((This article is translated from "Beyond Star Trek" of L. M. Krauss))
((未經譯者同意, 請勿轉載))
早在星戰三部曲的第一集裡面, 歐比王˙肯諾比 [Obi Wan Kenobi] 鼓勵天行者路克 [Luke Skywalker] 去 "感受原力!" [feel the Force!]. 如同大家預期的, 最後路克照做了, 並且得到很大很大的好處. 同時也帶給喬治˙盧卡斯很大很大的好處. 在十億美金跟 20 年之後, 原力仍與我們同在.
別告訴我你一生中從未抬頭仰望過夜空, 並因為人類的孤寂而顫慄. 當你孤身處於黑暗的房間中, 例如偏遠叢林中的小木屋, 當冰冷的微風刷過肌膚時, 難道你從未想過, 房中可能還有其他看不見的 "東西" 跟你在一起嗎? 到底是什麼東西在半夜撞來撞去?
不論黑不黑暗, 冥冥中有某種特定的無形力場, 把整個宇宙綁起來, 並賦予它意義, 凝聚力以及合理性. 仔細思考外星人的存在, 或許可以幫助現代人紓解人類天生的孤寂, 但是思考無形的力量卻已不是新鮮事. 這種冥想, 畢竟是大多數傳承數千年的宗教之根本, 並且讓盧卡斯的原力看起來像雞飼料一樣.
事實上, 無形力量不只是天意: 它們無所不在! 打開你的收音機, 就有音樂, 而這是無形的無線電波造成的. 向空中一跳, 重力會將你拉回地球. 將一對冰箱上的磁鐵分開, 你可以感受到他們彼此排斥的力量. 事實上, 幾乎根本沒有所謂 "有形" 的力! 我說 "幾乎" 是因為, 當然, 如果鋼琴掉在你頭上, 你所感受到的力量來源 [在你失去知覺之前] 很明顯地是有形的! 不是嗎? 是什麼使鋼琴成為 "物質" 的呢? 它為什麼可以壓碎你的頭骨?
這看起來像是個笨問題; 畢竟還有什麼比木頭, 象牙, 金屬等製成鋼琴的材料更結實的呢? 呃, 一架鋼琴, 在基本層面來說, 是由數十億數十億個原子構成的. 所以你可以合理地假設, 鋼琴裡原子中的粒子砸在你頭顱的原子上, 多重的撞擊造成原子聚合物的其中之一濺灑開來.
啊, 再也沒有比這種說法更離譜的了. 鋼琴中沒有任何一顆原子的粒子 (任何質子, 中子, 或甚至電子) 曾經靠近過 (以原子的尺寸來說) 你頭顱的任何原子. 大部分我們認為是 "物質" 的地方其實都是虛無的空間. 電子環繞原子核的區域, 比原子核本身的體積還要大上 10,000 倍. 是鋼琴原子中帶電粒子放出的無形電力排斥你頭顱原子中的帶電粒子, 才讓鋼琴和你的頭顱看起來這麼結實.
物理學家理查˙費曼用這個概念討論電力強度跟重力之間的關聯. 我在這裡重複他的說法, 並且稍作修改, 以便繼續用鋼琴跟你的頭當例子. 但這次我們不把鋼琴往你頭上丟, 反而把你的頭從, 比方說 100 層樓高, 往鋼琴上撞. 假設你在帝國大廈 (從小我就記得它有 102 層樓高) 的頂樓, 假設你設法越過瞭望台的圍籬, 像天鵝潛水一般往地面跳. 在同一時刻, 一群搬鋼琴的工人本來要搬一架新的演奏用鋼琴到大廳裡, 現在正遵循工會的規定 [union-required] 暫時休息. 鋼琴還沒組合起來, 就散置在人行道的踏腳墊上. 突然工人們抬頭, 驚恐地發現你正向地面衝來, 摔在平放於地面的優雅光亮的木製琴蓋上.
那麼, 費曼說, 重力將你加速了 102 層樓的距離, 但你卻沒有繼續向地心下降: 電力 - 在這裡, 是琴蓋的原子 (由人行道支撐著) 跟你的頭的原子間的電力 - 在不到一英吋的距離內將你拉住! 雖然造成的效應如此驚人, 重力卻是自然界最弱的力.
即使這個例子, 也無法說明微弱的重力怎麼能與電力相比. 我再舉一個: 假設有個帶微量電荷的電子. 如果我拿另一個電子靠近它, 它們會因為彼此間的電力而互相排斥. 在虛無的空間中, 沒有其他力可以平衡這個力, 所以他們會飛離彼此. 那麼, 假設我想要在第二顆電子上放置重物, 讓重物 (跟電子) 對第一顆電子的萬有引力足以完全抵銷兩顆電子間的斥力. 那麼我得放多重的東西?
當我問我太太這個問題, 她反問兩顆電子相距多遠, 這是個好問題. 然而, 在這個例子中其實是不相干的, 因為電力跟重力隨距離改變的方式相同, 所以如果它們在某個距離可以互相平衡, 那麼在任何距離都可以平衡.
不論如何, 答案都會讓人大吃一驚. 考慮重力與電力的相對強度, 你用來壓住第二顆電子並抵銷電斥力的質量是 (看清楚!) 50 億噸. 這不只比帝國大廈, 或世貿中心 [World Trade Center] 的雙子星大樓 [twin towers] , 或曼哈頓 [Manhattan] 的任何其他摩天大樓重, 而且比這些大樓的所有質量總和都要重!
