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課程與學程

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    二戰結束了,但是二戰的幽靈仍在歐洲的上空徘徊,企圖躲避被以戰犯身分審判的命運.
     
    這是一本難得的以二十世紀初發展量子力學的主要人物為主軸所寫的間諜小說. 小說作者博爾比是當代墨西哥文壇健將,為了跳脫魔幻寫實風格的窠臼,他大量參考了許多科學家的生平傳記,其中包括了愛因思坦,普朗克,波爾,海森堡,薛丁格,斯塔克,馮紐曼,康托爾以及歌德爾等人,並以間諜小說的筆法來追究誰是德軍總部裡推動原子彈計畫的邪惡撒旦---一個代號為克林索爾的人. 作者以小說家的筆法為我們娓娓道來科學史家所無法盡述的幽微之處, 那些隱藏在大師們心靈深處對世局的無奈喟嘆.
     
    海森堡會是克林索爾嗎?這位二十出頭就成為量子力學之父的天才物理學家無疑是二戰中性格與角色最難以捉摸的人物.擺盪在良心與榮譽感之間,是否要為一個邪惡政權製造殺人利器,只因為可以為偉大的德意志民族在科學事業上的貢獻再添一筆.海森堡是否真的成為出賣靈魂的浮士德,還是如同許多人所相信的:德國的原子彈計畫所以功虧一匱是因為海森堡的暗中阻撓. 小說作者博爾比藉由主角與海森堡的這些大師朋友們的對話來撥開圍繞在他身邊的這一團歷史迷霧.小說的作者並非史家,他所關心的並非歷史的真相,而是人在面對命運抉擇時所面臨的普遍困境.不管是天才如海森堡所面臨的巨大的道德難題, 或者是凡人如書中主角所面對的愛情的背叛,所付出的代價就是對自己道德良心的審視與一再的審視.
     
    儘管這是一本情調類是葛蘭姆-葛林探討道德困境的小說,但是當作科學史閒話的書讀來也是令人覺得趣味橫生.以筆者作為一個物理學家來說,雖然對於所多大師的掌故時有所聞,但是感受不到當時的歷史氛圍,博爾比在這一方面的掌握上還是很見功力,所能讓我對已知的軼聞有更深刻的了解.譬如其中讓我映像深刻的一段是有關波爾與海森堡師生情節的矛盾,有如量子力學版的``弒父情節”的探討.類似的片段還有許多.總之,這是一本在內容與情節上都很豐富與精彩的小說,尤其是對二十世紀初的科學使軼聞有興趣的讀者而言,更是一個意外的驚喜.
    林豐利
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    西賽羅,我想大多數的人只知道他是一個雄辯家,對於他的生平事蹟卻了解的很少,尤其與他同時代的名人,如凱撒,龐培,安東尼與屋大維相比,他的身影很模糊。所以哈里斯的這本有關西賽羅的歷史小說,利用有限的傳記資料與西賽羅的諸多著作,重現西賽羅從一介平民,憑藉其辯才與政治手腕,以身為法庭上的人權律師為舞台喚起民粹,而當上羅馬的執政官,掌握了``最高權力。作者對羅馬史料的嫻熟使得本書讀起來很有歷史感,而且留有許多伏筆,讓故事跌宕可讀。唯一可惜的是相關人物過多,有時會失焦。不過最重要的是,書中所描述的許多政治景況,竟然隱隱然的與台灣近年來的狀況相呼應。尤其當時諸多的政治人物以正義之名,進行政治算計以遂行權力的巧取豪奪,以至於造成了人類歷史上少有的終結共和,走向帝制的年代。也許,民粹與獨裁並不是歷史而是人心的產物。
     
    林豐利
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    世界怎樣想我?       林豐利
     
    這是一本有趣的小書,閱讀它就好像在餐廳或咖啡廳用餐時,旁邊恰好坐著一些大師級的人物,正在與她或他的友人們高談闊論,讓我們讀者無意間窺見這些獨領時代風騷的科學人所認為重要的事情,也就是他們的終極關懷, 或者他們傳承該領域的獨門心法. 本書是由34位傑出科學家的短文集結而成,這些作者所以被挑選出來,並不只因為他們在專業領域的傑出表現,也在於他們所思索與研究的問題的深度與廣度,換句話說,他們不是訓練有素的狗,而是思考者. 因此他們所思索的涵蓋著世界抽象的本質與可能的未來,閱讀本文也許可以了解``世界”怎麼想做唯一個人的我?
     
    從這本書裡可以知道,最優秀的科學家多多少少有著哲學家的底子,他們用獨特的角度與態度關心與思索著人類社會或宇宙中帶有永恆印記的問題.在這本書裡這些問題分為幾大類,第一類探討人與自然/科學的關係,譬如科學解釋是否破壞了自然的美感. 第二類是從非宗教觀點來探討起源的問題,包括如何認識宇宙與生命的起源,如何看待死亡.第三類是談演化,其中觸及到與倫理相關的議題,譬如亂倫,膚色,突變等等.第四類是討論心智的本質,譬如人之異於人工智慧者幾希?值得一提的是其中一篇``心>腦?”的作者王浩博士是本書中唯一的華裔. 第五類是由幾位物理學家來探討宇宙的本質,包括時間的物理本質是什麼?最後一類問題探討人類與地球的未來.這可以一個問題來概括,那就是地球最多可以養活多少人口?令人驚訝的是,這幾位作者比我們大多數人要樂觀很多很多,譬如其中有個估計是6000億,您信嗎?
     
