James Hogan 科幻三步曲《星辰的繼承者》《甘尼米德的溫柔巨人》《巨人之星》

兩年前當我仍在斯德哥爾摩工作時,有幸受 獨步文化 邀請,參與了一個新穎有趣的推薦書計劃。我收到《星辰的繼承者》中譯初本,惟獨欠缺最後結局。我要以作為科學家的身分,就如同故事主角,物理學家杭特博士一樣,依循線索解開謎團。獨步文化除了邀請我提供推理思路,更希望我拍一個推薦影片。

(我的推理和推薦影片可在 https://okapi.books.com.tw/article/10147 以及 https://youtu.be/3_6R3OqBE-4 找到)

我推薦過許多科普和科幻書籍,這次是個有趣的體驗,是我首次在讀推理小説時停下來自己思考,並且居然能得出接近完全正確的結論!後來收到獨步立化贈送的《星辰的繼承者》成書,出版社提到附贈的海報創作靈感也是來自於我的推理,能夠為一代科幻大師的作品中譯本錦上添花,實在感到榮幸之至。

兩年過去,雖然《星辰的繼承者》能獨自成一體,但我始終對故事中一些其他謎團念念不忘。「甘尼米德上發現的外星人種族,到底發生什麼事、去哪裡了?」

今年終於正式回來香港工作,上月學期完結終於有時間逛書店,發現原來續集《甘尼米德的溫柔巨人》和《巨人之星》已經出版,就立即買回家了,怎料一拿起書又是廢寢忘餐。

其實,書中並沒有如《星球大戰》般的人類與外星人鬥智鬥力,反而描述兩者如何和而不同地共存,作者更仔細描述物理、生物學的理論,加上科幻推理情節。我認為,能夠如 Hogan 寫出如此合情合理的作品就是好的科幻,而好的科幻是科學的翅膀,能夠帶領我們飛往的想像力的邊境之外。

所以,這個委托縱使已經過了兩年,還是不得不再次真誠推薦一遍獨步文化翻譯的《星辰的繼承者》、《甘尼米德的溫柔巨人》,以及《巨人之星》。

2019-07-13 23.16.34-1

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無題

可能是物理佬習慣的思考模式,我很怕說「某知識」是「某某學科」的知識。例如我見過「人工智能是電腦科的問題學,與物理學有何關係」、「演化是生物學的知識,物理學家懂什麼」、「你懂得用統計學去點算遊行人數嗎」。我怕的不是把知識分門別類,而是那種「你沒有讀過某某科目,所以你的知識是錯的」態度。

學問是由人所發現/發明的(我會以英文「invent」表示)。理論上,每個人都可以重新re-invent所有知識。實際上,影響一個人能夠在這個宇宙中建構出多少知識,也取決於多項條件:個人本身的興趣、人類生命的長度、獲得該知識的難度等。由於人類必須維持自己的生命和自由才能選擇做任何事情,即使是天才如愛因斯坦和費曼,能夠花費在研究的時間亦非常有限。故此,除了必須對知識作出取捨時,亦必須避免重複re-invent已知知識。例如,我們不需要自己去買建構電腦的零件,我們可以相信電腦科學家的專業,使用他們發明出來的電腦,直接買一台就夠了。又例如,粒子物理學家也不用去學習土木工程,只要相信工程師的專業,使用他們建造出來的巨型隧道和粒子加速器就可以了。當然,如果我們真的很想自己「re-invent the wheel」也是絕對沒有問題的,特別是在前沿科研之中,re-invent the wheel是必須的工作,因為一項成功的研究必須能被其他人獨立驗證。

知識是有分深淺的。比較深奧或複雜的知識,re-invent the wheel的成本比較高,因此難度也高,例如要一個理論物理學家去獨力建造大型強子對撞機,或者要一個電腦科學家去學習製造半金屬部件的技術,也是不必要的。在這些情況下,由於他們的目的並非創造新一代的粒子加速器或電腦,他們可以相信其他人的專業,互相節省時間。這樣,把知識分門別類可以幫助我們更有效率地解決問題。

然而,有些比較基礎的知識,卻是任何人依靠思考或推理,甚至是在家中都可以做到的小實驗,都可以re-invent的。我們隨時可以做拋球實驗,re-invent「重力加速度與物體質量無關」,這知識不用靠「讀過」物理學才能得到;我們可以用簡單的邏輯推論,就得出基本的博弈論理論,從而應用在生物演化當中,為各物種演化的關係想出合理解釋,這知識不用靠「讀過」生物學才能得到;我們也可以用簡單的算術(加減乘除)和物理(速率等於距離除以時間)計算出遊行人數,這知識不用靠「讀過」統計學才能得到。

