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需要為發明之母 專利為貪婪之母

洪朝貴
・2012/10/02 ・2029字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 589 ・九年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

「我們信仰貪婪」 嗎?
「我們信仰貪婪」 嗎?

「沒有智慧財產權的保護, 就沒有人要創新」 這是利益團體透過政府及媒體對大眾洗腦、 一句從未經過科學驗證的文宣。 這一帖快速摘要最近一些關於專利的案例與研究。 事實是: 專利鼓勵的並不是發明, 而是貪婪。 許多真正貢獻人類社會的發明家, 經常是被 「需要」 所啟發、 因為能夠幫助相同境遇的人解決問題而感到滿足快樂。

蘋果控告三星侵權、 蘋果勝訴一事, 連蘋果共同創辦人 Steve Wozniak 都看不下去: 「我痛恨這個判決。 … 這麼小的東西根本不能算是創新。」 當然, 真正從事創造發明、 無意貪婪撂奪的 Wozniak, 他的看法如何, 對蘋果電腦來說並不重要。 蘋果挾著勝訴餘威追殺三星, 加碼求償 7.07 億美金。 專利體制讓蘋果更致力於創新嗎? 不, 正好相反。 上面那篇富比士的分析, 以汽車市場取代馬車市場作比喻, 指出蘋果的動機正是害怕競爭, 所以想要用專利壟斷新市場。 當然, 總是義正辭嚴指責他人抄襲的蘋果電腦 (以及果粉們), 換它 抄襲瑞士 SBB 鐵路公司的時鐘設計 被逮到時, 就顯得很低調了

「專利為貪婪之母」 把這個精神發揮到極致的, 就是 「不事生產、 四處勒索、 只攻不守」 的專利蟑螂。 蘋果 微軟 自己有產品, 沒辦法盡情蟑螂, 只好暗中扶植、 操控真正的專利蟑螂。 相形之下, 大部分時採取防守態勢的 Google 還真的比較不邪惡。 但是最近 google 所取得的一個 利潤最大化專利 也讓人再度質疑專利制度到底要鼓勵什麼: 分析用戶的搜尋記錄, 可以適時哄抬商品售價, 提高利潤。 這個專利有兩個問題: 第一、 越多這類的發明, 對消費者越有利還是越不利? 第二、 如果這種發明不受專利保護, 那麼企業難道就失去了 「發明賺更多錢的方法」 的動機了嗎? 貪婪獲利本來就是企業的天性, 還需要專利來鼓勵嗎?

提到不利消費者的發明, 當然不能忘記先前微軟的 監控員工言行專利、 蘋果的 暫時禁止錄音錄影專利, 還有最近蘋果偷偷配合 TSA 強化旅客行蹤控管的 電子登機證專利。 (惡名昭彰的 TSA — 美國交通安全局 — 這幾年來引發許多侵犯隱私的爭議。 請搜尋 TSA security theater 及圖片搜尋 TSA x ray。 改天再來寫一篇 TSA 的故事。) 任何意圖掌控消費者的企業, 都有充份的需求動機要發明這類侵犯人權的技術; 我們的社會如何設計一些機制來阻止廠商 「收你錢卻背後捅你一刀又出賣你」 都來不及了, 哪裡還需要用專利壟斷來鼓勵他們呢?

換個角度, 再來看看比較振奮人心的發明。 加州的 Napa 州立醫院專門治療精神病患。 兩年前心理技師 Donna Gross 被病患用證件吊掛帶勒死。 同事 Mike Jarschke 發明了安全版的證件吊掛帶, 用力拉扯時會斷開。 被問到要不要申請專利時, Jarschke 說: 「讓醫院變得更安全, 比讓我賺更多錢來得重要。」 ABC 新聞記者評論: 「需要 為發明之母。」 同樣地, 發明 羅倫佐的油 的人, 並不是受到專利錢景所激勵的企業家, 而是一心想拯救兒子的父母好嗎?

