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《惡靈古堡》的喪屍病原體

陸子鈞
・2012/09/08 ・3071字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

那些年,一直追我的喪屍

*本文不由保護傘公司(Umbrella Corp.)贊助。

1998年5月,因為保護傘公司(Umbrella Corp.,原譯:安布雷拉)疑似發生勞資糾紛(?),研究員史賓斯(Spence)在位於阿克雷山區的研究所中竊取 T 病毒和解藥後,摔破一支裝有 T 病毒的容器,T 病毒經由空調系統散佈使感染病毒的員工都成了喪屍(zombie)。同年9月,因為研究所廢棄物堆積超過處理量上限,使某些未經處理的廢棄物外洩,T病毒經由老鼠傳播流出,鄰近阿克雷山區的拉昆市(Raccoon City)開始出現「吃人病」的報導。此時拉昆市的飲用水也遭病毒污染,導致T病毒散布到整個拉昆市。

於是真實身分是蜜拉·喬娃薇琪(Milla Jovovich) 的艾莉絲(Alice,又名Janus Prospero),在往後數年間展開了拍片撈錢拯救世界的旅程。

離開了電影或電玩,在我們所處的這平行空間中,可能出現喪屍病原體(pathogen)嗎?

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喪屍的病原體為何?

在拉昆市大爆發的喪屍(或稱「活死人」,undead)有幾個特徵:染病者行動遲緩、只有基本行為能力、沒有意識、以活人為食。《喪屍解剖學》(The Zombie Autopsies)的作者,哈佛大學精神疾病助理教授斯克茲曼(Steven C. Schlozman)在PopScience的採訪中提到,受感染的人類,其腦部負責「判斷」、「計畫」的額葉(frontal lobe)應該不再具有功能;再者,由喪屍行動遲緩看來,協調身體動作的小腦(cerebellum)應該也無法發揮完整功能;不會因為痛而退縮似乎顯示負責痛覺的腦區也失去作用。也因為如此,遇到喪屍很容易逃跑。攻擊身體其他部位無法擊退喪屍,但用棍棒重擊喪屍頭部,就能將它擊倒。

此外,病原體能透過空氣傳播(空調系統)、水傳播(拉昆市飲用水)、體液經由傷口或粘膜接觸傳播(喪屍啃咬)、透過病媒傳播(老鼠),也就是具傳染性。那麼,已知的病原體種類中最有可能是什麼呢?

目前醫學上有記錄人類的傳染病病原體種類包括:

  • 病毒-感冒病毒、愛滋病毒…等
  • 細菌-結核桿菌、梅毒螺旋體、炭疽桿菌…等
  • 真菌-隱球菌、念珠球菌…等
  • 蛋白質-普里昂蛋白(Prion)
  • 原生生物-錐蟲、陰道滴蟲…等
  • 多細胞動物-蛔蟲、絲蟲、吸蟲…等

每種病原體的傳染途徑和對人體的損害部位都不盡相同。斯克茲曼認為,已知具感染性,又能破壞人類腦部功能的病原體,似乎普里昂蛋白最有可能是喪屍的病原體;正好普里昂蛋白又能藉由「食人」行為傳播,更符合喪屍的傳染模式。

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喪屍病原體會是普里昂蛋白嗎?

普里昂蛋白原來是一種主要出現在神經細胞細胞膜上的蛋白質PrP,功能不明。變性成PrPSC後的普里昂蛋白,會誘發其他正常的PrPC也變性成PrPSC。科學家對於誘發變性的過程仍不了解,不過確定的是,普里昂蛋白會引起海綿狀腦病,使染病個體的大腦功能喪失(在人類身上會伴隨「頭痛」的症狀,也蠻符合喪屍電影中角色染病就抱頭表現極度痛苦的樣子)、行為失調,並且無法根治(最近似乎有突破,請參考連結,感染者只有死路一條,就和那些喪屍一樣。

普里昂蛋白非常頑強,能抵抗高熱、紫外線、甲醛,國際研究團隊在1991年甚至發現連蛋白酶也無法將它清除。唯有銷燬或封鎖感染的個體,才能避免疫情擴大,這也是喪屍肆虐的拉昆市後來面臨的命運。