    與大多數結集短文所成的書一樣,優點是觀點多樣,缺點則是容易讓人眼花撩亂,有些文章失之過短,讓人未竟其意即嘎然而止.另外,對於作者們的背景了解不夠,也可能會侷限了我們對文章的理解與欣賞. 比如我看到宇宙學家古斯不趁機談他自己在宇宙學的重大發現,反而談另一個領域中的議題,而該領域卻差點讓他失業因此轉而研究宇宙學,我不禁會心微笑而讚嘆他的胸襟氣度. 我想這種態度也是這本書值得推薦的原因,它提醒我們科學研究不只是一種職業與生產工業,同時也是(或者應該只是)一種志業,這也許是在這個學術研究偏重量的提升的年代,值得去反思的課題.
     
    林豐利
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    新世紀的量子科普           台師大物理系副教授 林豐利   2008/02/24
     
    一本好的科普書常常會是通往探索未知的窗口。許多的科學家之所以選擇科學作為一生的志業,除了天分,常常是因為小時候受到了某些科普書的啟發。以我自己而言,小時候曾經讀過徐氏基金會出版(我們那一代人的科普文庫)的一本科普書,裡頭將電子擬人化來介紹有關電的物理及應用,啟蒙了我對物理的想像與興趣,冥冥之中讓我走上了終生研究物理的道路。因此一本科普書不僅傳遞知識,也是推動科學事業隱形的手。
     
    在眾多學門的科普書中,物理也許是最普遍,同時也最不容易寫好的。尤其上一世紀物理學的發展深深改變了人類文明發展的進程,所衍生的應用從無線電、半導體、電腦、雷射到網際網路無不深入到每個現代人的日常生活當中。而原子彈的發明與使用則深深左右著上個世紀五零年代以來的國際局勢。這也使得物理學被稱為科學的皇后。就是因為影響如此深刻與廣泛,使得一般大眾對優秀的物理科普書的興趣一直不減。 而所以書寫不易,是因為上世紀的兩大物理學進展:量子論與相對論,與我們依賴牛頓力學的日常生活的直覺與感受相違背,所以不容易用人們所熟知的語彙來傳達違反日常直覺的概念。此外,物理學家為了避免一般語彙的含混不清,必須藉助大量抽象的數學來進行溝通與表達。所以如何跳脫數學語言的束縛也成為書寫科普的一大挑戰。
     
    另一方面,儘管量子力學與相對論已經創立約有百年之久,一般民眾或甚至是物理系畢業的大學生對其中的一些奧妙仍然不甚了解。以最近教育部草擬中的高中 物理98課程綱要中加入有關宇宙論的內容,因而引發部分高中物理老師對於新增內容的疑慮,質疑高中老師是否能有效傳達相關物理知識給高中生。由此可以看出一本兼具知識性與趣味性,而且能夠系統性介紹重大物理想法的科普書是有其時代性的需要。
     
    這本新譯的 ``Quantum Zoo”(原書出版於2006年) 就具有這些特點。 本書原著者原是專業的天文學家,後來改行從事科普寫作與廣播工作,所以他在專業議題的掌握上能夠深入重點,同時兼顧行文的趣味性與可讀性。 在關於量子力學與廣義相對論的科普書中,最簡潔又暢銷的書就是霍金的「時間簡史」。 雖然「時間簡史」有大師的筆觸,可是對一般讀者來說,霍金的書讀起來有點「懸」,不是那麼「婦孺皆解」。本書相對起來要好得多,所使用的語彙更平易近人。另外有一點也是「時間簡史」所不及的就是本書涵蓋了量子電腦與宇宙論暗能量等九零年代以後的重大進展,這些是霍金在九零年代初寫作該書時所難以預見的。其中,量子電腦裡論的發現,讓人們重新審視微觀與巨觀現象之間的衝突,使得五零年代中期的「多重宇宙論」再度受到人們的重視。而另一方面,九零年代末觀測宇宙學發現了宇宙加速的現象,一舉顛覆了數十年來既定的宇宙觀,從而引發了人們對暗能量的想像與探討。本書的作者對於這些革命性的新物理都著墨不少。
     
    本書分兩大部分。第一部分是介紹微觀世界裡的「小東西」,從原子論的起源娓娓道來,然後探討量子論裡最玄妙的諸多概念,如波粒二元性、測不準原理、量子糾纏以及粒子全同性等。對這些物理概念的探討再再直指量子力學奧妙的核心。我相信一般的讀者應該很容易進入狀況。 第二部分則是介紹巨觀世界裡的「大東西」。從愛因斯坦的相對論開始講起,將很多大二、大三物理系學生一開始學相對論時很容易混淆的觀念,用很淺顯的日常語言講述出來,教人很容易理解。然後更進一步探討黑洞、蟲洞、時光機器以及宇宙論等教人聽了覺得有趣卻常又讓人望而生畏的「大東西」。我相信本書對於宇宙論的討論會是對「98課綱」裡新增的內容的一個絕佳的補充。
     
