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《無限大的秘密》

EverDark
・2011/02/15 ・1755字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 569 ・九年級

如果一個人站在兩面鏡子之間,他是否能看見無限多自己的倒映?
啊,光的反射會逐漸耗損,所以不會?那如果假設反射不會耗損呢?
不,因為我們的視力有限,看不盡無窮多的倒影?那如果再假設我們的雙眼有辦法窮盡無限呢?或者我們根本不在乎我們是否看見,只在乎倒映是否存在
不,還是不行,因為光速是有限的,所以倒映產生的速度也是有限的。
那麼現在如果時間也是無限的呢?
好,所以它是嗎?

《無限大的秘密》作者為物理學兼數學家,漫談關於「」這個存在的諸多話題。『本書從物理、數學出發,跨足宗教、哲學、歷史,多角度探討各種無限的議題,試圖解答這道人類曾經想過最奇異、最艱難、也最困惑的主題,帶領我們經歷一場無限驚奇之旅。』是書背文宣對本作的一段註解,我想算是十分切適。
本書內容介紹「無限」之概念自古以來的演進、辯證與相關悖論的探討。目錄簡述如下:

  • 第一章  萬物多紛擾
  • 第二章  無限:或假還真與虛實之間
  • 第三章  歡迎光臨無限大飯店
  • 第四章  無限非大數
  • 第五章  康托爾的瘋狂處境
  • 第六章  無限三風味
  • 第七章  宇宙是否無邊無際
  • 第八章  無限重複悖論
  • 第九章  世界永無盡頭
  • 第十章  打造無限機器
  • 第十一章 永生不死
  • 後記

《無限大的秘密》算是一本相當惹人發想思索的科普書,這本書我前前後後總共翻閱三次才完整地讀畢,裡面有許多有趣、值得玩味深思的議題。本文僅作一簡單的導讀,有興趣的讀者當然不妨直接闖入書店一頭栽進此書。(笑

《無》書前兩章探討的是--

Potential Infinite v.s. Actual Infinite
「潛無限」與「實無限」之別

是最早由亞里斯多德提出來的見解。所謂潛無限,是一種無法被實現的無限。任何無窮數列你無法窮盡其數,它們各個都是「代有漸近承諾,卻應許無限將至,實際上始終是有限」的無限數列。這位大哲認為實無限並不存在,無限盡是潛無限。這就是人們面對無限的最終態度了嗎?然而「無限」的概念隨著科學歷史演進,有了越來越豐富的內涵,這在本書隨著章節向後推演也會陸續作出介紹。

第三章的無限大飯店算是個小插曲,讓人體會「無限」本身叫人難以抗拒的荒謬特質。

第四章〈無限非大數〉的內容算是正式以較為數學的觀點來看待無限,從加利略《對話錄》的一篇內容作為引子,本章探討數學史上關於「無限」的態度其演進歷程。一個無限與另一個無限之間是否仍有大小之別?此外,本章提出了--

關於存在:數理存在物理存在的差異

這樣的議題,也讓我產生股醍醐灌頂的閱讀暢快。關於數理存在,若數學家能夠寫下不相矛盾的一組公理,加上一套規則來由公理(Axiom)推演出真陳述,這時便稱這些陳述存在。這也意味著,數學上跟物理學上對於「無限」議題的處理將可能大相逕庭,而事實恐怕也確實如此。自第六章便開始介紹物理學界面臨的無限議題,這個時候--無庸置疑地--宇宙學的議題又蹦出來啦!

第八章〈無限重複悖論〉我覺得讀來額外感到趣味。整個悖論以一個很簡單的命題為起始:「任何發生機率不為零的事件,在尺度無限的宇宙裡必然發生。」然而更有趣的還在後頭!就是作者對於「無限世界裡的道德價值觀念」之探討。如果所有人的生命皆無限、宇宙廣度也無限、空間無限、資源無限,那麼我們社會我們的人文我們的道德感會有什麼樣的不同?這真是一個天大的妄想!

想像我們永遠都有明天,那麼成日毫無作為的慵懶者與把握無限光陰努力上進者之間的差異為何?我們如何看待在無限尺度之下這兩種截然不同的生命態度?孰優孰劣?〈無限重複悖論〉這一章節的內容乃至於第十章的〈永生社會學〉,讓讀者以非常直接而震撼的方式體會到「無限」這個概念是多麼可怕的邏輯性病毒,具備著讓我們連最基礎的心靈層面都崩毀的破壞力。

九章以降繼續本書的物理學議題(畢竟關於無限概念的哲學思維較早發展,而我們現在面對的主要是物理學的演進),也探討時空旅行的議題,探討愛因斯坦(這一定要的嘛),探討彎曲的空間……作者對於各項議題的處理算是點到為止又觸類旁通,我第三次翻完這本書才理解到為什麼我第一次沒辦法看完它,大概是因為那個時候看的科普書還不夠多,對許多議題還相當陌生的關係吧!

這本書,推薦給已經消化過許多物理科普書的你。這次就嚐嚐無限的滋味吧--如果你對知識的慾望也是無限,那這就是一場無限對無限的競逐,可以來看看孰大孰小?

本文原發表於Alienatio.

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EverDark
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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》