什麼叫做天文之「美」?從《地。-關於地球的運動-》看世人追求美的歷程

臨狼
德尼思化雜誌社
May 31, 2022

“If I have seen further it is by standing on the shoulders of giants.” — Issac Newton

Standing on the shoulders of giants,是不是giants並不重要,重點在於shoulders,在於眾數。

《地。關於地球的運動》,描繪了數代主角及許多不具名者,為追求各自的信念,或尋求真理,而前仆後繼、義無反顧的奉獻出一生,甚至是生命的故事。不同背景的人們,於圍繞宗教、天動說及地動說的衝突中,闡釋着各自對信仰、權威、人性、真理、信念等的看法。

有為了改變人生,希望自己與眾不同的巴德尼先生;
有僅崇拜上帝所創造的自然,而希望改變宗教行徑的隊長;
有深愛地動說,希望傳承「感動」的女兒喬蘭塔;
有貫徹始終打壓「異端」的父親諾瓦克;
有如Interstellar中Professor Brand般,即使早知是錯誤,但為了不讓自己及前人的努力白費,仍奉上一生的皮亞斯伯爵;

等等太多不同的奮鬥理由,當中最觸動我的是那份追求「美」的單純。

何謂「美」?

肉眼及鏡頭下的星空,credit :inefekt69

「美」是直觀上能看到的自然,如壯麗星空?

©魚豊

「美」是如皮亞斯伯爵般是偏執的堅持?

©魚豊

還是說,「美」的是像拉法爾觀察到六等星般的純粹與感動?

(註:視星等,是星體亮度的指標。數字愈負愈亮,反之亦言。六等星,基本上是普通人用肉眼能看到最暗的極限,亮度約為一等星的1/100。現代人於城市大約只能看到三至四等的天體。即使當時的人在幾乎沒有光污染的情況下,但受天氣影響限制及六等星數量不多等的原因,觀測到六等星仍是非常難得的。)

「合理的事物總是美麗的。」

對於「美」,亦有許多人可能會想起「黃金比例」1.618這個神奇數字。

creadt : Creative Commons Attribution 4.0 International

黃金比例,又稱費波那契數、「兔子數列」,把兩個數字的加總作為下一個數字:1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 ⋯⋯

這種神奇的比例,不知是習慣還是什麼原因,變成了美的代言人。它不單能在許多自然的事物上看到,例如星系的旋臂、貝殼、颶風、臉型等,還成為了許多經典藝術與建築作品的基礎。

©魚豊

「美」又或許是指所有符合預期的事物?

「那是上帝創造的自然,還是人類所製造的穿鑿附會?」

對於美學,天文或物理學家亦有一套特別的準則:

一、簡單 Simple,二、對稱性 Symmetry

©魚豊

天動說認為地球是宇宙的中心,而其他星辰都環繞着地球而運行。在地球不動的基礎上,為了匹配觀測到的行星運動,人們漸漸在模型上加上偏心圓、同心圓、本輪(在均輪上運動的圓)、均輪(有本輪在運動的圓),等不同的圓,以及更多的圓。

©魚豊

而地動說則提倡地球及其他星辰圍繞宇宙的中心 — 太陽運行(雖然亦是錯誤的)。以複雜性作比較,天動說的圓多達80個,地動說則只有約30個。與天動說的繁複及壓迫感相比,地動說更為簡單、更「美」。

由肉眼觀測以輔助打獵及農業,發展到現今用各式望遠鏡、粒子加速器等探索未知領域。科學的進步並沒有停止人們追求「美」的步伐,儘管推論的過程是困難繁複的,但保持方程式的簡潔已成為物理或天文學家的共識。

比如說,「現代物理學之父」愛因斯坦的質能方程式「E=mc2」,指出靜質量(m)與能量(E)的變換是對稱的,不但解釋了核變反應中的質量虧損、高能粒子的能量來源、印證了恆星發光的原理等,亦直接影響原子彈的發展。如此大影響力的理論,卻比起中學教的「畢氏定理」「a2+b2=c2」還要短。

所以「美」是對極簡主義的認同?

「現在吐出來的,都是無聊的常識。」

©魚豊

自古希臘起,人們就懂得幾何學,「圓」對當時的人而言就是最完美的形狀。太陽是圓的,月亮是圓的,大地亦是圓的,星辰的軌道理所當然地亦是完美的圓形。上面提到地動說有30個圓,便是因為哥白尼亦使用圓軌來描述行星運動。巴德尼先生發現橢圓軌的情節,現實上大概相等於後兩個時代的開普勒 Kepler (credit to 第谷 Tycho Brahe) 提出的新理論 — 開普勒第一定律 Kepler’s 1st law。一個極簡單的解,卻被「常識」耽誤了許多年。

與眾不同,才算是「美」嗎?

「上帝創造的這個世界,一定是無比美麗的。」

主流的現代物理學基本有兩種理論框架來解釋宇宙萬物。廣義相對論以研究重力來了解大尺度與高質量的世界;與量子場論以研究非重力來了解小尺度與低質量的世界。它們被稱為理論,而不是真理,因為它們只是合乎邏輯的推論結果,但仍有可能被新發現或思想推翻。

©魚豊

但如果有一個「萬有理論 Theory of Everything / ToE」能總括到所有物理奧秘呢?如果這個物理理論與事實或實在相一致,能否稱為真理呢? 如果它能被稱為真理,

「那麼這個真理,美麗嗎?」

每個人對「美」的定義各有不同,但追求「美」的過程總是能觸動人心。《地。-關於地球的運動-》肯定了無數過去或是現在默默努力的人,就如喬蘭塔所說,是「超越時空的奇蹟」。

By 臨狼 20220531

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