論，牛頓的力學至現代原子論，生動描述了人類心靈探尋自然律的歷程，為了可以理性的解釋眼前的困難（無理），提出有理但當時卻不知道的東西。包立為了解決貝他粒子疑難而提出前人未知的微中子一例，生動而有力的闡釋了這種信念。

　　本章顯示萊特曼闡釋的功力，他在本章結尾強調理性與非理性、秩序與無序、身與心……猶如一體的兩面，人們一方面樂於合律的宇宙與人生，另一方面也愛好意外的驚喜、奇人異物、形相不定的流雲、晚霞……。作者也提到老莊的思想，他寫道：「自字面上來說，影與光。似相反而實相成的力量，是自然世界一切存有的根本。熱與冷。低與高。水與火。秩序與無序。

　　理性與非理性。」冷熱、高低、有序與雜亂、理性與非理性這些相對的概念，都是從我們所建立起來的概念所產生的對立，就像老子所說：「有無相生，難易相成，長短相形，高下相傾，音聲相和，前後相隨。」。

無形的宇宙

　　本章最能反映現代生活的某種變調，尤其是年輕族群的網路、臉書或手機人生。

　　無形，是針對我們人類的感官來說的，尤其是人眼無法看見的光或電磁波，例如紅外光、X光……。科學家利用人眼無法看見的電磁波，探索這個宇宙，擴張了我們對宇宙的認知。更重要的電磁波改變了人們的生活與溝通方式，由現代科技打造的手機、網路與相關軟體，也改變了許多人呈現自我的方式。

　　隨著科技的進步，我們愈來愈依賴儀器探測這個宇宙，不再使用我們自己的感官。就像我們並沒有看到、感覺地球的自轉，而是觀察擺的擺動面呈現轉動的現象，以及運用力學知識知道因為地球自轉，擺面相對於地面呈現轉動，而轉動的程度符合計算的結果。當然，現在可以透過人造衛星拍攝的地球短片，看見地球的自轉。就像現在許多人是透過電腦螢幕、手機螢幕認識這個無形的世界與呈現自我，而不是直接用我們的感官親身體驗這個世界。

　　作者藉著這些案例，傳達一個訊息。現在的我們，彷彿生活在一個無形的宇宙中，並不是我們看見、觸摸的宇宙，而是一個建構出來的宇宙。現代科技加深了這個趨勢，年輕一代透過網路與手機，擴大自我與認識世界，但這個自我形象是自己製造的，所接觸的世界也是別人製造的，並不是自己親身經歷所建構的。

　　網路人生屬於真實或虛假，可能人言人殊，但我自己就有過這種既真實又虛無的體驗。多年前，我出席一位鳥友的喪禮公祭，但是我與這位鳥友從沒見過面，只在貼圖討論區貼圖、哈拉過。即使多年後，我仍然覺得不可思議，竟會為了從未謀面的網友掉淚、參加他的告別式。常逛網路的人常會有類似的經驗，我們熟悉一個陌生人，只因為這人將生活照、生活點滴巨細靡遺地放在網路上，不認識，也未見過面，卻知道這人的想法與家庭生活，例如小女兒滿週歲了，大兒子考上高中、全家去日本旅遊……情似荒謬，卻又真實的在現今的網路上發生。

結語

　　本書有其獨特的風格，在述說科學的同時，帶入哲學意涵，時不時切進心靈世界，優游自在地以各面向闡述宇宙的多重面貌：偶然生成的宇宙、瞬息萬變的宇宙、對稱之美的宇宙、合乎自然定律的宇宙…。

　　往往讀完一章，都會不由自主地暫時停歇，反芻思索。偶爾心思被帶往宇宙他處，晃蕩一番後才再繼續閱讀。

　　簡單的說，這雖然是一本談宇宙的書，卻讓人悠然神往。