預(yù)測大災(zāi)難

前言

　　學(xué)學(xué)蟾蜍如何預(yù)知地震　　牛津的智者上天下地?zé)o所不知，但無一人　　聰明智慧能超越蟾蜍先生的一半！　　－格萊姆（Kenneth Grahame），《柳林中的風(fēng)聲》　　　　義大利中部有一座聖路費(fèi)諾湖（San Rufino Lake）。2009年4月1日那天，湖裡的蟾蜍紛紛舉家遷離原先的繁殖地，遷往高地。五天後，發(fā)生大地震，奪走三百多條人命，震毀了鄰近的中世紀(jì)古城拉齊拉（L’Aquila）?！　〕鲮稒C(jī)緣巧合，英國生態(tài)學(xué)家格蘭（Rachel Grant）當(dāng)時剛好在那裡研究蟾蜍的交配行為。蟾蜍突然一隻隻消失了，起先令格蘭十分頭大，但沒想到，地震隔天蟾蜍都回來了，這讓她又驚又喜。一方面，研究總算可以繼續(xù)進(jìn)行了；另一方面，古往今來關(guān)於天災(zāi)前動物異常行為的許多傳聞，她成了第一位親眼目睹的科學(xué)家?！　「裉m的研究報告讓大家開始思考，人類能不能利用蟾蜍或其他動物的行為本能，預(yù)知地震發(fā)生。雖然我們不知道這樣的想法是否能通過檢驗(yàn)，但至少我們可以找出動物到底對哪些物理跡象有反應(yīng)，然後觀察這些跡象?！　『芮宄氖?，能不能及早掌握警訊，對於我們將來遭逢各種大難時的應(yīng)變能力，有天壤之別的影響，不管面臨的是天災(zāi)，還是人生、社會、經(jīng)濟(jì)環(huán)境的大起大落，都需要這樣的能力。遇到科學(xué)家稱呼為臨界變化（critical transition）的事件之時，更是如此?！　∵@類事件中，事情往往先是風(fēng)平浪靜，就算有些小起小落，也都是漸進(jìn)平穩(wěn)的改變。但可能某一天，突然就天翻地覆了，事前什麼徵兆也沒有：火山爆發(fā)了，市場崩盤了，橋樑垮了，感情破裂了，瘟疫蔓延了，戰(zhàn)火點(diǎn)燃了。以上這些事件，在科學(xué)家的術(shù)語裡，就叫做臨界變化?！　”緯校覍楦魑坏莱鲎怨胖两袢祟悓嵉奶骄?，以及當(dāng)今對於各種臨界變化有哪些共同徵兆的最新發(fā)現(xiàn)。我將為各位呈現(xiàn)這些令人雀躍、不可限量的新發(fā)現(xiàn)；將來不管是面對個人或大環(huán)境的大災(zāi)難，都可加以應(yīng)用，防患未然?！　∥锢硎穷A(yù)測的好工具　　人類對警訊的探究已有數(shù)千年之久。某些文化倚賴先知或祭師「預(yù)見」未來的能力，某些文化則會從不尋常的天象看出徵兆——現(xiàn)今社會也是一樣，社會經(jīng)濟(jì)方面的預(yù)言家，同樣也是在各種社經(jīng)現(xiàn)象中尋找不尋常的指標(biāo)，以預(yù)測未來?！　】茖W(xué)時代來臨後，物理定律漸為人知，可拿來做為預(yù)測的好工具。伽利略便是這方面的先鋒，他利用簡單的物理原理，估算出地獄的屋頂該有多厚，才不會垮掉。後代的科學(xué)家更利用伽利略提出的物理概念，發(fā)展出應(yīng)力（stress）的觀念，工程師將這個觀念應(yīng)用出來，便能推算橋樑、房屋的結(jié)構(gòu)體是否可支撐本身結(jié)構(gòu)的重量?？茖W(xué)的應(yīng)用是人類的一大躍進(jìn)，遠(yuǎn)勝過中世紀(jì)從錯中學(xué)的做事哲學(xué)；比如說，過去很多大教堂在施工時，或首次遭遇強(qiáng)風(fēng)吹襲時，就會倒塌，正是當(dāng)時的人不瞭解應(yīng)力這項(xiàng)觀念的結(jié)果?！　?yīng)力的物理學(xué)概念，後來心理學(xué)家「借用」過去，藉以瞭解人在不同狀況下的反應(yīng)（stress在心理學(xué)上是指「壓力」），例如困境對人造成的影響，是否有能力因應(yīng)困境，壓力太大時會不會如中世紀(jì)大教堂一般，應(yīng)聲倒塌?！　o獨(dú)有偶，除了應(yīng)力，心理學(xué)家還向物理學(xué)家借用了其他的工具，其中一個相當(dāng)重要的物理概念，就是回饋（feedback）。