用火

人類學會用火,開始改變大幅地球生態。

普羅米修斯也許只是神話,也許只是描述人類改變地球生態的傳神說法。用火,是人類覬覦能源的伊始,貪婪的新自從無法滿足,讓人類做繭自縛、走上不歸路,和普羅米修斯下場雷同,但是人類的海克力士是誰、海克力士在哪?

普羅米修斯屬於泰坦神族。與眾生一樣,他服從眾神之王宙斯的統治。在一次動物祭祀中,他用詭計欺騙了宙斯;他只把獻祭動物沒有價值的部分交給他,而為人民保留可食用的肉,因為他們是他的門徒。作為懲罰,憤怒的宙斯拒絕凡人擁有火種。普羅米修斯從眾神那裡偷來了​​火種,並將其帶給了人們。為此,他奉宙斯之命,在高加索山脈的荒原上受罰。一隻老鷹定期拜訪他並啄食他的肝臟[1] 很久以後,英雄海克力士用箭射死了老鷹,才將他從這種折磨中解救出來。[2]

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宇宙法庭

宇宙憲法法庭即將受理審理,人類被宇宙秩序維護小組指控的「毀滅地球生態罪」,危及地球絕大多數生物的生存權。宇宙秩序維護小組同時也要求在宇宙憲法法庭裁決前,同意暫時處分,將所有人類立即逮捕、暫時移置第十次元拘留所,避免地球生態持續惡化、無法回復。

由於嫌犯移置規模龐大,勢必將對地球生態產生影響:不管憲法法庭最後如何裁決,不是人類被判永久流放民至不同(異次元)蠻荒星球,部分失去演化適應能力的人類有可能無法適應原始生活而滅絕;就是(指控罪名不成立時)有可能無法再適應回歸後的地球生態競逐,代表人類權益的律師代表與宇宙秩序維護小組律師群,刻正展開激辯。

代表人類權益的律師代表,除了質疑暫時處分可能影響人類回歸後的生存權,也向憲法法庭建議,應有地球人類代表自己的權益辯護,而不是全數委由他們代為辯護。

針對地球人類代表的疑問,憲法法庭當庭裁決,原始、不文明的人類,不宜在裁決前讓他們知道 宇宙還有先進文明存在,避免裁決後影響人類自然演化的進程。而且人類野蠻的次文明文化也認為,地球其他生物不值得尊重,任何處置也不曾問過其他生物,不讓人類參與憲法法庭的辯護,符合人類文明標準,只能說「剛好而已」。

憲法法庭也特別決議,關於人類自行辯護的要求,就是不准也不得抗告。

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沒有人懂量子力學

 人們對量子理論的不解與疑惑,正如費曼 (Richard Feynman, 1918-1988) 所曾下過的註腳一樣困惑人心:

"I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics." 「我想持平來說沒有人懂量子力學」(影片22秒前後)

而且費曼膾炙人口的路徑積分,就是因為他覺得別人的量子力學怎麼看怎麼不可思議,才自創一路的奇門術數,卻意外地為 70 年代以降的高能物理提供一個登龍奇術。

有關量子哲學的爭辯傳說不斷,以下的傳說,更加傳神。

傳說 80 年代在維也納一場紀念物理大師貝多芬的演講會上,李斯特口沫橫飛地介紹量子理論的精妙之處。講沒幾分鐘,台下的主持人柴可夫斯基忍不住和李斯特辯論起來。

兩造禁不住激動的情緒,步步相逼,最後所有教授、博士後、研究生都在講台下圍著忘情激辯的兩位大師。[註一]

這方激動的說「不對不對,應該如此如此」那方激情地回應「不對不對,理當這般這般」只見圍觀學者不住的點頭,對雙方所謂的「如此如此、這般這般」都一致表示贊同。

搞了近一個鐘頭,真理是越辯越是一頭霧水。最後,柴可夫斯基惡狠狠的告訴李斯特

you should read the textbook」,而李斯特則不屑的回他一句「you should do your homework」。

筆者在大四就修過力子力學,大學畢業被系主任「騙」去考研究所,系主任說我必修課都修過,只要翹著二郎腿就可以畢業。

沒想到研一的授課老師居然說「大學的不算」,又修了一次。到了美國,美國老師說「台灣的不算」,無奈的再修一次。短短的學生生涯三修量力、三修電力,照理說應該道行越來越高,因此自以為自己量力修為驚人。聽了兩位大師爭訟,才知道自己根本不懂,回家再練,每年都練、每天都練,誓言把馬步蹲到位。開始教書後,又教了幾年量力,只能說道行越練越有心得,馬步越蹲越穩,也越練越瞭解費曼那席話的深意。

