7 June 2015

香港中文大學UGFN1001與自然對話:Term Paper -- 發現普遍定律必不可少的想像力


題目二    
假設沈祖堯校長打算埋下時間囊,將一些有長久價的東西放進去,讓一百年 後的中大人發掘出來。你是通識教育基礎課程主任,沈校長邀請你從《與自然 對話》的文本中選擇最多三篇文本放進時間囊裏。撰文解釋你的選擇。你寫的 這篇文章也將會放進時間囊中,讓未來的大學生讀。(文本涉及多個向度, 包括社會觀、自然觀、人觀、科學觀等。從中選擇一些你認為最具價的東西 來討論。)
題目二 ── 發現普遍定律必不可少的想像力
1. 引言
  100年後,隨著科技的發展,發達的虛擬的世界與現實世界間的界限可能會變得越來越模糊;面對海量的資訊,大學生可能感覺到無從入手,不知道如何做出有建設性的成果;資訊架構越來越複雜,難以理解。對這些問題感到困擾的人大概都缺乏一樣東西──想像力。他們可能並不懂得如何用想像力找出事物本質和如何分割分析事物。100年後,可能越來越多的東西有了標準答案;寫在教科書上的科學,在日常生活中得到越來越多的驗證。人們因此可能會把想像力當成一種不必要的,不切實際的東西。然而,想像力並非與現實毫不相干,其基礎立於經驗,並在發現普遍定律過程中必不可少。
2. 發現普遍定律過程中必不可少的想像力
    2.1. 想像力是化繁為簡的通道
  柏拉圖主張人應透過哲學反思去獲得知識(Lindberg 14)。然而,他所做的,只不過是把事物所擁有的共同特徵抽取出來Lindberg 15 這樣的手法與現代科學的「理想化」大同小異Lindberg 15;其核心在於想像力。例如,在現實裹,從形態各異的狗中抽取共同特徵,想像出一隻存在於「理型世界」的狗;無論其它動物與狗有多相似(例如狼),因為它與狗的共同特徵並不指向「理型世界」的狗,人便能知道它們是不相同的東西。同樣的道理,電子書與實體書,看起來不一樣,但都是承載知識的工具,概括起來都是書。而有些事情,無論帶來的感覺刺激如何一致,本質就是不一樣的東西。在未來,或許遊戲能做得很逼真,但人應知道「在現實中殺人」在理型世界的對應者就是犯罪。犯罪是被適用的法律視為是犯罪的行為(“Crime”)。而「在遊戲中殺人」只是一種樂行為而已。
  透過想像力,我們可以從經驗出發,找到事物的本質,從而能分萬物。
   2.2. 想像力是化繁為簡的暴力解碼器。
  我們處理難題的流程是怎樣的呢?首先,我們認知到一個難題,思考這個難題會帶給大腦一個刺激(Beveridge 52);隨後,一個可能的答案會突然出現在人的意識中(Beveridge 52);最後,我們嚴謹地驗證這個解決方案以決定應否接受它,如果方案被否決,則重覆以上流程(Beveridge 52)。
  以上步驟中,最為關鍵的或許是可能的答案出現在意識中的那一個瞬間。這種創意、突發的靈感,並不是人能自主控制的,它是人的潛意識所製作的物(Poincare 173)。人的潛意識也不能無中生有,要獲得這種靈感,人必需對這個問題作出思考(Poincare 173)。潛意識的工作只是十分機械式地將已有的知識包括一些特定的聯繫、存在於現實的例子組合起來,以獲得可能的答案(Poincare 177)。
  以著名的畢氏定理作例:

Rtriangle”。來自維基共享資源 - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rtriangle.svg#/media/File:Rtriangle.svg根據CC BY-SA 3.0授權

  以上AB分別代表兩條屬於直角三角形的直角邊的長度,C則代表直角三角形斜邊的長度。假設我們並不知道以上公式,只有從現實中得到有限組直角三角形三邊的長度(例如:3, 4, 55, 12, 1315, 8, 17),人很可能會以類似表格1的方法去考慮問題。

嘗試
代入現有例子驗算
判斷
ABC
34=5?
ABC^2
3+4=25?

