※ [本文轉錄自ptt2 BBMak 看板] 作者: DarthRaider (...........) 看板: BBMak 標題: 近代物理與新認識論（相對論） 時間: Sat May 15 21:18:44 2004 近代物理與新認識論 1992, 3, 26　吳文成 ------------------------------------------------------------------------------- 相對論 　　──量度值雖然並不見得「很真實」，但還有什麼會比量度「更真實」呢？ ------------------------------------------------------------------------------- 　　相對論的提出不是偶然的。在十九世紀末，物理學家們便遭遇許多困難，當干涉儀的 實驗結果困擾物理學家的時候，愛因斯坦立刻放棄乙太的概念並假設光速具有不變性（任 何觀察者測得之光速為同一固定值），勇於懷疑傳統牛頓的絕對時空概念，以「窮則變， 變則通」的革新思想提出相對論。這段歷史與愛因斯坦同哥本哈根論者的激辯是同樣精采 ，愛因斯坦之所以成為近代物理的奠基者是有原因的。（註一） 　　原本二十世紀前，人類已經習慣了牛頓所帶來的絕對真理與絕對價值，它的權威性提 供了一種絕對安全感和最後歸宿感，可是相對論卻像一口巨大的喪鐘在人類頭頂轟鳴，使 人們從牛頓教條弄得呆滯的狀態下醒來，把人們一勞永逸的樂觀夢想，變成前途茫茫的悲 觀困惑（註二）。 　　狹義相對論指出，由於光的不變性使觀察者無法區分絕對靜止與等速運動；愛因斯坦 得以肯定時間與空間的相對性，即觀察者對時空的描述會隨著運動狀態而改變──在相對 論中觀察者所測量到之相對運動的物體，其長度顯得更短，而時間顯得更長。如果把光訊 號當作傳遞事件因果次序的最快訊號，我們感覺（也是量測）到的因果現象，亦會隨著觀 察者的運動狀態而不同（註三）。愛因斯坦以「對一實際參考體的相對運動」來代替空間 的量度（註四），以「光速」代替時間的量度，換句話說，愛因斯坦以物理的操作定義來 取代牛頓對時空哲學式的「簡單定位」之定義。 （貼者補充：由靜止於運動系統中的觀察者看來， １．在運動系統中不同時間發生於同一地點的事件，在靜止系統中必發生於 不同的地點。 ２．在運動系統中同時間發生於不同地點的事件，在靜止系統中必不同時發 生 ３．在運動系統中同時發生於同一地點的事件，在靜止系統中也會同時在相 同地點發生。 敘述１的例子： 在飛機上，坐在１０ｃ的乘客，八點時喝了一杯橘子汁，九點吃早餐從運動系 統（飛機）上看，兩件事都發生在１０ｃ，而在靜止系統（地面）上看，兩件 事發生在不同的地點 敘述２的例子： 在飛機上，乘客看到前艙與後艙同時爆炸，但對地面上的人來說，如果他離前 艙比較近，他看到的則是前艙先爆炸一一因為兩邊的光傳送到此人眼睛的距離 有別 敘述３比較符合直觀，就不再舉例了。 參自《宇宙觀革命》第六章：電磁學與相對論） 　　人類的感官往往是不真切的（所謂的表象主義），故以物理量度方式來描述事件是最 真切不過，但相對論卻告訴我們，即使是量度的結果，不同的觀察者對同一事件竟會提出 截然不同的描述。例如（同時性的問題）對於Ａ、Ｂ兩事件，甲說Ａ先Ｂ發生，乙說Ｂ先 Ａ發生，但相對論竟告訴我們二者都對，即各結論對所屬觀察者各是正確的。可是（１） 不同座標系的觀察者對同事件的長度與時間描述，皆不相同，但是同事件其本體論上的時 間與長度不可能是這樣又是那樣。（２）兩事件在其本體論上的因果次序，不可能是這樣 又是那樣。這導致我們必須要問：我們所觀察與認知的是實在界嗎？人類對事件的物理量 度「真切」（即符合本體論的實在界，在下文讀者必須區分『真切』和『真實』的含意） 嗎？相對論是否分割了實在界與現象界（註五）──實際值與量測值──之間的一致性？ 或者這樣問：人們能否一如物自體般的客觀認知實在界？ 　　人類對事物的認知並不真切：就連物理量度──原本我們比較信任的認知對象工具 ──都如此深受主體狀態因素所影響，我們怎能確信自己觀察量度出來的結果是真切的呢 ？