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地震預測,是真有其事還是危言聳聽?難道不能寧可信其有嗎?

阿樹_96
・2016/06/09 ・4053字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 550 ・八年級
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地震來了

在文章重點開始之前,我們先用科學方法與邏輯論述了解為何「地震無法預測」?

在過去我曾撰寫〈我們離預測地震還有多遠?〉一文,曾提過地震預測的難度,因為無論從相關性的統計、學理性的理論來看,都沒有一個「前兆現象」能對應到「發震事實」的關聯,而現今的主流研究多半朝著「多重前兆」的方向邁進,也就是如果我們有六種前兆觀測,當發生了其中三到四種現象時,代表地震發生的機率很高。然而這種方式仍有邏輯上的繆誤,因為我們仍無法合理解釋「為什麼有些現象會發生,有些則不會」,代表我們無法分離哪些現象是真、哪些是假,搞不好一開始就朝錯的方向研究,因此一般科學家也只會默默研究,不會一直大聲疾呼自己可以預測。

同時也因為如此,仍有許多地震學家認為地震「不可預測」,因為既然地底下是有許多「不可直接測得」的條件,包括性質與受力的狀態,也就代表對我們而言,地底下的構造是未知渾沌的,就連我們可以碰觸到的大氣,都不存在 100% 預報,對於地下的地震,我們無法預料也是理所當然的。此外,我們也不可忽視那全球每天發生數萬次的無感地震,雖然地震小、能量小,但累積起來的能量也很驚人,我們連這些頻繁的小地震分布隨時空變的趨勢也都未能明瞭,更不用說是偶發一次的大地震了。

故世界上沒有任何學術機構或政府機關的研究人員會聲稱自己能預測地震,這可是人命關天的事,要是真有方法能做,又為何不做?原因在於目前所有已知的科學方法或統計資料,都不能讓我們知道「下一次大地震在何時、何地、震源深淺、規模多大」,因為就是沒有這種能力!當然,就不用說沒幾年就會出現的預測專家,無論是特殊體質或特殊理論,皆都屬於「毫無根據」、無法證明真偽之事…

「毫無根據?那你們科學家又能預測地震了嗎?說不定人家是先知啊?」

當受到「毫無根據」的批判時,難免就有人會將「地震預測達人」包裝成像哥白尼、伽利略等先知。也或許如此,最近反而常聽見一種聲音「信者恆信,不信者就不信囉」、「不信的人也沒必要要『打壓』人家吧」、「反正科學家也無法預測,不如寧可信其有吧」……諸如此類的言論,在相關的新聞底下、或是網路留言等經常可見。當然,也有許多長輩們捨棄了 line 的早安平安圖,以「善意」分享這類資訊。

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對我而言真的很難理解這樣的「善意」,但泛科學人氣專欄作家海苔熊這麼說:

正因為科學蠻有限的,可是人們通常會討厭無法控制的事情,所以一直不斷地想要透過許多的預言、「能量」,還去捕捉地震的發生的可能。

對他們來說真正重要的並不是預測準不準,而是在傳這個訊息給身邊的人的時候,傳達了一種「我在乎你」的訊息。

殊不知,這樣的動機也助長了偽科學。

的確,「善意提醒」可是許多人的初衷,不過我其中也有幾項危機無法忽略,這些危機和防災也有莫大危機,接下來可以分項討論。

對未知的恐懼使得忘了災害本身的嚴重性

正因為地震預測是科學家無法掌握之事,關於預測地震的謠言就容易甚囂塵上,甚至多半會由此切入,批判科學家因為研究方向錯誤所以無掌握地震(這點是邏輯謬論,沒有任何支持理由,即使批判這點也無法說明地震可以預測)。這些人藉此說自己「有能力做」,用一堆大家看不懂的術語包裝,隨便猜測一個明確的時間地點,就會有一堆人相信…

再者,看看下面那張十五年內的臺灣地震分布圖,臺灣平均每年有二萬六千多起地震,其中也有將近千次是屬於有感地震,而每年平均也有數次規模 6 以上的地震,我只需從統計結果,看看怎麼個預測(規模、時間點)法的期望值較高,再選定幾個地震常發生的地點,有矇中當然就可以大肆宣傳,沒矇中再想個理由說明原因,人人都能預測,但這不是科學,而是買樂透的概念。

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台灣地震分布,作者為維基用戶Hsu.shihhung
台灣地震分布,作者為維基用戶Hsu.shihhung

或許有人可以從地震的頻率抓出點端倪,在某些時機點做出大略的預測,然而一個科學理論要成形,並非僅僅靠著統計出相關就能確立,還需要有下面二個要點:

1.可以利用歸納、演譯合理的推論出因果關係,而這些關係又必須不能違背「最基本的定律」。假如違背了某些定律,又還需證明前人的定律有哪些缺失。

2.可以「用相同的方法重覆驗證」。如要用最嚴苛的觀點來看,一個可行的地震預測,必須要能預測到每一次地震,不能有漏掉。

或許看起來很嚴苛,但有在科學領域打滾,或是熟悉科學史的人就會知道,科學定律並非是「先知們」的真知灼見構築而成,而是經由不斷的懷疑、實驗、求證,近而越來越接近真理。這樣的真理也就不會是教條規範,而是我們理解這世界的方式,當然也可以修正調整,只要合乎上述科學法則,並經過像是發表期刊、論文或是學術研討會等方式論證,自然能加以驗證。

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所以我並不是在批判「現在預測地震的人都是胡扯」,更不是在論證「地震一定能或不能預測」。而是我們先得要確立某個預測方法能經過重覆的驗證,才能說「找到預測地震的方法」,否則都只能算是在「探究」,我甚至認為我們應該做更多嘗試去了解地震。但最不該做的,就是將一個不知道成不成熟的東西大肆宣傳因為這會讓人們產生不必要的誤會…誤會真有人能準確預言地震。

這樣一來,很容易會讓人忘了真正該恐懼的事,什麼事?就是基礎的防震措施做了沒?而科學研究認為未來地震潛勢較高的地方,多少也會因為常聽到這樣「狼來了」一般的訊息而更加鬆懈。更不用說一味迷信在「等待準確預測到地震」的信徒們了!預測地震的用意在於防範未然,並非等待災害發生。

邏輯錯誤的「寧可信其有」

雖然說「相信或不相信」這件事情要扯上科學的話非我的專業(較偏認知心理?)但我們卻可以由邏輯論述的方式來看看矛盾的點:

有許多朋友會說:「就算不知道地震會不會來,還是小心點好。」所謂「小心點好」指的是要多小心?如果公司在十層樓以上還去不去上班?要不要為了這件事請假?如果能將所謂的「小心一點」化為對於周遭事物的謹慎,那也就算了,要是抱持著「真的會發生嗎?」之類的想法看著手錶、日曆等待災害預告的時間到來,我想那也不能說得上是真正相信所謂預測的資訊,只能說是「鄉愿」的看待,這不能怪誰,因為這多少符合人性,很少人會在被恐懼籠罩時還能保持理性思考的。提出這點並非要大家只要隨便聽到有可能會有災害就要因應,而是應該要以更嚴苛謹慎的角度,看待任何消息來源的真實性與可靠性。

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所以,氣象法說不能預測地震,會不會管太多?

最近一則地震預測相關新聞中的末段,也提及《氣象法》中,不得擅自地震預報與其它災害預報的規定,話說其實這個規則並未限制「不能嘗試預測地震」,而是擅自「發布」預報。為什不能隨意預報?這當然與防災又脫不了關係,要是沒有一個穩定、準確的發布系統,混亂防災情報會使民眾更加無法適從。

當政府單位、新聞媒體所公布的颱風路徑有所誤差時,我們很自然的會去批判,那是因為我們會針對公布的路徑與登陸時間等資訊作因應,無論是期待放假或是準備撤離皆然。不過今天我們對於既然無法準確預報地震發生的時間地點,提供了一個可能不會發生的資訊不僅可能會令人做白工、也易使防災準備單位疲於奔命,或許可以鄕愿的說:沒有來,我們可以當作演習啊!但是我們不得不考慮人性與心理,試問若發布一個機率只有 50% 不到的警報,收到的人是該當作演習,還是要真的奮力逃難呢?

回到《氣象法》,在法規中僅對「災害預報」限制最多,而部分天氣預報需要經專業認證才能執行(證照制度)。至於科學研究,因為沒有牽涉防災,自然沒有所謂風險可言,因此就算目前沒有任何科學證據顯示地震可以被預測,也無需限制人們研究如何預測,只不過一旦公告周知,某日某地某時將發生大地震,不管準確與否,都得為這個資訊負責,包括可能造成的不必要恐慌、增加無謂的社會成本等等。而沒有辦法真正預測卻又大聲宣傳,或是散布資訊,恐怕也間接抹殺了真正孜孜不倦的地震學家們。

防災教育和科學教育的重要性

為什麼會有人很容易相信或散布地震預測的謠言,歸根究柢還是一開始提到的「對未知事物恐懼」。因為不知道,所以害怕,因為害怕,所以就容易被挑起情緒去相信一些好像可以掌握的資訊。此篇不直接批判特定地震預測社團,用意在於無論相信或不相信,都不是我們解決對「不知道下次大地震何時來?」的好方法,真正的地震防災之道是仔細的思考自己對於地震風險的面對方式、對於地震來臨時的應變預想,這些措施或許比賭盤式的地震猜測還有效果的多。

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我並非防災救災專家,故這邊就借花獻佛,藉由下列數篇專業說明,與各位一起思考真正面對地震這種「一定會發生、但不知何時何地」的災害,該如何作好防災準備:(以下文章連結至消防員與防災教育專家蔡宗翰先生部落格)

當然有人會說預測的地震沒有如期發生或者不發生是好事,但攤開臺灣的歷史地震紀錄,我們可以確定:「地震一定會來,只是不知道何時來。」或許這是一句廢話,但我們也可以捫心自問:遇到地震時,家中的家具擺設會傷到自己嗎?在公司或是學校時有沒有想過不同地點的防災策略嗎?