要瞭解臨界變化如何發(fā)生，回饋是主要核心概念?！　』仞佉詢煞N形式存在：正回饋與負(fù)回饋。正回饋會帶來更多的改變；負(fù)回饋則抑制改變，回復(fù)平衡。正回饋如同脫韁野馬，造成崩盤；負(fù)回饋則不偏不倚，持中持平?！　≌仞伒臋C(jī)制促成改變，且愈改變，促成改變的動力便愈強(qiáng)，變化會不斷加快。因此，一開始微不足道的小變化，累積下來，可能造成日後不可收拾的大災(zāi)難，就好比梯子已經(jīng)開始傾斜，最後害你連人帶梯子一起摔下來。此外，像恐慌效應(yīng)、銀行擠兌、雪崩、軍備競賽、生態(tài)浩劫、因?yàn)楦星閻夯萦业臓巿?zhí)，都是正回饋的案例?！　∝?fù)回饋的機(jī)制則在返本還元，變化愈大，維持原狀的動力也跟著愈大。就好比引擎上的調(diào)速器，引擎加速後，會慢慢減少供油；或是像開車的時候，一旦太靠左或靠右駛離既定路線，我們就會反打方向盤，把方向調(diào)整回來。人體也是如此，會利用負(fù)回饋來保持體內(nèi)恆定；如果體溫過高，身體就會排汗，藉由汗水的蒸發(fā)，讓身體降溫。　　若談到更大尺度的系統(tǒng)，例如生態(tài)系和經(jīng)濟(jì)體系，曾分別有所謂的「自然平衡」及「看不見的手」這兩種學(xué)說，說能透過負(fù)回饋的機(jī)制，促成長期穩(wěn)定?？上У氖?，這兩個說法都只是迷思。不管是生態(tài)系或經(jīng)濟(jì)市場，負(fù)回饋都只能帶來短期的穩(wěn)定；長期來說，這兩個系統(tǒng)都跟我們的身體、愛情、社會發(fā)展一樣，受到正、負(fù)回饋之間繁複、不斷變化的調(diào)節(jié)過程所操控?！　‘?dāng)正回饋或其他失控的機(jī)制（如積累的壓力）遠(yuǎn)超過負(fù)回饋能負(fù)荷的程度，臨界變化就發(fā)生了。想預(yù)知我們自身、社會經(jīng)濟(jì)、甚至自然環(huán)境上的各種災(zāi)害，就得學(xué)會判斷系統(tǒng)何時是穩(wěn)定平衡的，何時情勢已經(jīng)岌岌可危、一觸即發(fā)了。情況一旦逼近不穩(wěn)定點(diǎn)，過飽和的壓力會帶來瞬間的崩毀，失控的機(jī)制（如正回饋）可能就會突然取而代之，造成難以收拾的大災(zāi)難。　　徵兆就在眼前　　造成臨界變化的成因有很多環(huán)節(jié)是互通的，但一直以來，預(yù)測迫切的危機(jī)這件事，仍幾乎是不可能的任務(wù)，直到近年方見轉(zhuǎn)機(jī)。在某些情況中，這件事本質(zhì)上的確如水中撈月，但近十幾年間，新的見解加上電腦科技的突飛猛進(jìn)，幫助科學(xué)家更深入看待整個問題，他們的新發(fā)現(xiàn)帶來新的希望。從一連串令人眼花繚亂的作用力與反作用力、偏差與修正、正機(jī)制與負(fù)機(jī)制，他們歸納出一系列妙不可言、舉世通用的徵兆法則，這些結(jié)果可讓我們知道何時事態(tài)已經(jīng)危急，局面是否即將失控?！　∩鐣觼y、經(jīng)濟(jì)動盪、生態(tài)浩劫、氣候變遷、乃至其他天災(zāi)人禍，它們的徵兆都有共通之處。大部分的徵兆也都非常淺顯，所有的人都能領(lǐng)會並加以留意。　　這些共同的徵兆讓我們得以防患未然，下週一早上即將到來的天災(zāi)人禍，週六一大早就可事先沙盤演練、嚴(yán)陣以待，而我們用來沙盤推演的工具，都是來自物理學(xué)、數(shù)學(xué)及自然界的綜合結(jié)果，這些新發(fā)現(xiàn)，有助於我們預(yù)測及因應(yīng)個人層面或周遭的種種突發(fā)狀況與災(zāi)難?！　∥沂状文慷眠@些新發(fā)現(xiàn)、察覺其重要性的時候，就知道所有人都該知道這些事。我迫不及待想要知道更多，並與大家分享?！　∵@本書，就是最後的結(jié)果。我在書中講述了人類摸索天災(zāi)先兆的歷程，並探究我們該如何應(yīng)用最新且仍不斷演進(jìn)的新發(fā)現(xiàn)，更有效的掌握我們自己的未來，還有地球的未來。

