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時間旅行(四)回到的只是平行宇宙?

活躍星系核_96
・2014/08/19 ・1871字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

Credit: Fabio Secchia via Flickr
Credit: Fabio Secchia via Flickr

文/陳培興,部落格書寫隨興

上一篇文章,我介紹過幾個時間悖論,並提出了另一個更扼要的版本。這些時間悖論指出了「回到過去」可能衍生的矛盾事態,因此這種時間旅行似乎在邏輯上是不可能的。然而,一直以來都有不少人嘗試證明「回到過去」和「過去不會改變」是可能同真的,藉此避免衍生矛盾。

譬如他們會主張時間旅行發生前有一個「舊過去」,當時間旅行發生後便會產生一個「新過去」,繼而發展一個「新未來」,因此沒所謂在同一個宇宙衍生悖論。本文將這個說法歸納入平行宇宙的觀點,並且會分析和評價它能否解決時間悖論。

平行宇宙(Parallel universes 

平行宇宙的觀點是說:除了我們身處的宇宙之外,還有其他的可能宇宙存在。這些可能宇宙與我們本身的宇宙非常相似,甚至難以分辨。它們或具有相同的歷史事件和物理狀態,除了時間旅行者存在與否這個事實不一樣。

倘若我們接受上述的平行宇宙的說法[1]:那麼當時間旅行者乘搭時間機器「回到過去」,可以說他回到的其實並不是「原本」的宇宙時空,而是「另一個」與原本宇宙時空非常相似(甚至難以分辨)的平行宇宙時空。因為時間旅行者所謂的「回到過去」實際上是在「另一個」宇宙發生,所以原本的宇宙時空並不會因為時間旅行者「回到過去」而衍生矛盾。讓我們以祖父悖論(Grandfather paradox)的圖解來作說明:

5552222666

在這幅圖解中,時間旅行者的存在是依賴「原本」的宇宙時空,而不是「另一個」平行宇宙時空。因此即使他殺掉另一個宇宙的祖父,也不會消除了自己出現的原因。然而,平行宇宙理論真的成功解決時間悖論嗎?我認為仍可提出以下質疑:

一、平行宇宙所構想的情況並不是同一個宇宙,不算實現了時間旅行。

首先,不少人都會同意「回到過去」是需要在同一個宇宙發生,因為「過去」就是指同一個宇宙的過去,而不是另一個宇宙時空。然而,平行宇宙所構想的「過去」雖然非常相似,但由於時間旅行者存在與否的事實並不一致(不相同處),所以我們也可合理地質疑它們並不是同一個宇宙。這樣一來,根據這種「回到過去」的意思,平行宇宙的觀點就不算是成功解決了時間悖論。

二、即使退一步說是同一個宇宙,仍可能會衍生時間悖論。

假如平行宇宙觀點的主張者提出修正,將時間旅行者存在與否的事實也設定為一致,但這仍可能會回到時間悖論的質疑。

首先既然說是同一個,那麼這兩個宇宙時空就是相同的[2],被相同的條件所限制。而如果我們都同意以下這兩項假設:

  1. 過去總有某一個時空並沒有時間旅行者的存在,
  2. 時間旅行者能夠並且會實踐回到過去某一個自己並不存在的時空。

那麼當他回到過去某一個自己並不存在的時空(另一個平行宇宙的時空),就會與過去某項事實產生抵觸,衍生「在過去某個時空 α 時間旅行者存在並且不存在」的矛盾。

總而言之,根據「回到過去」需要發生在同一個宇宙的界定,平行宇宙觀點所構想的宇宙時空要麼因為不等同(identity)而不被接受,要麼因為相同而衍生時間悖論(*假如我們接受其中的某些假設)。所以我認為平行宇宙的觀點不算解決了時間悖論。

附註

  1. 這個觀點可能會牽涉到很多形上學複雜的爭論(例如是「同一性」等問題),且讓我們暫時撇開這些爭論,以簡要的說明來理解它如何應對悖論。
  2. 即使連時間旅行者存在與否的事實也一致,在形上學的角度也未必可說是等同(identity)的,但這些爭論並不是本文要旨,暫且撇開。

參考資料

延伸閱讀

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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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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大爆炸是宇宙的起源嗎?它有沒有可能在別的地方發生?——《關於夜空的 362 個問題》
PanSci_96
・2019/07/24 ・1994字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

編按:本文摘自《關於夜空的 362 個問題》,蒐集了英國最長壽科普節目《仰望星空》的觀眾提問。所有你對太空宇宙會有的疑問,都將在本書中為你解答。本節討論的是「多重宇宙與額外維度」。

大爆炸有沒有可能在不同的地方發生過?

