宇宙波瀾：科技與人類前途的自省

導讀 推波助瀾更待誰 李國偉 6
中文版序 科學‧浪漫‧人文關懷 12

第一部 英格蘭 18
第1章 魔術城市 20
第2章 救贖浮士德 32
第3章 少年十字軍 44
第4章 詩人之血 62

第二部 美利堅 80
第5章 科學學徒 82
第6章 阿布奎基之旅 96
第7章 攀登F6峯 110
第8章 降E小調前奏曲 132
第9章 紅色小校舍 144
第10章 1970土星見 160
第11章 天路客、聖徒與太空人 176
第12章 使人和睦 188
第13章 防禦倫理 208
第14章 夏普謀殺案 224
第15章 妖獸出沒的島嶼 238
第16章 實驗自由 254

第三部 宇宙 262
第17章 遠方的鏡子 264
第18章 臆想實驗 274
第19章 ET鄉關何處尋 286
第20章 支序群與純系 302
第21章 銀河綠意 312
第22章 回到地球 330
第23章 萬物設計之論辯 338
第24章 天地之夢 350

第一屆吳大猷科學普及著作獎 得獎感言 邱顯正 362
編輯後記 〈題目文字〉 林榮崧 364

 

導讀

推波助瀾更待誰？　李國偉

　　《宇宙波瀾》出版於1979年，是戴森五十六歲時寫給非專業讀者的第一本書，之後三十餘年間又出版過九本這類書，然而此書「字字發自肺腑，比其他幾本書投注更多的心血與情感。」如果只允許一本書流傳後世的話，他會選擇這本。

　　戴森的成就跨越數論、量子電動力學、固態物理、天文物理、核能技術、生命科學等等。他曾經表示在追求科學真理的道路上，並沒有恢弘的藍圖，看到喜歡的問題與素材就擁入懷抱，應屬「解決問題的人，而非創造思想的人」。這是戴森自謙的說法，他其實已是發揚科學文化的思想大師。「科學文化」比一般簡化科學知識、引起常民興趣的「科普」範圍更為廣泛，這種寫作把科學納入文化的脈絡，帶領讀者以宏觀視野與人文關懷，觀察、檢討、評估、預想科學對於人類的深刻影響。

　　《宇宙波瀾》英文序引述了兩位物理學家的對話，齊拉德（Leo Szilard）告訴貝特，自己有寫日記的念頭：「我並不打算出版日記，只是想把事實寫下來，給上帝參考。」貝特反問他：「你不認為上帝知道一切事實嗎？」齊拉德回答：「祂知道一切事實，但是祂不知道我這個版本的事實。」《宇宙波瀾》恰是渲染了戴森個人色彩的記憶手札，而不是完整的自傳，例如戴森並未在情感生活上有所著墨。

　　串聯科學與人性

　　戴森很早就顯現數學天賦，某次假期裡他埋首演練微分方程問題，以致與周邊活動疏離。戴森的母親並不鼓勵他過度沉浸於功課之中，因此講《浮士德》的故事給他聽，強調浮士德的最終救贖來自同舟共濟的行動，在投身超越一己的崇高使命後才獲得喜樂。母親告誡他絕對不要忘卻人性：「當你有朝一日成為大科學家時，卻發現自己從來沒有時間交朋友。這樣的話，就算你證明出黎曼猜想，如果沒有妻子、兒女來分享你勝利的喜悅。又有什麼樂趣呢？」戴森母親的話，不僅是他一生學術工作的精神指引，即使一般科學工作者聽來也應感覺醍醐灌頂。

　　戴森在劍橋大學求學時主修數學，不過也跟老師克莫爾（Nicholas Kemmer）學會許多物理學家都不熟悉的量子場論。秉持這項優勢，他在24歲投身美國康乃爾大學物理系貝特教授門下。經過短暫的一年，「得到理想的量子電動力學，既有著施溫格的數學精確，又有費曼的彈性。」1985年施溫格、費曼、朝永振一郎共同獲得諾貝爾物理獎，楊振寧曾經為戴森打抱不平說：「我認為諾貝爾委員會沒有同時表彰戴森的貢獻是錯誤的，我今天還維持這種看法。因為朝永、施溫格、費曼的論文都局限在低階的計算，所以他們並沒有把重整化研究方案做完。只有戴森敢面對高階的問題，才完成了整個研究方案。……他使用上述概念，排除萬難深入分析，最終證明了量子電動力學可以重整化。他的洞識與能耐，實在是不同凡響。」