    有很多科普書的作者是專業的科學家,他們有很犀利的思維與權威的專業背景,但他們的書常流於艱澀,或者神格化學術殿堂裡的奇聞軼事,反而讓讀者不易親近科學的核心思維。 相對於此,本書的作者不賣弄專業的學術術語,而是盡量用日常生活的語言來闡述物理思想。我想本書的作者似乎是抱持著一種信念,那就是所有奧妙的物理思維都是可以被一般人所理解的,而且也應該被一般人所理解。畢竟,這些重要的想法是時代的結晶,也是人類的重大文化資產。
     
    最後值得一提的是本書的譯者張志義教授,是中研院物理所的資深研究員,他的研究領域與本書所探討的領域相埓,所以譯筆準確、流暢,避免了科普翻譯常見的誤譯與拗口的情形。唯一的小瑕疵是人名的翻譯(如「拉塞福」譯作「雷德福」),這也許是因為張教授出身香港,習慣用法與台灣不同所致。
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    今年是愛因斯坦逝世五十週年,同時也是他發表包括狹義相對論等三篇驚動整個物理學界經典論文的一百週年. 他在物理學界有如巨星般的地位早已毋庸置疑,而且也是有史以來最為一般民眾所熟知與喜愛的物理學家.套句目前流行的商業用語,愛因斯坦可以說是物理學,甚至整個科學界的最佳代言人.這也是為何聯合國趁此良機將今年訂為世界物理年.
     
    人們對愛因斯坦的喜愛所以持久不衰,除了他的偉大科學成就,還在於他獨特的人格特質與普世的人道關懷,同時結合了哲學家,科學家,藝術家與與世無爭的隱者的形象於一身.值此百年紀念,我們不僅要問誰是愛因斯坦的最佳代言人,或者至少誰是愛因斯坦最佳的傳記作者.對於愛因斯坦這位身處上個世紀最混亂年代的偉大物理學家,要選出這樣一個人或一本傳記,誠非易事. 光是到雅馬遜書店的網站上鍵入愛因斯坦,就可以發現數千個條目,其中光是有關他的傳記可能不下一百.
    那麼我們不禁要問加來道雄這本愛因斯坦的傳記有何特別.
     
    作者加來道雄是日裔美籍的資深理論物理學家,長年在紐約市立大學任教,同時也是有名的科普作家,擅長透過深入淺出的筆法來演繹愛因斯坦的廣義相對論,探討時空與宇宙的本質.他同時也是早期的超弦理論學家,而超弦理論的目標則是想要完成愛因斯坦晚年未成功的大統一理論,將廣義相對論與量子力學結合起來. 所以基於作者本身的物理學養以及科普寫作的經驗,他是很有資格來寫愛因斯坦的科學傳記,用一般讀者所能理解的語言來介紹愛因斯坦一生的物理成就.這本``愛因斯坦的宇宙”就是這樣一本書. 除了相關物理學的引介,其間也穿插了影響愛因斯坦俗世生活的重要人物與事件的描寫.另外, 作者在終章裡介紹了愛因斯坦理論的遺產對當代前沿的科學研究的影響與關連,也是類似的書所缺乏的.對於愛因斯坦的工作與生平已經有所了解或想要更了解的讀者,這本書並沒有新意與足夠的深度.對於這樣的讀者而言, 可以參閱如Pais所寫的”Subtle is the Lord”,被公認為最深入的愛因斯坦科學傳記.不過對於剛開始想要了解愛因斯坦的讀者,也是愛因斯坦年想要鼓勵的年輕學子與一般大眾,這是我所讀過最精簡明白有關愛因斯坦的入門書,也是我認為在愛因斯坦年裡對一般民眾代言其生平與科學事業的佳作之一.
     
