原创 當「古典」遇上「現代」

當「古典」遇上「現代」

作者：張明潭

初稿日期：起於1991 or 1992 -09-11 新加坡Training之晚宴，初草於09/12晨，一修於09/21午夜

修訂日期：2012-07-03

版本：03

在古典或傳統(20世紀前)的科學領域，人们可以理解的範圍不會太過大或是過份小(相對於現代科學所能處理的範疇)，大多可憑藉生活經驗來做相對的映射，像天上星球運動就像地面的石塊運動一樣，運動方程式都一樣，微小粒子也相彷彿。所以就存在一個絕對的觀察者藏身在黑箱中，或是半透視面鏡的另一邊，被觀測的物體絕不會受觀察者影響，不管其本身的速度或所在的座標系統。在20世紀以前科學上的觀測和實驗都以此為基礎，因此，大部分的科學家(或者稱主流的科學家)就認為既有的定律不會因觀察者所處的狀態而改變。

對於大部分的現象，這是很真實的；或者說在(當時)我們可以量測的範圍內，這說法是正確的。奇怪的是，這跟我們所處的社會現象不太吻合，被觀察的人常受觀察者的影響。當人们不斷地拓展視野時，異於這種說法的新發現就陸續出現。科學家们也越來越迷惑於既有的理論基礎和新的實驗結果，即使是這位敲開近代物理的大師Pluck(浦朗克)亦遲遲不敢發表其著名的Pluck常數；直到1900年，科學家们將他發表此發現的年代視為近代物理的起點。

這個時候，一位不怎麼稱頭的專利局職員，年紀輕輕就提出一個偉大而不可思議的新看法，差一點就把舊世界的城牆給 “轟”的粉碎，將近代物理加速地推向現代物理，導致後來人们有此理論基礎去發展世界末日型的武器—原子彈。

年青人的名字叫愛因斯坦，1905年他發表了狹義相對論，隔了几年又針對加速度的補充而有了廣義相對論。整個理論的殿基之一就是否定了「被觀測者不受觀察者影響」的說法。他從對時間、空間基本的量度著眼，發現被觀察的事物是受我們所處座標系統的運動狀態影響；在運動狀態相對於光速是極小時，舊理論(即所謂的古典物理)的 “失真”是微小到無法量測的，一旦在近於光速的高速運動狀態，這種“失真”就非常明顯，以至於舊理論無法解釋與預測。(狹義相對論是針對近於光速的高速座標系統，廣義相對論則是補充了加速狀態的討論)

基於相對論，科學界就展開了一連串豐富之旅。海森堡的 “測不準原理”讓現代物理邁入哲學領域(或者不該這麼說，因為古典物理也有自身的哲學範疇，只是與人们平常的生活經驗相似而較易接受)，其中的真諦是：在微觀的粒子世界裡，當我們要去測量某事物時，事物就因此偏離了它們的初始狀態。例如，你若要精確地量測其位置，因觀測者所用的觀測方式影響了被觀測者，所以其動量就無法被精確地量測；就好是說，我永遠無法了解你此時此刻最真實的心情，當我靠近時，你的笑容可能因我逗趣的長相，然而遠離你時，我就不能肯定你的表情。

現代物理真是進入一種窘境。“機率”成為被計算的對象， “薛丁格的貓”就在講這件現象。愛因斯坦至死都不相信這樣的物理哲學，他認為上帝從來不玩骰子(一種機率的博弈遊戲)，一生堅持要找出一統世界的物理觀，這便促使了統一場論(電磁力、弱力、強力、重力)的發展；諷刺的是，相對論是這個理論的基礎之一。

另一方面，德布羅依發表了 “粒子-波”二象性理論，更是讓人摸不著頭緒。原來在日常生活中粒子和波兩種截然不同的概念居然是融合為一；當粒子太大時，波動的現象無法測量，然而在基本粒子的尺度中，粒子也可以有波動的現象，像繞射、干涉等特性，端賴你要觀察那一種現象。你可以想像嗎？真是瘋狂的想法，但卻難以推翻。(至少還沒有新的發現來推翻它)

有人說，上帝若要毀滅一個人，就叫他去學哲學吧；又有人說，上帝若要毀滅一個人，就叫他去辦報紙；換作是我，我會建議上帝，若要毀滅一個人，就叫他去學現代物理吧！