0

0
0

文字

分享

0
0
0

兵馬未動,糧草先行:中研院重要的補師「學術行政」全解析!

研之有物│中央研究院_96
・2018/05/18 ・5526字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 510 ・六年級

「學術行政」在做什麼?

多數人也許認為,學習生物、化學、物理等等基礎科學,並一路攻讀至博士學位後,只能選擇留在實驗室繼續做研究。其實也有人「轉行」行政工作,以從事研究的精神做得有聲有色。學術行政團隊支援在前線打仗的研究人員糧草無虞,得以全心全意投入研究工作。

本文專訪中研院學術及儀器事務處的嚴愛鑫博士;20 多年前以高中生的身分來到中研院學習如何做研究,多年後又重回中研院,投入學術行政服務,化身為學術與行政之間的橋樑。攝影│張語辰

20 多年前為什麼來到中研院?

我高中時就讀基隆女中,入學後不久,生物老師跟我們提到有一個「高中生物學習成就優異學生輔導實驗計畫」,請班上聯考分數前幾名的同學來登記,通過考試就可以到大學旁聽課程。當時喜愛生物的我,覺得可以到大學旁聽課程很酷,就報名了,沒想到後來竟然是到中研院參加實驗計畫,更沒想到從此中研院在我生命中扮演非常重要的角色。

記得當時通過筆試、拿到口試通知單,我很驚訝地問生物老師:「中研院在哪裡?」

第一次來到中研院時超緊張,口試老師都是德高望重的研究員,我是在基隆鄉下長大的小孩,其他參加口試的學生幾乎都來自建中、北一女,感覺自己像個土包子,一舉一動都戰戰兢兢。

口試通過後,我們每隔週的週六就到中研院植物所(現在的植微所) 與動物所(現在的細生所) 上課。中研院教授們講課、還有帶我們做實驗的內容和方式,都跟學校應付考試的上課很不一樣,重視思考、提問以及互相討論,也鼓勵我們蒐集資料自己找答案,讓我非常喜歡。

高中時,在中研院做些什麼?

學期間的隔週六,我們會來到中研院,上午是聽各個研究員講課,下午則是分組到不同的實驗室做實驗。兩年的期末測驗都通過後,才能在高二升高三的暑假做最後的專題。我們得自己選專題的題目,在實驗室裡做研究、寫論文,用這份專題取得保送甄試的初選資格,再與榮獲國內外科展比賽的得獎學生們一起接受智力測驗。全國選拔約 20 位進入最後的科學研習營,然後得在短短一週內接受觀察、面談、筆試、實驗操作等評量,以爭取保送大學的名額。

為了這次專訪,嚴愛鑫回到實驗室娘家,找出當年參與實驗計畫的專題論文《pH 值對檳榔素誘引姊妹染色分體互換的影響》。
攝影│張語辰

我們幾個參與實驗計畫的高中生,在實驗室雖然會彼此競爭,但都是良性競爭,像是比誰找資料找得比較迅速、誰的細胞核染色得比較漂亮、誰的實驗做得比較完美。遇到困難也會互相幫忙,像是有同學近視較深、無法長時間聚焦看顯微鏡,我這個視力 1.2 的就去幫他判讀顯微鏡下的染色體;而我的研究需要用到檳榔,但當年不好意思去檳榔攤買,同學還自告奮勇去幫我買。

高二暑假做專題時,我們就住在中研院的學術活動中心,以前中研院還沒有那麼多棟實驗大樓,現在的基因體中心附近那片區域都還沒蓋起來,有好多條自然秘境小路。暑假時我們白天在實驗室做實驗,晚上還會結伴陪同學在院區內夜採蛞蝓和探險呢。

和嚴愛鑫(右二)當時一起參加實驗計畫的夥伴,至今仍是好朋友。中間是李德章老師。
圖片來源│嚴愛鑫提供

那時我的專題指導教授是生物醫學研究所的李德章老師,帥帥的李老師看起來酷酷的,但遇到我們這群高中生小朋友總是笑容滿面。實驗室的學長姐非常照顧我們,不但忍受我們幾個吵吵鬧鬧的,還帶我們做實驗、討論實驗結果。

當時的分子生物研究所所長王正中院士(已於 2017 年 8 月辭世)雖然不是我們的指導教授,但他每週特地撥出時間和我們這些高中生聚會討論,指導大家準備簡報、練習提問及回答,為我日後上台報告研究成果的能力打下良好的基礎。

中間是親切的王正中院士,攝於中研院的活動中心餐廳。
圖片來源│嚴愛鑫提供
除了在中研院上課、做實驗,當時植物所和動物所的老師還會帶著實驗計畫的高中生們,到陽明山的擎天崗、夢幻湖,實地認識野生植物和昆蟲。
圖片來源│嚴愛鑫提供

當初為何選擇「pH 值對檳榔素誘引姊妹染色分體互換的影響」當作專題題目?