[10/11 補充] 發明的動機很多; 但專利支持者卻只看得見 「金錢誘因」 一項。 可悲的是: 即使只考慮這一項因素, 專利也是一個弊多於利的制度。 十九世紀末, 受惠於專利制度的, 並不是真正的發明天才特斯拉, 而是工於巧取豪奪的愛迪生 (也請搜尋 「Nikola Tesla」)。 廿一世紀初, 專利制度鼓勵的並不是創新發明, 而是法律大戰 — 2011 年, 智慧手機產業 在專利戰爭或授權上面浪費了 200 億美金, 相當於八趟火星探險的成本。 蘋果和 google 花在專利上面的錢超過花在開發新產品上面的錢。 相對地, kickstarter 上面, 多的是可以申請專利的點子; 但是它所吸引到的, 並不是貪得無厭的跨國財團, 而是希望把錢真正用於開發新技術與新產品的發明家和贊助者。 如果特斯拉生在現代, 或許他的許多神奇發明就可以透過 kickstarter 募資實現了。

St. Louis 美國聯邦準備銀行的兩位成員本月發表了一篇論文 The Case Against Patents, 指出: 一個較弱的專利系統也許還有可能鼓勵創新; 但是既得利益者、 不願創新的舊產業龍頭總是會透過政治力量將之轉變成一個嚴密強大的專利系統, 而後者所設下的門檻不利於新秀, 反而只會阻礙創新。 唯一的長久之計, 就是徹底廢除專利制度。 他們所說的事, 其實並不新鮮; 重點是: 連聯邦政府自己人都跳出來呼籲廢除專利體系了。

在法律面, 臺灣也許很難走在美國前面率先廢除專利制度; 不過至少我們可以想想: 大學校園裡的專利績效文化正在傳遞什麼樣的價值觀給下一代? 又把那些 「願意分享自己發明、 協助他人解決相同問題」 的發明者置於何處? 我們正在鼓勵 「為解決問題而發明」 或是鼓勵 「為貪婪而發明」? 像美國華爾街文化一樣, 「我們信仰貪婪」 嗎? 或者我們願意相信 「好奇創新/探索未知」 本來就是每一個未受污染的靈魂的美妙內在成分之一呢? 你自己, 當初是帶著好奇探索的心, 還是貪婪聚財的心, 來地球投胎的呢?

(本文轉載自 資訊人權貴ㄓ疑

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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。

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人工智慧會被武器化嗎?美國國防部與 Google 間的自主性武器計畫!——《AI 製造商沒說的祕密》
時報出版_96
・2023/02/01 ・4408字 ・閱讀時間約 9 分鐘

美國政府企圖開發出人工智能武器

克萊瑞菲(Clarifai)這家公司位於紐約市的一間小辦公室內,就在紐約大學深度學習實驗室附近,主要是研發可以自動辨識數位影像中物體的科技,例如在零售網站上搜尋鞋子、服飾與皮包的相片,或是辨識保全攝影機影片的人臉。該公司的目的是複製谷歌與微軟等科技業者過去幾年在人工智慧實驗室內所建造的影像辨識系統──然後出售給其他企業、警局與政府機構。

2017 年秋天,克萊瑞菲位於曼哈頓下城辦公室角落的一間房間,窗戶全都用紙糊住,門上有一個牌子寫著「消失的密室」(The Chamber of Secret),引用的是《哈利波特》(Harry Potter)系列的第二集書名。這個牌子是用手寫的,掛得有些歪歪斜斜。在門後有個八位工程師組成的團隊,正在進行一項他們被禁止對公司其他同事談起的計畫。

其實,即使是他們自己也不太清楚所從事的計畫是什麼。他們知道是在訓練一套系統,使其能夠自動辨識在沙漠中某處所拍攝影片裡的人物、汽車與建築物,但是他們不知道要如何使用此一科技。當他們詢問時,公司的創辦人暨執行長麥特.塞勒(Matt Zeiler)會解釋,這是政府有關「監視」的計畫。他說此一計畫可以「拯救生命」。

