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臺灣曾有犀牛、花豹、菱齒象?——國立自然科學博物館科教組主任張鈞翔專訪

科技大觀園_96
・2021/10/29 ・4502字 ・閱讀時間約 9 分鐘
張鈞翔從小就是動物愛好者,這促使他踏上古生物學研究之路。圖/張鈞翔提供

張鈞翔從小便是動物的愛好者,也喜歡恐龍。出於興趣,他在東海大學生物學系取得學士與碩士之後,留學英國成為倫敦大學的古生物學博士,返國任職於臺中的國立自然科學博物館,在博物館的日常工作以外,也埋首於化石研究,替臺灣豐富的化石留下一筆又一筆紀錄。

追尋臺灣物種起源

有些滅絕的動物過去曾經在臺灣活動,只有透過化石才能知曉牠們失落的蹤跡。張鈞翔不只鑑定、分類古菱齒象、徳氏水牛、早坂犀牛、澎湖原人等動物的化石,他更關心動物們的演化過程——牠們從何地何時來到臺灣、如何適應新的環境、和其他族群與親戚有什麼關係?

張鈞翔的招牌研究領域是「臺灣第四紀哺乳動物化石」,但為什麼是第四紀?第四紀又是什麼?

第四紀(Quaternary Period)是地質學名詞,意指距今 260 萬年前延續至今的地質年代,包括較早的更新世(Pleistocene),以及距今 11,700 年前開始的全新世(Holocene)。臺灣位於歐亞大陸的邊緣,是歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊擠壓而抬升的陸地,距今約 400 萬年前才浮出海面,「所以第四紀的歷史,差不多也就是臺灣的歷史。」張鈞翔說。

這段期間,較寒冷的冰河時期與較溫暖的間冰期交錯,海平面也隨之升降。於是臺灣有時候與東亞大陸相連,讓動植物有機會遷徙來臺;有時候卻成為海島,發展出獨立於大陸的島嶼生態系。

所以說,臺灣哪裡能找到化石?

化石是過往生態系的紀錄,但是有些地點不利於化石形成,如地質較不穩定的東部;而某些地點則容易採集到化石,像是臺南左鎮菜寮溪附近,存在斷層的露頭,颱風過後甚至可以直接在河床撿到被沖刷出來的化石;另外墾丁的石灰岩洞穴龍蝦洞,以及澎湖水道的海底,都是化石的大宗來源。

定年可分為兩大類:絕對與相對定年。絕對定年比較準確,但能夠追朔的年份也有限。如「放射性碳同位素(碳-14)」,只能處理距今 5 萬年以內的樣本,超過就無能為力;而其他元素如「鈾系定年法」等等,也各有各的限制。另一類則是相對定年,例如知道華北某動物距今 50 萬年,如果臺灣有其他動物和該動物一同出土,便能假設牠們大約處於 50 萬年前。

綜合各種方法推估左鎮化石的年代,應介於距今 40 到 90 萬年前。張鈞翔表示,僅管它們缺乏明確的地層脈絡,但如果曾被河流沖刷太遠,應該會被侵蝕到失去化石的樣貌,所以能被撿到的化石,仍可以判斷來自左鎮的地層。

澎湖海底的化石也是同樣的道理。冰河時期海平面較低時,東亞大陸和臺灣之間是陸地,有許多陸生生物生存;澎湖水道的海底當時是古閩江的河道,因此形成相對低谷的地形,在海底導致湍急的海流,容易將地層內的化石沖刷出來,有機會在海床上被打撈到。然而也因為如此,澎湖打撈到的化石往往不容易確認年代。

臺南左鎮菜寮溪附近,是臺灣較容易採集到化石的地點。圖/張鈞翔提供

有了化石,再來要如何研究?

