譚新強:Galileo的教誨:人類非宇宙中心點
文章日期:2021年5月21日
【明報專訊】人類非常自以為是,一切以自己為中心的動物。自古以來,不止大部分人都以為大地是平或者是方的,他們更以為天上的星星、月亮和太陽,都是圍繞着我們而運轉的。當伽利略(Galileo Galilei)以望遠鏡觀察得來科學證據,支持哥白尼(Nicolaus Copernicus)的太陽中心論,他就被教廷批鬥和逼害了20多年之久。
即使現代人也有同樣自以為是的主觀願望。不少人偏見地以為近數十的所謂新發明,例如互聯網、手機、AI、機械人和加密貨幣等,都必然是人類史上最偉大和最重要發明。更有不少人甚至相信所謂加速回報定律(Law of Accelerating Returns),認為重要科技發明的速度不斷提升,很快就將達到人網合一的所謂「奇點」(Singularity)!
客觀點來看,這些科技發展雖重要,尤其互聯網和手機,令到日常生活更方便和豐富,但怎可能比火、蒸氣機、電力、電話、汽車和飛機等更重要?有人曾問過李光耀,什麼是偉大發明?他的答案是對新加坡而言,最重要的發明是空調!他認為在熱帶地區,如沒有空調,工作效率非常低,經濟發展必更困難。你可能以為李光耀此言是開玩笑,小小一台冷氣機,怎可能那麼偉大?但事實擺在眼前,新加坡是熱帶國家中,極少數(差不多唯一)能達到發達國家水平的國家之一,成功原素當然不止空調這麼簡單,但他立國不久即決定盡快在所有政府辦公室裝置空調,肯定對提升政府效率有極大幫助。
近20年科技無助提升生產效率
若以生產效率的趨勢來判斷近20年科技發展的成效和重要性,不幸客觀結論就必然是頗為失望,甚至驚訝。因為不論美國或中國,過去20年的勞動生產率(labour productivity)增長都不斷放緩(見圖1及圖2),就如數以萬億美元計的IT投資,每人手中一台超級電腦,都提升不了我們的生產效率。更不需遑論AI結合機械人,再加5G,所有工廠都應變得更自動化,需要的工人極少,理論上人均生產效率必定急速提升。
這麼多「超偉大」發明,怎去解釋生產效率增長率不加速反放緩的重大謎團?我認為可探討3個可能性。
(1)從1970年代開始,個人電腦(PC)開始崛起和普及,企業投入大量資源,期望生產力效率大幅提升。但長近20年的投資期,效果一直是失望的,在互聯網普及前,大部分電腦幾乎可算是獨立的,主要用途只包括文書處理(word processing)、電子試算表(spreadsheet)和簡單資料庫(database)等,即使有通訊功能,也只限於速度極慢、撥號連線的modem。在這個單打獨鬥的環境下,大部分PC亦是一台昂貴的高級打字機,對生產力提升當然有限。後來隨着互聯網崛起、寬頻普及,企業開始看得到大量投資IT的回報。當然互聯網的發展,提供了創立大量新企業的機會(但即使如此,上世紀七十年代至今的生產力增長也一直放緩)。
同一道理,過去30年的新科技發展,將有重新提升生產力效率的一天,可能只是時辰未到。我贊同有此可能性,但到底現代科技,缺乏什麼催化劑,防止它們完全體現潛能?我也沒有準確答案,部分可能是投放的量未足夠,例如5G,大家一直期待網絡速度馬上提升10倍以上至Gbps級別,但事實上在美國和中國的用戶體驗極差,平均速度提升50%不到,某些情况和地區,甚至比4G更慢,亦較受障礙物如牆壁阻礙接收。應用方面更缺乏「killer apps」,據說在中國的流行5G App是Speedtest,就是用來測試通訊速度!現時平均每個基站服務約7000用户,當然寄望繼續增加密度,到了某個水平,希望能較成功體現5G功能。除此,高頻率的mmWave網絡仍在起步階段,高頻率才可真正大幅提升速度,但不幸物理上,mmWave穿透力更差,要實現IoT夢想,實時遙控高速機器,進行精細手術和應用於交通系統等,仍面對極大挑戰。
(2)人均生產效率增長放緩,有可能是定義和數據準確度的問題。會否是不可以金錢來量度近代科技發展所帶來的所有好處,除經濟增長外,亦有助改善人類健康、延長壽命,以及提升快樂感?有可能,事實上在過去200多年,全球人類壽命的確上升很多,從不到30歲升至現在的70多歲;但大部分應該是公共衛生的改善,尤其自來水的普及,農業進步導致營養改良,以及接生技術和環境改善,大幅減低嬰兒夭折率等,而非來自先進癌症治療法或基因工程技術。當然,近年英美的平均壽命更出現下跌趨勢。快樂的定義更抽象,跟科技發展更沒有一個必然關係,去多幾次日本就一定開心啲?著名人類學家Steven Pinker認為,原始的hunter-gatherers,以狩獵為生,不用花太多時間工作和計劃生活,平均快樂度反而比生活較穩定和富庶的農業社會高很多。原因是農業需要長達一年的工作計劃、播種、灌溉、收割和儲糧等等,全年忙碌,亦需全年憂慮天氣和瘟疫等。現代人更惨,不止需要計劃一年,未上幼稚園,已需要開始計劃人生,每年每月每日都有無窮無盡的所謂工作、責任和煩惱。
有人企圖解釋,可能分母也有問題。人均生產力增長減速,或者是因為現代經濟高度自動化,需要工作的人愈來愈少,即是失業,underemployment和不需工作的人愈來愈多,所以人均生產效率就被拉低了。這個解釋有兩個問題,首先在這次COVID大流行前,以美國為例,失業率跌至3.5%的50年新低,何來工作人數在減少?近月隨着美國疫情減退,失業率又再急速下降,所以此論點不成立。
有人指出,雖然表面失業率低,但有不少人不再尋找長工,只做點「零工」(gig),或只領救濟,所以人均生產效率被拉低。我沒有深入研究過,但我懷疑近年underemployment的情况,是否真的比以前嚴重。我的印象是從前較以農業為重的社會,鄉下的「閒人」更多,城市化才是提升人均生產力的最重要元素。
總括來說,我承認經濟數據未必能夠完全反映科技進步對人類的影響,但仍不可以此為解釋生產效率增長放緩的藉口。
人類發展漸近兩科學極限
(3)我認為最重要的解釋是人類發展已逐漸走近兩個科學上的極限。第一個是地球資源所能提供的可延續發展極限。人類發展,從古至今,尤其從工業革命開始,都可說是建築在耗用地球資源身上,尤其倚賴化石能源,最初是最髒的煤炭,後來是更好用但更有限的石油,再加上較清潔但難儲存運輸的天然氣。近年我們當然開始發現化石能源的碳排放,帶來嚴重氣候變化問題,如不能在極有限時間內解決,足可導致一次全球大規模動植物滅絕災難!
