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寄生獸裡的寄生蟲學:生活史&宿主

YTLai_96
・2015/01/05 ・3976字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

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號稱無法真人化的傳說之作寄生獸上映了。這一部漫畫/電影既然大剌剌的在名稱上就用了「寄生」兩字,諸多設定裡頭也有不少似曾相識的寄生蟲的影子,那麼就趁著電影的熱潮,讓我們用寄生蟲學的角度來稍微剖析一下寄生獸這種生物吧。

(本篇不由講談社或東立出版社贊助)

首先,寄生獸算不算是寄生蟲呢?在生物學上,寄生蟲的定義是「以剝削其他生物個體並且造成損害來獲取自身利益」,既然寄生獸必須要進入人體才能存活,而且進入人體之後還會侵佔身體部位(主要是頭部,但也可以是四肢或其他部位),讓寄主喪失控制權以及正常生理活動,那麼毋庸置疑的當然是寄生蟲。

好~的,既然是寄生蟲,那麼我們通常會先從生活史開始了解。由於寄生蟲的命運跟宿主息息相關,所以了解寄生蟲在宿主身上做什麼,也就可以得到不少生活史的線索。

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漫畫中設定,這寄生獸一開始是以網球大的孢子的樣貌從天而降,當孢子接觸到地面的時候就裂開,蛇或蚯蚓一樣的寄生獸個體(姑且稱之為幼蟲)就從其中爬了出來,並且努力找尋宿主來寄生。當寄生獸幼蟲侵入宿主,無論是以頭部鑽進宿主的孔道,或是在皮膚上強行開孔之後進入皮下,幼蟲接著都會迅速往腦部前進,以佔領腦部為最終目的,並且控制整個宿主個體。不過一晚的時間,宿主個體的腦部就會被寄生獸幼蟲融合並且取代,接著這寄生獸就會開始不斷的捕食人類、或跟同類打來打去(然後偶爾成為存在主義的信徒思考一下存在的意義)這樣。

接下來,我們來看看宿主的種類。說真的,不同種生物之間雖然基本結構大同小異,但細微之處總是有些許不同,而這累積起來的差異,就讓諸多方面都需要精心配合宿主藉此得利的寄生蟲難以大幅度的兼容各種寄主類群。因此,寄生蟲多少都有宿主專一性,就算不是專一到屬或種(例如蟯蟲只能在人類身上存活),多半也是專一在某個類群(例如寄生在哺乳動物的鉤蟲)。在故事中,人類顯然是寄生獸宿主的最大宗,但是也曾經出現過一隻成為寄生獸宿主的中型犬,而且活動狀態看起來跟被寄生的人類沒兩樣。所以,既然屬於食肉目的狗跟屬於靈長目的人都可以被正常寄生,我們姑且推測寄生獸的宿主是哺乳類好了

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到目前為止,我們對寄生獸雖然已經有了基本的了解,但其實有一個關鍵的問題依然存在於寄生獸的生活史當中,那就是我們對寄生獸的生殖方式毫無頭緒。

是的,生命的意義在創造宇宙繼起之生命,寄生蟲剝削宿主讓宿主日子難過,為的也不是天將降大任於斯人也必先苦其心智勞其筋骨餓其體膚而只是自己的生存與繁衍。如果寄生蟲一生只需要一種宿主就可以成熟繁衍,我們稱之為直接生活史,例如大名鼎鼎的蟯蟲、蛔蟲就是屬於直接生活史的類群。但是如果像犬心絲蟲這種先後需要兩種宿主(蚊子&狗)的,就屬於間接生活史。在間接生活史中,讓寄生蟲在其中成熟交配生殖的是最終宿主,其他讓寄生蟲在其中成長的宿主(如犬心絲蟲生活史裡的蚊子)則是中間宿主。不過,在犬心絲蟲的例子裡,因為蚊子還身兼了「四處散播寄生蟲」的運輸角色,所以蚊子也同時扮演了「媒介」的角色。

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從故事裡,我們只知道寄生獸一開始是從網球大的孢子(或許應該叫卵?)裡頭孵化出來,所以它們顯然是屬於卵生。但是看看它們在人類這第一階段的宿主身上的活動,除了不斷的進食之外,頂多就是同類相互競爭,看不出一丁點的「成熟交配生殖」的行為。所以我大膽猜測,寄生獸應該屬於間接生活史的類群,人類(或其他哺乳類)應該只是它們的中間寄主,寄生獸僅能在其中進食成長,但是沒有辦法成熟,必須要等到轉移至最終寄主,甚至還得透過不同的中間寄主,才能夠成熟繁衍生出網球大的卵,完成整個生活史。

