黑白講外六章 – 齊助教再講

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	39 生命誕生的機率一 這次討論會，我們先來談談機率二三事。 很多人羅曼蒂克的認為，宇宙是為了生命所準備的。隨便在地上取一小塊土，或者隨取一滴水，都可以在裡面找到微生物的跡象。甚至於在地表上許多極端環境中，也都能發現細菌的存在，像在《超驗駭客》裡最後到處滿佈的生命體。持這種想法的人，很容易就被蓋火鍋。因為地球不適合生物生存的區域遠大於有生命蹤跡的地方。簡單想想，深入地層乃至地心，或大氣層上到電離層，哪裡還能發現生命？可更別說是宇宙了。月球上發現了生命了嗎？火星上？太陽？廣大無垠的太空之間？於是，有人就算了算宇宙空間中適合生命生存與不適合生命生存的比例，得到了宇宙中不適合生物生存的比例占99.999…%，有大約二、三十個9。所以，結論只能說那些羅曼蒂克的人在發浪而已。(一直沒找到那視頻：？) 於是又有人說，生命得來不易，創生是奇蹟！生命確實不容易，把地球早期的物質攪在一塊，模擬太古氣體環境、放些閃電、加點熱爽一下，就可以跑出生命？這想太多，能搞出個原始的氨基酸已經算不錯了。然而現有地球上天然存在的氨基酸實際上卻有22個？！（其中20個氨基酸與現有生命有關。） 再進一步地說，生命誕生的問題還不在氨基酸，而在蛋白質。蛋白質是由一堆的氨基酸串在一起（典型的蛋白質約是200個氨基酸）。要使不同的氨基酸隨機的排列成一個典型的蛋白質，機率大約是10的-260次方，比預期宇宙原子總數10的80次方分之一還要低，這完全是不可能會發生的事。於是，天文學家打了個比喻說：就好像一陣旋風掃過一舊貨站後，跑出了一架客機。 不過，請等一下。蛋白質實際上是一種可塑性非常強的大分子，它並不強求它的每一個位點都只能有特定的氨基酸。生命誕生初期，也不盡然要一兩百個氨基酸。誰規定生命一誕生馬上就必須是複雜的現代形式？它就不能是慢慢演化而來的嗎？ 所以，也許是幾個簡單的氨基酸自組織先湊一起形成有簡單作用的聚合物…？ 嗯，好個聚合物！無機物是會有這樣的表現是不錯，雪花啦、結晶啦。上次課堂上最後也提到複雜系統，大量的單體能突現一些整體上有序的現象（當然，前提是有負熵的輸入，或說遠離熱平衡態）。不過聚合物由單體聚合一起的過程其中包含一種反應：脫水縮合。如果原始海洋裡有水，這可就不利於有聚合物的產生。簡單的說，單體要是濕的，聚合就無法發生。打個比方，把砂糖倒進一杯水裡，能期望它結成一塊方糖？還有，就算搞成了方糖，這要沒有甚麼作用，恐怕也不能長存。

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	40 生命誕生的機率二 再拉回來，又有一說生命的誕生不在蛋白質，在RNA。比起DNA與蛋白質，RNA相對簡單多了，又有自我複製的可能，確實是做為第一生命的最佳候選。這我們上次課堂上的三口相聲裡，達兄已經說過了。 可是還是奇怪？地球科學顯示，生命的誕生是在地球很早期，約是38.5億年前。而地表是39億年前才從熔岩變成固體的，還熱得很。才不過0.5億年，在那極度惡劣的環境下，細菌級的生命就誕生了？生命一有機會就會產生嗎*？這要給一開始不用大腦的羅曼蒂克情懷份子們聽到，恐怕爽歪了。 是隕石啦！有證據顯示，掉落地球的隕石常存有機化合物，這是生命誕生的種子。http://www.nownews.com/n/2014/12/03/1528660 地球這麼快有生命就是「孕石」的幫忙，這是所謂的「胚種說」。但對大部分的科學人來說，可能就一個字：呸！ 說實在的，處於科學邊緣的「胚種說」如果不是有像開爾文這種大老的提出及諾貝爾獎得主（弗朗西斯，DNA發現者之一）等人的支持，誰鳥這種把責任推到別處的說法。 反正呢，無論發生過甚麼事，這事在地球上肯定只發生過一次。Why？因為地球上的所有生命，無論是植物還是動物，都可以追溯到同一祖先，在分子層次上都用同一套遺傳的戲碼。