一開始選實驗計畫專題論文的題目時,我想做跟癌症相關的研究。李德章老師建議我先去翻前幾屆實驗計畫學長姊的研究報告,想想自己想做什麼、要不要採用學長姊的實驗方法。

查看這些研究報告後,我了解到細胞裡姊妹染色分體互換的頻率越高,代表染色體異常、DNA 突變頻率、及致癌性越高。所以,「姊妹染色分體互換」可作為檢查遺傳物質是否受損的一項指標。

顯微鏡下,姊妹染色分體互換基因片段的結果。(黑色箭頭指示處)
圖片來源│嚴愛鑫提供

因為要在短短一個暑假完成專題研究,不能天馬行空,只能針對有興趣的致癌物來設計實驗。當時翻了很多本學術研討會的論文集,看到有學者模擬胃酸的環境,實驗檳榔萃取物對細胞的損害和致癌性。但我想到,臺灣嚼食檳榔都會包石灰,咀嚼檳榔的口腔應該是鹼性環境,我想實驗看看不同酸鹼值,是否會影響檳榔素誘引姊妹染色分體互換的情況。

這一整個專題進行的過程,是很好的研究思考訓練。從一開始的大量閱讀文獻、提出關鍵問題、蒐集資料、想方法解決問題、到最後獲得答案,這就是做研究有趣的地方。

多年後我回到中研院擔任博士後研究員,最大的差別是發現中研院變得很國際化,多了很多外國籍研究人員和學生,實驗室討論也都用全英文,還有先進的貴重儀器加快了研究的速度,更加感覺到中研院強大的研究能量。

為何會轉換跑道,改投入學術行政的工作?

其實現在回想起來還覺得有點不可思議。我從高中參加實驗計畫後,保送至國立中山大學,後來拿到國立清華大學博士學位,研究領域包含從癌症相關基因到細胞內之訊號傳遞、從小分子核糖核酸 (microRNA) 到生物標記 (biomarker),求學時期幾乎所有的時間都待在實驗室裡,我以為我的未來就是成為一位研究人員。

有時候人生不是你規劃好的那條路,最大的轉變開始於:我成為兩個孩子的媽媽了!

我是非常愛小孩、喜歡和孩子相處的人。以前的我可以一整天都在做實驗,甚至為了觀察記錄細胞週期而睡在實驗室好幾天。但有了小孩之後,假日來實驗室做實驗時惦記著小孩,好不容易空出時間在家陪小孩,腦中卻想著實驗,生物醫學領域的研究如果沒有全心全力、全年無休投入,實在很難具有競爭力。

剛好那時院本部學術及儀器事務處的發展科需要一位博士級行政人員,我對這個工作考慮了非常久,因為一旦離開實驗室,感覺就回不去我最鍾愛的研究工作了。但是,想陪著孩子成長的念頭越來越強烈,於是我決定放手一試!

沒想到來到院本部工作後,真的有走出象牙塔的感覺。以前都待在實驗室,不知道中研院背後有這麼龐大的行政團隊在運作,才能讓每位研究人員能夠無後顧之憂專心做研究。

要維持中研院的運作真的不容易,除了維繫院本部與院內 31 個研究單位,對外還要和立法院、監察院、科技部溝通,都是挑戰。

做了這份工作後也發現,我曾經待過實驗室的研究背景發揮了很大功用,能夠很快地理解研究人員的需求,也能從研究人員的角度出發,讓行政流程更順利。我能用科學研究的方法,抽絲剝繭找出行政工作上的問題,並研究出最佳的解決辦法。長官們也很尊重和支持我的意見及想法,給我強力的後盾。我很感謝發展科的同仁們,很用心地教我這個從實驗室過來的行政菜鳥,融入這強大的行政團隊,即使工作繁重,大家都會互相支援、同心協力一起完成各種挑戰。

雖然有時會懷念實驗室的生活,但在這裡工作似乎能幫助更多人,帶給我滿滿的成就感,這是當初轉換工作跑道時始料未及的。

能否介紹自己在「學術及儀器事務處發展科」的工作內容?