如果寄生獸如推測的行間接生活史,那除了人類之外需不需要下一個中間宿主,我們實在毫無所悉。畢竟,寄生獸在故事發生的這兩三年期間除了不斷的吃吃吃之外就是同類競爭打來打去,完全沒有任何長進或變化。如果人類是中間宿主,那麼照理說寄生獸在人類身上成長到一個地步之後,就會為了繼續進到下一個生活史階段而開始有所作為。最常見的做法,就是讓中間宿主的型態變得醒目(例如讓蝸牛繽紛奪目的雙盤吸蟲,Leucochloridium paradoxum)、或行為變得白目(例如讓老鼠愛上貓的貓弓蟲,Toxoplasma gondii),好讓捕食者不得不注目,並且忍不住把花枝招展/亂顫的宿主吃掉,進而成為寄生蟲生活史下一階段的宿主。

▲讓蝸牛繽紛奪目的雙盤吸蟲(Leucochloridium paradoxum

▲讓老鼠愛上貓的貓弓蟲(Toxoplasma gondii

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但是我們看看這些寄生獸寄生的人類宿主,實在看不出有什麼變醒目或變白目的傾向,頂多只是表情變得冷漠單調而已,這也不像是可以招來捕食者或促進寄生獸轉移的表徵,恐怕頂多只會招來其他人類的白眼。因此,從宿主人類的外表和行為毫無明顯怪異之處,我們只能推測寄生獸的壽命很長、生活史進展緩慢,所以待在人類這個宿主身上兩三年都還沒有打算進入生活史的下一階段的跡象,去感染下一階段的宿主。

甚至,也可能人類根本不是寄生獸的良好宿主。對寄生蟲來說,有些種類的宿主就像流著奶與蜜的應許之地,在這些宿主身上一定可以順利成長蛻變完成任務,這一類群的宿主因此被稱為專性宿主(Obligatory host)。相對的,也有些種類的宿主就是不太舒適可靠,雖然可以待在其中但不保證能夠順利成長,有可能會卡住進不了生活史的下一階段,因此被稱為兼性宿主(Facultative host)。從這個角度看來,人類說不定只是寄生獸的兼性宿主,所以我們在故事中觀察到的寄生獸個體都沒能繼續成長發育成具有感染力、準備好進入生活史下一階段的狀態。或者更悽慘的,人類不過是寄生獸的終端宿主(Dead-end host):寄生蟲在這類宿主體內最終就是死路一條,頂多只能苟延殘喘的活著,但沒有辦法進入生活史的下一階段。你看看,這些寄生獸在人類身上兩三年都毫無長進,甚至主角的寄生獸最後還休眠去了,如果人類是個超棒的專性宿主,寄生獸有必要過得這麼委屈嗎是不是?

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至於寄生獸的最終宿主到底是哪種生物,故事裡面幾乎沒有任何線索,但明察秋毫的讀者或許可以發現,故事一開始時「網球大的卵從天而降」,其實就是一個與最終宿主相關的蛛絲馬跡。既然網球大的卵是從天而降,那麼最終宿主或許是中大型鳥類,這樣才能夠在體內容納得了懷孕的寄生獸成體,然後在飛行或遷徙時像鳥大便一樣從天空降下寄生獸卵以四處散播。畢竟,就好像蛔蟲、鉤蟲、肝吸蟲以及其他族繁不及備載的消化道寄生蟲一樣,把卵跟著最終宿主的糞便一起排出體外,本來就是個常見的寄生蟲卵散播方式。而且,根據蛛絲馬跡,這網球大的寄生獸卵顯然是在夜裡出現的,因此我們甚至可以推測,寄生獸的最終宿主鳥種可能限縮在會晚上飛行的中大型鳥種,好比說中大型的貓頭鷹,或是晚上高飛遷移的候鳥如信天翁、雁鴨、天鵝、丹頂鶴等。