獲得化石以後,首先要進行形態鑑定,釐清原本是哪種動物。牙齒通常能帶來最直接的訊息,可以判斷出它屬於什麼類別,不過不一定足以識別出是何物種。

研究化石需要和大量樣本比較,各地的博物館、大學、動物園、特有生物研究保育中心等不同機構各有收藏,張鈞翔與學生便常常到國內外各處「看化石」,這是需要跨單位、跨國合作才能精進的領域。

形態以外,化石中的穩定同位素、微量元素、古代 DNA、古代蛋白質等資訊,也能帶來互補的知識。但是這些採樣手法多少會損毀化石,是否要採取這些分析方式,會比較謹慎決定。而且動物離不開環境,鑽研化石本身之外,認識古生物也需要跨領域的手段——不同定年方法、成分分析、岩石構造等資訊,都有助於了解古生物所處的環境。

那麼,距今 260 萬年前開始的第四紀,是個怎麼樣的時代呢?第四紀的動物和現代相比其實差不多,也許物種不同,主要種類卻多半已經出現,最初的人類(Homo)也已經誕生。全球氣溫比現在低 3 到 4 度,極區和高山長期冰封,但是其它地區仍然有季節變化。

在氣候寒冷,海平面降低的時期,動物更容易遷徙;而寒冷與溫暖交錯的時期,不同動物各有適應之道:許多動物喜歡資源充沛,較為溫暖的環境,卻也有物種反其道而行。例如一些猛獁象就往天寒地凍的北方發展,演化出更大的體型,以及用象牙鏟雪的適應方式。不過事後看來,如此特化的專一性適應,似乎反而讓牠們走上演化的絕路,更容易在氣候變得溫暖後而滅絕。

猛獁象示意圖。圖/Wikipedia

移民臺灣的動物們,來自亞洲南北各地,有時還會跑回去

第四紀的臺灣,生態環境又是怎麼樣的呢?

直覺想來,冰河時期當北方變得寒冷之際,相對溫暖的臺灣似乎適合移居;確實,澎湖水道出土的古菱齒象、德氏水牛、四不像鹿,就和北方的華北動物群類似。然而事實上,原產於東亞南方、東南亞一帶,比臺灣更南方的物種也會前來,例如如今分佈於緬甸、雲南、廣西的金絲猴,以及原產華南的早坂犀牛,也曾在臺灣出土,便是這類「南來」的代表。

藉由化石,我們也能一窺古代生態系的樣貌。有些動物體型大,容易被看到,像是澎湖水道出土大量的大象、水牛化石,表示如今沉在海底的地區,在寒冷的冰河時期是兼有森林、草地,資源充沛的生態系,否則環境承載力養不活這麼多大型植食動物。

張鈞翔表示,一般人通常認為臺灣地處東亞大陸的邊緣,是接收各地生物移入的輸入端;但是臺灣面積其實夠大,而且植被豐富,海拔從低到高,創造出多變的棲位,造就了臺灣能獨自演化出豐富生態系的基礎;於是,遷徙來臺的動物抵達新的環境後,可能因此衍生出新的獨特性,甚至是再將這些臺灣特色帶回東亞大陸。

澎湖原人:難解之謎需要國際合作

面對豐富而多元的材料,張鈞翔做研究並非單打獨鬥,他會主動尋找合作對象,也接受外國學者邀請一同研究,更不忘提攜後進。

學術人際網路,往往是一條牽著一條;而當「澎湖原人」這件不熟悉的古人類化石來到張鈞翔眼前,過往曾一起研究金絲猴的日本專家,便因為之前的交情,而向他推薦經驗老道的日本古人類學家海部陽介,開啟雙方的跨國合作與友誼。

澎湖原人化石打撈自澎湖水道,難以釐清具體年代,只能推測處於海平面較低的某次冰河時期,其年代應該不至於超過 40 萬年,甚至最晚可能只有一萬多年。根據保有的一截下顎與幾顆牙齒,可以斷言澎湖原人的形態具有直立人特徵,並非和我們一樣是智人;但是和北京人、爪哇人等典型的直立人相比,他的下顎更寬,相當特殊。

