【一頁物理】你在那裡嗎?

《斑駁世界》書封。這本書引起了科學哲學家作者卡萊特與物理學者安德森的筆戰。

■ 當世界被創造的時候,你在那裡嗎?當關鍵的演化發生時,你在那裡嗎?為何我們可以相信,未曾親眼見過的事情為真?

撰文 ∣ 高涌泉(台大物理系教授)

  2002年,公共電視台播出了一連八集介紹達爾文演化論的影片,每集長約五十分鐘。這一套影集是由美國波士頓公共電視台製作的,內容包括達爾文生平、自然選擇理論、基因、人類演化等,其中穿插了歷史戲劇與一些名學者的現身說法。全部影片中有一幕特別引我興趣:最後一集討論演化論與宗教信仰的衝突這個尖銳話題,其中一處真實場景看起來像是創造論者的演講聚會。台上很有煽動力的演說者對著台下情緒高昂的聽眾說:「每當你聽到有人開口講說『在幾百萬年前…』,你就問他『你當時在那裡嗎?』來,跟著我說一遍『你當時在那裡嗎?』」聽眾立即隨聲附和,彷彿演化論就此應聲而倒。背後的邏輯似乎是如果沒有任何一位演化論者能夠回答「是」,演化論就沒有堅實的證據,僅不過是理論而已,其力道就此全被消解,沒有什麼強過創造論之處。

  當然這只是創造論者壯膽的心理戰而已,無關乎戰役的勝負。不過我們該怎麼回答「你在那裡嗎?」這個故意刁難的問題呢?我們可以耍嘴皮地反問:「你見過你曾曾祖父嗎?」但是這樣好像還是不能全然令人滿意。其實,這個問題碰觸到了現代科學知識(甚至是哲學)的核心意義,只有靠「一長串的論證」才能講得完整,沒有簡單的答案。

  就原則而言,我們真正面對的問題是什麼時候才可以相信不能直接摸到、看到、聽到的事物。舉個例子,一個原子的大小只有可見光波長的幾千分之一,因而無法看得到。物理學家一直要到一九八〇年代,利用新發明的掃描穿隧電子顯微鏡(scanning tunneling microscope)才勉強算是「看到」了原子。然而在此之前,所有的科學家已經都相信了原子的存在。何以如此?原因當然是原子的概念可以圓滿的解釋太多的現象,如果放棄了它,很多學科(包括大部分的物理、化學、生物)就要垮掉了。再者,沒有任何一件與原子概念相矛盾的現象出現。同時,原子理論的預測都獲得證實。一個關鍵的例子是,愛因斯坦1905年提出的布朗運動理論,認為植物學家布朗於1827年所發現,花粉在水中的晃動,就是花粉受水分子不斷地碰撞造成的。愛因斯坦還利用數學預測了一些定量的結果,後來由法國實驗學家裴林(J-B Perrin,1870-1942)證實。這樣的例子每多出現一個,原子理論就更穩固一些。所以到了一九八〇年代,原子的存在已不需懷疑。

  可是在十九世紀末,對於一些比較保守謹慎的科學家來講,原子的證據依然不足。原子論的贊成與反對兩派,仍有爭辯的空間。那時名物理暨哲學家馬赫(E. Mach,1838-1916)採實證主義觀點,堅持反對(質疑)立場,使得擁護原子說的大將波茲曼(L. Boltzmann,1844-1906)相當沮喪。波茲曼後來自殺,傳言與他的理論不為人所接受有關。這段歷史說明任何對於科學理論的質疑,科學社群自家人絕對不落人後。科學理論也只有經過千錘百鍊,才會為人所接受。在近代科學中,「證據」的意涵已更為豐富。尺度太小的物體是否存在,固然不能以看不看得見為判準,一些歷史事件,例如大霹靂(Big Bang),無須身處事件的現場,我們也能肯定事件的真實性。

