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原天地之美,达万物之理 「人之所以异于禽兽者,几希」,但真正使「人之所以为人者」,孟子认为是性善与道德,生物学家则视基因组为演化的关键。尽管古往今来论述者众,各执其理,但却有一项人类特有的本质,成为划分人与兽的分水岭,那就是「对宇宙回应的能力」!这种回应不同于文字堆砌的华丽颂词,亦非音符组成的娓娓乐音,无关乎复杂难解的方程式……而是懵懂孩童仰望繁星时,发自心灵的那一声惊唿!人与宇宙间的命蒂脐连、对大自然的敬畏赞美,一切美感的起源、探索的萌生,都已不言而喻。
虽然这天赋的本质万年未变,但随着文化的进展,人类认识宇宙的方式多元化了。数百年来,以客观判断、理性思维与逻辑实证为主的自然科学,已经成为了解宇宙真理的主流。而以感性为出发点,透过情感、知觉等体认宇宙自然的美感经验,则被归类于艺术、哲学、宗教与文学所属的人文领域。科学与人文在一般人心目中也俨然分流为两种截然不同,甚至对立的思维模式。
不过「人」仍是所有学问与感知交集的主体,当回归人的本位时,科学与人文其实都是认识宇宙的基础,只是观点与方法的不同而已。感知经验所形成的直觉往往是理性思维的前导,而新思维的建立又会带来迥然不同的全新感受。关于这样的体认,当庄子在两千多年前论及自然之美与天人合一时,便透过「天地有大美而不言」与「原天地之美而达万物之理」加以阐明了。
许多学者对于科学与人文这两种源本于一的文化,如今却分道而驰发出了警示,认为这将戕害人类整体文化的发展。解决的关键在于培养人们透过科学体验美感,以及从美感中看见科学的能力。这样的引导工作需要具备扎实的科学素质与深厚的人文涵养,如沙根(Carl Sagan)、费曼(Richard Feynman)等科学家皆是代表性人物,而本书作者艾伦‧莱特曼(Alan Lightman)绝对亦是当代佼佼者之一。
任教于麻省理工学院的莱特曼是位理论物理学家,也是着述广博的文学家,同时开授科学与写作两种不同面向的课目。他的着作多达二十余本,题材从专业的天文物理教材,如《天文物理中的辐射过程》(Radiative Processes in Astrophysics, 1979)到小说形式的《爱因斯坦的梦》(Einstein's Dreams, 1993)等,论理严谨而饶富趣味,述情生动却不失缜密,篇篇值得深思回味。其中又以《双人舞》(Dance for Two, 1996)这本散文集的风格最为独树一帜。虽然是由二十四篇完全独立、主题各异的短文组成,写作属性也琳瑯满目,从科幻、寓言、神话、纪实、传记、哲理乃至爱情等等,但总能各以不同的角度,或由感性切入科学,或将物论揉合人性,让整部文集宛如一幕幕精彩隽永的短片。
「欲罢不能」或「废寝忘食」这样的形容词或许并不适用于《双人舞》的阅读经验。事实上,我花了好几个星期才读完这本仅七万余字的散文集,足足用了阅读类似篇幅书籍好几倍的时间。这本书并非艰涩难懂,刚好相反,莱特曼的文字顺畅优美,完全符合散文易读的特性,他的思绪清晰,文字幽默充满机敏。科学散文除了谈人、述情外还兼得论理,在处理这最容易与读者形成僵局的症结上,莱特曼的妙笔不仅让文章益发兴味盎然迷人,而且更为读者打开了无限的反思空间。于是,在阅读过程中我不得不时时停下来感受、回想、探索、思考,甚至自我重整,才能心满意足地理好心情与思绪,整备步上下一段不知通向宇宙何处的新篇章。另一个导致慢读的原因是,这本书总会让人情不自禁地一再回味先前读过的篇章,不过有趣的是,即使单单改变阅读的顺序,竟也能体会到不同的韵味并带来新的发现!这让阅读的乐趣与收获都大大提昇。
〈双人舞〉就从女芭蕾舞者多年苦练,在舞台上短短几秒钟的舞姿变换中揭开序幕。〈双人舞〉是全书最短的一篇,莱特曼教授将牛顿定律、重力、库伦力、转动惯量、固态物理中的对称,乃至原子的精细结构、爱因斯坦的广义相对论等,一一拉上舞台,融入了舞者的曼妙舞姿中,让舞蹈之美、物理之美合而为一,将美感与科学并陈于读者的视野与大脑中。接下来的〈笑颜〉再次透过极短篇,从男孩与女孩的湖畔邂逅切入,随着女孩回眸一闪的唇影之光带出了视网膜结构、视觉生理学、分子生物学。而女孩的一声「哈啰!」,又把声学、神经科学、心理学与认知科学融入了男女初识的浪漫情境。最后,男孩在注意力、意识、情感等决策判断下,做出了反应动作:走向女孩。多么浪漫而巧妙地结合了科学与感性啊!