即使我已經習慣於重力與電力間的相對強度, 我算出這個答案之後還是嚇了一跳 - 它大到讓我重算了三次, 還抓了一個正好經過我辦公室門口的研究生, 來確認我沒算錯. 這次, 我真的沒算錯.
你可能很自然地反問, 為什麼我們不乾脆用小量的電荷來讓建築物或大飛盤飄起來? 答案是當這些物體在地球表面時, 它們所受的重力不只來自於抬起它的單一電荷, 而是整個地球. 因為地球如此巨大, 它們在地表的 "重量" 比電子間的靜電斥力大出許多. 在地球上, 所有摩天大樓都非常重, 但是在太空中它們幾乎沒有重量. 要用所有摩天大樓的總質量才能抵銷電力, 不是因為電斥力太強, 而是因為這類物體電子間的萬有引力太小了.
重力是如此微弱, 我們能偵測到它可說根本就是奇蹟. 我們能 "感覺" 到重力的原因是, 雖然地球的每個單一原子對我體內的單一原子的引力是不可想像地微弱, 但將效應加總, 整個地球的所有原子對我身體任一原子的引力就很可觀 (尤其是在早上鬧鐘響完之後). 我們感受不到電磁力有這種效果, 是因為我們體內負電荷的效應, 正好跟體內正電荷的效應互相抵銷了. 如我在第 4 章提過的, 這是一件好事; 否則電磁力會將我們炸得不復存在.
雖然重力很微弱, 我們還是可以量測到如人體大小物體間的萬有引力. (單一原子間的引力小到在短期的未來之內也不可能直接量測得到.) 事實上, 大約在牛頓根據行星繞日運動發現萬有引力定律的一百年後, 一個英國人亨利˙卡文迪西 [Henry Cavendish] 想到一個敏感的辦法可以測量砲彈大小物體間的萬有引力, 他將兩個物體用桿子連在一起, 形成像啞鈴般的平衡, 並且用鋼絲吊起來. 然後他將第三個物體靠近啞鈴的一端, 並測量鋼絲上微小的扭矩. 這樣, 就可以測定重力本身的基本強度 (即所謂的重力常數). 之前, 我們用牛頓定律測量行星跟太陽, 或地球跟月亮間的重力強度. 然而, 這些物體的質量並非獨立已知的量; 我們無法用質量必須為已知的方法決定引力的強度. 在卡文迪西的實驗之後, 不但測量成為可能, 我們還可以將重力常數代入牛頓定律, 由此測定行星跟太陽的質量. 目前對太陽質量的最佳計量值, 就是根據此一技巧而來的.
然而, 我談論重力的微弱, 並不是要貶低重力, 而是要讚揚它. 想像宇宙中充滿了某些我們無法控制的無形物體, 基本上並沒有錯. 宇宙確實是充滿了無形的東西, 而且確實也是我們無法控制的! 無論何時, 當我們思考數世紀以來鼓動想像 (並啟發許多現代科幻) 的 "大問題" 時, 我們都應該要想到重力. 這個大問題是: 還有什麼無形的東西, 現在還是無形的?
不論誰來列表, 名單上的第一名, 一定是超感官知覺 [ESP]. 很難找到任何科幻或幻想是跟心靈感應 [telepathy] 完全無關的. 比方說, Star Trek 的每個系列, 都有心靈感應者: 史巴克, 荻安娜˙星異 [Deanna Troi] 和她的母親羅珊娜 [Lwaxana], 凱絲 [Kes] - 更別提各星球上一整群的心靈感應外星人了. Ｘ檔案裡的外星人表演過心靈掃描; 甚至 ID4 裡只想殺人的噁心生物, 也把心靈感應當成武器.
有多少次, 你曾感覺你知道其他人在想什麼? 當然, 當我們習慣於閱讀肢體語言跟面部表情時, 我們有時可以預期其他人的反應, 或甚至推測到他們心中在想什麼. 那麼想像更進一步我們就能不靠言語而溝通, 有那麼瘋狂嗎?
"超感官知覺" [extrasensory perception] 這個詞是由公爵大學 [Duke University] 的學者約瑟夫˙邦克斯˙萊因 [Joseph Banks Rhine] 發明的. 他在 1934 年以這個詞為名寫了一本著名的書, 宣稱他握有心靈通訊的確切證據. 他本身的大眾化, 加上二流雜誌 "驚人科幻" [Astounding Science Fiction] 的出版商有興趣, 引起了大眾的關切, 啟發了許多跟 ESP 相關的科幻小說. 萊因也創了 "心靈玄學" [parapsychology] 這個詞, 用來描述種種對可疑超自然現象的研究.
唉, 發明這兩個名詞可能是萊因對科學最偉大的貢獻, 因為基本上所有他的 ESP 結果經過外界研究之後都證明是有瑕疵的 - 包括他的第一項發現 "神奇女郎" [Lady Wonder], 那是一隻有心靈感應的馬. 雖然不能因為某個學者的實驗瑕疵, 就捨棄整個研究領域, 但是下面的事實卻是沒有爭議的:
1. 自從萊因開啟這個領域, 60 多年來沒有任何單一確定的實驗可以被廣泛地接受 (指未從事同性質研究的學者), 並且清楚地呈現他想探索的任何現象之本質.
2. 同時, 有許多人, 包括許多此一領域的活躍學者, 都相信 ESP 確實存在.
我不會笨到想要嘗試解決這項爭論. 此外, 我也從未親自試圖驗證或拆穿任何 ESP 實驗. 我很懷疑, 但我試著懷疑每樣事情 (我不相信有任何其他方式可以了解這個世界運作的道理). 但我不希望在此直接地質疑目前在此一領域的研究品質. 相較起來, 我寧願問一個我認為更有啟發性, 而且更有趣的問題: ESP 存在的條件是什麼?