後來克萊瑞菲搬到較大的辦公室,幾位工程師發掘儲存在公司內部電腦網路的數位檔案,發現有幾個檔案談到一筆政府合約,他們的工作才浮現檯面。

他們是為國防部的專家計畫(Project Maven)研發相關科技。該計畫的構想是建造一套系統,可以為無人機辨識攻擊目標。但是此一系統的確切用途仍不明朗。他們無法確定此一科技是用來殺戮,還是如塞勒所說的是為了避免殺戮。也無法確定這套系統是用來進行自主性的空襲行動,還是為人類操作員扣下扳機前提供資訊。

接著,在 2017 年末的一個午後,三名身著平民服裝的軍方人員走進克萊瑞菲的辦公室,與幾位工程師闢室密談。他們要知道此一科技的精確度有多高。他們先是詢問它能否辨識像清真寺這樣的特殊建築物。他們表示,恐怖分子與叛亂分子往往會利用清真寺作為軍事總部。他們然後又問道它能否區分男人與婦女。

「你是什麼意思?」一位工程師問道。軍方人員解釋,在曠野之中,它應該能夠根據男人兩腿間隙來分辨男人(都是穿著褲子)與婦女(都是穿著長及腳踝的裙子)。他們表示,他們只准許射殺男人,不能殺婦女。「有時候男人會穿長裙來騙我們,不過沒有關係,」一位軍方人員說道,「我們還是會幹掉這些混帳東西。」

未來的戰爭也許會使用到 AI 型武器。圖/envatoelements

美國國防部專家計畫:自主性武器

2017 年 8 月 11 日,週五,美國國防部長詹姆士.馬提斯(James Mattis)坐在谷歌總部會議室的桌前。他對面坐著新上台的谷歌執行長桑達.皮采(Sundar Pichai),還有創辦人賽吉.布林(Sergey Brin)、法律總顧問,以及人工智慧部門的主管。

會議室內還有其他一些人,包括幾名國防部的人員與谷歌雲端運算團隊的主管們。國防部的人員大都穿西裝打領帶。谷歌的與會者大都穿著西裝,但沒有打領帶。布林則是穿著一件白色 T 恤。

馬提斯部長正在進行西海岸巡迴考察,參訪矽谷與西雅圖的多家大型科技業者,主要是代表五角大廈探詢專家計畫的採行選項。國防部是在四個月前發動專家計畫,旨在加速國防部「對大數據與機器學習的使用」。該計畫又名「演算法作戰跨職能團隊」(Algorithmic Warfare Cross-Functional Team)。此一計畫的推動有賴像谷歌這類的企業支持,因為它們近幾年來已累積了建造深度學習系統所需的專業與基礎架構。

這也是五角大廈建立新科技的典型方法──與民間企業合作──但是現在的情況與過去有所不同。谷歌與其他科技業者掌握了美國人工智慧的人才,然而它們都不是傳統的軍事承包商。它們是才開始涉足軍事相關領域的消費性科技業者。

不僅如此,川普現在已入主白宮,使得這些公司的員工更加警惕政府的計畫。谷歌對其中的緊張態勢尤其敏感,這是因為該公司特有的文化允許──甚至鼓勵──員工說出自己的看法、做他們喜歡做的事,而且通常在工作場所的行為表現就和在家裡一樣。

專家計畫所造成的緊張情勢尤其高亢。許多主持谷歌深度學習研發工作的科學家都反對自主性武器,包括「深度學習運動之父」傑弗瑞.辛頓(Geoffrey Hinton)與深度心智(DeepMind)的創辦人。但是根據了解,谷歌的最高層卻希望能與國防部合作。

谷歌董事長艾力克.施密特(Eric Schmidt)同時也是國防創新委員會(Defense Innovation Board)的主席,這是由歐巴馬政府成立的民間組織,旨在促進矽谷的新科技加速移轉至國防部。

在該委員會最近一次會議中,施密特表示在矽谷與國防部之間有一道「顯著的鴻溝」,該委員會的任務就是弭平此一差距。谷歌高層同時也視與軍方合作為其發展雲端事業的另一契機。其實該公司暗中已和國防部建立合作關係。

專家會議上的暗起雲湧

在五月的時候,也就是專家計畫發動一個月後,谷歌一支團隊與國防部官員會面,而在第二天谷歌就向政府申請在自家電腦伺服器儲存軍事數據的許可證。但是三個月後國防部長馬提斯來到谷歌總部商討相關科技時,他知道必須動用一些技巧才能引導其中的關係傾向他這一邊。