樂觀來看,這個危機當然也提供很多發展再生能源、電動車輛(electric vehicle, EV)、儲能、碳捕獲(carbon capture),以至「地球工程」(geoengineering)技術的機會。但不能否認的是地球本身是個充滿有機化學(organic chemistry)的環境,最方便的能源必然是與炭相關的,石油的能源密度是任何電池技術的20倍以上。按《巴黎氣候協議》的計劃,人類必須在2050年前達到碳中和,談何容易?去年因疫情,全球碳排放確下降了約6.5%,接近但仍不到每年遞減7%的目標,今年美、中等經濟重開,有可能達標嗎?
另一個更根本的是物理的極限。歷史上最偉大的科學突破,毫無疑問是二十世紀初,愛恩斯坦的狹義和廣義相對論,和稍後由玻爾(Niels Bohr)、海森堡(Werner Heisenberg)和薛丁格(Erwin Schrodinger)等人所發展的量子力學(quantum mechanics)。兩套理論非常偉大,亦有極大實用性,核能和核武正是它們的結合,是禍是福,見仁見智。但不幸過去60年,理論物理已可說碰到了堅硬牆壁,相對論與量子力學有非常根本性,甚至哲學性矛盾,聰明如愛恩斯坦,窮人生最後30年努力,也無法解決此問題。後人想出很多充滿創意的理論,例如超弦理論(Superstring Theory),但全都是紙上談兵,毫無實驗證明,所以於事無補。
物理極限對應用科技和經濟發展有很大影響。整個IT革命都是由半導體技術進步所推進。最有名的摩爾定律(Moore's Law),雖並非一條真正永恒不變的物理定律,但在過去50年,一直是芯片發展的一個指標。事實是每一代的芯片發展,雖仍在進步,但速度早已放緩,最初摩爾定律預期每9至I2個月,芯片密度即可翻一倍,近年已放緩至兩年以上。強如過去的老大英特爾(Intel),已停滯於14nm兩年以上,只有台積電和三星能繼續推前,能成功生產7nm芯片。即使台積電等能如期做到2nm,無疑必將接近物理極限,再縮小必將帶出各種量子世界的奇怪現象如「穿隧效應」(tunneling effect),極難控制芯片性能。
在應用層面上,影響也必極大。單是AI無人駕駛,已是個極重要的科技夢想,亦是Tesla股價的一個重要支柱。馬斯克(Elon Musk)教主是個頂級銷售員,他一直不斷告訴「信徒」無人駕駛是個相對簡單的ANI(Artificial Narrow Intelligence)應用,只需GPU或ASIC夠快,加上視覺數據,必可在短期內成功。按馬斯克的說法,年輕一代不需要學駕駛汽車,法律甚至將禁止人類開車,所有汽車變成AI無人駕駛的EV。
無人駕駛為極複雜AI難題
事實上,無人駕駛是個極複雜的AI難題,最近連馬斯克開始承認困難比原先想像中高很多。不止Tesla,大部分其他公司都碰到同樣問題,不少甚至已放棄。Uber和Lyft都計劃出售無人駕駛部門,Alphabet的Waymo,近日CEO和CFO等多位高層相繼辭職。德國各大汽車廠近日都推出質量非常不錯的EV,但並無太多AI功能。
我一向認為無人駕駛沒那麼簡單,應屬於AGI(Artificial General Intelligence)問題,即需要所謂common sense。人腦當然遠比電腦慢,但複雜度遠比芯片高,人腦neurons(神經元)數量超過1000億,synapses(突觸)數量更超過125萬億,更加是三維物體,連形狀和組織都對人腦的思考、性格和整個意識(conciousness)非常關鍵,遠比現時最先進二維為主,7nm GPU的540億原子粒多和複雜。即使未來用到2nm技術,能做出人類common sense的機會仍很低。不少AI專家認為,AGI需要whole brain simulation,或甚至不可以矽為基礎原料,改以用所謂wet ware,不知是否想以基因工程技術,在試管中培植出一個以碳為基礎原料的有機AI系統?聽起來,比Frankenstein(科學怪人)更恐怖!
我沒有答案,只想提醒大家不要過度自以為是,人類始終是渺小的,我們對宇宙的認知非常有限!
(中環資產擁有Tesla、Uber、Alphabet、台積電及三星財務權益)
中環資產投資行政總裁
[譚新強 中環新譚]
https://www.mpfinance.com/fin/columnist3.php?col=1463481132098
同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過4,310的網紅伊格言Egoyan Zheng,也在其Youtube影片中提到,☞〈世界的盡頭,最終的隱喻〉全文連結:https://theinitium.com/article/20200918-culture-tenet-yee-geyan-review/ 全文首發於香港「端傳媒」,超過8000字,本系列影片至少會有4集 ☞IG:https://www.instagram....