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    世界怎樣想我?       林豐利
    這是一本有趣的小書,閱讀它就好像在餐廳或咖啡廳用餐時,旁邊恰好坐著一些大師級的人物,正在與她或他的友人們高談闊論,讓我們讀者無意間窺見這些獨領時代風騷的科學人所認為重要的事情,也就是他們的終極關懷, 或者他們傳承該領域的獨門心法. 本書是由34位傑出科學家的短文集結而成,這些作者所以被挑選出來,並不只因為他們在專業領域的傑出表現,也在於他們所思索與研究的問題的深度與廣度,換句話說,他們不是訓練有素的狗,而是思考者. 因此他們所思索的涵蓋著世界抽象的本質與可能的未來,閱讀也許可以了解``世界”怎麼想做為一個人的我?
    從這本書裡可以知道,最優秀的科學家多多少少有著哲學家的底子,他們用獨特的角度與態度關心與思索著人類社會或宇宙中帶有永恆印記的問題.在這本書裡這些問題分為幾大類,第一類探討人與自然/科學的關係,譬如科學解釋是否破壞了自然的美感. 第二類是從非宗教觀點來探討起源的問題,包括如何認識宇宙與生命的起源,如何看待死亡.第三類是談演化,其中觸及到與倫理相關的議題,譬如亂倫,膚色,突變等等.第四類是討論心智的本質,譬如人之異於人工智慧者幾希?值得一提的是其中一篇``心>腦?”的作者王浩博士是本書中唯一的華裔. 第五類是由幾位物理學家來探討宇宙的本質,包括時間的物理本質是什麼?最後一類問題探討人類與地球的未來.這可以一個問題來概括,那就是地球最多可以養活多少人口?令人驚訝的是,這幾位作者比我們大多數人要樂觀很多很多,譬如其中有個估計是6000億,您信嗎?
    與大多數結集短文所成的書一樣,優點是觀點多樣,缺點則是容易讓人眼花撩亂,有些文章失之過短,讓人未竟其意即嘎然而止.另外,對於作者們的背景了解不夠,也可能會侷限了我們對文章的理解與欣賞. 比如我看到宇宙學家古斯不趁機談他自己在宇宙學的重大發現,反而談另一個領域中的議題,而該領域卻差點讓他失業因此轉而研究宇宙學,我不禁會心微笑而讚嘆他的胸襟氣度. 我想這種態度也是這本書值得推薦的原因,它提醒我們科學研究不只是一種職業與生產工業,同時也是(或者應該只是)一種志業,這也許是在這個學術研究偏重量的提升的年代,值得去反思的課題.
     
     
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     宇宙旅遊指南 比爾.布萊森的萬物簡史           林豐利
     
    這是一套令人驚奇的書.令人驚奇的是一個非科學專業的旅遊作家, 在問了一個看似天真的問題之後,竟然寫了四冊的科普書, 涵蓋的範圍從宇宙的形成到生命的演化, 號稱是萬物簡史. 到底是什麼問題有這樣的魅力讓作者布萊森願意花三年的時間來寫這一套書, 而且與之相關的題材足以涵蓋幾乎是萬事萬物的理論呢?
    這個簡單的問題就是我們腳下的地球到底是怎麼樣的一個星球?比如說地球有多老,有多大,有多重, 地心的結構怎樣, 為什麼會有地震,宇宙中是不是還存在類似地球一樣的星球?以及有什麼辦法來量測這些性質等.都是一些無聊時偶而會閃過我們腦海中的問題, 但大部分的人都只是想想就算了, 很少有人像布萊森願意發上三年的時間追根究底,並寫出一套適合懶人們閱讀的書.
     
    為什麼像地球有多老,多大,多重的問題會引伸出各種各樣學問的歷史呢?仔細想想其實不難. 譬如要知道地球有多老,我們要知道地球的結構, 也就是要知道地質學以及地球演化的過程,要研究化石(古生物學),從化石的年紀來估算地球的年紀,而估算化石的年紀需要重元素的半衰期,所以需要知道化學與原子物理學. 而這中間化石的研究又會牽扯到恐龍化石的發現與恐龍因何滅絕,箇中原因又牽涉到彗星撞地球的可能,還有彗星在太陽系裡分布的情況. 至於要知道地球有多重, 我們必須知道如何測量萬有引力常數,所以會用到牛頓力學與天體物理. 而為了探究地球在宇宙中是否有特殊地位, 我們必須了解宇宙的組成, 誕生與演化的過程, 這就牽涉到宇宙學與天文學,以及粒子物理. 而生命的存在是地球所以很特殊的原因,所以我們必須探討生命的起因, 演化與本質,也就牽扯到演化論,生命與基因科學. 作者基本上就是沿著這樣的思路圖文並茂得將整套書的內容鋪陳開來. 
     
      由於作者布萊森並不是科學家或科學史家,所以嚴肅的讀者無法期望從本書得到深刻的科學知識, 而且在某些科學用語上也不夠精準.然而本書的著眼點在於趣味,所選的內容是為了讓人覺得科學並不是索然無味,或者遠離人群的高深知識.這些學問裡有許多人孜孜不倦的探索, 曲折離奇的命運與耐人尋味的困惑. 最重要的是這是一套少有,很全面性的介紹近代科學如何發展形成的書,藉著簡單的脈絡串連出各式各樣有血有肉的故事. 所以這本書可以看作是一本宇宙的旅遊指南, 尤其對那些原來視科學為枯燥無味知識的讀者,作者就像個稱職的導遊,可以告訴你某個景點有哪些有趣的掌故,希望讀者能因此領略科學與歷史的梗概,從而親近它. 不過就算再客觀的旅遊指南, 也免不了預設了作者的趣味取向與偏見.本書也不例外地重複加強某些知名科學家怪僻或不近人情的刻板印像. 另外, 本書缺少相關議題的延伸閱讀書目, 對於求知慾較強烈的讀者可能是一件憾事.
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     複雜性的預言或寓言                                                        台師大物理系副教授 林豐利
     
     
    這是一個複雜的世界,面對層出不窮,難以 一眼看穿的諸多現象,常常叫人無奈。尤其近年來全球暖化,氣候異常,導致天災不斷。再加上新的經濟體的崛起與全球化的貿易體系的形成,大量的開發與生產造成新的能源危機,使得幾年來的全球榮景似乎在一夕之間就進入了寒冬。通貨膨脹,百物飛漲,雖不至於民不聊生,但不僅讓人感嘆;太平盛世的盛況宛如黃梁一夢,人類社會所創造的文明與經濟成就難道真的如此脆弱?除了頭痛醫頭,腳痛醫腳的應變措施,有沒有一勞永逸打破歷史分合的魔咒,帶領經濟脫離景氣循環紅海的長治久安之策?
     
