2020年4月12日 星期日

科學與人生

  201310月某個星期是諾貝爾獎發佈的日子,舉世屏息以待,因為與舉世聞名的「上帝粒子」有關。其實每年諾貝爾獎發佈的日子,我總會激情地跟著看熱鬧;事實上每一年都讓人驚嘆,每一個大自然的奧秘都令人神往,每一個偉大的發現都令人敬佩。雖然尖端科學已經離我非常遙遠,我對這些科學的偉大發現還是充滿好奇。
 物理獎是頒給提出「上帝的粒子」── 「希格斯玻色子」( Higgs Particle )假說的兩位科學家。拜科學儀器的強大功能和國際團隊龐大人力的合作,終於可以讓兩位原創者在等待四十幾年後,有幸在有生之年,看到實驗證實。我們已經知道,宇宙初始是一個無法想像的大能量,然後能量化做基本粒子形成「物質」,但是這又是怎麼「轉變」的?他們在六十年代就提出假說,一定有一個「粒子」是最終的連結。這是宇宙初始,能量和質量之間那個「失落的環節」,確實是偉大的發現,我們終於完成「創造」的最後一塊拼圖,又進一步清楚地看到上帝的輪廓。諾貝爾獎曾經幾次烏龍 ,後來證明是錯的,所以越來都越慎重,這回從「證實」到表彰不到兩年,是不太尋常。
 我們是不是真的已經看到上帝是怎麼創造宇宙呢?科學真的揭露宇宙 一生
 很不巧,這個星期Discovery 頻道正好播出「霍金的宇宙大設計」。霍金 (Stephen William Hawking ) 是當代繼愛因斯坦之後最偉大的物理學家,有名的「上帝的挑戰者」,典型的科學家,不妥協的無神論者。他得了肌肉萎縮症,已經嚴重殘障,不能言語,只能用特殊的電腦溝通,但他還一直發表新的發現,有人說,這就是和上帝搏鬥的精神和代價。最近他和另一位科學家出版了一本探討宇宙創造過程的書,叫做「大設計」 ( Grand Design ),希望很快會出現中譯本。Discovery 這一小時的專輯就是由霍金自己介紹書中的內容,非常精彩。霍金也是非常有名的科普書作者,他那本「時間簡史」是永恆的經典之作,歷久不衰。
 電視上有許多精美的畫面,深入淺出,讓我們更容易理解,我學到了許多新的物理概念,例如,他說有「能量」就會同時有一個「負能量」,所以現在的宇宙存在一個巨大無比的「負能量」。不要以為我懂,我是完全不懂的,只是我能理解這個「故事」,如同小孩聽故事一樣,聽得很神往。
 故事最精采的部分是在最後。他的結論依舊頑冥不靈 ─── 不需要上帝!
 他能夠證明,宇宙的創造「不需要」上帝這個角色!物理學已經可以解答一切。我注意到他這個用詞,請注意,是「不需要」不是「沒有」 ── The Big Bang didn't need God to set it off.
 我最驚訝的是,他竟然回答了我所有曾經在部落格中提出的問題,例如,大爆炸之前呢?奇異點又是什麼?是不是需要另一則創造的神話?
 他一一否認,很抱歉,我一時記不起那那麼多內容。宇宙由「大爆炸」開始,這一點已經沒有疑義,那麼,大爆炸從哪裡來?大爆炸之前又是什麼?他說,大爆炸之前沒有「時間」的存在,所以沒有時間讓上帝創造。宇宙初始是正負能量隨機同時出現,同時消失的狀態 ,不需要「外力」。
 我並不完全同意他的解讀,我依舊有許多問題,科學還是沒有找到答案,它只是將問題向前、向外擴張而已。我的思想架構並沒有崩盤;「科學的邊界是哲學,哲學的邊界是神學」,人類的理性只是一直往邊界之外拓展而已。
 霍金也不例外,最後他也提到一段哲學,他說:
 「不需要上帝,也沒有來生,我們只有一次幸運的機會,來體驗精采絕倫的宇宙。」
  科學或許找不到上帝,永遠找不到,但是,科學卻能幫助我們找到自己的人生。
 談到上帝粒子,凡人的我似乎覺得離地,就讓我們從宇宙深處回到地球,探討科學與人生。
科學不一定從深奧的理論出發,有時也與我們日常生活有關。日常生活應該從事實出發,這就是科學精神。科學之所以成為人類比較實用的學問,又或者利用這些學問,成為有用的工具。因此日常生活之中,如果不考慮事實,做起事上嚟會比較吃虧。舉一個例子:如果你回家見到廚房一鑊油著咗火,你應該點做?一般人認為水可以滅火,但今次如果用水倒在油之上,後果將不堪設想,因為油的沸點比水高,當水接觸油,水會立即膨脹變成水蒸氣,它將滾熱的油 濺到四周,不單止熱的油,還有點著火的油濺到四周,產生災禍,這就是科學 如何應用在日常生活之中。基於水在這種情況不能滅火,我們就要用滅火氈,或者用濕咗水的厚布,鋪在有滾油之上,濕布蓋在滾油上,可以將火熄滅,因為它隔絕氧氣進入,亦會令到溫度下降。雖然在這種情況下,水不能滅火,但我們不是推翻水滅火嘅認知,而是根據油和水嘅特性,而確立一個用滅火氈滅火的理論。這算是根據事實,解決一些日常遇到嘅問題,這就是科學思想,用實驗或者事實證明一些背後的理輪。