普里昂蛋白具高度感染性,遭感染的腦脊髓液或血液注射入健康的動物體內也會引發感染(還蠻符合喪屍電影中很常出現拿著「帶有病原」的針筒往身上猛戳的劇情),甚至可能會透過手術用具交叉感染。

裝有T病毒的注射針筒

除了注射,普里昂蛋白較常透過「互吃」(食用同種的其他個體行為,cannibalism)-也就是像喪屍的啃咬傳染,最著名的例子就是庫魯病(Kuru)。庫魯病在1950年代的巴布亞紐幾內亞(Papua New Guinea)被發現,研究後發現和當地的Fore族部落會吃掉親屬遺體的習俗有關,食用庫魯病患者遺體(特別是腦部)的親屬,會感染庫魯病。

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此外,得克薩斯大學醫學分校(University of Texas Medical Branch)的研究團隊,於2008年發表一則研究在《Cell》的研究報告,指出普里昂蛋白能跨物種傳播。如果普里昂蛋白就是喪屍病原體,跨物種傳播的特性也許能解釋拉昆市出現的喪屍化的狼犬、烏鴉、蛇……等動物

雖然普里昂蛋白的傳播途徑和引發的症狀類似喪屍,但和喪屍電影設定不同的是,普里昂蛋白是由「健康者」吃了「感染者」才會感染,而非「感染者」攻擊「健康者」。如果要由感染者攻擊健康者,或許狂犬病的特徵會比較相近。

喪屍病原體會是狂犬病病毒嗎?

除了普里昂蛋白,另一個也是藉由接觸傷口傳染、染病後喪失理智、無法根治的喪屍病原體大概就是狂犬病病毒了。

狂犬病是一種很早就被知道的人畜共通傳染病,被感染之後的個體會出現狂躁畏光、恐風、恐水的異常行為,這也許就是喪屍或吸血鬼傳說最一開始的雛形。目前知道狂犬病能跨物種感染哺乳類,包括人、犬、貓、雪貂、浣熊、臭鼬、狐狸、狼、熊、蝙蝠和馬(這些動物如果喪屍化又出現在電影中好像一點也不奇怪)

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除了透過傷口、注射體液傳染,如果密閉空間(像是洞穴)中染病蝙蝠數量眾多,也可能因為吸入懸浮在空氣中帶有狂犬病病毒的唾液、尿液或糞便微粒而感染。這一傳染途徑也符合「阿克雷山脈事件」,透過實驗室空調系統散佈喪屍病毒的情節。

合成的喪屍病原體?

在《惡靈古堡》(BIOHAZARD)的設定中,使健康人類變成喪屍的病原體,是原先計畫開發作為生化兵器的T病毒,為一種非自然、人工合成的病原體。雖然「T病毒」的「T」是「暴君」(Tyrant)的字首,但實際上,「T」比較有可能是「運送」(Transportation)的意思。

是否有可能合成一種病毒,能使普里昂蛋白更快速侵入感染者大腦的額葉?

關於這問題,麻州總醫院(Massachusetts General Hospital)的器官移植傳染科主任費雪曼(Jay Fishman)認為,引起腦炎的西尼羅河病毒的確可以在感染後快速侵入人類腦部,不過要讓病毒帶著普里昂蛋白進入人體,似乎不太可能。同時,如何讓普里昂蛋白破壞感染者腦部到一定程度後就停止作用,避免完全「害死」宿主也是個問題。

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和其他電影、電玩一樣,作品中的世界或多或少和現實的這個平行世界重疊。普里昂蛋白蛋白也好,狂犬病病毒也好,甚至真的有喪屍病原體存在?也許哪天醒來發現整個城市只剩你一個,喪屍惡夢成真,又或許染病成為喪屍的受難者才是陷入無底的惡夢中沒有醒來……。

參考資料:

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢 / 圖片來源:envato

到底怎樣才算是「乾淨」?這不是什麼靈魂拷問,而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中,「乾淨」的定義極其殘酷:一粒肉眼看不見的灰塵,就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞,甚至能成為台積電(TSMC)決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中,雖然不需要生產精密晶片,但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密,卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康,你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此,空氣議題早已超越單純的環保範疇,成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

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很多人可能沒想到,無論是家用的空氣清淨機,還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠,它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩,而是同一件看起來平凡無奇的東西:一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信,就憑這層厚度不到幾公分的板子,能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎?