    鮑爾的這本書``用物理學找到美麗新世界---事物如何環環相叩”就是嘗試從科學的角度,尤其是物理學過去兩百年的發展來尋找可能的解決之道。 本書書名的原文是``Critical Mass”,也就是各種事物在劇變之前所需的臨界條件,如果我們能夠事先充分的掌握該條件,我們就有可能預防,甚至改變諸如地震,颱風,股票崩盤,甚至軍事政變的發生。作者曾在國際知名的``自然”雜誌工作多年,精確瞭解過去數十年與複雜現象有關的重大的科學進展,而且面向橫跨了科學,社會學,政治與經濟學,所以這本書可以說是一本百科全書式的著作。由於涵蓋層面過廣,有些章節不免失之瑣碎,流於讀書筆記般的泛泛之言。不過我們應該看重作者寫作此書的企圖與宏願,而不應太苛求對特定議題的洞見,至少在我專業範圍相關的討論,我覺得還是很中肯,可見作者對專業知識的掌握還是很道地的。
     
    當然這樣一個嘗試將政經的複雜現象定量與技術化的企圖本身就很值得討論。這個企圖的背後也許隱含著盲目的科學崇拜,以及對過去數百年來科學技術所取得成就所產生的優越感。在閱讀本書時,我們應該將這樣的質疑時時上心,因為本位主義所引發的衝突也許隱含了不同學科哲學意涵在本質上的矛盾。果如此,那麼如僅執著於技術與方法上的探討將淪於捨本逐末之弊。 誠如作者在書內所言:物理定律是普適與不可違反,然而人類社會良知所形成的道德律則未必。所以當我們將冰冷的科學法則運用或類比於人類的社會現象以尋求解決之道時,寧不慎乎?否則將因為忽略人的感受性與文化差異,而使美意變成桎梏。
     
    我個人覺得這本書的基調依然是過分樂觀的``科學至上”。 而且,就算在科學的光譜上,複雜性科學的發展也就是過去幾十年間的事,與傳統物理學幾百年的歷史相比,有如新生的嬰兒。傳統物理學強調原理原則與研究基本現象,方法上強調去繁化簡,以簡御繁,所以對於複雜而無法切割的現象自然而然採取敬謝不敏的態度。不過,經過數百年的發展,傳統物理學的發展已經到達人類技術上的極限,可以預見很難在取得新的原理原則上的突破。相對的,人類對複雜現象的理解與掌握的需求愈來愈迫切,因為每一次的自然或人為的劇變都會造成重大的死傷與經濟損失。然而傳統物理學與複雜性科學所研究範疇在本質上最大的不同就在於可預測性。傳統物理學所實現的可預測性在實際的應用上威力強大,而複雜性科學往往囿於從現象中歸納所得普遍行為,缺乏簡單的原理原則與精確的定量結果。譬如,很多人想知道運用複雜性科學可不可能提前預測選舉的結果或股市的崩盤。到目前為止,似乎還沒有人可以做到。不過,近幾年來,拜電腦運算速度的突飛猛進,科學家們可以運用簡單的物理規則提出可運算的複雜性模型,然後進行電腦模擬,從模擬所得的結果找尋普遍性原則或驗證假說。另一方面,每個人每天所進行各種活動以及所產生的數據,譬如投票行為,消費習慣,醫病史,以及社交網路等,都可以成為複雜性科學的研究場域。 所以複雜性科學的未來在於她有解決人類社會重大問題的潛力。
     
    儘管兩種物理科學看似涇渭分明,然而也相互啟發。在傳統物理學中由統計物理所發展出來對臨界現象的研究結果,與許多複雜性系統所產生的劇變行為有相似之處。在臨界現象附近所產生的長程有序(也就是說分隔遙遠的子系統會有強烈的關聯,就像跳大會操一樣。)可以解釋水為何會在達到沸點時突然變為水蒸氣,也同樣可以解釋平靜的海面為何會突然產生熱帶氣旋而形成颱風。然而困難之處在於,不同的系統產生長程有序的原因與機制不盡相同,所以似乎還不存在一個普遍的機制用來駕馭所有的複雜現象。然而從本書中所揭櫫出來的不同領域(大到從霍布斯的政治學到小到交通流量的變化與塞車的關係)所產生共通的複雜性現象,作者隱隱然企圖指向一個未知,也許尚待發現的法則,用以指導複雜行為,更進一步的產生可預測性的結果。作者的企圖是令人敬佩的,這也使得本書遠遠超出了一般介紹性科普書的框架,而可以說是一本預言書。當然,最有樂趣的是閱讀本書所闡述的那些令人目不暇給的現象與理論,享受跨界與越界的樂趣,同時遐想著一個寓言式新世紀的太平盛世。
     
