千里黑洞共纏結？

178期科學人雜誌的封面主題是：千里黑洞共纏結。文章的主旨是：量子力學的纏結與廣義相對論的蟲洞可能是等價的，亦即只是同一現象的不同描述。因為這樣的概念對於發展量子重力論並進一步為物理學的 "終極理論 (Theory of Everything, ToE)" 帶來新的可能性，所以我在第一時間就報名參加它的導讀講座。

講座是在行憲紀念日三天連假前的傍晚卻是全場爆滿。其中聽眾三分之一是高中生，三分之一是大學生，剩下是社會大眾。講者是台大物理系的高涌泉教授，他為大家分別介紹解說 ER 與 EPR。如此一來，大家在讀 "千里黑洞共纏結" 時，才會能理解得更為深刻一些。

其實 ER 與 EPR 都是愛因斯坦等人在 1935 年所發表的論文。

ER 指的是 Einstein Rosen Bridge 愛因斯-坦羅森橋 (亦即蟲洞)；EPR 指的是 Einstein Podolsky Rosen Paradox EPR 量子悖論。

ER 是廣義相對論預測的一條捷徑，連結時空中相距很遠的兩個區域。

EPR 所探討的是量子力學的一項結果 "量子纏結"，指的是表面上沒有任何實質關聯的物體 (通常是原子或次原子粒子) 之間卻有一種意想不到的連結。

若 ER = EPR，則我們可以從原子與次原子交互作用的法則，推導出巨觀宇宙。然而這有什麼好處？如果我們是 "星際效應" 的庫柏，我們就不用跟 TARS 跳到黑洞裡去蒐集數據給女兒求解了，這個關於宇宙結構的解可以用量子纏結去推算出來。

講座中高涌泉教授非常盡心力地為大家介紹愛因斯坦對於物理概念與 "客觀實在" 的堅持。從而也與大家聊到愛因斯坦與海森堡之間的對話，其中的辯證比較是邏輯與哲學的。

愛:「你的說法實在太奇怪，你假設原子裡有電子，這大概是對的，卻又拒絕考慮它的軌道一一即使我們可以在雲霧室中觀察到電子的軌跡。我很想多聽你解釋為何要做如此的假設。」

海:「但原子內電子的軌跡可是觀察不到的，而我們卻可以從原子所發出的輻射推論出電子的頻率以及強度。既然好的理論必須建立在可以直接觀的量，我以為只把自己局限於處理這些量，是洽當的做法。」

愛:「你可不是真的相信，只有可觀測量才能出現在理論之中吧？」

海:「但你不就是在狹義相對論中這麼做的？畢竟你的確強調過不可以談論絕對時間因為絕對時間是無法觀測的，只有時鐘才能決定時間，無論是在描述動座標或是靜止座標。」

愛:「我也許曾經這麼做過，但這終究是胡扯。把什麼是可觀測量放在腦子裡，或許對於試性的探索是有好處的，不過只把理論建立在可觀測量上，是非常錯誤的做法。事實上，反過來才是對的：不應該由可觀測去決定如何建構理論，而是理論決定了我們能夠觀察到什麼。你得了解觀測是很複雜的過程，我們需要藉由理論也就是自然定律，才能推論出到底我們觀測到了什麼。你必須假設馬克士威的電磁理論是適用的，才能去談論光如何從原子傳到光譜儀。」

海:「我所採用的觀點可以上溯至馬赫難道你認為他錯了？」

愛:「我不希望被認為是在主張某種膚淺的實在論，但是我相信馬赫對於觀測的想法過於幼稚。」

愛:「你能不能更清楚地描述電子如何從一個能態躍遷至另一個能態？」

海:「我從波耳那裡學到不能用傳統的觀念去描述躍遷的過程，也就是躍遷不能看成是發生在時空中的過程。」

愛:「你似乎只是在談我們對於自然的了解，而不是在談自然到底是怎麼回事。科學只應該關心自然是什麼，而不是我們能夠怎麼談論它，如果你的理論是對的，你遲早得告訴我，原子從一個能態跳至另一個能態時，它到底做了什麼？」

