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飛蛾在哪裡?絕對難不倒你!——蘇花改特輯(四)

自然保育季刊_96
・2021/05/28 ・5124字 ・閱讀時間約 10 分鐘
  • 本文轉載自特有生物研究保育中心,《自然保育季刊》第 112 期
  • 作者 / 施禮正|行政院農業委員會特有生物研究保育中心計畫助理、林旭宏|行政院農業委員會特有生物研究保育中心研究員兼副主任

緣起

冰冷的馬路,灰色的柏油,四輪鐵皮來回穿梭,路燈照射,除了人工塗漆的顏色外,少了屬於大自然的繽紛色彩。當道路穿越充滿生命力的山區,死寂與蓬勃交織,會擦出什麼樣的火花呢?

蘇花公路與台 9 線蘇花公路山區路段改善路段 (以下簡稱蘇花改) 穿越宜蘭到花蓮傍海的山區,所經之處森林少有開發,是一臺灣難得有道路經過卻仍然保持相對完整山林的地方。豐富的植被為植食性動物提供重要的食物來源,而植食性動物再做為 次級消費者的食物,串起整個綿密、複雜而彼此息息相關的食物網,因而植食性動物多樣性與植被的多樣性呈現正相關 (Cook-Patton et al., 2014)。

昆蟲中的鱗翅目 (Lepidoptera) 因為大多為植食性,其分布與數量常與當地之植物相有關,尤其是專食或寡食性物種,更是特定植物的指標,且作為初級消費者,是蝙蝠、鳥類、蜥蜴或蜘蛛等次級消費者重要的食物來源。在臺灣大多數的生物資源調查中, 蝴蝶是鱗翅目中最常被調查的對象,蛾類的物種數雖然比蝴蝶多 10 倍以上,卻鮮有調查以之作為主要標的。不論是多樣性或生物量,蛾類都遠遠超過蝶類,預期更能反映前述關係。

布幕式燈光陷阱。圖/施禮正 攝

雖然蘇花公路自 1932 年開通至今已有 88 年歷史,然而此段的生物資源調查卻十分貧乏。目前主要的參考資料來自 2002 年東華大學楊懿如老師領導的團隊針對蘇花公路於太魯閣國家公園境內路段所做的調查,動物類群包含哺乳類、鳥類、兩棲 爬蟲、昆蟲類等等。換句話說,蘇花改的動物相在過去僅知前述報告中所提及的 245 種,而蛾類僅其中的 5 科 8 種。

此外,在 1981-1990 年,史密松學院 (Smithsonian institute) 的 Clarke 博士與國立臺灣博物館達成協議後,開啟「臺灣鱗翅目調查 (Taiwan Lepidoptera Survey)」研究計畫,美國與日本學者相繼來臺,調查範圍也曾包含蘇澳到南澳段的數個地點,可惜並未針對此區給予蛾類名錄。綜合前述前人研究,截至目前為止對於蘇花公路的蛾類相依然所知有限。然而茂密森林的道路周邊,蛾類到底是一片死寂還是生機蓬勃呢?

蛾類調查樣點─清水斷崖。圖/施禮正 攝

持續九年的調查

為了對此區域道路周邊的蛾類有初步認識,筆者們便從 2012 年起迄今,共計曾在 11 個道路旁地點進行了長達 9 年的蛾類相調查,希冀可以充分瞭解蛾類物種時空分布,以做為未來研究此區生態的基石。由於蛾類主要以夜行性為主,且大多具備趨 光性,故在 2012-2017 年,我們以每兩個月一次的頻率,在東澳雷達站聯外道路 3 K、和平林道 8 K、 台 9 線 139.6 K 等固定調查地點以布幕架設燈光陷阱誘引調查蛾類物種。如遇天候不佳,在狀況允許下則改用羅氏採集器 (Robinson trap)捕捉。

羅氏採集器,以燈光吸引蛾類前來後,再以擋板攔下並加以收集。圖/施禮正 攝

另在朝陽國家步道步行而上,在森林裡選擇固定調查地點,經評估後該處不適合使用布幕式燈光陷阱,故而使用羅氏採集器。此外,樣點探勘期間,亦在東岳冷 泉、東澳國小、和平林道管制哨、和平林道 17 K 和碼崙溪等地至少各調查一次。若使用布幕式燈光陷阱,每次調查時間以日落後 4 小時為原則,以標準化努力量,若使用自動採集器,則是以當天日落後至隔日日出前為調查時間。在 2018 年以後,東澳雷達站聯外道路 3 K、台 9 線 139.6 K 與朝陽國家步道等 4 個固定調查地點皆已完成 12 個月份至少一次的調 查,和平林道 8 K 則因天候因素缺少 11-1 月的資料, 調查頻度因此改為每季一次,並加入清水斷崖做為固定調查地點。

