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想想到底行不行?

Lynn
・2014/07/13 ・948字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

 

荷蘭畫家 José Ferraz de Almeida Júnior的畫《Mädchen mit einem Buch(書和一個女孩)》
荷蘭畫家 José Ferraz de Almeida Júnior的畫《Mädchen mit einem Buch(書和一個女孩)》

 

想像以下兩個情境:

  1. 某天回顧FB相簿,螢幕跳出與前男/女友的合照,以前的甜蜜美好瞬間湧上你的心頭;
  2. 身旁站著現任的男/女友,你突然浮現與1一樣的回憶內容。

你可能認為,這不都一樣嗎?一切都是追憶啊。但,心理學家告訴我們,這可完全不一樣。

根據卡內基美隆大學與哈佛商學院研究團隊於今年五月發表的研究結果[1],不由自主的偶發性想法比起刻意的思維模式,更具有決定及暗示的力量。以上述情境解釋,情境1的你是因為在回顧過往時光的過程中,因為一張照片而被觸發了想法。因此,這類的回憶是被製造出來的產物。但情境2的想法起源時常來得莫名,想法與物品的鏈結並不深切。並且,後續通常會跟著:「為什麼會在這個時刻想起他/她?」的疑問。

為了證實推測是否正確,研究團隊設計五個研究,使用量表觀察人們是否對這兩類想法抱持不同態度。結果發現,當人們評估自我想法時,不僅會考慮內容,也會被自己的信念影響。一樣的想法,如果透過不由自主的途徑所想起,人們會更傾向認為這個想法是具有意義的。舉例而言,當人們與他人初次見面時,自發性的主觀印象會比起理性的客觀描述來得重要。也就是說,比起理性邏輯的想法,人們容易對突然浮現的念頭更為喜歡。這樣自發性的意念更進一步地影響人們對於愛的感受。由於自發性的想法容易對當事人產生意義,也因此決定他是否願意建立一段關係。

看到這裡,有沒有感到這個研究結果很熟悉?2010年的電影《全面啟動》描述主角潛進他人夢境植入意念。當事人醒來後,會不由自主想起這個被植入的意念,進而在現實生活中執行。主角一句:「簡單的想法足以改變任何事情(A simple little idea that would change everything)」,說明了想法的重要性。 因此,不要漠視自己突發其來的想法。儘管這類想法經常與「天馬行空」、「白日夢」劃上等號。但,它們可能真的擁有左右我們決定的力量。

 

[1] Morewedge, C. K., Giblin, C. E., & Norton, M. I. (2014). The (perceived) meaning of spontaneous thoughts. Journal of Experimental Psychology: General. Advance online publication. http://dx.doi.org/10.1037/a0036775

資料來源:
Carnegie Mellon University. (2014, May 27). Thoughts are perceived to reveal meaningful self-insight. Medical Xpress.

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Lynn
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PanSci實習編輯。有趣好玩的科普是沙拉裡的培根,酥脆又多汁。無聊的是紅蘿蔔。


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水熊蟲真的能跟量子位元「量子糾纏」嗎?

linjunJR_96
・2022/01/20 ・2128字 ・閱讀時間約 4 分鐘

身形嬌小的水熊號稱地表最強生物,能夠透過獨特的「隱生」能力在最極端的環境下存活。這種狀態有點類似冬眠,遇見不利生存的條件時將所有代謝活動停止。

近期,有一國際研究團隊宣稱這種生物還有另一種出乎意料的能耐:和超導量子位元進行量子糾纏。用生物體做量子糾纏可是前所未聞,讓大家都嚇壞了。不過這個實驗究竟做出了什麼結果,讓作者可以做出這種宣稱?科學家沒事又為什麼要去抓水熊來糾纏呢?

掃描式電子顯微鏡下的水熊成蟲。圖/EOL

什麼是量子糾纏?