　　雖然戴森因完成重整化綱領而暴得大名，但他從來不吝嗇讚美別人，在本書第二部的頭幾章裡，他將幾位物理學史上的英雄，描寫得栩栩如生，其中樣貌最突出的包括費曼、歐本海默、泰勒。

　　戴森對於費曼的追憶具有喜劇色彩。他曾說，去美國留學時並不預期能碰上物理學的莎士比亞，但是費曼這位「半是天才，半是丑角」的青年教授，卻讓他像英國劇作家強生（Ben Jonson）景仰莎士比亞一般，全心全意學習費曼的思考方式與物理直覺。社會大眾的目光所以會聚焦於費曼，多半是因為《別鬧了，費曼先生》這本書特別暢銷。但是《宇宙波瀾》比該書早六年出版，已經為費曼的登場做了最吸睛的宣傳。

　　關於歐本海默與泰勒的故事，多少有點悲劇成分。跟費曼那種不拘小節口無遮攔的美國佬形象相比，歐本海默像是背負厚重西方文化傳統的菁英份子，「揉合了超然哲學與強烈企圖心、對純粹科學獻身、對政治世界的嫻熟與靈活手腕、對形而上詩詞的熱愛，以及說話時故弄玄虛，好做詩人風流倜儻狀的傾向。」歐本海默因為領導研製原子彈立下大功，所以登上了《時代》與《生活》雜誌封面，成為美國人景仰的英雄。

　　他後來捲入政府內部的權力鬥爭，在麥卡錫獵巫時代從雲端跌落凡塵，只能單純擔任普林斯頓高等研究院院長。歐本海默大膽延聘29歲沒有博士學位的戴森為教授，以期栽培出另一位波耳或愛因斯坦。可是戴森自我檢討後，認為費曼應該會是更恰當的人選。事實上，費曼曾經婉謝高等研究院的延聘，他需要教書的舞台來發光發熱，沒有胃口窩在像修道院的地方，苦思冥想宇宙真理。

　　泰勒故事的悲劇成分，本質上與歐本海默頗為類似。他們分別達成製造原子彈與氫彈的目標後，各自尋求政治力介入，以確保自己建立的事業不致落入不當人士手中。最終歐本海默獲得學界的讚許，卻從權力場上徹底潰敗。泰勒雖然在鬥爭中取得上風，但因為他對歐本海默不利的證詞，令學界羞於為伍。戴森引用了不少詩句描述歐本海默，恰如其分反映出歐本海默的風格。在回憶泰勒的末尾，通過無意中聽到有如父親彈奏的悠揚琴韻，也還原了泰勒靈魂深處哀感的真情。

　　放眼全球

　　戴森在《宇宙波瀾》第二部裡，花了相當多篇幅談軍備競爭、裁軍與限武、核武擴散等議題。因為在世界核武的劇場裡，台灣毫無扮演任何角色的機會，使得我們對於核問題的關注，只糾結在造成社會矛盾的核能發電（特別是核四）問題上，也許新一代讀者會輕忽《宇宙波瀾》的第二部。其實戴森討論的問題涉及全球博弈，是大戰略的思維方式，這種眼界正是台灣新生代迫切需要培養的。以人口、經濟力、地緣重要性來講，台灣在世界上都不是毫無分量。年輕人的視野不能壓縮到只關心在地問題，必須要提升自己眼界，使得在全球競爭的棋局裡，有建構致勝策略的能力。

　　「我真敢掀起宇宙的波瀾嗎？」是英國詩人及劇作家艾略特的詩句，也是本書書名的來源，透露了戴森有勇氣、有想像力，預見生命向宇宙的擴散。《宇宙波瀾》的第三部雖然包含了濃重的科幻成分，但所寫的並不是小說，而是立足於科學的合理推斷。戴森從八歲起，就愛閱讀膾炙人口的科幻小說，迷戀未來即成為他自小的嗜好。他把未來做為鏡子，「用這面鏡子將當前的問題與困境推向遠方，以更寬宏的視野來關照全局」。

　　戴森推測「綠色」科技將協助人類向外太空移民，而且還有各式各樣的物種順道遷移。一旦這些物種站穩腳步，就會迅速擴張，進一步多樣化。為了使這些物種適應其他星球的環境，有必要使用基因工程改良它們的性質。然而操作基因的本領，使得科學家幾乎有扮演上帝的能力，這又是一次浮士德式的誘惑，很難讓人不因濫用能力而喪失理智。戴森除了維護生物學家探究基因工程的自由，也認為應該「嚴格限制任何人擅自撰寫新物種程式」。