內(nèi)容概要

　　骨牌效應(yīng)和信用卡盜刷有何關(guān)連？　　在什麼情況下可用數(shù)學(xué)來解釋婚姻危機(jī)？　　癩蛤蟆真的能預(yù)測地震嗎？　　為什麼會造成生態(tài)浩劫、人類社會大崩壞？　　未來充滿了不確定，然而，科學(xué)也許可以幫助我們預(yù)見災(zāi)難、防患未然?！　≡谶@本書中，費(fèi)雪博士以一貫的幽默筆鋒，不時引用科學(xué)上的奇聞軼事，清楚且輕鬆的介紹了災(zāi)難背後的物理原因、現(xiàn)有的災(zāi)難理論有哪些、如何建立理論模型、又該如何驗(yàn)證，以及最重要的－－如何判讀警訊，及時因應(yīng)，降低災(zāi)難造成的損害?！　膽?yīng)力集中現(xiàn)象、慣性、骨牌效應(yīng)、連鎖反應(yīng)、正回饋、負(fù)回饋這些物理工具，一直到劇變理論、電腦模型，費(fèi)雪博士依照時間順序，帶讀者走一趟災(zāi)難預(yù)測之旅，同時也要告訴讀者：許多警訊其實(shí)已經(jīng)擺在眼前，我們必須做的，就是學(xué)會如何及時看出徵兆，以便防患未然。

作者簡介

　　費(fèi)雪博士（Len Fisher, Ph.D.）　　The Perfect Swarm、《剪刀、石頭、布》、《靈魂有多重？》、《搞笑學(xué)物理》等書的作者，其中《搞笑學(xué)物理》一書曾贏得美國物理學(xué)會的年度最佳科學(xué)寫作獎。專欄文章常見於美國《新聞週刊》、《華盛頓郵報》和《科學(xué)美國人》?！　≌藏S造　　臺灣大學(xué)物理系、中興大學(xué)外文系畢業(yè)，臺灣師範(fàn)大學(xué)翻譯研究所碩士。

書籍目錄

本書使用指南前言：學(xué)學(xué)蟾蜍如何預(yù)知地震？第一部：關(guān)於「預(yù)測」的史前簡史第1章：動物有水晶球嗎？第2章：失去光芒的未來第3章：伽利略的地獄第二部：災(zāi)難是如何發(fā)生的？第4章：應(yīng)力第5章：失控的災(zāi)難第6章：自然平衡與平衡之道第三部：大難臨頭：如何看懂徵兆第7章：西洋飛龍的混沌生態(tài)第8章：在災(zāi)難邊緣搖搖晃晃第9章：模型與超級模型第10章：數(shù)學(xué)家出沒，注意！第11章：弱信號才是重要警訊總結(jié)：預(yù)測的未來附注

