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科學醜聞再現大螢幕:韓國黃禹錫事件電影版《舉報者》(제보자,2014)

洪靖 Ching Hung
・2014/11/26 ・4305字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 576 ・九年級

日前,新聞報導交大研究過於完美,引起實驗是否造假的爭議,讓人不禁想起過去十年最大的科學醜聞:韓國黄禹錫事件。恰巧,上個月(10 月)韓國上映了改編自黄禹錫事件的電影《舉報者》(제보자)。韓國很常把國內大事改編成電影,但令人訝異的是,這次竟勇敢地找上這個被許多韓國民眾視為國恥的科學造假事件。

《舉報者》電影海報
《舉報者》電影海報

黄禹錫(Hwang Woo-Suk)是土生土長的韓國分子生物學家,在 1995 成功複製牛隻,2005 年初用十一位患者的體細胞核培養出胚胎幹細胞株,登上國際指標期刊 Science,同年 8 月又在另一國際期刊 Nature 刊登成功複製一條狗的研究報告,突飛猛進的進展震驚國際社會與學界。對於天生罹患痼疾的病人與家屬來說,黄禹錫在幹細胞研究上的成果,無疑帶來明亮的希望曙光。對於韓國社會來說,這樣一個從未留學但領先他國的科學家,代表了韓國在國際上的崛起與自信。 政府不只通過為黃禹錫量身訂作的《生物科技道德法》,還成立「世界幹細胞中心」(The World Stem Cell Hub),並將他封為「最高科學家」。黄禹錫的成功不只席捲全球科學界,更成為韓國人民的期盼與驕傲。

黄禹錫和他的複製狗  (圖片來源 )
黄禹錫和他的複製狗  圖片來源: zdnet

電影就在這樣的現實背景之下展開了。電視台 NBS 節目〈PD 追擊〉製作人尹敏哲接獲雙重爆料,一方面,民眾指控韓國當紅分子生物學家李長煥透過不法手段獲取卵子作為實驗材料;另一方面,李長煥團隊的前研究員沈敏浩指控讓李長煥聲名大噪的複製幹細胞其實從未成功,而且自己和當時夥伴李道亨(後轉任美國匹茲堡大學)曾被要求造假研究,但個人並未接受。據此,尹敏哲決定協同助理金怡瑟深入追查,然而李長煥卻透過仍在團隊中的沈敏浩妻子金美賢向沈敏浩施壓,同時也讓李道亨出面否認造假,並且反控沈敏浩是因為離開團隊而挾怨報復。更艱難的是,整個社會輿論與政治情勢皆倒向代表國家希望的研究巨星李長煥,更讓〈PD 追擊〉製作團隊逐步陷入分崩離析的危機之中…(完整劇情詳見部落格原文

《舉報者》有多麼忠於真實事件?作為一個觀看真實事件也觀看改編電影的旁觀者,我們其實很難論斷,但可以確定的是,電影中的角色在現實世界裡都可只找到對應的人物。除了李長煥代表黄禹錫之外,尹敏哲在現實世界中叫做韓鶴洙,爆料的沈敏浩則是前研究員柳永俊。電視台 NBS 的實際版本是韓國大媒 MBC,而〈PD 追擊〉則是一個叫做〈PD 手冊〉的節目。李道亨的真名是金善鐘,而且美國匹茲堡大學實際上也是黄禹錫團隊密切合作的國際夥伴。換句話說,在真實事件當中扮演起承轉合、穿針引線的角色,在電影中也撐起了劇情的推展與轉折。

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媒體焦點李長煥
媒體焦點李長煥

說實在,這部電影並不刺激(雖然海報看起來蠻厲害),但難得的地方是,它忠實呈現了每個角色在事件當中的掙扎,以及當時韓國社會的氛圍。真相國益的拉扯,是電影中許多場景不斷出現論題。當尹敏哲向上級呈報製作計畫,他們問的是「真相與國益哪個重要?」;當大眾知道電視台正在質疑李長煥,他們說的是「怎麼可以傷害國益?」;當青瓦台(韓國總統府)知道事態嚴重打算介入調停時,他們考慮的是「應該保護真相還是國益?」

這個拉扯如實反應了當時黄禹錫事件發生之際給予韓國帶來的巨大影響。當黄禹錫被賦予韓國最高科學家的號稱、當黄禹錫被視為韓國教育系統的優秀產物、當黄禹錫開始象徵韓國的國際地位,整個國家就開始陷入一種「科學的國族主義」當中。就韓國的歷史習性來說,科學的國族主義在韓國可能比起其他國家更為嚴重一些,因為這直接關乎所謂的「民族自信心」。每個人都或多或少知道真相的重要性,但在事關民族顏面與自我肯定的情緒中,對於真相的追求常常只能退居第二。

