以微窺世界

以微窺世界 所選書目： [史上最美的十項科學實驗]、[消失的湯匙]、 [天外天：人類和黑暗宇宙的故事] -------------------------------------------------------------------------------------------------------------大霹靂，一陣轟烈的巨響，伴隨著耀眼的光芒穿劃過黑暗，隨著光子、微波 相互的撞擊，終於光子突破了圍籬，在宇宙中撒出點點繁星，彷彿黑暗中綻放出 一顆顆的七彩寶石，殘餘的聲響成為了空谷回音凝結在宇宙中，像是在標示著那 段偉大的事蹟，讓人類不禁讚嘆──宇宙誕生的景像何其壯觀！ 隨著人類的出現和日異月新的科技，以及我們努力不懈的精神，循著一道道 若隱若現的痕跡，終於讓我們稍稍瞥見了這段恢宏的歷史，但是，當我們讚嘆著 這浩瀚的黑暗世界時，卻又發現它的形成之初，竟是起源於一個微小的點，而這 個微小的點竟然擁有著包含這整個宇宙的質量！ 想起人類歷史，一開始無知的我們還自以為是宇宙的中心，還不斷地迫害那 些發現事實的科學家們，但真相終究還是戰勝了迷信，人類不再執迷於「我們是 宇宙中心」這件事。近幾個世紀以來，科學漸漸成為主流，新的發現和發明更是 層出不窮，經由古思（Alan Guth）提出的暴脹理論（inflation），更加衍生出天 外竟然還有一片天外天，隨著我們知道事情越來越多，才驚覺人類實在是渺小的 不得了，便開始懂得學著用謙卑去看著世界！ 從超新星的衰敗告訴我們，再大的事物，最終都會化為微小並回歸宇宙，而 大霹靂告訴我們，再大的事物，都是發於至微，而由中子星崩縮而成，擁有強大 吸力的黑洞，其實它的中心就只是個小小的「奇異點」，在大中包含了小，小中 包含了大。還有那「測不準原理」，更是直接地點明了世界沒有絕對及一定的道 理，只有不斷地改變，永遠也別輕易相信自己看的事情就代表了全部，而是要秉 持著懷疑並再進一步的謹慎求證，我想這就是宇宙要教導我們的事吧？ 目前，我們人類的所能觀察到的那些物質，實際上只佔了宇宙中的百分之 四，星星則更是連百分之一不到！而其他的百分之九十六則是由測量螺旋狀星系 轉速證實，分別是看不見也測不著的暗物質和暗能量，觀察能力實在是非常有 限，雖然在宇宙中的研究還是處處碰壁，但是只要我們繼續探索下去，也許在未 來的某一天，我們人類真的能夠撬開這道通往真理的大門！ 此外，世界上所有形形色色的物質皆是由原子所組成而來的，而原子又可以 切割成電子、質子跟中子，而且原子可藉由得失電子以讓自己變得更加穩定，也 因此，物質才得以形成。 不覺得很神奇嗎？小小的電子造就了許許多多不同之處，無論是少一個電子 或多一個質子都可以擁有完全不同的性質，不僅如此，週期表也是因為有這個特 性才誕生的，也因為有週期表的存在，讓我們能夠更順利的了解原子們之間的關 係。譬如說同一族（同一列）的原子擁有相同的化學性質，而同一週期（同一行） 的原子就擁有相同的物理性質，有人說所有的發明家都該改成發現家，因為人們

