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追尋的結束-《居禮夫人和她的女兒們》

遠流出版_96
・2013/09/08 ・3095字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

她全身蒼白……她的白髮垂在寬闊的前額,面容平靜,

就像穿著盔甲的騎士那樣莊嚴而勇敢,

在這一刻,她是世界上最高尚且最美麗的存在。

在人生大多數的時間裡,瑪麗都對政治沒有興趣。她認為,科學家應該避開任何形式的激進主義運動,連女權主義都是。不過,伊雷娜跟母親非常不同,深思熟慮的她不怕在關心的議題上公開表態。伊雷娜尊重母親的不表態,但或許是受弗雷德里克影響,她也毫不猶豫就請瑪麗幫兩個義大利移民尼古拉.薩柯(Nicola Sacco)和巴托洛梅奧.范澤第(Bartolomeo Vanzetti)簽署請願書,伊雷娜相信他們在美國被錯判謀殺。現在,見多識廣的瑪麗同意簽署。這是瑪麗簽署的第二份請願書,第一份是多年前她的英國朋友愛兒頓請她為入獄女權主義者所簽署的。

0828居禮夫人封面-泛科學網路用我們不是很清楚伊雷娜為什麼那麼投入這個案子,但她和弗雷德里克經常和他們的密友暨恩師保羅.郎之萬站在同一陣線,為他們認為不公的社會戰役奮鬥。自一九二四年以來,郎之萬一直是俄羅斯科學院外籍院士,此時的他確信蘇聯才能夠為人類的未來提供希望,而非美國。郎之萬愈來愈相信,反法西斯的努力等同於反戰的努力,而法西斯主義和戰爭都是他所鄙視的。他愈來愈認同蘇聯的馬克思社會主義。

對伊雷娜和弗雷德里克而言,郎之萬的意見是金玉良言,對瑪麗也是如此。所以,當郎之萬請伊雷娜和弗雷德里克協助完成他一直以來的目標,也就是在巴黎設立一所傾向馬克思主義的工人大學,他們毫不猶豫就簽約受聘,甚至偶爾也在那裡授課。

郎之萬在一九三四年當選科學院的院士,是法國最有影響力的男人之一。他從來不怕反其道而行。儘管在法國有一些反德組織茁壯,郎之萬仍舊在一九三○年代早期,邀請愛因斯坦接受法國學院的教職。愛因斯坦遭遇來自納粹的死亡威脅,一九三三年決定和妻子艾爾莎移居美國,接受紐澤西州普林斯頓的高等研究院教職。後來,像其他許多歐洲的科學家一樣,他在一九四○年成為美國公民。

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郎之萬在一九二八年和一九三一年訪問俄羅斯,推斷出一個結論,那就是蘇聯的科學風格看起來致力於解決緊迫的社會問題,是當代應該採用的風格。一九三三年夏天,當他與其他少數歐洲科學家一起接受俄羅斯科學院的邀請,參加在列寧格勒和莫斯科舉行為期十天的會議和講座之後,他敦促弗雷德里克加入他。然而伊雷娜從一九二○年代晚期到一九三○年代,長期在山區休養,無法陪他。當她之後和弗雷德里克一樣喜歡上畢卡索這個反對另一場世界大戰的和平運動核心人物,她就開始加入弗雷德里克,走訪了幾次莫斯科。

郎之萬甚至在一九四四年加入中國共產黨,是少數幾個不怕積極努力幫助法國的科學家。法國在一九三○年代經歷了巨大的政治和經濟動盪,其中最頭痛是一九二九年的經濟危機開始導致的失業率攀升。事實上,因為美國是戰後歐洲的主要金主,美國的大蕭條因此讓德國、英國和法國這幾個國家財政益發困難。

一九三四年年初,情勢一觸即發的巴黎街頭,聚集了四萬多名憤怒的巴黎人,由極右團體所組織,在法國國民議會附近的協和廣場示威抗議,距離鐳研究所僅僅一英里。這場示威的背後顯示出任何重要動機?有個叫塞爾吉.史塔維斯基(Serge Stavisky)的男人,在一場投資騙局中,帶著兩億五千萬法郎的公款逃逸無蹤。這個案子讓政府和企業之間的腐敗關係浮上檯面,而政府冷漠面對史塔維斯基的許多詐騙交易,引起了大眾的輕蔑。事實上,激怒這些暴民的,不僅是史塔維斯基的醜聞,還有法國的整個體制。在警方開槍打死十五名示威者之後,憤怒達到了白熱化。郎之萬和他的兒子安德烈,後來加入了由共產主義者、社會主義者和工會聯合舉辦的十二萬人示威遊行,部分原因是企圖阻撓法西斯主義的崛起,郎之萬擔心會因此阻礙科學研究。