任何對於黄禹錫的指控與責難,都是間接對於韓國的貶低、對於大韓民族的侮辱。如果指責來自外部,那麼或許比較容易接受,因為群眾在心理上可以將其歸類為「外敵」,而外敵本來就沒有理由對韓國說好話、做好事。但當指責來自內部,這就變成一種不可饒恕的背叛:見不得自家人好的人一定有二心。這就是我們在片中不斷可以看到的,民眾對於尹敏哲等人從一開始的不耐到後來變成憤怒,他們在電視台門口聚集、抗議,也跑去爆料人沈敏浩家中丟石頭,最後在尹敏哲當面訪問李長煥之後達到高峰:大家對著尹敏哲和助理金怡瑟丟雞蛋!

被丟雞蛋的尹敏哲(右二)與金怡瑟(右三)
被丟雞蛋的尹敏哲(右二)與金怡瑟(右三)

電影中最精準反應現實的部份,不是某個場景或者某個橋段或者某個人物,而是這個科學國族主義的氛圍。當然,看電影的時候,我們可能會覺得韓國民眾的情緒簡直不可思議,怎麼會這麼盲目地相信一個科學家、又盲目地反對想要說出真相的人?然而,當類似事情發生在我們身上的時候(或當我們就身處事件當中),我們真的能夠肯定自己不會陷入相同的情緒,也不會覺得「唱衰」是件很可惡的事情?其實,這是個司空見慣的場景:對著自己身處團體說壞話的人總是招來責難,因為「X益」是群體前進的方向,當大家都在往前走、群體正在壯大的時候,你怎麼能自己倒退甚至還拉大家一起?

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要在當下情境做出正確選擇的困難,導演的處理堪稱不錯。《舉報者》並沒有一味指責韓國民眾,而是透過病患與家屬的角色來採取一種同情的理解。劇中幾次出現病患家屬對於李長煥的懇切期盼與企求,甚至有一幕是一個母親帶著智能障礙的兒子「攔路劫轎」,讓兒子用著生澀但努力的言語對著李長煥說「我們相信你,我們支持你」。對於病患與家屬而言,尹敏哲在做的並不是揭露事實,而是摧毀希望。生活很辛苦,而能夠支持他們生活下去的就是那個希望。希望通常還沒發生,但當它被賦予高度信心,就會猶如一種「有做就會成功」的預言,變成最不容質疑的東西,而認清現實的提議也會引來巨大的情緒反應。

民眾攔路給予李長煥支持,而李長煥哭了
民眾攔路給予李長煥支持,而李長煥哭了

事實上,即使我們真的夠屏除傾向國益的考量,也不一定就能夠做出對的選擇。因為,在事情發生的當下,並沒有充足或決定性的證據能夠指出對的究竟是李長煥還是尹敏哲。我們常用的推測程序「A造假可以獲得好處所以A可能造假」(利益模型)嚴格來說其實派不上用場,因為實際上任何一邊都可以透過造假獲得好處:李長煥造假可以得到學術聲望和政府資金,而尹敏哲誣陷則可能獲得更好的職位、NBS 也可能得到更好的收視率。或許對於後者來說「投資」風險比較大,不過因為相對而言損益比也較高(假如成功的話),所以「後者沒必要造假」的論斷其實說不過去。換句話說,基於眼前勢力強弱來選擇相信其中一方並將利益模型歸於另外一方,這種作法可能有待商榷。

當然,這部電影並非沒有缺陷,最明顯的一個,就是有點英雄主義。雖然看得出來導演盡可能避免後見之明的陳述方式,但一部電影無論如何必須選擇一個視角,而導演選擇了「舉報者」尹敏哲這一邊。這一點從電影的收尾就可以看出:電影並沒有去問李長煥後來的狀況,而是呈現尹敏哲將要再次「揭發真相」的動力和企圖。這讓電影看起來有種正邪對立的結構,也讓觀眾容易做出「李長煥很壞心,尹敏哲很正義」二元的詮釋。也許為了商業考量,這是不得不採用的視角(誰不愛英雄?),不過導演其實有在一些小地方替李長煥「說話」。

最清楚的一個橋段,是李長煥在即將被揭發之際回到鄉下「探望」他複製成功的狗「茉莉」,他嘆了口氣對牠說:

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因為大家都在看著我,所以沒能停手,稍微有一點成就就想再多要一些,向我索取的越來越多,結果錯過了停下來的時機。

接著李長煥就自殺了(但未遂)。在電影中,這並不是李長煥公開的辯解之詞,而是個人私下的內心告白。在我看來,導演想要表達的或許是,李長煥鑄下大錯並不是因為他是一個全然的壞人,他也許有點貪心、有點自私(誰沒有呢?),但會從小錯逐漸走向大錯很多時候是某種情境之下的後果。雖然韓國民眾事後可能抱怨李長煥欺騙了大家的感情、簡直就是國恥,但當初正是因為民眾的國族主義情緒才把李長煥推到這個只能進不能退的境地。

背負全民期待的李長煥,如何才能回頭? 背負全民期待的李長煥,如何才能回頭?
背負全民期待的李長煥,如何才能回頭?

《舉報者》確實值得推薦。雖然情節並不緊湊,而且裡頭不少生物醫學專業名詞,但如果觀眾能夠理解韓國科學國族主義的背景、能夠體會在真相與國益當中拉扯的艱難,這部片無疑能夠帶來許多思考與反省。如果你對黄禹錫事件有興趣,《舉報者》也是一個很好的起點。目前尚未看到台灣片商引進此片,甚為可惜。雖然科學國族主義在台灣並不明顯,但不代表沒有。事實上,對於許多亞洲國家來說,在脫離帝國殖民的歷史過程中,國族主義或多或少都在發揮一定的作用。尤其是在科學與技術方面,往往是由國家帶頭與推動所謂「現代化」的工作,台灣當然也不例外。因此,除了必須防範與警惕科學造假之外,本片有個更重要的意義:科學國族主義可以成為國內推動科學發展的動力,但必須小心地避免情緒過度膨脹。適當的期盼會是正面的力量,但過多的希望卻可能造成懸崖來不及勒馬。

後記:

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到底,現實中黄禹錫的研究結果是不是假的?實際上,韓國法院最後只判黄禹錫兩個罪行,一個是非法取得卵子,一個是貪污公款。他的十一個幹細胞株論文雖然當中有好幾個是編造的,但他的複製技術事後(2007)被證明成功也可行:黄氏細胞株有效。不只如此,後來許多西方研究團隊也發展出和黄禹錫當初相同的技術與專利,然而諷刺的是,黄禹錫沒有得到任何的聲譽(credit),但這些後來做出相同結果的科學家得到了。換句話說,黄禹錫研究過程中的行為失當,實際上並沒有干擾他的學術正確性。已有論者指出,黄禹錫其實是國際「話語權」(誰說話比較大聲、比較會被當成對的)失衡的受害者,例如:西方科學界並沒有比較嚴謹,事實上當初指證黄禹錫的一位西方學者 G. Schatten 在事件中也有嚴重的道德瑕疵,然而媒體幾乎無人追究;或者,Science 在首爾大學調查報告出爐時立刻撤銷黄禹錫的論文,前後僅僅歷時 24 天,然而對於西方學者有爭議的研究報告卻可以等待十年時間,讓學者提出異議和上訴(巴爾的摩事件)。

(本文圖片無特別註明者皆來自豆瓣電影

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洪靖 Ching Hung
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從原子科學轉向歷史學再跑到社會學最終棲身哲學但始終很關心技術與科學的假研究者真部落客,現職〔社技哲學〕部落格站長順便擔任荷蘭 University of Twente 技術哲學博士候選人。

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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

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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和外星人的第五類接觸!《三體》中的微中子通訊是真的?
PanSci_96
・2024/04/08 ・6799字 ・閱讀時間約 14 分鐘

不要回答!不要回答!不要回答!

Netflix 版「三體」終於上線了,你覺得與外星人接觸是安全的,還是冒險的?

其實啊,人類早就多次嘗試與外星文明接觸,三體中的「那個」技術,甚至也已經驗證成功了?到底誰能先與外星人取得聯繫?是中國還是美國?

接下來的討論可能會暴雷原版小說的設定,但應該不會暴雷 Netflix 版的劇情。

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如果你也有一點想跟外星人接觸,那就來看看人類到底已經跟外星人搭訕到什麼程度了吧!

我們與外星文明接觸過了嗎?