就只是不斷的發現到自然界隱藏的規律而已，真要說到創造出什麼，卻真的是什 麼都沒有，就只是利用自然界原先有的材料，去做些變化或刪減，或將它轉化成 數學公式。 總覺得人類很渺小，無論怎麼想發掘出這個世界的奧秘，卻怎麼也挖不完， 就像物理中談到的「宇宙射線」，課本上也只寫到它「可能」是宇宙大爆炸留下 來的產物，但也不是很確定。我們無法讓宇宙回到過去，又或者說創造出一個模 型以模擬宇宙的誕生，所有事情都是不確定的，但所有事物卻又都是從不確定中 起步，也許有一天我們能夠完整的清楚宇宙的誕生過程，但也可能因此而發現到 有新的謎團等著我們去解不是嗎？ 這個世界就是如此的神奇，許多領域分工合作，就像原子該有的電子不齊 全，它就變成離子了，被別人偷走了電子或者是跟別人一起共用電子，這樣它就 變成分子了，但在自然界中也是有原子不會有得失電子的現象，在週期表裡它就 是第８族──氦、氖、氬、氪、氙、氡，但其實氪、氙跟氡已經可以用人工的方 式使它和別人合成成為化合物，由此可看出萬物總是存在著許多的例外，沒試過 總是不會知道的，就像我總是一直以為第８族不會跟別人結合，看到書上這樣寫 確實錯愕了一下、所有事情不會都是正確的，越認定不會出錯的東西，正因為沒 有人會去否定它，因此往往研究出來總是能讓人跌破眼鏡。我想事物的奇妙之處 就在於它的深奧，一層層的撥開就能發現裡面那一層永遠比上一層存在著更多的 驚奇。 牛頓當年由於大瘟疫侵襲英國，被迫返家，他關在一間改造成了光學實驗室 的房間，擋住所有的光線，只留下一個細小的孔洞通往外面的世界。為了提升研 究效率並讓自己全神關注，在疾病肆虐各個城市的這一段期間，牛頓他限制自己 只吃少量麵包以及少許葡萄酒和水，只有在極度飢餓口渴或精神不濟的時候才會 進食。或許牛頓的這種行為無法讓其他人苟同，但是他透過那細小的孔洞，透過 從孔洞照進來的那一束光線，搭配了一塊稜鏡，做出了「關鍵實驗」。 稜鏡在那個時代是流行的寶貝，它能將白光轉換為各種色彩，或許這東西對 於其他人只是個玩具，但是它對於牛頓而言卻是個強大的科學研究儀器，他發現 了我們不會刻意去注意的發現。 「我很驚訝，我看到的色彩竟然呈條帶狀；而根據已知的折射定律，我原本 以為那應該是環狀的。」──牛頓。通過透鏡的白光會繽紛的色彩，這是眾所皆 知的事，其他人可能只會沉迷專注在色彩宛若彩虹般的動人演出中，然而，牛頓 卻是竭盡所能，由許多角度來觀看這種現象。他不只是看到了色彩，還看到所生 成的形狀，而這正是我們一般人所沒看到的。 我們往往只求快速的得出結果，忽視細微的落差，這反而對於力求完美的人 基本上是可避免的。就像是卡文迪什，他的房屋內除了一小塊地方作為臥房之 用，其他地方則都塞滿了科學器材──溫度計、測度計、測量儀器、天文學裝置 ──以及製造器材的工具，他還把庭院中最高大的樹木用來之支撐他的氣象觀測 站呢。他總是忍不住要改造儀器，也大幅改良了現有的化學天平、電子器材、水

銀溫度計、地質學工具和天文學儀器。不過他為了測出地球的體重，並且測出最 精確的數據，不停的改良米契爾（一位他的好友）所留下的測量儀器，卡文迪什 考慮到各種會影響數據的因素，例如：風、溫度差，並寫成了一篇有五十七頁的 報告，內容大多在討論卡文迪什吹毛求疵般的追查誤差來源的過程。雖然被其他 人認為讀起來就像是檢討錯誤的專題論文，但是從內容中卻可以知道，哪些細節 會產生哪些誤差，更能讓人理解其道理。 生活中有許多東西，我們以為我們夠了解、夠熟悉他們的用途、本質，科學 家總是能發現我們從沒去注意的細節，並加以去發掘，深入去研究，再加以發表 成一篇篇的報告、論文、定理、理論，在歷史中留下一筆，使我們能以不同的角 度，甚至是從一個微小，就可以看得到並感受的到那個我們從來都沒有注意過的 視野，那既廣大又不同的世界。