科學除咗應用喺日常生活之中,我哋有時亦都利用科學嘅方法,或者態度處理事件。舉例:有一位親戚或朋友,經常向你搵著數,比如向你借錢;第一次借 借俾佢,點知佢唔還,ok第二次再借,嘗試畀個機會,點知又唔還,經過兩次try and error,你明白,借錢畀佢係錯嘅,於是有個判斷,就係佢係一個借錢唔還嘅人,如果唔用呢個科學精神:嘗試—>出錯—>再嘗試—>再出錯,我們不會搵到一個結論。假使我唔用呢個方法,而用立場先行,認為一個曳嘅學生冇得救, 另外乖嘅學生有前途,如果我有咁嘅預設立場,我所有嘅判斷可能會錯! 前題係曳嘅學生係咪真係讀唔到書呢?如果因此而我對佢有成見,改佢份卷時 諸多批評,喺雞蛋裏面找骨頭,咁佢可能因此而考唔到應有成績,結果做一個 廢青;但如果我一視同仁,無論佢係曳嘅,抑或好乖嘅,都同樣用同一把尺量度佢哋嘅成績,最後可能兩個嘅成就都一樣,這就是科學精神或者你用科學嘅態度去處理兩種不同嘅學生,全都是根據事實,而不是用喜好處理問題。
近年有不少年輕人以立場先行來判斷事件,代替我用嘅科學方法,究竟係啱定錯,我嘗試用一個簡單嘅例證明。舉例我喺地上寫一個6字,然之後喺我對面 有另一位朋友,如果我問佢地下寫嘅係乜嘢字,佢會話係9字,因為喺佢嘅方向,睇到嘅數字真係9字,但我明明係寫個6字,喺佢嘅方向睇到,就好似另一個字;喺佢嘅立場,認為係9字,佢認為係對嘅!其實我哋應該只能夠客觀地謂:喺地下有個數字,可能係6字,亦都可能係9字,呢個就係科學嘅態度。如果想知道呢個究竟係6字抑或9字,就要睇周圍嘅條件;譬如我除咗寫6字之外,我喺佢側邊寫多個7字,即係我寫咗67,咁好明顯,6字係正確嘅答案,因為就算對面嗰位朋友睇到嘅雖然似9字,但側邊個7字,方向喺倒轉,所以佢應該判斷係67,呢個就係科學方法;除咗睇本身個字之外,仲要睇吓周圍嘅佐證。
比較嚴謹,科學方法可以參考統計學的假設檢定,它是推論統計中用於檢驗統計假設的一種方法。而「統計假設」是可通過觀察一組隨機變量的模型進行檢驗的科學假說。一旦能估計未知參數,就會希望根據結果對未知的真正參數值做出適當的推論。
統計上對參數的假設,就是對一個或多個參數的論述。而其中欲檢驗其正確性的為零假設(null hypothesis),零假設通常由研究者決定,反映研究者對未知參數的看法。相對於零假設的其他有關參數之論述是對立假設(alternative hypothesis),它通常反應了執行檢定的研究者對參數可能數值的另一種(對立的)看法(換句話說,對立假設通常才是研究者最想知道的)。
假設檢定的種類包括:T檢驗,檢驗,等等。(這些檢驗可利用圖表找出答案)
假設檢定的過程,可以用法庭的審理來說明。先想像現在法庭上有一名被告,假設該被告是清白的,而檢察官必須要提出足夠的証據去証明被告的確有罪。 在証明被告有罪前,被告是被假設為清白的。
假設被告清白的假設,就相當於零假設(null hypothesis)。
假設被告有罪的假設,則是對立假設(alternative hypothesis)。
而檢察官提出的証據,是否足以確定該被告有罪,則要經過檢驗。 這樣子的檢驗過程就相當於用T檢驗或檢驗去檢視研究者所搜集到的統計資料。
上述係一個嚴謹嘅統計學方法,科學通常利用數學嘅工具達到某些目的。如果我們一些事實變性數據,咁你可以用呢個數學方法搵出從事實得出一啲判斷。譬如可以做到一個統計,喺同一個學期中,各班有幾多個曳仔,有幾多個乖仔,然之後將佢哋嘅成績列成統計表,再利用一啲檢定嘅方法T檢驗或者z檢驗,最後得出曳仔係唔係成績一定差呢?乖仔係唔係一定成績好呢?最後結果就幫我哋判斷到邊個假設係正確。


1 則留言:

  1. Science is an amazing human invention -- a huge community effect to discover truth through repeated try-and-error, testing and self-correction . As a result, a deep understanding of how natural world works.

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