狹義相對論推導 在 Eddie Tam 譚新強 Facebook 的最讚貼文
譚新強:不可輕視拜登 更不可輕視美國
拜登雖是美國史上年紀最大的總統,競選時更經常被特朗普形容為老人癡呆,但上任尚未夠100天,已做了不少事情,不禁令人刮目相看。
最重要成就當然是加速接種疫苗,現今速度已提升至每日近300萬劑,已接種最少一針人數已超過1億人。近日拜登宣布上任100天的接種目標由1億劑翻倍提升至2億劑。
拜登認真治疫,成效立竿見影,每天確診人數已從非常恐怖的30萬,死亡人數4000多,回落至每天確診約6萬,死亡約700。社會逐漸重開,上周復活節期間,每天飛機乘客數目已回升至約150萬,因此美國疫情亦已呈反彈迹象。拜登苦口婆心,提醒國人抗疫仍未成功,且變異病毒已殺入美國,必須維持社交距離;但很多人不理,馬上衝出去玩,民族性格使然,無辦法!
美國接種疫苗速度比全球大部分地區快(中國務必急起直追),總算對國民有點交代,但亦體現美國的無比自私,囤積大量疫苗,導致大多數貧窮國家拿不到,已出現世衛警告的「災難性道德失敗」。即使西方各國也出現醜陋疫苗爭奪戰,加拿大雖已訂購5倍人口的超比例疫苗數量,但仍出現嚴重缺貨情况,已宣布第二針疫苗接種時間將延遲4個月,有效性必然降低。歐洲更慘,正面對第三浪的變異病毒,但BioNTech疫苗供應不足,阿斯利康(AstraZeneca)疫苗又確有嚴重問題,出現不少相關血栓死亡個案,不少歐盟國家又再停止使用。香港政府和不少香港人迷戀英國,聽到牛津已肅然起敬,但科學歸科學,人命關天,在此再次呼籲,港府應盡快取消阿斯利康疫苗的訂單。
拜登治疫有功,民望不錯,現支持率53.6%,遠比特朗普同期的40.4%高,所以有足夠動力促使國會通過1.9萬億美元的緊急刺激方案。且得勢不饒人,拜登連消帶打,繼續推銷高達2.3萬億美元的基建方案,同時亦建議把企業所得稅提升至28%。共和黨人當然極力反對,批評計劃中包含大量浪費。民主黨方面,參議員桑德斯(Bernie Sanders)、沃倫(Elizabeth Warren)和眾議員奧卡西奧—科特茲(Alexandria Ocasio-Cortez, AOC)等,則批評方案仍未到位,需要更宏大綠色經濟計劃,亦應增設針對億萬富翁的「財富稅」(wealth tax),但亦有較傳統民主黨人如前財長薩默斯擔心過度刺激經濟,引發通脹重臨,經濟變得過熱,反而縮短經濟增長期。
美多管齊下 今年GDP增長或達7%
治疫有進展,加上接近現代貨幣理論(Modern Monetary Theory, MMT)的極度寬鬆貨幣政策,再加上接近全民基本收入(Universal Basic Income, UBI)的財政刺激政策,美國經濟強力反彈,預測今年GDP增長或高達7%,或比中國還要高!上月美國新增職位超過90萬份,失業率降至6%,估計年底前可回落至5%以下。市場確有點擔心通脹,10年債息一度回升至1.75厘,但現已回落至1.65厘。一如聯儲局主席鮑威爾所說,通脹長期低於2%目標,通脹預期不可能一下子改變過來,即使短暫超標也不用擔心,反而是好事。2月PCE報1.4%,PPI升至2.8%,但只反映經濟剛重開,不少供應鏈出現短暫供不應求情况,例如半導體芯片。不少人本預測美元,在財赤大增下,必大幅貶值,但今年美匯指數不跌,反微升了2%。美國最擅長的股市就更厲害,拜登上任至今,標指已升了6%,比最吹水的特朗普同期表現的4%還要好。早說過民主黨執掌白宮時代的股市表現比共和黨更好!
更重要的是拜登的所謂「美國救援計劃」(American Rescue Plan),並非只是一個短期拯救方案這麼簡單,部分為福利政策的結構性改革,包括為單親媽媽提供長期援助,對少數族裔幫助最大,有人甚至預測可減少貧窮人數30%!分為8年的基建方案,長遠作用應更大,不止將翻新日久失修的公路、橋樑、隧道和機場等設施,更將大力推行電動車與充電樁網絡,同時提升電網和再生能源。部分計劃亦包含大量增加教育和科研經費。
主流傳媒如《紐約時報》,已開始吹捧拜登正帶領着一場影響深遠的「大政府革命」,推翻從40年前開始的所謂「列根革命」,列根當年在就職演講中說:「Government is not the solution to our problem, government is the problem」。今天面對疫病大流行和全球氣候變化等問題,不可能倚賴個人或企業來解決,確需要強大和有遠見的政府來領導政策,其實更需要全球合作。
美國擅長打造超級大牛市
有人指出,2008年美國次按引發金融海嘯,結果由中國放水4萬億人民幣大建高鐵,帶領全球走出危機,但至今仍在消化債務。今次疫情,不論源頭,大規模爆發確從武漢開始,但中國經濟政策一直克制,反而美國不停放水,現在更計劃以扶貧和基建來刺激經濟,明顯在模仿中國行之有效的大政府政策!所以有些人亦預測美股表現將近似2009年金融海嘯後的A股,今年見頂,然後徘徊數載。
股市很難講,什麼都有可能,亦未必與實體經濟有太大關係。但按過去經驗,美國最擅長(中國相反)的正是打造愈來愈長,可以長達10年,甚至20年的大牛市。去年牛市終被疫情打斷了,但反彈亦超預期般迅速,未到年底已創新高。我無意估頂,但美國充滿流動性,且投資者永遠樂觀,不少人已在討論會否再現一次「咆哮的二十年代」(Roaring Twenties)?雖百年前的世紀泡沫最終也爆破,更招來大蕭條,但黃金十年,如小說《大亨小傳》(The Great Gatsby)中的燦爛派對,所有人紙醉金迷,活在當下,誰管過後的「宿醉」(hangover)有多痛苦!