但常把「科学」挂在嘴边的我们,真的打从心里崇尚科学吗?莱特曼在〈地球是圆的还是扁的?〉中,邀请读者一同反思,我们懂得运用科技但是否尊重科学?哥伦布和麦哲伦出航前,似乎并不确定地球是圆的,但又有几人曾亲手实验证明万有引力定律的正确性呢?自诩为「科学人」的我们,对知识的接收竟也只是人云亦云?这是个颇值得玩味的问题。但科学又为何会令人着迷呢?人性本身给出了答案,就是寻找真相、了解真理所带来的满足、愉悦与振奋。科学家正是对此上了瘾的一群人。
莱特曼也毫不避讳地以自己在科学生涯所面临的困境与感伤,为同样投身于科学的同侪与后辈们做出见证。〈期盼成空〉客观分析了为何科学家的颠峰总出现在年轻时,而经验老成的熟手却只能徒在性灵与衰老间挣扎。年过黄金岁月的科学家又如何面对现实、透过转型继续发挥自身的价值,从而完成童年梦想。〈牛顿先生来访记〉同样谈科学家的创造力和研究的挫折,但这回却让偶像级大师亲自作见证。透过一段与牛顿(Isaac Newton)邂逅的遐想,把话题延伸到科学家常有的迷思,如抱怨、傲慢、固执、偏见与不耐烦……当然,还有愚蠢。〈唯求真相〉中更具体地举出了几位以严谨着称的物理学大师如兰道(Lev Davidovich Landau)、爱因斯坦(Albert Einstein)等,都曾难免因情感偏见而错失科学真相的例子。莱特曼借此向年轻学子们宣告,人性缺失并非罕见疾病,重要的是要认识自我、承认缺陷并尝试克服错误。文末引用了培根(Francis Bacon)「顺从人愿的科学」(sciences as one would)来提醒读者,理性中仍有意志与情感成份,这使得人们往往乐于接受自己宁可相信的事情,因而产生偏见,而交互诘难正是排除偏见的好法子。
谈到科学家克服偏见寻求真相的精神,让我想起今年(二〇一五年),「搜寻地外文明计画」(SETI)创办人之一的天文学家吉儿‧塔特(Jill Tarter)博士,与第一位发掘前寒武纪化石的古生物学家威廉‧夏夫(Willinam Schopf)教授应邀来台所做的一场学术演讲。当中有听众询问他们本身是否相信地外文明是存在的,否则没有这样的信念支撑,又怎能毕生从事相关的探索?两位科学家的回答令我印象深刻而感动,他们坦言对此没有任何主观的预设立场,而支持他们研究的唯一动力就是:寻找事实的真相!在极易受到情感影响的科学之途上,观念与态度的传承显得格外重要。
「传承」也是莱特曼相当重视的一个环节,他用了最长的篇幅,在〈徒与师〉中阐述了传承的重要性。因为并非所有的东西都能从书中学到,除了知识之外,思维、谦逊,甚至直觉等都受到传承的影响。无怪乎四一%的诺贝尔奖得主,其师门或团队也都顶着诺贝尔桂冠的荣耀!