郎之萬的政治傾向影響了瑪麗,她在一九三四年一月寫信給伊芙,表達她對史塔維斯基事件的極端不滿。「我覺得很可悲,這些有足夠訓練的人,這麼容易就和那些有勇無謀的人相互結盟……太輕易享受到奢華,讓軟弱的人變得輕率,因為他們當中有許多人毫無疑問不會得到不正當的收入……但接受邀請到時髦的餐廳,似乎有不可抗拒的吸引力,不管邀請來自何人。」

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連伊芙都變得對政治更有興趣。伊芙在一九三二年和瑪麗一同造訪西班牙,當西班牙人表達了他們對西班牙第二共和國的支持,她就把西班牙人放在心上。在國王阿方索十三世逃離之後,他們的政府一九三一年四月奪得政權,致力於透過建立言論自由和擴大女性的投票權,來創造更現代的西班牙。束縛了西班牙將近十五個世紀的君主制,後來已經成為壓迫的象徵,到了伊芙訪問的時候,大眾對於君主制的同情已經幾乎完全消失。

瑪麗寫信告訴伊雷娜:「看到這些年輕人和眾多長輩對於未來所抱持的信心,讓人很感動……讓我感興趣的是,跟這些擁護共和政體的人對話,以及他們對振興自己國家的熱情。希望他們能成功!」

與瑪麗不同的是,伊雷娜一直決心將她的名人身分,當做非科學事務的絕佳講壇。而且毫無疑問,發現人工放射性,讓伊雷娜和弗雷德里克變得更眾所周知。世界各地的科學家如波耳,提到這對夫婦的研究成果,開啟了核物理的「全新紀元」。在加州大學柏克萊分校的恩內斯特.勞倫斯(Ernest Lawrence),在《自然》和《時代》雜誌讀到這對夫婦的發現時,大吃一驚。勞倫斯在一九二九年發明迴旋加速器,也就是當今最強大的原子撞擊機的始祖。像伊雷娜和弗雷德里克這樣的研究人員,在這些年裡學到了很多關於原子結構的知識,之後的原子撞擊機則幫助科學家更加了解這個結構的複雜性。他們將粒子加速到幾乎光速,讓它與原子碰撞,因此了解裡面有什麼。

一九三四年二月,《時代》雜誌特別提到了伊雷娜和弗雷德里克。該雜誌形容「這對夫妻合作無間,就像一個人有兩個頭、四隻手、二十根手指。」有篇文章如此引用弗雷德里克的話,「我們如此頻繁的比較筆記和交換想法,以致於我們真的不知道是誰先想出來的。妳也同意吧,親愛的?」

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雖然在這段期間,伊雷娜和弗雷德里克因為促成揭露了原子的內部運作,可能已經跨了一大步,但是競爭還是來自四面八方,特別是從吹噓著擁有比歐洲更多資源的美國。

一九三四年二月下旬,為了迎頭趕上,勞倫斯花了一整個週末實驗。在他的迴旋加速器幫助下,他用由質子和中子組成的穩定粒子氘核,轟擊一個又一個元素。他發現到處都是放射性同位素。毫無疑問,失望的勞倫斯了解他的實驗室在過去六個月裡,隨時可能和伊雷娜與弗雷德里克有同樣的發現,只可惜並未發生。他說,「我們一直失去大好機會,沒有注意到關閉轟擊電波,並不會讓輻射立即停止發散。」

就像瑪麗和皮耶發現的天然放射性,伊雷娜和弗雷德里克發現的人工放射性,也為醫療領域帶來福音,從此能夠用更少的錢,以更快、更容易的方式,創造放射性物質。醫生將不再支付高昂的成本,並忍受從礦石分離天然放射性元素這樣辛苦的工作,這樣的過程長期以來一直拖累核物理的發展。