在2001年,「股神」巴菲特(Warren Buffett)提出了一個他認為是市場價值的最佳指標──股市總值兌GDP比例,自此被稱為「Buffett Indicator」(BI)。巴菲特的建議非常簡單,如BI跌至70%至80%,買入股票的中長線贏面非常大;但當BI升至200%時,他形容危險程度就有如玩火。BI有點像諾貝爾經濟學獎得主席勒(Robert Shiller)的周期調整市盈率(Cyclically Adjusted Price-Earnings Ratio, CAPE),有參考價值,但未必能幫你發達。BI在1999至2000年科網股1.0泡沫期,一度短暫升至200%,不久之後就爆破(巴菲特也是事後孔明)。2008年全球金融危機前夕,BI反而只約140%。
我近日剛想起BI,無獨有偶,前天竟看到馬斯克(Elon Musk)向「女股神」Cathie Wood垂詢有關BI問題:「標普500總市值兌GDP比例已達150%,總市值BI更高近230%,市場是否已亮起紅燈?」近日Wood手風雖不太順,但仍不失其大好友風格。她答案兩點,分母和分子,分母的GDP產自工業革命年代,早已過時,不能準確量度數據年代的生產力進步,因此嚴重低估了GDP數值。我也有同感,但總不能說說就算,必須有完整理論和數據支持。分子方面,Wood認為現今科技經濟已逐漸成熟,有盈利支撐,且增長快速,跟2000年時不可同日而語。她更提到通脹溫和,證明盈利質素變得非常高,言下之意即是股市合理估值,可較從前的水平高。
大政府革命倘成功 美貧富懸殊將拉近
大致上贊同她的解釋,但漏了其他4個重點:
(1)利率水平對合理價值有極大影響,所以能否支撐高BI水平,取決於聯儲局掌控能力。通脹不足為懼,加密貨幣(crypto)功能在炒,並非替代美元,人民幣國際化遙遙無期,在在反映可見將來,美元地位穩如泰山。
(2)拜登的大政府革命亦很關鍵。如成功,貧富懸殊拉近,社會變得較穩定平和,綠色高科技經濟亦可帶來很多創新機會。
(3)美國亦非常擅長操控傳媒。雖然不少世人已看穿西方傳媒的假面具,但無奈中國傳媒影響力仍遠遠不及西方。美國人包括傳媒,不論左右,都自誇非常愛國。愛國固然是高尚情操,但絕對沒有中立,愛國必須偏頗,必會有雙重標準。愛國與國家主義,甚至種族主義,只有一線之差,差別區分亦非常主觀。在中國崛起的世紀挑戰面前,西方傳媒絕不會示弱,絕不會大力自我批評股市泡沫,只會久不久提醒一下,製造一些健康調整,使到慢牛股市走得更久更遠。
(4) Wood漏了最重要的一點是美國企業雄霸全球。數據年代,美國Big Tech的全球優勢,可能比石油年代的埃克森美孚(ExxonMobil)、通用汽車(GM)和波音(Boeing)更大。FAAMNG等企業的盈利來自全球,增長快速,賽道仍很長。所以根本以美國股市總值跟美國本土GDP作比較,已很過時,意義也不大。要比的話,可能要以全球GDP減去中國GDP作為分母來計算。
兩三年前,不少中國科技龍頭企業如阿里(9988)、騰訊(0700)、華為、字節跳動和小米(1810)等,雄心勃勃,都有衝出國際,跟美國Big Tech一較高下,爭奪全球巿場霸權的壯志。不幸經歷不公平的貿易和科技戰,和不停的無道德底線抹黑,已形成對中國企業極不利的國際環境。
被美國打壓的企業如華為和字節跳動,中國比較支持。較莫名其妙的是對尚未被美國真正開火的科技龍頭如阿里和騰訊等,自己反而有點過敏,已急急展開反壟斷調查。近日美國最高法院,極少開金口的大法官托馬斯(Clarence Thomas),也提出有可能需要把Big Tech監管如公共事業。但為時尚早,即使有監管,美國也絕不會愚蠢到真的搞死FAAMNG等科技龍頭企業,他們對美國的全球霸權太重要了。
中國科技龍頭創始人「退休」是浪費
中國科技龍頭的CEO廚房已變得超熱,不少創始人紛紛急流勇退,有的享受打打太極,打打高爾夫球的「退休」日子,有的搖身一變成慈善家。有的更妙想天開,人到中年,突然想重拾當科學家的初心。志氣可嘉,但不幸科學家跟運動員一樣,黃金時間都在少年,大部分的偉大發現如牛頓的萬有引力,愛因斯坦的狹義相對論,以至薛丁格的量子力學方程式,都是在30歲前完成的。相反,對企業家來說,40歲後的中年,才是黃金時間。年輕企業家提早「退休」,可能有助宣泄仇富情緒,但其實是一種可惜的浪費,亦對真正收窄貧富懸殊沒甚幫助。
壟斷固然不好,有一定經濟代價,扼殺不少初創企業的創意、盈利,甚至生存空間。一個餅分得較平均,亦確對社會和諧有幫助。但說到底,不可太過故步自封,無論人口或GDP,中國都只佔全球20%不到,如何先把餅做大,爭取更大市場份額,不是更重要嗎?