學術處發展科的工作內容非常多樣性,所有跟學術發展有關的,都是我們的工作。

而我自己的工作項目除了學術處網頁上提到主要職掌,還有一些臨時性的業務,例如回覆立法院提問、準備資料供長官備詢及報告,甚至擔任本院多項頒獎典禮的司儀、或是新書發表會的主持。每天上班都處於多工的狀態,電話一直響、電腦桌面總是開了很多資料夾同時運作。

目前正在執行的工作之一,是院內研究成果系統改版,希望能完整納入中研院所有研究人員的研究成果,並讓介面更有彈性、更容易操作。這個系統的用處是,讓研究人員能在系統內彙整自己的研究成果、各個研究所/中心及三大學組評鑑時依需求做分析報告、還有長官需要了解院內研究情況時,都能派上用場。這改版過程中要考慮使用需求、評估系統介面樣式、資料報表呈現方式,再與負責後端程式架構的資訊同仁溝通解決問題,並與資訊處合作新版上線,是非常耗時且繁複的浩大工程。

嚴愛鑫的學術行政工作內容列舉。(編輯 O.S.:一天 24 小時真的夠用嗎!?)
圖說設計│張語辰

每年撰寫一次中研院學術論文引文的統計分析報告,也是我的工作之一。不過別以論文的篇數和點數高低,來判斷研究的重要性。因為某些科學領域的基礎研究,是了解這個世界的基礎,然而其影響指數和引用次數沒辦法跟熱門的研究相比;另外,人文社會科學的影響力,也無法用論文的量化指標來比較。所以,學術論文引文的分析報告是一份參考資料,用來了解中研院在哪些領域是強項,互相觀察國際間各研究單位的表現差異。

除了上述這些,我也負責年輕學者研究著作獎數理組審查、學術行政主管交流會(每季一次)、新進研究人員交流會、以及中央研究院新科院士演講活動,並協助成立委員會整合全院電子期刊訂購。

還有一項最吃重的工作:統籌每年度的三大學組概(預)算審查。全院的經費需要我們這些後勤部隊彙整及審查,並控制經費在該花的地方,支援院長及副院長們站在最前面跟立法院爭取研究經費,協助研究團隊將研究成果貢獻於社會,這樣才不會辜負納稅人的錢。

我之前在實驗室做研究,很天真地認為:「研究經費不是一直都有嗎?」,直到做學術行政工作才發現:要獲得足夠的研究經費真不是件容易的事。

在臺灣想要做關鍵性、突破性的重要研究,無論是資源層面、心理層面,都很需要社會的支持。

「學術演講」、「儀器」對於科學發展的重要性?

我自己曾是個埋首研究工作的人,我覺得在聆聽學術演講的過程中,能讓自己的研究受到啟發、出現新的想法,甚至對人生態度產生正面的影響,這都是很棒的事。我開始籌辦新科院士演講活動之後,除了盡全力安排每個環節,希望讓講者和聽眾都能感受到學術研究的能量之外,更會去注意到現場聽眾的反應,從聽眾求知若渴的眼神和提問,就知道學術交流能帶來的重要影響。

至於儀器,我認為是協助解決科學研究問題的重要工具。

多認識儀器,設計實驗時就能很快想到有什麼儀器功能可以運用,迅速解決問題。

以生命科學領域來說,顯微鏡非常重要。從最基本的到高功能的 2D-3D 螢光影像的共軛焦顯微鏡,以及可以直接看到病毒顆粒、蛋白質的低溫電子顯微鏡 (cryo-EM),它以非結晶態的水將樣本包起來,在零下 180℃ 維持生物分子的原態,這種觀測方式能將光學與輻射傷害降到最低。

我自己則是很喜歡流式細胞儀 (flow cytometer) ,它可以偵測 DNA 含量、標定細胞膜上的特殊蛋白質抗原,也能進行細胞週期及細胞凋亡的實驗。流式細胞儀還能利用電荷,高速且準確地分離不同的細胞,應用性非常廣,操作又簡單,我覺得是非常有力的研究工具。

對於有興趣來中研院做實驗的高中生,有什麼建議?