海森堡當時提不出能讓愛因斯坦滿意的說法，90年後的今天，依舊沒人可以。

在上述辯證中，我既認同愛因斯坦，也認同海森堡。原因是：他們都是對的，只是有時間落差而已。

愛因斯坦是對在他的理論在當時或後來獲得驗證，甚至是那個他曾一度提出，後來又自行推翻的宇宙常數... 都在近代被重新檢視並看做為 "暗能量"。但這些驗證都是經由更精密、進步的觀察量測所達成的，也就是說需要經驗與科技的累積... 要花時間。

海森堡是對在他有多少實證做多少推論，因為現有的科學尚未能驗證到超維尺度之上。所以，若是他大膽假設，卻又受限於現有的理論與科技而無法小心求證，那就一點都不科學了。

自然是什麼？這個問題的答案需要與時並進的智慧、科技累積來求解。也許 ER = EPR 會是一條引領我們前往超維境地的一條捷徑。

我們一起審慎樂觀地繼續看下去！

I have a dream

I have a dream

So many rides of 4WD

To top of mountains

And see with the adaptive optics

The stars above and beyond

The connections in between

Universe and me

My soul bound beneath shall be retrieved

Witness the wonder and set free

深藍的星空、深藍的海與深藍的我。

民主與民粹之間的差異是在於人民的判斷力。

這個淒風苦雨的禮拜天，我想到俄羅斯人所說的："我們的悲劇是沒有辦法選擇的，而你們的悲劇卻是自己一手造成的。"

There is only a fine line between democracy and populism : the judgement of people.

A bitter Sunday with heavy rain like today, I recall the Russian's words : "Our misery was not our choice, but yours was all on your own."

狂熱份子 (Particle Fever) 紀錄片首映 + 希格斯粒子座談會感想

物理學家需要希格斯粒子的存在來完成基本粒子標準模型之建構。LHC 實驗也不負眾望地證實了希格斯粒子的存在。

然而，現有的理論架構只給了希格斯粒子詮釋宇宙兩種可能性：超對稱或是多重宇宙 (取決於希格斯粒子的質量：趨近於 115GeV 則支持超對稱；趨近於140GeV 則支持多重宇宙)。

理論物理學家普遍認為或是希望希格斯粒子是站在超對稱這一邊的... 但有趣的是：在經過百萬次的對撞與分析所測得的希格斯粒子質量是 125.3~126 GeV...

於是，這讓我聯想到擲筊，而這個科學實驗的結果，在擲筊上應該是被認定成為笑杯。風趣一點來說：既然希格斯粒子又被認為是上帝粒子，那麼這實驗結果就正如那句猶太諺語所說的："人類一思考，上帝就發笑"。

若嚴肅一點來說：我認為追尋希格斯粒子的本質也許不應該用傳統的統計思維。傳統的統計思維是多次實驗取樣以求嚴謹與準確。但這用在量子範疇時就是會出現奇怪的事 (像是弔詭的雙狹縫電子實驗)。所以，除了統計在幾百萬次對撞後勢必會形成的常態分配，也更應該去檢視分析那些被剔除掉的極值。或許那些更能彰顯希格斯粒子的本質？

5/24 羅賽塔太空船探索彗星之旅筆記

台北天文館已成為我最喜歡的周末去處之一，他們不時舉辦的免費講座質量俱佳，正呼應上圖所拍到的 "教育永續" 宗旨！

這次的羅賽塔太空船探索彗星之旅講座更是請到歐洲太空總署 (ESA, European Space Agency) 羅賽塔計畫的技術負責人之一 Dr. Joel Parker 前來主講。

Joel Parker 博士目前任職於美國美國西南研究院 (Southwest Research Institute) 參與羅賽塔計畫中 Alice Spectrograph 的部分。

Alice 是配備在羅賽塔上的紫外線成像光譜儀，用以描繪慧核與慧髮與兩者耦合處的成份特性。其達成方法是觀察波長在 70~205 nm範圍的遠與極遠紫外線之光譜特性。

除了 Alice，羅賽塔還配備了多種科學儀器 (值得一提的是：只有 Alice 的命名是根據喜好而不是功能的縮寫，我猜想這名字應該是來自於  Alice's Adventures in Wonderland…)，明細參閱此網址：  http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2013/12/Rosetta_s_instruments_black_background