或許我們比較少想到臨震的狀況,也可以藉此思考看看:無論有沒有收到地震預警簡訊,都該想想:多十秒能做什麼?

延伸閱讀:

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文章難易度
阿樹_96
73 篇文章 ・ 24 位粉絲
地球科學的科普專門家,白天在需要低調的單位上班,地球人如果有需要科普時時會跑到《震識:那些你想知道的震事》擔任副總編輯撰寫地震科普與故事,並同時在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科大小事。著有親子天下出版《地震100問》。

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量子電腦的計算是怎麼一回事?
賴昭正_96
・2025/07/15 ・6405字 ・閱讀時間約 13 分鐘

  • 作者 / 賴昭正 前清大化學系教授、系主任、所長,IBM 研究顧問化學家;合創科學月刊

因為我們確信量子系統一般無法在傳統電腦上有效模擬,量子運算未來最重要的應用可能是量子系統的電腦模擬。——David Deutsch「量子計算之父」

量子革命啟航,2025 年迎來國際量子年。圖 / unsplash

量子物理學誕生於 1900 年初期,源自普朗克(Max Planck)及愛因斯坦(Albert Einstein)等人為了解釋古典物理學無法解釋的黑體輻射和光電效應,提出能量「量化」的奇怪觀念。1920 年代,玻爾(Niels Bohr)、薛定諤 (Erwin Schrödinger)、海森堡( Werner Heisenberg)、玻恩(Max Born)和狄拉克(Paul Dirac)等物理學家為量子力學建立了更完整的數學框架,從而形成了微觀世界的物理理論。最近由於以它為基礎的計算技術不斷有「突破」性的進展,聯合國便迫不及待宣布 2025 年為國際量子科學技術
年。

筆者在芝加哥大學攻讀的是量子化學,博士班資格考試選的是物理化學、無機化學、及物理系的物理數學,論文用的理論工具是「量子」物理,實驗工具是「計算機」,因此應該是位「量子計算機」專家了,但慚愧的是:儘管市面上已經出現許多有關量子計算機的報導,但筆者除了知道其所用的物理原理(參看「延伸閱讀」)外,卻完全不知所云!

查了一下台灣兩大科普雜誌,發現《科學月刊》與《泛科學》都沒報導過!顯然這不是一篇容易寫的科普文章。但因其重要性,及對科普的喜好,在猛 K 一個月後,筆者謹在此先野人獻曝,報導點心得,望能拋磚引玉將來有專家為我們寫一篇更詳細及深入的介紹。在進入本文之前,得預先警告:筆者深深了解數學公式會嚇跑讀者,但是幾經考慮後,覺得不用點數學顯然不能點出量子計算機的骨髓。對數學不感興趣的讀者事實上不需要深入了解:只要從那些數學中看出量子計算機的運算不是確定性的「加減乘除」、而是操縱或然率的「量子物質狀態」改變(「量子位元」一節)即可。如果真的不想看到數學公式,可以跳過「量子閘」及「量子計算機」二節。

量子計算機的起源

20 世紀 80 年代初,美國阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)貝尼奧夫(Paul Benioff)發表四篇量子計算基礎的開創性論文,證明計算機可以按照量子力學定律運行;費曼(Richard Feynman)獨立提出了量子計算的想法,認為基於量子原理的計算機可以高效地模擬量子系統,克服對於一般電腦來說難度呈指數級增長的計算任務。1985 年牛津大學物理學家德意志(David Deutsch)以費曼和貝尼奧夫的思想為基礎,提出了通用量子計算的概念,並設計出一個適用於量子計算機的演算法。

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要了解這些量子計算想法之前,我們得先了解一下現行的(傳統)計算機。

傳統計算機

人類因為有 10 個指頭,所以採用十位元的運算方法,即 0,1,…9;9 再加 1 就進位成 10(借用別人的手指)。當初設計計算機的人也許因為只有兩根手指的關係,卻採用「二位元」(bit)的運算方法,即 0 與 1;1 再加 1 就進位成 10(= 十位元的 2)。事實上這樣的計算法在電路設計上是比較容易的:接近 0 伏特的電壓(通常稱為「低」)表示邏輯 0,而較高的電壓(通常稱為「高」)表示邏輯 1。計算機就是靠這樣的線路及所謂「邏輯閘」(logic gate)來達成計算的任務,如圖一:2 個「二位元」數 A2A1 及 B2B1 相加的計算機線路圖。