勿忘西方人喜征服全球
最近拜登已說得很明白,美國加上歐洲和亞洲盟國的GDP,佔全球的60%,遠比中國大。言下之意是只要團結,定必能抑制中國崛起。
中國雖已表明發展的目的並非超越美國,而是不斷超越自我。但請不要忘記西方人(尤其美國人)的特性,從十五世紀的航海探險年代起,已喜歡征服全世界。雖說帝國主義年代已過去,但西方人仍霸佔全球最大面積,最肥沃的土地,絕大部分發達國家亦屬於西方人。現今數據年代,除軍事外,資訊科技最重要,其實金融也只是資訊行業的一種。美國企業擁有無止境野心,即使中國只安於現狀,美國也絕不會長期接受此「8比2」的比例,仍必企圖攻破防線,征服中國市場。
最後想起華盛頓的至理名言:「進攻才是最好的防守。」
(中環資產持有GM、facebook、Amazon、Apple、Microsoft、Netflix、Google、阿里、騰訊及小米的財務權益)
中環資產投資行政總裁
[譚新強 中環新譚]
狹義相對論推導 在 余海峯 David . 物理喵 phycat Facebook 的最佳貼文
【推舊文】方程是永恆:愛因斯坦
今日係圓周率日、白色情人節,同時亦係愛因斯坦生日。
注:感謝讀者Ka Wa Tsang 指正,狹義相對論可以用於非慣性參考系。我曾在另一文章談及這錯誤,但忘了修改此文。在非慣性參考系使用狹義相對論的結果,是會出現不存在的「偽力」,情況如同離心力一樣。
//1879年,愛因斯坦出生於德國南部小鎮烏姆(Ulm)。1880年,他隨家人搬到慕尼黑(München)。與一般印象相反,愛因斯坦小時候因為鮮少說出完整句子,父母曾以為他有學習障礙。
愛因斯坦在慕尼讀中學。他非常討厭德國學校著重背誦的教育方式,課堂上總自己思考問題,不專注聽課,所以經常被老師趕出班房。1894年,愛因斯坦15歲,他父親赫爾曼・愛因斯坦(Hermann Einstein,1847-1902)在慕尼黑的工廠破產,迫使舉家遷往意大利帕維亞(Pavia),留下愛因斯坦在慕尼黑完成中學課程。同年12月,愛因斯坦以精神健康理由讓學校準許他離開,前往帕維亞會合家人。
這次出走改變了愛因斯坦的一生,甚至可說改變了人類文明的科學發展。
愛因斯坦不懂意大利語,不能在帕維亞上學。他早有準備,前往瑞士德語區蘇黎世(Zürich)投考蘇黎世聯邦理工學院(Eidgenössische Technische Hochschule Zürich,通常簡稱ETH Zürich)。結果愛因斯坦數學和物理學都考得優異成績,但其他科目如文學、動物學、政治和法語等等卻全部不合格。
蘇黎世聯邦理工學院給予愛因斯坦一次機會,著他到附近小鎮阿勞(Aarau)去完成中學課程,明年再考。在這段期間,愛因斯坦暫住在斯特・溫特勒教授(Jost Winteler,1846-1929)家中。愛因斯坦很喜歡開明、自由的溫特勒教授一家,利用這一年溫習各科目,更與溫特勒的女兒瑪麗・溫特勒(Marie Winteler,1877-不詳)相戀。
瑞士的教育方式與德國的不相同,並不強調背誦。瑞士學校老師非常鼓勵學生發表意見,不會以權威自居,這一點與討厭權威的愛因斯坦非常合得來。愛因斯坦曾於寄給溫特勒的信中寫道:「對權威不經思索的尊重,是真理的最大敵人。」[1]他稱自己為世界主義者,不喜歡德國日漸升溫的國家主義。溫特勒教授就幫助愛因斯坦放棄德國國籍,愛因斯坦因而成為了無國籍人士,他很喜歡這個「世界公民」身份。
一年後,愛因斯坦再次投考蘇黎世理工學院。物理、數學當然成績優異,其他科目亦合格,愛因斯坦順利被取錄入讀物理學系。然而,他父親卻期望他進入工程學系,將來繼續家族工廠,因此他們大吵了一場。
愛因斯坦大學時繼續他我行我素的性格,經常逃課去上其他科目的課堂,所以都要他的同學們幫他抄筆記,他才知道考試範圍。加上愛因斯坦以刺激權威為樂,教授們都不喜歡這個又煩又懶的學生,不願意幫他寫好的推薦信,所以他畢業後一直找不到工作。
在學時,愛因斯坦與物理系唯一一個女同學米列娃・馬利奇(Mileva Marić,1875-1948)相戀。根據膠囊資料顯示,愛因斯坦與米列娃的書信中曾提到他們有個女兒叫麗瑟爾。不過後來他們就再沒提到她,歷史學家估計麗瑟爾出生不久就死於猩紅熱。愛因斯坦與米列娃在1903年結婚,之後他們生了兩個兒子——大子漢斯和二子愛德華。他們最終在1914年分居,1919年離婚。
愛因斯坦於1900年畢業,取得了教學文憑。可是,由於教授們都不喜歡愛因斯坦,他申請大學職位的申請信全都石沉大海。愛因斯坦非常沮喪,以致他父親於1901年寫信給威廉・奧斯特瓦爾德教授(Wilhelm Ostwald,1853-1932,1909年諾貝爾化學獎得主)請求他聘請愛因斯坦當助手,或者至少寫給愛因斯坦鼓勵說話。當愛因斯坦快要連奶粉錢也不夠的時候,他大學時的舊同學格羅斯曼・馬塞爾(Grossmann Marcell,1878-1936)[2]的岳父以人事關係幫他在瑞士專利局找到了一份二級專利員的工作,愛因斯坦才度過難關。
愛因斯坦喜歡在早上就把所有工作做完,利用整個下午在辦公桌上思考物理問題。一個從學生時代就已令他著迷的問題就是:如果他能夠跑得和光一樣快,會看到什麼?
詹士・馬克士威(James Clerk Maxwell,1831-1879)的電磁學方程組說明光線就是電磁場的波動,而電磁波亦已被亨里希・赫茲(Heinrich Hertz, 1857-1894)的無線電實驗證明存在。科學家認為,既然光是波動,就跟所有其他波動一樣需要傳播媒介:聲波需要粒子、水波需要水份子,而光需要「以太」才能在宇宙直空中傳播。
愛因斯坦於1905年發表狹義相對論。在這之前牛頓的絕對時空觀早已令科學界困擾多年。著名的邁克遜—莫雷實驗結果與牛頓力學速度相加法則相違背[3]。無論地球公轉到軌道的哪個位置,無論實驗儀器轉向哪個方向,光線都相對以太以同樣秒速30萬公里前進,分毫不差。這就好像下雨時無論向哪個方向跑,雨點總是垂直落在我們的頭頂。難道雨點知道我們跑步方向,故意調整落下角度嗎?
