科學的『發展』依賴『實驗』的『確認』;然而實驗『工具』的『進步』,帶來了今天的『科技』之『文明』。這個觀點是以『度量』為中心來看,『如此』的『量或質』與『如彼』的『量或質』是否『有關』,假使彼此『相干』又是『如何』聯繫。然而自從『量子力學』出現以來,『科學』與『哲學』的論戰一直未能『停歇』。這是為什麼呢?因為『物質』比我們能『想像』的還要『奇特』之故。比方說『光』吧,牛頓相信的是『光是微粒』,就是像子彈一樣的東西;然而惠更斯卻由光的『干涉現象』認為為『光是波動』,就是現今無線通訊用的馬克思威爾之『電磁波』。更不要說『波爾』── 因氫原子模型而得諾貝爾獎 ── 與『愛因斯坦』── 因光電效應方得諾貝爾獎 ── 在『量子論』上的著名『論辯』── 用機率來解釋宇宙 能夠說是完備了 嗎? ──!!假使就目前量子力學有關的實驗結果的『可能性』看來,也許愛因斯坦將會是一個『輸家』;或許該說大自然自是『如是而是』而已,並不刻意『舉手裁判』人世間『誰對誰錯』之事的吧!!
人們通常混淆了『儀器』與『度量』的根本之不同,因是之故,認為『更好』的儀器就一定能發覺『更多』的『差異』。事實上並不是『這樣』的;其實是因為人的『疑惑』,才會使人們開始了『觀測』,『意圖』明白人事物是否有個『法則』,於是一再的『改善』工具,希望『知道』更『全面』的『深』和『精』,並使之都能『符合』著已知的『質』與『量』。也就是說就一個『儀器』而言,只能講這個『度量』是『精確』的嗎?能不能夠『藉此』做出什麼是『有效沒效』的『結論』罷了!!
那麽人類最早的『儀 器』又是什麼呢?也許自當是『人的感官』── 眼耳鼻舌身 ── 吧!或許就是因為 離人太近就在人的體表,所以就不把它當成是一種度量的『設備』了,然而事實上『科學之旅』正是自此開始!!
近年臺灣有一位知名的地球物理學家趙丰先生在『科學人』雜誌上發表了一篇名為『燭龍︰千百世代的古今奇緣』,這篇文章論證著『山海經』未必是純屬『神話』,它上面寫的『蠋龍』就是今天所熟知『北極光』之『肉眼』所觀的形象之描繪啊!!就像屈原在《楚辭·天問》中也會想問︰『西北闢啟,何氣通焉?日安不到,燭龍何照?』。
中國古代就有『觀天』的傳統,那麼是否用著什麼樣的『工具』呢?也許石雲里教授對阜陽考古出土之西漢的一組四件『汝陰侯圭表』之解說︰『這两件文物不僅是兩千多年前古人用来觀测天象的天文儀器,而且 ,此件圭表是世界上迄今為止所見最早的圭表實物,二十八宿星盤更是世界上現存最早的天体位置觀測儀器實物,是中國渾儀的始祖』,清楚的道明了這個傳統之來歷。由此說來,也許傳聞堯時立木製華表於交通之要津,供人書寫諫言以針砭時弊,恐怕也不是無故的空穴來風之事。然而在古代即使是這樣的一個『簡單』的儀器,都不知需經幾世幾代的積累才能夠『發明創造』,對於活在『知識爆炸』時代的今人來講,很可能覺得是非常的不可思議吧!!
地球由西向東的自轉,於是太陽東昇西落,本身就是一個天文時鐘。雖然日月對地球海洋潮汐的吸引力使得轉速逐漸變慢,每百年大約一日增加 1.6 毫秒,導致一年的天數也慢慢的減少,有證據表明四億年前之泥盆紀中期一年曾經是四百天。即使如此,也看得出來這個天文鐘之『準確』的了。所以只是用一個簡單的日晷,長時間的觀察紀錄『晷影』長短,能知道很多的事也就不奇怪了。
人為計時器物的歷史同樣久遠,左圖是古代『漏刻』說明,請自行點選閱讀。在此我們將談談假使有了『時鐘』,那又怎麼知道它『準不準』呢?可能有人會說用『標準鐘』來『校正』不就好了嗎?只是那個『標準鐘』又要靠什麼來作『校正』呢?舉例來說,『漏刻』一單位時間流過多少水量大體相同,所以可以用來計時,可以用物理學來描述它的運動方程式,推論它的『準確性』將會是如何。當然物理學也是從自然的觀測事實建立起來的,看來好似『循環論證』一般;不過假使各種『能當時鐘』的東西『交叉比對』都『報時一樣』的話,難道不該說『自然原先』就是這樣的嗎?這樣再想想地球的『自轉鐘』,繞日的『太陽鐘』,天球上的『恆星鐘』,種種『週期現象』科學預測的『正確性』,說的都是『事件』之『時鐘』的啊!!