之前我參加的「高中生物學習成就優異學生輔導實驗計畫」,現在已改成「高中生命科學研究人才培育計畫」,想來中研院做實驗的高中生,可以在這裡單純地體會科學好玩的地方、做有興趣的研究。我們那時候還有來自新竹、台中的同學,得通勤上課及住宿中研院做專題研究;現在的高中生做專題研究,可以就近找大學內的教授,省下舟車勞頓之不便。

高中時因為覺得做實驗太好玩了,我曾經差點荒廢課業,但後來了解到學校教的都是基礎,有足夠的基礎知識,做實驗時遇到問題才知道如何解決。時間管理也非常重要,才能在學業與研究中達到平衡、不偏廢;懂得管理時間對於之後獨立研究時安排實驗也很重要。

高中時可以多多接觸各領域的知識,因為現在很流行的學問,不一定真正適合自己,而且流行也會退燒。在中研院參與高中生培育計畫,可以輪流到各個實驗室看看,多與研究人員討論,有機會幫助自己找出喜歡的研究領域。

以前我覺得人生只有一條路可以走,但人生的方向,其實會隨著成長和現實環境而有所改變。

最重要的,在高中時期要多跟同學們、夥伴們互動。研究這條路難免會遇上挫折,擁有相同背景的同儕比較能理解彼此的狀況、互相支持打氣。

我跟高中時期一起參加實驗計畫的同學們,還成立了一個小小的幫派──「中研幫」。雖然說起來好像有點兒幼稚,但我們到現在還會互相聯絡,相聚時看到彼此各自在喜愛的領域擁有一片天,就覺得很幸運擁有這一群朋友,也很感激當年在中研院有這麼一段美好的回憶。

延伸閱讀

本著作由研之有物製作,原文為《兵馬未動,糧草先行:帶你了解中研院的後勤單位》以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際 授權條款釋出。

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

文章難易度
研之有物│中央研究院_96
255 篇文章 ・ 2355 位粉絲
研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

0

1
0

文字

分享

0
1
0
用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

文章難易度
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
161 篇文章 ・ 270 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

1

9
2

文字

分享

1
9
2
多重宇宙存在嗎?物理學的探索極限——《解密黑洞與人類未來》
天下文化_96
・2022/01/02 ・1880字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

  • 作者 / 海諾.法爾克 (Heino Falcke)、約格.羅默(Jörg Römer)
  • 譯者 / 姚若潔

在今天已經建立的宇宙模型中,我們對無限的窺視終止於大霹靂。大霹靂開啟了我們的時間和歷史;所有將會發生的事物都包含在裡面。大霹靂是一種超額的密集能量。我們現在看見的所有事物(所有形式的物質或能量,甚至我們自己),最終都可以追溯回到這份原始能量。

現今宇宙中的各種天體、物質與能量,都可以追溯到大霹靂這份原始能量。圖/WIKIPEDIA

一個近乎無限小的空間忽然在 10−35 秒內指數膨脹。純能量和光的原始閃電誕生,基本粒子的量子糖漿從閃電中開始結晶成形。質子和電子形成,物質有了基本構成單元。過了三十八萬年,質子和電子配對形成氫,充滿了宇宙。物質和光忽然彼此區分,走向各自不同的道路。暗物質在自身的重力影響下變得集中:暗星系從大霹靂的殘骸中出現,並把氫聚集到自己周邊。星系就此形成,產生了發光的星星,創造出新的元素,並透過巨大的爆炸再度把這些元素擲回太空。

從這最早的恆星之灰中,誕生了新的恆星、行星、衛星與彗星。星辰的生命循環開始,最終也誕生出我們的地球。水落在地球上匯聚起來,加上星塵,形成了菌類、單細胞動物,還有植物。這些新生命改變了世界,大氣開始形成,雲朵綻開,動物演化。最後出現了人類,在日、月、眾星的俯視之下繁衍,征服地球,建造都市,瞭解世界、時間、太空,並寫了關於這一切的書——這都要感謝大霹靂帶來的宇宙級大騷動。