光速不變概念非常革命性。因為光速不變,在我們眼中同時發生的兩件事,其他人看起來卻不一定同時。時間與空間有微妙關係,兩者結合在一起成為時空。當年大部分科學家都認為問題必然出在馬克士威電磁方程式,但愛因斯坦卻不這麼想。他認為,我們常識中對「同時」的理解根本有誤。不過,愛因斯坦並非以力學切入這個問題,而是思考一個著名的電磁現象:法拉第電磁感生效應。
法拉第電磁感應定律指出,移動的帶電粒子會同時產生電場與磁場,靜止的帶電粒子則只會產生電場,沒有磁場。但相對論說宇宙並沒有絕對空間,速度只有相對才有意義。而物理現象必須是唯一的,所以我們就有個問題:究竟有沒有磁場存在?把電磁鐵穿過線圈,我們可以做以下三個實驗:
(一)固定電磁鐵,移動線圈;
(二)固定線圈,移動電磁鐵;
(三)固定線圈及電磁鐵,改變磁場強度。
實驗結果:三個實驗之中都有電流通過線圈,而且數值完全一樣!
我們可以從實驗結果得出甚麼結論?基於完全不同的物理過程,實驗(一)與實驗(二)和(三)得到相同的電流。實驗(一)產生電流的是磁場,而實驗(二)和(三)產生電流的卻是改變的磁場所感生的電場。嚴格來說,實驗(一)的結果並非法拉第定律,因為法拉第定律所指的是磁場感生電場。正是這區別令愛因斯坦得到靈感,他在論文中說這個現象顯示無論是電動力學與力學,根本不存在絕對靜止這回事。
愛因斯坦預期相對論會在科學界引起廣泛討論,結果卻是異常安靜。愛因斯坦突然拋棄了物理「常識」,此舉令科學界摸不著頭腦。馬克斯・普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,1858-1947,1918 年諾貝爾物理奬得主)可能是唯一一個明白相對論重要性的人,他讀到論文後寫過信去問愛因斯坦解釋清楚一些理論細節,更派馬克斯・馮勞厄(Max von Laue,1879-1960,1914 年諾貝爾物理奬得主)去拜訪愛因斯坦。馮勞厄發現愛因斯坦竟然不是大學教授,而是瑞士專利局裡的小職員。回家路上,愛因斯坦送給馮勞厄一支雪茄,馮勞厄嫌品質太差,趁愛因斯坦不為意從橋上把雪茄丟了下去。
愛因斯坦導出那舉世聞名的質能關係方程式E=mc2,解釋了放射性同位素輻射能量來源和太陽能量來源。不過愛因斯坦後來在1921年獲頒的諾貝爾物理學獎並非因為相對論,而是因為他應用普朗克的量子論解釋了光電效應。
愛因斯坦並沒有滿足於狹義相對論。狹義相對論只適用於慣性坐標系,可是宇宙裡絕大部份坐標系都是非慣性的,例如地球就是個加速中的坐標系。愛因斯坦知道必須找出一個新理論去解釋加速坐標系中的運動定律。他幾乎是獨力地與新發展的數學分支「張量分析」在黑暗之中搏鬥了十年之久,最後才於1915年11月完成廣義相對論。我們已經觀賞過的宇宙大爆炸,都遵守廣義相對論的方程式。
愛因斯坦尋找正確的廣義相對論公式期間,米列娃與愛因斯坦的關已經變得非常惡劣,而且愛因斯坦的母親非常不喜歡他倆的婚姻,米列娃她就在1914年帶著兩個孩子離開他們的家柏林,到瑞士去了。與孩子分離使愛因斯坦非常傷心,因為他堅持留在德國做研究。不過,他與後來第二任妻子、表妹愛爾莎・愛因斯坦(Elsa Einstein,1876-1936)[4]的曖昧關係已經一發不可收拾。
我們穿越時間來到了1915年11月底,愛因斯坦就快發現能夠描述整個宇宙的新理論了。狹義相對論裡時空是平的,並且所有慣性坐標系都是等價的。廣義相對論描述的是更廣泛的彎曲時空,它能描述所有坐標系。只要指定一套時空度規、給定能量與物質密度分佈,就能夠計算出時空曲率如何隨時間改變。相對論大師約翰・惠勒(John Archibald Wheeler,1911-2008)曾說:「時空告訴物質如何運動;物質告訴時空如何彎曲。」[5]
狹義相對論改正了以往區分時間與空間的常識,而廣義相對論則把萬有引力描述成時空曲率,連光線也會被重力場彎曲,再次顛覆了常識。我們只需要把一組十式的愛因斯坦場方程式配合相應時空度規,任何宇宙的過去與未來都能夠計算出來。
當然很多人質疑廣義相對論的正確性,因為科學理論必須接受實驗驗證。終於在1919年,英國天文學家亞瑟・愛丁頓(Sir Arthur Stanley Eddington, 1882-1944)來到西非畿內亞灣普林要比島(Principe)以日全食觀測結果驗證了廣義相對論。1919年5月29日早晨,下著傾盆大雨。幸好到了下午1時30分雨停了,不過還有雲。愛丁頓努力拍攝了許多照片,希望能夠拍到太陽附近的星光偏折。最後結果出來了:在拍得的照片中,有一張與愛因斯坦的預測數值吻合。其實在科學裡,一個證據並不足以支持一個理論,但愛丁頓是個廣義相對論狂熱擁護者,他立即對外公佈廣義相對論已經被證實了。
廣義相對論場方程式顯示,宇宙若不是正在收縮就是正在膨脹。我們已經知道,當年愛因斯坦認為宇宙永遠存在,因此他在場方程式裡加入了宇宙常數,用來抵消重力,使宇宙變得平衡,不會擴張也不會收縮。但這樣的宇宙極不穩定,只要非常細微的擾動,宇宙就會膨脹或收縮。就好像把一個保齡球放在筆尖上,理論上保齡球可以停在筆尖上,但只要一點點風就能使保齡球滾下來。
不過,這個常被人說成是愛因斯坦一生最大錯誤的宇宙常數,其實的確存在。錯有錯著,歷史再次證明愛因斯坦正確,儘管這並非愛因斯坦的原意。1929年,愛德溫・哈勃(Edwin Hubble,1889-1953)發現星系正在遠離地球,而且越遙遠的星系後退的速度就越快。這只能有兩個解釋:要麼地球是宇宙的中心、要麼宇宙正在膨脹。當愛因斯坦知道哈勃的發現後,他後悔在廣義相對論方程式裡加入了人為的宇宙常數[6]。
