回顧理論物理發展的黃金年代──讀《愛因斯坦的辦公室給了誰?普林斯頓高研院大師群像》

作者:陳育霖(台灣大學物理系助理教授)

愛因斯坦的辦公室給了誰?普林斯頓高研院大師群像》(Who Got Einstein’s Office ?: Eccentricity and Genius at the Institute for Advanced Study),初版的譯名是《柏拉圖的天空:近代科學大師群像》,是天下文化在 1991 年由台大大氣系林和老師等人策劃成立「全方位思考」系列(後更名「科學文化」系列)出版的第一批科學普及書籍,開創了台灣科學文化圖書出版潮流。

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《柏拉圖的天空》自 1992 年 10 月初版到 1994 年 1 月第一版第六次印行為止,已經發行超過 37,500 本。中文翻譯原書《柏拉圖的天空》是傳統中文書籍直書右翻格式,雖然讀起來自然,卻不容易與數理方程式和英文譯名加注方向融合。2016 年 6 月再次印行的新版本,改回了直譯英文書名《愛因斯坦的辦公室給了誰?》,採橫書左翻格式,讓整體段落更加清晰明瞭。部分科學家的譯名依大家常使用的方式更改,並附注科學家的新近況。關於書名翻譯,其實邱顯正老師或者天下文化當初設想的書名《柏拉圖的天空》,相當程度正確反映了普林斯頓高等研究院的宗旨和精神。

原文作者瑞吉斯(Ed Regis)當年是美國華盛頓特區霍華德大學(Howard University)哲學系副教授,善於陳述故事,利用編年、紀傳合一的特殊手法來寫普林斯頓高等研究院的故事。中文由光電工程領域出身的邱顯正老師翻譯。邱顯正老師中文素養好,文字和鋪陳架構當中隨時充滿了一種動能,讓我們的眼球迫不及待繼續為了下一個情節而移動,當中傳達了許多現代科學理論的發展過程,原理和內容都相當程度涉入專業領域,讓想知道科學家祕辛和想認識科學理論的讀者,都能夠同時得到發現的樂趣。

閱讀的過程當中除了內容之外,我同時欣賞原文作者瑞吉斯鋪陳故事的文字架構,以及邱顯正老師的文學素養,那讓我可以很輕易地像是聽說書人談科學八卦一樣,始終期待下一個更精采的故事情節出現;看到大量科學理論透過水晶體來到大腦,還是能夠持續保持高度興趣而不會感覺無聊或想睡覺。書中每一段文字,隨時進入都非常吸引讀者。

大一的時候,聽了學長的建議,第一次讀《柏拉圖的天空》,馬上忍不住接著讀了第二遍。然後在讀第三遍的同時,我在心裡暗自決定將來一定要成為理論天文物理學家,和《柏拉圖的天空》書中的科學家一樣探索柏拉圖心目當中的「理型世界」(World of the Forms)。

幾年過去,或許由於個人能力和環境變遷,一直都沒有實現,碩士班做觀測電波天文學,博士班主修實驗物理,研究奈米光學,離當初的想法愈來愈遠。但是隨時拿起《柏拉圖的天空》,從任何一處書中段落進入高等研究院,一邊看著書中大師的故事,一邊領略近代科學的進展歷程,仍然覺得是一件十分享受的事情。尤其一般人對於科學家的故事,熟悉的總是早期的伽利略、牛頓、庫倫、高斯。近代有影響力的科學家,多數人會想起愛因斯坦、費曼等,其實自從 1900 年開始頒發諾貝爾獎這一百多年來,科學演進歷程同樣精采迷人。

從左到右:1939年5月22日,愛因斯坦、法蘭克、哈丁和馬斯在普林斯頓高研院
從左到右:1939年5月22日,愛因斯坦、弗萊克斯納、哈丁和馬斯在普林斯頓高研院

英文書名為Who Got Einstein’s Office?,是因為整本書的內容,描述的是愛因斯坦教授在 1933 年 10 月以後離開歐陸前往美國紐澤西州,從事研究工作的學術單位──普林斯頓高等研究院(Institute for Advanced Study)以及當中科學家歷經人生和研究上的飛鴻雪爪。作者用了一個懸疑小說的標題,順便消費當世物理界的教宗,替讀者問了最想知道的事情,愛因斯坦教授到底在哪裡辦公做研究?他的辦公室是不是應該像他的大腦一樣完整保留至今?

1955 年 4 月 18 日,愛因斯坦教授辭世之後,又是誰分配到了這間研究室?標題本身就充滿了話題性和故事性。

普林斯頓高等研究院的設立宗旨,承襲古希臘哲學家柏拉圖在雅典建立研究院(the Academy),試圖利用人類的智慧超越真實本體,探究歸納出宇宙萬物的真正本質,正是尋找「理型的世界」,一切物體的濫觴、萬物的起源,不能用感官來觀察、理解。高研院的科學家齊聚在自然的屋頂下,絞盡腦汁要探究造物主無遠弗屆、難以企及的極限;他們不製造產品,不做實驗,他們生命的終極關懷很單純,也很專一,就是要「了解」。

普林斯頓高等研究院是數學家和理論物理學家的天堂。所作的研究都是雲端之上,不食人間煙火,超過感官經驗範疇的理論研究,期望對支配宇宙萬物背後的「道」,有個系統化的了解。