每次調查,在時間範圍內每個物種都以至少採集一份標本為原則,以留下日後引證之依據,每份標本都會做成針插乾燥標本,並典藏於特有生物研究保育中心或國立自然科學博物館。這些標本在未來除了可作為他人重新檢驗調查期間成果的直接證 據外,亦可作為分類學、遺傳學與保育生物學等不同領域的研究材料。

截至 2020 年 2 月為止,蛾類調查一共在 11 個地點進行了 126 次調查,並獲得 16,124 件標本,這些標本涵蓋 63 個科,但其中 18 個科目前無法鑑定出其確切物種,其餘 45 科共鑑定出 1,314 個物種。這樣的成果顯示在這段道路與周邊地區可 以發現至少四分之一的臺灣鱗翅目昆蟲物種,而且有 78% 的科分布於此處,多樣性非常高。在這 45 科中,裳蛾科 (Erebidae)、尺蛾科 (Geometridae)、 草螟蛾科 (Crambidae)、夜蛾科 (Noctuidae) 與舟蛾科 (Notodontidae) 依序為物種數前五多的 科,皆超過 100 種,占整體物種數的 71%(圖 1)。

圖1. 各科物種數圓餅圖。除了物種數最多的4科外,其他科的物種數皆少於10%。圖/《自然保育季刊》第 112 期

時空分布狀況

所有調查到的物種裡,共有 203 種出現在 5 個以上的樣點,考量調查共設定 5 個固定樣點,可以推測這些物種是本區域最廣布的物種。在這些物種中,圓端擬燈裳蛾(Asota heliconia zebrina)、優雪苔蛾 (Cyana hamata hamata)、值紋野螟蛾(Agrioglypta itysalis)、橙擬燈裳蛾(Asota egens confinis)與溝翅裳蛾 (Hypospila bolinoides) 等 5 種是採集標本數量前五高者,表示為此區域優勢蛾種的代表。

本區域最優勢的物種之一──值紋野螟蛾。圖/施禮正 攝

在各樣點中,台 9 線 139.6 K 是物種數量和標本數量最多的地點,多達 51 科 958 種,同時單一次調查事件中採獲 356 份標本及 204 種也是調查期間最多者, 和平林道 8 K 和東澳雷達站聯外道路 3 K 兩處的物種數量也超過 600 種。反過來看,僅在一個地點被記錄的物種多達 452 種,以台 9 線 139.6 K的 201 種最多, 這表示各地點的蛾種組成可能有所差異。

本區域最優勢的種種之一──優雪苔蛾。圖/施禮正 攝

全年之中, 9 月累計的物種數多達 689 種,是物種出現最多的月份, 4 月與 6 月次之,也都累計超過 600 種(圖 2);相對而言, 11-12 月最少,累計物種數皆少於 300 種。若個別統計 5 個調查月份較多的固定調查地點的累計物種數,可以發現除了東澳雷達站聯外道路 3 K 和清水斷崖,其他地點的累計物種數旺季也都出現在 4 、 6 與 9 月,淡季則各自不同。

圖2. 5 個固定樣區與全部樣區各月蛾種數變化圖。縱軸為物種數,橫軸為月份。圖/《自然保育季刊》第 112 期

進一步統計各蛾種的出現月份後,共有 347 種蛾類可以出現在 6 個月份以上,也就是超過半年以上的時間都有機會看到牠們,可能皆為一年多世代的種類。採集事件少的稀有物種可能同時包含一年一世代、一年兩世代或一年多代等可能性,因此不易評估世代數。