圖 / 作者提供

「邏輯閘」的目的是將輸入(input)依照所設計的邏輯改成單一的輸出(output)。例如將(0,1)輸入「AND 閘」,圖一的邏輯表告訴我們它將輸出 0;(1,1)將輸出 1,…。又如將(0,1)輸入「XOR 閘」,它將輸出 1;(1,1)將輸出 0,…。讀者應該不難用圖一的線路計算出 10+11=101(O3O2O1);10+01=011;11+11=110;…。

如果要增加「二位元」的數目[如 3 個「二位元」、4 個「二位元」…,或 8 個「二位元」的「位元組」(byte)],只要重複複製圖一 a 及 a′ 之間的線路,將它連在最後一個 a′ 上即可。所以(傳統)計算機的設計是透過「邏輯閘」操縱「二位元」來達到計算的目的。

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所以要使用傳統計算機來「解決問題」如微積分方程式或製定更好投資策略時,必須先將它們「改寫成」加減乘除及簡單邏輯(如 x 則 y)的「運算問題」。

量子位元

量子計算機也是採用「二位元」的運作,但其「二位元」非常不同於上面所提到之「二位元」:

(1)它的 0 與 1 不是電壓的不同,而是物質狀態的不同,稱為 |0> 與 |1>;

(2)它可以有同時存在於 |0> 與 |1> 的「量子疊加」狀態(quantum superposition state,註一),例如 |x>=α|0>+β|1>(|α|2+|β|2=1);

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(3)當你去測量時,因「波函數坍縮」(wave function collapse)只能得到或然率分別為 |α|2 及 |β|2 的 |0>或 |1> 狀態而已,不能有中間的混合態!

這樣的「二位元」因為具有量子物理的特性,因此稱之為「量子位元」(qubit)。原子的自旋(spin)就是具有這樣的特性,因此可作為量子計算機的「量子位元」。

等一等,電壓不是也可以模擬(1)及(2)嗎?例如 0 代表 0 伏特電壓,1 代表 5 伏特電壓,那麼 0.8(4伏特電壓)不是代表由 80% 的 5 伏特電壓和 20% 的 0 伏特電壓組成的嗎?原則上不錯,但就出現了一個實際設計上的問題:電壓一定要很穩定(註二)。這事實上正也是量子計算機設計上的最大挑戰之一:如何保持「量子位元」的穩定?設計高品質的「量子位元」極具挑戰性:如果「量子位元」與其環境沒有充分隔離,它就會遭受「量子退相干擾」(quantum decoherence),在計算中引入雜訊、錯誤、或崩潰。當然,電壓是沒辦法模擬(3)的:如果允許「疊加」態,測量電壓只能得到「疊加」電壓 4 伏特,不可能量到 0 伏特或 5 伏特。但事實上更嚴重的問題是:電壓沒辦法模仿兩個「量子位元」的「量子糾纏」(quantum entanglement)態:

χ>=12(00>+11>)

這狀態是由兩個「量子位元」組成的,而每個「量子位元」是由兩個狀態組成,因此理論上應該共有四個狀態(00, 01, 10, 11)才對;但上式中卻缺少了 |01> 及 |10> 兩個狀態!

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量子(邏輯)

量子計算機的設計與傳統計算機類似,不同的是它用「量子邏輯閘」(quantum logic gate)來操縱「量子位元」。在量子電路模型中,「量子邏輯閘」(或簡稱「量子閘」)是在某些量子位元上運行的基本量子電路,它們是量子電路的組成部分,就像傳統邏輯閘是傳統數位電路的組成部分一樣。在介紹「量子閘」之前,因為「量子位元」可以同時存在於 |0> 與 |1> 之間的狀態,因此用向量(vector)及矩陣(matrix)來表示將比較方便。例如以 |0> 及 |1> 為基底向量(basis vector,可以想成傳統上的 XY 座標軸),「量子位元」|0>、|1>、|x>=α|0>+β|1>將分別為:

如果用向量來表示量子位元,那麼「量子閘」將是一矩陣。

傳統計算機中的「NOT 閘」將 1 改成 0 輸出、0 改成 1 輸出,量子計算機中也有類似的「NOT 量子閘」能將 |0> 改成 |1> 輸出、|1> 改成 |0> 輸出、上面的 |x> 改成:

1α2+β2[βα]