今天,科學家已經發現宇宙不單正在膨脹,而且膨脹正在加速。暗能量、或者宇宙常數,因而在上世紀末重新復活。一個正在加速膨脹的宇宙,比一個靜止的宇宙需要更巨大的宇宙常數。而且事實上,即使有宇宙常數,宇宙亦不可能靜止。
愛因斯坦在第二次世界大戰時,因為擔心納粹德國會製造出原子彈,所以他曾寫信致羅斯福總統要求美國搶先研究製造原子彈。到戰後才發現,當時的德國根本無法造出原子彈,因為大多數的科學家已經被希特拉趕走了。那天早上,當愛因斯坦聽到原子彈已經把日本廣島夷為平地,他就呆坐在家,久久未能平復心情。從此以後,愛因斯坦極力主張廢除核武,導致他被50年代著名的FBI胡佛探長(John Edgar Hoover,1895-1972)認為他是共產黨間諜。理所當然,胡佛始終無法找到任何證據捉拿愛因斯坦。
愛因斯坦因以普朗克的光量子概念解釋了光電效應而獲得1921年諾貝爾物理獎。光電效應論文證明了光同時是波動和粒子,稱為光的波粒二象性,是量子力學的基本原理。不過,儘管量子力學和廣義相對論的所有預測都未曾出錯,兩者卻互不相容。現在的科學家十分清楚:要不是量子力學是錯的、或廣義相對論是錯的、或兩者都是錯的。
愛因斯坦於1923年7月11號在瑞典哥德堡舉行的Nordic Assembly of Naturalists會講上講了他的諾貝爾獎講座。雖然他得到的是1921年諾貝爾獎,可是因為諾貝爾奬委員會認為在1921年的提名名單中沒有人能夠得獎,跟據規則該年度之獎項順延至下一年頒發,所以愛因斯坦實際於1922年得到1921年的諾貝爾獎。而由於在1922年諾貝爾獎頒獎典禮舉行時愛因斯坦正在遠東旅行,直到1923年愛因斯坦才在哥德堡講出他的諾貝爾奬講座。順帶一提,愛因斯坦獲頒諾貝爾獎不久之前,他正在香港。
愛因斯坦雖然有份為量子力學打下基礎,後來卻變得不相信量子力學,例如他與兩個物理學家共同提出的愛因斯坦—波多爾斯基—羅森悖論[7]就是為了推翻量子力學的。可是,科學家後來發現愛因斯坦—波多爾斯基—羅森悖論的假設「局域性」是錯的。廣義相對論認為宇宙是「局域」的,只有無限接近的兩個點才能有因果關係,因此推翻了牛頓重力理論中的「超距作用」。但量子力學卻說,兩個相距非常遠的粒子也能夠互相影響,因此量子力學與廣義相對論的假設是不相容的。
愛因斯坦一生都在尋找量子力學的錯處,結果是一個都找不到。他晚年一直在研究統一場論,希望統一電磁力和重力。不過,在他死前,人類並不知道除電磁力和重力以外還有強核力和弱核力。所以愛因斯坦根本沒有足夠的資訊去進行統一場論的研究,歷史注定要他失敗。
愛因斯坦一生對金錢、物質、名譽等不感興趣,他喜愛的東西大概可說只有物理和女人。他希望找出大自然的終極奧秘,並以優美、永恆不變的數學方程式表達出來。愛因斯坦覺得「政治只是一時,方程式卻是永恆。」[8]愛因斯坦聲稱自己並不擅長政治,但他在一生中卻經常對種族平等、世界和平等政治大議題作公開演講。因此他也引來許多人對他的政治立場表達不滿。
當以色列的第一任總統哈伊姆・魏茲曼(Chaim Azriel Weizmann,1874-1952)於1952年逝世時,以色列官方曾邀請愛因斯坦擔任第二任總統。最後,愛因斯坦寫了一封回信感謝並婉拒。
1955年4月18號,愛因斯坦在撰寫祝賀以色列建國七週年的講稿中途逝世。他生前堅拒以人工方法勉強延長生命,他說:「當我想要離去的時候請讓我離去,一味地延長生命是毫無意義的。我已經完成了我該做的。現在是該離去的時候了,我要優雅地離去。」//
狹義相對論推導 在 伊格言Egoyan Zheng Youtube 的精選貼文
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#天能 #解說 #影評 #諾蘭 #解析
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上一集我們以一種不嚴密但直觀的思考方式大致走完了本系列的第一個論證:「時間」可能並不存在──或者至少可以確定,時間是個「怪怪的」,很不尋常的物理量。它和長度、重量等其他物理量是截然不同的東西。然而問題來了:這和「因果律」或《天能》又有什麼關係呢?
有的。讓我們再次回到《天能》主角的受訓時刻──面對主角的質疑(「**因果律**該怎麼說呢?原因不是應該先於結果嗎?」),女科學家並未正面回答,反而莫名其妙地強調了兩件事。一是,「別試著理解它。去感受它」;二是回應主角,「自由意志還是很重要的」。
何謂「自由意志還是很重要的」?這是最初當主角尚未掌握將逆轉子彈由桌上「吸回」手中的技巧時,女科學家的指點──「你心中要想像自己正意圖將子彈放下」。而類似心法則重複出現於主角練習射擊時──對的,逆行物質的正確用法是,你同樣必須「想像將子彈射出」;而當你如此想像,亦即試圖**實現個人射出子彈的自由意志**時,子彈便會由牆上硬生生地「時間逆行」回到原本空空如也,什麼也沒有的手槍彈匣中。
換言之,作者諾蘭是毫無保留地高舉了自由意志的重要性。這是大白話了。而女科學家的文不對題也同時洩漏了《天能》的斧鑿痕跡──沒錯,這對話不太自然,是以雖然情節上那是一場「教學」,但實際上,我們也可將之理解為作者自己的個人看法。否則你怎麼老答得有些牛頭不對馬嘴呢?