本區域最優勢的種種之一──溝翅裳蛾。圖/施禮正 攝

與植被相的連結

蘇花改的植被相屬於榕楠林帶, 包含樹杞─江某林型與澀葉榕─豬乳母林型,因此桑科 (Moraceae) 榕屬 (Ficus spp.) 植物是大宗。目前臺灣多數蛾類的生活史不明,寄主植物資訊缺乏,但將目前僅知的資訊與本區域的蛾類名錄對應後, 可以發現其中 529 種有寄主植物紀錄,當中就有 5 科 22 種鱗翅目會以榕屬植物為食。 在這 22 種中有 15 種只取食桑科榕屬,分屬於蠶蛾科 (Bombycidae)、草螟蛾科(Crambidae)、舞蛾科 (Choreutidae) 與裳蛾科 (Erebidae),而前述提到的前五個潛在優勢物種中,圓端擬燈裳蛾與橙擬燈裳蛾便是只取食榕屬的例子。

本區域最優勢的物種之一──圓端擬燈裳蛾。圖/施禮正 攝

此外,調查期間亦在台 9 線 139.6 K 處發現一點鉤蛾 (Drepana pallida nigromaculata)。這種蛾的幼蟲專食臺灣赤楊 (Alnus formosana),過往發現地 點也同時能發現周遭便存在臺灣赤楊。然而臺灣赤楊主要分布在中海拔以上,是裸露地的先驅物種, 低海拔地區較少見,但其中一個分布地點就位在鄰近蘇花公路的觀音海岸野生動物重要棲息環境。南澳當地的特產之一——椴木香菇所使用的木材亦會使用臺灣赤楊,因此有大面積人工種植的地點。

本區域最優勢的物種之一──橙擬燈裳蛾。圖/施禮正 攝

特色蛾種介紹

在調查所得超過 1,300 種蛾類裡, 不乏大型且翅紋與顏色討喜的明星物種,可作為一般民眾認識蘇花改蛾類相的起點,例如展翅寬達 13 cm,後翅有著長尾帶,身上一襲水青色,前後翅中央有著桃紅色眼紋的長尾水青蛾 (Actias ningpoan ningtaiwana)。根據調查結果,牠在本區域出現於 3-10 月,發生期相當長,且在 6 個地點皆有採集紀錄,分布廣泛。長尾水青蛾屬又被稱為月之蛾 (luna moth),因為曾出現在許多電影、動漫與藝術品中,是較多人熟悉的蛾類之一。

在台 9 線 139.6 K 發現的的長尾水青蛾,尾帶有粉紅色斑。圖/施禮正 攝

枯球籮紋蛾 (Brahmaea wallichii insulata) 是展翅寬達 15 cm 的大型蛾類,翅上的花紋就像金色的布繡上黑色的圖案。同屬物種因為翅紋在人眼裡就像是貓頭鷹一般,在國外又被稱為貓頭鷹蛾 (owl moth),但在臺灣牠有另一個更為人所知的名字——阿里山神蝶,與阿里山受鎮宮玄天上帝的信仰文化結合而聞名,也是全世界僅知唯一與宗教信仰結合的蛾類例子。牠在本區域出現於 2-4 月,在 3 個地點有採集紀錄,依據飛蛾資訊分享站蒐集自公民科學家的資料,則於 12-9 月皆有觀察紀錄。

被稱為神蝶的枯球籮紋蛾,在蘇花公路周邊也能見到。圖/施禮正 攝

大燕蛾 (Lyssa zampa) 在蘇花改僅被採集過一次,展翅寬達 8 cm,後翅有著醒目尾帶,一長一短,翅膀中央有著白帶。本種會在臺灣出現有著十分有趣的故事,牠專食大戟科 (Euphorbiaceae) 黃桐 (Endospermum chinense),然而臺灣卻從未發現 過這種植物。依據 Tokeshi 和 Yoko-o (2007) 的推測,大燕蛾可能隨著颱風或鋒面,從東南亞移入日本, 而臺灣可能有類似的狀況,本區域唯一的一筆紀錄在 2014 年 9 月 23 日,正值鳳凰颱風離去後的時間。

鳳凰颱風後調查到的大燕蛾。圖/施禮正 攝

除了大型蛾類以外,體型小的蛾類也有許多具特色的物種。 短軀蛾科 (Brachodidae) 的 Paranigilgia bushii Nigilgia limata 都是海岸林的代表性物種,主要會在白天訪花,夜晚也有機會因趨光而被發現。卵翅蛾科 (Neopseustidae) 的臺灣卵翅蛾 (Neopseustis meyricki) 則是古老的類群,在過去非常少被發現。