大爆炸可能曾在別處發生過,有些科學家會說可能性很高。有些高度懷疑論的理論認為,以大爆炸的本質來說,這應該曾經發生過很多次,甚至可能是無數次。有很多宇宙的這個概念稱為「多重宇宙」,其他這些擴張中的宇宙可能和我們的宇宙很不一樣,有著不一樣的物理法則。也許我們的宇宙是唯一一個條件足以讓原子──更別說恆星、行星、生命──得以形成的宇宙。

也許我們的宇宙是唯一一個條件足以讓原子──更別說恆星、行星、生命──得以形成的宇宙。圖/pxhere

想像一個二維平面的宇宙,大約就像一張紙那樣,此時如果有另外一個平行的二維宇宙存在它的上方或下方有點距離的位置,那麼在第一張紙上的人,永遠不可能知道還有第二張紙存在。在真實的三維宇宙裡,另外一個宇宙不會存在於傳統觀念的「上面」,而是可能存在於某段距離之外的第四個空間維度。

就算我們的宇宙一直以三維在擴張,也永遠不會碰到另外一個宇宙,就像兩張紙可以一直變大,但永遠也不會碰到彼此。

如果真的有另外一個宇宙,我們對於宇宙末日的預測會有什麼改變?會不會因為其他的宇宙可能會和我們的宇宙「相撞」,而有不同結果?

這要看是什麼樣的相撞。如果其他的宇宙和我們居住的宇宙一樣,以三維的方式擴張,那麼兩者可能會以「傳統」的方式相撞。這麼接近我們的一個宇宙所帶來的影響,也許可以從它對我們所能見到的最遙遠的天體的影響來判斷,不過目前還沒有看過這樣的跡象。

這暗示那個宇宙整體的特質,可能和我們所能見到的區域的特質不一樣,而這些特質是會影響宇宙的最終命運的。

另外一個宇宙可能是在第四維的空間中和我們分開,這是個滿難想像的概念。這相當於兩張平行攤開的紙,只是兩者間的距離很小。霍金在更高維度空間的理論提到,三維的宇宙是「膜」(branes,我相信是從薄膜[membrane〕這個字而來的)。有一個理論是這些「膜世界」間的撞擊造成了大爆炸,不過目前還沒有辦法能證明或是推翻這個理論。

在量子宇宙學的多重宇宙解釋裡,有多少宇宙裡會是青少女偶像明星麥莉擔任美國總統?

無窮宇宙,在宇宙中存有大量的可觀測區(有著紅色十字中心的紅圈),我們的「宇宙」不過是其中的一個可觀測區而已。圖/wikipedia

關於宇宙的解釋裡,有一個可能是我們只是住在其中一個宇宙而已。事實上,的確有可能有數不清的宇宙。在數不清的宇宙裡,隨時隨地都會有各種可能的組合發生。也許在某些宇宙裡,莎士比亞的所有作品都是猴子在打字機上隨便打字而完成的;也許在其他的宇宙裡,麥莉真的就是美國總統。這些事發生的可能性高低,會影響它們發生的次數有多少,不過還是有可能發生過無數次──就算是無數次的一小部分也還是無數次!這是不是很可怕的想法?

你覺得除了大爆炸之外,關於宇宙的起源有沒有其他的科學解釋?