這片大家都聽過的 HEPA 濾網,裡面到底是什麼?

首先,我們必須打破一個直覺上的誤解:HEPA 濾網(High Efficiency Particulate Air filter)在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5,是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物,它們能穿過呼吸道直達肺泡,並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本,在工廠與汽車尾氣中,還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1,甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」(UFP,即 PM0.1)。 UFP 不僅能輕易進入血液,甚至能繞過血腦屏障(BBB),進入大腦與胎盤,其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣,單靠孔目大小來「過濾」粒子,那麼為了攔截奈米微粒,濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡,一般人認為的「乾淨」,在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米3 奈米(相當於頭髮直徑萬分之一)的晶片而言,空氣中一顆微小的塵埃,就是一顆足以毀滅世界的隕石。

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因此,傳統的過濾思維並非治本之道,我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形,最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身,誕生於曼哈頓計畫!

1940 年代,製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而,若將排氣直接排向大氣,會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾(Irving Langmuir),他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」(Absolute Filter),其內部並非有孔的篩網,而是石綿纖維。

有趣的來了,如果把過濾器放到顯微鏡下,你會發現纖維之間的空隙,其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢?這是因為在奈米尺度下,物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時,並非走直線,而是會受到空氣分子撞擊,而產生「布朗運動」(Brownian Motion),像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時,布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動,最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時,靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客,就這樣被永久禁錮迷宮中。

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現在最常見的 HEPA 材料,是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間,它們在濾網內隨機交織,像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後,並非僅僅面對一層薄紙,而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層,微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外,HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵,那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀,中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐,目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒,而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺:過濾不是越快越好嗎?

其實,這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管,如果你捏住出口,水流會變得湍急;若將出口放開並擴大,雖然總出水量不變,但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言,當表面積越大,單位面積所需承載的空氣量就越少,空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久,增加被捕捉的機會。此外,越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」,延長了使用壽命,這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

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然而,即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter),但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ,其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物,去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念?塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子,大小約在 2 至 200 微米;細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米,細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」,大多數的病毒(如流感、新冠病毒)都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說,基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上,它更獲得英國過敏協會(Allergy UK)認證,能有效處理 19 大類、102 種過敏原,濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」 / 圖片授權:Shutterstock

然而,同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室,就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷,就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中,硼是常見的 P 型摻雜物,用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕,進而釋放出極微量的硼離子,就可能直接污染晶圓,改變其導電特性,導致晶片報廢。

此外,無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA(超低穿透率空氣濾網) 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中,任何多穿透的一顆微塵,都代表著一筆不小的經濟損失。

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為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率,材料學家搬出了塑膠界的王者,PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕,還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維,其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕,但它既昂貴且物理上也很脆弱,安裝時若不小心稍微觸碰,數萬元的濾網就可能報銷。因此,你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此,在空氣濾淨系統中,還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網,就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附?

好不容易將微塵擋在門外時,危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王:AMC(氣態分子污染物)

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒,但面對氣態分子時,就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般,能輕易穿過物理濾網的縫隙,其中包括氮氧化物、二氧化硫,以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物(VOCs)。

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為了對付這些幽靈,我們必須在物理防線之外,加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同,這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理(Impregnation)」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質,在活性碳上添加不同的化學藥劑:

  • 酸鹼中和:對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體,會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑,透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之,如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑,就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
  • 物理吸附與凡德瓦力:對於最麻煩的有機揮發物(VOCs,如甲醛、甲苯),因為它們不具酸鹼性,科學家會精密調控活性碳的孔徑大小,利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力(凡德瓦力),像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

空氣濾淨的終極邏輯:物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境,活性碳的運用並非「亂槍打鳥」,而是一場極其精密的對戰策略。

