Monday, May 28, 2012

傅立葉

電機系出身的人,多半會崇拜傅立葉(Fourier)。傅立葉轉換,傅立葉系列,幾乎是我們如影隨形的工具。 傅立葉的數學表達純粹深刻的洞見:世界由不同頻律的元素所構成的,看來複雜的現象,實乃無數不同的頻率重疊紛呈的效果。我們在時間的軸線上觀察世界,覺得紊亂無緒;一旦透過傅立葉分析,便會發現隱藏其中的頻率元素。 這些頻率元素各唱各的調,你可以調整它們的強度或次序,產生五光十色,但無法改變其本質。好像合唱或交響樂,各部或各樂器也是各唱各的調;指揮家調整各部聲音的大小、統一基本節奏,但無法改變各部的音質。

傅立葉的分析也影響我們對空間的認識。世界雖充滿複雜的圖像,實乃由無數基本的形狀,也稱為“模態”,所構成。不論是池塘的漣漪、振動的琴弦、物質中電子的運動、或雷射光子的波動,都有其基本形狀。其中有一個重要觀念,即有限的空間是形成模態(mode)的必要條件。這個觀念比較難以自然語言闡述。或許再以琴弦為例。一條兩端固定的琴弦,它所處的空間受到明顯的規範。當琴弦被激發時(比如被彈琴者的手指撥弄,或被琴錘敲擊),它會發出特定的音調,音調高低及音質與琴弦的長度質量張力等有關。用連續高速攝影,就可看到琴弦振動的形狀。但如果把固定琴弦的端點鬆開,它就發不出特定的聲音;也就是說,模態消失了。

如下兩段影片,清楚地顯示聲音的形狀:

我們固然必須撥動琴弦才能看到模態,但模態似乎是本來就存在的、本質性的東西。琴弦或鼓面,有無限多的模態;以不同的頻率激發,可使它表現出某種模態,但激發本身並不能決定模態。琴弦一拉緊,鼓一做成,模態就定了。

傅立葉的分析是一個工具,幫我們發現隱藏於時空現象中的特徵。但這工具是如此完美,讓人不得不懷疑現象之虛幻,而接受模態之實在。

學人文歷史哲學政治的人,不知是否認識傅立葉?若認識,一定會產生有趣的交感。我們經歷的時空受限,有始有終,有邊界疆域;而人事現象錯綜複雜,亂人耳目;我猜想,學者也會同樣渴望傅立葉式的洞見。

就拿歷史來說吧。空間的制約,豈非決定歷史發展的根本因素?何處有河,何處有谷,何方依山,何方傍海,決定了聚落之形成,以及交通遷徙的方式。歷史的組成元素,就是人群的生存意志在空間的限制下發展成獨特的模態 ,即所謂制度文化習俗民族等東西。人群的模態是如此的獨特,一旦形成後便幾乎各唱各的調,影響至今,在世界各地存在,在每一個群體衝突中顯現。

就拿人與人之間來說吧。成長環境的制約,豈非決定個人發展的根本因素?這當然顯而易見。個體的生存意志,在環境的制約下發展成獨特的模態,即所謂的人格與世界觀。人格一旦形成後便各唱各的調,無法改變。多少時候,我們第一眼看到一個人,聽他說第一句話,看他的眼神與舉手投足,就知道此人是否吾輩中人。這就是人的模態和頻率啊!

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