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  • 13May

        自我們於1978年從香港大學畢業,至2003年的廿五年間,以「激動人心」來形容人類探索大自然的成就實不為過。

        在宇宙學方面,人造衛星COBE對宇宙背景輻射的測量,大大鞏固了有關宇宙起源的「大爆炸理論」(Big Bang Theory)。而「暴脹學說」(Inflation Theory)的提出,則在理論的層面把「大爆炸宇宙學」推前一大步。把相對論和量子力學初步結合而建立起來的「宇宙波函數」(wave function of the universe),更為我們破解「時空的肇始」這個「終極之謎」打開了缺口。

        在天文學方面,科學家發現了星系呈絮狀分布(filamentary distribution)的宇宙超宏結構。哈勃太空望遠鏡為天文學家提供了嶄新的視野。1987A超新星大大加深了我們對超新星爆發的瞭解。1985/86年的哈雷彗星回歸固然引起全球的熱潮,但八年後的彗星撞木星,則更為天文學家帶來意外的驚喜。

        更令人興奮的,是天文學家發現了愈來愈多的恆星擁有行星系統(即別的太陽系)。這些發現大大加強了地球以外有其他生命存在的可能性。

        在生命的起源和演化方面,對加拿大西部布爾吉斯頁岩(Burgess Shale)的軟體動物化石群的重新研究,以及中國雲南澄江動物群的發現,為我們對六億年前多細胞生物興起的「寒武紀大興盛」(Cambrian Explosion)帶來了嶄新的認識。

        另一方面,「遺傳漂移」(genetic drift)的確立與「分子鐘」(molecular clock)的應用,則大大增進了我們對生物演化的系譜與歷程的瞭解。

        在理論的層面,將博奕論(game theory)用於生物行為模式演化的研究取得了豐碩的成果,卻也引起了環繞著「自私的基因」和「社會生物學」(sociobiology)的激烈爭論。

        「新恐龍觀」的提出引發起新一輪的恐龍熱潮。而「小行星碰撞假說」則首次為恐龍滅絕之謎提供了令人信服的答案。引申下來,科學家對生物史上的大滅絕也作出了更深入的研究。

        在人類起源方面,新的古人猿品種如匠人(Homo ergaster)、拉米度地猿(Ardipithecus ramidus)及撒哈人猿(Sahelanthropus tchadensis)等的發現,加深了我們對人類早期演化的瞭解。而基於分子生物學提出的「夏娃假說」(The Eve Hypothesis),則引起了有關現代人(智人,Homo sapiens)起源的爭論。

        在物理學方面,頂夸克子(top quark)的發現大大鞏固了有關物質結構的「標準模式」。W及Z玻色子(bosons)的發現,則進一步鞏固了有關強核力、弱核力和電磁力這三種基本自然作用力的「統一場論」(Unified Field Theory)。

        在一個更深的層面,「超弦理論」(Superstring Theory)為我們窮究「物質之謎」提供了新的線索。可惜驗證這一理論所需的能量,遠遠超乎現今科技所能達到的水平。

        在固態物理方面,室溫超導的發現使人們對超導性的研究跨前一大步。在化學方面,超分子化學(supremolecular chemistry)為人類對大分子的研究開拓了新的方向,而碳60球體分子以及納米管(nanotube)的發現,則令分子工程學(又稱納米科學nanotechnology)從幻想變成事實。

        在生物學方面,最大的進展莫過於人類基因圖譜(human genome)的測定,這是人類瞭解自身奧秘的一項里程碑。與此同時,遺傳工程學的突飛猛進帶來了多種疾病(包括癌病)的「基因治療」的可行性,卻也帶來了有關生物個體的複製(cloning)和基因改造食物等激烈的爭議。

        在大腦的研究方面,功能磁共振造像術(Functional MRI)的發展,使我們可以觀測到各種思考及與喜、怒、哀、樂等情緒相關的大腦活動。這固然是重大的科學進步,卻也引起有關侵犯個人私隱甚至「思想審查」的憂慮。

        在愛滋病毒蔓延全球的同時,科學家又發現了另一種可怕的病毒 —— 一種比病毒更原始的傳染性蛋白顆粒(prion)。它導致的瘋牛症(在人類是庫賈氏症和克魯症)曾一度引起公眾恐慌。

        在地球科學方面,解釋冰河紀的天文假說被證實。臭氧洞的發現對人類肆意破壞環境的行為敲響了警鐘。而更為令人擔憂的,是「溫室效應」所帶來的全球升溫。過去一百年來,全球平均溫度最高的十年,都在這廿五年內出現。聯合國的專家小組IPCC經過長期和深入的研究指出,這個趨勢若繼續下去,廿一世紀將出現兩極冰冠溶化和海平面上升的全球性大災難。

        這廿五年來,地球上出現了數次重大的厄爾尼諾(El Nino)事件。對這些事件的研究,大大加深了我們對大氣和海洋如何相互影響的瞭解。

        上述的進展可能已經令人目為之眩,但我們還未介紹最激動人心的一項發展︰系統科學在這廿五年間取得的革命性成就。

        掀起這場革命的是混沌理論(Chaos Theory)。雖然早於六、七十年代,科學家已經作出了關於「決定性混沌」(deterministic chaos)、費根鮑姆常數(Feigenbaum universal constant)和曼德布洛集(Mandelbrot set)等重大發現,但有關混沌理論和非線性動力學(non-linear dynamics)的研究熱潮,可說自八十年代初才正式開始。很快,有關的研究與系統科學的研究結合,衍生出以探究事物如何從混沌走向秩序為主題的複雜結構理論(Theory of Complexity)。

        隨著我們對「複雜適應系統」(Complex Adaptive Systems)的深入認識,一些科學家已不單把有關理論應用於自然現象的研究,而是進而用於心理、社會和經濟等現象的分析。

        不少科學家指出,正如相對論為人類認識宏觀的宇宙帶來突破,而量子力學為人類認識微觀宇宙帶來突破,混沌理論和複雜理論則為我們認識與人類最密切相關的中觀尺度的宇宙帶來了突破性進展。在二十世紀的科學發展史中,這無疑是繼相對論與量子力學之後的第三大科學革命。

    (原刊於《香港大學第一九七八屆銀禧紀念特刊》)

    Posted by Eddy WC Lee @ 3:02 pm

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