    林豐利
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    專訪 Baxter 教授
     
    Q:可否請您談談您的教育背景,由大學時期開始。
    A:嗯,我生於英格蘭倫敦東北方,1961年畢業於劍橋大學,之後我到澳洲攻讀博士學位,在那裡遇到很多由英國美國等世界各地來的很有天份的同學。
    Q:在澳洲您是主修物理嗎?
    A:嗯,我在物理系,不過他的情形和英國比較像,就是理論物理其實是比較偏數學的。1968年我到麻省理工學院數學系和Elliot Lieb一起工作,然後到普林斯頓數學系。
    Q:是什麼原因讓您有如此的轉變?
    A:那其實是個意外,我的指導教授在澳洲坎培拉,他想讓我做場論和散射矩陣的工作,這在六零年代是最流行的理論,既使至今仍然很熱門。但是我越作離題越遠,後來我選了一個計劃,是由Andrew做的有關一維庫倫氣體的問題,他宣稱他能做關於電子在均勻電荷背景的問題,這是一個我能想的特殊的問題,所以我就看這個問題然後作進去。不過後來我就和Elliot Lieb作另外的二維的問題,那是相當關鍵的一步,一但我正確的作了這個問題之後,我得到了一些結果,我了解Elliot的一些工作,並且以這些為基礎後來我在坎培拉又繼續做這個問題。
    Q:Elliot在英國做的嗎
    A:我們那時都在麻省理工學院。
    Q:你認為Elliot對你有最大的影響嗎
    A:很可能,是的,在學術上來說得話。 我們本來僅僅打算待2年,但一直沒有通過,因為我們在劍橋是無足輕重的。但是後來我們做到了,又多待一年。實際上後來是因為我們想要由英國搭輪船到澳洲,但在 1970年代還沒有許多輪船, 我們有兩個選擇---船程兩個月或者五個月的,Elisebath Foot希望我們選五個月的, 當那時我們到達那裡時感受到極大的文化震撼。
    之後我繼續作之前和Elliot Lieb做的工作,我有了些靈感認為轉換矩陣的本徵向量應該取決於兩個參數,但實際上他們只和一個參數相關,這樣一來具有相反的參數的轉換矩陣能彼此互換。然後我去檢視Bathe- ansatz的結果, 發現實際上存在著另一個有某些相同的性質的矩陣,然後我用另一種方法解決六頂點模型。 我把那個另類方法作推廣時,可用來解決一個重要的問題,本來那個時候還無法用原始方法解決的八頂點模型,可以用那個另類方法來解決。
    Q:這與Yang- Baxter 關係有相關嗎
    A:它和Yang- Baxter的等式相關。我在想如果沒有這五個月的假期,我是否還會得到這些結果,你知道,這是一個有趣的問題。
    Q:很難說。
    A:我的意思是說在教授輪休的時候仍然是需要思考的。我們回到坎培拉後繼續作在八頂點的模型方面的工作,很快的,楊邀請我到Stony Brookes訪問,在那裡我和Bany.McCoy一起工作過。楊振寧的弟弟楊振平,他在 1984年寫了篇文章,算圓柱形熵,他計算的結果是 0.33333…,他認為也許是 1 / 3 。
    Q:他使用什麼方法
    A:一些數值的方法,我試圖讓我的學生去計算corner轉換矩陣,很快得到十二位的準確值0.333216949…,並不是 1 / 3 。不僅如此,她很仔細地看電腦的結果,發現到依據低溫展開的結果,她算的轉換矩陣的本徵值是某些乘績組合,而且預期結果大約是一。這正是相連帶的八頂點的模型所預期的結果。這表示你可以直接解這個模型,而我也的確這麼做了, 這是Yang-Baxter關係的另一個應用,35年後數學家發現這就是拉馬奴江Ramanujan等式的推廣,那也是我作這些可積模型的原因。那個時候我的計算有許多其他的等式。
    我從 Michael Scharwin得到了些有益的回應,但是大部分是從在Penn State的George Andrew給我許多幫助。 他寫了十六個等式普遍化第一個是拉馬奴江發現的,第三個是在Luci Sen的文章中,另一個是在Max Mao的文章。 他有六個月的輪休,他到坎培拉我待的地方,並且和我一起工作,我們做Andrew的 back forest model,他建議我拉馬奴江的六邊型是一個2 -state的模型,它是拉馬奴江等式的推廣。基本上你有一個k-state模型,你會得到 2k+1modules的等式,那麼令k=2,就得到拉馬奴江等式,和週期重複的模函數,所以下一個是 3-state,週期為 7。我原來認為這是一個尋找問題的辦法,我們找到的這個back forest mode不是我們原來想要的,這在後來我和Chicu有發現。但是我們在另一個模型找到一類似的等式,他成為一大類的玻色與費米等式,其中就有我昨天和今天的演講都有提到的Chiral Potts模型,這其中仍然有許多我們尚未了解的部分,到現在仍待研究中,我想做一些分析和簡單的臆測,但很難去證明。
    Q:在你的研究的早期,你好像喜歡這些定義明確的問題,再嘗試用數學方法來解決。
    A:這是一種挑戰,就像楊振平認為數字也許剛好是 1 / 3 ,而我發現配分函數的對數的熵是個關鍵證據,在可解模型中若出現一些引人好奇的數,這其中一定是有道理的。我找到了這些結果,但精確解仍然未知, 可解模型就是如此,通常你是在找精確解,但並不是所有問題都能得到精確解。像在 Melbornr的Teddy Kupemann這些人,他們會告訴你,他們在這個領域證明了一個簡單的模型,只是沒有精確解,對我自己來說不再注重細節,你知道當你死的時候, 你並不知道什麼沒做完和什麼能夠做完。
    Q:你是什麼時候決定寫書的
    A:這本書是82年完成的,大約 到1979年時還沒什麼進展。
    Q:你是單獨寫的嗎,由自己一個人完成的嗎
    A:是的,它是課程內容的一部分。
    Q:所以你認為你的最好的工作是什麼,八頂點模型嗎
    A:嗯,很接近,然後是轉換矩陣。 這些舊文章是長時期的努力,勤奮工作的結果,嗯, 我也很盡力嘗試用Chiral Potts模型的本徵函數和轉換矩陣為基礎更精確的找波函數, 並且自從1977年我在Edinburg開始有了corner轉換矩陣的想法,而且把他們應用於八頂點的模型,發現它具有很好的性質 。
