加來道雄《神的方程式》:若實驗結果與自己的理論不同,愛因斯坦會認為肯定是上帝犯了錯

加來道雄《神的方程式》:若實驗結果與自己的理論不同,愛因斯坦會認為肯定是上帝犯了錯
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我們想讓你知道的是

當民眾簇擁要求簽名,愛因斯坦詢問卓別林,「這一切有什麼意義嗎?」卓別林答道,「沒有,完全沒有。」接著他又說,「他們為我歡呼是因為所有人都懂我。他們為你歡呼是因為沒有人懂你。」

文:加來道雄(Michio Kaku)

日食和重力

任何理論不論多美,最終都必須面對實驗驗證。所以愛因斯坦抓住了幾項可能的實驗。首先是水星的古怪軌道。計算它的軌道時,天文學家發現了一種輕微反常的現象。水星並沒有依循牛頓方程式的預測,沿著理想的橢圓運行,而是稍微擺盪,形成了一種狀似花朵的圖案。

為了保護牛頓定律,天文學家斷定有一顆新的行星,位於水星軌道內側,稱為祝融星(Vulcan)。祝融星的重力會拉扯水星,導致它偏離軌道。前面我們看到,這種策略促使天文學家發現了海王星。然而就祝融星的情況,天文學家卻完全找不到任何可觀測的證據。

於是愛因斯坦使用他的重力理論來重新計算水星的近日點(perihelion),也就是水星最接近太陽的定點,最後他發現,結果略微偏離了牛頓定律,與他自己的計算得數則是完全一致相符,讓他欣喜若狂。他發現了水星軌道和理想橢圓的偏差為每世紀42.9秒弧,這完全在實驗結果之內。後來他就會開心地回顧道:「好幾天來,我都振奮不能自已。我最大膽的夢想如今業已成真。」

他還意識到,根據他的理論,光應該受太陽影響而偏斜轉向。

愛因斯坦意識到,太陽的重力會強大得足夠彎曲附近恆星發出的星光。由於這些恆星只能在日食期間觀看得到,愛因斯坦便提議派出遠征隊,前往考察一九一九年日食,來檢定他的理論。(天文學家必須拍攝兩張夜空照片,一張是沒有太陽的時候,另一張則是在日食期間拍攝。比較兩幅照片,由於太陽重力影響,日食期間的恆星位置必然會移動。)

他很肯定他的理論會通過驗證確認。當他被人問起,倘若實驗證明他的理論不正確,到時他會怎麼想,他答道,那麼肯定是上帝犯了錯。他深信他是正確的,他寫信給他的同行表示,因為它有極高度數學之美和對稱性。

當這項史詩般的實驗終於由天文學家亞瑟・愛丁頓(Arthur Eddington)著手執行,愛因斯坦的預測和實際結果表現出驚人的一致性。(如今,重力所致星光彎曲現象經常被天文學家拿來運用。當星光從遙遠星系附近通過,光線就會被折彎,模樣就像透鏡彎曲光線。這就稱為重力透鏡或愛因斯坦透鏡。)

後來愛因斯坦贏得一九二一年的諾貝爾獎。

他很快就成為地球上最受人稱頌的人物之一,知名度甚至超過電影明星和政治人物。(一九三三年時,他在一場電影首映會上與查理・卓別林〔Charlie Chaplin〕一起出席。當民眾簇擁要求簽名,愛因斯坦詢問卓別林,「這一切有什麼意義嗎?」卓別林答道,「沒有,完全沒有。」接著他又說,「他們為我歡呼是因為所有人都懂我。他們為你歡呼是因為沒有人懂你。」)

當然了,一項理論要顛覆擁有兩百五十年歷史的牛頓物理學,也會遭受激烈的批評。領導這場抨擊的懷疑論者之一是哥倫比亞大學教授查爾斯・普爾(Charles Lane Poor)。普爾讀了相對論之後,怒氣沖沖地表示,「我覺得自己好像在綠野仙蹤幻境徘徊,和瘋帽客一起喝茶。」

不過普朗克始終都為愛因斯坦緩頰。他後來寫道,「一項新的科學真理能夠成功,並不是靠著說服對手讓他們恍然大悟,而是由於對手終於死去,熟悉新真理的新生代長大了。」

幾十年間,相對論遭逢眾多挑戰,不過每次愛因斯坦的理論都通過考驗。事實上,我們在後續各章篇幅就會看到,愛因斯坦的相對論,重新塑造了整個物理學門,徹底革新了我們對宇宙、它的起源和它的演變的觀點,也改變了我們的生活方式。

採用一種簡單的方法就能確認愛因斯坦的相對論,那就是使用你的手機上的GPS系統。GPS系統是以三十一顆環繞地球運行的人造衛星所組成。不論任何時候,你的手機都能收到其中三顆的信號。那三顆衛星各自以略微不同的軌跡和角度運行。接著你的手機裡面的電腦分析這筆來自三顆衛星的數據,並以三角測量法來判定你的精確位置。

GPS系統十分精準,必須把狹義和廣義相對論納入考量,進行細微校正。

由於衛星是以每小時兩萬七千多公里速度運行,根據狹義相對論,GPS衛星上的時鐘的運轉速率,會比地表的時鐘走得稍慢一些,因為理論說明,較高速會讓時間走得較慢——這種現象已經由愛因斯坦的超越光速臆想實驗論證確認。

不過當你愈深入外太空,重力就愈弱,則根據廣義相對論,時間其實會走得稍快一些,因為理論說明,時空會受到重力引力影響而翹曲——重力引力愈弱,時間就走得愈快。這就表示,狹義和廣義相對性是朝反向運作,狹義相對性導致信號減緩,而廣義相對性則導致信號加速。接著你的手機把彼此抗衡的兩項因素納入考量,並告訴你,你現在的精確位置。所以假使狹義相對論和廣義相對論沒有協同工作,那麼你就會迷路。

