從《拉普拉斯的魔女》走進科學長廊

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Storyteller/陳柏成 (P.C)

拉普拉斯的魔女劇照(感謝CATCHPLAY提供)

近日即將在臺灣上映的推理電影《拉普拉斯的魔女》改編自日本作家東野圭吾出道三十周年的紀念作品,內容主要描述地球化學教授青江修介與一位神祕少女參與硫化氫中毒死亡事件的調查過程。由於該片主軸涉及一些科學情節,本次我們有幸受到片商公關邀約試片,搶先一睹電影精彩內容。

 

何謂拉普拉斯?又何謂拉普拉斯的惡魔?

要了解該片傳遞的核心,我們可以從電影名稱《拉普拉斯的魔女》窺知一二。對於有相關科學背景的朋友,相信從名稱並不難聯想到法國知名數學家皮耶-西蒙·拉普拉斯侯爵(Pierre-Simon marquis de Laplace)。而這位學者除了在天文及數學等領域具有重要貢獻外(如拉普拉斯方程),更於西元1814年提出一個假設:

若有一種智能生物能確切得知這世上每一個原子的位置及動量,則即能透過推論了解整個宇宙的過去現在及未來。

這個智能生物被後人稱為「拉普拉斯的惡魔(Démon de Laplace)」。

然而從現今回頭來看,這樣的假設其實仍存有漏洞。首先在於這種假設背後的邏輯是立基於古典物理上,進一步來說,是奠基於古典力學具有可逆過程;但若以熱力學第二定律來看,其本質卻是不可逆的。第二,從量子物理角度出發,其並不如古典物理所具有的「決定論」性質,相反的,我們難以透由已知條件來推出「下一步」會發生甚麼事情。簡單來說,即上帝的骰子擊毀了拉普拉斯的惡魔。最後一點,若宇宙中存有拉普拉斯的惡魔,當他試圖利用已知推算該宇宙內的未來時,「推算」這一動作本身就有可能影響某些現有條件,進而改變未來狀態;也就是說,當他進行推論時即可能已改變原本想推得的未來狀態,因而永遠無法得到精確的結果。

但無論如何,《拉普拉斯的魔女》畢竟是一部具備娛樂性質的電影,過於以嚴謹科學眼光看待不免將失去一番樂趣;且在一定程度範圍內,拉普拉斯的惡魔仍是具有一定威力的,說白即是,我們仍舊有一定能力做出「預測」這件事(關於預測,可參考《大自然的聖杯-如何成為預測達人?》一文)。

 

地球化學教授青江修介(櫻井翔 飾)及中岡刑警(玉木宏 飾)在大學研究室裡討論人為犯罪的可能性(感謝CATCHPLAY提供的劇照)

現在是通往過去的鑰匙,過去是通往未來的鑰匙

現代地質學之父James Hutton曾說出一段名言:「現在是通往過去的鑰匙(The present is the key to the past),而後更有人進一步闡釋「過去是通往未來的鑰匙(The past is the key to the future)」。這兩把鑰匙,我們也可說是拉普拉斯惡魔的贈與。縱使如前段所述,拉普拉斯所提出的惡魔假設存在缺陷,然而不可避諱的,背後還是具有一定的適用性。

地球科學,本身就像是一位偵探,透過上述兩把鑰匙對地球進行探索之旅。身為地質學家,大至綜覽山形水色,小則觀察礦物結晶或微古生物,即能對過去做出一番推理,重建當下的地質歷史;身為海洋學家,透過分析海洋微量元素,或是觀察海洋物理性質等,就能對古海洋環境,或是海洋波動如何影響氣候等有更深刻的認識(如海洋Kelvin Wave、Rossby Wave……);而若身為大氣科學家,藉由觀測或模擬所得的各項基本參數(溫度、氣壓、濕度……)、或是研究長期平均氣候態變化,也能成為一名出色的偵探!

整體而論,透由《拉普拉斯的魔女》這部作品,我們可以趁此回味當年拉普拉斯惡魔理論所帶給人的震撼,同時也再次認識「預測」所帶來的魅力,畢竟這可是大自然的聖杯,誰要是掌握了越精準的預測,也就是掌握越多未來了,是不是很吸引人呢?

 

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