不也有人說人類基因構造跟果蠅、蛔蟲也差不了多少？http://www.cwnp.com.tw/forum.php?mod=viewthread&tid=8707 說生命誕生的機率低到不可能呢，偏偏我們都是生命的證明。說生命誕生的機率不那麼低呢，偏偏就只有這麼一次？這還是很奇怪！ A：「也許在地球上發生過兩三次，只是只有一種贏了？」 哈哈，也許可能大概或許應該是吧！但我比較認為的是：一旦被一種占了地方，其餘也不會再有機會了。好像卵子被第一隻蟲蟲突破了，就封閉了。 好吧！修正一下說法：這生命創生一事在地球上肯定只成功過一次。 以上，對生命的誕生，灑狗血清談了。 ================= *生命一有機會就創生這話可是進化論大師古爾德說的。

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	41 宇宙創生的機率一 再來說說這宇宙誕生的機率。這還真不好講。先談談大爆炸吧！ 大爆炸理論是目前較廣為人接受的，我們不知道為何大爆炸，但大爆炸之後科學家認為可以追溯到宇宙誕生瞬間的10的-43次方秒，這也夠瞬間了。（大爆炸之前，霍金假設時間是虛數時間。人家是大人物，要我們提虛時間，肯定被噓。但大爆炸那一時間的起點，必定在虛實之間的。） 依據暴漲理論的說法，宇宙在每10^-34秒就翻了一倍，這時間只持續了10^-30秒，之後就照大爆炸的速率一直進行到今天，但這就足以使宇宙放大10億億億倍。 暴漲理論推測，宇宙在一千億億億億億分之一秒內產生了引力，然後有立即產生了電磁力、強核力與弱核力。之後，很快的出現了大量的基本粒子，光子、質子、電子、中子等等，每種有10^79-89次方之多。 但根據我查網上暴漲理論有關宇宙瞬間的行為，發現以上數值說法不一，有說暴漲是從10^-36秒開始到10^-32秒結束，也有說宇宙膨脹了10^78倍。各位請自己上網查。但我想我們只要有一個概念，就是在那一瞬間，宇宙從無到有，蹦的一下無中生有了。 暴漲理論解釋了宇宙可能的脈動與旋轉、膨脹的速率、物質的產生、配合這物理量子基本作用力。因此物質可團塊，可以有星雲，可造就現在的宇宙。 這爆炸威力可說是剛剛好，引力稍微小一點，宇宙分崩離析，物質聚集不了，更形成不了星系。引力稍微大一點，宇宙本身就會像沒架好的帳篷立即坍縮了回去。 啊怎麼這麼剛好？於是有說：有無數的宇宙大爆炸啦！碰巧我們這一個剛剛好。 是吼！真是萬幸！你相信就這麼剛好？ 也許有人會說，唉啊！這樣講不對的！！到底上，到處都可能有新鮮事。今天你在路上遇到一個XB-8952的車牌，你會說這真幸運嗎？我怎麼碰巧遇到這車牌號呢！這樣講太瞎了吧！到處都有車牌號，你不碰巧遇到這個，也會碰巧遇到那個。 喔，但好像不只這樣。如果你遇到的車牌號是ABC-123呢？甚至於BMW-520的車牌剛好就是一台BMW 520呢？你會覺得這是特別選的，還是剛好碰巧？而且我這例子對比上頭的”剛剛好”，還是小兒科。 有天文學家認為，我們的宇宙受到六個數據的支配，要是哪個值發生一點點細微變化，這宇宙就不會現在這個樣子 – 這個我們需要的樣子。一切都恰到好處。 也有的說，宇宙中的四種作用力，與它們的全部常數，都是為了原子的反應、元素的產生、星系的形成、生命的存在等創造了條件。哪怕這些常數有一點不配合，你我都不會存在。