    Q:所以你與數學家有比較多的互動嗎
    A:數學物理學家 .
    Q:所以你認為一般來說,什麼是可積模型和統計力學的領域中,最重要或者吸引人的問題
    A:這是很好也很有想法的問題,嗯…
    Q:Chiral Potts模型嗎
    A:不只是這個,我最近在重新檢視一些圖像式的資料,我以前一直做的模型其實是是錯的,有關一般Potts模型的多項式,像加拿大的滑鐵盧的數學家Willam Taub,在70年代早期,他能夠在隨機圖表上從圖像多項式出發把一些等式寫下來,現在作統計力學和隨機晶格上的隨機模型的人好像對他的工作很有興趣。我可能可以從那些素材中得到一些東西,這是吸引人的事情。 像另一個一樣,我最近重新看Bethe ansatz是否是完備的問題,看來再次有人宣稱 Betheansatz 不完備。我有許多文章來證明我的觀點正確,人們會說這些的東西看起來是不對的, 他們說你僅僅宣稱這樣的結果而沒有證據。嗯,也許他們是對的,但另一方面,在美國有些人花 3 個月寫一篇文章, 在討論時卻認為我應該要尊重你的工作,我想是這樣子。
    Q:我把這樣的情形稱為更民主的情況,也就是在這個領域裡每個人有不同的看法,而不是有一個每個人都想要解決的大問題。
    A:哦,是的,當我們忙於Chiral Potts模型的工作時,我認為有太多東西需要作了,所以我們的確希望許多工作是可解的模型。然而這是很有趣的,因為你真的能理解到某些模型,得到一個精確的流程,這已經超越能力所及。這些模型有連續相變三相點,並且這些模型經常是某些一般模型的特例,知道他們能作什麼是非常重要的。有一個例子是Ising模型,人們都很喜歡去解二維非零場的Ising模型,我們所有的解有一些零點,你必須了解為什麼他是解,這是很重要的,因為這些理解能告訴你臨界點的位置與現象,所以我們當然想去了解它。這個臨界點的尺度函數非常有趣,這是能從非零場的Ising模型所得到的,尤其當你離開臨界點的時候,你很容易就得到十二位數的準確度,就是這樣,所以你希望在臨界點的附近所有的量依然是尺度不變的,所以我認為尺度函數都是一些逼近量。
    Q:例如,你認為 3維的Ising模型是一個問題嗎
    A:當然,不過我不知道能做什麼。哈
    Q:可積模型中的大多數技巧好像都限定在2維。
    A:是有一些由 Zamolodchihov 發現的3維的模型,但是大部分都不可解,只有一個是比較可能的。大家都說那些模型其實是臨界的,而且如果每一層都在臨界,那麼這個臨界就更重要,如果你增加層的數目,會得到一些不尋常的不可變量,你就會破壞他的臨界性。
    Q:那麼這就不應該叫作一個模型,並且如果有3維解模型就會很好。¸
    A:有一個推測是: 在 1維時在場論裡Ising模型都可解,2維時就只能在零場在所有溫度可解。你可能想知道在 3維的情形是如何,在零場中只能在臨界點有解,既使是這樣仍然是很有趣, 但是我不知道怎麼做。除了那個以外,我剛剛提到的 Zamochikov 模型問題,我猜每個人都想知道在不同場之下 Zamolochikov 與Ising是否相關。
    Q:你對理論物理的感覺如何,例如高能物理和凝聚態物理
    A:這些領域和我做的東西的方法論不同,很多工作是用到統計力學而不是場論,嗯,我想我無法精確地回答這個問題。
    Q:那麼你所考慮的, 你知道任何有關你的研究在其他領域發生過未預料到的影響嗎,除了數學以外。
    A:哦,我認為在一些領域的確是的,除了在數學以外,像保角場論,有些保角場論喜歡在可解模型下來測試,另外像結理論也要用許多這方面的技巧,譬如用Yang- Baxter關係,當然還有量子群,不過我個人並沒有在這方面作什麼工作,而只是關於頂點解的一些延續工作。
    Q:你有參與結理論方面的研究嗎
    A:我只有看看。
    Q:你認為Yang- Baxter關係之後,在可積模型的領域中最有趣或者最重要的發展是什麼?
    A:唉!和有任何可積模型中我知道的,但是,還是關於我面對的問題。
    Q:在你的學術生捱中你有任何遺憾嗎
    A:沒有,沒有。
    Q:很好,如果你有其他機會做你要作的領域,你想做什麼
    A:我有許多我想要作的事情,但在其他領域的工作,可能需要很久的時間,所以我不想要繼續,我會傾向於不發表了。我喜歡做其他事情,有其他我感興趣的事情。
    Q:物理以外的事嗎?
    A:科學以外的事。
    Q:譬如呢 ?
    A:哦,其他我喜歡的事情。
    Q:你有多少研究生
    A:都沒有。
    Q:一直都沒有嗎
    A:不多,Shi - Quin Chung是其中一個,她是我的第一個研究生,她來自香港,現在在坎培拉做電腦方面的工作作得很好,另外是Peets,他是我的最好的學生之一, 和一些其他人。
    Q:當他們決定主修這個領域時,你對他們有什麼建議
    A:哦,一般來說我很密切指導我的學生,除了Torus AlexatCharles之外,首先我沒什麼意願指導,因為我當時要動一個手術,但他在大學時已經至少與我合寫過一篇文章,不過我倒不是說我的一般印象是較少的指導是比較好的方法。
    Q:你剛剛的意思是說你想和他們更密切嗎
    A:我認為當我開始,我就會感覺到我應該是這麼做。
    Q:所以你實際上有和他們一起工作嗎
    A:是的, 我應該這麼做並且我也盡力這麼做,但是我不是那麼肯定這是否是必要的或者他們會希望這樣,也許給他們更多自由去做他們想要做的,他們可以做得更好也不一定。
    Q:但是,一般來說你會找一些事情讓他們解決。
    A:是的。
    Q:你對這個領域感興趣的年輕學生有任何建議嗎
    A:做你們感興趣的事,我想我沒有一個好的準則可以給,認真的花時間做某事卻又覺得很無聊是不可能的,因此如果你們對某事確實感興趣,你就不會認為這只是 你擅長它而是會感到興趣。如果你對可積模型有興趣,你會用到許多數學,這對數學家來說也是算很大量的,當然也有某些物理學家,用很少的積分數學來作物理。
    林豐利
    其他
    鬆動科技社會的螺絲
     
