時光旅行的吸引力:為什麼人類總想回到過去?
時光旅行的吸引力:為什麼人類總想回到過去?

本文摘自《我們都是時間旅人》,時報文化出版

在精神上持續聚焦於時間,並詳加檢驗,為什麼會如此困難?甚至到令人難為情的地步?實在是白費功夫、笨手笨腳、又疲累得令人惱怒!

──俄籍美裔小說家弗拉基米爾.納博科夫(Vladimir Nabokov,1899-1977)

什麼是時間?時間只是個名詞。一個用以表示某事物或某些事物的詞。但當大家忘記自己爭的到底是一個詞還是一個東西時,往往就偏離主題,還偏得很誇張。五百年來,字典創造出一個先入為主的觀念:每個字都要有定義。所以時間到底是什麼?「一個非空間的連續體。在這個連續體中,事件的產生有明顯的不可逆連續性,而且是從過去經過現在直到未來。」(美國傳統英語字典,第五版)。編辭典的委員們辛辛苦苦處理這四十幾個字,而且每個字一定都經過無數次爭論。

科學家牛頓、施莫林,也無法量化時間

我們都曉得時間是無法察覺的。它是非物質的。我們看不見、聽不見也摸不到。如果有人說他們感到時間經過──那只是一種說法而已。他們感覺到的是其他東西──壁爐架上滴答響的時鐘,或他們自己的心跳,又或是其他意識不到、各種各樣屬於身體節律的表現形式。但不管時間到底是什麼,它都藏在我們的感官捕捉不到的地方。

我要問的是,到底是怎樣的感覺讓我們知道有時間存在。畢竟,所有從感覺獲得的資訊都是暫時的,只會在該事件還留有印象時才會存在。就是因為有這樣的想法,我們才會想要有能理解時間的感官。

然而,我們從時間獲得的感受與空間截然不同。閉上眼睛,空間就消失了:你可以在任何地方。你也許變大,也許縮小,然而時間還是繼續流逝。「我耳中聽到的不是時間,是血液流過我的腦子,從那兒流經頸部朝心臟而去的血管,回到個人痛苦的所在,而它,與時間沒有任何關連。」納博科夫如是說。完全與世界切斷,接收不到任何知覺,即便如此,我們仍有數算時間的可能。沒錯,我們習於量化時間(「……而在我們的想像中,它是一種質量,」虎克說。)這帶領我們做出一個看似合理的解釋:時間就是時鐘所測量的東西。但時鐘又是什麼呢?一個用以測量時間的儀器。

一旦我們將時間想像成一種質量,顯然就可以儲存它。我們儲存時間、花用時間、累積時間、囤積時間。在現代,我們可說是近乎偏執地去做這一切,但這種概念至少存在四百年了。

牛頓──他是發明質量概念的人,卻一直很清楚時間沒有任何質量。它不是一個物質,然而他卻說時間會「流動」。他以拉丁文寫道tempus fluit。羅馬人說tempus fluit,時間飛逝,又或者,反正這個格言從中世紀開始就出現在英國的日晷上,因此牛頓當然知道。沒錯,一旦我們知道要去測量,隨即就會發現時間轉瞬即逝,而且毫無影蹤。但時間到底怎麼飛逝的?這又是另一種說法了。而假如時間沒有實體,它又該如何流動?

有個21世紀的理論家開始挑戰主流觀點──李.施莫林(Lee Smolin),1955年生於紐約,是量子引力的專家,同時也是加拿大圓周理論物理研究所(Perimeter Institute for Theoretical Physics)創辦人。「實際上,我們的感知中永遠都會存在一些時刻。我們對於那些時刻的感受就是時間流的一部分,它並非幻象。」施莫林寫道。時間凍結、永恆、四維空間的條狀時空(spacetime loaf)──這些是所謂的幻象。永恆的自然法則像完美的等邊三角形。無可否認,它們確實存在,但只存在於我們心裡。