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工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告,像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝,打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區(Photolithography),晶圓最怕的是人體呼出的氨氣,此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和;而在蝕刻區(Etching),若偵測到酸性廢氣,則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯,是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中,雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析,但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯,正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網,更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳,科學界有個關鍵指標:「比表面積(Specific Surface Area)」。活性碳的孔隙越多、表面積越大,其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳,並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理,打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克,但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字,相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積,是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是,它還添加了雙重觸媒技術,能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線,能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體,或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來,成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說,無論是造價百億的半導體無塵室,還是守護家人的空氣清淨機,其背後的科學邏輯如出一轍:「物理濾網攔截微粒,化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作,空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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快速通道與無盡地界:科幻作品裡的黑洞——《超次元.聖戰.多重宇宙》
2046出版
・2024/02/08 ・4436字 ・閱讀時間約 9 分鐘

星際捷徑

一個無底深淵怎能成為星際飛行的捷徑呢?原來按照愛因斯坦的理論,黑洞是一個時空曲率趨於無限大——也就是說,時空本身已「閉合」起來的區域。但往後的計算顯示,若收縮的星體質量足夠大的話,時空在閉合到某一程度之後,會有重新開敞的可能,而被吸入的物體,將可以重現於宇宙之中。只是,這個「宇宙」已不再是我們原先出發的宇宙,而是另一個宇宙、另一個時空(姑毋論這是甚麼意思)。按照這一推論,黑洞的存在,可能形成一條時空的甬道(稱為「愛因斯坦-羅森橋接」),將兩個本來互不相干的宇宙連接起來。

這種匪夷所思的推論固然可以成為極佳的科幻素材,但對於克服在我們這個宇宙中的星際距離,則似乎幫助不大。然而,一些科學家指出,愛因斯坦所謂的另一個宇宙,很可能只是這一宇宙之內的別的區域。如果是的話,太空船便可由太空的某處飛進一個黑洞之內,然後在遠處的一個「白洞」(white hole)那兒走出來,其間無須經歷遙遠的星際距離。把黑洞和白洞連結起來的時空甬道,人們形象地稱之為「蛆洞」、「蛀洞」或「蟲洞」(wormhole)。

科幻作品裡常以穿越蟲洞作為星際旅行的快速通道。圖/envato

「蛆洞」是否標誌著未來星際旅行的「捷徑」呢?不少科幻創作正以此為題材。其中最著名的,是《星艦奇航記》第三輯《太空站深空 9 號》(Deep Space Nine, 1993-1999),在劇集裡,人類發現了一個遠古外星文明遺留下來的「蛆洞」,於是在旁邊建起了一個龐大的星際補給站,成為了星際航運的聚散地,而眾多精彩的故事便在這個太空站內展開。

我方才說「最著名」,其實只限於《星艦》迷而言。對於普羅大眾,對於「蛆洞」作為星際航行手段的認識,大多數來自二○一四年的電影《星際效應》(Interstellar,港譯:《星際啟示錄》),其間人類不但透過蛆洞去到宇宙深處尋找「地球 2.0」(因為地球環境已大幅崩壞),男主角更穿越時空回到過去,目睹多年前與年幼女兒生離死別的一幕。電影中既有大膽的科學想像,也有感人的父女之情,打動了不少觀眾。大家可能有所不知的是,導演基斯杜化.諾蘭(Christopher Nolan, 1970-)邀請了知名的黑洞物理學基普.索恩(Kip Thorne, 1940-)作顧問,所以其中所展示的壯觀黑洞景象,可不是憑空杜撰而是有科學根據的呢!

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星際效應裡的黑洞景象。圖/wikimedia

那麼蛆洞是否就是人類進行星際探險的寄託所在呢?

然而事情並非這麼簡單。我們不要忘記,黑洞的周圍是一個十分強大的引力場,而且越接近黑洞,引力的強度越大,以至任何物體在靠近它時,較為接近黑洞的一端所感受到的引力,與較為遠離黑洞的一端所感受到的,將有很大的差別。這種引力的差別形成了一股強大之極的「潮汐張力」(tidal strain),足以把最堅固的太空船(不要說在內的船員)也撕得粉碎。

潮汐張力的危險不獨限於黑洞,方才提及的中子星,其附近亦有很強的潮汐力。 拉瑞.尼文(Larry Niven, 1938-,港譯:拉利.尼雲)於一九六六年所寫的短篇〈中子星〉(Neutron Star),正以這一危險作為故事的題材。