輸出。

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「阿達瑪閘」(Hadamard gate) 是一基本量子閘,它能將量子位元從單一的確定狀態(|0⟩ 或 |1⟩)轉換為測量任一結果均為 50% 機率的量子疊加態(參見圖二)。「CNOT 閘」是一雙量子位元操作閘:

[1000010000010010]

作用於 H|0> 及另一 |0> 結合的雙量子位元可以得到一量子糾纏態,其電路圖為

圖 / 作者提供

量子計算機

在結論前讓我們在此以一實際的例子來說明量子計算機可能提供的優勢。為了避免難懂的數學,我們在這裡只能用一最簡單的、不實用、但在開發量子演算法技術上佔有很重要歷史地位的例子:1985 年「量子計算之父」所提出的德意志演算法。德意志演算法用量子計算機解決了一個簡單的問題:給一只能輸入 0 或 1、只能傳回 0 或 1 的函數 f(x),我們如何知道 f(0) 是否等於 f(1)?

圖 / 作者提供

圖三告訴我們如果用傳統的計算機,我們必須用 0 及 1 分別詢問這個函數兩次才可能得到答案:0 表示 f(0)=f(1);1 表示 f(0)≠f(1)。但因為量子位元可以有疊加狀態,我們可以先透過「阿達瑪閘」將 |0> 轉變成 |0> 及 |1> 疊加態後再詢問

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Q f : [ ( 1 ) f ( 0 ) 0 0 ( 1 ) f ( 1 ) ]

得到答案後再透過一次「阿達瑪閘」,我們就可以測量結果:如果測得 |0> 則表示 f(0)=f(1); 測得 |1> 則表示 f(0)≠f(1)。有興趣的讀者不妨親自演算一下,驗證筆者沒有算錯(註三)。

德意志演算法利用了量子力學的疊加性及波函數的干涉性,成功地只詢問一次就得到了答案,所以我們可以在這裡吹噓:量子計算機只要用傳統計算機一半的時間就可以解決問題。事實上 Lov Grover 1996 年提出一個搜尋(註四)演算法證明了:當傳統計算機需要使用 ~N 次詢問才能得到答案,量子計算卻只要使用 次求值,就能以高機率找到產生特定輸出值之黑盒函數的唯一輸入(註五):也就是說如果傳統計算機需要 100 年,量子計算機只需要 10 年!所以量子計算機將全面改變我們的…(請讀者填空)。但這不是好像看到一隻黑烏鴉,就說全世界烏鴉都是黑的一樣嗎?

結論

希望在瞰完本文後,讀者對量子計算機有初步的了解,不再只是個空洞的名詞而已。像其它新興科技一樣,我們將時常看到充滿著樂觀、承諾、與「突破」的報導,如去年底谷歌(Google)宣稱「(新的量子晶片)在不到五分鐘的時間內完成了一個「標準基準計算」(standard benchmark computation),而當今最快的超級電腦則需要 1025 年―這個數字遠遠超過了宇宙的年齡」,及最近微軟(Microsoft)發布了全球首款採用拓撲核心架構的量子晶片,謂創建了更穩定、可擴展的量子位元,「有望」讓量子計算機「更接近」解決複雜問題。

但我們都知道量子物理已經有百年的歷史,這知識為我們創造了空前的社會繁榮,因此我們不免要問:以它為基礎的量子計算機科技,為什麼經過了 40 年還是只停留在完成「標準基準計算」、「有望」、更接近」、…等等「空談」的階段,交不出一張實用的成績單(註六)?…什麼時候它才能真正為我們解決一有「突破」就被提到的複雜問題,如增強網路安全,徹底改變材料科學、新藥、和醫學的研發,優化財務模型、製定更好的投資策略等等承諾?

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量子計算之父德意志說:「因為我們確信量子系統一般無法在傳統電腦上有效模擬,量子運算未來最重要的應用可能是量子系統的電腦模擬。」諾貝爾物理獎得主費曼也持相同的看法。現在報章雜誌的報導都是渉及量子計算機所面臨的硬件設計挑戰;但翻閱證明其可行性的演算法後,筆者覺得如何將上面所提到之巨觀世界的實用問題,「改寫成」能利用量子運算獨特功能來解決之微觀世界的量子系統,可能才是一項更重大千萬倍的挑戰!

