科學家眼中的科幻──2019泛知識節

• 黃俊儒／中正大學通識教育中心特聘教授，物理學出身，學術研究專長為科學傳播與大眾科學教育，喜歡讀書與追劇。

Take Home Message

• 《千萬別抬頭》是去年充滿話題性的科學題材電影。片中以極為誇張的劇情，諷刺現今社會與政治環境對於科學議題的反應及現象。
• 黃俊儒認為，電影的敘事手法有引發高馬效應之虞，導演以高高在上的姿態來訓誡觀眾，但這樣的做法卻可能引起更多的爭議及分裂，無助於釐清真相。
• 雖然許多人表示這類的電影能引發更多對於科學的關注，但黃俊儒表示，若媒體僅「提到」科學就算是「關心」科學，而非協助閱聽眾進行理解與轉譯，將無法實質幫助到科學知識傳播。

無疑的，Netflix 於去（2021）年末推出的科幻電影《千萬別抬頭》（Don’t Look Up）極具話題性，更一舉獲得今（2022）年奧斯卡獎最佳影片入圍。

可能是感動於科學議題難得被如此大規模地盛情對待，此片在科學圈裡也引起了相當程度的關注，包括片中的科學主題、科學家的處境、科學家與媒體的互動，甚至連科學家與公關的關係也有人提出討論。我們能否真的藉由一部電影，令觀影人從此更加關注科學、留意地球環境？

荒誕卻又既視感十足的戲碼

看過影片的人應該可以在片中感受到一種滿滿的既視感，例如彗星撞地球的災難，幾乎是各種現存科技爭議的翻版；誇張的美國女總統如同世界上任何一位無視科學證據、一意孤行的民粹式領導者；科學家的角色充滿了不諳人情世故，且夾雜社交恐懼的刻板形象；媒體所顯示的則是充滿了嗜血，以及熱衷配合政治炒作的投機本質等，難怪許多網友更直呼這部片根本就是在講臺灣的現況。

種種昭然若揭的片段，滿足了大家心中的各種「不意外」，但是如果冷靜下來想想，這些情緒所反應的只是大家對於現況不滿的集結，體現一種酸民式的語彙邏輯。但劇情滿滿的酸味，恐怕也稀釋了深入咀嚼本片的機會。

過度嘲諷的劇情與現實脫節

在政治與科學傳播的研究領域中，有個「高馬效應」（high horse effect）理論。

這個說法的起源與古代戰爭有關，不論是東方或西方，戰時的將領總是會騎一匹特別高大的駿馬，給人一種睥睨常人的威嚴與氣勢。而在現代，高馬效應則經常描述假消息傳播時所造成的影響，例如有人在群組上義正辭嚴地駁斥另一個人所張貼的假消息，原本這個指正應該是對的，但是因為當事人用高高在上的姿態訓誡他人，導致受訓誡的人心生不滿。

除了不領情之外，甚至可能將錯就錯地故意用更極端的方式回應當事人。這種高馬效應所造就的結果，經常不是事情的真相因此被釐清，而可能適得其反地造成了更大的分裂及衝突。

這部影片就充滿了高馬效應的風險。即使以科學作為主要的討論題材，但片中卻充滿了粗糙、線性且誇大的影射手法。從電影中可以強烈感受到導演急著凸顯某些荒謬感，結果卻微妙地轉化成滿滿的說教感，彷彿只有導演才是這些光怪陸離現象背後的先知，其他人都是被意識形態矇在鼓裡的傻瓜。

而這些說理的不成功，除了基於大量猛爆性的嘲諷之外，一部分則來自於對科學活動的脫序描述，不僅讓觀眾頻頻出戲，更無法感受到電影敘事的誠意。如果彗星撞地球這麼外顯的天文現象發生，全世界卻只能仰賴「兩個」科學家去確認並奔走，我想許多天文或地球科學界的學者都要氣到翻桌了。

以現在的科技，人們非得用肉眼看見頭頂上的長尾巴星象，才相信彗星已經朝我們而來，就跟非得看見狂風暴雨才相信颱風要來是一樣的，這是停留在遠古時代的荒謬想像。這些刻畫讓人在觀影過程中很難引發同理心，反而充斥著一種酸民邏輯下難以言喻的不舒適感。

當然，也有人對於支持這部電影，特別是國外有些氣候科學家，認為這部片忠實地呈現了他們數十年來被忽視的無奈。也會有人認為好不容易讓這些大卡司代言科學議題的電影，至少可以喚起大家的關注。

這些基於媒體對科學的經常性忽視，而好不容易被投以關愛眼神時油然而生的感謝，是無可厚非的。在筆者過往分析過的案例中，就經常感受到科學家在這類事情上的客氣，即使媒體把研究的成果報錯、報歪了，只要有稍微提及，科學家們就會覺得「沒關係，有提到就好」。