请试着用一千五百字写一部传奇小说,故事里要有地理背景、历史渊源、民族情结、哲学省思,外加神祕的氛围,而且必须不假图解、符号、专有名词、数字和方程式,单靠文字叙述来把海市蜃楼的复杂大气现象,以科学原理解释清楚……最重要的,这些元素还必须完美地结合在一起。想看看莱特曼如何把这个故事说得精彩绝伦吗?请翻到书中的精彩超短篇:〈幻影〉。
若想把宇宙大霹雳(Big Bang)后「暴涨」(Inflation)理论的起源,拍成一部类似二○○五年奥斯卡金像奖最佳影片「冲击效应」(Crash)这样的电影,剧本该怎么写呢?莱特曼教授〈十二月里某一天〉或许是个不错的选择。在宇宙一百三十八亿年中平凡的某一天,一九七九年十二月六日,狂吠的狗、骑车上学的大学生、开车到硅谷上班的男人、身穿时髦花呢套装的女人和在书店翻看《一座小行星的饮食方式》的壮汉……他们之间到底有什么神秘的关连?答案在午夜时分揭晓。天文学家艾伦.葛斯(Alan Guth)一人、一纸、一笔,在这平凡时刻写下了宇宙最不平凡的一刻:刚诞生的宇宙经历了超乎寻常的急速膨胀,形成今日宇宙里原子、恆星、星系以及一切生灵的种子。而〈万物之初〉和其他无法一一介绍的精彩篇章,则各以不同手法,承接讲述宇宙大千的故事。
《双人舞》这二十四篇深入心灵的科学散文,透过文字力量在内心所产生的巨大共鸣是淡然、悠远而深切的,这股来自人性与科学在灵魂深处交会的回响,正唤醒蛰伏千年「原天地之美,达万物之理」的人类天赋。而在莱特曼独到眼光与丰富涵养的引导下,原本殊途的科学与人文也终于得以重归于一。愿各位阅读此书时,共飨天人合一的和谐之美。
吴志刚
(本文作者任职于台北市立天文科学教育馆)
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对于科学的浪漫追寻 台湾的夏夜,抬头可见三颗非常明亮的星星,俗称「夏季大三角」。把手臂伸直、手掌全开,都无法涵盖这三颗星的张角。其中离地平最远、偏向北方那颗最为明亮,称为「织女星」,它的右下角那颗是「牛郎星」,与织女相隔银河两方。织女左下那颗星是「天津四」,混杂在银河众多的云气与尘埃之中。要不是贵今贱古,民间流传的牛郎与织女的故事,虽不若罗蜜欧与茱丽叶般有英国文豪加持,其实也相当浪漫。
说完了七夕与鹊桥,牛郎与织女的故事还没结束。牛郎星距离地球约十七光年,也就是光线离开牛郎星表面,花了十七年才到达地球。织女星离地球约二十五光年,而天津四的距离不太确定,但差不多两、三千光年。
「对了,怎么知道它们的距离呀?」
「不说这个,先听我说。
「这三颗星和太阳一样,都是一团气体,能自己发光。今晚走出户外,所看到的牛郎星,是它十七年前的情形,于此同时,进入眼帘的,是二十五年前的织女,以及两千多年前的天津四,很奇妙,对吧?我们得等到二十五年后,才知道织女星「现在」是什么样子(她总是年轻了二十五岁)。仔细想想,『现在』是什么意思,又是谁的现在呢?」
「还有,天津四的距离比另外两颗星远了百倍以上,但是看起来却没有暗太多,这表示,如果把它们放在一起,天津四的光芒必定强烈得多。牛郎星与织女星正值恆星生命血气方刚的时期,中央有充沛的氢气进行核子反应,而天津四的内部氢气已经消耗完毕,表面温度虽然和织女星与牛郎星不相上下,但已步入晚年,体积大幅膨胀,像个臃肿老人,却明亮异常。」
「我还是有疑问,隔了这么远的距离,怎么知道星球的体积与温度呢?」
「嗯,好问题,这也晚点再说啰。」
。。。
莱特曼这本书是早期作品,之前已经有别的中译版本,以一贯深受好评的风格,也就是以生活冥想结合科学,用优美的散文开展。内容除了知识以外,充斥了科学家的人文轶事,让原来看来生硬的理论,成了有血有肉的故事。但如果没有一些自然科学背景,或许还是无法完全体会箇中巧妙。翻译这本书绝对是个挑战,以〈双人舞〉来说,我本身学浅,阅读原书时虽然可以体会作者洗鍊的英文,但因为有太多生字,根本不敢妄想翻译这样的文章。本书译者功力高多了,下笔带有古朴之风。看中文版当然会失却欣赏原作文字之美,但凌驾于文字之上,是一篇篇游走于历史、哲学、宗教间的短文,好像几次心跳便读完一篇,很是过瘾。