但讓我們暫時忘卻這些對話的生硬(且認定確實就是諾蘭的斧鑿與失誤吧),回到關於時間與因果律的討論。如前所述,於上一講中,我們論證了**時間並不存在**。伊格言說,事實上,關於此一命題,我們還有個旁證──相對論。愛因斯坦的狹義相對論其實也早就證實,時間是相對的。換言之,時間是「有觀點」的;先後次序也並非絕對。對你而言,A事實先於B事實發生,但對另一個人而言,A與B的先後次序卻可能並無意義(而其中最關鍵的原因,就是資訊的傳播需要時間,並非瞬間完成,而且無法快過光速這件事)。
在此讓我們稍作整理:首先,時間並非絕對──至少不是傳統的線性時間觀所預設的那樣,有個固定的、不可更易的先後次序。時間甚至可能並不存在,而自始至終只是人類意識中的想像。當時間變得如此曖昧難定,因果律也就變得無比可疑;因為你總該先有個固定的次序(先有因而後有果),才好判定因果關係吧?
這正是諾蘭之所以藉主角之口「摧毀因果律」的原因。記得電影結尾Neil對主角的真情告白嗎?永別之前,Neil將演算器的一部分交給主角(且後續即將逆行回到戰場坑道中迎接死亡)時,告訴他,「這是我們美麗友情的結束。我們的友情,對我來說是很久以前的過去;但對你來說,卻是很久以後的未來」──毫無疑問,這正是時間逆行所導致的「因果律的崩毀」。事實上,根據邏輯學家朱迪亞・珀爾(Judea Pearl)著作《因果革命:人工智慧的大未來》(The Book of Why:The New Science of Cause and Effect)書中闡述,人類對因果關係的判定,來自於「人類意識的主觀預設」與「人類對客觀事實的實質體驗」二項因素的彼此互動、彼此修正。這並不代表因果關係是不理性的,而是指,因果關係顯然無法脫離人的主觀預設;它必然帶有主觀色彩。換言之,這個世界上並不存在絕對客觀的因果。但這是另一大題了,有機會我們會另做一組影片來討論 ( ←老高上身 )......
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伊格言,小說家、詩人,《聯合文學》雜誌2010年8月號封面人物。
著有《噬夢人》、《與孤寂等輕》、《你是穿入我瞳孔的光》、《拜訪糖果阿姨》、《零地點GroundZero》、《幻事錄:伊格言的現代小說經典十六講》、《甕中人》等書。
2021年5月即將於台灣(麥田)與中國(中信)同步出版最新長篇小說《零度分離》。
作品已譯為多國文字,並於日本白水社、韓國Alma、中國世紀文景等出版社出版。
曾獲聯合文學小說新人獎、自由時報林榮三文學獎、吳濁流文學獎長篇小說獎、華文科幻星雲獎長篇小說獎、中央社台灣十大潛力人物等;並入圍英仕曼亞洲文學獎(Man Asian Literary Prize)、歐康納國際小說獎(Frank O'Connor International Short Story Award)、台灣文學獎長篇小說金典獎、台北國際書展大獎、華語文學傳媒大獎年度小說家等獎項。
獲選《聯合文學》雜誌「20位40歲以下最受期待的華文小說家」;著作亦曾獲《聯合文學》雜誌2010年度之書、2010、2011、2013博客來網路書店華文創作百大排行榜等殊榮。
曾任德國柏林文學協會(Literarisches Colloquium Berlin)駐會作家、香港浸會大學國際作家工作坊(IWW)訪問作家、中興大學駐校作家、成功大學駐校藝術家、元智大學駐校作家等。
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☞ Readmoo專訪1:如果在YouTube,一個小說家
https://news.readmoo.com/2020/01/07/200107-interview-with-egoyan/
☞ Readmoo專訪2:那些關於孤寂的問題,以及......
https://news.readmoo.com/2019/03/21/190321-lonelieness/
☞ 香港文匯報報導:棄醫從文 伊格言闖進精神世界
http://paper.wenweipo.com/2019/09/02/OT1909020001.htm
☞ 關鍵評論網專訪:透過YouTube頻道展示文學,我的小說虛構其實是把刀子
https://www.thenewslens.com/article/133126?fbclid=IwAR05NUrcGYIO3CsGLtBwld1XzR2nRnADvGqidEEJzqqpytThgaI2-lABsGc
☞ 神性之人,無邊之愛:伊格言的失戀講座
https://www.commabooks.com.tw/article/378
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小說是什麼?我認為,好的小說是一則猜想──像數學上「哥德巴赫的猜想」那樣的猜想。猜想什麼?猜想一則符號系統(於此,是文字符號系統)中的可能真理。這真理的解釋範圍或許很小,甚至有可能終究無法被證明(哥德爾的不完備定理早就告訴我們這件事);但藝術求的從來便不是白紙黑字的嚴密證明,是我們閱讀此則猜想,從而無限逼近那則真理時的智性愉悅。如若一篇小說無法給我們這樣的智性,那麼,它就不會是最好的小說。
是之謂小說的智性。───伊格言
狹義相對論推導 在 湯博士的物理空間- 【E=mc² 的一個「簡單證明」】 據說 的推薦與評價
要說明這公式的來源就要從狹義相對論談起,並不容易... ... 這推導建基於光的能量E 和動量p 的一個簡單的關係:E=pc,其中c 是真空中光速[2]。 ... <看更多>