然而除了卑微的期待之外，真正嚴肅的問題應該是：這部片真的能夠引發大眾對於相關議題的關心嗎？

電影真能喚起大眾關注科學？

如果透過片中反諷與嘲笑的方式，就可以推進我們對於科學現況的關心及投入，甚至因此更願意去了解氣候變遷、疫苗施打、能源轉型等科學議題，那我是滿滿的悲觀。因為透過網友的鍵盤，除了一時帶風向的效果之外，我不認為有真正協助科學改變了什麼，反而更擔心透過導演高高在上的視角，不要再製造出更多的分裂與對立就已經是萬幸了。

「科學是一個很長的故事，媒體要的卻只是快門的一瞬間。」這是科學傳播研究裡面一句十分經典的話語。媒體如果要為科學講一個動人的故事，需要花足精神進行理解與轉譯，如果「提到」就算是「關心」科學，那只能說是大家的寬容。

所以千萬不要相信《千萬別抬頭》真的有幫科學說了些什麼，如果今年 3 月 28 日的奧斯卡金像獎，真的把最佳影片頒給了這部片，我只能佩服評審們媚俗的勇氣；如果沒有得獎，那就算是剛剛好而已。

• 〈本文選自《科學月刊》2022 年 4 月號〉
• 科學月刊／在一個資訊不值錢的時代中，試圖緊握那知識餘溫外，也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。

身形嬌小的水熊號稱地表最強生物，能夠透過獨特的「隱生」能力在最極端的環境下存活。這種狀態有點類似冬眠，遇見不利生存的條件時將所有代謝活動停止。

近期，有一國際研究團隊宣稱這種生物還有另一種出乎意料的能耐：和超導量子位元進行量子糾纏。用生物體做量子糾纏可是前所未聞，讓大家都嚇壞了。不過這個實驗究竟做出了什麼結果，讓作者可以做出這種宣稱？科學家沒事又為什麼要去抓水熊來糾纏呢？

什麼是量子糾纏？

量子糾纏是量子力學獨有的一種描述，至於實際上到底是在「糾纏」什麼，可以參考先前這篇文章^[2]。

儘管名字聽起來很神祕，但量子糾纏並不只存在於科幻電影和內容農場，現今在實驗室中造出糾纏的粒子對早已是稀鬆平常的技術。量子計算和量子傳送等應用領域就是以糾纏作為基礎發展至今。

雖然這樣說，但利用糾纏粒子將物品或人類在星際間傳送的夢想可能還得再等等。因為目前能夠成功被「糾纏」的都是個別的金屬離子、奈米大小的粒子、和鑽石結晶這類易於控制，結構簡單的微小目標物。

相對於這些乾淨整齊的系統，生物體的結構可說是極為雜亂複雜，難以成為量子實驗的對象。

此外，為了減少物質本身熱能所帶來的振動影響，糾纏的實驗程序時常需要在接近絕對零度的低溫環境下進行。在這種溫度下不只生命無法延續，許多物質的特性也都已經改變。

因此，儘管實驗方面已經發展許久，要對活生生的生物進行量子糾纏仍是相當遙遠的目標。對量子力學來說，整個生物世界太亂又太熱，完全不會想靠近一步。正因如此，這篇拿水熊做實驗的文章才引起了大家的關注。

水熊和超導量子位元的糾纏

水熊一般只有幾百微米大，算是「巨觀」生物中相對微小的種類，要做量子實驗的話較好下手；更重要的是水熊能夠以隱生狀態度過嚴苛的實驗環境，爾後再重新恢復活力，如此一來要是成功便也算是對生物體進行量子糾纏了。

實驗團隊於是將一隻水熊放到了絕對溫標 0.01 度（也就是只比絕對零度高 0.01 度），同時接近真空的環境中，在此和兩個超導量子位元進行實驗。他們將水熊放入其中一個量子位元零件中，並觀察到位元的共振頻率產生改變。接著他們用常見的量子計算程序將兩個位元進行糾纏，並測試糾纏結果。

根據測試的結果，作者宣稱水熊和兩個量子位元形成了三個位元的組合態。也就是說，水熊在這裡變成了第三個等效的量子位元，和另外兩個超導位元糾纏在一起！實驗結束後，水熊周遭的溫度和壓力被緩慢恢復至適合生存的範圍，最後重新開始代謝活動。

作者宣布他們突破了以往的實驗限制，打開了通往量子生物學的大門，並以「水熊和超導量子位元的糾纏」為題，將文章的預印版放上了 arXiv 網站，引起科學界一片譁然。

等等，這其實不用量子力學也能解釋

雖然實驗相當有趣，媒體也爭相報導，但是許多物理學家認為這份研究的標題過為聳動，突破性恐怕也是過於誇大。

I said I was done with the “qubit entangled with a tardigrade” discussion (regarding an unpublished manuscript that appeared online recently). But now that misleading news pieces are coming out, I decided to spell it out at a non-technical level

1/nhttps://t.co/gjjhX6ss8g

— Ben Brubaker (@benbenbrubaker) December 18, 2021

超導量子位元其實跟一般電子零件一樣，裡面有電容、電感等等基本單元所組成的電路；而接近絕對零度的水熊，基本上能當成一小團冰塊。

實驗團隊將冰塊放到電容裡面，會改變它的共振頻率等特性其實不足為奇。如果電容裡面掉進了一些灰塵，其電路性質也會受到類似的影響。

不論零件中放入冰塊，灰塵，還是螞蟻，這些影響都是「傳統」的電磁學可以描述的，並非量子現象。

也就是說，作者宣稱的「整隻水熊做為一個量子位元進入了量子糾纏態」這個解讀不只言過其實，甚至有誤導之嫌。這篇文章目前還未投稿至期刊，因此沒有經歷同行科學家的審查，還不算是夠格的科學實驗結果。