趨光而來的Paranigilgia bushii。圖/施禮正 攝

長期調查下的啟示

即使我們已經進行 126 次調查,東澳雷達站聯外道路 3 K 和台 9 線 139.6 K 甚至分別調查了 38 次與 31 次,每年仍持續調查到過去未發現過的物種。雖然累積物種數的增加逐漸趨緩,但也表示要想完整了解蘇花改的昆蟲相並非一蹴可幾。這個例子可以做為其他地方需要調查蛾類相時的重要參考,以規劃合理的計畫時程。

蘇花改林相完整,加以鄰近海邊,孕育了豐富的蛾類相。對比西部平地至低海拔山區的開發歷史較長,目前已難以找到可以媲美的地方。本次調查的蛾類相,未來可以對比過去西部過去的標本採集紀錄,從而推敲與建構微環境的可能面貌。此外,植被相與蛾類相的關聯性雖然一直被提及,然而確切的相關性仍有待以科學性方法實證,在證實之前則需要對植物與蛾類相有較完整的了解,9 年的調查成果,正好提供重要的基石。

在分類學上,本文的調查已經確定有不少物種未曾被正式報導過,牠們可能是新種,也可能是新紀錄種,未來研究發表後,將更增添對臺灣蛾類生物多樣性的認識。在生物地理學上,臺灣的蝴蝶相與琉球群島多有相似,是做為探討相關題材的好材料(Hirao et al. 2015)。我們的成果正好填補東北部低海拔地區一直缺乏的蛾類調查,而這裡正好是距離琉球群島最近的地方,可藉以檢驗蛾類是否具有與蝶類相同的特性。

蘇花改的蛾類調查即將在兩年後畫下句點, 本文所呈現的成果,是結束,也是開始。


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既是科學家,也是樂團鼓手!──專訪數學物理學家程之寧

研之有物│中央研究院_96
・2022/03/11 ・5978字 ・閱讀時間約 12 分鐘

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。

  • 採訪撰文|郭雅欣、簡克志
  • 美術設計|林洵安、蔡宛潔

在學術與搖滾的多重維度上行走

還記得美劇《The Big Bang Theory》嗎?劇中常常出現的物理名詞「弦論」,是描述物理世界基本結構的理論。中央研究院「研之有物」專訪院內數學研究所程之寧研究員,她正是研究弦論的科學家,也是熱愛音樂的搖滾樂團鼓手,這種跨領域身份並不衝突,兩邊都需要創造力與紀律。由於天生斜槓的性格,讓程之寧在數學和物理領域大展身手,透過數學的深入探討,她試圖將弦論更往前推進。最近程之寧更跨足到人工智慧領域,為學界提供理論物理上的貢獻。

中研院數學所程之寧研究員,主要研究 K3 曲面(特殊的四維空間)的弦論,她發現模函數和有限對稱群之間有 23 個新的數學關聯,稱之為「伴影月光猜想」(Umbral Moonshine)。圖/研之有物

萬有理論和難以捉摸的「月光」

世界從那裡來呢?物理世界的本質是什麼呢?回答這樣的大哉問,一直是理論物理學家所追求的目標。從牛頓力學(日常應用)、廣義相對論(探討很重的物質)到量子力學(探討很小的物質),隨著物理學不斷發展,我們似乎一步步接近答案,但至今卻還未走到終點。

舉例來說,如果有個東西很重又很小,就像「黑洞」,或是大爆炸時的宇宙,我們要怎麼用數學描述?於是科學家試圖整合廣義相對論和量子力學,找出所謂的「萬有理論」(Theory of Everything)──能完全解釋物理世界基本結構的核心理論。

程之寧研究的「弦論」就企圖發展成這樣一個萬有理論。弦論一如其名的「玄妙」,它設定宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。

「人類一直以來的夢想之一就是,如果能用一句話解釋所有事情,那該有多麼美好。」中研院數學所研究員程之寧說道。

程之寧的研究牽涉到數學上的「月光猜想」(Moonshine)與弦論中 K3 曲面的連結。月光猜想是存在於模函數係數與特殊群之間的數學關聯,程之寧與其研究夥伴共發現了 23 個新的關連,並稱之為「伴影月光猜想」(Umbral Moonshine)。