這種re-invent知識的過程,花費的時間不會過多,能夠訓練腦袋邏輯思考之餘,亦能對自己不熟悉的科目增進了解。因為在re-invent知識的過程中,很大機會我們會過度簡化了問題。例如,雖然遊行人數能夠以隊伍行進速率大概計算出來,但中途加入和離開的人數就會使我們的計算結果有所偏差。這時,我們必須調整自己的計算,加入更多細節,使這個我們自己re-invent出來的方法更加實際(realistic),例如觀察途人進出的頻率,在方程中加入新的變量。

這種調整過程可以一直重複,直到我們接觸的知識已經變得太深入,不能單單以一些基礎知識來補足,我們就必須尋求更專業的意見。這樣,才是我們應該尋求「某某學」的時候,利用前人已知的知識驗證我們自己的理論。如果你是凡事立即尋求專家意見的人,就失去了這種自我學習的機會,也會看不見其他人下過的努力。知識和科目之間聯繫密切,能夠自己找到多少知識,在於我們肯為發現知識和真實,付出多少。

科學家的自我介紹

有時我會自問,究竟我應自稱天文學家、物理學家、天體物理學家,還是科學家呢?這困難選擇多出現於社交活動認識新朋友、互相自我介紹的時候。我漸漸發現,如果你想把對話延長一點,就要自稱科學家,因為很大機會對方會追問「做哪個科學範疇?」(這比較少見)或是「那你會修汽車引擎囉?」(我連汽車都沒有好不好)等等;如果我自稱天體物理學家,就有極高機率出現溫度急降的情況,絕對是話題終結之選。而如我選天文學家或物理學家,出現以上情況的機率就五五滲半。

其實天文是人類最早的科學。很久很久以前,即是人類還未有WiFi、住在洞穴裡的時候,呆望星空就是少數幾種睡前娛樂。比較有好奇心的人(即是比較閑的人)就會想「到底這些光點是什麼?」「為什麼不會掉下來?」再引伸(只有真的非常閑的人才會想)「為什麼地上的東西都向下掉?」天空就是人類認識宇宙的唯一途徑,而人類漸漸發現天體運動有跡可尋。掌握天象運行規律的人可以掌握農作物收成時間等有利資訊,因而掌握更多利益和權力。天文學就是在這種對「掌握未來資訊」的慾望之中發展出來的。排除占星等人為想像之外,天文學是最早作出具實用性的預言的科學。只不過,當時的天文學家只知道某天象「會」發生,而不知「為何」發生。就像費曼說「古巴比倫人能準確計算日食何時出現,卻沒去問它為什麼出現」。

現代科學之父伽利略用望遠鏡觀測星空,而且嘗試解釋他的觀察。他進行有系統的科學實驗,嘗試驗證各種理論,例如物體下跌速率與質量無關。克卜勒發現了行星的運行定律。牛頓則把伽利略的實驗結果和克卜勒的觀測數據(實際上是克卜勒利用第谷的數據計算出的結論)結合昇華,他發現掌管地上的和天上的物理定律都一樣,發現萬有引力以平方反比遞減就能解釋所有地上物體運動以及天體運行的軌跡。哈雷更能夠利用牛頓重力定律預測彗星重臨時間及方位。人類從此開始利用實驗去有系統地找出各種自然定律,不用只是望天打掛,也能發現宇宙的真理。

天體物理學則是把這個過程再次重複:把以實驗驗證了的天上的數據,再應用在其他天體現象之上。最近發現的重力波可說是其中表表者,我們應用廣義相對論於重力波訊號之上,就能夠得知發出重力波的究竟是黑洞還是中子星、它們的結合軌道和質量等等。因此,天體物理學在某程度上都算是應用科學,只不過應用結果與地球上的生活都無關就是了。這樣想來,或許下次我也可以嘗試自我介紹說是「天體工程師」?