十四世紀邏輯學家奥卡姆的威廉 William of Occam 提出一個『剃刀原理』︰除非有必要,別多添假設。在西方,這一理念促進了經驗科學一步步擺脫神學的束縛,快速的發展進步,並為後來之邏輯經驗主義所特別重視。導致了今天科學的『美學』之理念,假使有多個理論能說明相同的事實,那就選個最簡潔的吧!!再經過五百年之後到了一九零五年── 物理奇蹟年 ──,此為愛因斯坦創造的奇蹟年,六篇劃時代的論文照亮天際。於此將說說顛覆『時空觀念』的狹義相對論。聲波的『都卜勒效應』是指當波源和觀察者有相對運動時,觀察者度量到的波頻率與波源發出 的頻率並不相同。就像遠方急駛過來的火車鳴笛聲頻率會變高變得尖銳;駛離我們而去時鳴笛聲頻率反之將會變低變得沉鬱一樣。Michelson–Morley 的實驗用著這個思路想要量測乙太風的相對運動,只不過自然卻『希聲』的回答『NO』,揭開了自牛頓之後『二次科學革命』的序幕。
愛因斯坦重新考察了『觀察者』如何『度量』『時間』和『空間』的問題,想像力之大能夠創講『想像實驗』乙事。也許科學的美學使他反對光波需要『乙太』之說,邁克耳遜‧莫雷的實驗『結果』,使他大膽假設『光速對一切等速運動的觀察者來說是不變的 c 』,然後提出了如何用『光子鐘』來量測『時空』中『事件』的辦法。那個『工』字形的『鐘』有兩個『反射鏡面』,光在其間來回,每個來回是一個『滴答』,一個『時距』的基本『單位』。光速的不變性,確保了對一個觀察者來講,只要『工』之『|』的來回『距離』L 也不變,那一個滴答的時距就是不變的 2‧L / c 。這個『光子鐘』不論橫擺豎放都一樣的滴答,大概是完美巧奪『天工』的『計時器』了。現在如左圖三的宇宙飛船上有一座『豎放』垂直『飛船速度 V』的光子鐘,地上的人所見光之滴答『軌跡』並不是『↑↓』而是『↗↘』。既然等速運動對兩個觀察者是『相對的』,『垂直』運動方向的『尺』,兩者都會同意度量是相同的,於是地上的觀察者用『畢氏定理』計算『滴↗』得到︰
= ‧ = + ‧
= ‧ + ‧
所以,
=
然後結論說︰飛船上的光子鐘的滴答聲變慢了。這就是著名的『運動中的時鐘走得比較慢』,真是天上方三日,人間已千年的啊。
假使這次把那光子鐘橫擺著呢?這時地上的人觀察光的軌跡是『去→回←』,因為很難度量『移動中之尺』,也不知它會不會『改變』?但是光速是不變的,就量測時間吧︰
『→』光去花的時間 =
『←』光回花的時間 =
一滴答的總時間 = +
=
由於在飛船上 T = 2‧L / c ,簡化後得到
= ‧ L
也就是說『運動中的尺會縮短』,宇宙還真是妙得很呦!!
古代《易經》雷火丰一卦講到『日中見斗』一事,其實說的是發生了『日食』,可以想像在『天子』的時代,這是多麼『不尋常』又令人震驚的事。此在《竹書紀年》一書上也有︰
昭王十九年春,有星孛于紫微。祭公、辛伯從王伐楚。天大曀,雉兔皆 震,喪六師于漢。王陟。
有人用『天文學』結合『考據學』推論此事當發生於公元前九百七十六年五月三十一日的那次『日全食』!!
一九一五年廣義相對論初發表時,苦於沒有穩固的實驗證據支 持,雖知它能正確的解釋水星近日點的異常進動,其後愛因斯坦又正確計算出光線經過太陽將會彎曲的數值。由於通過比較背景恆星在接近太陽時的位置之異同,可以測量光線的彎曲程度。因此一九一九年的那次日全食,亞瑟‧愛丁頓爵士等人『同時』在巴西塞阿臘及非洲西岸的聖多美和普林西比進行『同樣』的觀測及拍照,實驗結果當時刊登在各大報章的頭版。自此愛因斯坦及其廣義相對論舉世聞名。日後助手問他,假使當時愛丁頓沒能證實它的話,他會如何反應呢?愛因斯坦說了一句著名的話:『我會為親愛的上帝感到遺憾。不管怎樣理論都還是正確的。』
春秋《左傳》 文公十四年
【經】十有四年,春,王正月,公至自晉。
邾人伐我南鄙,叔彭生帥帥伐邾。
夏,五月,乙亥,齊侯潘卒。
六月,公會宋公,陳侯,衛侯,鄭伯,許男,曹伯,晉趙盾,癸酉,同盟于新城。
秋,七月,有星孛入于北斗。
公至自會。
晉人納捷菑于邾,弗克納。
九月,甲申,公孫敖卒于齊,齊公子商人弒其君舍。
宋子哀來奔。
冬,單伯如齊。
齊人執單伯。
齊人執子叔姬。
【傳】十四年,春,頃王崩,周公閱與王孫,蘇爭政,故不赴,凡崩薨,不赴則不書,禍福不告亦不書,不懲敬也。
…
秋,七月,乙卯夜,齊商人弒舍而讓元,元曰,爾求之久矣,我能事爾,爾不可使多蓄憾,將免我乎,爾為之。有星孛入于北斗,周內史叔服曰,不出七年,宋齊晉之君,皆將死亂。
…
這是世界上最早關於哈雷彗星的確切紀錄。
── 如果有人說天上星座的『位置』變了,
你依然『相信』占星術嗎?? ──