基於弦論的假設,我們的世界是十維的,除了人們在日常生活中可以感知到的 3+1 維(空間+時間),還有六維是因為尺寸太小而無法用肉眼觀察的,這些看不到的維度影響著物理世界,最終也產生了我們這個物理世界所需的各種條件與特性。

綜觀程之寧的研究,橫跨了物理與數學兩個領域,她笑稱自己「天生斜槓」。在學術上,程之寧原先喜歡文學,之後卻走上數理研究的道路;在音樂上,程之寧喜愛搖滾樂,至今仍在自己的樂團裡擔任鼓手。

她如何看待自己一路走來的各種轉折?游徜在數學與物理之間,她又對這兩個領域的連結有怎樣的體會?在與「研之有物」的訪談中,程之寧侃侃而談她的經歷、想法,以及對學術研究的熱忱所在。

在弦論的設定中,宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成,每一種基本粒子的振動模式不同,產生不同的粒子特性。圖/iStock
  • 請問您是如何對數學及物理產生興趣?從何時開始?

一開始考大學時,其實我想去念中文系(笑)。不過,因為我高中是選理組,而且只念了一兩年,對文科考試比較沒把握,加上對工程科系沒興趣,最後就選擇臺大物理系就讀。

後來發生兩個轉折,第一個是我很認真的去修了大學中文系的課,結果發現真的沒有想像中容易。第二個就是我發現物理系的課還蠻有趣的,像量子力學和相對論,讓我覺得還想再多學一點、多知道一點。

我開始覺得如果念完臺大物理系就停下來,好像有一種小說沒讀完的感覺,所以就想繼續讀碩士班。那時還沒有覺得自己會走上學術研究的路,單純抱著想把故事看完的想法。

  • 後來是如何接觸到弦論?弦論是如何引起您的興趣?

後來我去荷蘭念碩士,指導教授是諾貝爾物理獎得主 Gerard ’t Hooft。他其實蠻不認同弦論,但他對於如何處理量子力學與相對論很有興趣。

當時 ’t Hooft 教授在建議我碩士題目時就說:「你也知道我不太認為弦論是一條正確的道路,不過聽說弦論最近真的在量子重力這一塊有一些成果。不如妳去讀一讀,看看是不是真的有一些東西在那裡,也可以比較一下其他量子重力理論。」

在我很認真的比較各個量子重力理論之後,就變成弦論派了(笑)。’t Hooft 教授對此也保持開放態度,他有幾個不錯的博士生後來也變成弦論學家,之後我在 Erik Verlinde 的指導下念博士時,就完全以弦論為研究主題了。

  • 研究理論物理會影響您對現實世界的理解嗎?

蠻多人會問我說,妳學了量子力學,是不是就會比較了解這個世界不是非黑即白?或問我量子力學跟宗教是不是有關?可是我覺得我分得很開,我不會去做這樣的連結,我還是活在現實裡,走路時大部分都在專注於自己不要跌倒之類的。

如果真的要講,我蠻感激我們的存在,因為我所學的東西讓我知道這是沒有必然性的。我們能這樣以一種人形的很奇怪的生物的形式存在,然後在這樣一個環境過一輩子,是機率很低的事情,而且我還蠻開心我是當人,而不是奇怪的阿米巴蟲或外星生物!有些人會從這裡連結到宗教或轉世,但我不會,我就停在這裡。

  • 來談談您的研究,伴影月光猜想與 K3 曲面弦論之間是什麼關係?

弦論中有很多的可能性,我們可以挑選特定的四維,然後假設這四維空間是個 K3 曲面。例如說,我們可以把兩個甜甜圈乘起來,在上面做特殊的奇異點,來製造出一個 K3 曲面。這個曲面有一些很有趣的對稱性。從弦論的角度來講,我們可以透過這個過程,找出一個解釋為何有伴影月光猜想的框架。

「把維度乘起來」這個概念很難想像,但這在數學上是成立的。我舉例一個我們能想像的「乘起來」:如果有一個空間是一條線,另一個空間是一個圓,乘起來就變成一個圓柱形,從一個方向剖面可以切出圓,另一個方向則切出線。而在數學上,不管幾維,能不能在紙上畫的出來,都可以這樣操作。

程之寧向「研之有物」採訪團隊解釋「把維度乘起來」的概念。圖/研之有物
  • 如何透過計算,發現捉摸不定的「月光」?

