TITLE: 第二章 The Rule of Law, 法則的尺度 AUTHOR: QUENCY DATE: 05/11/2015 04:37:20 PM CATEGORY: 大設計 STATUS: publish ---- BODY:
第二章 The Rule of Law, 法則的尺度
在維京人的神話故事中，有兩頭名為斯庫爾(Skoll)和哈提(Haiti)的狼追逐著太陽與月亮。當牠們攫住太陽或月亮時，就會出現日蝕或月蝕，地面上的人類這時便會盡可能製造噪音，希望能嚇跑狼兒來拯救日月。在其他文化中也有類似的神話故事，不過後來大家一定注意到不管是否大聲敲打器物或直接逃命，太陽和月亮很快會重現。後來人們一定也注意到，日蝕或月蝕並非隨意發生，而是以規律的模式重覆出現。其中以月蝕的模式最為明顯，讓古代的巴比倫人得以相當精準地預測，儘管他們並不明白月蝕是因為地球遮住太陽光線所致。日蝕則比較難預測，因為在地球上只有約三十哩寬的狹長地帶才看得到。不過一旦有所了解，便會明白這些模式代表日蝕或月蝕並不是由超自然的存在恣意宰制，而是受到一定的法則支配。
儘管早期文明能夠成功預測某些天體運動，但是對人類的祖先來說，自然界大多數事件都難以預測，像是火山爆發、地震、風災、瘟疫，甚至是腳趾甲內生，好像都沒有明顯的原因或模式。古代將天災歸因於神祇發怒或惡作劇是很自然的事情，災難常被視為人類觸怒天神的徵象。例如大約在西元前5,600年，現今美國奧勒岡州的馬茲瑪（Mazama）火山爆發了，
奧勒岡州的克拉瑪斯族（Klamath）印第安人有一則傳說，與馬茲瑪火山爆發的每項地質細節都相當吻合，但是添加了一點戲劇性，將這場浩劫歸咎於人類。也許是罪惡感作祟，人類總是可以找到方法來怪罪自己。傳說是這樣的：地府之神拉歐（Llao）愛上克拉瑪斯酋長美麗的女兒，然而她對拉歐嗤之以鼻，由愛生恨的拉歐於是想用大火毀滅克拉瑪斯。所幸，上天之神斯開爾（Skell）同情人類而與拉歐激戰，最終拉歐負傷逃回馬茲瑪山裡頭，在山頂留下一個大洞，最後洞口被水填滿。
由於古代人對自然法則無所知悉，於是創造出全盤主宰人類生活的神祇。我們有愛神和戰神，有天地日月之神，有海神河神，有雨神雷神，連地震和火山也有神明。神明高興時，便賜與人類風調雨順與天下太平，免於天災疾厄肆虐。當神明不悅則降下災難，帶來乾旱、戰爭、瘟疫等傳染病。由於人類不明白自然因果之道，神祇便顯得天威難測，只得任其擺布。但是大約在二千六百年以前，自泰利斯（Thales of Miletus，約624 BC–546 BC）起情況便開始改觀，出現了「自然運行遵循固定法則且能理解」的想法，也展開一段漫長的歷程，以宇宙是受自然法則支配的概念來取代天地人我受眾神統御的觀念，並且認為宇宙據以創造的基本藍圖終將為人類所明白。
從人類歷史發展的時間長短來看，對科學的探尋算是相當新近的事情。人類，也就是智人，在西元前200,000年源起於撒哈拉沙漠以南的非洲；文字則僅能追溯到西元前7000年左右，是農業社會的產物（有些最古老的刻文是記載每人每日啤酒配額）。在偉大的古希臘文明中，最早的文字紀錄出現於西元前9世紀，但是古希臘文明顛峰的「古典時期」是始於西元前6世紀末。根據亞里斯多德（Aristotle, 384 BC–322BC）所言，泰利斯約在那時首先提出「世界能被了解」的想法，主張生活中複雜的事物可以化約成簡單的原則，不用訴諸神話或宗教說法來解釋。