我們經歷的每件事、每個想法、印象、意念,都是瞬間的一部分。對我們而言,整個世界是由許許多多連續瞬間組成,對此我們沒辦法多做什麼。我們沒辦法選擇要居住在哪一時刻,或要在時間中往前或往後。我們也不能大步一躍,不能選擇該時刻流動的速率。在這種情況下,時間跟空間完全不一樣。你可能想反駁,說每起事件不也是發生在特定時間點嗎?可是我們在空間中是可以選擇要移向何處的。這差別其實不小。嚴格說來,這形塑了我們全部的經驗。

時間是基本要素,但空間是一種幻覺

為了評估一下這個網絡與相對關係的空間觀點,我們的眼光必須限縮在相互連接的數位世界:網際網路。它就像一世紀前的電報系統,普遍被認為是「扼殺」空間的事物。之所以這麼說,是因為它能夠超越物理維度,讓你跟一個網絡端點最遙遠的人成為鄰居。這已經不是六度分離理論了,現在我們擁有的是十億度的連結性。

我們生活的世界,是一個低維度空間與生俱來的界線遭科技碾壓的世界……從手機的觀點來看,我們住在兩百五十億維度的空間,裡頭幾乎每一個人類同胞都是我們最親近的鄰居。網際網路造成的現象當然也一樣,隔離我們的空間完全被網路的連結給瓦解。

所以,也許現在我們可以較容易看清事物的樣貌。這便是施莫林的信仰:時間是基本要素,但空間是一種幻覺。「真正建構起這個世界的是生氣勃勃的網路」,而網路本身(包含其中的一切)可以、而且也一定會隨著時間進化。宇宙不會受到任何影響。我們會感受到變化、感受到動態,並試著去理解成千上萬種疑惑。換句話說,最難的問題在於意識(consciousness)。於是我們回到了起點,回到威爾斯的時間旅人。

他堅持認為時間與空間唯一的區別就是「我們的意識會跟著流動」,不久後,愛因斯坦和閔考斯基也講了一樣的話。物理學家與自己的問題發展出一種愛恨交織的關係。一方面,那其實根本不甘他們的事──就丟給(勉強算數的)心理學家就好;但另一方面,他們又想解救那些觀察者──負責測量的人、累積知識的人──別讓他們瞎搞到最後卻發現那種酷炫的特質根本不可能存在。意識不是什麼奇妙的旁觀者,它也是一種我們試圖去理解的宇宙。

時間是什麼?時間會變,它是我們記錄一切的方式。

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2025年總統科學獎〉沒有前人就自己開路!「高熵合金之父」葉均蔚院士,引領全球材料新革命
2025年總統科學獎〉沒有前人就自己開路!「高熵合金之父」葉均蔚院士,引領全球材料新革命

想像一下,人類數千年來對物質世界的理解,突然被一個大膽構想徹底顛覆,會是什麼樣子?

當傳統材料學界仍謹守1~2種主元素為基底的定律時,2025年總統科學獎得主,國立清華大學材料科學工程學系特聘研究講座教授、中央研究院院士葉均蔚院士,卻逆向思考,開創能讓數十種元素混合的「高熵合金」領域,不僅為元素週期表注入嶄新生命力,更點燃全球半導體、智慧機械、綠能科技、國防與生醫等領域的無限創新火花。

「潛水」8年,釀出材料革命

葉院士透露,自古以來,要想構成「合金」,都由單一或少量元素構成,但1995年,他在驅車前往臺北的路上,腦中靈光乍現,迸發出讓多種元素混合成合金的想法。

有意思的是,葉院士很清楚,「高熵合金」這項突破性構想,將會徹底顛覆材料學的根基。因此,為了鞏固臺灣的領導地位,1995至2003年間,他刻意沉潛、默默研究,不發表任何相關論文,「這是我的經營管理策略!」他認真道。