描述大霹靂後宇宙膨脹的藝術構想圖。圖/WIKIPEDIA

我們的宇宙竟然能夠運作,整件事實在太過驚人、太過不可思議。宇宙的產生就像是走在物理學的鋼索上,需要微妙的平衡。如果重力再強一點,恆星都會塌縮成黑洞;如果再弱一些,暗能量會使所有東西分崩離析。如果電磁力更強,恆星就不會發光。宇宙機制的各個齒輪彼此相互影響,而生命竟可能在此出現,是恆久以來最偉大的奇蹟。如果有人可以目睹大霹靂並預測自己將會從那堆混亂之中誕生,一定會被視為瘋子。物理學教科書不允許物質忽然開始思索自我,形成個性與觀點,甚至發揮創意——儘管如此,我們就在這裡。

這道謎題有個解釋相當受人歡迎,就是宇宙實際上不只一個,而是許多個,它們就像原野上的花朵那樣誕生又凋零,只是每個宇宙都略為不同。我們只是正好出現在這裡,生活在這一個誕生了生命的宇宙,因為這是我們唯一可見的宇宙。

我們能否更把思考尺度變得更大?我們有沒有可能在自己的宇宙裡找到古老宇宙的遺跡,例如兩個宇宙相互碰撞後留下的大型結構?我自己願意如此猜測:超超大質量(hypermassive)的黑洞有可能是古宇宙留下來的化石——畢竟,像我們這種宇宙最後殘留下來的,應該就是超超大質量黑洞。目前為止還沒有人找到任何證據。不過,也還沒有任何跡象顯示平行宇宙真的存在,可以讓我們觀測。

黑洞, 黑色的, 洞, 虫洞, 虫, 量子, 物理, 爱因斯坦, 星系, 大量的, 无穷, 空间, 星光体
如果能找到超超大質量黑洞,或許能證明古老宇宙或是多重宇宙的存在。圖/Pixabay

另外,只因為我們的宇宙非常不可能存在,就要推論「必定有許多宇宙存在,才讓我們宇宙的存在成為可能」,這樣的關聯不見得正確。如果我的鄰居中了樂透,不表示他一定已經買過百萬次彩券。我們頂多可以說自己正好住在那個真實幸運兒的隔壁。如果我們只買過一張彩券,又不太清楚它的運作方式,那我們並無法論斷買了彩券的人有多少——或者有多少宇宙存在。

由於無從得知多重宇宙的證據,倒是引出這樣的問題:多重宇宙的存在與否,究竟屬於物理學還是形上學的問題?我們既無法回溯得比自己宇宙誕生的奇異點更早,也無法看穿宇宙的邊緣。就算主張多重宇宙不只是妄想,而是真實的物理學,這個問題仍然未解:多重宇宙是哪裡來的?我們所做的,只不過是把自己的無知推到物理學的無人之境。

——本文摘自《解密黑洞與人類未來》/ 海諾.法爾克、約格.羅默,2022 年 1 月,天下文化

所有討論 1
天下文化_96
116 篇文章 ・ 600 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

1

6
0

文字

分享

1
6
0
我們都是火星人?論火星隕石為地球生命播種的可能——《穿越 4.7 億公里的拜訪》
三民書局_96
・2021/11/26 ・3466字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

  • 作者/前NASA太空任務科學家 李傑信

太陽系形成初期,火星與地球的起跑線相同。火星地處石質行星外緣,獲水量比地球大,但受體積龐大的木星干擾,無法收集到足夠建材凝聚成像地球一樣的健康軀體,只長成了一個小矮個兒。火星地心引力不夠強,抓不住氮、氫、水氣等氣體,氣體集體逃亡,45 億年下來,只剩下 600~1,000 帕大氣壓,液態水失蹤,紫外線肆虐,地表生命消失。相比之下,後到的綠色微生物將地球轉變成一個充滿自由氧氣的生物星球,是生命的樂園;反之,火星連二氧化碳都不夠,是生命的悲慘世界。

火星的質量小、重力弱,使得大氣稀薄,生物難以生存。圖/Pixabay

在隕石風暴的第一個 7 億年裡,每次巨大隕石碰撞,都對生命有「消毒」的威懾力。由隕石帶來巨大的動能,被行星吸收,轉成熱能,造成地球和火星同樣地表熾熱,可能遠遠超過生命耐熱極限。我們揣測,生命時鐘應在隕石風暴停止後的 38 億年前起算。