一般公認，人類首度預測日蝕是泰利斯在西元前585年所為，雖然他的精準預測大概是僥倖猜中而已。因為泰利斯未留下自己的著作，所以世人對他所知不多，只知道他家是愛奧尼亞地區知識份子喜歡聚集的地點。愛奧尼亞當時是希臘屬地，影響力東及土耳其、西達義大利。愛奧尼亞人極愛發掘自然現象背後的基本法則，這種科學特色是人類思想史上一座重大的里程碑。他們的取徑相當的理性，許多結論與今日以更複雜的方法所得的結果相似度驚人。愛奧尼亞代表了一個重大的濫觴，只是其科學成就大多已被遺忘在時間的洪流中，只能等待日後再度被發現或發明，有時候還不只一次。
根據傳說，以今日的標準稱得上自然法則的第一道數學公式是由愛奧尼亞人畢達哥拉斯（Pythagoras，約580 BC–490 BC）提出，這道畢氏定理如下：直角三角形的斜邊（最長邊）平方與另兩邊的平方和相等。有人說畢達哥拉斯也發現了樂器的弦長與音調間的數學關係，用現在的話來說，兩者的關係可描述成在一定張力下弦振動的頻率（每秒振動次數）與弦長呈反比，這可解釋為何低音吉他的弦長一定會比一般的吉他來得長。畢達哥拉斯可能並未真的發現這點（他也未曾發現畢氏定理），但有證據顯示，早在他的時代人們就已知道弦長與音調有關係。若真如此，我們可將這道簡單的數學公式當做是「理論物理」的首例。
除了上述弦長法則之外，古人正確提出的物理定律只有古代最了不起的物理學家阿基米德（Archimedes，約287 BC–212 BC）所闡述的三項原理。首先是槓桿原理，可解釋為何小小的施力能舉起重物，因為槓桿會使作用力依施力點與重物相距支點的距離的比例放大。浮力原理指在液體中的物體會受到一個向上的作用力，作用力的大小與物體所排除液體的重量相等。反射原理指光線入射鏡面的角度與光線從鏡面反射而出的角度相等。但是阿基米德並未稱這些為「定律」或「法則」，也未用觀察或測量加以解釋。相反地他把這些當成純粹的數學定理，屬於不證自明的系統，就如歐幾里德的幾何學是不證自明的公理一般。
隨著愛奧尼亞影響力的傳布，也開始有人認為宇宙具有內在秩序，可透過觀察而理解。安那西曼德（Anaximander，約610 BC–546 BC）是泰利斯的朋友（可能也是學生），
約在同時，希臘北部愛奧尼亞屬地的德謨克利特（Democritus，約460BC-370BC）思考著切割物體的問題。他認為應該不可能無限制地切割下去，主張包括生物在內的天地萬物都是由無法分割的基本粒子所構成，並稱這些終極粒子為「原子」；這個詞彙是從希臘文的形容詞「不可分割」而來。德謨克利特相信，各種物質現象都是原子碰撞的產物，稱為「原子說」。他主張在空間中運動的原子若是未受干擾，將會持續前進，即為今日的「慣性定律」。
另外，愛奧尼亞晚期的科學家愛里斯塔克斯（Aristarchus，約310BC-230BC）率先提出一項革命性想法，指出人類在宇宙中很平凡，並非居宇宙中心。他遺有一項計算，是仔細觀察月蝕期間地球投在月球上的陰影大小之後，所做的一項複雜幾何學分析，得出太陽必定比地球大上許多的結論。 也許他受到微小物體應該環繞巨大物體的想法所啟發，成為主張地球並非是行星系統中心，而是與其他行星共同環繞太陽運行的第一人。一旦理解到地球不過是一顆平凡的行星，就很容易推演出太陽也不特別的想法。愛里斯塔克斯也猜到這點，他認為夜裡閃爍的星星，其實只是極為遙遠的太陽而已。
愛奧尼亞文化不過是古希臘哲學眾多學派中的一支，而每個學派素有不同的傳統，彼此牴觸乃是司空見慣。可惜的是，愛奧尼亞人認為大自然有法則可加以解釋，並可化約成一套原理的自然觀，其影響力只存續了短短幾個世紀。其中有一個理由是，愛奧尼亞人的理論常常與自由意志或神祗介入世界運作的觀念互不相容。這種驚人的「不足」之處，不僅讓許多希臘思想家深覺不妥，甚至直到今天仍然令不少人無法接受。例如伊比鳩魯（Epicurus，約341BC-270BC）就反對原子說，他的觀點是「遵循神話傳說，勝於淪為自然哲學家命運說之『奴隸』」。亞里斯多德也排斥原子的概念，