對於是否要與外星文明接觸,每個人都有不同想法。三體小說作者劉慈欣在小說中提出一種觀點,那就是人類太弱小,最好避免與外星文明接觸,以免招致不必要的風險。

但是回到現實世界,如果我們真的身處在三體的世界的話,那人類可真的是不停作死啊。早在 1974 年,科學家就利用阿雷西博天文台,向武仙座的 M13 球狀星團發射了一條著名的訊息,也就是「阿雷西博訊息」。這個目標距離地球不算遠,星星又多,被認為是潛在的外星文明所在。阿雷西博訊息中,則包含人類的 DNA 結構、太陽與九大行星、人類的姿態等資訊。每次想到總覺得是新開的炸雞排在發傳單攬客。

航海家金唱片。圖/wikimedia

除了無實體的電波訊息,人類還向太空中發送了實體的「信件」。1977 年,航海家探測器載著「航海家金唱片」進入太空。唱片中收錄了包含台語在內,55 種語言的問候語、大自然與鳥獸的聲音、115 張圖像、還用 14 顆銀河系內已知的脈衝星來標示出太陽系的位置。是一封向宇宙表達人類文明與友好意圖的信件。恩,如果接收到這個訊息的外星人不是很友善的話,那麼……。

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好吧,就算現在說應該要謹慎考慮接觸外星文明的風險,或許已經來不及了。對方是善還是惡,怎麼定義善或惡,會不會突然對我們發動攻擊,我們也只能聽天由命了。

反過來說,過了這麼久,我們收到外星文明的來信了嗎?

要確定有沒有外星文明,接收訊號當然跟發送訊號同等重要甚至更重要。1960 年,天文學家法蘭克.德雷克,就曾通過奧茲瑪計畫,使用直徑 26 公尺的電波望遠鏡,觀察可能有外星文明的天苑四和天倉五兩個恆星系統,標誌著「尋找外星智慧計畫」(the Search for Extraterrestrial Intelligence, SETI)的誕生。可惜,累積了超過 150 小時的訊息,都沒有搜尋到可辨識的訊號。

比較近的則是 1995 年的鳳凰計畫,要研究來自太陽附近一千個恆星所發出的一千兩百到三千百萬赫的無線電波。由於有經費支持,SETI 每年可以花五百萬美元,掃描一千多個恆星,但是目前還沒有任何發現。

中間有一個小插曲是,1967 年 10 月,英國劍橋大學的研究生喬絲琳.貝爾發現無線電望遠鏡收到了一個非常規律的脈衝訊號,訊號周期約為 1.34 秒,每次脈衝持續時間 0.04 秒。因為有可能是來自外星文明的訊號,因此訊號被開玩笑地取為 Little Green Man 1(LGM-1 號)。但後來他們又發現了多個類似的脈衝信號,最後證實這些脈衝是來自高速自轉的中子星,而非某個文明正在傳遞訊息。

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貴州天眼望遠鏡。圖/FAST

在中國也有探索外星生命的計畫,大家最關注的貴州天眼望遠鏡,直徑達五百公尺,是地球上最大的單一口徑電波望遠鏡。天眼望遠鏡在探索外星生命這件事,並不只是傳聞而已。2016 年 9 月天眼正式啟用後,也宣布加入 SETI 計畫。現在貴州天眼的六大任務之一,就包含探測星際通訊,希望能捕捉到來自其他星際文明的訊號。

而背負著地球最大單一口徑望遠鏡的名號,自然也引起不少關注。從 2016 年啟用到現在,就陸續出現不少檢測到可疑訊號的新聞。然而,這些訊號還需要經過檢驗,確定不是其他來自地面或地球附近的干擾源,或是我們過去難以發現的輻射源。可以確定的是,目前官方還未正式聲明找到外星文明訊號。

會不會是我們的通訊方法都選擇錯誤了?

即使電磁波用光速傳遞訊息,太陽系的直徑約 2 光年、銀河系直徑約 10 萬光年。或許我們的訊息還需要花很多時間才回得來,更別提那些被拋入太空的實體信件。航海家 1 號曾是世界上移動速度最快的人造物,現在仍以大約時速 6 萬公里的速度遠離地球,大約只有光速的一萬八千分之一倍。就算朝著最近的恆星——比鄰星飛去,最少也需要大約 7 萬 6 千年的時間才會到。

如果用電磁波傳遞訊息,又容易因為穿越星塵、行星、恆星等天體而被阻擋或吸收。不論是人類還是外星文明,都必須找到一個既快速,又不容易衰退的訊號,最好就是能以光速穿越任何障礙物的方式。

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在三體小說中,就給出了一個關鍵方法:微中子通訊。

微中子通訊是什麼?