隕石風暴停止後,地表溫度開始下降。一般球體散熱的速度,以其總表面積對所含質量的比值作為比較標準 [註1],換言之,我們要看球體每公斤的質量能分到多大的散熱面。使用這個標準,火星有效散熱面大約是地球的 2 倍。假如其他一切條件相等,火星降溫速度比地球約快 2 倍。實際上地球比重為 5.497,火星比重 3.96,地球的單位含熱量比火星高。若從 38 億年前起按下碼錶,火星應比地球率先抵達生命起源極限的溫度,比如攝氏 140 度。當火星地表生命有起源條件時,地球地表可能依然熾熱,仍是高溫消毒爐。

以地球古菌生命經驗,只要賦予一線生機,生命就可能蓬勃發展。地球生命在隕石風暴停止後 3 億年,就已粗具規模,但地球還是比火星晚抵達生命發展的極限條件。我們揣測,火星生命可能在隕石風暴停止後不久就濫觴。

火星可能先有生命,贏了這場和地球的生命競賽。

隕石列車

行星間隕石互訪,亙古以來,絡繹不絕。

在隕石風暴肆虐的年代,每個行星都承受大量隕石撞擊,可以想像行星上很多岩塊被崩離行星進入太空,穿梭於各行星之間。

地球和火星是太陽系中的近鄰。地球塊頭大,地心引力強,岩石脫離地球困難;火星個兒小,地心引力弱,岩石脫離火星容易。

作者在第三章「一飛衝天」的「水手號」爬坡追火星一節打了個比喻:太陽重力場有如一個山坡,太陽在山腳,地球在山腰,往下看有金星和水星,往上望有火星、木星、土星等行星。從地球到金星、水星,走下坡路,比較省勁;從地球到火星,要爬坡,費力。

行星間隕石互訪,亙古以來,絡繹不絕。圖/Pixabay

同樣的,從火星出發的隕石,往地球掉,有如下坡滑行,輕鬆容易;從地球出發到火星的隕石,掙脫地心引力不易,又得費力爬坡飛行,已是「二振」局面,打出全壘打較難。

人類沒有去過火星,不知火星上有無從地球去的隕石。金星的個頭是地球的 81.5%,金星隕石到地球的困難程度應該和地球到火星的差不多。金星大氣、土壤成分測量,是前蘇聯對人類的貢獻,以這些數據要鑑定出金星隕石不難。人類到 2020 年為止總共掌握了 40,000 塊隕石,但作者尋遍資料,都找不到金星隕石。依理推測,在火星上也可能很難找到地球隕石。

地球-火星間的高速公路雖然不是單行道,但交通流量可能極不平衡:火星客擁擠於途,地球客門可羅雀。

火星隕石NWA 7034,暱稱為”黑美人”,質量約為 320 克。圖/WIKIPEDIA

即使我們接受以上的論點,讓比地球先發展出來的火星細菌生命買票,登上隕石列車,以上千倍於重力場的爆炸性加速度出發,在太空無水分、無養料,還飽受強烈宇宙射線轟擊千萬年的情況下抵達地球時,仍得遭遇大氣摩擦產生攝氏 2,000 度的高溫。降落時,再與地面高速碰撞減速,又是上千個重力加速度。細菌雖小,但核心只是一汪水含著生命密碼 DNA,能承受重重魔障般的顛簸旅途,活著抵達地球這個生命樂園嗎?

魔障旅途

脫離火星的隕石速度最低每秒 5 公里,就可進入太陽軌道,有機會抵達地球。但脫離火星的隕石肯定不會受到如此溫柔的待遇。火星隕石一般以爆炸性速度離境,加速度可達上千倍重力加速度。細菌再小,也是生物,承受重力加速度的能力有一定極限。

有位瑞典科學家曾將潛伏期的細菌放在高射炮的彈頭中射出,彈頭承受巨大的重力加速度。實驗結果,細菌仍是活的。所以我們有把握說,乘坐大小適當的火星隕石列車,細菌可能安全離境。