尤有甚者,即使太空船能抵受極大的潮汐力,在黑洞的中央是一個時空曲率趨於無限,因此引力也趨於無限的時空「奇點」(singularity)。太空船未從白洞重現於正常的時空,必已在「奇點」之上撞得粉碎,星際旅程於是變了死亡旅程。

然而,往後的研究顯示,以上的描述只適用於一個靜止的、沒有旋轉的黑洞,亦即「史瓦西解」所描述的黑洞。可是在宇宙的眾多天體中,絕大部分都具有自轉。按此推論,一般黑洞也應具有旋轉運動才是。要照顧到黑洞自旋的「場方程解」,可比單是描述靜止黑洞的史瓦西解複雜得多。直至一九六三年,透過了紐西蘭數學家羅伊・卡爾(Roy Kerr, 1934-)的突破性工作,人類才首次得以窺探一個旋轉黑洞周圍的時空幾何特性。

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圖/envato

旋轉的黑洞

科學家對「卡爾解」(The Kerr solution)的研究越深入,發現令人驚異的時空特性也越多。其中一點最重要的是:黑洞中的奇點不是一個點,而是一個環狀的區域。即只要我們避免從赤道的平面進入黑洞,理論上我們可以毋須遇上無限大的時空曲率,便可穿越黑洞而從它的「另一端」走出來。

不用說,旋轉黑洞(也就是說,自然界中大部分的黑洞)立即成為科幻小說作家的最新寵兒。

一九七五年,喬.哈德曼(Joe Haldeman,1943-)在他的得獎作品《永無休止的戰爭》(The Forever War, 1974)之中,正利用了快速旋轉的黑洞(在書中稱為「塌陷體」——collapsar)作用星際飛行——以及星際戰爭得以體現的途徑。

由於黑洞在宇宙中的分佈未必最方便於人類的星際探險計劃,一位科學作家阿德里安.倍里(Adrian Berry,1937-2016)更突發奇想,在他那充滿想像的科普著作《鐵的太陽》(The Iron Sun, 1977)之中,提出了由人工製造黑洞以作為星際轉運站的大膽構思。

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要特別提出的一點是,飛越旋轉黑洞雖可避免在奇點上撞得粉碎,卻並不表示太空船及船上的人無須抵受極強大的潮汐力。如何能確保船及船員在黑洞之旅中安然無恙,是大部分作家都只有輕輕略過的一項難題。

此外,按照理論顯示,即使太空船能安然穿越黑洞,出來後所處的宇宙,將不是我們原先出發的那個宇宙;而就算是同一個宇宙,也很可能處於遙遠的過去或未來的某一刻。要使這種旅程成為可靠的星際飛行手段,科幻作家唯有假設人類未來對黑洞的認識甚至駕馭,必已達到一個我們今天無法想像的水平。

然而,除了作為星際飛行途徑,黑洞本身也是一個怪異得可以的地方,因此也是一個很好的科幻素材。黑洞周圍最奇妙的一個時空特徵,就是任何事物——包括光線——都會「一進不返」的一道分界線,科學家稱之為「事件穹界」(event horizon)。這個穹界(實則是一個立體的界面),正是由當年史瓦西計算出來的「史瓦西半徑」(Schwarzschild radius)所決定。例如太陽的穹界半徑是三公里,也就是說,假若一天太陽能收縮成一個半徑小於三公里的天體,它將成為一個黑洞而在宇宙中消失。「穹界」的意思就是時空到了這一界面便有如到了盡頭,凝頓不變了。

圖/envato

簡單地說,穹界半徑就是物體在落入黑洞時的速度已達於光速,而相對論性的「時間延長效應」(time dilation effect)則達到無限大。對太空船上的人來說,穿越界面的時間只是極短的頃刻,但對於一個遠離黑洞的觀測者,他所看到的卻是:太空船越接近界面,船上的時間變得越慢。

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而在太空船抵達界面時,時間已完全停頓下來。換句話說,相對於外界的人而言,太空船穿越界面將需要無限長的時間!