而其登陸器菲萊所配備的科學儀器則參閱此頁面：http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2013/12/Philae_s_instruments_black_background

經過十年有餘的飛行，其間多次利用地球與火星等行星引力推進，終於在2014年8月6日進入67P/C-GC彗星軌道，且其登陸器菲萊於2014年11月12日登陸。不過由於菲萊登並沒有穩定著陸於計畫地點 (每日日照時間12.4小時)，而是飛彈至陰影壟罩的區域 (每日日照時間僅1.5小時)，故在其太陽能電池耗盡後 (總計運57小時) 即進入睡眠狀態。

雖然羅賽塔團隊在2014年8月間對67P/C-GC彗星進行了詳細的繪圖並選定適宜登陸點，可是菲萊卻無法再第一次著陸時錨定在該點，據稱是因為該點的冰層太硬而導致錨定失敗… 但冰的硬度應該會在配備規格的考量裡… 總之，錨定失敗原因目前尚不可考。但有沒有可能利用羅賽塔上的某個平滑面來反射陽光給菲萊進行充電，對我而言是一個值得思考嘗試的可能性。

Wake up Philae !

以下是天文館翻譯ESA的羅賽塔任務動畫連結 (要按 ”字幕” 才會出現中文字幕)，簡單易懂，不要錯過：

第一到第六集 https://www.youtube.com/watch?v=XvBLf6RLqi0

   

1/24 基改科學 來問問_感想

在活動過程中，隨著每位與談人的資訊分享，我對於基改作物本身的疑慮逐漸化解。有趣的是，這些疑慮的化解次序正符合每位與談人的上台順序：為何要基改作物？到底基改作物是怎麼個基改法？基改作物用意既然這麼好，為什麼我卻對它帶有負面的印象？此外，我也想知道基改食物是怎樣被驗證管理的。故以解說基改作物、澄清大眾疑慮而言，這無疑是一場非常成功的活動！

然而，在活動接近尾聲的時候，我心裡蹦出了一個不得不問的問題：當我們以基改作物餵飽了世界，人口也因此繼續成長，如此像病毒一樣地擴張，使自然失去平衡這是一件好事嗎？於是，我撕下一小張紙條，遞出了這個問題。

當問題送到主持人李教授手上時，可以觀察出他喜歡這個問題。後來，他把這最後一問交給余院士回答，可以觀察出她不喜歡這個問題。首先，她說這是一個人道的問題，她只是要解決糧食的危機，並不能決定哪些人該活著，那些人該被餓死。依照這個問題，那麼在五十年前要是沒有第一波的綠色革命，當時人口會少一半，今天也就不會有這些問題了。再者，基因工程是所有生命形態都有的：像是粒線體與葉綠素的形成，分別是因為細菌的DNA進入細胞與蚜蟲、真菌的基因混合了。

坐在台下的我卻有的不一樣的想法。首先，這不是一個人道的問題，所謂人道，是以人作為出發點。而我的問題完全不是以人作為出發點，我的問題是以整個地球的生態體系作為出發點。從生態塔的角度來看：人類是站在生態塔頂端的物種，是自然界的第三級消費者。我們一旦超量，整個生態勢必然失去平衡，且我們對所有生物所賴以維生的地球資源消耗更是會無法抑制地加速。所以，當面臨地球資源耗竭時，人類又該怎麼辦？而在資源耗竭前，人類能夠坐視其它物種的消逝而不對自身的未來感到黯然嗎？

可憐我們既不是病毒，也不是地球的癌。我們也許立意良好，可造成的結果卻是每況愈下…

我記得小時候讀不知道是從生活倫理還是社會課本上曾讀到：戰爭、饑荒與疾病都是限制人口成長的因素。時至今日，這些舊的人口成長限制因素，多半都被蓬勃發展的人文或自然科學給抑制住了，但這並不代表世界大同。新的限制因素像是全球氣候異常就是自然之母在另循途徑來恢復平衡，這個說法是給些還願意相信並尊重自然的人，他們能懂。而對於那些崇尚以人為技術征服一切的人來說，這其實是因果…。你我在解決問題前，應該以史為鏡，認清問題本質，不要再重蹈覆轍。

