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美即真,真即美?

2015/9/27 — 9:09

半世紀前預言的五夸克粒子終於現身1,最近在歐洲 LHC 強子撞擊實驗中驚鴻一瞥。

Pentaquark 和構成原子核的中子質子一樣,由夸克粒子透過由膠子傳遞的強交互作用組成。後者是宇宙四個基本交互作用之一,令夸克群像被彈簧連著,永不分離,結合為強子。1973 年,21 歲的普林斯頓研究生 Frank Wilzcek 和博士導師 David Gross 發現,強子內的夸克之間幾乎沒有引力。這種「越接近越自由」與「互相禁錮」對照的特性,構建成量子色動力學,精確地以物理定律描述強交互作用。

近乎無重的夸克在中子質子內自由活動,透過相對論的質能互換,以其動能轉化為物質的重量。因此,宇宙中的重,來自「不能承受的輕」。 Wilzcek 在 2004 年和導師同獲諾獎,四年後成書總結現代基礎物理 ,就以 “The Lightness of Being” 為名。

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Wilzcek 少年得志,憑量子色動力學的貢獻,促成了統一三大相互作用力的理論。至此,現代物理離開萬有理論的終極只是一步之遙,只餘重力未能收編。

宇宙的奧秘不可能由一代人發掘殆盡,伴隨 Wilzcek 在物理前線探索不懈的,卻是一個靈性問題:

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世界是否一些美麗意念的體現 (Does the world embody beautiful ideas) ?

「美者真,真者美2」,筆者一直以為濟慈的名句早已回答了西方哲人自古的懸念,原來是美麗的誤會。詩人的真和美只能存在理想世界,浪漫的情懷令他不能忍受牛頓「把彩虹拆散」,將大自然化約成無情的物質元素和運行定律::

哲學會剪掉天使的雙翼,
用界尺與繩墨來收拾虛玄,
把天神和地怪都清除不見,
把彩虹拆散
就像曾經
把嬌柔的蕾米亞化成陰影3

詩人生於科學革命前期,不知道在時空對稱的宇宙,只有光速不變,彩虹的每一顏色都能通過相對運動轉換。牛頓拆散的彩虹,由後來者以更美麗、更廣義的原理重新編織,送回人間。而物理定律必須對稱、簡約的唯美信念4,至今依然是科學探索的指路明燈,成就了幾乎是現代基礎物理的全部。前年發現「上帝粒子」而竣完滿的「標準模型」中,組成宇宙一切物質的各種基本粒子,大部份在實驗發現前已因對稱的要求而在理論上佔一席位。

愛因斯坦曾說過,如果源自極簡約對稱意念的廣義相對論被實驗否定,他會「為上帝感到難過」;「方程式的美比和實驗吻合更重要」,Paul Dirac 以成功預言反物質的驚世發現印證自已的豪言。對現代物理學家來說,世界就是美麗意念的體現,是近乎不證自明的真理,亦是 Wilzcek 今秋的新書 “A Beautiful Question” 中,毫無懸念的答案。

Wilzcek 的野心不止於說服讀者。他相信,透過直接的詮譯及各種藝術形式的比喻,任何背景的讀者只要有耐心,就能沿著作者提供的西方科學發展圖譜,明白理論的演釋,在科學前緣欣賞現代物理的𤾗煌成就,一窺宇宙最深層的奧秘。A Beautiful Question 不是「科普」,Wilzcek 沒有迴避最艱澀的抽象概念,亦沒有遷就讀者而過份簡化。這是一本需要以「用者手冊」導讀,集科學、科學史和科學哲學於一身的秘笈及詩性詮譯,滿載推動作者畢生探索的熱誠和發現帶來的喜悅。科學家罕有傾情之作,A Beautiful Question 可比擬 Hofstadtler 的 Gödel, Escher, Bach——出版史上「不世出5」的奇葩。

筆者上月曾到日本行山。我們自知,全靠峭壁上的路標、踏腳扶手和鐵梯,一群全無攀山經驗的行友才能在槍岳之巔「打卡(見文首圖)」。同樣地,A Beutiful Quesiton 以古希臘哲學為起點,為讀者鋪設一條貫通古今,登上現代物理絕嶺的唯美捷徑。我們不可能完全理解或認同「美即真,真的美」的真諦,但頂峰的景色一定美麗。

然而,體現美麗意念的世界,只存於宇宙深層。頂峰下的雲霧,隱去人間善惡。槍岳之行後,我到訪長崎,發現一封由物理學家 Luis Alvarez 給日本友人的信:「作為科學家,我們譴責一個美麗的發現被這樣利用,但可以肯定,除非日本立刻投降,更瘋狂的原子彈將如雨下。6

世界是一些美麗意念的體現/世界充滿邋遢、痛苦和爭鬥。7

Wilczek 以波耳原理的智慧作結,毋忘陰陽互補的現實。

 

  1. A Beautiful Question 出版前一日 (2015.7.15),LHC 團隊在預印本平台非正式宣佈發現,Wilczek 可視為賀禮:R. Aaij et al. (LHCb Collaboration). Observation of J/ψp resonances consistent with pentaquark states in Λ0b→J/ψK−p decays. Phys. Rev. Lett. 115, 072001. Published 12 August 2015. Sumbitted to arXiv.org 13 Jul 2015.
  2. "'Beauty is truth, truth beauty,—that is all
    Ye know on earth, and all ye need to know.'":
    The last two lines of John Keats, Ode on a Grecian Urn. 余光中譯,《濟慈名著 譯述》,頁 99,九歌出版社 (2014)。
  3. "In the dull catalogue of common things.
    Philosophy will clip an Angel’s wings,
    Conquer all mysteries by rule and line,
    Empty the haunted air, and gnomed mine—
    Unweave a rainbow, as it erewhile made
    The tender-person’d Lamia melt into a shade.":
    Lines 233-238 of John Keats, Lamia, Part II. 余光中譯,《濟慈名著 譯述》,頁 170,九歌出版社 (2014)。

  4. "Two obsesions are the hallmarks of Nature's artistic style:

    • symmetry—a love of harmony, balance, and proportion
    • Economy—satisfaction in producing an abundance of effects from very limited means": p11.
  5. "Every few decades, an unknown author brings out a book of such depth, clarity, range, wit, beauty and originality that it is recognized at once as a major literary event.": GEB 封面推介,引述自 Martin Gardner 1979 年在 Science American 專欄。
  6. "As scientists, we deplore the use to which a beautiful discovery has been put, but we can assure you that unless Japan surrenders at once, this rain of atomic bombs will increase manyfold in fury.":  This rain of atomic bombs will increase manyfold in fury, Letters of Note.
  7. "Beautiful and Not Beautiful
    • The physical world embodies beauty.
    • The physical world is home to sqaulor, sufering, and strife.>
    In neither aspect should we forget the other": The last paragraph of the book, p328.


(原文刋於蘋果日報 What we are reading,此為增補版本。)

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