在牛顿之前,克卜勒整理了精确的行星位置数据,归纳出行星运动定律,这在书中〈寻星之时〉也有提到。其实,克卜勒知其然,却不知其所以然,直到牛顿发展出万有引力定律,才顺利解释了这些运动定律背后的原理。〈牛顿先生来访记〉一文饶富趣味,假想跟牛顿对话,呈现科学知识的进展。牛顿力学至今仍然合用,但上个世纪发现在两种情形之下,这个学说需要修正:一是当尺度小,也就是差不多原子般大小时,需要量子力学;另一种是速度快,也就是接近光速的时候,需要相对论。
我自己也喜欢这样的神游。莱特曼想像牛顿出现在现代,我则是经由时光旅行前往拜访牛顿。正如传说,他的脾气不好,个性轻狂;但我来自未来,知道他将流芳千古,所以百般容忍。他似乎不因我可以穿越时空而困扰,可能这在当时还不会构成问题吧。牛顿对二十一世纪很有兴趣,传真机、飞机与火箭都让他啧啧称奇,但这些到底有多神奇呢?日常生活是否听说一亩田可以产出百万公吨的稻子(因为朗朗上口的E等于MC平方,一点点质量就可以产出巨大能量云云),或是隔空可以抓药(因为空气不是空的,而有我们赖以维生的氧气,有很多潜在能量云云),这些似是而非的说法,根本就违反科学原理。然后江湖郎中就说,科学无法解释的东西太多了,不要故步自封。
科学家当然最清楚求知是没有尽头的,因此对此不再反驳,于是郎中与煳弄成瘾的名嘴当道。我常举的例子,是第一次买乐透就中奖,我们对此惊唿不可能,因为机率太低了。要是有人宣称没有买也中奖了,我们的反应当然也认为不可能。当然,这两种「不可能」层次不同,前者确实可能发生,后者则完全没有道理,即使运气超好都不会发生。话说牛顿对二十一世纪惊叹之余,他会发现传真机的光学原理他可以理解,并没有超出他所撰写的光学一书,而飞机与火箭推动的原理,则基于他自己发现的反作用定律。换句话说,这些未来技术与工程的「奇蹟」,其实并没有违反他所认知的科学原理。
在二〇一五年七月,借着这些科学知识与工程技术,太空船飞了将近十年,从数十亿公里之外,传回冥王星的影像。在电视上看到这个新闻的阿公,转过身来,说他有个朋友的亲戚,听说过有个人能够通灵,曾经带人去火星,他应该也可以去冥王星。这两个题目电视名嘴或许都会讨论,反正网路资料多得很,只要在标题后面加个问号,就不用负责了,然后说世界之大,无奇不有,世界没有事情不可能。某些电视谈话性节目,对于政治、社会话题,每个人都能谈,反正没有对错,但说到科学,常常荒腔走板,但观众对此似乎不以为意,认为看电视就是要放松,只要专家讲点严肃的内容,立刻就转台了。我有多年教书经验,也常四处进行科普演讲,自以为有能力深入浅出。我认为被陌生人称赞容易,要能够让周遭的人佩服,才是真了不起。所以我特别在意跟家人解释科学,有时候无论如何灵活举例,他们都听不懂;认为只要是科学,就是无法理解的东西。每当遇到这种状况,我就知道自己还要加油。我在想,是否科学家表达也要戏剧化,才能吸引人,然后剂量越来越重,终究不免哗众取宠;还是很多人根本失去了认真聆听的耐心。学习科学不只是为了学知识当科学家,而是培养生活与思想的态度与习惯。
物理系大二的学生就能够解微分方程,但往往缺乏数据误差的观念。要等到研究所写论文的时候,才发现缺乏写作训练,也无法把话说清楚,因为从小学开始,老师在台上最常说的就是「不要讲话」。国文科的阅读测验,不仅可以放文学作品,也可以选择科学文章(啊,其实科学文章也可以是文学作品)。一般人如何读懂产品使用手册,工程师如何写出说明清楚的使用手册,如何让电脑程式有效易懂,都是重要的语言训练,而不侷限于争论文言文的比例多寡。
