【人物專訪】朱明中:科學背後的人文關懷

撰文:謝善恆(哲學四年級)


朱明中在中文大學物理系任教多年,除了醉心於天體物理學及粒子物理學的研究外,亦十分熱衷於教學。他曾經教授多門通識課,如「天文學」、「相對論與量子物理」等,多年來深受中大學生歡迎。今次他會向我們推介五本書,藉此不僅讓我們一探宇宙運作的基本原理,更希望我們能夠反思科學與自身和人文社會的關係,打破科學太抽象、現實無關的標籤。

 

時間旅行可能嗎?

你有沒有想過,自己可以回到過去改變一些已經發生的事?時間旅行這個看似只會出現在科幻小說的想像,竟然被科學家認真地研究過:2017年諾貝爾物理學獎得主 Kip Thorne 在他的著作Black Holes & Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy中,從相對論有關黑洞的理論出發,探討我們到如何理解時間,以及時間旅行是否可能等問題 。

朱明中之所以推介這本書,是因為這本書對他有重要的思想啟發。有別於一般科幻小說空想,Thorne透過堅實的理論基礎,提出種種關於時間的構想,例如如何透過蟲洞實現時間旅行,或在微觀的層面上,粒子如何有可能穿梭時間到過去和未來。雖然這些想法在現今科學界仍具爭議,甚至只是一些猜想,但朱明中認為,這些基於理論的猜想仍然非常有啟發性。

「當初讀這本書,其實是出於教學需要」,除了在思想上受到啟發,朱明中在教學上亦得益於此書。在這本書中,他學懂如何用簡單的語言及例子解釋複雜的時間理論,令那些即使沒有學過科學的學生,也能夠容易掌握這些理論的基本意義。難怪朱明中的通識課屢獲中大師生讚賞!

書名:Black Holes & Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy

作者:Kip Thorne

出版社:W. W. Norton & Company

 

 

影響世界的兩個理論

朱明中認為,相對論及量子物理學對人類影響非常深遠,即使不是主修物理學的同學,也應該了解一下,於是他就開設了「相對論與量子物理」一課。然而,尋找相關參考書卻令他十分苦惱,坊間有很不少關於相對論的書籍,介紹量子物理學的為數甚多,但兩者都觸及的則十分少。這不足為奇,因量子物理學所處理的是的是微觀世界裡的粒子運動,與相對論所理的宏觀世界裡的物體運動非常不同。朱明中指出,在某一個時間位置下的運動,粒子是沒有確定軌跡的。這顛覆了我們的一般理解,因為日常生活中物體的運動軌跡都是確切的。

幸好,朱明中最後找到了由Brian Greene 所寫的The Elegant Universe。它首先講述兩個論理各自的運作原理,然後再探討這兩個截然不同的理論如何有融合的可能,從而談到近年科學界融合兩者的嘗試—如弦理論(String Theory)、超弦理論(Superstring theory)等。雖然科學家至今亦尚未能完全整合兩個理論,但它們在各自領域的應用中已經有極高成就。科學家1相信,結合兩者的工作對於理解宇宙最根本的形成—例如「黑洞中心」等物理學中未知領域—有著關鍵的作用。

書名:The Elegant Universe

作者:Brian Greene

出版社:W. W. Norton & Company

 

 

物理學以外的人生

介紹了兩本物理學書籍後,朱明中向我們推薦了一本跟物理毫無關係的書,林語堂的《蘇東坡傳》。原來他在美國讀書的時候,經常會在晚上讀一些中國文學的著作,來調劑一下平日對著只數字及實驗的研究生活。而看這本書的契機,是他某次在藝術館中,深深被蘇東坡的字畫吸引,之後便找了這本書來讀。

朱明中認為蘇東坡為人爽直及豁達,讀到他生平的故事時,有很大的共鳴。蘇東坡雖然富有才華,卻不喜歡攀附關係,結果仕途失意,被貶到海南島,甚至有一段時間要捱餓。可是,他卻沒有因此意志消沉,反而笑對逆境,說自己曬太陽便已足夠。他能跟不同的人亦交朋友,無論是文學家、高僧、甚至乞丐,他都能聊上一天。從蘇東坡這種豁達而不拘小節的性格裡,朱明中學會一些待人處事上的道理。這本書雖跟他的研究無關,卻代表了他的人生觀。

書名:蘇東坡傳

作者:林語堂

出版社:遠景出版事業有限公司

 

 

科學只是一堆技術嗎?

