讀書日，這些科學著作不了解下怎麼行？

　　2018-04-23 22:42黑洞/宇宙

　　今天是世界讀書日，果殼決定教大家以閱讀文學一般如沐春風的方式，來讀一些你們平時揪著頭髮也讀不懂的科學著作。

　　

　　圖片來源於Giphy.com

　　在一流或准一流的文學作品中，如果你仔細推敲，都會發現其中一個叫做「原型」的事物存在，「原型」來自英文archetype，由兩個詞根arche和typo所構成，最早指的是模子，古希臘哲學家，那個什麼都喜歡搞一搞的柏拉圖把這個實體概念引到了精神範疇，他認為宇宙間萬物皆由理念世界中的原型所創造出來。

　　而後世的瑞士心理學家，弗洛伊德的死對頭榮格則結合自己最著名的「集體無意識」理論，重新界定了「原型」，認為像是神話、圖騰、夢等等具有文化含量的意象，都屬於原型，它們會在文學中尋求各種表現。

　　沒有什麼方式，能比去談論他筆下所描述的偉大原型——黑洞——更適合用來緬懷一個多月前離世的霍金爵士。關於《時間簡史》這部被大多數人標定為「看不懂」的書，我所認為最好的閱讀方式，無非是直接打開它的第六章「黑洞」，一口氣讀到第七章「黑洞不是那麼黑的」，你不但會獲知他被世人所低估的科學成就，而且會被他令人驚嘆的文學想象所折服！是的是的，我想你會發現一位超厲害的大文豪。

　　

　　以「黑洞無毛」和「黑洞不黑」為例，我們來體會一下他天馬行空的文學表現力。在書中這位作家寫到，1970年，他的劍橋研究生同學布蘭登·卡特提出了一個假設：一個穩態的旋轉黑洞正如一個自旋轉的陀螺那樣，有一個對稱軸，則它的大小和形狀只由它的質量和旋轉速度所決定。

　　次年，霍金通過計算證明了的確有這樣一個對稱軸，進一步來說，引力坍塌之後所形成的黑洞是相對論方程所預言的一個解，將丟失其前身的一切其他信息。

　　這結果是不是純粹很數學式樣兒的冰冷，

　　且不知所云？

　　沒關係，優秀的文藝工作者霍金把他們這個費解的發現借用前輩約翰·惠勒——也是黑洞（blackhole）一詞的發明者——的一句話給講得妥妥的，「黑洞沒有毛」。這個「無毛」的說法，形象而逼真地顯示出黑洞被拔光了所有坍塌前特徵的佛系終態，深入人心感動無數理論物理愛好者。

　　

　　霍金在1973年左右提出「霍金輻射」理論，是為了解決黑洞具有熵，也就具有溫度，從而必須向外輻射的問題，這個問題之所以難搞，是因為黑洞一直以來為人所熟悉的德行，就是只往裡吃不朝外吐，但現在又不得不讓它吐……

　　霍金接受了這個challenge，他頗費了一番思考，最後結合量子力學理論假設到，有一些與虛粒子相對的實粒子會在事件視界隨機生成，看起來就好像是從黑洞裡面發射出來那樣，他把這個現象叫做「黑洞不黑」——於是又一次感天動地的文學營銷事件誕生了。我們不得不承認，哪怕不知道光子或其他什麼子是啥的人，都肯定能理解「不黑」到底是什麼個意思。

　　

　　和霍金一起證明黑洞中必然存在密度和空間-時間曲率無限大的奇點的另一位劍橋物理學家，叫做羅傑·彭羅斯的，在創造原型方面能力也是不遑多讓，他曾經和自己的數學家老爸一起設計出不可能的彭羅斯樓梯，不知你還記不記得，這玩意兒直接被諾蘭用到了科幻大片《盜夢空間》裡頭去啦。

　　

　　圖片來源於盜夢空間片段

　　彭羅斯寫過一本普及型跨學科著作《皇帝新腦》，書名就屬於腦洞無邊那一款的，之所以賣不過《時間簡史》，最大原因可能在於作者不肯放棄使用公式（可能也真的是……因為XX做不到呀）。