章節(jié)摘錄

　　對動物而言，宇宙萬物可以清楚區(qū)分為以下幾類：　　一、交配用的；二、拿來吃的；三、危險的；四、石頭?！　。杖R契（Terry Pratchett），《平等儀式》　　　　西元前373年，位於伯羅奔尼撒半島的希臘古城赫里克，先後遭到大地震的衝擊及海嘯的吞噬。災(zāi)難發(fā)生五百年後，古城的遺跡在科林斯灣清澈碧綠的海水下，依舊可見，來自羅馬的遊客搭船遨遊其上，瞻仰五百年前沉沒的城牆及雕像。亞特蘭提斯的傳說，或許便是根據(jù)這些遺跡而來的?！　　　‰S後，海底遺跡消失了，泥沙覆蓋了舊址，所有的建築與雕塑不復(fù)可見，赫里克古城的正確位置，也逐漸從人們記憶中淡忘。直到2001年，這座古城才重新挖掘出來，它一直埋藏在一座古老的潟湖裡。這個地點(diǎn)是現(xiàn)今重要的海洋考古遺址，也是世界考古遺址中最岌岌可危的一個?！　　　」懦堑脑敿?xì)位置，人們或許已經(jīng)不記得了，但當(dāng)年大災(zāi)難發(fā)生時的情景，卻有許多歷史學(xué)家記錄下來。其中一位歷史學(xué)家，是古羅馬時代的艾里尼（Claudius Aelinius）。他留下的記述非常重要，因?yàn)檫@是第一份記載動物「預(yù)知」地震的文獻(xiàn)紀(jì)錄。艾里尼如此描述著：　　　　赫里克滅城前，連續(xù)五天，城內(nèi)所有的老鼠、貂、蛇、蜈蚣、甲蟲，及所有類似的生物，紛紛舉家遷移，循路逃往科林斯。當(dāng)時，赫里克人看了莫不嘖嘖稱奇，但不知其所以然。這些生物都逃光之後，深夜裡一場突如其來的大地震毀天滅地；古城，隕落了；隨之而來的巨大海嘯，讓赫里克覆沒。　　　　除了赫里克滅城的記載之外，很多其他的報告也都描述了動物在海嘯來臨前的怪異行為，其中不乏可靠的資料。2004年12月26日發(fā)生的南亞大海嘯，便是一例。海嘯發(fā)生後兩週，我親自走訪災(zāi)區(qū)，更親耳聽到一些類似的傳聞。然而，是什麼造成這類怪異行為的？有些人認(rèn)為，動物具有「第六感」，可預(yù)知即將發(fā)生的災(zāi)難。假如這樣敏銳的感應(yīng)力確實(shí)存在，真可預(yù)知未來事件，而我們又能加以應(yīng)用的話，那麼預(yù)知來日大難，必然簡單許多?！　　　?jù)說有些小狗「知道」主人何時歸來，這也是預(yù)知力的例子之一。奧地利一家電視臺曾針對此說法展開「調(diào)查」，他們拍下的影片說服力十足。影片中，一隻叫傑迪的小狗曉得身在遠(yuǎn)處的主人何時動身返家，還會馬上跑到陽臺等待。同步攝影機(jī)在兩地同時記錄主人與狗的行動，非常戲劇性的證實(shí)了這個說法?！　　　⌒睦韺W(xué)家偉斯曼（Richard Wiseman）和他的同事也針對這件事進(jìn)行研究，他們倒是認(rèn)為這個現(xiàn)象可有很多其他的解釋。例如，奧地利的這支影片中，拍攝狗的攝影師很可能事前便知道主人何時返家，於是無意間對狗透露出訊號。為了排除這樣的可能，偉斯曼做了如下的設(shè)計(jì)：請實(shí)驗(yàn)者跟狗主人一起出門，然後由實(shí)驗(yàn)者決定主人返家的時間；另外又安排一位觀察者與狗一起待在家中，觀察狗的反應(yīng)（因此這位觀察者並不知道狗主人何時返家）。