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	42 宇宙創生的機率二 我們上網查查所謂物理基本常數，超過30個。 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%89%A9%E7%90%86%E5%B8%B8%E6%95%B8 也許你會說，這些都是我們根據物理現象倒推回去、數學化、模形化所得到的數值。不是它們配合的剛剛好，而是現象本來如此。還有，它們可能有隨時間而產生變化，也可能並非都是獨立存在的，有相關性，或說從其他常數可推導出來。 可是我也要說，數學上模型化，與現象本身是等價的，並非倒因為果。說現象本身如此，也可質疑現象為何如此，與質疑數字為何如此一樣是等價的。再者，它們的數量就算減半，也絲毫不會變得簡單，請注意到它們到小數點幾位，誤差級數是以10^-6計。 因為這涉及到太基本的物質、關係、法則，所以反而不像剛剛生命的誕生一樣，實在沒有甚麼可以去爭論的。 電與磁的比例為什麼是376.73…Ω（空間的阻抗），不為什麼，它就是這樣，還是我們定義的。 光為什麼速度是2.9979…x 10^8 m/s，不知道，直接定義，要不準，改米的長度便是。 為什麼，引力、普朗克常數、… ，別問了，是自然造化。其中精細結構常數還能用來判斷生命… http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7 ... 4%E5%B8%B8%E6%95%B0 精細結構常數將電動力學中的電荷e、量子力學中的普郎克常數h、相對論中的光速c聯繫起來，是無法從第一性原理出發導出的無因次常數，其大小為什麼約等於1/137至今尚未得到滿意的回答。 著名物理學家費曼曾說： 這個數字自五十多年前發現以來一直是個謎。所有優秀的理論物理學家都將這個數貼在牆上，為它大傷腦筋……它是物理學中最大的謎之一，一個該死的謎：一個魔數來到我們身邊，可是沒人能理解它。你也許會說「上帝之手」寫下了這個數字，而我們不知道他是怎樣下的筆。    以上全部的常數，精準的湊一起，機率恐怕不是還在剛剛說的宇宙原子總數分之一的概率等級。不論如何，它本不該發生。（就隨便說有20個常數，也故意設定都是介於0-1之間，精確度到只算到小數點後6位，10^-6次方，簡單的估就是10^-120次方。）

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	43 宇宙創生的機率三 所以囉！起初，神創造一切啦！ 等等等等，這又跳太快了。 講11個維度的弦理論預測說，不同宇宙的種類可能有500次方的數。好了，這隨機的量比剛剛還大了吧！根據這很「玄」的理論，好像就有10的500次方的可能宇宙。好吧！這大量的宇宙可能性含蓋了所有，我們碰巧在之一。一個爆炸膨脹的剛好、各個參數一切碰巧準準的，因而可能產生星系、誕生生命的宇宙。真玄了！我勒！ 信是不信？嗯… 還是有人選擇相信神。反正這兩邊，一邊玄、一邊神。離我們的經驗都很遠。 如果這兩邊都不是很喜歡，還有以下的選項。 A.        人擇原理（Anthropic principle） 人擇原理是一種認為物質宇宙必須與觀測它的智慧生命相匹配的理論。人擇原理指出：如果萬物與自然定律存在，那時萬物與自然定將會被人類發現。如果萬物與自然定律不是那個型態出現的話，人類就不會知道這些定律是怎樣出現的。如果只有在像我們的很少的一些宇宙中，智慧及生命才得以發展並能質疑：「為何宇宙是我們看到的這種樣子？」回答很簡單：「如果它不是這個樣子，我們就不會在這裡。」 （三個版本：弱、強、終極人擇原理。這部分同學們自己查找。） http://zh.wikipedia.org/w/index. ... %86&redirect=no 其實人擇原理這種說法常常讓人覺得怪，因為要有意識的生命體，所以宇宙不得不是現在這個模樣。這真要說，就會被人認為是一種詭辯、倒因為果的解釋啊！ 就好像，在路上我發生了車禍，這肯定有一個來龍去脈，最後導致我被撞斷了腿。你們去看布萊德彼特演的《班傑明的奇幻旅程》中間有一段女主角車禍斷腿的前過程介紹便知。而人擇原理好像在說，這車禍是因為有我在，而我站在這所以才發生，我活該！？ 但請再等一下，要說人擇原理是一種「倒因為果」的說法，是因為我們一直認為先有物，才有生命，才產生了意識，才有所謂意志、心靈甚或精神，來觀察這個宇宙。如果，順序不是如此呢？真是先有物？還是先有誤？我們說接著說。

