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《探索時間之謎:宇宙最奇妙的維度》

EverDark
・2011/02/16 ・2121字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 607 ・十年級

現在,他比我早一步離開這個古怪的世界,這不代表什麼。我們是有信念的物理學家,過去、現在和未來的差別只是揮之不去的幻覺。

這是一本以跨學科領域的角度全方位探討「時間」本質的科普書。比起出名的霍金所著《時間簡史》是一本全然以物理學的眼光檢視時間的作品;而如果是要純粹從人文社會的觀點來看待時間這項議題,勒范恩的《時間地圖》相信會是一本不錯的選擇。那麼這本《探索時間之謎》呢?它很不一樣,十分貪婪,隨著書中章節的推展,陸陸續續採用了來自考古學、人類學、社會學、歷史學、生物學、心理學、神經科學、哲學、乃至於--無可避免地!--物理學的觀點,是一本內容十分充足而主軸焦點又始終明確的好書。

主軸明確,但探討的主體本身--時間--卻模糊地叫人不知所措。

你能說說看時間到底是什麼嗎?
我就不能。

本書的目錄簡列如下:

  • 引言
  • 第一章 天上的時計
  • 第二章 日日,月月,年年
  • 第三章 時時,分分,秒秒
  • 第四章 在時間的控制中
  • 第五章 記憶的持久度
  • 第六章 牛頓的時間
  • 第七章 愛因斯坦的時間
  • 第八章 回到未來
  • 第九章 發端
  • 第十章 大霹靂發生前
  • 十一章 萬物必將消逝
  • 十二章 虛幻和現實

全書前四章主要是人類、考古與歷史學和社會學的範疇,並不是我最有興趣的,所以我只是略讀。第五章開始首先從現代心理學的角度切入,就開始引人入勝了!時間對於我們而言到底是什麼?我們總是說時間會「流動」,我們對於「流動」這個概念似乎深信不疑,或者起碼總是覺得理所當然。

「時間會流動。」

就連牛頓也是這麼想的,在他的名著《自然哲學的數學原理》中他寫:「絕對、真實且精確的時間,就其本身且從本質來看,會穩定地流動,與任何外物無干。」在牛頓所發展出來現今被稱作古典力學的物理學模型中,時間只是作為一個極為客觀--同時也無法再被解釋--的參數(Parameter)而存在著。

時間之河,時間之河。
時間如長河般流動,從過去流往現在、再流去未來。
但為什麼我們知道河水會流動?河水是相對於河岸而移動,於是我們看見了流動。
好,時間又是相對於什麼而流動?
沒有人知道。
它真的會流動嗎?

我們都已經知道,就這一點關於時間的描述,愛因斯坦證明牛頓是想錯了。時間並不客觀,而且與空間、與物質的運動狀態關係密不可分。時間再也不是機械世界中的冰冷參數,從相對論之後我們漸漸習慣於將時間看作為我們肉眼所見的這個三維空間中的另一份子:第四維度。時間與空間不再能分開來描述,正如E=mc^2告訴我們質量與能量的密切關聯,時間與空間也是處於這樣的密切二元對等關係中,我們開始接受「時空」作為一個個體描述的對象。

然而,我們還是不清楚時間是什麼啊。
天才愛因斯坦都不能篤定。

回到《探索時間之謎》第五章〈記憶的持久度:跨越時間的橋樑〉,從心理學試圖窺見更多藏諸於世界的真相。我們問:人類大腦如何詮釋時間?這個疑惑在本書第四章便種下種子,等待讀者結束了物理學檢驗時間(六至十一章)的閱讀旅程後,它在作為總結地位的第十二章萌發。

第十二章〈虛幻和現實:物理學、哲學及時間的風景〉是我認為本書最值得一讀的部分,即使是在書店裡拿起這本書只看這一段也好,因為實在是太有啟發性。在此,我們思考時間這件事情對於我們的大腦認知中究竟代表什麼。

時間,是否其實就和自我意識一樣?
一樣虛幻。
它是否必非物理世界的本質元件,而只是我們人類大腦所創生的一個機制,目的可能是為了追求生存價值,就如同我們會辨別時間,藉此藉古鑑今,我們會學習,所以才能夠成為(起碼是懂得自稱的)萬物之靈?

是否「時間」只是我們用來詮釋世界變化的一種本能,而非宇宙的基礎?於是我們便不可能去回答大霹靂之前宇宙究竟是什麼樣子,不可能去想像這萬物第一個奇異點究竟是否來自上帝之手--或任何其他我們能想像得出來的最上位存在的操作--而上帝在創造宇宙之前的時間又在做些什麼。因為這顯然是只有我們人類才會去追尋的問題,而且是一個不會有答案的盲問!在這裡,上帝不是重點,其物理地位可以任意代換,於是這不是宗教信仰的差異,而是我們之所以為人而產生的差異。

是嗎?

是否不活在現在的人,其實只能說是不活在這裡?你不可能在地圖上標示「這裡」,但我們卻總是在時間之線上刻劃歷史大事的標記點。是否那些標記並非在過去、並非已經不存在了,而只不過是一個更簡單的答案:他們只是都不在這裡--不在禁錮我們思考可能極限的「現在」。

相對論告訴我們,現在根本就不存在。
你的現在並非我的現在。
我在這裡,你呢?

如果這樣的想法為真,「時間」只是我們人類活在世界上求生存價值所必須的主觀認知工具--是的,也幾乎可以說時間就只是幻覺,與世界的物理本質幾無瓜葛--那麼我們看待一切歷史的眼光、心態、以及感想是否會因此丕變?還是說這已經是我們的極限,我們永遠不可能跳脫大腦對時間的思維與鐵一般的詮釋--我們永遠無法消除生存本能?除非我們不再願意生存,而這卻是多麼地荒誕不實……

《探索時間之謎》雖然也和大多數科普書一樣,泰半側重於物理學的內容,但是它將剩下的空間留給更多學識領域進入其中,激發出來的思考性絕對是具有相當的衝擊性,在閱讀上自然是過癮萬分,強烈推薦給各位!

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。

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科技魅癮_96
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