不過呢,據說寄生獸的作者曾經補充,這些寄生獸孢子是從森林裡面飄出來的。如果是這樣的話,那麼寄生獸的最終宿主當然就可能是森林裡的生物,而且這網球大的寄生獸孢子既然可以從森林裡飄到城市中,想必一定輕巧。在我僅有的寄生蟲知識裡,讓蟲卵放水流的寄生蟲隨手就是一堆,但是靠空氣當蟲卵散播媒介的寄生蟲我還真想不到。所以,或許這寄生獸的最終宿主其實是植物或真菌吧!這樣的話,只要寄生獸讓最終宿主的花或子實體莫名巨大化,就可以產生巨大如網球的寄生獸孢子隨風散播了。但這樣一來,寄生獸就成了宿主跨越動物界和植物界或真菌界的寄生蟲,其生活史的奧妙、型態上的多變和行為上的震驚程度簡直讓人不可置信,在收藏家和寵物業者的覬覦之下恐怕很快就會被採集一空,成了各大動物園裡的特展或高端水族寵物玩家人手一隻炫富的物種了。

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又,既然作者說這寄生獸一開始的階段叫做孢子,那麼順著這個脈絡,說不定暗示著這寄生獸其實本身就是植物或真菌!這就表示,寄生獸在人類身上的這幾年,只不過是生活史當中可以迅速成長茁壯的寄生階段而已,等到營養吸收夠了就可以操控可憐的宿主移動到合適的環境如森林裡,去成熟交配繁殖產生孢子並且向空中噴發。就好像寄生在螞蟻身上的真菌一樣,當螞蟻被真菌孢子寄生以後,漸漸的就會精神錯亂、行為異常,最後會跑到高處緊緊咬住枝條,讓體內的寄生真菌長出子實體散出孢子,繼續感染下一隻倒楣的螞蟻。

同樣擁有與寄生獸異曲同工的生活史的動物還有鼻蛭Dinobdella ferox):鼻蛭的幼蟲會在水邊眼巴巴的等著哺乳動物宿主上門,一旦有傻呼呼的狗或貓或人到了水邊埋頭喝水洗臉或開心潑水笑呵呵玩起來追我啊的遊戲,鼻蛭幼蟲就會抓緊機會進入口鼻(或是更不幸的進入陰道或肛門),然後緊緊巴著腔道壁上纖細的黏膜大口吸血並且迅速長大。但是,鼻蛭在宿主體內並不能交配繁殖,所以必須要在長到一定大小之後,吃乾抹淨拍拍屁股趕緊離開宿主,而且也只有離開宿主以後的自由生活個體才會有發育完整的生殖系統並且得以交配繁殖。而且鼻蛭還會時不時的從宿主鼻孔探頭出來說嗨,那伸縮自在的身體也跟寄生獸可以任意變形的型態有點類似,水蛭貪婪嗜血啃咬身體的刻板印象也是深植於一般大眾的腦海裡,說不定到頭來寄生獸的作者其實是從鼻蛭感染的新聞得到靈感的……

到此,關於寄生獸的生活史和宿主也討論得差不多了。下一次,我們將要聊聊寄生獸在人類宿主上的感染生態學。如果你想對寄生獸有更多了解,請至各大漫畫出租店與書局翻閱相關書籍,你也可以鎖定特定電視頻道或到各大影城觀賞相關影片。

謝謝收看,我們下次再會。

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YTLai_96
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也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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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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延伸閱讀

參考資料

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「倘若那天……」平行時空的你過得怎麼樣?——《超次元.聖戰.多重宇宙》
2046出版
・2024/02/10 ・1920字 ・閱讀時間約 4 分鐘

從無法逆轉的抉擇,到平行時空

但人總喜愛想像,現實世界中無法「重頭來過」,但小說和電影的虛擬世界當然可以。在好萊塢電影《今天暫時停止》(Groundhog Day, 1993;港譯:《偷天情緣》)之中,男主角最先猶如惡夢般不斷在同一天的清晨醒來,後來卻利用這個機會不斷改善他的追求技倆(不但 take two,更take three、take four……),最後贏得美人歸。

電影為觀眾帶來了美滿的結局。但筆者最早領略「如果」作為小說創作中的奇思妙想,卻令我傷感不已。話說筆者自初中已經愛上科幻小說。大概是中三、四那年,我在公共圖書館借了一本英文的短篇科幻小說集,其中一個以「如果」為題的故事(名稱早已忘記)令我畢生難忘。

故事中,一對恩愛的小夫妻駕車外出,丈夫有點兒不適所以改由太太開車。不幸途中遇上車禍,坐在司機位的太太重傷身亡。丈夫悲痛不已終日借酒澆愁,揮之不去的自責是「如果我那天沒有跟她對調位置……」。

一天,他在拾理太太的遺物時,竟然發現她的日記簿中有新的記事!讀將下來,原來在另一時空裡,兩人當天的確沒有對調位置,所以因車禍去世的是他而不是愛妻!