〈别的房间〉是你我都熟悉的情境,我们的生活中大概都有个约翰或菲尔,学生时代他们举重若轻,没有特别用功,但成绩很好,要不就有美术天分,或手指特别灵巧,要不就胆识过人,让人羡慕。一九八四年的电影「阿玛迪斯」 (Amadeus),演的是音乐奇才莫札特的故事,荣获八项奥斯卡大奖,片中让我印象深刻的,除了莫札特的笑声,还有影片自述者安东尼奥萨列里,他在音乐上的苦练努力只能达到平庸的程度,对于莫札特的天赋忿忿不平。我在石溪大学博士班的指导教授麦可赛门 (Michal Simon) 有次谈到认识的两位诺贝尔物理奖得主,一位苦干实干,让人觉得「有为者亦若是」,也就是自己努力些,也有机会达到相同成就,但是另外一位属于天才型,一般人很难望其项背。看来,认清自己是最重要的,有哪些优、缺点,哪些事情让我们感兴趣。依照不同个性,有些强项适合继续加强,让七十分的实力增加到九十分,然而,想要进步到九十五分,可就需要付出庞大代价,甚至受限于天资。有时候,尤其是学生时代,得以名正言顺改进弱项,从二十分增加到六十分。然而我们总是弱项居多,不应该盲目进行,而是培养解决问题的习惯与基本能力,随着人生不同阶段的兴趣与时间,或钻研梵文、非洲的生态更迭,或地球的磁极逆转,这些也可以是娱乐。我曾经带过一个研究生,刚入学时为电脑文盲,但他决意改变,毕业论文写的是关于电脑模拟计算的题目。另外有位学生,号称英文成绩从来没有及格过(我相信),但是经过两年硕士班,有了长足进步,这些都是成功的例子。我自认学新东西容易上手,个性上又喜欢尝试,所以有个八百分哲学,也就是每样东西有八十分的水准,然后同时做十件事情。有些人在某个领域出类拔萃达九十九分,谁在乎他们人生总分呢,只有自己评断是否快乐。
〈时光旅行与乔老爸的烟斗〉也是篇着名的文章。想要太空旅行,需要快速太空船,想要加速就需要能量,根据狭义相对论原理,东西变快了以后,想再快一点,必须用上多得多的能量,但只要有充足能量,理论上可以让太空船越来越接近光速。要是能够乘坐时光机,在过去与未来间穿梭,实在太吸引人了,但是逻辑矛盾也因此无法克服,例如,如果我回到过去阻止了父母认识,就不会有我,也就不会回到过去了。为了解决这些矛盾,有些科幻故事发挥想像力,例如时光机只能到未来等,但也都各自有无法解套的问题。
时光机是否可能的关键,在于目前我们仍不了解时间的本质,因此就不知道是否可以穿梭。要是时光旅行不可能,那我们就死了心,不要妄想跟牛顿讨论科学、跟李白把酒言欢,或是到未来带回救世解药。然而,要是时光旅行可行,那么时光机就只是工程与能量问题,即使现在做不到,未来一百年或一千年应该可以吧,那应该就有来自未来的人,就算有法律或道德要求严禁搭时光机过来,也无法管制未来不同时期、所有的人,那么就应该有各式未来人才对,但是显然并非如此。这代表的意义,要不就是时间本质上无法穿梭,要不……就表示人类文明无法持续到发明时光机的年代。
这话题实在太沉重了。让场景回到郊外大草原上的那对年轻男女吧。
。。。
「在杜牧唐诗『天阶夜色凉如水、卧看牵牛织女星』就提到了这两颗星星哩!」
「对啊,这是描写秋天的诗句,『卧』字用得好,卧看就是侧着看。现在是夏天,入夜后牛郎星与织女星高挂头顶,等到秋天时,入夜后它们就快西沉了,当然侧着看啰。」
「耶,有流星,快许愿!」
看到那道飞逝光芒的人兴奋异常,没看到的人则扼腕惋惜。对于绿茵之上、穹苍之下的两位恋人,这剎那绝对浪漫,正如唐朝乔知之的定情篇:「人间丈夫易、世路妇难为;始如经天月、终若流星驰;天月相终始、流星无定
「直到十八世纪,人们还不相信石头会从太空掉下来,认为陨石应该是大气现象。现在我们知道太空中充斥了大小不等的砂石冰屑,通过地球大气时摩擦生热,发出流星的亮光。小的流星体在空中就消蚀殆尽,大的造成非常明亮的流星,残骸落到地面,成为陨石。」
「所以我们是对着石头许愿?这太煞风景了!」
「是吗?」
「这些石头在五十亿年前跟地球一起形成,在太空孤伶伶的游走,刚才与地球邂逅,剎那间的电光石火,居然被我们看到了」,女孩站起来,说:「我觉得~这~浪~漫~极~了!」
陈文屏
(本文作者为中央大学天文研究所教授)
