SENSE隨筆140102
萬有理論：解釋萬物的理論？
供稿人：蟬
<在解釋哪一個世界？>
1999年上映的美國科幻電影《The Matrix》叫好又叫座，講述人類被機器控制，成為能源原料，活在虛構的電腦程式世界裡面。先知型人物Morpheus提供能夠重返真實世界的紅色藥丸給主角Leo，導出了後續的故事。
相信這一幕曾經讓很多觀眾思考過下面的問題：Leo如何知道吃了紅色藥丸後感受到的世界是“真實”的呢？先撇開哲學家如「懷疑論」者笛卡兒的說法，看看物理哲學界如何看待這個問題。
大眾普遍認為物質世界是獨立independent，並且客觀objective地存在的，而科學則是研究箇中現象phenomena的學科。
在牛頓式古典物理學時代，人們相信世界是獨立於研究者而存在的。*** 牛頓力學對事物當下和未來行為的關係，提出確定並相當準確的預測。它超凡的解釋力為工業革命作出鉅大貢獻，令「科學決定論」蔚為主流。
然而隨著現代物理學的發展，科學家發現日常的物件是由更細小的物質（如電子和光子）所組成的，這些物質的行為不能以牛頓力學作出解釋。
量子力學的基石「不確定性定律Uncertainty Principle」與古典物理學背離，Th.指出除非有觀察者作出量度，否則粒子自身並沒有確定的位置與速度。***
這理論一出，科學界對於物理世界狀況的確定性，信心已遠不如前。話雖如此，今日人們在日常生活之中，如建築運輸，甚至太空探險，毫無問題倚賴的依然是牛頓力學。
現代物理學清楚知道並無獨立於模型model而存在的理論。 物理學理論不再是物質世界規律的法則，而是表達模型與其現象的關係。*** 這種謙遜地將 “真實世界”與人類 “感知的世界”中間保持距離的想法，可以稱為「相關真實理論model-dependent realism」。****
<弧型魚缸與地心說>
多年前意大利Monza市立法規定不可以弧型的魚缸去飼養金魚，原因是弧型的魚缸令缸內的金魚看到扭曲的世界。情況有點像15世紀天文學者 哥白尼Copernicus提出「日心說Heliocentrism」之前，大眾以至科學家皆以為太陽是圍繞地球旋轉的。而托勒密Ptolemy提出的「地心說Geocentrism」也確實符合當時的觀察。
據霍金Hawking所指，日心說之所以推翻地心說，純粹是因為它的假設 “太陽靜止不動”能簡化理論當中的計算過程，而並非觀察到太陽是靜止的這個現象。***兩者在當時均具相當的解釋力，因而無法確切地推翻對立的理論。
七十年代，物理學界提出野心勃勃的「弦理論String Theory」，嘗試將傳統力學和量子力學相結合，建立一套無所不包的「萬有理論Theory of everything」。到了九十年代，卻發現理論推展至一個相當尷尬的地步，他們發現至少有5套有效的弦理論。
這5套理論的關係有點像演釋推理deductive reasoning中過程的不同步驟：一種在數學界稱為「對偶duality」的關係，但個別理論都只能在一定的條件下對現象作出合適的描述。***似乎要建立一套描述萬物的理論並沒有設想中那般容易。
<M理論>
現時理論物理學界相信5套弦理論是一套更基礎的理論：「M理論」的近似理論。M理論與傳統的物理學理論不同的是，它不是單一理論，而是一個網絡的相關理論network of theories。
M理論就好像地圖一樣：以一系列的平面圖去描述一個立體的地球。要完全了解整個地球的地面狀況，只能將所有地圖連接在一起，而當中存在著重疊的地方。與地圖大為不同的是：M理論所描述的現實世界即使存在，也未必如人們單純了解般的獨立客觀地存在，而是由不同面向和層級的現實reality所組合而成的。
這可能暗示著: 所謂的 “真實世界”， 只是人類對世界了解的界限。***
參考：
The (Elusive) Theory of Everythingfrom《The Best American Science and Nature Writing 2011》, Stephen Hawking and Leonard Mlodinow
延伸閱讀：
《大設計The Grand Design》，2011，Stephen Hawkingand Leonard Mlodinow