圖 / US National Weather Service

這使筆者想起了核融發電的問題。第一顆使用核子分裂的原子彈於 1945 年 8 月在日本廣島爆炸,6 年後年美國愛達荷州的實驗增殖反應器用核分裂產生可用電力,又三年後蘇聯的奧布寧斯克核電廠將核能所產生的電連結到電網。1952 年 11 月 1 日美國在馬紹爾群島引爆了第一顆氫彈。氫同位素核融反應除了比核分裂釋放更多的能量外,不會產生有害的長期放射性廢物;加上氫或氘在自然界中既便宜又豐富,為一種長期、可持續、經濟和安全的發電能源燃料,因此核融發電成為 1950 年代後期全世界先進國家追求的目標;報張雜誌三不五時便有「突破」的報導;但 1960 年到現在,65 年過去了,我們還是「祇聞樓梯響,不見人下來」,甭說看不到一座實用的核融發電廠,能勉強收支平衡的實驗就算是「突破」了。筆者認為量子計算機很可能將步其後塵:雷聲大雨點小、或根本不下雨(註七)!

註解:

  • (註一)許多科普文章多用「丟擲硬幣來比喻」,謂在空中旋轉之硬幣就是同時存在於正、反兩面的狀態。這顯然完全不懂量子物理:在空中旋轉之硬幣從來沒有同時存在於兩種狀態,它只是很快地在兩種狀態中轉來轉去而已!
  • (註二)正是因為要避免這一問題,所以傳統計算機設計採用「有」與「沒有」的二元電壓。不只如此,早期的計算機為了偵測錯誤,8 位元的位元組還多加了一位冗餘位元(詳閱「錯誤訊息的偵測與修正」,科學月刊 2009 年 3 月號或《我愛科學》)。
  • (註三)先謝了。但請注意:筆者忽略了要求或然率等於 1 的常數如 1/2。
  • (註四)在未以任何特定方式排序或組織的N項資料庫中尋找特定項目。
  • (註五)因為傳統計算機每次只能問一項,所以大約要問 N 次才能得到答案;量子計算機可以「疊加」態一次詢問所有的項目,但因天下沒有白吃的飯,所以每次詢問只能得到或然率的答案,需要重複詢問 ~N 才能將或然率提高到相當肯定的地步。
  • (註六)寫到這裡筆者突然了解為什麼一直對量子計算機「突破」的報導不感興趣:一則沒有新理論,再則好像全是空談,沒有解決實際問題的內容。
  • (註七)2023 年 5 月,領導微軟量子運算工作的副總裁、「技術院士」 Matthias Troyer 在《ACM 通訊》上撰寫了一篇題為「擺脫炒作與實用性:切實實現量子優勢」(Disentangling Hype from Practicality: On Realistically Achieving Quantum Advantage)的論文,指出量子電腦能夠提供有意義優勢的應用數量比某些人認為的要有限;謂量子電腦只有在解決小數據問題時才能真正發揮其指數級加速的作用。他補充說:「其餘的都是美麗的理論,但不會付諸實踐」。

延伸閱讀:

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賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此獲有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪,IBM顧問研究化學家退休 。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲它轉載我的科學月刊上的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」。

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骨鬆不是老化必然!健保放寬給付助攻「駝矮痛」不再來
careonline_96
・2025/07/09 ・3193字 ・閱讀時間約 6 分鐘
相關標籤: 骨密度檢測 (1)

圖 / 照護線上

你知道嗎?國人一生中每 4 人就有 1 人面臨骨折風險,且首次發生骨折後,第二次再骨折風險高達 50%[1]!骨質疏鬆症正以無聲的方式威脅患者的生命安全。

「促骨生長藥物對骨質疏鬆症患者非常重要,在骨折發生前使用,可降低骨折風險;在骨折發生後使用,快速提高骨密度,也有助於預防再次骨折。」

中國醫藥大學新竹附設醫院骨科王韋智醫師表示,「健保對於骨質疏鬆症藥物給付條件,擴大「次級骨折預防」範圍包含:手腕(遠端橈骨)與上手臂(近端肱骨)骨折;並新增「初級骨折預防」,放寬至未發生骨折的高風險骨鬆患者包含糖尿病合併胰島素、類風溼性關節炎、和類固醇使用超過3個月者;幫助骨鬆的治療能更早介入而不再從「發生骨折後」才做起!」。(詳細涵蓋範圍請參考健保署公告,個案適用範圍請依醫療專業人員判斷及建議。)

圖 / 照護線上

善用健保擴增給付,往前擴大骨鬆防護

為了幫助骨質疏鬆症患者(T值小於等於-2.5)降低骨折風險,健保署已放寬給付條件。王韋智醫師說,在初級骨折預防方面,可適用在未發生骨折,其骨密度(BMD)檢測結果 T 值小於等於 -2.5合併類風溼性關節炎、糖尿病且使用胰島素或使用糖皮質類固醇(>5毫克/天)超過3個月的骨質疏鬆症患者。在次級骨折預防方面,過去僅適用於脊椎或髖部骨折,現在已放寬至手腕(遠端橈骨)與上手臂(近端肱骨)骨折的骨質疏鬆症患者或骨質疏少症患者。