以今日的基改主題而論，問題的根本是人。因為人口過剩，所以才會糧食不足；因為過度的人為活動才會導致二氧化碳大量排放，形成不力農作的環境。所以，顯然地，提供更多食物以周全人口成長無疑是火上添油，惟有管理人口成長、提升質抑制量，才是真的對症下藥。我相信，換了個角度出發，基改將能夠扮演一個影響更為深遠的角色：也就是協助維持知識傳遞與智慧累積的經濟人口數。

Freeman J. Dyson 在他的 Imagined World 中以七個時間尺度探討生命演化：十年、百年、千年、萬年、十萬年、百萬年，以及永恆。人道的標準，或是百年一變、或是千年一變，終究是在這個範圍內打轉。然而，生命的演化與自然的平衡是卻是以萬年、十萬年或百萬年以上為尺度。要是我們這種能夠不斷繼承先人智慧，且青出於藍更勝於藍的生命形式，能把我們的思想與作為以更長遠計，那麼即使我們生命尺度還是受限在百年上下，我們也能逐漸超越人道並與自然平和地邁入生之道。我們的後代也才能與其它物種的後代一起維護這顆星球的有限資源與無限的美。

也惟有當我們能把經驗智慧累積的時間尺度放長，我們才會有足夠的能力去開發星際殖民。屆時，才是大家能一起繁榮昌盛、生生不息時候！

1/24 基改科學 來問問_筆記

一月二十四日 我參加了作物永續專題與談會：基改科學 來問問

與談人與其各自發表的論述重點表列如下：因為每位與談人的時間有限，所以他們的簡報檔大多是一閃而過，故我只能根據印象進行整理，疏漏錯誤恐怕難免。

與談人	所屬單位	工作角色	論述重點
李家維教授	清大生命科學系 科學人雜誌	科普媒體	l   演化本身就是一種基因改造。 l   盲腸看似無用，卻是施打抗生素時體內益菌的避難所。 l   農業本身即是人類在沒有辦法下的出路。 l   消化食物都要看是否具備消化該食物的基因。 l   人馴化植物，農業馴化人。
余淑美院士	中央研究院分子生物研究所	操作者	l   人口劇速成長與全球糧荒。 l   糧荒肇因： 1. 人口成長需求大於供給，缺口顯著。 2. 人類活動造成二氧化碳大量排放，形成不力農作的環境 e.g.: 旱象、水災、土地鹽化、沙漠化。 3. 以台灣而言，還有糧食自主率低的問題 (32%)。 l   解決之道： 1. 第一次綠色革命的背景與技術 (60s~90s)：    傳統育種：以水稻為例，降低稻株高度，使單位面積產量    提升。染色體完全混合，成功育種需費10年。 2. 第二次綠色革命的技術：    細胞生物學、育種學、植物組織培養學    分子生物學：分子標記輔助育種4~5年可培育最佳新種。    基因體學：遺傳工程育種2~3年可培育最佳新種。 3. 考慮要項：環境因子 (耐旱、耐寒、高鹽等等)、遺傳因子 (植    株高度、抗蟲害等等)。 l   基改食物的意圖：少農藥、少肥料、增加產量、降低價格。
林基興主席	行政院科技會報辦公室、環保署	控管者	l   人們從事基改的活動 e.g.: 作物雜交，早在進行。基改被冠上惡名是媒體與特定利益團體的炒作。 l   你可以說你不喜歡，但你不能說它危險。 l   反對基改者得提出更佳的科學證據。
潘子明教授	台大生命科學院生化科技學系	鼓吹者	l   基改食品的管理現況：基改食品均須查驗登記。國外係就環境與安全兩者皆進行管理。台灣不做環境管理，僅著重於安全管理，安全項下主要包含：毒性與過敏。 l   基改產品的分類：單一品系、混合品系。 l   審查重點： 新表現蛋白的來源 胺基酸序列與過敏原相似性(35%、8個連續) 胃蛋白酶的耐受性 l   吃與不吃的抉擇在於消費者。惟基改產品應充分揭露、用基改原料就須標示清楚。