封面圖片:Phd Comics – Academia: ruining parties since ancient times

科學家的惡夢

我有時會突然記起昨晚夢中的情境,可能腦袋正在清理這些沒有用的垃圾記憶時剛巧被我發現了。

昨晚我在其中一個夢裡夢到我正在寫一篇研究論文。這篇研究論文是真正存在的,是我正在寫的幾篇論文的其中一篇,而且我是第一作者,因此我要負起論文正確性的最大責任。然而,我的另一個合作者⋯⋯我只能說,她並沒有發現自己的專長不在科研。我在夢中看見她把一些寫得很糟糕的段落放進我的論文之中,害我怕得要拼命的修改。我也不知道為什麼我在夢中感到如此害怕,總之我在夢中就是怕得要命。然後突然我就開始了另一個夢了。

論文可說是科學家的CV或résumé。論文一旦被期刊刊登,就是「我做過這件事」的一個不能抹煞的證據。而且,科學家的發現並沒有知識產權,任何人也可以試著自己動手重複一遍去檢驗。費曼說過:「大自然是不能被欺騙的」就是這個意思。因此,作為一個(誠實的?)科學家最恐怖的惡夢,就是自己的論文中有錯誤,而這個錯誤的成因是自己不夠嚴謹所致,並非因為資訊不足而做成的。

理論上,絕大多數被後來的人修正過、改良過的科學研究都是「錯誤的」,例如牛頓力學,但我們不會說這是牛頓的錯,因為他在當年已盡力把所有當時已知的資訊考慮進去了。所以,科學論文中的錯誤,如果是源於資訊不足,那是正常的,這並不羞恥,反而正正象徵了科學是個自我修正的過程,是科學精神的彰顯。可是,如果問題源於自己不夠嚴謹而有所錯漏,就難辭其咎了。

這個惡夢或許反映出我作為科學家,擔心自己不夠嚴謹,或可能是我近來太投入做研究和寫論文(余博講物理直播和科普文章也減少了,抱歉)。這也只是一篇逸事,不過由於惡夢的內容也很有趣,所以想把它記下罷了。

關於「讀」博

其實大學講師待遇比教授差,大學為爭排名而把資源用於聘請高薪「名星級」教授,亦非新鮮事。

「讀咁多年書,拎個博士搵得仲少過 fresh grad,為乜?」這不單是最常見的討論問題,亦是我最常問自己的問題。

很多人誤解以為讀完博士就能做教授。上世紀早期這是可能的,但在今天,這是痴人說夢。博士畢業後,如果想留在學術界繼續研究,必須再當一兩個「博士後」研究職位,每個平均兩至三年。之後才有資格申請最低級別的 Faculty position,即所謂的「學院職位」。但謹記,「有資格」不等於「有機會」。大學不是開公司,職位數量根本不會增加,而博士人數年年遞增。結果是平均五十至一百人爭一個博士後職位,教授職位的競爭情況亦可想而知。

比起(全職)講師和助理教授,博士後的薪水已差不多是全球「公價」,月薪二萬港幣上下。如果能拿到比較有名的研究獎金,或許能多一點。如果把博士後跟 fresh grad 比較的話,二萬起薪好像很多。但事實是,你已經花費平均六年時間完成碩士和博士。你會發現,當你找到人生第一份博士後研究工作,你的朋友大多已經升職加薪,有些更可能已是管理層。明顯地,博士後應該比較的跟本不是 fresh grad。

而其實,博士並不是「讀」出來的。講起讀書,自然會聯想到學生坐在課室聽老師講課。但研究就是指發現未知的新事物,又如何可以安坐課室學習從未有人知道的東西?所以博士班的老師叫做 advisor(導師,或者大多數博士生會叫老闆),因為他們職責並非教授知識,而是引導學生去找出研究之道(和發薪給學生)。因此,研究型的碩士生和博士生早就在全職工作,他們的工作就是找出世界上任何現象背後的原因(不管有沒有用、重不重要)。

當然,這些都沒辦法,路是自己選擇的。我想說的是,選擇學術研究的路絕對不單止是「讀書 vs 工作」的選擇。三思。

比賽是對學問的侮辱

「世事洞明皆學問,人情練達即文章。」——曹雪芹《紅樓夢》

從什麼時候開始,我們習慣把學問標籤成「值得」和「不值得」?

有別於諾貝爾奬之類只能由其他人提名的奬項,有些機構以比賽形式發放奬金,要學者寫文、拍片去推銷自己的研究。

得獎者有機會去研究自己喜愛的學問,我由衷恭賀。但對於比賽本身,我從心底鄙視。

費曼在1965年得到諾貝爾獎後,他以前的一個學生Koichi Mano寫信祝賀他。費曼回信問Mano現在做些什麼研究,Mano回覆說自己的研究是「卑微」的。費曼看了,就回信說:「那些你能解決、能幫助解決、能夠出力的問題,就是值得花時間研究的問題。⋯⋯如果我們能夠做些東西,這問題就不小、不瑣碎。你說你名不見經傳?對你妻兒來說,沒有這回事。」

比賽,是對學問的侮辱。

Dear Koichi,

I was very happy to hear from you, and that you have such a position in the Research Laboratories.