雖然古希臘人對於自然的某些推測頗有洞見，但是大部分觀念都無法通過現代檢驗而成為有效的科學。原因之一是希臘人未發明科學方法，發展理論並不具實驗驗證的目標。因此若有一人主張原子呈直線前進，直到與第二個原子碰撞為止，而另一學者宣稱原子呈直線前進，直到撞上獨眼怪為止，這兩種主張並沒有客觀的方法可以判斷對錯。原因之二是當時在人世法則和物理法則之間並無清楚分界，例如在西元前5世紀時，
古代人主張必須「有意」遵守自然法則的觀點，反映出他們將重點放在自然為何如此運作，而非自然如何運作上。亞里斯多德是主要提倡者之一，排斥以觀察為主的科學觀念。當然，古時候要進行精確測量和數學運算極為困難，現今運用的十進位遲至約西元700年才由印度人跨出一大步。發明這麼好用的工具。至於加減符號直到15世紀才出現，等號與準確至秒的時鐘也遲至16世紀才問世。
不過，亞里斯多德並不認為測量和運算上的困難對發展能夠產生量化預測的物理會造成阻礙，反倒認為那沒有必要。他用自己中意的原則來建立物理學；會排除自己不喜歡的事實，專心研究事物發生的理由，卻極少探究事實真相。當主張明顯與觀察不吻合時，亞里斯多德的確會調整自己的結論，只不過常常是強作遁詞、掩蓋矛盾而已。這麼一來，無論自己的理論如何嚴重背離事實，他都有辦法改到讓矛盾儼然消失無蹤。例如他提出一項運動理論，指重物會以一定的速度掉落，此速度與物體重量呈正比。
現代的自然法則觀念終於在17世紀浮現，克卜勒似乎是第一位用現代科學方式理解自然法則的科學家，雖然之前提過他抱持「萬物有靈」的物理觀。伽利略·伽利萊（Galileo Galilei, 1564–1642）其在科學著作中並未使用「法則」一詞（雖然在某些譯本中出現過）。不管是否使用「法則」一詞，他的確發現許多法則，
笛卡兒相信，所有的物理現象都必須用運動物體的碰撞來解釋，可謂是牛頓著名運動定律的先驅。笛卡兒主張，自然法則無論何時何地都成立，而且明確指出遵守這些法則並不意謂運動物體具有心智。笛卡兒也了解今日所謂「初始條件」的重要性；「初始條件」描述一個系統的起始狀態，可預測系統之後的發展。給定一套初始條件後，自然法則會決定系統將如何隨時間演變發展，但是如果沒有一組特定的初始條件，便無法確定其發展情況。例如，時間零點當時，頭頂正上方有一隻鴿子正在方便，鴿糞掉落的路徑將會由牛頓定律決定。但是零時之際鴿子是靜靜站在電線桿上或是以每小時二十哩的速度飛行，結果將大相逕庭。為了要應用物理法則，一定得知道一個系統開始時的情況，或至少要知道在某個特定時間點的狀態為何。（也可以運用這套法則反推系統先前的狀態。）
有了自然法則存在的新信念之後，也有人開始嘗試讓自然法則與上帝的概念妥協相容。笛卡兒主張，上帝可恣意改變倫理命題和數學定理的真偽，不過祂卻不能改變自然律。他相信，上帝頒布自然法則，但是對於法則沒有其他選擇；祂之所以選擇這些法則，是因為我們所知的法則是唯一可能的法則。這似乎打擊了上帝本身的權威，但笛卡兒繞過這點，主張自然法則之所以無法改變，是因為法則本身乃上帝本質的反映。若這點說法成立，有人可能會覺得上帝仍然有創造出各形各色世界的選擇，每個世界各有一套不同的初始條件，但是笛卡兒對此也予以否定。他主張，無論宇宙伊始是如何安排的，隨著時間推移會演化出與我們相同的世界。他更覺得一旦上帝啟動世界運轉，便會完全放手不管。
牛頓（Isaac Newton, 1643–1727）也抱持類似的立場。牛頓用三大運動定律和重力法則解釋了地球、月亮、行星的軌道運行與潮汐現象，也讓大家廣為接受現代的科學法則觀念。他創造的少許方程式與據此衍生的複雜數學架構，