朱明中除了關心科學的內部理論,也深切關注科學在歷史上的發展進程。在這一點上,The Structure of Scientific Revolutions對他影響甚深,嚴格來說,這本書並不是一本科學書,而是反省科學為何物的哲學書。作者Thomas Kuhn以核心概念「範式」(Paradigm)指出,每一個時期的科學研究都受到當時的「範式」主宰,「範式」決定了科學家對世界問甚麼問題、用甚麼方法進行實驗。而歷史上每一次科學革命,其實都是一次「範式轉移」(Paradigm Shift)。這就是說,革命性科學理論之出現,並非由舊有理論累積演變出來,而是人們用了全新的思考方法來審視世界。

或許有人認為科學的目的在求真,只要學習最新最精準的理論就足夠了,那為什麼我們還要了解科學的歷史轉變呢?朱明中認為,現今讀科學的學生過份著重技術上的精進,如編寫一些電腦程式來解決一些數學上的問題,往往忽略了數字及符號背後的哲學意義,這樣便很難產生推動科學發展的「洞見」。他認為,推動科學發展的動力,正是那些充滿想像力的哲學討論。故此,認識歷史上各種研究「範式」,從而學習歷代科學家的思考方法就變得非常重要。他舉例說,量子力學之發展,最初甚得力於海森堡(Werner Heisenberg)及波爾(Niels Bohr)的一場著名辯論,而這場辯論充滿了哲學性的討論,甚至跟柏拉圖(Plato)的科學想像有很相似的地方。

書名:The Structure of Scientific Revolutions

作者:Thomas S. Kuhn

出版社:University of Chicago

 

 

科學與美學

A Beautiful Question – Finding Natures Deep Design是另一本探討科學本質的哲學書。這本書希望從古今各種科學及數學理論裡發掘其中的美學元素。朱明中多次指出,科學和數學中這種「美」(Beauty)很難翻譯,因為它遠遠超越「美麗」一詞一般的含意。書中舉了一些例子,如希臘數學家畢達格拉斯(Pythagoras)在打鐵的時候,發覺打鐵聲音有時很和諧(Harmonious)而有時很不和諧,後來他發現,聲音和諧與否取決於錘子的重量和鐵條的長度,

而當中的規則能夠透過工整的數學比例來解釋。原來美學跟數學是有著如此緊密的關係。

仔細一想,這種結合不是很奇怪嗎?說到底,美學也包含一些主觀因素,而科學則是探索客觀世界的變化規律。既然如此,問這種問題的真正意義在哪?朱教授承認,現今的科學理論遠遠未及完美,是「不漂亮」的。但這種「不漂亮」,會驅使科學家去繼續追尋一個更完整、更自然的理論,希望終有一日,科學理論能完美地解釋世界的一切。

書名:A Beautiful Question – Finding Nature’s Deep Design

作者:Frank Wilczek

出版社:「Penguin Books

 

 

「我們首先要做一個好的人,才做一個好的科學家。而一個好的人,所包含的,是遠遠超越科學」,這不僅是朱明中想向有志於科學者傳達的訊息,亦同時希望不是讀科學的人能夠了解,今時今日的科學成就並不只是技術,其背後實有一種美學、哲學及歷史的關懷。科學與人文社會及世界從來都不是隔絕的。

 

朱明中專訪影片:

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