馬提斯表示他已深刻了解該公司科技在戰場上的威力。畢竟,美國的敵人都是使用谷歌地球──以衛星影像組合而成的互動式世界數位地圖,來辨識迫擊砲的目標。他強調美國應該加強作戰能力。現在,在專家計畫下,國防部不僅要發展人工智慧,能夠閱讀人造衛星的照片,同時還要能夠分析無人機在更接近戰場的位置所捕捉到的影片。

馬提斯盛讚谷歌「在科技業界的領先地位」與「企業責任上的崇高聲譽」。他表示,這就是他來這兒的一個主要原因。他十分關切人工智慧的道德倫理問題。他表示該公司應該讓國防部「感到如芒在背」──以此來反制其傳統的態度。他說道:「國防部歡迎你們的理念。」

在桌子另一側的皮采表示,谷歌經常在思考人工智慧的倫理問題。他指出,愈來愈多的壞人會使用這類科技,因此讓好人領先是重中之重。馬提斯問谷歌能否將一些道德與倫理下的規則予以編碼輸入系統之內──谷歌人員心知肚明這是一個不切實際的選項。

主持谷歌人工智慧研發工作的約翰.吉安南德雷亞(John Giannandrea)強調,這些系統最終都需仰賴其訓練數據的品質。但是谷歌的法律總顧問採用不同的說詞。他表示,這些科技具有拯救生命的巨大潛能。

美國國防部多次拜訪 Google,討論關於自主性武器的計畫。圖/wikipedia

九月底,在馬提斯造訪谷歌總部的一個多月後,谷歌簽下參與專家計畫相關工作為期三年的合約,總值在二千五百萬美元到三千萬美元之間,其中一千五百萬美元必須在頭十八個月內付清。對谷歌來說,這只是一筆小數目,而且其中一部分還必須與其他參與合約的人分享,不過該公司著眼的是放長線釣大魚。

就在同一個月,國防部邀請美國企業參與 JEDI 的競標,這是聯合企業防禦架構(Joint Enterprise Defense Infrastructure)的縮寫,是一筆為期十年、高達一百億美元的合約,主要是提供國防部應用核心科技所需的雲端運算服務。問題在於谷歌爭取 JEDI 合約時,是否會公開其參與專家計畫與未來其他可能的政府合約的事實。

AI 圈的呼籲:禁止自主性武器!

在國防部參訪谷歌總部的三週後,生命未來研究所發表了一封公開信,呼籲聯合國禁止他們所謂的「殺手機器人」(killer robot),這是對自主性武器的另一個稱呼。

「針對企業界製造的人工智慧與機器人科技可能會被重新利用發展自主性武器,我們特別覺得有責任提出警告,」公開信寫道,「致命的自主性武器極有可能引發戰爭型態的第三次革命。一旦發展出來,軍事衝突的規模勢必遠大於過去,而且發動速度之快也將遠超過人們的理解。」

該封公開信獲得人工智慧圈內逾百人的簽署,包括不時對超智慧威脅發出警告的馬斯克,此外還有辛頓、深度心智創辦人哈薩比斯與蘇萊曼。

蘇萊曼認為,這些科技需要一種新型態的監管。「是誰在做未來有一天將會影響這個星球數十億人口的決策?又是誰在參與此一決策過程?」他問道,「我們必須分散此一決策過程的參與者,這也代表監管人士必須在一開始就參與決策──政策制定者、公民社會行動人士,以及我們這些科技服務的對象──應該讓他們深入參與我們產品的創造與了解我們的演算法。」

自主性武器極有可能引發戰爭型態的第三次革命。圖/envatoelements

未公開真相:人工智慧武器化

九月,谷歌準備簽下專家計畫的合約,負責審查該協議的銷售人員相互以電子郵件討論公司是否該將合約公開。「我們應該宣布嗎?我們能談論報酬嗎?我們提供給政府的指示是什麼?」谷歌一位人員寫道,「如果我們保持沉默,我們就無法控制相關的訊息。這對我們的品牌形象沒有好處。」他最終認為谷歌應該發布此一新聞,其他人也同意。