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《双人舞》中的感性与理性 我一直很喜欢读散文,包含文学散文和科学散文,这里的「文学散文」,指的是像余光中老师写的《听听那冷雨》、《青铜一梦》、《粉丝与知音》,或者是简媜老师的《女儿红》、《老师的十二样见面礼》、《谁在银闪闪的地方,等你》等作品。而「科学散文」则包含一般人所说的「科普文章」,以科学为主轴,透过流畅的文笔描述科学的精神和态度,传达生活中的科学概念,例如高涌泉老师写的《非物理不可》、郭中一老师写的《科学,从好奇开始》,或者华尔达‧卢文与沃伦‧高斯坦合写的《我在MIT燃烧物理魂》等等。
据我了解,一般人比较容易亲近与阅读文学散文,对于科学散文接触则很有限,主要原因可能与我们的教育方式有关。学生在校面对物理、化学、数学等科目时,总有「退避三舍」之感,认为这些科目不容易理解、亲近,更遑论主动去阅读相关的科普书籍了。
科学散文与文学散文最大不同在于前者重理性分析与议论,强调说服力,后者则在感性抒发与描述,重视记叙的吸引力和抒情的感染力;文学散文往往传达内心细腻的主观感受与臆想,科学散文必须「有所本」的理论与实验,必须事实和客观并呈。坦白说,要把感性的文笔带入理性的科学中,难度很高,诚如某首老歌中的歌词「你泥中有我,我泥中有你」,能够理性中有感性,感性中有理性,诚属不易。
《双人舞》这本书却做到了,笔锋兼具理性与感性,在文学散文的特色中不着痕迹带出科学散文的理性。收录在本书中的文章,几乎都採用一部分的譬喻和寓言,也融入故事情境,科学名词和原理的描述客观呈现在感性的文字中,让读者在阅读中认识科学家和理论,最重要的是,不会出现让读者畏惧的数学关系式。我想这应是作者艾伦.莱特曼独特独特的书写风格吧!
如果读完书中收录的〈双人舞〉,读者大概就可以领略我的意思了。前三段文字轻巧曼妙地描述芭蕾舞步,「柔光照落,芭蕾女伶滑步舞台,凌空一纵,趾尖恍未点地……地板抵住舞鞋,推力正好与女伶重量形成均势,两者接触点上的分子挤得恰如其分,产生相等的反作用力……万一女伶身体的中心位置偏离这条线一公分,重力的力矩就会害她跌倒。尽管对力学毫无所悉,她却能一次踮脚盘旋好几分钟,而身体不断微调姿势,流露出与力矩及物理惯性的亲暱。」到了第六段,出现「牛顿定律」、「库伦定律」、「电荷守恆」、「转动惯量」等物理专有名词。这些对非物理及工程领域的读者而言,理解上有一定的难度,但作者把这些专有知识融入散文中,以「轻灵飘逸」、「深情内敛」、「翩然起舞」、「举重若轻」、「独有风韵」融化读者畏惧的心灵,也能引导读者融入女伶的舞蹈情境。
本书主题多元,还包含了声音的传播、光的反射与折射、人类登陆月球、地球是圆的还是扁的、鸟为何能飞而我却不能、爱因斯坦相对论与时光旅行、哥白尼与克卜勒、放射性元素、宇宙缘起,以及有趣而幽默的半寓言故事,可说阅读时,趣味横生。
在〈地球是圆的还是扁的?〉提到圆的证据究竟为何,从月食期间观察地球的影子向来呈现弧状,也就是部分圆形,就知道答案。这一点自然涉及几何学,也是「光是直线前进」的例证。
读完本书,我想读者应该会有初步的概念,知道海市蜃楼的成因是大气层或物质与物质的交界面间密度不同,造成光线照射时会偏折,偏折后造成人眼的错觉,因为人眼总觉得看直线,但看到的并不是真正物体,而是光线变魔术,让我们看到虚线与虚线交集形成的虚像,这虚像摸不着,乃是实际光线遇到介质交界层偏折后的延长虚线造成的「魔术效果」。
其实,从李白的诗「渡荆门送别」:「月下飞天镜,云生结海楼」大概可以了解古今皆有海市蜃楼的物理现象,云层与城郭结合幻化出海市蜃楼,只不过古人对此科学原理不了解,以为「蜃」是一种海中的大蛤,殊不知光线遇到不同的介质种类或状态时,光线就会偏折,例如光线从暖空气进入冷空气时,因为冷空气和暖空气的密度不同,因此光线偏折程度不同,显现出光会转弯。因为人的眼睛视觉效果,以为偏折后的光线的延长线地方是真正的物体,其实不然,那只是真实物体的虚像,看到的虚像却以为是真正的实体,那当然是视觉的错觉了!