我認為大爆炸理論有非常穩固的科學證據為基礎,不會被推翻。然而,我們的宇宙學模型還是有其他部分的基礎沒那麼穩。比方說暗物質就還沒有真的被找出來(不過在這本書裡這樣寫有點大膽,因為在準備出版的這段時間裡,這方面的積極尋找似乎愈來愈接近成果)。因為沒有觀測結果能證明它存在,所以也很難認為這個理論可以被證實,不過和其他相關的理論相比,關於暗物質存在的證據當然還是比較多。

沒有觀測結果能證明暗物質存在,所以也很難認為這個理論可以被證實。圖/wikipedia

暗能量很有可能會成為科學進展的犧牲品。我之所以會這樣評估,主要是因為我們只能說,我們認為有某個東西造成了影響,但我們不知道那是什麼東西。

很重要的一點是,科學界不會躲到角落,對其他的可能視而不見。在過去數百年裡,某些科學進展上產生重大的延誤,都是因為有些人拒絕接受新想法。就像商業界一樣,競爭會帶來很多好處。科學家用不同的方式來詮釋結果,因此會支持相反理論的意見,通常也會支持新的實驗。最重要的關鍵是,不能被個人的感受所影響。只是因為你比較喜歡這個理論,或者因為這樣可以讓事情比較簡單,就相信某些事情是真的,不是從事科學研究的適當態度。

——本文摘自《關於夜空的 362 個問題:從天文觀測、太陽系的組成到宇宙的奧祕,了解天文學的入門書》,2019 年 4 月,貓頭鷹出版

PanSci_96
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《復仇者聯盟4》告訴你:懂物理學可以拯救世界?
Peggy Sha
・2019/04/24 ・2606字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

_____ 防雷分隔線_____

 

感謝復仇者們陪伴我們的這段時光。圖/IMDb

 

_____ 再來一層防雷分隔線,復仇者要上場囉_____

 

 

我們都知道在《復仇者聯盟 3》中,薩諾斯大大一個彈指間,地球一半的生物灰飛煙滅。那麼問題來了:在《復仇者聯盟 4》(以下簡稱《復4》)裡頭,各路英雄究竟該怎麼把大家再給救回來呢?

電影用了個十分老派的方法:時空旅行。(以及一堆聽起來萬分浮誇的專有名詞,包括:量子物理、德意志悖論和莫比烏斯環……)

那麼,接下來就讓我們用科學的角度,看看這些花俏的名詞究竟要如何拯救世界。

想拯救被薩諾斯摧毀的世界,首先,來場時空旅行!

想要拯救那消失的 50% 的生物,首先就要談談那些不知道從哪裡來但反正就是超厲害的「無限寶石」們,就是因為有它們,薩諾斯才能轉眼毀滅半個世界。若是要救回那 50% 的生物,寶石可說是重要關鍵。可惜的是,毀完世界後,薩諾斯也順手把寶石們都毀光光了。因此,復仇者們必需回到過去各個時間點,尋回過去的寶石。

然而,時空旅行真的可行嗎?

若我們採用愛因斯坦在狹義相對論裡的說法,只要用接近光速的速度移動,理論上,我們都可以在短短的人生中,「往前」旅行數百萬乃至於數億年的光陰。但是、穿越「回去」則是相對而言十分困難的事。

許多人將時空旅行的希望寄託在「黑洞」上,在黑洞中心奇異點的位置,重力極大,造成時間空間破裂,因此將黑洞與白洞連結,兩者間將產生「蟲洞」,人們便可以此穿越時空。

  • 想知道更多關於時空旅行的方法?讓動畫告訴你:

回到過去不容易,沒祖父就沒有你

回到過去的時空旅行會出現很明顯的邏輯悖論,就像是著名的「祖父悖論」。

「祖父悖論」的內容是:如果你穿越回去、殺死了年輕時的「你爺爺」,那麼照理說「你」根本就不會出生,但如果你從來就沒有被生出來,「你」又要如何回到過去把爺爺殺掉呢?

這樣牽一髮而動全身的時空旅行,發生在所謂的「封閉類時曲線」 (closed timelike curve,CTC)。有些理論認為,因為這樣的迴圈在物理上無法實現,因此,回到過去本身就是一件不可能發生的事。

此外,也有所謂的「希特勒悖論」:假設為了阻止希特勒造成生靈塗炭的第二次世界大戰,我們派出探員穿越時空回到二戰前,暗殺了希特勒,而後阻止了二戰爆發。那麼,問題來了:如果根本沒有所謂二戰,又幹嘛回到過去殺掉希特勒呢?在這次的時空旅行中,旅行本身就消除了一開始旅行的目的,讓這整趟旅程顯得無比弔詭。

  • 覺得有聽沒有懂?看動畫更好理解喔:

展開吧!多重宇宙裡什麼都是有可能的!