　　不過在2010年5月，文特（Craig Venter）宣布製造出世界第一個能自我複製的人造生命，今年他的團隊又成功將此人造生命的基因數減少到473，並且繼續追求製造人工生命的最少基因數，這種進步將迫使科學家面對無可迴避的倫理難題。

　　1992年戴森曾經演講「身為叛逆者的科學家」（The Scientist as Rebel），2006年還以此題目做為文集書名。戴森認為每種「科學應該是這個樣子」的規範性教條，科學家都應該加以反叛。雖然戴森重視「叛逆者」的重要性，但他畢生投身科學的研究、反思與普及工作，動機並非出自變革世界的野心，而是對大自然的讚歎。除了《宇宙波瀾》外，台灣還出版過戴森的《全方位的無限》與《想像的未來》兩書。戴森旁徵博引富於詩意的筆觸，文氣如行雲流水倜儻起伏，閱讀他的作品真是一場心智饗宴。期盼繼《宇宙波瀾》再次出版後，能有更多戴森著作的中譯本嘉惠學子。

　　（本文作者為天下文化「科學文化」書系策劃者之一、中央研究院數學研究所兼任研究員）

中文版序

科學．浪漫．人文關懷

　　本書從浪漫的角度來看科學世界，把科學家的生活比作個人靈魂的航程；它有意略過每個科學家生活、工作所在的機構，與政治、經濟的既定框架。在科學史上，團體與個人應當是等量齊觀的，但是大部分的歷史學家，往往著重於機構與團體的活動。本書特別強調個人，因為我希望寫點新鮮而與眾不同的東西，我對科學的浪漫觀點並不代表全部的真理，卻是真理中不可或缺的重點。

　　中文讀者很可能比美國和歐洲的讀者，更習慣於視科學為集體創作的事業；也因此，我很高興將我個人的觀點介紹給中文讀者。如果你不覺得我筆下的故事新奇又陌生；如果你沒有發現它與你習慣的思考方式有所出入，那就枉費了本書寫作的初衷了。

　　《宇宙波瀾》我的最愛

　　本書於十四年前在美國付梓，之後我又陸續為非專業的讀者寫了四本書，然而《宇宙波瀾》一書仍是我的最愛。它是我的第一本書，字字發自肺腑，比其他幾本書投注更多的心血與情感。如果說我的著作只有一本能流傳千古，而我又有權選擇保留哪一本的話，我將毫不猶豫的選這一本。

　　成書之後的十四餘年來，我們看見在科學界，以及在政治界、經濟界，都發生巨大的變化。科學上，我們看見生物學的走紅與物理學的相對衰疲；政治、經濟上，我們看見中國、日本的竄升與美國、蘇聯的相對沒落；這些改變對科學團體層面的影響，遠大於對個人層面的影響。

　　由於本書關注的乃是個人，因此，世界的變遷並未能使其褪色過時，人類個別的天性依舊如故；雖然社會系統和機構早已天翻地覆。如果今天要我修訂本書，以期內容有所更新的話，我會增添許多故事來描寫新近發生的事件；但是我不會對這本完成於1970年代的書，做實質的更動。做為歷史紀錄也好，做為個人的科學觀也罷，舊的內容可說是歷久彌新。

　　這篇中文版序讓我有機會說說如果今天重寫此書，我會增添的內容。

　　第一、我會增加一章探討純數學；純數學是我個人生活的宇宙中，不可或缺的重要部分。我的科學生涯一開始是從純數學入門，而影響我思維方式最深的老師莫過於俄國的數學家貝西高維契（Abram Samoilovitch Besicovitch），在我物理和數學的工作方式上，處處可見恩師貝西高維契的雕琢痕跡。

　　憶恩師，思未來

　　1941年，年僅十七歲的我來到劍橋大學，貝西高維契立刻成為我的良師益友。我們有兩個共同的熱愛：數學和俄國文學；除了數學討論之外，我們時常一起漫步劍橋鄉間，而且只用俄語交談。他愛吟詠俄國詩賦，我則在一旁用心默念，然後再背給他聽。他常告訴我，他於布爾什維克大革命前後，在俄羅斯各地的冒險故事。他給我的研究題目，遠超過我能力所及，但是用來教導我如何思考卻是再理想不過。所以貝氏風格，深印我心。