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建議患者或家屬主動和醫師討論骨質疏鬆症的治療策略,選擇合適的治療方式,降低骨折的風險。(詳細涵蓋範圍請參考健保署公告,個案適用範圍請依醫療專業人員判斷及建議。)

骨質疏鬆症的現況與警訊

「骨質疏鬆症(Osteoporosis)」是一種慢性疾病,早期沒有明顯不適,很容易被忽略,許多患者都是在骨折發生後,才發現有骨質疏鬆症。王韋智醫師說,幾乎每天都有骨鬆性骨折的患者被送到急診室,因為不小心跌倒就造成髖部、脊椎、橈骨或肱骨骨折,除了造成劇烈疼痛、行動不便,也會嚴重影響生活品質、提高醫療花費、甚至增加死亡風險。根據統計,約有 20% 的髖骨骨折患者,在骨折發生後一年內會死亡[2],骨質疏鬆症是不容忽視的問題。

骨質疏鬆症早期症狀要留意三大警訊:「駝、矮、痛」,王韋智醫師解釋,「駝」就是駝背,當我們靠牆站立時,明顯感覺背部隆起或彎曲,背部無法完全貼平牆面,甚至肩膀前傾,這通常是因為脊椎骨壓迫性骨折或椎體結構變形所導致。「矮」是身高明顯縮水。很多患者會發現自己「比以前矮了4公分以上」,這是因為脊椎椎體塌陷、變扁所導致的整體身高減少。「痛」是下背痛或腰痛,通常是慢性的、鈍鈍的不適感。

這些症狀常被認為是老化的現象,而遭到忽視。其實這些都是骨骼結構正在退化的重要警訊,若能及早發現、及早治療,能夠有效預防骨折的發生。

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圖 / 照護線上

留意骨質疏鬆症高風險因子、早期篩檢

至於骨質疏鬆症的高風險族群則包括停經後女性、老年人、體重過輕、缺乏運動、抽菸、喝酒、長期使用類固醇、缺乏鈣質與維生素 D 和其他內分泌疾病等。王韋智醫師說,「臨床上曾經遇過四十多歲便有骨質疏鬆症的女性患者。因此建議高風險族群要就醫接受骨密度檢測,留意自身骨骼健康,並積極接受治療。」

雙能量X光吸收儀(Dual-energy X-ray Absorptiometry,DXA)是診斷骨質疏鬆症的標準檢查,利用 X 光檢測骨密度,在無痛的狀況下,平躺大約5分鐘便能完成。王韋智醫師說,檢測的骨密度報告會標示T值(T-Score)。當T值落在 -1 至 -2.5 代表骨密度減少,稱為「骨質疏少症」;當 T 值小於等於 -2.5 即可診斷為「骨質疏鬆症」;而當T值小於 -3 則屬於「極高骨鬆性骨折風險族群」。

圖 / 照護線上

骨鬆治療策略:先行提升骨密度,有效降低高骨折風險

骨質疏鬆症的治療方式包含藥物治療搭配日常照護。王韋智醫師表示,藥物治療主要分為兩大類,促骨生長藥物與抗骨流失藥物。促骨生長藥物讓身體能夠「開源」長出新骨頭、快速提升骨密度;抗骨流失藥物可延緩骨質流失的速度,就是「節流」的概念。王韋智醫師說,目前治療會採取「先行增加骨密度,鞏固骨骼」策略,先以促骨生長藥物進行完整療程,快速提升骨密度,降低骨折風險,並遵造醫囑以抗骨流失藥物銜接,發揮長期保護的效果。再搭配日常照護包括飲食營養均衡、攝取足夠的鈣質與維生素 D、規律運動等。

筆記重點整理

  • 「骨質疏鬆症」早期無明顯不適,容易被忽略,許多患者都是在骨折發生後,才發現有骨質疏鬆症。骨鬆性骨折除了造成劇烈疼痛、行動不便,也會嚴重影響生活品質、提高醫療花費、甚至增加死亡風險。
  • 醫師建議,及早進行 DXA 骨密度檢測,民眾亦可先自我留意骨鬆「駝、矮、痛」三大警訊,如發現駝背、背部靠牆壁站立時後腦勺與牆面會間距超過 3 公分以上、身高變矮 4 公分以上,或是經常感到下背痛,就要立即諮詢專科醫師,評估是否有骨質疏鬆症。
  • 骨質疏鬆症的藥物治療主要分為兩大類,一類是促骨生長藥物,讓身體能夠「開源」快速提升骨密度,降低高骨折風險;另一類則是抗骨流失藥物,主要用來延緩骨質流失的速度,就是「節流」的概念。目前針對高風險的骨鬆患者的治療策略,遵照醫囑考慮「先使用促骨生長藥物,再以抗骨流失藥物銜接」,以遠離骨折風險為目標。
  • 為了幫助骨質疏鬆症患者降低骨折風險,健保署已放寬骨質疏鬆症健保用藥給付,可幫助高風險族群進行初級與次骨折預防。當 BMD 檢測結果 T 值小於等於 -2.5 ,合併有糖尿病使用胰島素、類風溼性關節炎或長期使用類固醇(>5mg/day)超過3個月,可透過健保給付的治療藥物進行初級骨折預防治療;新增手腕(遠端橈骨)、上手臂(近端肱骨)骨折可適用骨質疏鬆症和骨質疏少症患者的次級骨折預防治療。(詳細涵蓋範圍請參考健保署公告,個案適用範圍請依醫療專業人員判斷及建議。)
  • 醫師呼籲:高風險族群應「及早篩檢、積極治療、預防骨折」,並善用健保的擴增給付、擴大骨折保護進行合適的骨質疏鬆症治療與預防,及早遠離骨折風險及早關心自身的骨骼健康。