無限延長的痛苦

了解到這一點,我們便可領略波爾.安德遜(Poul Anderson, 1926-2001)的短篇〈凱利〉(Kyrie, 1968)背後的意念。故事描述一艘太空船不慎掉進一個黑洞,船上的人自是全部罹難。但對於另一艘船上擁有心靈感應能力的一個外星人來說,情況卻有所不同。理由是她有一個同樣擁有心靈感應能力的妹妹在船上,而遇難前兩人一直保持心靈溝通。由於黑洞的特性令遇難的一剎(太空船穿越穹界的一剎)等於外間的永恆,所以這個生還的外星人,畢生仍可在腦海中聽到她妹妹遇難時的慘叫聲。

安德遜這個故事寫於一九六八年,可說是以黑洞為創作題材的一個最早嘗試。

短篇〈凱利〉便是利用黑洞的特性——遇難的一剎等於外間的永恆——使生還者感受無盡的痛苦。圖/envato

太空船在穹界因時間停頓而變得靜止不動這一情況在阿爾迪斯一九七六年寫的《夜裡的黑暗靈魂》(The Dark Soul of the Night)中,亦有頗為形象的描寫。恆星的引力崩塌,在羅伯特.史弗堡(Robert Silverberg)的《前往黑暗之星》(To the Dark Star, 1968)之中卻帶來另一種(雖然是假想的)危險。故事中的主人翁透過遙感裝置「親身」體驗一顆恆星引力塌陷的過程,卻發覺時空的扭曲原來可以使人的精神陷於瘋狂甚至崩潰的境地。

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以穹界的時間延長效應為題材的長篇小說,首推弗雷德里克.波爾(Frederik Pohl, 1919-2013)的得獎作品《通道》(Gateway, 1977),故事描述人類在小行星帶發現了由一族科技極高超的外星人遺留下來的探星基地。基地內有很多完全自動導航的太空船,人類可以乘坐這些太空船穿越「時空甬道」抵達其他的基地,並在這些基地帶回很多珍貴的,因此也可以令發現者致富的超級科技發明。

故事的男主角正是追尋這些寶藏的冒險者之一。他和愛人和好友共乘一艘外星人的太空船出發尋寶,卻不慎誤闖一顆黑洞的範圍。後來他雖逃脫,愛人和好友卻掉進黑洞之中。但由於黑洞穹界的時間延長效應,對於男主角來說,他的愛人和好友永遠也在受著死亡那一刻的痛苦,而他也不歇地受著內疚與自責的煎熬。

故事的內容由男主角接受心理治療時逐步帶出。而特別之處,在於進行心理治療的醫生不是一個人,而是一副擁有接近人類智慧的電腦。全書雖是一幕幕的人機對話,描寫卻是細膩真摯、深刻感人,實在是一部令人難以忘懷的佳作。

圖/envato

由於這篇小說的成功,波氏繼後還寫了兩本續集:《藍色事件穹界以外》(Beyond the Blue Event Horizon, 1980)及《希徹會晤》(Heechee Rendezvous, 1984)。而且兩本都能保持很高的水準。

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時間延長效應並非一定帶來悲劇。在先前提及的《永無休止的戰爭》的結尾,女主角正是以近光速飛行(而不是飛近黑洞)的時間延長效應,等候她的愛侶遠征歸來,為全書帶來了令人驚喜而又感人的大團圓結局。

七○年代末的黑洞熱潮,令迪士尼(Walt Disney)的第一部科幻電影製作亦以此為題材。在一九七九年攝製的電影《黑洞》(The Black Hole)之中,太空船「帕魯明諾號」在一次意外中迷航,卻無意中發現了失蹤已久的「天鵝號」太空船。由於「天鵝號」環繞著一個黑洞運行,船上的人因時間延長效應而衰老得很慢。這艘船的船長是一個憤世疾俗的怪人,他的失蹤其實是故意遠離塵世。最後,他情願把船撞向黑洞也不願重返文明。

比起史提芬.史匹堡(Steven Spielberg, 1946-)的科幻電影,這部《黑洞》雖然投資浩大,拍來卻是平淡乏味,成績頗為令人失望。除了電影外,科幻作家艾倫.迪安.霍斯特(Alan Dean Foster, 1946-)亦根據劇本寫成的一本同名的小說。