    如果你從來沒有聽過STS,那麼這本以讀本形式出版的論文集是很好的入門書。
    STS 是科學,技術與社會的英文縮寫,這是一個跨領域的學門,專門探討上述三個領域間錯綜複雜的糾葛,並嘗試釐清其中的歷史源流與脈絡。如今,科學與技術的發展已經到達一個匪夷所思的地步,並已不知不覺滲透到我們生活的各個層面。君不見各種標榜奈米的產品充斥坊間,各種各樣標榜健康與養生的食品逐漸影響到我們每日的飲食,或者盲目地追逐由極度複雜數學模型所製造出來的衍生性金融商品,以致造成了百年難得一見的經濟大衰退。面對這些標榜科學,理性,創新的種種,我們與之互動的態度卻常常是前現代,迷信與保守的``知其然,不知其所以然”與“寧可信其有,不可信其無”。
     
    面對各種現代產業背後的龐大產,官,學體制,我們常有不知所措的感覺,有這樣的徬徨與無助是無可厚非的。也因此,STS的研究的動機與結果就顯的彌足珍貴,因為它提供線索,協助我們釐清脈絡與真相。不過,這本書不同以往STS的大論述的厚重,而是以清新的小品風格出現,在字裡行間鬆動科技社會的螺絲。另外,這本文集的撰文者都是台灣STS的長期耕耘者,所以這本文集也算是集體努力下的一個小小的里程碑吧。不過,本書灰撲撲的封面與過於學院式的編輯風格也許會嚇跑許多讀者。但是只要隨手翻閱一兩篇文章,就會發現其實是很有可讀性的。希望下次改版時,可以不要如此猶抱琵琶抱半遮面,而是大聲說出STS渴望讀者。
    林豐利
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    單位簡介

    本系的重點研究領域包括:凝態物理、光電與奈米科學、高能與粒子物理、軟凝態物理與生物物理、原分子光學物理、及物理科學教育等。本系前身為臺灣省立師範學院理化系物理組,成立於民國三十五年(1946年)本校創校之始。民國五十一年(1962年)本系獨立成系,民國六十三年(1974年)成立物理研究所碩士班,民國八十年(1991年)成立研究所博士班。長久以來,本系肩負著培育臺灣中等學校物理科師資的重任,但也不忘在物理學術研究上求新求進步。至今本系培育出的學術人才已有一位中研院院士及近百位中研院研究員及大學教授,各行各業的高科技人材更是不勝枚舉。民國八十三年師資培育法改制後,本系已升級為尖端學術研究、科技應用研發、及中學師資培育三者齊備的系所。

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