量子糾纏是量子力學獨有的一種描述,至於實際上到底是在「糾纏」什麼,可以參考先前這篇文章[2]

儘管名字聽起來很神祕,但量子糾纏並不只存在於科幻電影和內容農場,現今在實驗室中造出糾纏的粒子對早已是稀鬆平常的技術。量子計算和量子傳送等應用領域就是以糾纏作為基礎發展至今。

雖然這樣說,但利用糾纏粒子將物品或人類在星際間傳送的夢想可能還得再等等。因為目前能夠成功被「糾纏」的都是個別的金屬離子、奈米大小的粒子、和鑽石結晶這類易於控制,結構簡單的微小目標物。

相對於這些乾淨整齊的系統,生物體的結構可說是極為雜亂複雜,難以成為量子實驗的對象。

此外,為了減少物質本身熱能所帶來的振動影響,糾纏的實驗程序時常需要在接近絕對零度的低溫環境下進行。在這種溫度下不只生命無法延續,許多物質的特性也都已經改變。

因此,儘管實驗方面已經發展許久,要對活生生的生物進行量子糾纏仍是相當遙遠的目標。對量子力學來說,整個生物世界太亂又太熱,完全不會想靠近一步。正因如此,這篇拿水熊做實驗的文章才引起了大家的關注。

水熊和超導量子位元的糾纏

水熊一般只有幾百微米大,算是「巨觀」生物中相對微小的種類,要做量子實驗的話較好下手;更重要的是水熊能夠以隱生狀態度過嚴苛的實驗環境,爾後再重新恢復活力,如此一來要是成功便也算是對生物體進行量子糾纏了。

實驗團隊於是將一隻水熊放到了絕對溫標 0.01 度(也就是只比絕對零度高 0.01 度),同時接近真空的環境中,在此和兩個超導量子位元進行實驗。他們將水熊放入其中一個量子位元零件中,並觀察到位元的共振頻率產生改變。接著他們用常見的量子計算程序將兩個位元進行糾纏,並測試糾纏結果。

根據測試的結果,作者宣稱水熊和兩個量子位元形成了三個位元的組合態。也就是說,水熊在這裡變成了第三個等效的量子位元,和另外兩個超導位元糾纏在一起!實驗結束後,水熊周遭的溫度和壓力被緩慢恢復至適合生存的範圍,最後重新開始代謝活動。

作者宣布他們突破了以往的實驗限制,打開了通往量子生物學的大門,並以「水熊和超導量子位元的糾纏」為題,將文章的預印版放上了 arXiv 網站,引起科學界一片譁然。

圖/GIPHY

等等,這其實不用量子力學也能解釋

雖然實驗相當有趣,媒體也爭相報導,但是許多物理學家認為這份研究的標題過為聳動,突破性恐怕也是過於誇大。

超導量子位元其實跟一般電子零件一樣,裡面有電容、電感等等基本單元所組成的電路;而接近絕對零度的水熊,基本上能當成一小團冰塊。

實驗團隊將冰塊放到電容裡面,會改變它的共振頻率等特性其實不足為奇。如果電容裡面掉進了一些灰塵,其電路性質也會受到類似的影響。

不論零件中放入冰塊,灰塵,還是螞蟻,這些影響都是「傳統」的電磁學可以描述的,並非量子現象。

也就是說,作者宣稱的「整隻水熊做為一個量子位元進入了量子糾纏態」這個解讀不只言過其實,甚至有誤導之嫌。這篇文章目前還未投稿至期刊,因此沒有經歷同行科學家的審查,還不算是夠格的科學實驗結果。

關於這份研究有哪些方面需要改進,目前仍是備受爭辯的有趣問題。不過有件事是大部分人都同意的,那就是這次實驗再度刷新了水熊生存能力的極限。或許將來某天,水熊的隱生能力真的能成為生物世界和量子物理之間的橋樑。不過就目前而言,好奇心滿點的物理學家得再更努力些。

編按:該如何驗證量子糾纏,可以參考〈驗證量子纏結的貝爾不等式 │ 科學史上的今天:06/28〉,此論文的主要問題是不能藉由實驗設計,來確認三者共振頻率改變是源自於量子糾纏。

參考資料

  1. 看過「水熊蟲」走路嗎?——牠的步態與 50 萬倍大的昆蟲很相似!
  2. 照出黑洞不算什麼,科學家連量子纏結都能拍到!?
  3. 水熊和超導量子位元的糾纏(原文)

linjunJR_96
2 篇文章 ・ 2 位粉絲
清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。