「這個消息最後一定會流出去,」另一位谷歌人員寫道,「還不如照我們自己的方式發布。」這樣的討論持續了好幾天,期間某人說服了李飛飛。李飛飛為這項合約喝采。「我們即將拿到專家計畫實在太棒了!這是一個了不起的成就,」她寫道,「你們的表現太好了!謝謝你們!」但是她也提醒在宣傳時必須格外謹慎。

「我認為我們應從一般雲端科技的角度,就國防部與 GCP 間的合作來進行公關活動,」她寫道,她所謂的 GCP 指的是谷歌雲端平台(Google Cloud Platform),「不過要不惜代價避免提到人工智慧,或是有任何相關暗示。」她知道媒體界一定會質疑該計畫的道德倫理問題,即使只是因為馬斯克挑起過這個話題:

人工智慧武器化就算不是人工智慧現今最敏感的議題,也是最敏感的之一。媒體界都等不及利用這個議題來打擊谷歌。你們大概聽過伊隆.馬斯克有關人工智慧會引發第三次世界大戰的言論。媒體界現在都十分關注人工智慧武器、國際競爭,以及人工智慧可能造成的地緣政治緊張情勢。

谷歌在人工智慧與數據方面已經有一些與隱私相關的議題需要處理,如果媒體界又找到谷歌正在發展人工智慧武器或是為國防產業提供可以武器化的人工智慧科技話題,我真不知道還會演變成什麼樣子。谷歌雲端 2017 年的主題就是在於推動人工智慧的民主化。我會超級謹慎維護這些正面的形象。

谷歌到頭來並未宣布這項計畫,並且還要求國防部也不要公開。即使是公司內部人員也必須靠自己才能知道這項計畫。

——本文摘自《AI製造商沒說的祕密: 企業巨頭的搶才大戰如何改寫我們的世界?》,2022 年 8 月,時報出版,未經同意請勿轉載。

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時報出版_96
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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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探討量子力學,該是「發明」還是「發現」?
賴昭正_96
・2022/12/14 ・4432字 ・閱讀時間約 9 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

  • 文/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

西方科學的發展基於兩大成就:希臘哲學家發明了形式邏輯系統(歐幾里得幾何),以及發現了通過系統實驗找出因果關係的可能性(文藝復興時期)。 在我看來,中國的先賢們沒有邁出這一步,也就不足為奇;令人驚訝的是這些發現出現了!——愛因斯坦,1921 年諾貝爾物理獎

在「思考別人沒有想到的東西—誰發現量子力學?」一文之意見裡,有些讀者認為應該用「發明」,而不是「發現」:

  • 量子力學該是發明而非發現的。量子現象是物理學家發現的,因此發明了一套理論來解釋——管用但非常不直覺。
  • 科學被認為一種發現,然而「詮釋」與「解釋」則似乎更像是一種「創造」或「發明」。
  • 所說「發明了一套理論來解釋」不夠清楚。應該說發明了一條方程式——薛丁格的波方程式。之後推演出一整套原子軌域只是數學上的發現必然如此,而且經實驗驗證,大自然確實如此運作。
  • 在概念上個人是以德布洛伊所「發明」的物質波為一個界線…… 對於本文所探討的誰發現量子力學?可以存在著另一個見解為薛丁格「發現」且「找到」或「猜測」出了量子波動方程;波爾、海森堡、波恩等人「發明」了量子力學。

筆者不甚苟同,因此想在這裡拋磚引玉,談一談筆者的看法。

在中文或英文裡,發現(discovery)與發明(invention)均顯然有非常不同的意義。

我們說哥倫布發現新大陸;因為新大陸早就存在自然界,所以我們不會說哥倫布發明新大陸。造紙術、指南針、火藥、及印刷術並不存在於自然界中,所以我們說這是中國古代的四大發明,而不是四大發現。從這裡我們可以看出在日常用語中,發現與發明的分別主要在於該「東西」是不是已經存在於自然界中。

月亮總是存在的,所以只能被發現,而非被發明。圖/Pexels

「存在」的物理意義

可是什麼是「存在」於自然界中的呢?相信大部分的人都持與馬赫(Enerst Mach, 1838-1916,奧地利物理學家、哲學家)一樣的看法:只五官的感覺是真實的、是「存在」的。馬赫的一句名言是:「我不相信原子的存在!」

因此儘管道爾頓(John Dalton)在 19 世紀初就提出原子論,19 世紀中期後化學家成功地將它應用於解釋化合物的組成及化學反應現象,但大部分的物理學家到 20 世紀初還是不相信原子的存在!

