序
在虛無與無限之間汲取源頭活水
簡麗賢
在杉林溪舉行的吳健雄科學營,晚上天空繁星點點,窗外涼風習習,閱讀商周出版新書《在虛無與無限之間》,腦海浮出朱熹的觀書有感:「半畝方塘一鑑開,天光雲影共徘徊。問渠哪得清如許?為有源頭活水來。」閱讀《在虛無與無限之間》,饒富趣味與哲學觀,正是汲取源頭活水。
「科學作家的桂冠詩人」萊特曼的新作《在虛無與無限之間》,內容豐富,面向多元,探討記憶的反覆無常、宇宙生命的特殊性和大霹靂之前的景象等,引導讀者深刻思考宇宙、生命和心靈,以及極巨大或極渺小的豐饒與微妙。書中以科學家的思維為基底,旁徵博引,用淺顯語言文字延伸思考,能引領讀者遇見活水,獲得新感悟。
此外,量子物理學和宇宙學以方程式及觀測為讀者提供答案,萊特曼則以自己的生活經歷與文學作品,以有趣的類比和隱喻解釋宇宙、生命和萬物的起源,引人入勝,引領讀者進入浩瀚無垠的大自然。
《在虛無與無限之間》的科學範疇從科學家小故事到宇宙思維,從科學家的邏輯思維到科學本質的論述,讀者可以邊讀邊思考作者的見解。例如,馬克士威(James Clerk Maxwell)延續其方程式的邏輯思緒,想像肉眼看不見的電磁波,如X光與無線電,穿越空間的軌跡。又如,根據愛因斯坦的想像,如果兩個時鐘位置前後交換,它們的指針移動速度就會變得不一樣,這和接近光速的相對速度如何相關?在顯微鏡和望遠鏡的視界,在接近光速的時空背景,帕斯卡在巴黎外郊一棟燈光昏暗而冰冷的房子裡,如何想像「極小」與「無限」;人類究竟以何種方式為自己在世界中定位?如何在無限與虛無的深淵之間跳脫?
物理學家也是數學家的帕斯卡(Blaise Pascal)對「無限」境界的想像,遙不可及的領域,包括無限小與無限大,如何找到定位和方向?作者說,帕斯卡的思緒追著一條窄巷,在想像世界中不斷地依循窄巷前進。之後的科學家似乎也以一樣的步履探索無限,在物理學與天文學中探索新發現,在時間與空間的本質中尋找極小與極大。
萊特曼以宇宙詮釋「極大」,將外太空視為一個寬廣的極大,絕大部分空無一物,但卻點綴閃閃發亮的星系,每一個星系,好比我們的銀河系,都包含一千億顆恆星,尺寸接近一顆恆星的一兆倍。天文物理學家曾以巨大的望遠鏡觀察宇宙正在擴張,星系不斷遠離地球。以此追溯宇宙的起源,大約一百四十億年前,萬物皆擁擠在一個密度極大、溫度極高的區域內,就是我們的宇宙大霹靂開端。在追尋帕斯卡的「無限大」的過程中,我們抵達一個極限,源自宇宙的有限年齡與光的有限速度。
怎樣是「極小」?在宇宙大霹靂的開端,夸克、電子是極小的代表。原子很小,但夸克、電子更小。在每個原子內,中央皆有一個稱為原子核的一小區域,四周圍繞著電子。原子核是由質子與中子組成,而質子與中子的結構是由更小的夸克組成;一個夸克約略比一個原子小一億倍。
書及此,筆者想到伽利略發明望遠鏡對天文觀察的貢獻,以管窺天,以小見大,從古迄今,人類對於仰望的天空相當有感,唐代詩人即是例子。李白的詩句:「舉杯向天笑,天回日西照。」李白醉中舉杯笑邀西天共飲,西天竟然回落日之目、晚霞之臉報他一笑,大自然與人成為好友。杜甫詩:「人生不相見,動如參與商。今夕復何夕,共此燈燭光。」參與商是天上的兩顆星,兩顆星在天體上的位置約呈一百八十度,於不同的時間出現在天空。詩人因觀察到天空的星星,而聯想到親友之間難得相見的景況,感悟油然而生。孔子言:「為政以德,譬如北辰,居其所而眾星拱之。」「北辰」就是「北極星」,以此說明領導者以道德來治理國家,就像天空的天體環繞北極星運行,一切都有規則與方向。
王陽明詩句:「山近月遠覺月小,便道此山大於月;若人有眼大如天,還見山小月更闊。」言簡意賅說明天文觀測開啟人類的視野,一如科學家哈伯(Edwin Hubble)透過觀測,發現愈遙遠的星系遠離我們的速度愈快,進而推論宇宙在膨脹。
「宇宙」其實就是極大與無限。上下四方叫「宇」,古往今來稱「宙」,「宇宙」就是空間與時間的總稱。我們生活在宇宙中,宇宙在空間上浩瀚無垠,而時間是「逝者如斯,不捨晝夜」。當我們抬頭望著天空,也許想到人類的渺小,想到歲月的遞嬗,也許能體會李白「天地者,萬物之逆旅;光陰者,百代之過客」的感觸。
古代詩人與哲學家仰望天空與放眼廣袤大地時,或許在胸臆方寸間油然感觸虛無和極限,既是大卻是小,既是小卻是大,因而抒發成文。
在海拔近一千七百公尺的杉林溪,舉頭目視夜空,有幸看見閃爍的星星鑲嵌在天空夜幕上,寧靜而安祥;閱讀《在虛無與無限之間》,沉浸在作者萊特曼的思維中,轉換成理性的探索及對虛無極限的喟嘆,朱熹觀書有感第二首詩:「昨夜江邊春水生,艨艟巨艦一毛輕。向來枉費推移力,此日中流自在行。」或許可以描述我閱讀後的感受,思慮因閱讀而澄澈,自由自在,享受閱讀《在虛無與無限之間》的樂趣。
本文作者為北一女中物理教師