有一次數學家摩爾斯(Marston Morse)這麼說:「雖然我研究的是天體力學,但我對登陸月球可沒什麼興趣!」

瑞吉斯寫下的這一段高研院的過往,剛好也是理論物理發展的黃金年代,二十世紀知名的理論家幾乎都造訪過高研院,當然熟悉科學史的人馬上會反擊說,量子電動力學大師費曼(Richard Phillips Feynman)正好就沒去過,針對這點,書中也做了交代,但是我們可以透過這本書來了解許多當代赫赫有名的科學大師,像是家喻戶曉的愛因斯坦、影響二戰的曼哈頓計畫負責人歐本海默(J. Robert Oppenheimer)、多才多藝的理論家戴森(Freeman Dyson)、華人科學圈的榮耀楊振寧、李政道、量子力學數學架構重要貢獻者馮諾伊曼(John von Neumann)、狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)等等。

書中的科學概念和科學家鮮為人知的事情,其八卦程度,完全不遜於市面暢銷週刊報導的內容(像是華人圈地位崇高的知名物理學家楊振寧、李政道二位教授之間的情結,狄拉克的沉默寡言,馮諾伊曼的超人記憶力,數學宗師哥德爾(Kurt Friedrich Gödel)因為發現美國憲法內有邏輯矛盾而不願宣示加入美國籍,不相容原理包立(Wolfgang Ernst Pauli)的桀驁不馴,以及費曼、格拉肖(Sheldon Lee Glashow)、許溫格(Julian Schwinger)等高手為什麼沒進高等研究院)一起在書中傳達,讓我對這本科普書持續充滿高度興趣和好奇,到今天為止,最少已經讀過 20 遍以上。現在做研究,偶爾都還會翻一下部分情節,來了解某些事情的發展過程。

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普林斯頓高等研究院空照圖(Source: wikipedia)

影響人類文明深遠的馮諾伊曼(John von Neumann)架構電腦,竟然是在高研院組裝而成。知名的符號運算軟體Mathematica以及知識型計算引擎 Wolfram Alpha 發明者渥富仁(Stephen Wolfram)。2005 年過世的太陽微中子專家貝寇(John N. Bahcall)。弦論的重大突破者,同時也是獲頒費爾茲獎章(Fields Medal)的物理學家維敦(Edward Witten)。孕育典範轉移(paradigm shift)科學解放思潮的一代宗師孔恩(Thomas Samuel Kuhn)。愛因斯坦與波多斯基與羅森著名的 EPR 悖論。碎形(fractal)新觀點對科學研究甚至工程上的影響。楊、李二人的宇稱性守恆研究。宇宙的大尺度結構。哥德爾提出數學上的不完備定理。在書上全都學得到。

最後作者呈現費曼的想法,當作最後一章的開頭,說明 1986 年當時作者對高研院未來展望或人才策略的省思:

1940 年代,當我還在普林斯頓的時候,我曾親眼見識到高等研究院內那些偉大心靈的種種生活點滴。他們都是因為過人的頭腦而特別召聚到此地,得以有機會享受茂盛樹林中的漂亮住宅,不用上課,也沒有任何的義務。這些可憐的傢伙可以舒服的坐著,單獨思考,不受干擾。好啦!於是他們就腦袋空空好一陣子:他們有絕佳的機會可以一展身手,可是卻靈感盡失,我相信在這種處境久了,心中會自然升起一種罪惡感、挫折感,然後開始擔心為什麼沒有新點子,什麼事都沒發生,就是一點靈感都沒有。

什麼事都沒發生,是因為缺乏足夠真實的活動與挑戰所致:你若不和實驗室那些人接觸,也不需要思考如何回答學生的問題,簡直就是一無所有!──別鬧了,費曼先生!

費曼的想法或許呈現當時的部分狀況,但是其實高研院數學系曾經替費曼準備了一種特別的教授工作,可以一半時間在普林頓大學任教,一半時間待在高研院。費曼只覺荒唐,和格拉肖、許溫格一樣拒絕高研院聘約,或許大師們都另有因素。

作者對科學理論的概念總是能深刻抓住大師的視野和評論,縱使當年背景知識不夠多,書本內容並不是全然精通了解,這些不同於教科書的觀點和描述方法,讓我可以很快又清楚抓住這些現代科學發展史上的重要概念。顯然作者在撰寫一個吸引人的科學家與科學發展史之外,對於利用科普作品來傳播科學知識可能有更深的期待或使命感。書中陳述科學理論的深度和方式,作者試圖用最淺顯的方法,來教會讀者科學原理的內容、方法與意義。

除了是成功的科普作家,更像是科學教派的狂熱傳教士。從作者談及各個研究領域發展的來龍去脈,到科學家研究工作中所遭遇的問題,哲學系教授瑞吉斯求真的專業素養可見一斑,加上他對文字的敏感度,成就了這一部成功的科學普及作品。

即使站在學術圈外的人讀這本書,我相信年輕人還是會很容易受到吸引而進入科學研究的領域;成熟一點、對科學社群有一定了解和認識的人,則更容易津津樂道於這些科學家的瘋狂事蹟;剛剛踏入學術殿堂的人,可以透過這本書知道科學研究的本質和歷程,並且激發從事科學研發相關工作的豪情和熱力。

 

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