有時候這看似湊巧,一個數學上的函數正好就是弦論某個問題的答案。但其實並不是真的那麼巧,弦論看起來很有彈性,好像什麼都可以解釋,但它其實有非常多結構及限制。

當我在計算一個弦論理論時,它的內部結構可能原本就具有某些特定的性質,然後我再去觀察數學中,有這樣性質的函數可能就只有一兩個,只要再初步算一下,就能知道哪一個是答案。弦論學家日常的計算常常是這樣的,所以這是巧合嗎?是也不是。

  • 您曾經發現 23 個新的伴影月光猜想,您對這類題目特別有興趣嗎?

我覺得數學有兩種,有些數學家喜歡系統性的事情,就像蓋房子一樣,在數學裡建造一個很美麗、非常有系統性的結構,可以把很多事情都放入這個結構來理解。

另一種比較少數的,就是喜歡獵奇,去收集分類奇奇怪怪的特殊東西,例如有這些性質的函數在哪裡?可能你算出來就是 5 個,你也不知道為什麼。月光猜想很明顯就屬於這一類。

兩種的樂趣感覺是不一樣的,我覺得應該都很棒,但我可能是屬於偏好獵奇的這種。

  • 您的研究連結了物理上的弦論與數學上的月光猜想,您怎麼看待這兩個知識體系的互動?

弦論是一個需要很多數學理論配合的物理理論,它是一個有點繁複的框架,我們什麼都要會一些,才能看懂這個理論。當你把許多不一樣的學門的知識加起來,有時候就會在某一個學門──例如幾何──有意想不到的收穫。

弦論在數學上也扮演探索與找尋新方向的角色,讓數學家有新的發現。雖然最後數學定理的證明還是得仰賴傳統數學方法,但在這二三十年間,我們一直從弦論身上找尋數學研究的新方向或有趣的猜想,看到了弦論與數學之間的互動。

數學家有兩種,一種人喜歡建立美麗又有系統性的結構,另一種人喜歡尋找和收集奇怪特殊的數學物件(比如函數),程之寧表示自己屬於後者。圖/研之有物
  • 剛才一開始提到,您高中只念了一兩年,是因為對學校沒有興趣嗎?

其實我一直都覺得上學很無聊。我小時候臺灣教育和現在很不一樣,一班 50 幾個人,老師必須盡量軍事化管理,大家最好都一模一樣,比較好管理。我和學校一直處於互相磨合的狀況,我自認已經努力配合學校,但學校一直覺得我在反抗,這可能是一個認知上的差別。

舉例來說,我小學的時候不想睡午覺,可是老師說大家都一定要睡午覺,不睡午覺的人要罰抄課文,所以我早上到學校時就會把已經抄好的課文交給老師。我覺得我這樣做是在配合老師的規定,可是以老師的立場會覺得我在反抗,學校教育中我遇到了很多類似的情況。

還有就是不喜歡高中的升學氛圍,同學和老師好像都只有一個活著的目標,就是「考大學」。我當時無法習慣升學氛圍,感覺好像活在平行宇宙一樣。

  • 高中休學後,您去唱片行工作,可否談談當時的想法?

我國中開始聽音樂,這是我除了看書之外的重要興趣,我也很快就喜歡上了搖滾樂。高中休學的時候,我唯一的謀生技能可能就是我對音樂的各類知識吧!所以我就去了唱片行,這是唯一一個我會做又有興趣的工作,還好那時候還有很多唱片行(笑)。

  • 對音樂的熱忱,讓您與朋友共組了樂團,並擔任鼓手。您是否比較過樂團生活和學術研究之間的異同之處?

有些人覺得我這樣很跳 tone,但我自己覺得還好。音樂和學術都是我發自內心覺得好玩的東西,兩者也有相同之處,例如它們都需要創造性,也都有需要了解的框架。數學需要嚴謹的證明,音樂演奏也需要遵循結構,例如不能掉拍。

音樂領域還有一點和數學類似──玩樂團的圈子也是以男性為主。我們樂團則是只有一個男生,其他都是女生,可能我真的天生對框架有點遲鈍,玩團之後才發現:「怎麼大家都是男生?」

程之寧表示,學術界仍有許多性別不平等問題未受重視。圖/研之有物
  • 也就是說,目前數學學術圈仍是男性主導,在研究路上,您有因為性別而感受到一些衝擊或眼光嗎?您怎麼面對?

