031-法學第10講：顛覆啟蒙－愛因斯坦，廣義相對論（因果律）

　　PS1：愛因斯坦，最初的問題意識為：「什麼是時間？」
　　PS2：我不是物理學的本科生，物理學是自修；現代物理這Part，我已盡力，但依然寫得極度吃力。若內容閱讀起來太艱澀，請閱讀者多擔待

　　1915年，愛因斯坦的廣義相對論（General Theory of Relativity），則是首次清楚揭示了「引力」的本質，實為「重力」。牛頓的觀點認為：「蘋果會掉落，是因為物質本身的質量，產生重力」；愛因斯坦－廣義相對論的觀點則認為：「引力是時空另一種形式的表現。蘋果會掉落，只是因為物質本身擁有質量，但之所以物質會有重量，則是重力場的影響所致。只要物質存在於空間中，就會使空間產生彎曲。看得見的物質，與看不見的重力場，兩者有如暗房裡的燈光，無燈即無光，無光亦看不見燈。」進一步，至1928年，波耳（1885-1962）提出「互補原理」以說明「光的波粒二象性」。至此，令因果律的無效，終定地為量子力學所驗證。
　　PS－互補原理：我們對自然的描述，不是為了揭露現象底下的真實核心，而是為了儘可能發掘經驗中的各種面向的連結。波和粒子，都是抽象的概念，只有透過與其他系統的互動才能觀察並定義出它們的性質。
　　PS－波粒二象性：光，有時會表現出波的特性，其他時候則表現出粒子的特性。（此即著名的雙縫干涉實驗）

　　關於「因果律」，牛頓萬有引力定律VS廣義相對論VS量子力學：
　　牛頓：P是P、Q是Q，若P則Q的決定性因果律；P、Q可清楚界分。
　　廣義：P雖是P、Q雖是Q，PQ共存的非決定性因果律；然P、Q實則無法分割。
　　量子：P是P也是Q、Q為Q亦為P的非決定性因果律；但P、Q根本無法界定（因為本質隨機，所以無法辨識）。

　　事（Q）出必有因（P），先有因（P）、後有果（Q）；前因後果，是再自然不過的道理。前因後果，內建了「時間」的概念在裡頭，而時間是絕對的、連續的、不可逆的，所以，方能形成「前」因「後」果的宇宙觀；另一方面，前因後果，是在描述「空間」內所發生的事件，這樣的宇宙觀認為，時間與空間，是兩個不同的概念。至於因果律部分，後來的果，是由先前的因「決定」的，所以是若P則Q的決定性因果律。

　　相對論除了透過揭示「引力」的本質，同時，更進一步藉由「引力」而揭開「時間」的本貌。什麼是「時間」？「時間」是空間的連續。何謂「一天」（時間）？地球自轉一圈（空間），謂之「一天」；四季（時間）何來？地球自身的傾斜角，於地球繞太陽公轉一圈（空間）時，與太陽光的照射，交互作用而形成。若離開空間？時間的概念無法存在；若離開時間，萬物永恆靜止，空間失去意義。時間&空間，是無從分割、渾然一體的概念，故稱為「時空」（Space-time）。
　　時間，是相對的，而非絕對的。當我們仰望浩瀚的星空時，我們其實正在觀看著整個宇宙的歷史，因為每一道星光，都是幾年、幾百年、幾萬年，甚至億年前所發出的光芒（光年，光速前進一年的「時間」，用以測量宇宙尺度的「空間」單位）；所以，呈現在我們眼前的星空，是原本處於各別不同時間點的恆星，在同一個時間點（此刻）聚集而成的景象。所以，時間，又怎麼會是絕對的呢？時間，是相對的。假設，此刻，太陽毀滅，地球上的我們，得等8分鐘之後，才會發現（太陽光行進到地球，需耗時8分鐘），時間，怎麼會是絕對的？時間，是相對的。
　　當原本「時間」與「空間」的獨立概念，被「時空」統合；當「時間」不再絕對。等於，決定性因果律的「前提條件」不復存在；所以，因果律，必須重新思考、重新理解，找出因果的合理解釋方式。
　　事件的發生，是存於「時空」內的。因此，我們可以說，所謂的事件，是對於特定「時空」下之某些要素聚集後的一種描述。在某種特定條件之下，EX地球尺度（公里，美國與台灣），若P則Q的決定性因果律，依然可以存在；但在某種特定條件之下，EX宇宙尺度（光年，地球與木星），若P則Q的決定性因果律，則無法成立。
　　像是宇宙尺度的黑洞，強大的引力，足以扭曲「時空」，讓時光旅行，在理論上、概念上，成為一種可能，也讓前因後果，不再是一種必然。前因未必導致後果，當前因已發生，且未抵達後果時，後果很可能已經出現，兩者便不再具因果性。在宇宙尺度的宏觀世界裡，因為引力與距離的雙重作用，讓「山中方七日，地上已千年」，成為一種可能，導致，我們原本所熟悉的因果律，未必能對於宇宙尺度所發生的各種事件，繼續保有相同的解釋力。（PQ共存的非決定性因果律）