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	44 宇宙創生的不機率一 B.        參與性人擇原理 參與性宇宙的觀點，我們曾經提過，請各位再回想一下惠勒的延遲選擇實驗、薛定諤的貓那些段子。過去的宇宙有無限的可能，基本上就是迷霧般的捉摸不定，直到現在有了「意識體」來了，把可觀察的宇宙給「坍縮」了。在意識存在之前，有生命之前的宇宙只能「追溯式的存在」。於是我們追溯過去，推理出可能有大爆炸的產生，這是當下這個時間點對於過去的最佳猜測，也是對過去的一種坍縮。 不同於先有宇宙後有意識生命，這參與性主張的是心與物是同時被創造（坍縮）出來。與人擇有不同之處，也可稱為參與性人擇原理。 所以了，當我們去觀察自然時，各種的基本常數就必然「坍縮」成生命會創造出來的那種數值，以符合我們的存在。也可以說，對現象的解釋就是因為這樣子的現象才可能因此使生命得以創造出來。 我們的生命是以碳為基本，那麼宇宙是如何產生碳的呢？宇宙一開始，創生的是氫、氦這種簡單原子。要組合原子序高的物質，要有核聚變的過程。比如在氫星雲裡構成的恆星裡頭，或者恆星爆炸的時期，創造出下一代較重原子序較高的物質。（我們的太陽算是第三代恆星了，它周圍的行星都包含了構成地球上一切有機體的物質。） 氫的原子序是1、氦是2，而碳的原子序是6。兩個氫碰撞一次可產生氦。氫與氦、氦與氦也可能相碰，融合生成鋰(3)、鈹(4)，想來再高的硼(5)，碳(6)等，再撞一次就好。但實際上這一過程是不能產生碳的，因為從氫到碳的所有中間階段都涉及到高度不穩定的原子核。產生碳的唯一方式是三個氦原子在百萬分之一秒內同時發生碰撞。但要發生這種情形，即使在狂暴的恆星內部，機會還是很渺茫。各位想想，事實上原子內部如同宇宙一樣是很空曠的。就簡單想像太陽系像一個原子。兩個恆星相撞在一起本身就不常見，要三個同樣的原子在同一時刻常常有機會相碰一起，這可不是坑爹嗎？ 但現在我們明明就有這麼多碳，這又是如何來的呢？ 原來，碳具有適當能量時會處於共振狀態，這狀態會大大增加三氦同撞的罕見機率，導致恆星產生大量的碳。（這讓我想到突現，量大會變得不一樣）更何況，太陽的能量釋放還是是碳循环的核反应呢！ 碳產生共振？為何會有共振？對現象的解釋：因為要符合生命存在的可能性。所以共振現象為何如此？就是為了碳基生命*的需要。 這也是對過去發生的事件的一種最佳猜測。因為現在是這個樣子，所以過去一定是那個樣子來的。如果過去不是那個樣子來的，也沒有我們現在這個樣子在推演過去是什麼樣子。這算是在繞口令了。 =================== *註：有關生命的型式，有這麼幾種猜測。 http://baike.baidu.com/view/2484080.htm?fr=aladdin 1，以蛋白质或别的有机体形式存在的碳基、硫基、氨基等有实体的生物。 2，以能量形式（如等离子体）存在的生命。 3，人造的，只与外界交换能量和信息，不进行新陈代谢的。以硅或别的无机体或化合物（不排除有机物，如生物电脑、光脑）为基础的生物。 4，以电磁波形式存在的生命。 5，以信息形式存在的生命

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	45 宇宙創生的不機率二 C.        生物中心主義。 這提出者也是一個奇葩。他倒過來說，不是宇宙創造生命，而是生命創造宇宙。所以當然不會有一個不允許生命存在的宇宙。生命對於宇宙的形成起了決定性的作用！ 這其實與之前我們說【在一個沒有人的森林裡樹倒下有沒有聲音】的哲學問題一樣，他直接了當說了不存在一個沒有人可以觀察得到宇宙。 嗯，我們等會可以把「生物中心主義」的七條原理給介紹一下。不過，我個人倒喜歡把它改成「意識中心主義」。 