神奇的數學

說到虛數進入微觀世界的歷史,先說一下數學和物理分家,時間點很難切,牛頓寫下微分,但是牛頓統一古典力學,功鑠古今,加上他也做很多實驗,多數人認為他是物理學家,微積分學習上的困難,讓當時不少的物理學家感到有點吃力,從那時起,數學家、物理學家開始有了初步的分野。

其實,19世紀在做電磁學的知名學者,多數是數學家,統一電與磁的 Maxwell 馬克士威,他的博士學位就是數學學位。寫下里曼幾何的大數學家里曼 Riemann ,在電磁學的研究上也是影響深遠。

19世紀電磁學可以蓬勃發展的主因,是很多數學家都插手,或許也是因為數學家插手,對一些數學基礎不太好的傳統物理學家非常吃力,因此當時幾乎喊得出名字的電磁學物理學家,幾乎都是數學家。最諷刺的是,一樣以物理直覺出名、學徒出身的法拉第,居然被說沒受過嚴格數學教育,數學不太靈光,現在回想,所謂數學不好,應該是和里曼、馬克士威這些大數學家的數學功力對比,其實他的數學說不定也是相當不錯。

數學和物理看起來分分合合,其實數學家對物理好奇,物理學家需要學習數學、對數學的依賴,應該從來沒有間斷,而且物理學和數學真正壁壘分明,大約是出現在20世紀初。

20世紀初,因為微觀世界的研究,大概是數學家比較沒有著力的空間,當時也以各種和傳統直觀相違的實驗現象太過突出,開始出現現在我們稱為近代物理學家的時代。

虛數 imaginary number 出現在物理文獻的歷史,時代久遠,在電磁學上主要是一種方便計算的巧門,薛丁格會拿來發展波動力學,應該不太唐突。

楊振寧把電磁學的對稱群推廣,發現原子核物理的奧祕和數學密不可分,之後讓很多物理學家舉一反三,發現再奇怪的數學,都可以找到對應的自然現象,數學和物理的分際也因為需要而開始模糊。

總之,海森堡意外發現量子現象和矩陣有關,隨後薛丁格利用虛數獨立發展波動力學,現在回頭看,就像里曼先寫下里曼幾何,愛因斯坦獨立發展廣義相對論,最後發現兩者不謀而合一樣,看起來非常合理。

電磁學的複數空間只是方便的工具,量子力學的複數空間看起來是真實的存在(我們可以感覺或測量的只是「真實世界」的投影),既然如此,比複數空間更廣義的數學空間,是否和真實世界有關,是否找到更完整的數學才能釋疑,才能讓我們真正暸解看似「神奇」的微觀世界,才能讓我們大嘆「原來一點也不奇怪」,問題只是數學工具有問題。

我們雖然無法確切掌握微觀世界,但是量子力學卻可以有效「短期」預測未來,就像颱風動線的預測,雖然不能盡信,但是還是很有參考價值,以量子元件為基礎的電腦、手機,還是可以有效拿來用。

偶爾當機,雖然原因複雜,即使有一部分來自累積的量子不確定性,但是對一般人而言,那不是問題,通常關機、重新啟動,又是一尾活龍,就像颱風過後滿目瘡痍,多數人都能打起精神重整家園,過幾年好像什麼都沒有發生過,只留下淡淡的記憶。