愛因斯坦在其著作《相對論》中譯本三十頁裡曾提到「我們所看到物體在運動中收縮的 現象，事實上並非運動物體的本身在收縮，如是物體本身在收縮，這樣就毫無意義了」， 同理，狹義相對論裡的「時間膨脹」，其基於（１）我們必須堅信關於時空的本體論事實 只有一個。（２）由於狹義相對論效應（長度縮短、時間膨脹）出現於兩不同慣性座標系 間的量度，故我們無從區分並判斷實際值與測量值──實在界與現象界──是否一致。基 於這兩點，筆者可以肯定：人類對被觀察對象的認知結果的確不真切，而且此狹義相對論 效應只是「假象」罷了，實在界（例如運動物體本身的長度）並不可能會因為觀察者或被 觀察者的運動（等速）狀態而有所絲毫改變。但是廣義相對論（加速座標系與重力場中的 時間膨脹、空間彎曲與光線曲折）不是「假象」，例如孿生子問題的兩位主角最後回到同 一座標系時年齡竟然不同，在這裡必須區分廣義相對論與狹義相對論是有些不一樣的。 　　在狹義相對論裡，我們無法驗證，當現象界改變時，實在界是否與現象界有對等的改 變。或許這樣說會更清楚：我們根本無法知道實在界究竟發生了什麼，因為我們觀察不到 被觀察者本身，我們只能夠觀察到光訊號所傳遞之已發生的事件現象，對人類而言，實在 界究竟發生什麼是不重要的，重要的是現象界所發生的一切，這才是真正與主體有關聯─ ─所以什麼是事實？觀察者所只能觀察到的「現象」就是事實，雖然它不見得「很真實」 ，但還有什麼會比它「更真實」呢？ （貼者補充：想一想，你「現在」看到的星星，「實際上」是多久以前的星星？） 　　相對論推翻了牛頓的絕對時空，但並不是沒有絕對速度，只是無法找到它罷了，畢竟 「相對是建立在絕對上」。如果上帝就在空間的絕對原點，我們將發現，光速的絕對性竟 使得上帝隱藏了起來──這似乎是上帝刻意的安排。人們只能掌握跟自己本身狀態有關的 操作值，再去設想「絕對」是沒有意義。人類（主體）是不可能脫離自己的「參考架構」 去判斷事物；相對論明白告訴我們這點，即使是在物理裡，自己對事物的觀察（認知）結 果永遠與本身的狀態（主觀因素）有密切關係，我們再也無法企求絕對唯一的客觀。 　　相對論同時促進休謨（ David Hume，1711-1776 ）式的相對主義以前所未有的聲勢 佔領現代人的心靈，這在後面會提到。相對論雖然沒有開啟非決定論的趨勢，卻是物理近 代革命與打擊唯物論（註六）的開始。唯物論預先假定有一確定的現在瞬間，一切物質在 現在瞬間中都同樣實在。 　　愛因斯坦說：「我們力圖借助物理學理論，在迷宮中為自己尋求一條道路，藉著通過 大量已觀察到的情況，來整理和理解我們的感覺印象。我們希望觀察到的情況，能夠與我 們對實在界所作的概念相符合，如果不相信我們的理論結構能理解客觀實在界，如果不相 信我們世界的內在和諧性，那就不會有任何科學。這種信念，並且永遠是一切科學創造的 根本動機……在我們所有努力中，在每一次新舊觀念之間的戲劇鬥爭中，我們堅定了永恆 的求知欲望……當在求知上所遭遇的困難越多，這種欲望與信念也越增強（註七）。」儘 管愛因斯坦始終期待實在界與現象界的緊密統一，正如同他始終不願放棄物理決定論，但 是思潮的發展卻離他的期待越來越遠，而諷刺地，他的相對論正是這個趨勢一開始的源頭 　　註一：《宇宙漫步者─愛因斯坦》世紀人物傳記７，北辰文化股份有限公司，７６年 ８月出版。 　　註二：《思想之謎與人類之夢─現代～當代之部》劉曉波，風雲時代出版，相對論部 分。 　　註三：某事件是否為另一事件的原因，在過去都已決定。它不隨現在的不同觀察者而 改變，光訊號所傳遞的是已發生的事件，並不是事件本身。 　　註四：《相對論》愛因斯坦著，徐氏基金會，頁６。 　　註五：現象界是表象的集合。 　　註六：認為整個實在界毫無例外地可以歸結於物質，以及完全從屬於物質條件的力量 ，無需用不繫於物質的因素來解釋，凡是把實在界與現象界視為一事，即是為 其開路。 　　註七：《物理的進化》頁２０４─２０５，水牛出版社。 --

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