我發現很重要的一點是, 自從數十年前古列爾摩˙馬可尼 [Guglielmo Marconi] 發明無線電, 在首次廣泛使用之後不到十年之內, 心靈感應跟 ESP 的狂熱就開始了. 一旦無線通訊成為事實, 某種隱形 "波" 可以讓人類不需語言就直接溝通的概念變得更為可行. 直到那時, 唯一不需明顯實體連接的非語言溝通方式是可見光, 因此任何可接受無形訊號的提議都是史無前例的. 無線電波正好符合這個要求.
無線電波 (就像可見光一樣是電磁波, 但是頻率低很多) 有許多值得注意的地方, 所以很難說該從哪裡開始討論它們. 第一點而且是最重要的一點, 不論地球的曲率及距離的長短, 短波無線電訊號都可以傳到行星的另一端. 此外, 雖然無線電波的能量很低, 但是仍可以精準地被偵測到. 位於波多黎各 [Puerto Rico] 的阿雷西波 [Arecibo] 無線電望遠鏡 (譯註: 世界最大的單碟片望遠鏡) 展現了無線電波敏感度的驚人程度. 阿雷西波的天線位於一個佈滿熱帶植物的天然隕石坑中, 寬 1,000 英呎, 電影 "接觸未來" 的觀眾應該都可以認得出來. 它曾經偵測到金星表面的無線電波, 數千光年外的旋轉中子星, 以及距離數億光年的銀河外物體. 我曾帶著太太女兒, 在副台長的陪同下參觀過這個機構, 並試圖表達出它敏感的程度. 根據這個儀器的敏感度資料, 我算出它可以輕易地偵測到數十億英哩外的冥王星上一盞 25 瓦的燈泡, 假設燈泡放出的能量不是可見光, 而是相對應可被望遠鏡接收的無線電波頻率的話.
好, 如果我們可以偵測到太陽系外緣這麼小的信號, 那麼兩個心靈為什麼不可能在房間的兩端互相溝通呢? 畢竟, 思想本身包含了與產生電磁擾動完全相同的程序. 思想及運動是由腦中的神經元 [neuron] 觸發的, 它產生電流, 並在神經跟肌肉中來回運行. 而電流正是產生電磁波的根源.
表面看來, 電力跟磁力非常不同. 雖然有永久磁鐵的存在, 但它們跟電荷的表現完全不同. 比方說, 如果我們把磁鐵切成兩半, 並不會產生單獨的北極跟單獨的南極; 得到的反而是兩個比較小的磁鐵, 每個上面都有北極跟南極. 但如果我將一端帶正電一端帶負電的物體切成兩半, 我會得到一個帶正電的物體, 跟一個帶負電的物體. 然而, 在電跟磁之間一定有某種關聯. 比方說, 我可以移動電荷產生電流, 以此製造磁鐵. 這種電磁鐵幾乎是所有家電用品中的必備零件.
在 19 世紀末, 某個偉大的蘇格蘭 [Scottish] 理論物理學家詹姆斯˙克勒克˙麥斯威爾 [James Clerk Maxwell] 推導出地球上最偉大的概念之一. 他證明電與磁不但相關, 而且根本就是一體的兩面. 某一個人的電, 就是另一個人的磁, 差別只在參考座標不同而已.
除了奠定相對論 (正基於此一定律) 的舞台, 麥斯威爾的電磁理論有一個中心預測: 光線是電跟磁的波. 電與磁之間交互作用的本質就是, 當你擾動某顆電荷, 會向外放出某種電與磁的 "波" 擾動, 而波速可以由基本定律計算出來. 這個速度就是光速. 我們現在瞭解, 你擾動電荷的頻率決定了所放出波的量測特性. 如果你每秒來回擾動一百萬次, 你就製造出無線電波. 如果你每秒來回擾動十億次, 就會產生微波. 如果你每秒擾動一千兆次 (a million billion) , 就產生可見光. 依此類推.
你可能會問, 電磁波中在傳播的到底是什麼呢? 波本身含有什麼, 遇到物質時又會如何表現? 在此我們必須感謝另一位英國的物理學家, 麥克˙法拉第 [Michael Faraday]. 法拉第是個比麥斯威爾更浪漫的人物. 他沒有受過正規教育, 只是個裝訂商的學徒, 但是在 1812 年於皇家學會 [Royal Institution] 接受公民教育, 受教於眾人尊敬的韓弗理˙德維 [Humphry Davy]. 一段時間之後, 他又帶著他上課時的筆記回到學院, 而且裝訂得漂漂亮亮的. 德維對他印象深刻, 收他為助理. 之後的部分, 是眾人皆知的歷史故事.
發現電與磁之間的關聯, 替麥斯威爾的工作奠定了基礎, 而歷史上有幾個小細節, 跟這些發現有關. 我在這裡要特別提出其中一項, 因為它完全地改變了物理學家對真空的概念. 法拉第是個完全靠直覺 [seat-of-the-pants] 的思想家, 這也是我特別喜歡他的原因之一. 在法拉第之前, 當物理學家想到力 (例如重力) 的時候, 他們會想像出一些方程式來統馭這些力. 法拉第提供了一個更直觀的, 物理上的形象, 而且在某些方面來說更有價值.
從牛頓發現重力通用定律的那一刻起, 他和其他人就一直被一個問題困擾著, 月球是怎麼知道地球在哪裡, 以至於被引力拉住的呢? 也就是說, 到底是什麼在傳遞重力的? 這種力是即時的, 還是也需要一段時間才能到達月球?