有。那感覺很明顯,日復一日地要去面對,尤其是年紀還比較輕、還必須每一天去證明自己的能力的時候,特別有感。

我遇到時的反應就是,在心裡暗罵一句髒話,然後繼續做我要做的事。我不會想改變別人的想法,感覺那是浪費時間,就算環境給我的阻礙是這樣,我還是繼續去做該做的事。

可是有些事情沒那麼簡單,現在我也當過老師,有時候會看到年輕女生在學術界因為性別而被欺負,或遭到不公平待遇、甚至騷擾。

對此我感到心痛,覺得為何我們學術領域還是這樣的狀況?甚至為什麼性騷擾至今還是一個議題?可以確定的是,學術界許多性別不平等問題未受到重視。

  • 您現在已經有傑出的研究成果,還會因為性別而遭受質疑嗎?

我現在比較會遇到一個狀況反而是來自學生的質疑。我在荷蘭阿姆斯特丹大學教書時,有時候學生會因為我是女教授,而且我的外表在許多歐洲人眼中看起來就像小妹妹,所以比較容易去挑我的毛病。

在課堂上,下面坐的可能都是男學生,只有一兩個女學生,那個氣氛就會變得很奇怪。例如說偶爾會聽到學生評論我的身材或樣貌。

我有和其他一些在歐洲或美國的女性教授聊過這樣的問題,似乎不少人都有類似的不太愉快的經驗。感覺不是很好。

  • 看到您最近的研究和人工智慧(AI)有關,為何會想往這個方向發展?

我有兩個動機。一個就是我真的想深入了解人工智慧。我也可以像普羅大眾,看看 AI 下圍棋,讚嘆「哇!好厲害!」這樣就好,可是我覺得我一定可以真的去理解它,這可能就是數學家的自大吧!

另一方面,我知道對科學研究來說,未來 AI 將會是一個非常重要的工具。這是「在職訓練」的概念,我可能會用到這個新工具,或以後我可能會需要教這樣的課,因為學生是下一代的科學家。因為這些原因,我覺得我需要去訓練自己使用新的工具。在我的領域裡,也有一些有趣的、還沒被解答的科學問題,是 AI 有可能幫得上忙的,我看到了一些潛力。

  • 弦論和 AI 感覺差距很大,AI 也可以應用到弦論的研究嗎?

乍看之下,弦論的確比較抽象,也不像其他許多實驗會產生大量數據。但其實弦論有大量的可能性,我認為使用 AI 來在這些巨量的可能性當中搜尋特別有趣的理論,是一個有潛力能夠加深我們對弦論理解的新的研究方法。

而且 AI 的應用絕不僅限於巨量資料。如果是面對一些比較新的挑戰,在沒有現成的演算法可以用的情形之下,可以自己做出需要的功能嗎?這過程我覺得也非常很有趣,而且應該是會有成果的一條路。這種不是那麼顯而易見的事情,我覺得很有挑戰性,也蠻好玩的。

除了用 AI 來幫助物理跟數學的研究之外,我也試著物理研究當做靈感來源,找出新的 AI 的可能性,我覺得這也是一個很有趣的研究方向。我現在有和 AI 的學者合作,嘗試做出一些創新的演算法,真的還蠻有趣的。

  • AI 對您而言是全新的領域,您如何面對跨領域遇到的門檻?

一開始會覺得真的要去碰這個新的領域嗎?其實現在也還是偶爾會有這樣的懷疑。我在弦論領域可能已經是專家,但去了一個新的領域,我學得不會比二十歲的人快,要怎麼去跟人家競爭?是不是在浪費時間?

但也會想,與其想這麼多,不如先做再說。到目前為止我做了兩年多,感覺還蠻好的,我有學到東西,也有做出小小的貢獻。

其實我還蠻感激有這樣的學習機會。對我來說當科學家最大的好處就是,去搞懂一個新的東西就是工作的一部分。當科學家雖然蠻辛苦,但就結果論來說,我還蠻開心能當一位科學家!

延伸閱讀

  1. Moonshine Master Toys With String Theory | Quanta Magazine
  2. Mathematicians Chase Moonshine’s Shadow | Quanta Magazine
  3. 林正洪教授演講 一 怪物與月光(Monster and Moonshine),《數學傳播》

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