如此設(shè)計(jì)之後，就推翻了原先的說法。　　　　類似的「實(shí)驗(yàn)」盲點(diǎn)，也出現(xiàn)在2010世界盃足球賽期間爆紅的章魚哥「保羅」身上。這隻住在德國一間水族館裡的章魚，能準(zhǔn)確預(yù)測出德國隊(duì)每場比賽的結(jié)果（通常是德國隊(duì)獲勝），甚至冠軍賽的結(jié)果。水族館管理員會把牠的食物放置在兩個盒子裡，盒子上貼著對戰(zhàn)國的國旗，保羅選哪一個來吃，就代表牠預(yù)測哪一邊獲勝?！　”Ａ_對賽事的預(yù)測，常激起德國大眾兩極化的反應(yīng)。如果預(yù)測德國獲勝（德國通常是最被看好的球隊(duì)），大眾就為之瘋狂，但當(dāng)保羅成功預(yù)測德國在四強(qiáng)賽敗給西班牙，某些激憤的球迷竟揚(yáng)言要將保羅煮來吃了——好一個「斬來使」的表現(xiàn)呀。然而，若與伊朗總統(tǒng)阿馬丁賈德的言論相比，這些群眾的反應(yīng)就顯得微不足道了：阿馬丁賈德指控西方國家利用章魚來散布「西方言論及迷信」。　　　　不過，「章魚哥」又是如何預(yù)測賽事的？在為任何感應(yīng)力背書之前，我們必須遵循偉斯曼調(diào)查「靈犬」的模式來分析一下。也就是說，我們必須完全排除其他所有的因素及可能，以證明這個能力是確有其事。　　　　首先，在章魚哥的例子中，甚至連有沒有感應(yīng)力，都還有爭議的空間，因?yàn)楸Ａ_先前在歐洲盃時的預(yù)測就時好時壞（六次預(yù)測，僅四次正確）。儘管後來表現(xiàn)神準(zhǔn)，令人刮目相看，但仍有其他的可能解釋?！　　　±纾瑑蓚€盒子本身是透明的，所以保羅看得到盒子上的國旗，而德國國旗很可能本來就對牠較有吸引力。水族館管理員也可能將自己對比賽的期待透露給章魚哥知道，這點(diǎn)並未事先防範(fàn)。另外，這幾場比賽的結(jié)果，其實(shí)也沒有那麼出乎意料，德國及西班牙原本在賽前就很被看好（雖然德國後來輸給西班牙）。再者，管理員也可能因個人喜好，將章魚的食物（河蚌）切成大小兩塊，大的放在他希望贏的那一邊?！　　　】偟膩碚f，這純屬娛樂，但要把它當(dāng)作科學(xué)實(shí)驗(yàn)，算了吧！說實(shí)在的，就別再管那些想證明動物有第六感的證據(jù)了，因?yàn)楦編缀醪豢赡茉O(shè)計(jì)出一套實(shí)驗(yàn)，可把所有外在因素全部排除，然後證明第六感是真的?！　　　〔贿^，這並不意味著動物沒有其他的特異功能。比方說，義大利聖路費(fèi)諾湖的蟾蜍，就很有可能具有某種感應(yīng)力，可察覺地震發(fā)生前，在電離層突增的低頻無線電波；某些地震學(xué)家認(rèn)為，這些電波確實(shí)可視為地震的前兆。但這些地震學(xué)家也指出，若我們能確實(shí)建立動物行為及地球物理變化的關(guān)係，就表示人類已有足夠的能力量測出這些物理變化，根本不需依賴動物行為來預(yù)測地震?！　　　　　∪祟愑蓄A(yù)見未來的「預(yù)知力」嗎？　　　　說到人類，就是另外一回事了。