進入太空後,宇宙射線無情地打將過來,坐在經濟艙中的隕石表面乘客可能很快喪生。看隕石的塊頭有多大,坐在核心的乘客受到厚實的隕石層保護,可能安然過關。

大小適當的隕石也許可以將細菌帶上太空,並保護核心部分的細菌不受宇宙射線傷害。圖/Pixabay

隕石可能在太空飛行上千萬年。隕石溫度在深凍狀態,超低溫很可能歪打正著,引發隕石核心細菌進入冬眠潛伏、長期存活。厚實隕石殼又成為最佳熱絕緣材料,維持隕石核心溫度不變。

隕石以每小時 40,000 公里的高速衝進地球大氣層,摩擦生熱,表面白熱化,溫度可達攝氏 2,000 多度,然後以高速撞上地面。細菌又要承受好幾千個重力加速度,才能抵達目的地。

有人發現,剛落地的隕石有時表面竟然會被一層霜包住。這種現象可能是因為隕石深凍溫低,絕緣性良好,僅允許表面薄層白熱化,著地後,隕石迅速被核心溫度冷卻。

這時候,火星細菌才可以從到站的隕石列車裡探出頭來,看到四周豐富的資源,說聲:酷!地球真是一個好地方!

移民地球,播種生命

到目前 2020 年為止,人類搜集了 40,000 餘塊由宇宙各處來的隕石,其中 224 塊來自火星。在地面尋找火星隕石不易,即使撿到,通常都要經過漫長的歲月後,才發現那塊不起眼的石頭,原來竟是由火星來的。

1911 年在埃及砸死一隻狗的那塊隕石,在 20 世紀 80 年代後才被驗明正身,死的那隻狗也跟著進入史冊,略可瞑目。 1999 年底在加州洛杉磯鑑定的兩塊隕石,是發現者在 1979 年於莫哈維沙漠撿到的,在車房待了 20 年才認祖歸宗。即使由專家特別搜集的 ALH84001 號隕石,從開始就大出風頭,也還是在冷藏庫中度過 9 個寒暑,才確定出身,大放異彩。

ALH84001 號隕石, 重量為為 1.93 千克。 是由美國的南極隕石搜尋計劃小組於 1984 年 12 月 27 日在南極洲艾倫丘陵發現的一顆隕石,被認為來自火星。圖/WIKIPEDIA

隕石平均掉落在地球每個角落。地球表面 3/4 是海洋,其他是大片的荒郊野外,從撿到的幾塊火星隕石,很難估計地球總共有多少火星隕石。但大膽的科學家還是勇敢地估計了一下,結果是:地球大約每年搜集 500 公斤的火星材料。45 億年下來,得 22.5 億公噸。如果把這些火星材料平均撒在臺灣全島,厚度得有 1.5 公分。其中 90%,應是 38 億年前,隕石風暴結束前後時期飛過來的。這是一個不算小的數目字,足夠對地球進行生命播種的工作。

總結來說,地球生命環境優越,生命非常可能是獨立起源演化的,與任何外來因素無關。但也有專家認為,地球生命起源後,隕石碰撞仍然不停,地球生命繁殖演化道路受阻,留在地表死路一條,有些細菌就乘上隕石逃亡列車,進入太陽或地球軌道,等地球生命環境穩定後,再返回故鄉,自身播種。當然,地球生命也可能經由稀少的隕石,感染火星,因此火星生命也有可能是地球古菌。

不過,火星個子小,散熱快,很可能比地球搶先抵達生命起源條件。目前無法排除的可能模式是:火星生命在火星成形後,乘坐頻繁出發的隕石列車,抵達地球,播種生命。

那麼,我們會是火星人嗎?

註解

註 1:以地球的情況而言,大部分熱能是由行星內部放射性元素產生的核熱能,但由於目前尚不清楚火星內部的核熱能,故在此略。

——本文摘自《穿越4.7億公里的拜訪:追尋跟著水走的火星生命》,2021 年 7 月,三民

所有討論 1
三民書局_96
10 篇文章 ・ 8 位粉絲
創立於1953年,為了「傳播學術思想,延續文化發展」,60年來默默耕耘著書的園地。從早期的法政大學用書、三民文庫、古籍今注新譯叢書、《大辭典》,到各式英漢字典及兒童、青少年讀物,成立至今已出版了一萬多種優良圖書。不僅讀者佳評如潮,更贏得金鼎獎、小太陽獎、好書大家讀等諸多獎項的肯定。在見證半個世紀的社會與時代變遷後,三民書局已轉型為多元、綜合、全方位的出版機構。