下顎愈來愈秀氣,是人類演化的大趨勢之一;因此在歐亞大陸幾乎最東方的臺灣,距今不是太久以前,見到這般下顎寬闊的古人類可謂出乎意料。形態上它最接近安徽距今 40 萬年的「和縣人」,中國專家為主的後續研究,主張和縣人與澎湖原人,或許同樣來自延續較久的古老血脈。

澎湖原人化石打撈自澎湖水道,難以釐清具體年代,只能推測處於海平面較低的某次冰河時期。圖/Wikipedia

張鈞翔特地分享澎湖原人的投稿經驗。一開始鎖定的目標是 Nature 期刊,以棒球比喻可謂「大聯盟」等級;期刊編輯覺得有趣,不過三位審查者中只有一位支持、一位持平、一位不認同。編輯便建議將論文轉投同一出版社「3A」等級的 Nature Communication,果然不久後順利刊出。

島嶼滅絕、古菱齒象、金錢豹:多方探索,團隊合作

今年(2021 年)發表於 PNAS 期刊的論文,是另一次特別的體驗。此一研究由澳洲學者主導,主題設定為「人類對島嶼滅絕的影響」,邀請各有所長的多國學者前往澳洲,一群人在四周有袋鼠環繞的野外工作站閉關多日,每日分組討論,最後總結眾人的思想結晶寫成論文投稿,而張鈞翔也是其中一員。

生物物種原本就會持續誕生與滅絕,人類出現以後,滅絕是否加速?這項研究的主要觀點是,超過一萬年前的舊石器時代,儘管人類已經抵達不少島嶼,對各島嶼生態系的影響卻多半不大。要一直等到一萬多年前以內,人類才對島嶼生態造成比較明顯的影響,這是人口增加、科技進步,改變島嶼環境的結果。

除此之外,近來張鈞翔與許多年輕的研究者合作,持續發表臺灣出土的化石研究,成果多元。今年問世的一項研究著重於澎湖水道出土的淮河古菱齒象(Palaeoloxodon huaihoensis),根據象牙估計年齡,並且評估菱齒象族群的年齡組成。

另一篇今年發表的論文則是報告,墾丁的龍蝦洞出土的大貓牙齒,經形態分析判斷屬於花豹(又稱金錢豹,學名 Panthera pardus),而非臺灣之前已知的雲豹或雪豹。這是首度得知花豹曾經在臺灣生活。有意思的是,墾丁花豹的牙齒比同類小,或許是由於當地環境資源有限,導致體型縮小;也可能是個體差異所致:牠剛好是小隻豹。

墾丁的龍蝦洞出土的花豹牙齒化石。圖/楊子睿提供

讓科學廣為人知!臺灣還有許多等著被訴說的化石

和許多地方相比,臺灣數百萬年的地質年代並不太久遠,但是仍有不少化石與問題等待探索。例如日本、臺灣、菲律賓都有犀牛,但東亞外海各島嶼的犀牛關係為何?是張鈞翔希望解答的問題。

另一方面,在臺灣龐大的化石紀錄中,張鈞翔也見到某些最近不存在,可是曾在臺灣生活的動物;除了前文提及的金絲猴、花豹,還有海獅與豪豬等等,牠們的化石數量儘管很少,仍足以證實這些物種確實存在過這個島嶼,牠們獨特的臺灣經驗,都在排隊等待著被訴說。

除了做研究以外,任職於國立自然科學博物館的張鈞翔,同時長期從事面對民眾的科普活動,而持續累積的新研究和收藏也能充實展覽。像是 2017 的「象群特展」與 2020 年的「繽紛的生命」,便是張鈞翔精心規劃的代表作。

秉持著「讓科學廣為人知」的理念,張鈞翔透過收集化石、分析研究、與人合作、發表論文、舉行博物館展覽、對民眾演講、接受節目訪問等行為來實踐。而這些事業,都還有賴臺灣民眾的理解與支持,也希望對古生物有興趣的新秀能投入這個領域,增加我們對臺灣的認識。

參考文獻


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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。


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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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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