因?yàn)槲覀儊K非只能動手動腳，還有嘴巴可以說話，可把預(yù)言說得清清楚楚，所以我們能更徹底的檢驗(yàn)預(yù)知力的可信度?！　　　∏叭司驮肱澹烤瓜戎f的話可信與否。相傳很富有的國王克洛斯（Croesus），便是其中一位?？寺逅乖谖髟?60年至西元前546年間統(tǒng)治古國呂底亞（位於現(xiàn)今的土耳其北部），呂底亞當(dāng)時是一昌明隆盛之邦?！　　　】寺逅瓜胫肋@些「先知」的預(yù)言到底有多可靠，打算先就此事好好調(diào)查一番，若真能確認(rèn)先知法力高明，再給予高額賞金，請求進(jìn)一步的諮詢協(xié)助。為了進(jìn)行測試，他預(yù)先選定一天，命人按照他的指示分別造訪各地先知，請他們說出「克洛斯，這位阿利亞特之子、呂底亞的國王，那個當(dāng)下在做什麼事」?！　　　】寺逅谷砹艘粋€附了青銅鍋蓋的青銅鍋?zhàn)?，而他所做的事，是在鍋?zhàn)又蟹冽斨笱颉y試的結(jié)果一點(diǎn)都不令人意外，幾乎沒有一位先知能猜到一點(diǎn)點(diǎn)端倪，僅一名例外，那就是赫赫有名、居住在希臘德爾菲城阿波羅神殿的先知。　　　　先知一職通常由鄉(xiāng)下的中年婦人擔(dān)任。替人解惑的時候，她會在地表裂縫上方放置一張搖搖欲墜的三腳凳，自己坐在凳上，先吸一口從裂縫飄出來的火山蒸氣，接著進(jìn)入出神的狀態(tài)，最後吐出一連串時而難懂、時而易懂的話語，再由阿波羅神殿的祭司「翻譯」成優(yōu)美的希臘六步詩神諭?！　　　∵^程中作弊的機(jī)會俯拾即是，自不待言。想當(dāng)然耳，作弊應(yīng)該是這位德爾菲先知猜中國王在做什麼的關(guān)鍵因素。她是這麼回答的：　　　　傳入我鼻的陣陣飄香　　是那堅(jiān)硬龜殼及羔羊的鮮肉　　相伴在鍋中燒　　鍋兒是青銅做的　　蓋子也是一般　　　　可想而知，克洛斯的屬下八成已經(jīng)預(yù)先探知克洛斯將有焚龜煮羊之舉，暗中透露給神殿祭司知道，從中收賄。不管真相如何，克洛斯總之是信了，又派遣屬下前往詢問第二個問題——他是否該攻打波斯帝國？　　　　這一次，克洛斯的屬下攜帶了大批金銀珠寶，包含一個重達(dá)三百四十公斤的純金獅子，再訪阿波羅神殿－－姑且不論第一次花了多少本錢賄賂，這樣的重賞已足以證明，這是一筆精打細(xì)算的投資。然而，第二次帶回來的預(yù)言卻不如第一次清楚明白，僅說克洛斯若攻打波斯，「一個偉大的帝國將要滅亡」。克洛斯視此預(yù)言為好兆頭，興兵出戰(zhàn)。不幸的是，滅亡的反倒是自己的帝國。　　　　這正是古代先知預(yù)言的一大問題。一般而言，這些先知說的話大多模棱兩可、語焉不詳。當(dāng)今的預(yù)言家，也差不多如此。我就有向網(wǎng)路先知諮詢的經(jīng)驗(yàn)。她在網(wǎng)頁上擺了一張自己的照片，附帶說她今世比前世實(shí)在美麗許多，也更有魅力。遺憾的是，比起前世，這一世的她說的話可一點(diǎn)詩意都沒有。我問她：「我下本書賣得好嗎？」她答：「不怎麼樣。向我諮詢的時候，請不要把手移開鍵盤?！棺x者諸君，請幫我把這段話譯成希臘六步詩。　　　?。ㄒ陨险员緯?章〈動物有水晶球嗎？〉）

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