其他有趣的物理现象,如王维诗句「空山不见人,但闻人语响。返景入深林,复照青苔上。」在山林中看不见人,却可以听到树林间人的对话声,原因为何?这是声波的绕射,因为声波的波长与林木间距的尺度比较接近,所以容易发生绕射而传出。
杜甫曾写过诗句:「细推物理须行乐,何须浮荣绊此生。」杜甫的「物理」与现代人的「物理学」不尽相同,但也有一部分共通的意义,他所指的是探讨大自然中事物的道理,有「格物致知」的涵义。以杜甫这两句的想法,仔细推敲事物的道理是一件愉快的事,何必让浮泛表面的名声来牵绊我们的一生呢?我想,这就是「眼中有物,心中有理」的意思,也是我们学习科学所追求的境界吧!
简丽贤
(本文作者为北一女中物理教师)
序 这本集子收录二十四篇散文,选自十五年来的写作成果;各篇都曾在杂志或别种选集走上一遭。重读这每一篇文字,最是让我愉快。可以想见,日后再三翻读,也还会是如此。时日推移之下,我了解到写作之乐有三。首先,作者独处时,能从写作中领略一种狂喜。第二种快乐较关乎人我往来,出于以作品感动读者。第三种快乐则于经年累月之后回归己身,起自重读一己值得留存的文字,重拾惊奇与感恩之情。写作这一行大抵自私而独尊自我。E.B.怀特(E. B. White)说,散文大概是最自我本位的文类。作者在文中公开个人思绪与放胆行径,彷彿打了个小喷嚏、观察到些小事情,都值得众人关心。
动念写第一篇散文时,我正舒舒服服坐在安乐椅上,抽着曾祖父的烟斗;烟斗散发出长年隐伏的古老气味,吸起来真香。如〈时光旅行与乔老爹的烟斗〉一文所写的,这支烟斗让我和未及晤面的先祖有了亲暱联系,从而思索起时光旅行来。更要紧的是,父亲与我的关系也因为烟斗而重获生气。父亲爱抽烟斗,不爱说话。有好些年,我完全无从探知他在想些什么、是高兴还是不快。但是,我上大学后,他时不时会拿收藏的烟斗送我,并说上一小段相关经历。有一次,父亲给了我一支二战以来随身的淡棕色凯伍迪牌烟斗。他还说,每回进攻前,常会边在船上来回漫步,边抽起烟斗。至于曾祖父的烟斗,原本在父亲的抽屉里躺了好一阵子。这支烟斗是用石南根所制,其上有古怪刻纹。父亲将烟斗送给我时,倒是只字片语也没提。隔没几天,他寄来一张很棒的照片,照片里没有别人,只有乔老爹牵着年纪还小的他,爷孙俩儿站在装设了护墙板的白色房子前。父亲穿着灯笼裤,而乔老爹戴着帽子、蓄有须髭,和我吸着烟斗香气时所想像的模样半点不差。我写了篇短文寄给父亲。而后,说来奇妙,我们父子间萌生了真正的交流。我那时快变得和父亲一样静默,但这件事让我发现,写作能让我敞开心胸,触及我所关心的人。
这篇开笔之作(及另外一篇)发表于《史密森尼》杂志(Smithsonian)。接着,我长期撰写每月专栏,刊在现已不存的《科学八○》(Science 80);这份优质杂志于一九八○年代中期停刊,其后我便转投其他刊物。为杂志供稿能使刚起步的作者认清事实;写作生手文笔稚嫩,往往自己爱得要命,一字一句都能熟背。到了杂志上,经常是编辑大刀一删,整句整句、整段整段文字就得让位给下一篇报导,甚或版面上供读者解闷的漫画。仅管受到错待,写作的人依旧笔耕不辍;一但动笔成癖,便片刻也不得餍足、不得偷闲。