自然與自然法則隱藏在黑夜裡：
上帝說，讓牛頓出生吧！天下大明。
今日大多數科學家會認為，
現代對於「自然法則」一詞的認識，長久以來便是哲學家爭辯的議題，非經細想難得箇中奧妙。例如，哲學家卡羅（John W. Carroll）提出兩則陳述做比較：一為「所有純金球體的直徑小於一哩」，一為「所有鈾235球體的直徑小於一哩」。根據對這個世界的觀察，我們知道沒有純金球體的直徑大於一哩，也很肯定以後也不會發現。然而，我們沒有理由相信不可能有這種金球的存在，因此這則陳述不能視為一條法則。另一方面，「所有鈾235球體的直徑小於一哩」的陳述可視為是自然法則，因為根據對核子物理的認識，一旦鈾235球體的直徑大於六吋，將會產生核爆而自我摧毀，因此可以確定這種球體並不存在。（想要嘗試製造也不是好主意！）這種區別十分重要，因為這說明觀察到的一般現象並非都可視為自然法則，而大多數的自然法則都存於一個大而相連的法則系統裡。
在現代科學中，自然法則常以數學表述，這些數學表述可以精確或近似，但必須完全成立而毫無例外；縱使不具普適性，至少在特定條件下也必須成立。例如，現在知道若物體以接近光速運動時，牛頓定律一定得修正，不過我們仍然認為牛頓定律是法則，因為對於平日生活都適用（平常的速度遠在光速之下），至少是很好的近似。
如果自然界受法則支配，會出現三個問題：
一、法則的起源是什麼？
二、法則有例外嗎？有的話就是奇蹟嗎？
三、是否只有一套可能的法則呢？
針對這些重要問題，科學家、哲學家、神學家已提出各種回答。傳統上，對於第一個問題的答案（包括克卜勒、伽利略、笛卡兒、牛頓等人的答案）是認為自然法則為上帝所設。然而，這只是將自然法則定義為上帝的示視而已，除非賦與上帝另外一些屬性（例如是舊約中的上帝），否則拿上帝來回答第一個問題，不啻是用一種神秘取代另一種神秘。所以，如果將上帝列為第一個問題的答案，真正難以回答的會變成第二個問題：法則有例外或奇蹟嗎？
關於第二個問題的答案，則是南轅北轍。柏拉圖和亞里斯多德這兩位古希臘最具影響力的人物，主張自然法則不可以有例外。但若是按照聖經的說法，那麼上帝不只創造自然法則，也會應允人們祈禱而出現奇蹟，例如治療絕症、結束乾旱，或是讓槌球再度成為奧運比賽的項目。幾乎所有基督教哲學家的觀點都與笛卡兒相反，他們認為上帝一定可以停止法則來創造奇蹟。甚至牛頓也相信某種奇蹟，他認為行星的軌道並不穩定，因為行星之間的引力會擾亂軌道，而且與日俱增，最後導致行星掉進太陽裡，或是被甩出太陽系之外。所以，他相信上帝一定得不斷重新設定軌道，或「給天錶上發條，以免停擺。」然而，拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace, 1749–
後世通常認為是拉普拉斯率先清楚提出科學決定論：
既然人類住在宇宙中並與其他物體互動，科學決定論對人們一定也成立才對。不過，雖然多數人對於科學決定論支配物理過程持接受的態度，但是會將人類行為當做例外，因為相信我們具有自由意志。例如，笛卡兒為了保留自由意志的概念，主張人類心智與物理世界不同，並不會遵循物理世界的法則。在他看來，一個人由身體和靈魂兩種成份組成，身體不過是一般機器而已，但是靈魂則不受科學法則支配。笛卡兒對於解剖學和生理學非常感興趣，將腦部中央小小的松果腺視為靈魂所在。他相信，松果腺是所有思想形成之處，是自由意志的泉源。