[註一這一段的地名與人名仿效N.D. Mermin 做法,均經變裝。

兒童畫冊:https://g.co/gemini/share/af573546fd8c

愛因斯坦與費曼

另一個版本

https://g.co/gemini/share/4d4143220cca





生化電池

給做生化的同仁建議,用在人體醫療的微型機器人的電池,應該是仿生電池,順便靠「吃」體內的營養成分發電。

這種仿生電池、機器人需要設計如何融入人體、避免身體免疫系統的攻擊。

給做生化的同仁建議

再生能源和綠能字面意思不太一樣,其實也和環境友善有點距離,這兩個名詞常被企業界混用、當成濫用地球能源的遮羞布,只要綠、只要再生,就可以為所欲為。

綠能已經被窄化成不排放二氧化碳的能源,這種定義不但忽視其他污染源與污染方式,其實和綠的原意也有出入,綠色植物應該是真的綠,他們一樣呼吸氧氣、排放二氧化碳。

二氧化碳也不是氣溫上升的唯一因素,個人就習慣二氧化碳濃度高一點的環境,半夜一到就精神百倍、神清氣爽、攻無不克。

再生的意思是「短時間」內可以「再生—— 回復原狀」,核分裂、核融和都是改變元素結構的變化,即使能耗用好幾倍的能量進行逆反應,多半也極不穩定。

濫用上帝努力138億年精心打造的生態平衡宇宙,根本和再生十萬八千億里。

應該只有詐騙集團會說核能是再生能源,不過最近COP有幾個科技大國試圖把核能說成「綠電」,也是故意不提各種核污染、試圖魚目混珠、矇騙三心兩意的民眾。

量子真相

真相

真相、reality 是否存在,一直是哲學家針鋒相對的爭點,因為波爾堅持的哥本哈根詮釋,被愛因斯坦洗臉,也成了物理學家的熱議焦點。

電子的真相

哥本哈根學派認為(微觀)世界是一種機率的混沌存在,只有測量時才能知道事件處於什麼狀態。例如電子在前進,每一次測量瞬間,才能確認電子的位置、動量等物理狀態,隨後電子又進入機率世界,無法掌握。

陪審團的真相與嫌疑人的行為軌跡

這其實和美國靠陪審制度來決定真相或事實(reality)的現象很類似。

陪審團「認為」事實是什麼,事實就是什麼,多數人不在乎冤獄或誤判,也認為趕快解決問題,社會才能繼續運作,至於一個犯罪嫌疑人到底做了什麼事、受了什麼冤屈,沒什麼人在乎,結果也是,美國這個社會可以繼續進行、每個人的生活可以繼續下去最重要,花太多時間糾結如何發現真實,代價太高、於事無補。

電子行進的軌跡就像犯罪嫌疑人的日誌,審判結果「確認」嫌疑人在審判當下的軌跡,一連串的「審判」結果,寫下嫌疑人不連續的軌跡,如果想知道嫌疑人在兩次審判間做了什麼事,只能再測量一次,也就是再審判一次。只是審判團可以審判「過去」的事件,物理學家目前還無法回到過去測量電子的物理狀態。

量子儀器才能做量子測量?什麼才是量子儀器?

更有人質疑,要測量「微觀」的量子世界,應該用用微觀的量子儀器,而非巨觀的「古典」儀器,至於怎麼製造量子儀器又是說不清楚的難題,這個問題恐怕才是問題的根本。

佛經和論語是誰的著述

佛經和論語類似,都是後世人「敘述」前人的論述,個人很懷疑世尊與孔子是不是真的說過那些話。

世人渾渾噩噩,很難溝通,個人設法說服其他人時,就常被迫說,這是費曼說的、這是愛因斯坦說的,這樣很多人都能接受,至於前輩是否真的說過這些話,好像也不是很重要。

金剛經和其他佛經,講的應該只是世尊的哲學觀,他認為所有人都受諸如金錢、虛名、責任、權力等世俗影響,讓人很難接近完美的存在,金錢、虛名、責任、權力等世俗影響,蒙蔽了一個人的「真我」,只讓別人看到不真實的「我」,連自己也被矇蔽。

世尊似乎認為,設法拋棄世俗影響,才能見到「真我」。真我就是 ego,哲學家和愛因斯坦想知道的也是 ego 是否存在,還是「我」只能透過別人的眼睛存在、或根本不存在、亦或是否有真我不重要

個人認為佛經的真義只有金剛經裡的一句

「凡所有相皆是虛妄,若見諸相非相,即見如來。」,

不同經典,反來覆去都在說明這句話。


量子力學量力而為


多世界說法 累壞了世界大導演

談到人們對量子世界的困惑,更可由艾佛瑞茲 (Hugh Everett III, 1930-1982) 所提出的多世界說法 (many-worlds) 可見一斑。1957 年,艾佛瑞茲提出了多世界看法:每當咱們做一次測量,世界就依可能發生的狀態與機率,分裂成不同的世界 (劇情),由量子理論決定進入某一世界 (劇情)的機率,而每個世界 (劇情) 都等價地、獨立地存在。 
  
