《BO》輕羅小扇抓書蟲～閱讀就是張著眼睛做夢。一起分享一個句子、一本書、一個作者、一段書蟲評論。我們要抓到很多書蟲坐在一塊啃書，啃食文字裡的經典不朽和新鮮知識～啪（一個抓到書蟲的狀聲詞概念 lol）
今天要介紹的書是：《從達爾文到愛因斯坦》
1. 為什麼我們要推薦這本書？
如果你想看的是那些偉大科學家的自傳故事，這裡可能會讓你失望了。作者寫這本書的目標很單純，就是矯正「科學突破全是成功故事」的觀念 ── 勝利之路不但布滿疏漏和錯誤，而且價值越高，出錯的機會就越大。
這本在講「錯誤」的書，適合那些關心科學家思考過程、好奇他們途中所遇到障礙，而非成就本身的讀者。想要深入了解科學演進，而非單方面接收課本上所給資訊的讀者，這本書不會讓你失望！
2. 誰適合閱讀這本書？
《星際效應》已經看了三、四遍，想更了解背後原理，視達爾文、愛因斯坦為偶像的，讓這本書徹底顛覆你的舊有印象吧（偶像也是有凸搥的時候啊）！
3. 推薦指數：★★★★☆
- 本書書摘：〈最大的錯誤〉
我的主題驅散了星系，但一統了地球。但願不會有「宇宙斥力」干預阻隔我們！
－－亞瑟‧艾丁吞爵士
當我把鑰匙往空中扔，它會在飛到某個高度後，掉回我的手中。鑰匙只會在抵達最高點時靜止片刻。顯然，地心引力是這種現象的成因。如果我能用某種方式以超過每秒七哩的速度推進鑰匙，它就能離開地球，就像二 OO 三年在距離地球超過七十億哩時失去通訊的先鋒十號太空梭 (Pioneer 10) 那樣。但是，在欠缺相反的力量下，單憑地球的重力是不會允許鑰匙漂浮在半空的。
一九二 O 年代有兩位科學家分別證明，全宇宙時空的性質應該十分類似。俄羅斯數學家及氣象學者弗里德曼，以及比利時神父暨天文學家勒梅特，他們皆認為愛因斯坦的廣義相對論適用於全宇宙。他們也旋即了解，宇宙所有物質及輻射的重力暗示時空－－愛因斯坦結合的時間與空間－－可以延伸也可以收縮，但就是無法平穩地保持固定。這個重要的發現成果最終為勒梅特和哈伯「我們的宇宙在擴張中」的發現提供理論背景。且讓我們從頭說起。
一九一七年，愛因斯坦本人率先試著按照廣義相對論方程式來理解整個宇宙的演化。他的第一步，就是將宇宙問題從思辨哲學轉化為物理學。當時宇宙擴張尚未被發現，此外，不僅愛因斯坦不知悉任何觀測的大規模運動，當時多數天文學家仍相信，宇宙只包含我們的銀河系，沒有其他東西。天文學家維斯托司里弗觀測到的「星雲」的紅移 (redshift，為光的延伸，後來被解釋成星系的退行速度)，當時知道的人也不多。固然有天文學家赫伯柯提斯 (Heber Curtis) 提出某些初步證據表示仙女座可能位於銀河系外，但哈伯一直到一九二四年才確切證明這個深刻的事實我們的銀河系不是整個宇宙。
一九一七年時，深信宇宙已達到最大規模、永遠靜止不動的愛因斯坦必須想方設法讓他的方程式描述的宇宙不致因自身的重量而崩潰。要達成物質均勻分布的靜止結構，愛因斯坦猜測，宇宙一定有某種斥力可以精確地抵銷重力。因此，在他發表廣義相對論短短一年後，愛因斯坦就提出－－看似至少乍看之下－－非常出色的解決方案 。在一篇標題為 （以廣義相對論探討宇宙 ） (Cosmological Consideration on the General Theory of Relatively) 的原創論文中，他為他的方程式創造了一個新名詞。這個名詞引發驚人的影響：萬有斥力！這種宇宙斥力被認為會在全宇宙起作用，致使太空的每個部分都在推擠另一部分－－與物質與能量的作用相反。如同我們很快就會發現的，質量和能量扭曲時空的方式，會讓物質一起墜落。
而這個嶄新的宇宙學詞彙則會以相反的方式有效地扭曲時空，致使物質分散。愛因斯坦所採用新常數的數值（加在眾人熟悉的重力之上）決定了這種斥力的力量。該常數由希臘字母代表，現稱為宇宙學常數（cosmological constant）。愛因斯坦證明他可以挑選宇宙學常數的數值來精準地平衡萬有引力與斥力，形成靜態、永恆、同質性、大小永遠不變的宇宙。這個模組後來被稱作「愛因斯坦的宇宙」。愛因斯坦以一個後來證明極富想像力的評論，為他的論文做總結：「創造那個項目只是為了讓物質的準靜態分布成為可能，用以解釋恆星的緩慢速度。」你會發現愛因斯坦這裡講的是「恆星的速度」而非星系，因為星系的存在和運動在當時仍未出現在天文學家的視界中。