我們從頭再理一理： ●宇宙大爆炸、無限多宇宙、平行宇宙等等。是宇宙創造生命，以物質產生為先，後形成生命。這是目前科學，也是大部分人認為的方式。 ●人擇原理，只有能創造生命的宇宙能為我們所認識。這不違反上一個說法，先物質後生命。這原理也沒說不可以有其他宇宙，只是我們不可能去知道。 ●參與型人擇原理，生命與宇宙同時創生的。這說法沒有指出，不可以有不同的宇宙或沒有生命的宇宙，這說法指出的是─沒有生命前的宇宙是未定的。 ●生物中心主義，是生命創造宇宙的。意識先於物質。這說法指出，不可能有一個沒有生命的宇宙。 以上，前兩項還算物質宇宙，後兩者則是意識宇宙了。無論哪一個，對我們而言都不簡單。如果要簡單一點，相信神就可以了。 有關宇宙誕生之清談，灑了第二次的狗血。

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	46 可能性 - 量子的機率一 我忘了不知道是哪個量子物理大師（海森堡？）說過：粒子是一種傾向。還有忘了誰說過，永遠不要去追逐原子的模樣，它不會是我們想像的那樣。（將原子想成太陽系只是在空間上容易的直觀想像，但原子非真的如此） 波爾提的互補原理則說波粒兩重性，又是粒子也是波，亦實亦虛。 而費曼說：亞原子粒子的行為不像波，也不像粒子，它們的行為不像雲，或台球，或彈簧上的重量，或像任何你見過的東西。 在2005年12月的紐約時報曾有報導，在一個有幾百名物理學家參加的物理學會議上，一位與會者認為，正因為量子力學古怪，所以這理論有問題。另一個人則極力否認量子力學有問題，並指責前者沒抓到”要點”。第三人則插話說：「我們都太年輕，我們應該等待，到2200年時，量子力學在幼兒園都能教。」第四人則概括說：「世界並不像我們認為的那般真實。」這其中前三位都是諾貝爾物理學獎的獲得者，第四位則是一位很有競爭力的候選人。 看來在極小的領域裡，粒子似乎不那麼”實在”；物理鑽研到極致，也變得不那麼”物”了。那唯物主義的根基，在此開始傾倒。鑽研到這裡，除了理論物理的研究，也有轉向在哲學上的探討了。 不像在宏觀上經典物理的決定論，量子力學可不去確認會或不會發生，它只講概率。本質上量子學就是概率性質的，它同時告訴我們物理世界的實在性取決於我們是如何觀察的。 從量子力學的角度來看，「移動」是假象。所謂的移動，指的是人類直觀上一個物體平滑的由A點到B點，並且經過了A到B之間的所有位置。 關於某物在某個位置的問題，微觀上，根據量子學，正確的問題要這樣問：在某一時空範圍內發現該粒子的機會有多少？這裡沒有任何可以用決定論的確定式問法。 粒子的運動遵循概率規律，但概率本身的傳播是根據因果關係定律。薛定諤的波動方程式，對應於某一特定的點，其波函數的值，取平方的物理意義是在該點發現粒子的「機率」。無論如何，微觀量子上，機率才是更接近真實的描述。 好了，如果說這真是個量子宇宙，講機率而不講宏觀觀察的現實，那一切都有可能發生，機率問題而已。

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	47 可能性 - 量子的機率二 費曼的路徑積分是對所有可能路徑的計算。哈！去思索一下這觀念，那可不只是”一切都有可能發生”，而是”一切可能發生的正在發生”（因為全都得算）。從量子理論的角度來看，對一個物體平滑的從一個點移動到另一個點的感覺是一種虛幻。粒子從A點是通過所有可能的路徑移動到B點的這個假定才接近真實。 同學：「是嗎？這麼光怪陸離？但我的世界並非如此啊！」 不錯！如果我們真的把以上微觀上的說法，直接套到宏觀上看，這又犯了層次上的錯誤了。 我們來舉一例：一顆沙子以一定的概率跳出火柴盒需要多久呢？這裡假定火柴盒三邊長度為3公分，沙粒為一微克，要跳4公分遠。根據物體質量、跳動距離與普朗克常數，可推估出時間。一個沙子跳出一個火柴盒的時間，預期要等上10的21次方秒，這約是六萬億年，比我們目前所猜測的宇宙年齡長數百上千倍，這不會發生。 