這個說法,以前說給外行人聽,多半搞得看官大眾一頭霧水、弄得大家不著邊際。但時序進入 90 年代,商場上已有標準樣品,也就是所謂的互動式CD (CDI) 在市面上發行。電影院裡的觀眾,人手一只選擇器,當藍波面對按阮死嘛性格的緊張時刻,一場生死格鬥即將上演。突然,銀幕上出現一條單選題:請問觀眾朋友希望劇情依照下列哪一種模式進行:
  1. 藍波戰勝 (2) 藍波戰敗 (3) 按阮死嘛性格戰死 (4) 藍波戰死 (5) 莎朗史東突然出現,戰事叫停。

觀眾舉行公民投票結束後,劇情順應多數觀眾的要求而發展。

後記:有關金剛經的宇宙觀

金剛經裡,如來一而再,再而三地,告訴芸芸眾生︰

凡所有相,皆是虛妄 
若見諸相非相,即見如來 

佛學經典如同論語,是釋迦牟尼佛四處講學,而由其弟子紀錄而成的經典。坊間很多經典可能只是是後人杜攥而成,並非真典。

如來與佛兩詞或其合成語,在其經典中指的是宇宙間所有有形無形物之總成。由於釋尊認為宇宙是一個生命共同體,人生的目的即為超越肉體的侷限,達到天人合一的涅盤之境。因此,常有我即是佛,佛即是我一類意境的字眼反覆出現。

事實上佛學與佛教就如同儒學與儒教一般,原本風馬牛毫不相干,釋尊也從不提及怪力亂神,坊間諸多教派與釋尊應該沒有任何傳承。

佛經常見描述自然事件的敘述,例如:若有色、若無色、若非有色、若非無色⋯,這種描述方式,從高維空間的角度看,相當自然。

有色、無色,可以想像是一維空間的切割方式,第二或更高維度的簡化切割方式就是非有色、非無色。雖然無法得知,經典為何出現這種多元的敘述,但是可以想像賢者的思維,並非簡單的有、無可以分野。

Climate change

氣候變遷的原因,不是只有二氧化碳、石化燃料,是人類過度使用能源。

能量守恆,能量不會被「消費」掉,只是利用能量的過程,把「有用」的能量轉化成「沒用」的能量。

當宇宙充滿沒用(亦即沒有方向性、無法流動)的能量,宇宙每一個地方的能量密度都一樣時,宇宙就停止有效的能量活動,所有「生命」也不復存在,可以說是宇宙演化的終點。

前提當然是我們同意,廣義的生命是能量改變形式的過程。

後記

費曼在他的書中直接指出,沒有人知道能量為什麼守恆,只知道能量守恆在所有已知系統都成立,而且每次有人發現計算有問題,第一個被質疑不成立的就是能量守恆,但是能量守恆定律依然屹立不移。

第一次發現微中子的實驗,中子衰變成電子+質子+反微中子,當初因為看不到不帶電的微中子,當事人就宣稱發現能量不守恆的實驗證據。包利 Pauli 就直言一定是有新粒子帶走「不守恆」的能量,還命名微中子,最後也被實驗證實。

其實,沒有微中子,不但能量不守恆,角動量也不守恆,問題更大。我們知道角動量為什麼守恆,但是不知道能量為什麼守恆,如果角動量不守恆,撼動的是整個動量守恆定律,也就是牛頓第三運動定律,倡議能量不守恆的人,只能說野心大過天。

江山代有人才出

長江後浪推前浪

一代新人換舊人

量子力學 用三維的眼睛看高維的宇宙

量子力學 用三維的眼睛看高維的宇宙

    量子力學的發跡與遠景 交大物理所   高文芳 摘要 2005 年已被物理界訂為國際物理年,旨在紀念愛因斯坦於 1905 年,寫下近代物理史上最重要的一頁。由於愛因斯坦反對以波耳  ( Bohr)  為首所主張,世稱哥本哈根學派的量子力學詮釋法則,遂引發兩造持續近 30 年...