除了少數例外，馬後砲常顯得清晰透徹。宇宙學家喜歡強調這個事實：因為提出宇宙學常數，愛因斯坦錯失了做出一個偉大預測的黃金機會。如果他堅守自己原本的方程式，他很可能會早哈伯十多 年預測出宇宙應該不是在收縮就是在擴張。這種說法當然沒有錯。不過，如我在下一章所主張，提出 宇宙學常數還是可能建構出同樣重要的預測。
你或許會納悶，愛因斯坦怎麼可能在原方程式裡加進斥力的條件，而不損及廣義相對論解釋其他 數種令人費解現象的成就？比方說，廣義相對論闡明水星每繞太陽運行一周，都會產生細微偏移。愛 因斯坦當然知道他的宇宙學常數有可能損及觀測結果的一致性，因此，為了避免不想看到的後果，他修改了方程式，讓宇宙斥力與空間分隔成正比。也就是說，在太陽系的距離量表上，斥力是感覺不到的，但一進入浩瀚的宇宙，它就愈來愈明顯了。如此一來，所有廣義相對論的實驗證據就可以獲得保存。
令人難以理解的是，愛因斯坦確實犯了一個驚人的錯誤：以為宇宙學常數會創造靜態的宇宙。儘管這個修正在形式上確實能給方程式一種靜態的解釋，但那種解釋描述的狀態是「不穩定的平衡」有點像以筆尖立起的鉛筆，或置於山頂的球稍微挪移，就會形成驅使整個系統離平衡更遠的作用力。我們不必複雜數學的幫忙也可以理解這個論點。斥力會隨距離增加，而一般的引力會隨距離減少。
因此，儘管我們找得到讓兩種力量彼此平衡的質量密度，但任何細微變動 (例如小小的擴張) 都會增加斥力、減少引力，使擴張加劇。同樣地，最細微的收縮也會引發徹底的崩解。艾丁吞在一九三 O 年率先指出這個錯誤，而他將此原創的洞察力歸功於勒梅特。不過，在那個時候，宇宙正在擴張的事實已廣為人知，所以愛因斯坦靜態宇宙的這個缺失不再引人注目。我也應補充，愛因斯坦並未在他原本的論文中明確說明宇宙學常數的物理學由來和它確切的性質。我們將在下一章回到這些有趣的問題當然，也有重力到底是如何施加斥力的主題。
雖然好些問題懸而未決，愛因斯坦大致上對於成功 (或說他這麼以為) 建構靜態宇宙模型一事相當滿意他認為這種宇宙可與天文學界盛行的思維並立。一開始，他對宇宙學常數感到滿意還有一個原因。對原有重力場公式所做的新修正，似乎能調和這個理論和愛因斯坦先前用於構思廣義相對論的某些哲學原理。尤其，原來 (沒有宇宙學常數) 的方程式，似乎需要物理家所稱的「邊界條件」(boundary condition)，意即為無限的距離確立一組物理量值。以愛因斯坦的話來說，這與「相對論精神」不符。不同於牛頓絕對空間與絕對時間的概念，廣義相對論的基本前提之一，正是沒有絕對的參照系統。
此外，愛因斯坦堅決認為時空的結構應該是由物質與能量的分布來決定。比如說，「宇宙的物質分布正逐漸化為虛無」的說法，無法令人滿意，因為沒有物質或能量存在，就無法適切地界定時空。但令愛因斯坦苦惱的是，原本的方程式容許空蕩的時空為結果。因此他很高興的看到，靜態宇 宙變得完全不需要邊界條件，因為靜態宇宙是有限的，會像球體表面一樣彎曲，自然就沒有所謂的邊界了。宇宙的一道光線會在環行一圈後回到起點。以此哲學觀視之，愛因斯坦，一如早他甚久的柏拉圖，總是排斥末端開口，也就是哲學家黑格爾 (Georg Wilhelm Hegel) 所說的「惡劣的無限」(badinfinity)。
– 文字摘自《從達爾文到愛因斯坦》
- 關於本書作者馬里歐‧李維歐（Mario Livio）：
馬里歐‧李維歐是國際知名的天文物理學家，任職於馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究中心（Space Telescope）。他著有廣獲好評、探討數學及藝術的《黃金比例：1.61803…的祕密》（The Golden Ratio），本書贏得國際畢達哥拉斯獎（International Pythagoras Prize）及皮亞諾獎（Peano Prize）；另著有《上帝是數學家嗎？》（The Equation That Couldn’t Be Solved, Is God a Mathematician?）及《加速的宇宙》（The Acceleration Universe）。他也撰寫部落格「好奇心靈」（A Curious Mind）。
（資料來源：商周出版，圖片來源：thierry ehrmann,CC Licensed）