Unfortunately your letter made me unhappy for you seem to be truly sad. It seems that the influence of your teacher has been to give you a false idea of what are worthwhile problems. The worthwhile problems are the ones you can really solve or help solve, the ones you can really contribute something to. A problem is grand in science if it lies before us unsolved and we see some way for us to make some headway into it. I would advise you to take even simpler, or as you say, humbler, problems until you find some you can really solve easily, no matter how trivial. You will get the pleasure of success, and of helping your fellow man, even if it is only to answer a question in the mind of a colleague less able than you. You must not take away from yourself these pleasures because you have some erroneous idea of what is worthwhile.

You met me at the peak of my career when I seemed to you to be concerned with problems close to the gods. But at the same time I had another Ph.D. Student (Albert Hibbs) whose thesis was on how it is that the winds build up waves blowing over water in the sea. I accepted him as a student because he came to me with the problem he wanted to solve. With you I made a mistake, I gave you the problem instead of letting you find your own; and left you with a wrong idea of what is interesting or pleasant or important to work on (namely those problems you see you may do something about). I am sorry, excuse me. I hope by this letter to correct it a little.

I have worked on innumerable problems that you would call humble, but which I enjoyed and felt very good about because I sometimes could partially succeed. For example, experiments on the coefficient of friction on highly polished surfaces, to try to learn something about how friction worked (failure). Or, how elastic properties of crystals depends on the forces between the atoms in them, or how to make electroplated metal stick to plastic objects (like radio knobs). Or, how neutrons diffuse out of Uranium. Or, the reflection of electromagnetic waves from films coating glass. The development of shock waves in explosions. The design of a neutron counter. Why some elements capture electrons from the L-orbits, but not the K-orbits. General theory of how to fold paper to make a certain type of child’s toy (called flexagons). The energy levels in the light nuclei. The theory of turbulence (I have spent several years on it without success). Plus all the “grander” problems of quantum theory.

No problem is too small or too trivial if we can really do something about it.

You say you are a nameless man. You are not to your wife and to your child. You will not long remain so to your immediate colleagues if you can answer their simple questions when they come into your office. You are not nameless to me. Do not remain nameless to yourself – it is too sad a way to be. Know your place in the world and evaluate yourself fairly, not in terms of your naïve ideals of your own youth, nor in terms of what you erroneously imagine your teacher’s ideals are.

Best of luck and happiness.

Sincerely,
Richard P. Feynman

科學普及有感

我的書架上有過百本科學書,包括教科書和科普書,是十多年儲來的。其中大部分是自購的,也有少量是朋友相贈的。架上有十多本書放了好幾年,卻仍未讀過。

高中的時候,我對物理著了迷,每有閒暇就是到書店「科學」書架前看書。當時錢不夠,往往要考慮良久才決定把哪幾本書帶回家。其餘的就在書店裡讀完,再不捨地放回架上。後來上了大學、研究所,到現在博士後,有了正式的薪金。財務上許可了,本以為自己會買更多科學書。然而,就像長大成人去逛玩具店一樣,有了金錢,卻失去了買玩具的衝動。

不過,我並非完全不買新書,只是考慮的時間更長了。一來,家中書架已不夠空間;二來,藏書已多得讀不完;三來,大多數新書的內容,其實已經寫過、讀過很多次。

然而,我最在意的是第四個原因:越來越多新作者把極前沿的理論當成已驗證的事實般寫成書。這些書對於我這個把論文當報紙看的「業內人士」來說,自然沒有起到太多興奮的作用。但無可否認地,「前沿理論」四個大字仍然是吸引讀者的金漆招牌。

科普書籍能夠吸引年輕有志學子,幫助他們開啟科學眼界。就像我當年被費曼、薩根、道金斯、愛因斯坦的文字感動,投身科研,轉眼十多年光陰。可是,我開始懷疑把未經證實的科學理論放上科學普及書架,對於傳播正確的科學事實有多大效果。縱使這些理論有著堅實的數學支持,若然未觀察到任何證據,也只能維持在科學猜想階段,與事實相去甚遠。

因此,我寫的文章和合著的書中,都不會出現前沿理論的討論。一來,我非相關理論專家,未必能夠準確傳達理論內容;二來,我堅信科學是基於可觀測的結果之上。我相信已知的科學事實一樣可以引起大眾對科學的興趣。

當然,這都純屬我個人的感覺,或許連猜想都說不上。我近年買的都是出版較久的舊書,例如薩根的著作我仍未儲齊;我也開始讀越來越多的科幻小說;對科學家傳記我仍然愛不釋手。

我相信科普和科學一樣,可以同時是有趣和嚴謹的。希望十年後回望,今天的堅持沒有白費。