微中子(Neutrino),中國通常翻譯為中微子,是一種基本粒子。也就是說它是物質的最基本組成單位,無法被進一步分割。這種粒子引起了廣泛關注,因為它與其他物質的交互作用極弱,並且以極高的速度運動。微中子能夠輕易穿過大部分物質,通過時幾乎不受阻礙,因此難以檢測。

在宇宙中,微中子的數量僅次於光子,是宇宙中第二多的粒子。有多多呢?地球上面向太陽的方向,每平方公分的面積,大約是你的手指指尖,每秒鐘都會被大約 650 億個來自太陽的微中子穿過,就是這麼多。但是因為微中子與物質的反應真的是太弱了,例如在純水中,它們平均需要向前走 250 光年,才會與水產生一次交互作用,以至於我們幾乎不會發現它們的存在。

藉由微中子撞擊氣泡室中氫原子裡的質子,進行微中子觀測,照片右方三條軌跡的匯集之處便是帶電粒子撞擊發生處。圖/wikimedia

但是對物理學家來說,更特別的是微中子展示出三種不同的「味」(flavor),也就是三種樣貌,電子微中子,渺子微中子和濤微中子,分別對應到不同的物理特性。 在粒子物理學裏,有個「標準模型」來描述強力、弱力及電磁力這三種基本力,以及所有基本粒子。在這個標準模型中,微中子是不具備質量的。 然而,當科學家發現微中子竟然有三種味,而且能透過微中子振盪,在三種「味」之間相互轉換,證明了微中子必須具有質量,推翻了標準模型中預測微中子是無質量的假設,表示標準模型還不完備。

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微中子在物理界是個非常有研究價值的對象,值得我們花上一整集來好好介紹,這邊就先點到為止。如果你對微中子或其他基本粒子很感興趣,歡迎在留言催促我們。

我們現在只要知道,微中子不僅推翻了標準模型。宇宙中含量第二多的粒子竟然有質量這件事情,更可能更新我們對宇宙的理解,以及增加對暗物質的了解。

但回到我們的問題,如果微中子幾乎不與其他粒子交互作用,我們要怎麼接收來自外星文明的微中子通訊呢?

要如何接收微中子?

Netflix 版《三體》預告片中,這個一閃而過,充滿金色圓球,帶有點宗教與科幻風格的大水缸,就是其中的關鍵。

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這個小說中沒有特別提到,但相信觀眾中也有人一眼就看出來。這就是位在日本岐阜縣飛驒市,地表 1,000 公尺之下,由廢棄礦坑改建而成的大型微中子探測器「神岡探測器」。

由廢棄砷礦坑改建而成,深達千米的神岡探測器。圖/Super-Kamiokande Construction

探測器的主要結構是一個高 41.4 米、直徑 39.3 米的巨大圓柱形的容器。容器的內壁上安裝有 11200 個光電倍增管,用於捕捉微小的訊號。水缸中則需灌滿 5 萬噸的超純水。捕捉微中子的方式是等待微中子穿過整座探測器時,微中子和水中的氫原子和氧原子發生交互作用,產生淡藍色的光芒。這與我們在核電系列中提到,核燃料池中會發出淡藍色光芒的原理一樣,是當粒子在水中超越介質光速時,產生類似音爆的「契忍可夫輻射」。

填水的神岡探測器。圖/Super-Kamiokande

也就是說,科學家準備一個超大的水缸來與微中子產生反應,並且用超過一萬個光電倍增管,來捕捉微小的契忍可夫輻射訊號。

但這樣的設計十分值得,前面提到的微中子可以在三種「味」中互相轉換,就是在這個水槽中被證實的。

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這座「神岡探測器」在建成後 40 幾年來,讓日本孕育出了 5 位的諾貝爾物理獎得主。

三體影集選在這邊拍攝,真的要說,選得好啊。

話說回來,有了微中子的捕捉方法之後,現實中還真的有人研究起了微中子通訊!

微中子通訊是怎麼做到的?