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這兩個「平行時空」原本不會重疊,卻不知怎的透過這本日記簿接通了。結果,「陰陽相隔」的倆人藉著日記互訴衷情。

圖/envato

這本已是十分淒美的情節,但後來日記中的字樣變得愈來愈模糊,最後完全消失,表示兩個「平行宇宙」最終分離而回到互不相通的狀態。筆者當年雖然只有十五、六歲,被觸動的哀愁卻是久久不能平復……。

年少的我已經深深感受到,人生中充滿了無數偶然的變數,而一個簡單的決定,足以改變一生。

多年後,我看到另一部電影《雙面情人》(Sliding Doors, 1998;港譯:《緣分兩面睇》),發覺也是用上了同一意念:女主角每天搭地鐵上班,但某天因事遲了一點而趕不上平日搭的那班車。電影基於「趕得及」和「趕不及」兩種情況,描述了女主角往後出現的兩種截然不同的人生。(我後來才知道,這乃改編自一部一九八一年的波蘭電影。)

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歷年來,運用這類意念創作的小說和電影可謂不少,近年流行的好萊塢「超級英雄」電影中,《奇異博士》(Doctor Strange, 2016)和它的續集《奇異博士 2:失控多重宇宙 》(Doctor Strange in the Multiverse of Madness, 2022;港譯:《奇異博士 2:失控多元宇宙》)更將「平行時空」的意念延伸為「多重宇宙」(Multiverse)。陣容更為龐大的《復仇者聯盟 3:無限之戰》(Avengers 3: theInfinity War, 2018)和《復仇者聯盟 4:終局之戰》(Avengers 4: Endgame, 2019)皆以同樣的意念作為故事主軸。當然,這些電影都由漫畫改編,亦即這些意念的出現時間比電影還要早得多。

《媽的多重宇宙》將平行時空的意念發揮得淋漓盡致。圖/giphy

但將這個意念發揮至極的,毫無疑問是二○二三年橫掃奧斯卡最佳電影、最佳導演、最佳編劇多項大獎的「怪雞」1 電影《媽的多重宇宙》(Everything, Everywhere All At Once,縮寫是 EEAAO;港譯:《神奇女俠玩救宇宙》)。華裔演員楊紫瓊(1962-)更因此而封后(最佳女演員);同樣是華裔的關繼威(1971-)以及潔美.李.寇蒂斯(Jamie Lee Curtis, 1958-)則分別獲得最佳男、女配角的殊榮。電影由兩位導演掌舵,雖然兩個都叫 Daniel,但一個是香港人關家永(Daniel M. Kwan, 1988-),一個是美國人丹尼爾.舒奈特(Daniel Scheinert, 1987-)。2 囊括了這麼多大獎,電影的風頭可謂一時無兩。由於有這麼多華人參與其間,全球絕大部分華人皆感到與有榮焉。

外國的評論幾乎一面倒地對這部電影讚譽有加,包括其中所包含的深刻人生哲理、愛情與理想之間的抉擇、亞裔移民在美國所遇到的生活困難、世代之間的價值矛盾、同性戀(非主流性取向)的社會認同問題,以及貫穿電影的、最重要的母、女之情。不少網友更留言說看至結局時感動流涕。反倒在華人世界,包括不少筆者所認識的朋友,皆對電影甚有保留,認為它寫情的部分毫無新意,而「科幻」的主題和情節則過於胡鬧不知云。(一些更認為電影被大肆吹捧,是近年席捲西方的「政治正確主義」的結果。他們更為另一位最佳女主角競逐者凱特.布蘭琪(Cate Blanchett, 1969-)不值。但那是另一篇文章的主題,暫且按下不表。)

註解

  1. 粵語,意指奇怪、荒謬。
  2. 因二人名字皆為「Daniel」,而被合稱為「Daniels」。

——本文摘自《超次元.聖戰.多重宇宙》,2023 年 11 月,二○四六出版,未經同意請勿轉載。

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