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這三個時間定義,為了方便說,各說明是:
量子論時間:牛頓式的時間觀念,時間是絕對的。
相對論時間:時空為一體,可以拉長壓縮。
熱力學時間:熵的變化方向為時間的流向,也就是「時間之箭」。

量子論與相對論中時間觀念的矛盾,除了絕對和相對之外。相對論中的時間是連續的,量子論中的時間(依照測不準原理)是量子化的(有最小的單元),這也是大矛盾。

熱力學時間依照熵的變化方向定義時間流向,這在小範圍的時空中(地球、星系)中是成立的,但是放到宇宙這樣大的範圍時,卻與目前的觀察牴觸,這要從大霹靂說起。

如果大霹靂是宇宙的起點,依照時間之箭的定義,當時的亂度應該是最低的,可是當時渾沌一片,溫度極高、光子亂飛,原子核之類的東西是後來才出現的(更別說星系了)。也就是說,當大霹靂發生時,宇宙中並沒有什麼「整齊」的東西在後來「變亂」。在這個「時候」,時間之箭似乎是無效的。

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宇宙就是全部了,沒有外面。 

上下四方之謂宇、古往今來之謂宙,所謂宇宙包含了時間和空間的範圍。

雖然有一些多宇宙(平行、多重)的論述,但是這些想法根據著事實有限,只是「有可能」,而且幾乎沒有辦法驗證。

就目前能得到的證據是,宇宙會膨脹,而且遠方的星系距離地球越遠,離開的速度就越快。

總有個遠方的點,遠離地球的速度會是光速,那個點之外的範圍發生的事情,人類永遠無法知道,而且永遠都不會影響我們。

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黑洞是廣義相對論方程式的一個解,但是當初愛因斯坦不相信黑洞存在,因為這個解是無限大(奇異點的密度無限大),愛因斯坦根本不相信現實的物理世界中會有無限。

現在已經累積了觀測證據,指出許多天文現象,除了黑洞以外沒有其他「更好」的解釋了。但是目前物理學的內容都無法解釋奇異點,那要如何呢?推翻黑洞的存在或是推翻目前的物理學?都不可能。

科學還是會繼續發展,近年來出現了弦論。弦論的大師維頓成就極高,如果我沒記錯,他已經得了費爾茲獎(數學領域的最高獎,弦論中的數學非常高深),諾貝爾獎呢?目前很少有人考慮,因為弦論能夠提出的可實驗結果極少,實際的實驗結果:無,連反證都沒有。

物理專注的是現實世界,數學上的解就能夠並不代表現實中「可以觀測得到的現象」或是「可以達成的作為」。相對論「並不反對」時間旅行,但是往往需要無限大的質量或是能量,這是無法辦到的事情。蟲洞是由相對論的數學解所衍伸出的現象,沒錯,但是無法觀測啊!因此蟲洞出現在科普與SF中的機率,遠大於Nature, Science等專業學術期刊的機率。

科學社群對新概念的態度是:贊成新理論的人得提出與理論相關的觀測方式與預期的觀測結果,我才看看是否要接受你的理論。楊、李提出宇稱不守恆的概念,好解釋K介子的奇特行為時,物理學界普遍不接受。但是楊、李提出了可以驗證宇稱不守恆的方法以及預測的結果,幾個月之內,就有人做出相符的實驗結果,李、楊很快就得到諾貝爾獎。這才是硬裡子的科學。

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時間是很奧妙的,但絕對不是河流。至於是否能有負質量這種東西,先看看找到的希格斯粒子有什麼特性再說吧。

至於你到的另一個宇宙,即使有時間的逆流,你「感覺」到的時間還是正向的,無法感受到逆向的時間。因為你所發覺的任何事,都是「剛才」發生的,這和「時間之箭」有關,時間沒有逆流。

奇異物質(Strangelet)是一種未在地球上發現的理論物質。即使重力是相反的,也無法改變「時間之箭」(改變熵值增減的傾向)的方向。基本上,某個東西有其對稱的「負東西」,是量子論引申出來的概念,是否有負引力或負物質(不是反物質),都是個問題。如果有純粹的負物質,那就要有負能量才行。

即使在減速中,速度相對於靜止,還是比較快,也就是說,如果你在減速,只是時間變慢的情況減緩而已,等到減緩到與地球的相對速度是零,你的時鐘運行的速度就和地球一樣,更何況你在減速之前,必需要加速才成,這個加速過程的相對論效應會把減速時的效應抵銷掉。
然後你要回地球,這個過程要加速,所以你的時鐘又要變慢了,所以是沒有辦法的。

相對論的奧妙就在於,如果你要從「地球出發」,然後要「回到地球」,那麼那些火箭加速減速的時間拉長縮短的方式,就都是沒有用的。

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Mandelpart2 by Evercat



達爾文的雀鳥當然不懂演化,但是依然演化!