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——本文摘自《超次元.聖戰.多重宇宙》,2023 年 11 月,二○四六出版,未經同意請勿轉載。

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未知死,焉知生?從南美館《亞洲的地獄與幽魂》爭議看信仰的存在危機
異吐司想Toasty Thoughts_96
・2022/07/16 ・2812字 ・閱讀時間約 5 分鐘

6 月初,台南市美術館宣佈了《亞洲的地獄與幽魂》特展,透過策展人朱利安.盧梭(Julien Rousseau)的佈置與靜態敘事,展現亞洲文化在西方觀點中的樣貌。對台灣人來說,這些文化元素已形成厚實的同溫層,如經典港片《暫時停止呼吸》(港名《殭屍先生》)系列,以及 2013 年的致敬翻拍《殭屍》,是好幾代人共同的回憶。

正因為熟悉,《亞洲的地獄與幽魂》提供的新觀點才如此有趣,提供重新詮釋經典的機會。

台南市美術館宣佈了《亞洲的地獄與幽魂》特展。圖/台南市美術館

然而,意料之外地,這展覽因為其探討的生死議題起了爭議。最一開始,是零星的偏激基督教徒在南美館臉書貼文下批判展覽,在與路見不平的民眾爭論未果後,有地方教會發公開聲明,指稱「仇敵透過這展覽,污穢國土,玷污人民,我們國家的罪惡越犯越大,無知愚昧,深深得罪神」,把討論熱度推上高峰。

但如果用心理學的角度去剖析,會發現南美館的《亞洲的地獄與幽魂》展並不是爭議起火點。保守教會對異教文化的排斥,才是癥結所在。

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那些跨越生死界線的神蹟

綜觀歷史,世界各時期的主流宗教多少都有「死而復生」或性質類似的神話與神蹟傳世,甚至有信仰便是以「重生」為核心思想,建立極具代表性的習俗與社會規範(Adamek, 2007; Mettinger, 2001)。這些典範,都為我們描述了人類從古至今不曾變過的恐懼之一:死亡。

有趣的是,一些心理學研究指出,人類或許不是真的害怕「死亡」,而是面對生命消逝時感受到的無力感與未知感(Carleton, 2016; Reuman, Jacoby, Fabricant, Herring,& Abramowitz, 2015)。如同我們不一定是真的怕「黑」,而是排斥可能雌伏在其中的未知威脅,進而對這個載體連帶產生負面情緒。

若要消除這份根深蒂固的焦慮感,宗教必須提出一個縝密的答案,讓信眾得以想像死後的世界,以及「自己該做什麼」,消除未知引發的威脅。

世界各時期的主流宗教多少都有「死而復生」,或性質類似的神話與神蹟傳世。圖/Pixabay

而作為上述答案的佐證,證明神有掌控生死能力的「神蹟」必不可少。不只是復活凡人,神靈自己也得具備死後復生的能力,實現生生不息的「永生」(immortality)(Mettinger, 2001),標示人神之間無法跨越的分界。在重視神靈超然地位的信仰中,這份操控生命的權能可說是「神」的象徵,任何侵犯此領域的人都將被視為背棄神的異端。

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時至今日,仍能看到宗教團體以「只有神能創造生命」為反論,抵制複製動物、人造生命等研究,便可一窺生死議題在宗教信仰中的重要性。

當神不是唯一

延續上段的論述,你可能已經發現潛在的衝突了。既然死者蘇生(武藤遊戲:發動魔法卡!)(註:高橋老師一路好走QQ)是唯一真神才能發動的技能,那我們該如何看待同樣有此能力的異教神靈?