但對於仰慕母親高於一切的伊雷娜來說,最大的滿足發生在一九三四年一月十五日,她和丈夫向瑪麗說明他們的發現。事實上,這對夫婦為瑪麗和保羅.郎之萬再現了整個實驗,顯示了瑪麗的前任情人在這家人的生活中,持續扮演著重要角色。目睹這場實驗,給了瑪麗確實證據,證明她和皮耶幾十年前開始從事的工作後繼有人。他們甚至用試管裝了第一個人造的放射性同位素樣本,獻給瑪麗,就像瑪麗和皮耶當初將他們的鐳裝進小試管裡,分送給他們最敬佩的科學家。

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精通實驗的瑪麗,希望親自驗證試管裡的樣本,於是用她被鐳燒傷的手指拿起小試管,放在蓋革計數器旁。弗雷德里克後來提到,他永遠不會忘記,當她聽到計數器達達作響,在她臉上久久不散的喜悅和懷疑。

 

摘自《居禮夫人和她的女兒們》第十章-〈追尋的結束〉,由遠流出版

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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作,泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡,乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生;但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視,那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」(IPF),其預後往往不太樂觀,確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先,我們得先破解一個迷思:肺纖維化並不是單一疾病,而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」,腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象,患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕,像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是,IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化,是兩種完全不同的概念。

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IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉 / 圖示來源:shutterstock

肺部為何會變成「菜瓜布」?

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布?這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織,就是肺部間質組織(interstitium)的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍,包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下,肺部損傷後會啟動修復機制,並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內,這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號,導致負責修復工作的「纖維母細胞」(fibroblasts)被過度活化,進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織,最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現,這個過程之所以棘手,在於它是一個「惡性循環」,肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ,它們相互加乘,演變成難以阻斷的強大破壞力。

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雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸,特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外,患有自體免疫疾病(如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎,)的患者,他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人,必須特別警覺。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。/ 圖示來源:shutterstock

打斷惡性循環的挑戰,為何只對抗「纖維化」還不夠?

面對這個不可逆的疾病,醫學界長年束手無策,直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥:Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺,首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而,這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望,卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看,這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題:既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊,那麼,我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略,從而更有效地打斷這個惡性循環?

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找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題,科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素:磷酸二酯酶 4B(PDE4B)

為什麼鎖定它?讓我們看看它的「雙重作用」機制:

  1. 關鍵位置: PDE4B 同時存在於免疫細胞(與發炎有關)與纖維母細胞(與纖維化有關)當中。
  2. 作用機制: PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP(環磷酸腺苷) 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
  3. 雙重抑制: 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性,細胞內的 cAMP 就不會被分解,濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞,同時產生抗發炎抗纖維化的雙重效應。

簡單來說,鎖定並抑制 PDE4B,就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程,有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來,全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗,我們相信,在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後,期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

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最後,我們必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手,雖然現有的治療手段能延緩惡化,但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織,因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。/ 圖示來源:


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強核力與弱核力理論核心:非阿貝爾理論——《撞出上帝的粒子》
貓頭鷹出版社_96
・2023/01/28 ・1733字 ・閱讀時間約 3 分鐘

非阿貝爾理論

量子色動力學與弱核力理論有個更為奇特的性質,兩者都是「非阿貝爾理論」 (non-Abeliantheories)。非阿貝爾的意思是強核力與弱核力理論核心(參見【科學解釋 6】)的對稱群代數是不可交換的。簡單來說就是「A 乘 B」不等於「B 乘 A」。

一般人的常識會告訴你,如果隨便拿兩個數字 A 和 B,用 A 乘 B 的結果永遠會和用 B 乘 A 一樣,你用計算機怎麼試答案都不變。一個袋子裝三塊錢、兩個袋子總共是六塊錢;一個袋子裝兩塊錢,三個袋子總共還是六塊錢。

如果隨便拿兩個數字 A 和 B,用 A 乘 B 的結果永遠會和用 B 乘 A 一樣。圖/pixabay

這件事對數字永遠都成立,是千真萬確的事實。然而,我們有個很好的方法能定義出一套數學架構,其中的 AB 不等於 BA。實際上,數學家已經鑽研這個領域很多年了。

條條大路通數學

或許更驚人的是,物理學家竟然也在許多地方應用這套數學,因為某些和物理學相關的事物也是 AB 不等於 BA。矩陣就是我們表示這些東西的一種方式。現在我在倫敦大學學院為新生上的數學方法課就有介紹矩陣力學。以前我的學校制定了一套「新數學」的課綱,所以我在年僅十五歲的時候就多少認識一點矩陣了。

