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願原力與你同在 ——原力鎖喉、閃電、心靈力量的空想科學

廖英凱
・2016/01/07 ・5909字 ・閱讀時間約 12 分鐘 ・SR值 574 ・九年級

文/海苔熊、廖英凱

光劍與原力,是維繫星際大戰世界中兩個關鍵又迷人的元素。隨著科技的進展,有越來越多的科學家們已經在討論與構思光劍的實踐。但對於更具神秘感甚至頗有一絲哲理的原力,卻仍充滿著種種的謎團。雖然絕對可以指責說「原力」不過只是個電影中虛構出來的黑科技或特異功能。但對於狂熱粉絲來說,除了拿起光劍來決鬥以外,選擇性地忽略這個不浪漫的指責,然後繼續探討思考原力揪~竟是什麼,才是洞悉宇宙真理邁向絕地聖殿的修練正道嘛 (喂)!

source:David Bokeh
source:David Bokeh

所以我說,那個原力呢?

我的原力是黑暗原力,就是來自憤怒、仇恨與恐懼等情緒,純粹負面的黑暗面藉由西斯板教條的引導後,其力量立即倍增,搭配原力鎖喉與原力閃電的技巧使用,威力更是妙不可言,跟原力的巧妙組合,正是黑暗勢力的精華所在。

source:Scott Smith
source:Scott Smith

原力是什麼?它看起來像什麼?在今天的人類世界中又有什麼跟它有點類似?要讓原力能真正實踐前,或許可以從電影中曾出現過的這些原力特徵來想想:

  1. 隔空鎖喉、移動物體
  2. 放閃電
  3. 心靈控制與光影對立
  4. 預知、心電感應
    註:其實相關電玩中還有吸血、治癒、狂暴、隱身等技能……

1. 隔空取物:超距作用

無論是達斯維德的原力鎖喉,或是格鬥時利用原力操控物體攻擊敵人,原力似乎有一種可以隔空操作、不須介質、又能瞬時影響的神祕威力。這和過去中學課本會提到「超距力」,例如萬有引力和電磁力1,也似乎有一點點相似的感覺。

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一位仙姑正在施展「超距作用」的原力。  source: 電影《與龍共舞》

不過,隨著物理學的進展,超距力這個概念其實並不是那麼精確,僅能作為初學物理時建立直觀的一種分類方式。在電磁學的建立過程中,法拉第與馬克士威先後建立與利用了「場」的概念來思考超距力運作的機制。例如電荷會在周圍生成電場,而其他電荷會感受到這個帶有能量與動量的電場而作用。萬有引力在經過廣義相對論的解釋後,也有著相似的機制,也就是物質與能量造成了時空的扭曲,而物體在這個扭曲時空中運動的最短路徑,在三維空間中看起來就像是受到質量與能量所產生的引力影響。說了這麼多,那麼,我們可能利用超距力來隔空取物嗎?這樣藉由建立「場」來達到作用力的超距方式,可以達到光速的影響速度,且作用的範圍是無窮遠。但會有兩個困難:

  1. 利用控制或製造出電磁力或萬有引力來操控物體恐怕不太可能。除了作用力的大小會和距離平方成反比以外,我們也沒有辦法在指定空間憑空製造出大量電荷或重力來吸引或排斥物體。
  2. 而就算能憑空製造出電磁力或重力,所影響到的也會是整個空間而非單一物體。

因此,想要實踐原力鎖喉與隔空取物等技巧,恐怕還在天方夜譚之際。

2. 原力閃電:生物電流

不過,達斯西帝的Boss招式:原力閃電,大自然倒提供了一些成功的實踐案例,例如可以放電擊暈獵物的電鰻。在牠的體內有數千個肌肉細胞擁有微量放電的能力,每個細胞約可放出0.1伏特的電。經由高度特化的神經系統,使得這些細胞會在極短的時間內被活化2。又因這些具有放電能力細胞的排列一致,如同上千個排列整齊的電池,再藉由串聯增加電壓、並聯增加電流的細胞連結,使電鰻可以在2毫秒間輸出約500伏特1安培的電力。

對於電鰻來說,這樣的瞬間發電已經足以電暈身旁的獵物,但若要能做出長達數公尺的電弧閃電,我們恐怕只能玩流亡黯道了還需要多上數倍的功率。以一個國外知名的電弧藝術團體「Dr. MegaVolt」為例。他們用來製造電弧的特斯拉線圈,所需要的電源供應規格是240V與150A3。若是比照電鰻換算成1安培的電流,這樣也需要輸出36000伏特的超高電壓。恩… 這樣算起來,要弄出原力閃電,只要符合下面2個條件:

  1. 只要(用『火星異種』裡面的逆天移植科技)讓人體裡能夠移植或基改72倍的電鰻發電細胞……
  2. 克服觸電的問題。例如在心臟周圍長出足夠厚的脂肪,讓脂肪的高電阻來降低流經心臟的電流;或是讓放電的指尖能變成能導電但又不用擔心高溫高熱的結締組織……

看起來,要練成原力閃電似乎也沒有想像中的困難嘛……(誤)

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2011年,科博館孫維新館長編導的舞台劇「讓世界動起來!法拉第的一生」,邀請了表演團體「 Dr.MegaVolt」現場演示特斯拉線圈的電弧效果。
這不是原力閃電

3. 心靈控制與光影對立:催眠與陰影

(本段感恩海苔熊跨界相挺)

除了攻擊技能以外,原力也有許多防禦系或輔助系的技能,例如絕地大師們用來迷惑小兵的心靈控制。這樣的心靈控制有點類似催眠的方式,透過暗示就能指示操控他人。在許多影視劇本中,偶爾也可見到這樣催眠術的敘述與應用。不過催眠術真的有辦法做到這種地步嗎?

KONICA MINOLTA DIGITAL CAMERA
KONICA MINOLTA DIGITAL CAMERA

事實上近代催眠的研究大多聚焦在治療、疼痛或壓力減輕上,而不是「控制」4567。話雖這麼說,某些層面上原力對人的使用,還真的跟催眠有些神似。如果要用一句話搞懂催眠,就是「注意力局部化」的過程:讓受催者放鬆到只接受語音訊息,然後運用暗示讓你的潛意識浮現(好吧,這句話好像還是太長又難以理解)。我們還是來看蔡宗晃與朱秀琴的整理8

  1. 吸收(absorption):窄化認知注意力,只聚焦在聽覺上吸收訊息。
  2. 解離(dissociation):在意識層面上,和自己的認同分解(這就是為什麼有些人可以扮演別的角色)。
  3. 暗示性(suggestibility):對其他刺激無反應,只對催眠者的語言暗示有回應。

當然,對於催眠還需要許多實証研究說明機制(如果你還是很懷疑有些人怎麼可以被催眠,你可以想想邪教洗腦的例子),不過我們這裡想談的是原力,我自己覺得心理學上比較接近的概念是榮格的陰影(Shadow)尤其是這集《星際大戰7:原力覺醒》。

我所理解的星戰七核心信念是:

那些好的、壞的、光明的、黑暗的,都是你。真正強大的絕地武士不是尊崇光明、鄙棄黑暗,而是接納那些陰影(shadow)也是他的一部分。

source:http://img10.deviantart.net
source:http://img10.deviantart.net

根據榮格的觀點,我們都有集體潛意識(collective unconscious),對某些詞也有共同的象徵概念,稱之為「原型」(archetype,例如「阿嬷」的意象)9,當你能夠與黑暗同在(而不是把它放逐),潛意識的力量就會湧現出來。雖然很不科學,但你在很多電影中都會看到榮格與陰影的「影子」:哈例波特與佛地魔10、少年pi的老虎與兩個版本的故事11、神隱少女的湯婆婆與錢婆婆等等12──如果有一天你能看見那些你所討厭的(例如總是「讓」你加班的老闆),其實是你的投射(Projection),甚或是內在兩股力量的拉扯(例如你對成功固然渴望,但對休息也同樣渴望),屬於你的原力就會長出來。

榮格曾說:「我寧願成為整體的人,不光只是個好人。」

雖然我們還是不知道這麼不科學的原力要如何透過不科學的潛意識去操控風暴白兵,但我們至少可以知道,當你願意接納自己的陰影,這樣的自性化(individuation,或譯個體化)過程,就足以讓你踏上追尋自己原力的旅程。

4. 心電感應:氣功、神通、信息場(?)

而貫穿整個星戰世界觀裡,最關鍵也最特別的原力特色,肯定是一個類似「心電感應」的能力了。在電影中,這項感應的能力能察覺到數光年外的動盪悲劇、能在黑暗處感應地形與危險、能察覺視線死角的敵人,還能感受到宇宙間力量的流動與平衡。比起X教授的窺探心靈,這項能力的運用似乎更富有哲理,精於此道的尤達大師更有許多頗有禪機的對白。在Discovery製播的「星際大戰的科學啟發」節目中,也以少林武僧和他們在武術、氣功、思想上的修練作為絕地武士們探究原力的原型藍本。

雖然這些氣功與心靈力量等在各個文化圈中也不斷地被採信與應用。但這些宣稱有神奇功效的神技,卻仍相當欠缺近代科學的實證與主流科學界的共識。不過,在台灣特別值得一提的,是台大前校長李嗣涔教授利用特異人士「手指識字」的方式,建立了「信息場」的理論來解釋神靈、外星文明與心電感應的緣由。