最近小學生修辭學的問題,鬧得沸沸揚揚,如果要追根究柢,這個牽涉到課綱─教科書出版社─學校─教師─學測─家長的共犯結構,異常龐大,不是三言兩語能夠說得清(即使說清了也無法改變現狀)。

我甚至認為,除非有心「研究」創作與文學,否則修辭學是沒有必要的。

詩是最精練的文字,「春蠶到死絲方盡、臘炬成灰淚使乾」婉轉纏綿,「錦江春色來天地、玉壘浮雲變古今」豪邁遼闊,一般人不需要知道那些文學研究上的專門學問,甚至不需要知道這是唐代李商隱與杜甫的律詩,便能感受。

左傳、莊子、史記的文章向來為人稱道,左丘明、莊周和司馬遷大概沒有聽過修辭學這個詞,但是他們自然能夠寫出好文章。「知道寫作與文字的技巧」與「能夠寫出與欣賞好文章」之間,沒有絕對的關係。

那些修辭學中的那些專有名詞,非但小學生不需要知道,就連大學生也不需要知道。

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我們接受每個人的臉孔是不一樣的,但卻認為每個人的心智是相同的,這是目前教育體制的失敗之處。


大家都怕看牙醫,我也是,但昨天還是逼著自己去了。現在牙醫技術發達,而且又上了麻醉劑,不論是拔牙、抽神經、刮牙結石,都不會痛。但是在整個過程中,我躺在牙醫床上,雖然不時深呼吸,但全身依然繃緊得像塊木頭。雖然知道不會痛,但聽著鑽子的聲音,不免恐懼。

人的腦中有一類神經元,專司詮釋其他人的舉動。意識到牙醫的鑽子吱吱作響、聽到刮刀在磨刀石上發出的淒厲聲音,人自然而然就會聯想到疼痛,據說是因為這類神經元發揮作用,它們像鏡子般,照見外在的世界發生的動作,並詮釋這些動作的意圖與可能發生的結果。雖然我的牙上了麻醉劑,但是我的鏡像神經元沒有,它暗暗提醒,這些牙醫器具在我口中的動作,可能引發的疼痛會有多劇烈。因此疼痛雖然消失,恐懼依然產生。

科學家也發現,鏡像神經元與學習及同理心有關,自閉症者的鏡像神經元有缺陷,使得他們與外界產生隔閡。學習與鏡像神經元有關,是因為「照見外在的世界發生的動作,並詮釋這些動作的意圖與可能發生的結果」是學習的過程之一。人的體質稟賦來自父母,我們與雙親相貌有相似之處,而兄弟姊妹的相貌各有差異,人人都認為這在自然不過,更不用說世上人人的相貌體型不同。我們理所當然接受這些事實,並且發展出各種服飾、髮型以及化妝的方法等。卻很少想到,腦也是體質稟賦之一,當然也有差異,能夠接受的教育方式與內容,當然也會隨之不同。

很可惜,我們並有為腦的差異量身打造出各種教育的方式、過程以及內容。因此學習的人得削足適履,自然事倍功半。「因材施教」是老生常談,但就是因為重要而通常做不到,須得不斷的提醒,才使這句話成為老生常談。目前的教育體制下規劃的內容,往往是便於教育人員運作,而非方便於學習的人,因此學習的人難免充滿挫折,使學習意願大為降低,而且也無法在適合的領域中一展長才。如果政府、教師與家長無法體認與接受「腦的個體差異」,那麼教育改革,只能在原地兜圈子。


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最新一期的「科學人」雜誌的封面故事是專家心智。這個主題其實滿有意思的。專家是指能在其專業範圍內,快速解決問題的人。最常被研究的專家是西洋棋手,他們下棋時,比生手更快找出正確的棋步,而且下棋的時候,大腦中活動的區域,和生手不同。

心理學家認為,專家這種能力,是因為他們腦中有其領域中專業知識的模組,以西洋棋來說,就是盤面的棋子組合方式。雖然一局棋可能有很多種下法,但是大部份下法都是錯誤的。專家能夠很快排除掉不正確的棋步,並且找出正確的一步,而這些過程,發生得非常快,快到連專家本人都不知道自己已經完成了這些事情。棋王說:「我只考慮一步,但是是最正確的一步。」所以,一般人才會對於專家的專業能力,印象深刻。不過,專家養成並不容易,通常需要10年。

科學家認為,了解專家學習的過程與能力的養成,有助於教育。但是我認為,從這篇文章有另一種啟發,請專家來負責專業領域的教育課程,有個盲點。

因為專家很自然的熟悉自己的專業知識,很容易就忘記「生手」對於這些專業內容是多麼的不熟悉。想想一道數學題目,即使之前沒有做過,數學教師往往很快就能夠提出正確的解法,但是學生卻完全不行。很多時候,不是學生不夠聰明,而是腦中的專業模組不夠多,所以難以快速排除不可能的解法。

問題在於,教材都是專家設計的,他們認為「理所當然」應該知道的知識、解決問題的技巧,學生並不具備。所以許多專門的領域,教師覺得容易,但學生覺得困難,而教師不明白「這麼簡單的問題,學生為何不會?」而學生也不了解,「老師為什麼要教那麼難的東西」。學生也沒有那麼多時間讓自己成為專家,同時還要學習各種科目,如何應付得來?也難怪教育學者沮喪,費盡思量也無法提昇學生的程度,最多只是經由訓練,十多年學校教育下來,培養出許多「考試專家」,很會回答題目,但是沒有實際解決問題的能力。

培養專家不容易,培養通才更不容易。培養解決問題的能力很重要,但是沒有先備的知識,將不會找出正確解決問題的方法。


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