牛頓從未解決這些棘手的問題, 並且轉而向其他方向研究, 包括擔任大英鑄幣廠 [British Mint] 的廠長. 然而, 在大約 200 年後, 法拉第思考同樣的問題, 但這次是粒子間的電力. 為了幫助自己了解電力為何如此表現, 他想像從每個帶電粒子都會放出一個電 "場". 他將這個電場描述為一組從粒子朝外向空間中各個方向放射的線條. 如果將線條的數量想像成跟粒子的電荷強度成正比, 法拉第就可以理解為什麼電力隨距離平方而減弱. 如果電荷放出一定數量的場線條, 每一條都呈直線射向無窮遠處, 那麼場線條就會發散 [diverge]. 所以, 穿過任何固定距離固定面積的場線條數會隨距離的平方遞減.
呃, 這算是不錯的想像, 但是否除了象徵性之外還能再多一點什麼? 通常物理學家建立的想像, 是為了幫助他們清楚瞭解自然定理如何運作, 但這些想像真的符合事實本身嗎? 有時答案居然真的是. 法拉第的場就是一個例子, 並且很快地被接受. 後來人們很快理解, 在特定狀況下電磁場可以輕易地被其他電磁場製造出來, 不需要電荷的存在, 可是當初是先有電荷才讓人類發明電場的.
現在當物理學家想到真空 (沒有任何物質的空間), 他們知道它並不真的是空的. 我們現在想到電力 (還有重力) 時, 會這麼想: 一顆帶電粒子在周圍製造電場, 一顆具質量的粒子則在周圍建立重力場. 這些場以光速傳播, 可與遠方的物體互動, 吸引或排斥它們. 因為場需要時間傳播, 例如月亮被地球吸引時, 會被吸向地月互動力場建立的那一刻時, 地球所在的位置. 如果同時地球也在運動, 月球還是會往原來的位置移動, 直到移動後的地球建立的新力場傳播到月球的位置為止. 因為場以光速傳播, 人類通常不會注意到延遲的效應. 然而, 若在宇宙間作長距離傳播時, 重力的有限傳播速度會產生巨大的影響. 比方說, 現在我們的銀河正向五千萬光年外的一個巨大銀河群靠近. 在我們以為大銀河群的重力場傳遞到我們的銀河時, 銀河群可能已經距離原來的位置有 100,000 光年了, 相對於我們銀河的直徑來說, 這是個很大的數量!
真空中充滿了各種場. 當我在地球上撥弄某電荷的一百萬年之後, 改變的電磁場也會傳播一百萬光年遠, 並且可能在那裡導致某個無線電天線的電荷上下波動, 在接受器上製造出反應. "接觸未來" 的開場, 當廣播電視放出的電磁波穿過宇宙時, 我們也跟著緩慢地進入太空, 正好是這個概念的最佳說明.
我們能直接感受到的只是電磁波的一小部份. 這段頻譜的波頻, 僅限於我們眼睛的原子能夠反應並送出信號到大腦供辨認顏色的範圍. 較低的頻率對我們來說是無形的, 但我們以熱的形式感受到它們. 較高的頻率也是無形的 (對我們來說, 對蜜蜂則不是), 我們完全無法感受到, 但是會對我們的皮膚產生傷害, 造成危險但顯然更美觀的棕色.
還有什麼能比這個更 "新世紀" [New Age] 的呢? 在我們的周圍, 居然存在著一個充滿隱形電磁場的世界, 而且其中有一部分還是從我們的思想過程產生出來的. 多麼地宇宙化....! 為什麼我們思想無法產生任何微弱的場, 讓某個大腦內建適當天線的人可以感覺到呢?
但這未免太過理想了. 電磁場非常適合傳播及製造效應. 但是當它們產生效應的時候, 它們就絕對是 "可觀測的". 那是這個世界運作的方式. 如果我很用力去想 (不論用什麼方式), 試圖在你的心中製造某種反應, 那表示我必須誘導你腦神經元中的某種化學或電反應. 但除非你認為你的大腦跟宇宙中任何其他天線的運作方式不同, 那麼我送到你大腦的信號, 應該也可以在近距離內被收音機, 或任何其他電磁接收器偵測到.
毫無疑問地, 精神感應訊息最敏感的載波應該是電磁波. 毫無疑問地, 它們與你的思想過程有直接的關聯. 我們已經可以偵測到 "腦波", 甚至可以測量到它們所造成的外部電磁訊號. 但是我們連從宇宙另一端傳到地球來的電磁波都可以偵測得到, 為什麼偵測精神感應訊息的能力反而比不上你的大腦? 從來沒有任何人曾經偵測過跟 ESP 相關的電磁波, 你不覺得這很差勁嗎?
或許精神感應的電磁波太弱了, 以至於現有的任何偵測器都感應不到? 但是它們也不能弱到無法在接收者的腦中產生實質的擾動. 這表示它攜帶的能量必須至少足夠擾動一顆電子, 或是改變一顆原子的自旋狀態, 或是類似的量. 但同樣的能量也必定可以成為某種量測方式的根本. 像是現存的可見光偵測器, 可以偵測到不可見的光子. 我們可以建構 X 光偵測器來觀察我們肉眼看不見的東西, 或是用紅外線攝影機在黑暗中偷窺我們的鄰居. 這個原則的底限是, 無線電波雖然隱密, 但宇宙中沒有比電磁波更容易被偵測到的東西.
不, 這再次印證了福克斯˙穆德的箴言 "最簡單的解釋也就是最不可能的解釋". 如果 ESP 真的有用, 一定是透過其他的方式 - 不像我們想像得那麼簡單的方式.