本衛教訊息由台灣安進協助提供
TWN-785-0525-80011

參考資料:

[1] 中華民國骨質疏鬆症學會。台灣成人骨質疏鬆症防治之共識及指引。2023 年版

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[2] Ip TP, et al; OSHK. Hong Kong Med J 2013 Apr;19 Suppl 2:1–40.

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【成語科學】聞雞起舞:勤奮背後的生理時鐘
張之傑_96
・2025/07/05 ・1494字 ・閱讀時間約 3 分鐘

晉朝分為西晉和東晉兩個階段。西晉末期,二十來歲的祖逖和劉琨,在京城洛陽當個小官,兩人是很要好的朋友。當時內憂外患不斷,兩人都有大志,一心報效國家。

祖逖和劉琨經常住在一起,天將亮時,一聽到雞叫聲,就起來舞劍,希望能文能武。這就是成語「聞雞起舞」的由來。因此聞雞起舞,比喻勤奮向上、努力不懈。

晉朝祖逖劉琨聞雞鳴,共舞劍,立志勤奮。後世也以聞雞起舞,形容一個人勤奮、努力不懈。圖 / unsplash

西元 311 年,匈奴人攻入洛陽,北方大亂。317 年,琅琊王司馬睿(晉元帝)在建康(今南京)即位,史稱東晉。在這之前,史稱西晉。當北方陷入混亂時,祖逖率領一批人南下,輔佐晉元帝,封為鎮西將軍。劉琨留在北方抗擊異族,做到都督。兩人都發揮了各自的文韜武略。

談到這裡,該造兩個句了:

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我們要有光明的前程,就要學習聞雞起舞的精神,勤奮學習。

他天一亮,就起來鍛鍊身體,這種聞雞起舞的精神令人欽佩。

接下去要談談這個成語的科學意涵了。公雞之所以在破曉時啼叫,主要是「生物鐘」的關係。生物的生長和作息,都有一定的規律,這就是生物鐘。譬如牽牛花都是早上開花,蟋蟀傍晚後才會鳴叫,類似的例子不勝枚舉。

公雞呢?脊椎動物的大腦與小腦間,有個內分泌器官,叫做松果腺。晝行性動物,到了晚上松果腺會分泌褪黑激素,讓動物安然入睡。天亮時受到光線的刺激,褪黑激素分泌減少,動物就會醒來。公雞對光線的變化特別敏感,破曉時的微弱光線變化,也會讓牠醒過來,昂首啼叫。人們聽到公雞叫聲,就知道天要亮了。

公雞的大腦裡有松果腺,能感受破曉的微光變化,天一亮就減少褪黑激素分泌,牠便會醒過來,昂首啼叫。圖 / unsplash

公雞一般在天剛亮時啼叫,夏天在四、五點鐘,冬天在五、六點鐘。在沒有鐘錶的時代,公雞報曉是人們的重要時間指標。章老師小時候家裡沒有鐘錶,主要靠公雞啼叫,和固定時間前來叫賣的小販吆喝聲,知道大概是什麼時候了。

那麼,公雞醒來為什麼啼叫?雞是一種群居性動物,每個群體由一隻強壯威武的公雞當領袖。啼叫主要是宣示領域,也就是告訴其他雞群,這個地盤是我的,你們不要進來。

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因此,破曉時一隻公雞啼叫,附近的公雞就會跟著啼叫,都是宣示領域的意思。既然公雞啼叫是一種領域行為,所以公雞白天也會啼叫。小朋友,你到動物園的兒童動物區遊玩,聽過大白天公雞啼叫嗎?

寫到這裡,還有點空間,順便介紹另一個成語——擊楫中流。祖逖率軍北伐,渡過長江,船到中流時,他慷慨激昂的擊打著船槳,立誓恢復中原。這個成語用來比喻:成就一件事的決心和激情。

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