打开头起,我就留意到,科学──这是初心所系,也是职务所在──成了笔下题材:有时写硬梆梆科学实事,更多时候则着墨人性质地与人心妙想,写出科学里活生生的人有何遭遇。对我来说,就属科学最能严密呈现物质世界极致秩序。然则对此一秩序的渴求乃是人性──表达渴求的手段时常也是如此──与人类世界的情感及狂放发展奇特地相互依偎。两个世界交会处,似乎应以文学之笔叙写。同时,对同行的观察,多少也促成我这样做:最伟大的科学发现,通常起于科学家依循直觉而非方程式之时。换句话说,起于科学家最不「科学」的时刻。这项祕密历史学家老早就明白了,科学家却少有人知晓,如今成为贯串全书的伏线。
写作时,科学与艺术、理性与本能之间的张力让我深感着迷,进而文思泉涌 。我猜想科学之中多有本能,而艺术之内富含理性,于是问了些学界友人:他们思考时倚赖图像还是等式,在研究中将美学准则应用至何等程度,又是否相信隐喻大有作用。我也问了些艺术家朋友:他们如何获得创作灵感,如何使画作架构和谐,而某一处又为何要这么落笔。最终,我回归爱因斯坦(Albert Einstein)颇引论辩的评断:自然法则,无逻辑之路可达,唯有取径直觉与「心智的自由创造」(“the free inventions of the mind”)。科学家能如艺术家一般创造世界吗?在心智之外,不是别有天地吗?人类登陆月球而又回返。哪一个世界,哪一片天地,才真实?
某天,我第一次带两岁女儿去看海,心里则尚存疑惑。和煦六月天微微起雾。我们离海还有半英里就把车停下,徒步朝海边走去。沙地上一块带着斑点的粉红色蟹壳引起女儿注意。再走一百码,便听闻潮声阵阵、节拍有度;看得出来,女儿对声响源头大感兴味。我一只手将她抱起,另一只手则指向大海。女儿沿着我的手往前一望,视线横越海岸,望见蓝绿色汪洋。她迟疑了一会儿。我不确定,初见无垠无边,会是教她困惑,还是让她害怕。灿烂微笑在她脸上绽放。我无须多说些什么,也不必多作解释。
我既是科学家,又是作家,难以明定身分,写起散文倒相当合适。散文这种文类很大方,容得下哲学家、教师、好辩的人、健谈的人、诗人。想写散文,只需要下列三项:想个点子好起头;愿意为文章主题(通常也就是作者自身)掏心掏肺;能够自律,该停笔时就停笔,别把短文写成一部大书。以科学为主题,对写散文的人而言特别是项挑战,毕竟大多数读者想读的是「人」,或者说,至少是与人有关的事。但是,不消说,大部分科学毫无人味,与日常生活相距甚远。由这点来看,医学散文或心理学散文,先天就可能比化学散文或物理学散文来得吸引读者。要写科学散文,必须把「人」写到文章里头,正如M.F.K.费雪(M. F. K. Fisher)把「人」写进饮馔散文:晚宴宾客,请多少人最合宜?理由何在?又如,费雪女士还写过,多尔多涅省那家小餐厅为她上菜的侍者,留着逗趣小胡子。等到食物登场,令人垂涎欲滴,我们正已胃口大开。
本书多篇短文中,科学仅仅是跳板,方便我纵身人类行为这一难以捉摸的地带。近半数选文带有寓言──前人也许借动物寓理,也许假托他事传道──或故事的意味。写作每一篇文章,除了题材相异,还得手法有别,才能使作者写得畅快、读者读得尽兴。和短篇小说一样,散文的酝酿不成功便成仁。写坏了的散文就该毫不留情扔进垃圾桶。但愿该扔的我全都扔了。