葉院士於頒獎典禮發表研究之路的心聲點滴。
葉院士於頒獎典禮發表研究之路的心聲點滴。
圖/ 數位時代

因此儘管8年寒窗苦讀無人知,甚至曾有計畫審查委員直言,若讓高熵合金的計畫通過,會鬧出「國際笑話」,葉院士仍憑藉著對高熵效應的堅定信念,逐步累積實驗數據與理論心得,最終於2004年,一口氣發表5篇高熵材料論文,為高熵合金新材料命名、定義和建立理論基礎,之後平均每年發表10篇研究,並陸續提出高熵效應、晶格扭曲效應、緩慢擴散效應、雞尾酒效應等核心效應,對材料科學理論做出重大貢獻。

這股「論文風暴」,不僅讓《Nature》在2016年發布專題報導,確立了高熵合金領域的價值,以及確認臺灣做為發源地的地位,還成功引發全球專家學者的重視與跟進,也讓葉院士成為「高熵合金之父」。

在為臺灣奠定高熵合金領導地位之餘,葉院士還期望將這股力量向下傳承,因此在清華大學成立全球首個高熵材料研發中心,由他擔任主任。中心匯集了來自全臺各大學逾60位跨校、跨領域的頂尖教授,組成材料界的「夢幻隊」,一同探討高熵學理,開發高功能材料,每年還開設相關課程,培育近百名具備傳統與高熵「全材料」研發能力的專業人才,為學界、業界提供源源不絕的活水。

更重要的是,葉院士很早就知道,學術研究的價值不應只停留在論文發表。事實上,他在從事教職之初,便開始擔任業界顧問,深入現場解決問題,這反過來讓他的研究,更加貼近現場。

2021年,他透過清大授權高熵材料科技的3千萬元授權金,如今,在資本市場已增值8倍,達到2.4億元;他也擁有逾50項專利,其中,超過22項為高熵材料發明專利授權,「學者不能只在『象牙塔』中做研究,要積極與產業互動,將所學貢獻於實用,尤其現今臺灣製造業面臨轉型挑戰,學術界的創新非常關鍵。」

看著葉院士現今擁有的非凡成就,多數人可能以為他背景優渥,其實,他出生偏鄉、從未出國留學、進修。來自宜蘭南澳的他,成長過程中資源相對匱乏,但這反而養成他從小「凡事自己動手做」的習慣,「這種獨立解決問題、親身實踐的精神,就是我在科學研究上,不斷突破的基石。」

葉院士全家於2025總統科學獎頒獎現場溫馨合影。
葉院士全家於頒獎現場溫馨合影。
圖/ 數位時代

不曾出國留學、進修,也能做出世界級的突破

葉院士從學士、碩士一路念到博士,是標準的「清華大學材料科學工程寶寶」。在那個「去去去去國外」、留學盛行的年代,他選擇做個異類,深耕臺灣,「對國家做出貢獻比個人發展更重要!而且我相信,就算在臺灣,也能憑藉我們的智慧、能力,做出世界級創新。」

葉院士建議,年輕學者、莘莘學子們應心存善念,並秉持著求甚解、動手做的態度,多元、快樂學習,「強大的企圖心,能創造價值;與人為善,則能聚集眾力,共同實現宏大目標。」

臺灣「高熵合金之父」葉院士,賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」 殊榮。
臺灣「高熵合金之父」葉院士,賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」 殊榮。
圖/ 數位時代

問「高熵合金之父」接下來還有什麼目標?他笑稱,自己自大學二年級起,便懷抱著「飛碟夢」,而要實現夢想,需要室溫超導、極耐高溫等前所未有的材料,他仍在兢兢業業努力中。飛碟夢看似遙遠,卻是前進的燃料,向來「說到做到」的葉院士,用對未來的無限想像,持續為材料科學鋪設一條通往新世界的道路,也為臺灣留下珍貴的創新資產。

葉均蔚 院士
專長:高熵合金及相關材料、製造工程等
現職:國立清華大學材料科學工程學系特聘研究講座教授
成就:開創「高熵合金」領域,徹底顛覆傳統金屬材料設計思維,為臺灣在高階製造、綠能技術及核融合能源領域奠下堅實根基

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