1905 年,當愛因斯坦還是瑞士專利局的一位小職員時,發表一篇論文謂液體中看不到的原子會轟擊懸浮粒子,導致可以在顯微鏡下直接觀察到布朗運動(Brownian Motion)。1908 年 5 月,愛因斯坦發表了第二篇關於布朗運動的論文,提供了細節,及可透過實驗檢驗他的理論的方法。

同年,法國物理學家佩蘭(Jean Perrin)進行了一系列實驗後,寫道:「(我的結果)毫無疑問嚴格且準確地證實了愛因斯坦的(預測)公式」。佩蘭的實驗不但說服了許多物理學家相信原子的存在,他也因之獲得了 1926 年諾貝爾物理獎。

法國物理學家,尚.巴蒂斯特.佩蘭(法語:Jean Baptiste Perrin) 圖/wikimedia

可是有人「看」過原子嗎?1955 年,美國賓夕法尼亞州立大學的穆勒(Erwin Muller)和巴哈杜爾(Kanwar Bahadur)終於透過場離子顯微鏡(field ion microscope)在尖銳的鎢樣品尖端觀察到單個鎢原子,可是這並不是肉眼直接看到的,而是透過理論「解釋」所觀察到的。像前面提到之一些讀者的意見一樣,馬赫認為科學理論是用來描述與歸納觀感,它存在於感觀之外,與現實無關;但大部分的物理學家都認為這是哲學的問題,他們是「看到」了原子!物理理論是存在於宇宙中的,等待我們去發現。

在「微中子的故事」一文裡,筆者提到了 1930 年包立(Wolfgan Pauli)為了解救能量不滅定律免於破壞,在「非常絕望下」下提出了一個後來被稱為「微中子」(neutrino)的觀念。當時「微中子」根本不存在宇宙中,我們不知道包立是否認為這是一種發明;但1995年諾貝爾物理獎發給「……通過實驗證明……微中子的存在」之物理學家來內士(Frederick Reines)。

老實說,筆者想破大腦都不知道這一個在基本粒子標準模型裡不帶電、沒有質量、不是電磁波、沒有人直接觀感過、只有能量的「東西」會是什麼「東西」?更令筆者難以相信及理解的是:它竟然還有兩位兄弟姐妹!

發現」還是「發明」?

我們現在就用上面那些觀點來探討,到底牛頓是發現還是發明萬有引力?萬有引力是抽象的、不是「東西」,牛頓當然不可能用眼睛發現;牛頓發現的只是蘋果往地上掉及宇宙中星球之有規律的運動(現象),從中推論出萬有引力(解釋)。因此對牛頓而言,他或許認為萬有引力不存在於自然界中,是他的創造出來的,所以要說是一種發明,好像也沒什麼反對的理由。

牛頓到底是發現還是發明萬有引力?圖/Envato Elements

可是萬有引力真的不存在於宇宙中嗎?1798 年,英國科學家卡文迪許(Henry Cavendish)在實驗室中不但測出兩個物體間的引力,也準確地量得萬有引力常數!所以眼睛看不到的「東西」並不代表不存在於宇宙中——牛頓顯然是發現、而不是發明萬有引力定律!

同樣的道理,普朗克根本沒發現什麼量子「現象」,他只是看到了黑體輻射的光譜分佈,便提出能量量化的觀念,在當時顯然是一種發明,但後來的發展(如原子的光譜)不是證明了「能量量化」存在於宇宙中嗎?量子力學成功地解釋和預測了這些現象,因此也被認為是存在於宇宙中的。

當然,我們知道物理理論或定律是可能被推翻或修正的,但這只代表我們的發現錯了。哥倫布不是以為他到了印度群島嗎?