((未經譯者同意, 請勿轉載))
早在星戰三部曲的第一集裡面, 歐比王˙肯諾比 [Obi Wan Kenobi] 鼓勵天行者路克 [Luke Skywalker] 去 "感受原力!" [feel the Force!]. 如同大家預期的, 最後路克照做了, 並且得到很大很大的好處. 同時也帶給喬治˙盧卡斯很大很大的好處. 在十億美金跟 20 年之後, 原力仍與我們同在.
別告訴我你一生中從未抬頭仰望過夜空, 並因為人類的孤寂而顫慄. 當你孤身處於黑暗的房間中, 例如偏遠叢林中的小木屋, 當冰冷的微風刷過肌膚時, 難道你從未想過, 房中可能還有其他看不見的 "東西" 跟你在一起嗎? 到底是什麼東西在半夜撞來撞去?
不論黑不黑暗, 冥冥中有某種特定的無形力場, 把整個宇宙綁起來, 並賦予它意義, 凝聚力以及合理性. 仔細思考外星人的存在, 或許可以幫助現代人紓解人類天生的孤寂, 但是思考無形的力量卻已不是新鮮事. 這種冥想, 畢竟是大多數傳承數千年的宗教之根本, 並且讓盧卡斯的原力看起來像雞飼料一樣.
事實上, 無形力量不只是天意: 它們無所不在! 打開你的收音機, 就有音樂, 而這是無形的無線電波造成的. 向空中一跳, 重力會將你拉回地球. 將一對冰箱上的磁鐵分開, 你可以感受到他們彼此排斥的力量. 事實上, 幾乎根本沒有所謂 "有形" 的力! 我說 "幾乎" 是因為, 當然, 如果鋼琴掉在你頭上, 你所感受到的力量來源 [在你失去知覺之前] 很明顯地是有形的! 不是嗎? 是什麼使鋼琴成為 "物質" 的呢? 它為什麼可以壓碎你的頭骨?
這看起來像是個笨問題; 畢竟還有什麼比木頭, 象牙, 金屬等製成鋼琴的材料更結實的呢? 呃, 一架鋼琴, 在基本層面來說, 是由數十億數十億個原子構成的. 所以你可以合理地假設, 鋼琴裡原子中的粒子砸在你頭顱的原子上, 多重的撞擊造成原子聚合物的其中之一濺灑開來.
啊, 再也沒有比這種說法更離譜的了. 鋼琴中沒有任何一顆原子的粒子 (任何質子, 中子, 或甚至電子) 曾經靠近過 (以原子的尺寸來說) 你頭顱的任何原子. 大部分我們認為是 "物質" 的地方其實都是虛無的空間. 電子環繞原子核的區域, 比原子核本身的體積還要大上 10,000 倍. 是鋼琴原子中帶電粒子放出的無形電力排斥你頭顱原子中的帶電粒子, 才讓鋼琴和你的頭顱看起來這麼結實.
物理學家理查˙費曼用這個概念討論電力強度跟重力之間的關聯. 我在這裡重複他的說法, 並且稍作修改, 以便繼續用鋼琴跟你的頭當例子. 但這次我們不把鋼琴往你頭上丟, 反而把你的頭從, 比方說 100 層樓高, 往鋼琴上撞. 假設你在帝國大廈 (從小我就記得它有 102 層樓高) 的頂樓, 假設你設法越過瞭望台的圍籬, 像天鵝潛水一般往地面跳. 在同一時刻, 一群搬鋼琴的工人本來要搬一架新的演奏用鋼琴到大廳裡, 現在正遵循工會的規定 [union-required] 暫時休息. 鋼琴還沒組合起來, 就散置在人行道的踏腳墊上. 突然工人們抬頭, 驚恐地發現你正向地面衝來, 摔在平放於地面的優雅光亮的木製琴蓋上.
那麼, 費曼說, 重力將你加速了 102 層樓的距離, 但你卻沒有繼續向地心下降: 電力 - 在這裡, 是琴蓋的原子 (由人行道支撐著) 跟你的頭的原子間的電力 - 在不到一英吋的距離內將你拉住! 雖然造成的效應如此驚人, 重力卻是自然界最弱的力.
即使這個例子, 也無法說明微弱的重力怎麼能與電力相比. 我再舉一個: 假設有個帶微量電荷的電子. 如果我拿另一個電子靠近它, 它們會因為彼此間的電力而互相排斥. 在虛無的空間中, 沒有其他力可以平衡這個力, 所以他們會飛離彼此. 那麼, 假設我想要在第二顆電子上放置重物, 讓重物 (跟電子) 對第一顆電子的萬有引力足以完全抵銷兩顆電子間的斥力. 那麼我得放多重的東西?
當我問我太太這個問題, 她反問兩顆電子相距多遠, 這是個好問題. 然而, 在這個例子中其實是不相干的, 因為電力跟重力隨距離改變的方式相同, 所以如果它們在某個距離可以互相平衡, 那麼在任何距離都可以平衡.
不論如何, 答案都會讓人大吃一驚. 考慮重力與電力的相對強度, 你用來壓住第二顆電子並抵銷電斥力的質量是 (看清楚!) 50 億噸. 這不只比帝國大廈, 或世貿中心 [World Trade Center] 的雙子星大樓 [twin towers] , 或曼哈頓 [Manhattan] 的任何其他摩天大樓重, 而且比這些大樓的所有質量總和都要重!
即使我已經習慣於重力與電力間的相對強度, 我算出這個答案之後還是嚇了一跳 - 它大到讓我重算了三次, 還抓了一個正好經過我辦公室門口的研究生, 來確認我沒算錯. 這次, 我真的沒算錯.