來自羅徹斯特大學與北卡羅來納州立大學的團隊,在 2012 年發表了一篇文章,說明它們已成功使用微中子,以接近光速的速度將訊息穿過 1 公里的距離,其中有 240 公尺是堅硬的岩石。訊息的內容是「Neutrino」,也就是微中子。

這套設備準備起來也不簡單,用來發射微中子的,是一部強大的粒子加速器 NuMI。質子在加速繞行一個周長 3.3 公里的軌道之後,與一個碳標靶相撞,發出高強度的微中子射束。

用磁場將微中子聚集成束的 NuMI。圖/Fermilab

用來接收微中子的則是邊長約 1.7 公尺,長 5 公尺的六角柱探測器 MINERvA,一樣身處於地底 100 公尺的洞穴中。

當然,這兩套設備的重點都是拿來研究微中子特性,而不是為了通訊設計的。團隊只是趁著主要任務之間的空檔,花了兩小時驗證通訊的可能性。

但微中子那麼難測量,要怎麼拿來通訊呢?團隊換了一個思維,目標只要能傳出0跟1就好,而這裡的0就是沒有發射微中子,而1則是發出微中子,而且是一大堆微中子。多到即使每百億個微中子只有一個會被 MINERvA 偵測到,只要靠著數量暴力,探測器就一定能接收到微中子。最後的實驗結果,平均一秒可以傳 0.1 個位元的訊息,錯誤率 1%。

MINERvA 實驗中的中微子偵測器示意圖。圖/wikimedia

看起來效率並不實用,卻是一個好的開始。

因為微中子「幾乎能穿透所有物體」的特性,即便我們還沒有其他外星文明可以通訊,或許還是有其他作用。例如潛水艇的通訊、或是與礦坑深處的通訊。進一步說,他幾乎可以在地球上的任一兩點建立點對點的直線通訊,完全不用擔心中間的阻礙。而對於現在最夯的太空競賽來說,月球背面的通訊問題,微中子也可以完美解決。

那麼,在微中子的研究上,各國的進度如何了呢?

除了前面提到的超級神岡,世界上還有幾個有趣的微中子探測器,例如位於加拿大的薩德伯里微中子觀測站(SNO),它有特殊的球體設計並且改為填充重水,專門用來觀測來自太陽的微中子。

薩德伯里中微子探測器。圖/wikimedia

而位於南極的冰立方微中子觀測站,則是將探測器直接埋在南極 1450 到 2450 公尺的冰層底下,將上方的冰層直接作為捕捉微中子的水。非常聰明的設計,這也讓冰立方成為地球上最大的微中子探測器。

除了已經在使用的這幾個探測器之外,美、中、日也即將打造更先進、更強大的探測器。

預計在美國打造的國際計畫——地下深處微中子實驗(Deep Underground Neutrino Experiment),預計成為世界上最大的低溫粒子偵測器。接收器位於南達科他州的地底一公里深處,用作研究的微中子訊號源則來自 1300 公里外的費米實驗室,百萬瓦等級的質子加速器,將產生有史以來最強的微中子束。這台地下深處微中子實驗(Deep Underground Neutrino Experiment)的縮寫非常有趣,就是 DUNE,沙丘。

中國呢,則預計在廣東的江門市,用 2 萬支 51 公分光電倍增管和 2 萬 5000 支 7.6 公分光電倍增管,在地底 700 公尺深處,打造巨大球形的微中子探測器-江門中微子實驗室,內部可以填充兩萬噸的純水。最新的消息是預計 2024 年就能啟用。

最後,經典的超級神岡探測器也不會就此原地踏步,日本預計打造更大的超巨型神岡探測器。容積將提升 5.2 倍、光電管從 11200 個變成 4 萬個,進一步研究微中子與反微中子之間的震盪。

超巨型神岡探測器設計圖。圖/Hyper-Kamiokande

結論

這些微中子探測器的研究目標必然是微中子本身的特性。但既然微中子通訊是有可能的,在任務之餘研究一下這個可能性,也不是說不行吧。

雖然我們現在還沒連繫上我們的好鄰居,但很難說明天就有哪個外星文明終於接收到我們對外宣傳的訊息,發出微中子通訊問候,甚至按圖索驥跑來地球。

至於那時我們應該怎麼辦呢?我們的網站上有幾篇文章,包括介紹黑暗森林法則,以及從《異星入境》看我們要如何與語言不通的外星文明溝通。有興趣的朋友,可以點擊資訊欄的連結觀看。在外星人降臨之前,也不妨參考我們的科學小物哦。

最後問問大家,你覺得我們應該主動聯繫外星文明嗎?

  1. 當然要,我相信探索一定是好的,我覺得引力波通訊更有機會!
  2. 先不要,我已經可以想像被外星文明奴役的未來了!
  3. 為了維繫美中之間的平衡,由台灣來率先接觸外星人,當仁不讓啊!

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參考資料

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