牛頓和愛因斯坦:兩極對立

愛因斯坦被譽為下一個牛頓,不過愛因斯坦和牛頓在性格上卻截然相反。牛頓是個孤僻的人,沉默寡言到了反社會的程度。他沒有終生朋友,沒辦法進行日常交談。

物理學家傑瑞米・伯恩斯坦(Jeremy Bernstein)曾說,「凡是曾經與愛因斯坦深入接觸的人,全都會湧現強烈無比的感受,深自景仰那個人的崇高性情。關於他有個一再出現的形容詞,那就是『人道主義者』——指稱他的性格中那種單純、可愛的特質。」


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不同領域的創意工作者怎麼應用 Photoshop 來創作?插畫家微疼與設計師顏伯駿在節目中分享他們各自入行以來的甘苦,從自學修圖軟體到得心應手地使用,做出近百萬粉絲追蹤的圖文與動畫,以及讓業主很有感覺的設計提案。

收聽管道如下:

這集節目邀請到插畫家微疼與設計師顏伯駿,兩位創意人來聊聊他們使用Adobe Photoshop的心得,與他們一路堅持在創意產業的工作的動力。微疼在10多年前自己慢慢摸索PS繪圖,透過Photoshop自學從無名小站發跡,走上全職插畫家之路;顏伯駿是三頁文設計公司藝術總監,大學時期就開始接案做MV,從五月天演唱會的動畫設計開始踏入唱片產業,而後又從音樂產業拓展到許多大型活動的視覺統籌,包括多屆金曲獎、文博會、全運會、白晝之夜等。

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沒有靈感的時候就睡一覺吧!(01:05)

兩位的平時的工作都是產量高、創意強度密集,讓人非常好奇他們平時的靈感來源,以及他們是怎麼紀錄與整理這些靈感,最後轉化成廣受歡迎的動畫作品與視覺規劃,沒想到兩人竟不約而同地在睡夢中找到答案!

微疼以白色兔子為主角創作插畫,他分享自己一開始都是從生活周遭親友的經驗,延伸發展出創作主題與角色,「但我發現最大的問題是,這些東西很容易被消磨殆盡,就像切蛋糕一樣,有一天會被切完。」對他來說找到更多靈感的方式之一就是走上街去,多多接觸人、觀察人。

顏伯駿則反問:「大家是不是對靈感太執著了?」他在帶領設計團隊時會透過幾種不同的路徑找到「靈感」或所謂的解法。顏伯駿認為找到靈感的前提是「先對生活有感覺」,接著按照主題分析每件事情,把累積的資料放進對應的資料夾,需要時把它們調出來,組合成一個完整的內容。

相較於這樣井然有序的整理方式,微疼形容自己屬於感覺派,「找不到的時候就睡一覺,靈感就來了。」聽到這個回應,顏伯駿直呼自己也有類似的經驗,笑說大家以後會不會要發想題目之前,都會跑來說「老闆,我要睡一覺」!而有趣的是,微疼也分享,現在工作室裡面還真的就有放一張床!

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顏伯駿PS排版設計 美感教育聯絡簿
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微疼PS創作,由左至右分別是動物微疼、承太郎、土豆之星 Photo Credit:微疼
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儘管有不少人推薦過他用其他軟體,但微疼始終認為Photoshop是最直觀也最好調整細節的,工作室的所有夥伴也都非常熟悉這套軟體,在溝通過程中有任何不清楚的地方,只要打開PS示範就能讓大家馬上理解,「我覺得PS已經不是工具,而是一個語言了。」

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三頁文藝術總監 顏伯駿
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顏伯駿接著分析 Adobe 兩套重要的軟體:Illustrator跟Photoshop,許多學習設計的人在初初接觸繪圖軟體時,「就像戴上分類帽一樣分成Illustrator派跟Photoshop派,這兩種人是截然不同的思考路徑。」 前者是向量繪圖軟體,像工程圖一樣非常理性;後者則接近畫畫的原理,有PS筆刷、圖層和色調等功能可搭配使用。雖然設計師們對於習慣使用的軟體各有鍾愛,但Adobe在跨軟體、跨平台的高度整合性,現在不論是PS轉AI,或是反之,都能輕鬆跨軟體操作,是他認為非常優異又親民的特點。

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「我做所有的簡報一定都是從Photoshop和Illustrator開始。」顏博駿分享他與團隊在向客戶提案時會做PS mockup,讓客戶看到Logo在不同介面上的呈現,除了提供客戶意想不到的創意,更要透過圖面證明你怎麼實現它。「下一個世代,應該是人人都會用Photoshop和Illustrator,不只是設計系,而是所有的企劃、專案都會用。」

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左起為微疼、馬力歐、顏伯駿
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節目尾聲談到兩位在各自的領域努力多年,除了有一路陪伴他們創作、成長的Adobe,他們持續投入的動力是什麼呢?微疼坦承他過去在演講中常用熱血的話鼓勵其他人,「可是我後來發現什麼初衷都是屁啦,」他笑說自己從小到大幾乎沒有別的擅長的技能,「我堅持下去的原因就是,這輩子我可以做好的就是這件事了。」

顏伯駿也提到自己不想再對人說「保持初衷」,設計產業裡的每個崗位都有不同的挑戰,到處都會遇到挫折,但要思考那個挫折是否有跟成就感達成平衡,「如果沒有的話,你就要換個路走。」找到自己最擅長的事,不斷突破難關、維持品質,如同他們多年來的累積都是最好證明了。


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