德布洛伊(Louis de Broglie)「發明」物質波嗎?1927 年貝爾實驗室的戴維森(Clinton Davisson)和格默(Lester Germer)在實驗室中,發現被鎳金屬晶體表面散射的電子顯示出干擾圖案後,大部分的科學家都相信物質波的存在,因此諾貝爾獎委員「敢」將 1929 年物理獎頒發給德布洛伊,1937 年物理獎頒發給戴維森和格默了。

格默(右)和戴維森(左)共同合作,證明了物質的波粒二象性。圖/wikimedia

「是不是已經存在於自然界中」事實上也正是中外專利局判斷是否頒發「發明專利」的基礎;台灣專利法謂:「發明專利是指利用自然界法則之技術思想的創作,對於欲解決之問題,使用適宜的技術手段,產生其功效,達成所預期的發明目的。

發明專利必須具有技術性,不具技術性之發明,例如單純的發現、科學原理、單純之美術創作等,都不符合發明的定義。」在這一法規下,萬有引力、相對論、量子力學…… 等等科學原理都是發現,不能申請發明專利。

量化量子化

既然在這裡談到科學用詞,我們不妨也來談談「能量量化」的意義。

在「天才愛因斯坦曾和諾貝爾獎擦身而過? 相對論也不曾得過諾貝爾獎」的泛科學影片裡,有聽眾建議將「普朗克提出能量量化的觀念」中之「能量量化(quantization)」改為「能量量子(quanta)化」。

筆者認為「能量量子化」中的「子」字有「微粒子」的意義在內;但普朗克在他那篇「開創量子力學」的文章中,只認為空心黑色球體內任一頻率(n)輻射能量均不是連續的,而是由 hn 單位組成的,輻射的發射和吸收必須以hn進行,從沒提過「能量量化」的觀點,更甭說具有「微粒子」之意的「能量量子化」了。因此我們只能從以後的發展來判斷。

在古典力學裡,氫原子中的電子可能具有的能量應該是連續的;但後來發現只能存在某些能階上才可以解釋光譜——這應該說是一種「能量量化」的現象,而不是「能量量子化」的現象!讓我們在這裡用一個日常生活的例子或許更能說明其間的差異:實數是連續的(質),但我們用它來數人頭時,卻發現它只能存在於整數的「數階」上(量)。讀者覺得用實數被「量化」了、或是被「量子化」了比較適合?

結論

愛因斯坦謂「西方科學的發展基於兩大成就:希臘哲學家發明了形式邏輯系統,以及發現了通過系統實驗找出因果關係的可能性」。

從這名言裡,我們可以看出愛因斯坦顯然認為因果是存在於宇宙中的,將它們連在一起的形式邏輯系統(formal logical system)才是一種發明;所以我們可以說薛丁格發明了「波動量子力學」;海森堡(Werner Heisenberg)、伯恩(Max Born)和喬丹(Pascual Jordan)發明了「矩陣量子力學」;狄拉克(Paul Dirac)發明了希爾伯特(Hilbert)空間上的「算子(operator)量子力學」——他們以不同的數學形式表達了物理學家所發現的量子物理(理論)。

在「不用數學就可以解釋—相對論的著名想像實驗「雙胞胎悖論一文裡,筆者提到了時間及空間是人類製造出來便利溝通的語言。為了解釋觀察到的現像,不同運動者對時間便必須有不同的認知,否則就會發生像「雙胞胎悖論」(twin paradox)一樣的矛盾。

「雙胞胎悖論」提及:當太空旅行者回到地球後,發現自己比留在地球的雙胞胎手足更年輕。圖/Pexels

同樣地,作家在寫一篇文章時,也必須假設讀者對主題具有某些程度的了解與認知。如果假設不對,那便像內人讀筆者的文章一樣,不管筆者是用發明或發現,對她來說都是「不知所云」!而如果能在讀者心中起了共鳴呢?則不管筆者是用發明或發現,相信讀者都能心領筆者事實上是在有意或無意中表達了對某一物理觀念的看法。

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賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。