關於這份研究有哪些方面需要改進，目前仍是備受爭辯的有趣問題。不過有件事是大部分人都同意的，那就是這次實驗再度刷新了水熊生存能力的極限。或許將來某天，水熊的隱生能力真的能成為生物世界和量子物理之間的橋樑。不過就目前而言，好奇心滿點的物理學家得再更努力些。

編按：該如何驗證量子糾纏，可以參考〈驗證量子纏結的貝爾不等式 │ 科學史上的今天：06/28〉，此論文的主要問題是不能藉由實驗設計，來確認三者共振頻率改變是源自於量子糾纏。

參考資料

1. 看過「水熊蟲」走路嗎？——牠的步態與 50 萬倍大的昆蟲很相似！
2. 照出黑洞不算什麼，科學家連量子纏結都能拍到！？
3. 水熊和超導量子位元的糾纏（原文）

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

我小時候和父母住在一大棟公寓裡。公寓後方的庭院有一個沙坑和一小片草地，整個庭院由堅不可摧的牆圍住。我很想知道牆的另一邊有什麼，因此終於忍不住開始用指甲和棍子在石板之間挖了一個洞。對我的小手來說，這是極其艱辛的工作。我趁著大人沒注意的時候祕密進行了幾個月。洞漸漸變大，但我一直沒有成功穿牆，那堵牆實在太堅固了。

後來我大到可以上學了，忽然能夠探索牆後的世界——因為學校正好在牆後。那個過去未知的神祕領域，不需要穿過牆，只要離開後院，繞過房子，然後穿過一道大門，就能夠抵達。有時我們就是得多點耐心，等長大以後才能瞭解直接穿牆並不是正確的道路，而正確的道路需要繞點路。

對界線另一邊的想像

直到現在，我對於牆和邊界仍有股同樣的好奇心。另一邊有什麼？我們能突破自己的極限嗎？我們有辦法繞過黑洞的黑暗之牆嗎？在事件視界的某處會不會有個缺口，讓我們可以窺視裡面，或甚至繞進去嗎？

愛因斯坦在 1935 年與助理羅森（Nathan Rosen）討論黑洞內側的情況時，也問了同樣的問題。就數學上來說，方程式也容許與黑洞相反的天體，稱為白洞，東西只出不進。讓事情更加複雜的是，理論上白洞與黑洞有可能藉著一條「橋」相互連接，於是就有了東西從黑洞進去，再從白洞出來的可能。

在物理學上，這個架構後來稱為「愛因斯坦—羅森橋」（Einstein-Rosen  Bridge）。不過在五〇年代，普林斯頓教授惠勒透過一點聰明的行銷技巧，把這個假設性的結構重新命名為「蟲洞」（wormholes），此舉讓好幾代的科幻作家十分歡喜。根據愛因斯坦和羅森的建構，逃離黑洞不僅是可能的，蟲洞也能夠連接宇宙中相距遙遠的兩個區域，因而比光速更快的旅行也成為可能。甚至是穿越時間、拜訪另一個宇宙，也變得可以想像。

但是，數學上可能的事情，就是真的嗎？數學是一種抽象的敘述方法，是科學領域的神話，能夠描述真實經驗，也能夠同樣精采的描述神奇的幻想生物。存在於數學中的事物可能會存在於現實，但不是必然。而物理學家賴以維生的工作就是，區分可能與真實。

對於白洞和蟲洞，我們也面對同樣的問題：數學上兩者看似真實，但在物理上真的有意義嗎？我們還未找到宇宙間存在著蟲洞的線索。在產生 M87 的影像時，我們的確曾稍微考慮了一下那有沒有可能是個蟲洞，但它的大小並不符合預測。

讓事情更加棘手的是，蟲洞在數學上並不穩定，如果物質從裡面穿過，蟲洞會塌縮——至少根據理論是如此。為了避免蟲洞塌縮，必須發明一種可以產生反重力的新物質型態。反物質本身不符合這項要求，因為反物質和普通物質一樣，遵循同樣的重力定律。如果把反物質拋到空中，它也會落回地上——除非它在那之前就先發出一陣耀眼的毀滅性光芒，連同物質一起自我摧毀。

另一個問題是，就我們所知，能讓東西穿過的蟲洞無法自然形成。我們只能自己建造一個。對某些很有創造力的理論家來說，這不是問題，諾貝爾獎得主索恩（Kip Thorne）在《紐約時報》上宣稱：「既然我們對非常高級文明擁有的技術和材料完全沒有概念，我們物理學家就擁有無限的自由來建造可供穿越的蟲洞模型。」我對此持懷疑態度。即使蟲洞有可能存在，可是理論上也還無法保證它真的能實現所有神奇的特質。但我們仍可以抱持夢想。

——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。