⋯⋯

⋯⋯

⋯⋯
表格1. 思考進路示意表
  系統的測試可容易給人一種挫敗感,因為指數的組合有無限多種。人可能會開始試一些「有意思」的組合──「會不會是這樣呢?」。這就是人發揮想像力的時候,而這種想像力並非無的放矢。在知道如何做四則運算以及一些直角三角形三條邊長度的情況下,人的潛意識可能做了許多次類似表格1的嘗試,才給出一個可能的答案。而人得到一個後,只要嚴謹地證明就可以了。
  在面對人力難以窮盡的資訊時,我們更加需要倚仗我們的想像力,嘗試做儘可能多的推論,剩下的只有靠那突發的靈感,在這裹我們的記憶力亦十分重要,如果依賴網絡搜尋器(例如:Google),腦袋如抽水馬桶一樣,甚麼也不記,我們的潛意識就沒法工作了。把已知的關繫組合起來,並不會帶來有建設性的新發現(Poincare 170);例如,在搜尋器上搜尋AB的關繫,然後再找BC的關繫,從而得出AC的關繫,這種發現並不需要人去做,亦難以讓人覺得是新發現。
  由此可以看出,想像力對於發現隱藏的現實的作用無可替代。
2.3. 想像力是把化簡為繁的刀
  人總會對與他的生活經驗有矛盾的事存疑。例如,在月球上,一人的左手與右手分別持一鐵球與一羽毛,並同時將它們下,結果是兩者同時落地;這與在地球生活的人,日常生活中所體驗的「較重的東西會最先落地」的經驗有「矛盾」。
  而事實上,上述日常生活經驗與月球實驗並無矛盾,在地球上鐵球與羽毛之所以不同時落地,是因為有空氣阻力。只要把經驗分割,就會得到一致的現實,人就不會對這樣的經驗存疑了。
牛頓,就是把經驗分割分析的佼佼者。牛頓是一個物理學家,亦是一個數學家(Cohen 49)。作為一個數學家,牛頓並不畏懼永無休止的運動(Cohen 60)。所以,他能想像並描繪物體的慣性運動。而作為一個物理學家,牛頓在乎經驗。因此,在面對天體運動這個問題時,他會把運動狀態的原因分割成慣性的效果以及向心力(太陽引力)的效果。分割經驗需要想像力,因為人不可能見到太陽引力消失,各行星離現行軌道的情況。亦不可能見到行星失去慣性,受太陽引力影響,撞向太陽的情況。
  資訊科技一日千里。可以預見,資訊架構將會越來越複雜,難以理解。如果上不了網,究竟是實體層的問題,還是網絡層的問題呢?即使是上網這樣簡單的體驗,我們亦需要想像力把它分割到不同層面分析。

3. 結論
  人類追求真理的步伐不會停止。人類經歷化繁為簡,化簡為繁,最終又回歸簡(牛頓力學)的過程,最終獲得普遍定律,在這個過程中想像力不可少。


引用著作
Beveridge W. I. B. The Art of Scientific Investigation 52. New York: Norton, 1957. Print.
Cohen, I. Bernard. The Birth of a New Physics: Revised and Updated. New York: W. W. Norton & Company, 1985. Rpt. in In Dialogue with Nature: Textbook for General Education Foundation Programme. 2nd ed. Hong Kong: Office of University General Education, The Chinese University of Hong Kong, 2012. 49-62. Print.
“Crime.”Oxford English Dictionary.2005.n. pag.Oxford English Dictionary.Web.25 Apr. 2015.
David, C. Lindberg. The Beginnings of Western Science: The European Scientific Tradition in Philosophical, Religious, and Institutional Context, Prehistory to A.D. 1450. Chicago: The University of Chicago Press, 1992. Rpt. in In Dialogue with Nature: Textbook for General Education Foundation Programme. 2nd ed. Hong Kong: Office of University General Education, The Chinese University of Hong Kong, 2012. 11-48. Print.
Poincare, Henri. The Value of Science: Essential Writings of Henri Poincare New York: Modern Library, 1992. Rpt. in In Dialogue with Nature: Textbook for General Education Foundation Programme. Hong Kong: Office of University General Education, The Chinese University of Hong Kong, 2012. 11-48. Print.