沙子在量子力學的角度來說是很大的物體了，它當然是宏觀的。算機率它留在它原來位置距離接近0的附近的機率才是最高的。 各位還記得上次我們說的「龐加萊始態復現」吧！一樣是一個大的不得了的數，也一樣沒有實現的可能。 如果你要說宏觀上這真的會發生，那你就慢慢等吧，再給你幾百倍的宇宙壽命，你也等不到，這機率比你腦袋進水的機率低多多了，而我寧願賭你頭被門夾到的機率。 太陽底下，不會有何新鮮事。在我們的尺度的宏觀物理裡，用一般的牛頓力學來近似就足夠應付我們的應用。雖說如此，但我還是強調，量子力學並不限制可能性，即便很低很低，機率不是零。 這裡要再說，雙狹縫的干涉現象，除了對微觀粒子完全成立外，也有可能在更大的物體上實現。中等大小的蛋白質、病毒等大分子，都是目前實驗的對象。量子理論的適用範圍不限制只在小物質，大物質也可成立。所以，宏觀物質也可以是虛無飄渺的波，不過只要一觀察它就在那，以最可能出現的機率在那，是實實在在的。傻了嗎？這世界比我們想像的要奇怪，甚至比我們能想像的還奇怪。梁老師最開始的講演不就是說這個世界很奇怪。 如果能接納量子力學的荒謬性，這篇就算不上是灑狗血了。我們接著介紹生物中心主義，有更多量子物理的東西跟著介紹。 ================ 註：有關機率概念到現實，也有其他例子可舉。 http://blog.sina.com.cn/s/blog_3fd642cf0101gcve.html

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	48 生物中心主義 Biocentrism，生物中心主義。單由這翻譯，它就可以被質疑了。既然，是以生物為主體的宇宙，先有生物後有宇宙。生物的「物」，不就是物質，到底還是物質先於生物的吧？先有你這個肉身，還是先有非物質的生命體？如果是講生物的話，當然會認為是先有受精卵的吧！ 所以我前面才說，我喜歡改成「意識中心主義」，conscious-centrism。不過呢，直接講「唯我論」也行。至於唯我論我們可以把它區分為「強唯我論」與「弱唯我論」。強唯我論是指世界上只有我知道我有意識、感質等，其他人我無法得知，世界以我為中心。弱唯我論是說，每個人跟我一樣有意識與相似的感質等，每個人都是他自身所感知的宇宙的中心。「意識中心主義」趨向的是弱唯我論。 所以，這主義也可以說是以唯我論為立基的一種推演。 而對於”意識是物質大腦所突現的新性質”的主張者而言，意識自然也是以物質為根基的，當然不會認同所謂意識中心主義。然而他們並不會否認唯我論，所以這裡還是有差別。唯我論只指現狀，沒有規定”我”從何而來，物質與意識孰先孰後。而意識中心主義則是說，意識先於物質。 好了，廢話不多說，我們介紹介紹生物中心主義所主張的七條原理吧！ 1.        我們感覺到的真實是與我們意識有關的過程。 2.        我們的外在和內在感覺是難解難分的。它們是同一枚硬幣的兩面，是不能分開的。 3.        亞原子粒子—實際上所有的粒子和對象—與觀察者的在場有著相互糾纏作用的關係。若無一個有意識的觀察者的在場，它們充其量處於機率波動的不確定狀態。 4.        沒有意識，”物質”就處於一種不確定的概率狀態中。任何可能先於意識的宇宙，都只存在於一種概率狀態中。 5.        唯有生物中心主義才能解釋宇宙的真正結構。宇宙對生命做精微的調節，使生命在創造宇宙時產生完美的感覺，而不是相反。宇宙純粹是它自身的時空邏輯體系。 6.        在動物意識的感知之外，並無真實的時間存在。時間是我們在宇宙中感覺變化的過程。 7.        空間與時間一樣不是物體或事物。空間是我們動物的另一種認識形式，並不是獨立的實在。我們像烏龜身上的殼那樣承載著空間和時間。因此，並沒有與生命無關的物理事件發生在一個自我存在的絕對基體之中。 我開始逐一說明。