　　但是，這個從皇帝的新衣引申而來的原型「皇帝的新腦」一詞，在我看來依然是迄今為止懷疑派人士對人工智慧的最佳描述。「讓我們想象一種新型的電腦被推到了市場上，它的記憶容量和邏輯單元的數目可能超過了人腦⋯⋯製造者宣稱它們實際上在思維，是有智慧的」，便在此刻，彭羅斯決定從圖靈機的原始假設開始，循著康托的對角線刪除法、哥德爾的不完備定理等一路向下，來證明這台機器不過是個形式主義的幌子。

　　

　　下面這段帶顏色的知識點補充有點面目可憎，如果嫌煩人可以直接跳過：

　　對角線刪除法論證了實數的數目比有理數更多，而不完備定理則證明了任何一個形式系統，如果能包容簡單算數命題的描述且沒有矛盾，則必然包含系統內所允許的既不能證實也不能證偽的陳述，這些都被圖靈用來證明圖靈機的停機問題是不可解的。

　　而這本書的後半程更是腦洞飄逸，談了很多現代物理學和數學框架下對粒子行為的解釋，薛定諤、狄拉克、馮·諾依曼紛紛登場，來證實本宇宙中「意識存在」是多麼罕見並難以通過設計達成的事件。

　　既然說到了埃爾溫·薛定諤，那不妨也來說一說他的名著《生命是什麼》吧，比彭羅斯早生44年的這位前輩生性特別樂觀（不知道是不是因為感情生活豐富女朋友比別人都多的緣故），他在上個世紀40年代就提出用物理學的方式解決生命基本問題的想法，直接影響了接下去數十年的生命科學研究手段，並很有可能導致了之後不到十年就由克里克、沃森和富蘭克林等人發現了DNA螺旋的結構。

　

　而這本書中所塑造的一個重要文學原型，不，絕對不是貓，可能你想都想不到，是原子——也就是理查德·費曼說的，如果由於某種大災難，所有的科學知識都消失了，只能給未來的人類留下一個信息，他會選擇告訴他們「世界是原子構成的」的那個原子。

　　

　　薛定諤從闡述「原子為什麼這麼小」入手，提醒人們注意物理定律是怎樣在這個尺度乃至更小的尺度上起作用，從而決定了生命過程的複雜性和統計學意義。正如日本物理學家湯川秀樹所說的那樣，我們無法告訴你那隻被放進盒子里的貓到底怎樣了，就是因為這當中涉及到的運算，足以讓他那個時代全世界的計算機加起來也興嘆莫及。

　　還有一位極其懂得調用原型的科學家+文學家，布萊恩·格林也是非提不可，因為他寫過《宇宙的琴弦》，這個「琴弦」既來自於「弦理論」的弦，也暗喻曾經不可調和的五套理論是怎樣地平行演奏、最終合為一曲那樣一個美妙的過程。

　　

　　《時間簡史》《皇帝新腦》《生命是什麼》《宇宙的琴弦》這四本書，都收入在一套叫做「第一推動」的叢書當中，我不知道你在看到這裡的時候會不會尖叫，因為它真的是一套影響了太多科學青年、科學/科幻作家、科學家、科技創業者的經典——一點也不誇張地說，很多有趣的靈魂曾以它為接頭暗號，默默地確認彼此的屬性。

　　「

　　「呀，原來你也讀第一推動！」

　　」

　　以1992年進入中國的《時間簡史》中文版為始，「第一推動」迎來了它的25周年，出版者湖南科技出版社也在這個特殊的節點上，推出了一個新穎的封面設計感十足的紀念版，分為「宇宙系列」「生命系列」「綜合系列」「物理系列」四個板塊。

　　

　　

　　

　　

　　除了上述的四本書，更包括《黑洞與時空彎曲》《大宇之形》《四維旅行》《邏輯的引擎》《複雜》《驚人的假說》《我們為什麼會生病》《時間之箭》《完美理論》《終極理論之夢》等名著，一共49本，這套「第一推動叢書25周年紀念版「歷經一年的籌備，終於出現在了我們面前。

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　　科學

　　特別是自然科學

　　最重要的目標之一

　　就是追尋科學本身的原動力

　　或曰追尋其第一推動

　　同時

　　科學的這種追求精神本身

　　又成為社會發展和人類進步的一種最基本的推動

　　下面這個視頻是那些曾經被他影響過的人對這套書的祝福：