你可能很自然地反問, 為什麼我們不乾脆用小量的電荷來讓建築物或大飛盤飄起來? 答案是當這些物體在地球表面時, 它們所受的重力不只來自於抬起它的單一電荷, 而是整個地球. 因為地球如此巨大, 它們在地表的 "重量" 比電子間的靜電斥力大出許多. 在地球上, 所有摩天大樓都非常重, 但是在太空中它們幾乎沒有重量. 要用所有摩天大樓的總質量才能抵銷電力, 不是因為電斥力太強, 而是因為這類物體電子間的萬有引力太小了.
重力是如此微弱, 我們能偵測到它可說根本就是奇蹟. 我們能 "感覺" 到重力的原因是, 雖然地球的每個單一原子對我體內的單一原子的引力是不可想像地微弱, 但將效應加總, 整個地球的所有原子對我身體任一原子的引力就很可觀 (尤其是在早上鬧鐘響完之後). 我們感受不到電磁力有這種效果, 是因為我們體內負電荷的效應, 正好跟體內正電荷的效應互相抵銷了. 如我在第 4 章提過的, 這是一件好事; 否則電磁力會將我們炸得不復存在.
雖然重力很微弱, 我們還是可以量測到如人體大小物體間的萬有引力. (單一原子間的引力小到在短期的未來之內也不可能直接量測得到.) 事實上, 大約在牛頓根據行星繞日運動發現萬有引力定律的一百年後, 一個英國人亨利˙卡文迪西 [Henry Cavendish] 想到一個敏感的辦法可以測量砲彈大小物體間的萬有引力, 他將兩個物體用桿子連在一起, 形成像啞鈴般的平衡, 並且用鋼絲吊起來. 然後他將第三個物體靠近啞鈴的一端, 並測量鋼絲上微小的扭矩. 這樣, 就可以測定重力本身的基本強度 (即所謂的重力常數). 之前, 我們用牛頓定律測量行星跟太陽, 或地球跟月亮間的重力強度. 然而, 這些物體的質量並非獨立已知的量; 我們無法用質量必須為已知的方法決定引力的強度. 在卡文迪西的實驗之後, 不但測量成為可能, 我們還可以將重力常數代入牛頓定律, 由此測定行星跟太陽的質量. 目前對太陽質量的最佳計量值, 就是根據此一技巧而來的.
然而, 我談論重力的微弱, 並不是要貶低重力, 而是要讚揚它. 想像宇宙中充滿了某些我們無法控制的無形物體, 基本上並沒有錯. 宇宙確實是充滿了無形的東西, 而且確實也是我們無法控制的! 無論何時, 當我們思考數世紀以來鼓動想像 (並啟發許多現代科幻) 的 "大問題" 時, 我們都應該要想到重力. 這個大問題是: 還有什麼無形的東西, 現在還是無形的?
不論誰來列表, 名單上的第一名, 一定是超感官知覺 [ESP]. 很難找到任何科幻或幻想是跟心靈感應 [telepathy] 完全無關的. 比方說, Star Trek 的每個系列, 都有心靈感應者: 史巴克, 荻安娜˙星異 [Deanna Troi] 和她的母親羅珊娜 [Lwaxana], 凱絲 [Kes] - 更別提各星球上一整群的心靈感應外星人了. Ｘ檔案裡的外星人表演過心靈掃描; 甚至 ID4 裡只想殺人的噁心生物, 也把心靈感應當成武器.
有多少次, 你曾感覺你知道其他人在想什麼? 當然, 當我們習慣於閱讀肢體語言跟面部表情時, 我們有時可以預期其他人的反應, 或甚至推測到他們心中在想什麼. 那麼想像更進一步我們就能不靠言語而溝通, 有那麼瘋狂嗎?
"超感官知覺" [extrasensory perception] 這個詞是由公爵大學 [Duke University] 的學者約瑟夫˙邦克斯˙萊因 [Joseph Banks Rhine] 發明的. 他在 1934 年以這個詞為名寫了一本著名的書, 宣稱他握有心靈通訊的確切證據. 他本身的大眾化, 加上二流雜誌 "驚人科幻" [Astounding Science Fiction] 的出版商有興趣, 引起了大眾的關切, 啟發了許多跟 ESP 相關的科幻小說. 萊因也創了 "心靈玄學" [parapsychology] 這個詞, 用來描述種種對可疑超自然現象的研究.
唉, 發明這兩個名詞可能是萊因對科學最偉大的貢獻, 因為基本上所有他的 ESP 結果經過外界研究之後都證明是有瑕疵的 - 包括他的第一項發現 "神奇女郎" [Lady Wonder], 那是一隻有心靈感應的馬. 雖然不能因為某個學者的實驗瑕疵, 就捨棄整個研究領域, 但是下面的事實卻是沒有爭議的:
1. 自從萊因開啟這個領域, 60 多年來沒有任何單一確定的實驗可以被廣泛地接受 (指未從事同性質研究的學者), 並且清楚地呈現他想探索的任何現象之本質.
2. 同時, 有許多人, 包括許多此一領域的活躍學者, 都相信 ESP 確實存在.
我不會笨到想要嘗試解決這項爭論. 此外, 我也從未親自試圖驗證或拆穿任何 ESP 實驗. 我很懷疑, 但我試著懷疑每樣事情 (我不相信有任何其他方式可以了解這個世界運作的道理). 但我不希望在此直接地質疑目前在此一領域的研究品質. 相較起來, 我寧願問一個我認為更有啟發性, 而且更有趣的問題: ESP 存在的條件是什麼?