　　貝氏風格，就像建築師—他用簡單的數學元素，建立起層次分明的精巧架構，然後，當他的建築完成後，由簡單申論導引的完整結構，常常有意想不到的精采結論。就這樣，他證明出著名的理論—點集合在平面上的幾何結構。最近幾年，我已從四十年物理工作的崗位回歸到純數學的懷抱，也因此，我變得更加熟悉科學的藝術本質。每位科學家，或多或少都算是藝術家；做為藝術家，我乃是以數學構思為工具，而且，我衷心尊崇貝西高維契為我的啟蒙恩師。

　　我要增添的第二個部分，是用一章的篇幅來將我在〈臆想實驗〉及〈銀河綠意〉兩章所預測的兩大科技革命史料，加以增添補充。我用灰色和綠色來代表這兩大科技革命；灰色表示自我複製機，而綠色表示生物工程。這兩大科技革命都尚未開始；但在過去這十四年，灰色科技和綠色科技都有了長足的進步。

　　先說灰色科技，我們已經親眼目睹個人電腦和資訊網路的爆炸性成長，資料處理的速度穩定上升，成本則穩定下降。在綠色科技上，我們則看見分子生物學的爆炸性成長，生物細胞的基石—蛋白質與核酸的定序速度穩定上升，成本則穩定下降。兩大科技領域進步神速，但它們對人類社會的革命性衝擊還看不見。灰色科技尚未製造出自我複製機，使貧窮國家得以富足；綠色科技也尚未營造出生物工廠，使化學工業潔淨，不再汙染我們的空氣和水。

　　灰色科技與綠色科技促進人類生活品質的遠景，仍然是一張未兌現的支票。

　　科學家有責任

　　第三個，也是最後一個增添的章節，將會探討科學的倫理，嘗試解答科學為什麼未能給人類帶來允諾的益處。環顧美國和許多國家的都市現況：貧窮、悲苦的廢墟隨處可見；遭遺棄、忽略的兒童，滿街遊蕩。在赤貧戶中，有許多是年輕的母親及兒童，這些人在科技尚未那麼發達的昔日，曾經是受到較妥善照料的一群。這種景況在道義上是不可容忍的。如果身為科學家的我們夠誠實，我們要負一大半責任；因為我們坐視它的發生。

　　為什麼我會認為美國科學社群，要對都市社會與公眾的道德沉淪負責任呢？當然不全是科學家的責任，可是我們該負的責任，其實比我們大多數願意承擔的更多。我們有責任，因為科學實驗室輸出的產品，一面倒成為有錢人的玩具，很少顧及窮人的基本需要。我們坐視政府和大學的實驗室，成為中產階級的福利措施，同時利用我們的發明所製造的科技產物，又奪走了窮人的工作。我們變成了擁有電腦的高學歷富人與沒有電腦的窮文盲之間，鴻溝日益擴大的幫兇。我們扶植成立了後工業化社會，卻沒有給失學青年合法的謀生憑藉。我們放任貧富不均由國家規模擴大到國際規模，科技散播全球後，弱勢國家仍嗷嗷待哺，強勢國家則愈來愈富。

　　如果經濟上的不公義仍然尖銳，科學繼續為有錢人製作玩具，有一天大眾對科學的憤怒愈演愈烈，忌恨愈加深沉，我也不會感到意外。不管我們對社會的罪惡是否感到歉疚，為防患這種憤恨於未然，科學社群應當多多投資在那些可使各階層百姓都能同蒙其利的計畫上。全世界都一樣，美國尤其應該覺悟，要將更多科學資源用在刀口上，朝著對各地小老百姓都有益的科技創造方向前進。

　　寄望中國

　　中國和其他東亞國家，正行經美國四十年前走過的歷史舞台與類似途徑。在中國，科學與技術正為整個社會帶來經濟成長與繁榮；1950年代的美國，科學與技術也曾經對一般市民帶來同樣的正面效益。但是今日的美國，科技已將一般老百姓棄之不顧，美國今天發展的技術都傾向使富者愈富、貧者愈貧。

　　就讓它成為中國的警訊吧！中國未來必須避免犯美國過去的錯誤。如果未來四十年經濟持續發展，中國將變得和美國現在一樣富強，屆時中國將有機會帶領世界朝另一個方向走；在那個方向上，科技將可為各國、各階層的兒童帶來希望！