　　量子尺度（原子、電子的微觀世界），次原子粒子沒有辦法同時擁有精確的位置和速度，無論是否有人在觀測「它」（次原子粒子），它都是如此（測不準原理，量子躍遷現象）！這可能是因為它都同時有粒子和波的特性（波粒二象性、雙縫干涉實驗），且任何量子尺度的物體都是如此，EX聲波，具有「頻率」，但同時具有「動能」，當我們越將它視為一個粒子，它的表現會越像波，反之，當我們越將它視為一個波，它的表現卻會越像粒子的運動方式。量子尺度中的物體特性？就是如此弔詭到不行！一切隨機（粒子？還是波？博杯！上帝才知道），所以無法預測；截至21世紀的今日，物理科學家，仍沒能搞懂它，唯有應用數學模型的方式，透過「機率」的形式才能去掌握它。量子世界，仍屬上帝留給世人的宇宙謎題。
　　量子世界（微觀尺度），唯一的定律，只有「隨機性」。量子世界裡，所有物體的運動方式，讓所有已知的物理定律都不再適用，唯獨「機率」才是唯一的真理。（P是P也是Q、Q為Q亦為P的非決定性因果律）

　　EX自然現象的降雨率，係將地球之天氣系統視為一封閉模型，而模型裡的各變數，如濕度、溫度、氣壓…等，縱然在理論上人類應可以偵測到每一個水分子的運動方式，但受限於人類之觀測技術，導致天氣系統之各變數，有如電子本身運動方式般地隨機而令天氣模型無法預測，只能以機率方式呈現。至於社會現象，若以極簡方式表述，縱將人類行為視為一穩定之常數，然因自然現象本身充滿變數，幾近於隨機，當我們將一個常數與隨機變數結合觀察，必然推導出需以機率方式去呈現社會現象之當然結論（1加上問號，仍必為問號）。況不論，即使排除所有自然現象，次將人類行為之總集合視為另一封閉模型，則變化萬千之人類各種行為，即使本質上雖屬有限，但仍幾近乎無窮盡，從而迫使我們於描述社會現象時，依舊不得不以機率方式去呈現，如犯罪率、生育率、男女比率、失業率…等。結論是：「量子特性，無所不在。」

　　對我們普羅大眾而言，平日「生活所應用的常識」，絕大部分，仍是「古典物理」的觀點，簡單來說，牛頓力學體系，是「生活在地球時所使用的尺度」（For開車、打棒球、溜冰）；只是，現代物理另外提供我們於面對「宏觀宇宙所使用的尺度－相對論」（For發射衛星、登月），以及處理「微觀世界所使用的尺度－量子力學」（For電腦、手機、晶片、核子反應爐）。即便對普羅大眾來說，生活中需要應用到現代物理的可能性其實並不高（並非人人都是太空人、電子工程師），但仍無礙於現代物理的世界觀進一步拓展人類視野的貢獻，以及現代物理觀點帶給人類的「深層啟迪」。

　　EX現代物理，留給世人永恆的「大哉問」：請問，月亮是否在天上？
　　古典物理：就算我沒有抬頭看，我也知道，月亮仍然會掛在天上。
　　現代物理：我們抬頭「看」的這個動作，本身也是一種「測量」；若我們不去「測量」它（看月亮），我們不會知道月亮是否掛在天上。