我發現很重要的一點是, 自從數十年前古列爾摩˙馬可尼 [Guglielmo Marconi] 發明無線電, 在首次廣泛使用之後不到十年之內, 心靈感應跟 ESP 的狂熱就開始了. 一旦無線通訊成為事實, 某種隱形 "波" 可以讓人類不需語言就直接溝通的概念變得更為可行. 直到那時, 唯一不需明顯實體連接的非語言溝通方式是可見光, 因此任何可接受無形訊號的提議都是史無前例的. 無線電波正好符合這個要求.
無線電波 (就像可見光一樣是電磁波, 但是頻率低很多) 有許多值得注意的地方, 所以很難說該從哪裡開始討論它們. 第一點而且是最重要的一點, 不論地球的曲率及距離的長短, 短波無線電訊號都可以傳到行星的另一端. 此外, 雖然無線電波的能量很低, 但是仍可以精準地被偵測到. 位於波多黎各 [Puerto Rico] 的阿雷西波 [Arecibo] 無線電望遠鏡 (譯註: 世界最大的單碟片望遠鏡) 展現了無線電波敏感度的驚人程度. 阿雷西波的天線位於一個佈滿熱帶植物的天然隕石坑中, 寬 1,000 英呎, 電影 "接觸未來" 的觀眾應該都可以認得出來. 它曾經偵測到金星表面的無線電波, 數千光年外的旋轉中子星, 以及距離數億光年的銀河外物體. 我曾帶著太太女兒, 在副台長的陪同下參觀過這個機構, 並試圖表達出它敏感的程度. 根據這個儀器的敏感度資料, 我算出它可以輕易地偵測到數十億英哩外的冥王星上一盞 25 瓦的燈泡, 假設燈泡放出的能量不是可見光, 而是相對應可被望遠鏡接收的無線電波頻率的話.
好, 如果我們可以偵測到太陽系外緣這麼小的信號, 那麼兩個心靈為什麼不可能在房間的兩端互相溝通呢? 畢竟, 思想本身包含了與產生電磁擾動完全相同的程序. 思想及運動是由腦中的神經元 [neuron] 觸發的, 它產生電流, 並在神經跟肌肉中來回運行. 而電流正是產生電磁波的根源.
表面看來, 電力跟磁力非常不同. 雖然有永久磁鐵的存在, 但它們跟電荷的表現完全不同. 比方說, 如果我們把磁鐵切成兩半, 並不會產生單獨的北極跟單獨的南極; 得到的反而是兩個比較小的磁鐵, 每個上面都有北極跟南極. 但如果我將一端帶正電一端帶負電的物體切成兩半, 我會得到一個帶正電的物體, 跟一個帶負電的物體. 然而, 在電跟磁之間一定有某種關聯. 比方說, 我可以移動電荷產生電流, 以此製造磁鐵. 這種電磁鐵幾乎是所有家電用品中的必備零件.
在 19 世紀末, 某個偉大的蘇格蘭 [Scottish] 理論物理學家詹姆斯˙克勒克˙麥斯威爾 [James Clerk Maxwell] 推導出地球上最偉大的概念之一. 他證明電與磁不但相關, 而且根本就是一體的兩面. 某一個人的電, 就是另一個人的磁, 差別只在參考座標不同而已.
除了奠定相對論 (正基於此一定律) 的舞台, 麥斯威爾的電磁理論有一個中心預測: 光線是電跟磁的波. 電與磁之間交互作用的本質就是, 當你擾動某顆電荷, 會向外放出某種電與磁的 "波" 擾動, 而波速可以由基本定律計算出來. 這個速度就是光速. 我們現在瞭解, 你擾動電荷的頻率決定了所放出波的量測特性. 如果你每秒來回擾動一百萬次, 你就製造出無線電波. 如果你每秒來回擾動十億次, 就會產生微波. 如果你每秒擾動一千兆次 (a million billion) , 就產生可見光. 依此類推.
你可能會問, 電磁波中在傳播的到底是什麼呢? 波本身含有什麼, 遇到物質時又會如何表現? 在此我們必須感謝另一位英國的物理學家, 麥克˙法拉第 [Michael Faraday]. 法拉第是個比麥斯威爾更浪漫的人物. 他沒有受過正規教育, 只是個裝訂商的學徒, 但是在 1812 年於皇家學會 [Royal Institution] 接受公民教育, 受教於眾人尊敬的韓弗理˙德維 [Humphry Davy]. 一段時間之後, 他又帶著他上課時的筆記回到學院, 而且裝訂得漂漂亮亮的. 德維對他印象深刻, 收他為助理. 之後的部分, 是眾人皆知的歷史故事.
發現電與磁之間的關聯, 替麥斯威爾的工作奠定了基礎, 而歷史上有幾個小細節, 跟這些發現有關. 我在這裡要特別提出其中一項, 因為它完全地改變了物理學家對真空的概念. 法拉第是個完全靠直覺 [seat-of-the-pants] 的思想家, 這也是我特別喜歡他的原因之一. 在法拉第之前, 當物理學家想到力 (例如重力) 的時候, 他們會想像出一些方程式來統馭這些力. 法拉第提供了一個更直觀的, 物理上的形象, 而且在某些方面來說更有價值.
從牛頓發現重力通用定律的那一刻起, 他和其他人就一直被一個問題困擾著, 月球是怎麼知道地球在哪裡, 以至於被引力拉住的呢? 也就是說, 到底是什麼在傳遞重力的? 這種力是即時的, 還是也需要一段時間才能到達月球?