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數學的一個矩陣是一群按照行列排列整齊的數字。把兩個矩陣 A 和 B 相乘,會得到另一個矩陣 C,方法是把對應的列和行上面的數字依序相乘。

這種矩陣聽起來可能不像某部電影裡面那掌控一切、創造虛擬實境的超級電腦一樣迷人,卻有用的多。這部電影的角色身穿黑色皮衣,還有出現著名的慢動作躲子彈鏡頭

慢動作躲子彈鏡頭。圖/giphy

我來舉個例子。

你可以用一個矩陣來描述你移動某個物體的結果。相乘的順序(AB 或 BA)在這個例子有明顯的區別。物體先在原地轉九十度再向前直直走十公尺,和先走十公尺再轉九十度,兩種移動方式最後的終點顯然不會相同。假設矩陣B代表旋轉,矩陣 A 代表直行,那麼合在一起的「旋轉後直行」就是矩陣(C = AB);這和「直行後旋轉」的矩陣(D = BA)必定不會相同。C 不等於 D,所以 AB 不等於 BA。要是 AB 和 BA 永遠相同,我們就沒辦法用矩陣來描述這類的移動過程了。正是因為矩陣的乘法不可交換―非阿貝爾,這個工具才會如此有用。

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數學和真實世界密不可分

在狄拉克試圖要找出能描述高速電子的量子力學方程式時,矩陣被證實是他所需要的工具。實際上,電子有某項特性讓狄拉克不得不使用矩陣來表示它,這項特性與他描述電子自旋的語言同出一轍;所有原子的行為和元素周期表的規律,都與自旋有深刻的關聯。除此之外,這個性質也啟發狄拉克去預測有反物質的存在。

數學和真實世界之間似乎有緊密的關係,這讓我讚嘆不已。優秀的研究要能解決問題、也要能提出好的問題。而問題永遠比解答還要多,為了研究我們要付出許多的時間和金錢,因此大家得做出抉擇。數學是威力極大的工具,能幫助科學家檢查實驗數據、並從結果當中尋找最有趣的新實驗方向。就算有些方法和結論,好比矩陣及反物質,看起來可是相當古怪的。

秉持著這份精神,我要在繼續討論希格斯粒子搜索實驗之前,先繞個路來講微中子,最後這回要介紹的是一個很重要的真實結果。2012 年 3 月 7 日,中國的大亞灣核反應爐微中子實驗(DayaBay Reactor Neutrino Experiment)發表了最新的研究成果。

One of the Daya Bay detectors.圖/wikipedia

他們的實驗結果不但對標準模型影響重大,也會決定粒子物理學未來的研究走向。如果你只想要繼續讀希格斯粒子的故事,大可跳過這一段沒關係,下一節再見。但是微中子的粉絲可千萬別錯過精彩好戲了!

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——本文摘自《撞出上帝的粒子:深入史上最大實驗現場》,2022 年 12 月,貓頭鷹出版,未經同意請勿轉載。

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貓頭鷹自 1992 年創立,初期以單卷式主題工具書為出版重心,逐步成為各類知識的展演舞台,尤其著力於科學科技、歷史人文與整理台灣物種等非虛構主題。以下分四項簡介:一、引介國際知名經典作品如西蒙.德.波娃《第二性》(法文譯家邱瑞鑾全文翻譯)、達爾文傳世經典《物種源始》、國際科技趨勢大師KK凱文.凱利《科技想要什麼》《必然》與《釋控》、法國史學大師巴森《從黎明到衰頹》、瑞典漢學家林西莉《漢字的故事》等。二、開發優秀中文創作品如腦科學家謝伯讓《大腦簡史》、羅一鈞《心之谷》、張隆志組織新生代未來史家撰寫《跨越世紀的信號》大系、婦運先驅顧燕翎《女性主義經典選讀》、翁佳音暨曹銘宗合著《吃的台灣史》等。三、也售出版權及翻譯稿至全世界。四、同時長期投入資源整理台灣物種,並以圖鑑形式陸續出版,如《台灣原生植物全圖鑑》計八卷九巨冊、《台灣蛇類圖鑑》、《台灣行道樹圖鑑》等,叫好又叫座。冀望讀者在愉悅中閱讀並感受知識的美好是貓頭鷹永續經營的宗旨。