人有自由意志嗎？如果我們有自由意志，是在演化分支的哪個點上發展出來呢？藍綠藻或細菌之類的東西有自由意志嗎？或者其行為是自動機械化，屬於科學法則的範疇內？只有多細胞生物才有自由意志，還是只有哺乳動物才有自由意志呢？我們或許會認為黑猩猩選擇吃香蕉或者貓咪撕拆沙發時，算是運用自由意志，那麼學名Caenorhabditis elegans的線蟲呢？這種簡單的生物只有九百五十九個細胞，可能從來不會這麼想：「剛剛那隻細菌可真是好吃極了！」但是牠對食物仍舊有明確的偏好，可能會根據最新的經驗，將就吃掉一份不甚誘人的餐點或是尋找更美味的食物，這也算是運用了自由意志嗎？
雖然人們覺得可以自己選擇做了什麼事情，但是根據我們對生物分子學的了解來說，生物過程是受物理與化學法則所支配，也就是說跟行星軌道一樣都是被決定的。新近的神經科學實驗支持大腦會遵循已知科學法則來決定行動的觀點，並不是受到自然法則之外的靈或神左右。例如，有一項研究顯示在清醒狀態下接受腦部手術的病患，若以電流刺激腦部正確的區域，將會讓病患產生移動手腳或動嘴巴講話的欲望。很難想像若人類的行為是受物理法則決定，自由意志將如何施展？所以看來我們只是生物機器而已，所謂的自由意志不過是幻覺罷了。
即便承認人類行為確實是由自然法則所決定，我們也可以合理地推出另一項結論，即人類行為的展現涉及許多變數，由極為複雜的方式決定，因此實際上是不可預測的。人類體內有千兆兆個分子，如果要知道每個分子的初始狀態並解出同樣數目的方程式，必須花上幾十億年的時間，這時若有人揮拳過來，根本來不及閃避。
由此可見，以基本物理法則預測人類行為非常不切實際，所以我們採取『等效理論』(effective theory)來因應。在物理學上，等效理論是指將觀察到的現象納入一個模型架構，而不用詳盡描述背後過程的每個細節。例如，我們無法將身上所有原子與地球上所有原子之間的重力作用方程式一一解出，但實際上只要幾個數字（例如人體總質量），便可描述一個人與地球之間的重力作用。同樣地，我們無法解出繁多原子和分子的行為方程式，但是已經發展出「化學」做為等效理論，足以解釋原子和分子的化學反應，而無需交代每個交互作用的細節。就人類來說，我們無法解出決定人類行為的所有方程式，所以採用人具有自由意志的等效理論，而研究人類意志與由意志所生行為的科學便是「心理學」。經濟學也是一項等效理論，是以自由意志的觀點再加上人會評估機會成本並做出最佳選擇的假設而成。不過，經濟學在預測人類行為上成效平平，因為人類常常做出不理性的決定，或者誤判決策的後果，所以世界總是一團糟！
第三個問題涉及決定宇宙和人類行為的法則是否獨一無二。假設第一個問題的答案是上帝創造法則，那麼這問題就變成上帝有無選擇法則的餘地？亞里斯多德和柏拉圖（以及笛卡兒和後來的愛因斯坦）都相信，自然原則的存在是出於「必要性」，因為它們是唯一合乎邏輯的法則。基於對自然法則起源於邏輯的信念，亞里斯多德與其信徒覺得人類可以「推導」出這些法則，而無需注意自然實際的運作之道。這一點再加上亞里斯多德重視物體「為何」遵循法則而不去實際釐清法則內容，讓他以質性法則導向為主。雖然其思維長期盤踞主流地位，卻通常是錯誤且毫無作用的。經過漫長的歲月後，才有伽利略等人敢挑戰亞里斯多德的權威，觀察自然界實際上的運作變化，而非只探究自然基於何種純粹的「理由」如此運作。
本書是以科學決定論的觀念為礎石，對第二個問題的答案是沒有奇蹟，也就是自然法則沒有例外。不過，我們會深入回答第一個和第三個問題，即自然法則的起源為何，以及這些是否為唯一可能的法則。但是，在下一章會先討論自然法則究竟在表述什麼。大多數科學家會說，自然法則是獨立於觀察者存在之外在真實的數學表述。但是當我們深究人類觀察環境並形成概念的過程，
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