牛頓從未解決這些棘手的問題, 並且轉而向其他方向研究, 包括擔任大英鑄幣廠 [British Mint] 的廠長. 然而, 在大約 200 年後, 法拉第思考同樣的問題, 但這次是粒子間的電力. 為了幫助自己了解電力為何如此表現, 他想像從每個帶電粒子都會放出一個電 "場". 他將這個電場描述為一組從粒子朝外向空間中各個方向放射的線條. 如果將線條的數量想像成跟粒子的電荷強度成正比, 法拉第就可以理解為什麼電力隨距離平方而減弱. 如果電荷放出一定數量的場線條, 每一條都呈直線射向無窮遠處, 那麼場線條就會發散 [diverge]. 所以, 穿過任何固定距離固定面積的場線條數會隨距離的平方遞減.
呃, 這算是不錯的想像, 但是否除了象徵性之外還能再多一點什麼? 通常物理學家建立的想像, 是為了幫助他們清楚瞭解自然定理如何運作, 但這些想像真的符合事實本身嗎? 有時答案居然真的是. 法拉第的場就是一個例子, 並且很快地被接受. 後來人們很快理解, 在特定狀況下電磁場可以輕易地被其他電磁場製造出來, 不需要電荷的存在, 可是當初是先有電荷才讓人類發明電場的.
現在當物理學家想到真空 (沒有任何物質的空間), 他們知道它並不真的是空的. 我們現在想到電力 (還有重力) 時, 會這麼想: 一顆帶電粒子在周圍製造電場, 一顆具質量的粒子則在周圍建立重力場. 這些場以光速傳播, 可與遠方的物體互動, 吸引或排斥它們. 因為場需要時間傳播, 例如月亮被地球吸引時, 會被吸向地月互動力場建立的那一刻時, 地球所在的位置. 如果同時地球也在運動, 月球還是會往原來的位置移動, 直到移動後的地球建立的新力場傳播到月球的位置為止. 因為場以光速傳播, 人類通常不會注意到延遲的效應. 然而, 若在宇宙間作長距離傳播時, 重力的有限傳播速度會產生巨大的影響. 比方說, 現在我們的銀河正向五千萬光年外的一個巨大銀河群靠近. 在我們以為大銀河群的重力場傳遞到我們的銀河時, 銀河群可能已經距離原來的位置有 100,000 光年了, 相對於我們銀河的直徑來說, 這是個很大的數量!
真空中充滿了各種場. 當我在地球上撥弄某電荷的一百萬年之後, 改變的電磁場也會傳播一百萬光年遠, 並且可能在那裡導致某個無線電天線的電荷上下波動, 在接受器上製造出反應. "接觸未來" 的開場, 當廣播電視放出的電磁波穿過宇宙時, 我們也跟著緩慢地進入太空, 正好是這個概念的最佳說明.
我們能直接感受到的只是電磁波的一小部份. 這段頻譜的波頻, 僅限於我們眼睛的原子能夠反應並送出信號到大腦供辨認顏色的範圍. 較低的頻率對我們來說是無形的, 但我們以熱的形式感受到它們. 較高的頻率也是無形的 (對我們來說, 對蜜蜂則不是), 我們完全無法感受到, 但是會對我們的皮膚產生傷害, 造成危險但顯然更美觀的棕色.
還有什麼能比這個更 "新世紀" [New Age] 的呢? 在我們的周圍, 居然存在著一個充滿隱形電磁場的世界, 而且其中有一部分還是從我們的思想過程產生出來的. 多麼地宇宙化....! 為什麼我們思想無法產生任何微弱的場, 讓某個大腦內建適當天線的人可以感覺到呢?
但這未免太過理想了. 電磁場非常適合傳播及製造效應. 但是當它們產生效應的時候, 它們就絕對是 "可觀測的". 那是這個世界運作的方式. 如果我很用力去想 (不論用什麼方式), 試圖在你的心中製造某種反應, 那表示我必須誘導你腦神經元中的某種化學或電反應. 但除非你認為你的大腦跟宇宙中任何其他天線的運作方式不同, 那麼我送到你大腦的信號, 應該也可以在近距離內被收音機, 或任何其他電磁接收器偵測到.
毫無疑問地, 精神感應訊息最敏感的載波應該是電磁波. 毫無疑問地, 它們與你的思想過程有直接的關聯. 我們已經可以偵測到 "腦波", 甚至可以測量到它們所造成的外部電磁訊號. 但是我們連從宇宙另一端傳到地球來的電磁波都可以偵測得到, 為什麼偵測精神感應訊息的能力反而比不上你的大腦? 從來沒有任何人曾經偵測過跟 ESP 相關的電磁波, 你不覺得這很差勁嗎?
或許精神感應的電磁波太弱了, 以至於現有的任何偵測器都感應不到? 但是它們也不能弱到無法在接收者的腦中產生實質的擾動. 這表示它攜帶的能量必須至少足夠擾動一顆電子, 或是改變一顆原子的自旋狀態, 或是類似的量. 但同樣的能量也必定可以成為某種量測方式的根本. 像是現存的可見光偵測器, 可以偵測到不可見的光子. 我們可以建構 X 光偵測器來觀察我們肉眼看不見的東西, 或是用紅外線攝影機在黑暗中偷窺我們的鄰居. 這個原則的底限是, 無線電波雖然隱密, 但宇宙中沒有比電磁波更容易被偵測到的東西.
不, 這再次印證了福克斯˙穆德的箴言 "最簡單的解釋也就是最不可能的解釋". 如果 ESP 真的有用, 一定是透過其他的方式 - 不像我們想像得那麼簡單的方式.
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