那麼,在終局之戰中,復仇者們又是如何進行時空旅行的呢?

電影首先吐槽了《回到未來》等時空旅行經典電影(就說了不能用改變過去來干預未來了齁~)然後,復仇者們走了另一條路──替代宇宙 (alternative reality)。

替代宇宙的概念是,當你回到過去做了某些改變,就會因此製造出一個全新的宇宙,就像是將原本的一個世界分支出多重時間線。在物理上,我們稱之為「多世界詮釋」(the many-worlds interpretation)

而為了不要在拯救一個世界的同時創造出三百個新世界,復仇者們決定回到過去「借用」無限寶石,拯救完現在這個地球後,再把寶石們還回原本的世界,一樣的時間、一樣的位置,就像沒有借過一樣(!?)

聽起來很棒,但這能成功嗎?

所以…到底什麼是量子物理?

在《復4》中,我們會一直聽到量子物理,的確,現在有許多時空旅行的新理論都以量子物理為基礎,而其中有些理論,似乎解決了祖父悖論的問題。

恩……所以到底啥是量子物理?這其實是一種看待萬物的不同方式,在量子物理中,原子粒子更像是一種模糊不清的概率波。有多模糊不清呢?你永遠都不可能「同時」知道某個粒子現在在哪兒跟它要往哪裡移動。你只能知道它大概會有某些機率出現在某個特定地點。

一位英國物理學家大衛‧多伊奇 (David Deutsch) 便將這個概念結合了多重世界理論 (Many Worlds theory),而後發現,只要你用概率的方式去表達一切(把概率推到極致),你就可能可以解決祖父悖論。

怎麼說呢?就像是粒子充滿了無盡可能,回到過去的旅行者也只有部分機率會殺掉他的祖父,如此一來你也沒死、祖父也沒死,真是可喜可賀可喜可賀啊!如此一來,也就打破了前述的因果關係循環。事實上,這在模擬中,已經成功了。

這看起來或許有些奇怪(加上電影用了很浮誇的方式在敘述),不過,實際上的量子力學,可能比這個還要難懂。別擔心,你並不孤單,畢竟科學家們自己也都還沒有搞清楚。

科學家現在也沒有完全解釋量子物理帶來的各項難題。

關於量子力學,還有哪些名詞你該知道:

普朗克尺度 (Planck scale):所謂的普朗克尺度呢,看的是非常非常非常小的東西,普朗克長度、普朗克時間、普朗克質量等等都是物理上用來敘述的最基本單位。而一個普朗克長度是 1.616 × 10−35 公尺,沒錯,就是這麼小。這個距離,便是光在一段普朗克時間(約為 5× 10−44 秒)內前進的距離。

反莫比烏斯環 (Inverted Möbius strip):那麼東尼看著的那個看起來超級厲害的「反莫比烏斯環」又是個什麼東西?恩……查無資料。但我可以跟你說莫比烏斯環是什麼。

想要做出莫比烏斯環其實很簡單只要拿張紙,轉 180 度,再把它的兩端黏起來就可以了。不過,可別小看這個環,它藏有許多奇妙的性質,它沒有正反面的分別,而是僅有一面,也就是說,你在環上隨便找個點往前畫畫畫畫畫,最後都會回到原本的地方,而且會將各處都塗滿同一個顏色。

莫比烏斯環。圖/ByDavid Benbennick, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

排除掉那些看起來漂亮但不知道在幹嘛的名詞,《復4》的劇情實在花了許多力氣試圖完整時空旅行的方法、解決時空旅行悖論。

於是,一天又平安地過去了,感謝復仇者們的努力。

參考資料:

  • Avengers: Endgame exploits time travel and quantum mechanics as it tries to restore the universe [2019.04.24] The Conversation
Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。