武藤遊戲:發動魔法卡!圖/IMDb

這個問題不只影響「神」的唯一性,還會破壞宗教團體執行教義的正當性。要知道,信眾服從教典的原動力,是神靈(或其代行者)承諾的獎勵,包括在另一個世界的美好想像,以及藉由懲罰非我族類衍生的優越感。這些紅利激勵信眾自發的順從,甚至導致競爭心理,試圖證明自己才是最虔誠的那位。

雖然民眾對信仰是心靈層面的寄託,但宗教法人大多得仰賴信徒的奉獻維持運作,勢必得確保自己是信眾的「唯一」。翻開人類歷史,以「異教」名義施行的迫害多如牛毛,且並不限於單一地域或文化,而是具有驚人的跨文化一致性。

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那為什麼宗教團體,特別是一神教信仰,對於所謂的「異教」會有這麼強烈的反彈?因為當信眾意識到這世界有不只一位真神(或是有真神之外的超然存在),教會就失去箝制力,雙方的關係將出現不可逆的翻轉。

說得功利一些,過去封閉的信仰體制中,信徒是執行教義的人,以服從換取未來可能的信仰紅利。然而一旦信眾有複數選擇——例如藉由網路認識世界後,其思考模式便會從「受僱者」轉變成「消費者」,開始為了自身利益比較信仰的優劣,不再受物理環境的主流信仰箝制(McClure, 2017)。

這點在具有世界第二高宗教多元性的台灣更加明顯,從小生活在多元信仰的環境中,讓我們很早開始接觸不同宗教,家庭「信仰傳承」的結構也在網路出現後加速鬆動,新世代根據需求選擇信仰已是相當平常的事。但這份「自由」,對保守教會不一定是件好事。

隨著外界思想越發開放,保守派勢必得想辦法因應潮流,不然招募不到新血還是小事,失去原有成員才是最慘的結果。

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新世代根據需求,自由選擇信仰已是相當平常的事。圖/Pexels

有些教會選擇與時俱進,理解年輕人的需求,鬆開教義對他們的捆綁;重視傳統價值的教會則走上另一個極端,採取更加偏激的手段,把所有與自家教義相悖的論述與現象打上「邪靈」、「邪神」、「魔鬼」等標籤,拉高內部成員接觸外界資訊的成本。

兩種策略沒有孰優孰劣,只是讓我們看見各家教會心中不同的優先順序。信仰價值被淘汰不代表教義本身有誤,只是它不適合當前人類社會的主流價值觀,若哪天我們迎來另一波思想浪潮,信仰世界又會有新的動盪。

回歸到「人」身上的信仰危機

信仰是基於「人」而生的心理現象。我們崇拜超越人理解範疇的存在,依賴祂(們)作為「答案」來撫平內心對未知的恐懼。換言之,信仰就跟料理一樣,是要帶給人們幸福的,但這份純粹的善,很容易在人性影響下染上不美好的色彩。

這次南美館的爭議,其實可以視為保守教會危機意識與防衛機轉的展現。神的本質和善可親,但以使者自居、對教會奉獻自我的人,卻有可能在得失心與焦慮等負面情緒驅使下,做出有違本心的傷人之舉。

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我們不需要認同這些行為,卻可以理解他們的動機,作為前車之鑒自我警惕。

姚瑞中〈地獄空〉,展於南美館《亞洲的地獄與幽魂》。圖/台南市美術館

參考文獻

Adamek, W. L. (2007). The Mystique of Transmission: On an Early Chan History and Its Context. Columbia University Press.

Carleton, R. N. (2016). Fear of the unknown: One fear to rule them all?. Journal of anxiety disorders41, 5-21.

McClure, P. K. (2017). Tinkering with technology and religion in the digital age: The effects of Internet use on religious belief, behavior, and belonging. Journal for the Scientific Study of Religion56(3), 481-497.

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Mettinger, T. N. (2001). The riddle of resurrection: Dying and rising gods in the ancient Near East. Coniectanea Biblica. Old Testament series, (50).

Reuman, L., Jacoby, R. J., Fabricant, L. E., Herring, B., & Abramowitz, J. S. (2015). Uncertainty as an anxiety cue at high and low levels of threat. Journal of behavior therapy and experimental psychiatry47, 111-119.

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異吐司想Toasty Thoughts_96
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最初是想用心理學剖析日常事物,一方面「一吐思想」,另一方面借用吐司百變百搭的形象,讓心理學成為無處不在的有趣事物。基於本人雜食屬性,最後什麼都寫、什麼都分享。歡迎至臉書搜尋「異吐司想」。