  回到達爾文理論,它已經取得原子論般的穩固地位了嗎?我的答案為尚不完全是,但已相差不遠,算是最成功的科學理論之一。就如原子論,在原子現身之前,便已通過檢驗,演化論也在我們無法「看到」所有的演化過程之前,已經成立。原因是演化論一來可以解釋生物界的諸多現狀,二來與非常多的科學知識彼此相容,直接一點的如地質、生理、生化,間接一點的如物理、化學。三來透過長期觀察,已經可以驗證某些天擇現象。這些多重因素,就構成演化論堅實的證據。

  名科學哲學家卡萊特(Nancy Cartwright,1943-)1999年出版了一本書討論科學定律的本質,名為《斑駁的世界》(The Dappled World)。從書名就可以約略猜出卡萊特的觀點:科學定律是七拼八湊的,而不是像金字塔那樣,有規則地疊合在一起;科學已經分散成各個學門,各有各的適用範圍。這種說法引得(提出著名的『多就是不一樣』的)物理學家安德森(P.W. Anderson,1923-)寫了一篇嚴厲的書評,駁斥這種觀點已經過時。安德森認為用綿密的網來比喻現代科學才恰當。科學知識固然不是七拼八湊,也不像金字塔,而是一張多重聯通的網。安德森顯然贊同生物學家威爾森(E.O. Wilson,1929-)所強調的「知識大融通(consilience)」的講法。卡萊特的回應則是安德森扭曲了她的觀點。兩人之間的爭議讓我領悟到,或許科學行外的人低估了前面我所強調過的「科學知識彼此相容」之困難與可貴。科學之網越來越嚴密,出差錯的機會越來越低,這是大量科學研究的成果。此之所以我們雖不在「那裡」,卻也知道「那裡」發生了什麼事。

  

本文出自高涌泉教授著作集《另一種鼓聲——科學筆記》頁109-112(2006,三民出版)

鳴謝:在此特別感謝高涌泉教授提供多年來著作之文稿,本專欄將繼續定期出刊。請鎖定CASE PRESS!

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3 thoughts on “【一頁物理】你在那裡嗎?

  • 2011 年 04 月 04 日 at 17:13:49
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    A confession
    身為一個化學家,許多的知識源自於操作程序。與物理的知識結構典範頗有出入。所以我常常說化學家有一半煉金術士的血液。
    當然在化學納入近代科學的常軌時,仍然要通過原子論這一關(當然也包括了元素論)。
    我好奇的是科學家究竟對大爆炸理論,和對演化論,何者更具信心?兩者都依賴微觀的知識與論述。前者需要基本粒子與量子力學,後者需要分子生物學與遺傳學,而微觀的基礎就是原子論。難怪費曼會說:人類如果只留下一句話來傳遞科學知識,那就應該是—萬物是由原子組成…。
    微觀的觀點正是making senses in a non-sensible world. 人類學會接受我們的感知並非天下最可靠的事物時,理性與勇氣的結合才真正成為我們心智上有效的工具。雖然不是全不犯錯,卻是最能反省出我們感知的錯誤。
    non-sensible world是如此的廣大。我不否認信心也是面對non-sensible world的另一種工具,但是在反省感知的錯誤方面,我不得不承認,我總是讓理性走在信心之前。

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  • 2011 年 04 月 04 日 at 17:23:13
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    寫上面一段的動機,是因為西方宗教界批評演化論卻擁抱大爆炸理論,其實是沒有什麼理性基礎的。我就無法判斷科學家對大爆炸的知識已超過演化論,或對理論物理的知識已超過分子生物學。宗教界的厚彼薄此只能說是傲慢與偏見的產物。

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  • 2011 年 07 月 26 日 at 14:47:14
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    根本沒必要回答啊
    接受這是挑釁
    一開始就輸了吧
    倒不如發揮好奇心
    思考一下這個問題 其實很有趣
    因為人類的心靈和求知慾真的是很奇怪啊...
    沒有好奇心 科學家空有真理只是屁啊

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