1999年8月,李嗣涔的團隊在手指識字的研究時,發現當受試者觸摸與宗教有關的神聖詞彙時,受試者會看到與平時完全不同的光亮影像。他認為這代表除了我們所熟知的物質世界以外,還有一個「信息場」(俗稱靈界)共存。2000年12月底,更發現透過手指識字的信息場存取會遭到不明力量有意識地干擾,這代表在信息場中有某些高智能信息的存在,有可能就是「神靈」存在的證據。在更進一步的實驗中,研究團隊開始將一些問題請示這些神靈,例如「時間在信息場是否存在?」、「外星人在哪裡?」甚至是預知未來,而且也多有得到不同形式與深度的回應13

再從今日的物理研究在不同尺度的特徵來看,微觀尺度的量子糾纏可以達到訊息傳遞不受空間限制;巨觀尺度的暗質與暗能告訴我們已知科學所了解的能量僅有整個宇宙能量的4%;而中尺度在人體身上,則出現了信息場存取的奇蹟。李教授因此在2014年提出了「複數時空」的理論來作為解釋不同尺度現象的統一架構。亦即宇宙其實是個八度時空,為四度的實數時空與四度的虛數時空。實數時空是人類感官所能體會的時空,而虛數時空則是信息場。兩者如同俗稱的陰陽界,共存但兩隔,藉由無數通道連通,而最小的通道,正是基本粒子的自旋。再進一步探討虛數時空,除了以信息場解釋外,更有可能與意識有關,並以此解釋量子力學中物質波函數的虛數項,就是物質的意識14

說了這麼多,要如何擁有「心電感應」的能力呢?

在這樣的架構下,如果我們也想如這些特異人士一般,能存取虛數時空(信息場)的資訊來做為跨越時空的心靈感應方式,這需要靠活化與訓練「天眼」來達到。研究團隊利用功能性磁造影(fMRI)的研究發現,當受試者成功手指識字時,位於大腦的後側扣帶迴(posterior cingulate cortex, PCC)會觀察到被活化,這可能就是所謂「天眼」的位置。而當PCC內的液體進入宏觀量子狀態時,生成的複數量子可藉由基本粒子自旋所產生的通道,進入虛數空間來掃描紙上文字的虛象結構15。自1979年起,在中國也有一系列研究指出,兒童與青少年可以透過訓練,來學會手指識字而有統計上的顯著成效16。也因此,從支持相關理論的研究發表,人們似乎找到了一個訓練特異功能,超越時空限制,感應異世界資訊的訓練方法!?

  • 註1:關於李嗣涔教授的研究,除所引用文獻外,主要來自於李嗣涔教授在2015年11月20日於台大星艦學院科幻社之社課17演講內容。筆者可能因無法認同與充分理解李教授的研究內容,而無法做出正確且精確的描述,還請讀者特別嚴格檢視。
  • 註2:李嗣涔教授的研究在多年來爭議不斷,鑒於李教授的研究奠基於少數幾位「特異功能人士」的實驗,李教授在星艦學院演講時表示,目前可輕易找到許多特異人士來重現實驗結果,但受試者唯有真心相信才是實驗成功關鍵。不過一篇刊於Science上的報導認為這系列研究因人類的不一致性而未有穩定實驗結果18,台大物理系楊信男教授亦認為此系列的研究有違學術倫理19,也請讀者特別留意此未解爭議。

探究原力,仍在前人未至之境

原力,問世於電影屏幕,植基於歷史文化與想像,更成為當代文化迷人的一部分。或許今日對原力的想像仍不切實際。但前人種種的幻想,也推動著一代又一代的熱情,讓夢想化為科技而不斷實現。或許,透過科學家們持續不懈的研究探索與誠正而行的自我修正,數個世代後我們也可以帥氣地說:「那些關於原力的故事,都是真的。」

May the force be with you.

May the science be with you.

參考文獻:

  1. 教育雲-教育大市集. “超距力.”
  2. 陳儀蓁. “電鰻如何發電?為什麼不會電到自己?.” 科學人雜誌   (2006).
  3. Dr.MegaVolt. “Hire”.
  4. 潘世毅, 催眠治療運用於PTSD(創傷後壓力症候群)之初探. 諮商與輔導, 2010(299): p. 38-40+37.
  5. 林育陞, 催眠治療與靈性結合之探討. 諮商與輔導, 2015(356): p. 2-5.
  6. 李建伟, 慢性疼痛的催眠治疗. 山東醫藥, 2010. 50(33): p. 113-114.
  7. 毛燕飞, 李斌本, and 熊源长, 催眠术与疼痛治疗. 第二軍醫大學學報, 2007. 28(5): p. 552-553.
  8. 蔡宗晃 and 朱秀琴, 司法催眠的使用與爭議. 諮商與輔導, 2006(248): p. 2-6.
  9. 李映嫺 and 潘世毅, 榮格心理學與釋夢初探. 諮商與輔導, 2009(288): p. 6-8+5.
  10. 翁力齡, 榮格分析心理學中陰影原型之初探. 諮商與輔導, 2011(311): p. 7-10.
  11. 莊硯涵, 面對陰影的個體化旅程:榮格心理學在電影《少年PI的奇幻漂流》之實踐與啟發. 輔導季刊, 2015. 51(2): p. 53-61.
  12. 吳國葆, 《神隱少女》中「湯婆婆與錢婆婆」之隱喻-以榮格「陰影」與「人格面具」原型初探. 諮商與輔導, 2015(353): p. 31-34.
  13. 李嗣涔. “與信息場對話.”
  14. 李嗣涔. “複數時空-解釋暗質、暗能、意識與特異功能之統一架構.” 佛學與科學   (2014).
  15. 李嗣涔. “一物兩象 – 手指識字與念力的可能生理機制.” 佛學與科學   (2015).
  16. 李嗣涔. “由手指識字實驗辨識特殊關鍵字所觀察到的異象.”   (2015).
  17. 李嗣涔. “臺大星艦學院科幻社 – 帶你穿越時空探索外星文明.”  (2015).
  18. Du, Lei. “New University President Has Links to Paranormal Research.” Science 308 5730 (2005): 1852.
  19. 楊信男. “科學研究的倫理—評李嗣涔的「撓場」〈Torsion Field〉研究.” 科學月刊   (2007).

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廖英凱
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遲來報到的質數——《數學,這樣看才精采》

天下文化_96
・2022/05/20 ・2868字 ・閱讀時間約 5 分鐘

2013 年國際數學界最轟動的新聞,應屬中國留美學者張益唐在孿生質數問題上所作出的突破。他個人的經歷更增加了整件事的傳奇性。

數學家張益唐。圖/VOA, 公有領域

張益唐雖然是北大數學系的高材生,但是 37 歲從美國普渡大學拿到博士學位之後,因與指導教授意趣不合,一時在學界無法發展,多年靠打工餬口。1999 年才好不容易至新罕布夏大學數學系任講師。在張益唐長期不得意的歲月裡,他雖然沒有發表什麼數學論文,但是也不曾喪失志氣,還是堅持研究自己喜歡的數學問題。

張益唐在 58 歲暴得大名,各種獎項與頭銜接踵而來,在最是少年逞英豪的數學世界裡,真成為一個異數。英國數學家哈代在他著名的小冊子《一個數學家的辯白》裡曾說:「我不知道有任何一項數學的主要進展,是由超過五十歲的人所啟動。」張益唐正好給哈代的偏見一個反例。

張益唐研究的是關於質數的性質。

一個自然數 p 是質數(也稱為素數)的條件有二:其一,p 大於 1;其二,除了 1 與 p 自己之外,沒有別的自然數能整除 p。全體質數可以從小到大排成一個數列 2, 3, 5, 7, 11, 13, …,通常把排在第 n 個位置的質數記作 pn。如果 pn 與 pn+1 相差為2,則稱質數對 (pn, pn+1) 為一對孿生質數,例如 3 與 5,5 與 7,11 與 13。

圖/envato elements

「孿生質數猜想」就說這樣的質數對有無窮多組。因為古希臘的歐幾里得在他的巨著《原本》裡,曾經證明質數有無窮多個,所以有人以為也是歐幾里得最先提出孿生質數猜想。其實不然,目前從文獻中所見, 1879 年英國數學家格萊舍(James Whitbread Lee Glaisher)在《數學信使》(Messenger of Mathematics)雜誌上的一篇文章,才是第一次將孿生質數猜想見諸文字。

張益唐的大突破是證明有無窮多組質數對 (pn, pn+1) 使得 pn 與 pn+1 相距不超過 7 千萬。

為什麼這是一個大突破呢?因為在張益唐之前,不管給出什麼固定數 m,完全不知道相差在 m 之內的質數對,到底是有限多個還是無窮多個。自從 2013 年 5 月他的成就在國際媒體上廣為流傳之後,世界上很多數學家努力要把 7千萬的差距往下壓縮,目前已經改善到 246 之內。但是距離孿生質數猜想所需的 2,還有巨大而艱困的鴻溝。

一般人從媒體得知張益唐對數學做出了重大貢獻,可能會好奇問他的結果有什麼用?這裡「用」當然是指實際的應用。其實,他的成果目前還只有純學術價值,與國計民生毫不相干。自從古希臘人辨識出質數,在兩千多年的時間裡,除了數學家關心質數外,質數一直缺乏任何應用價值。二十世紀電腦發達之後,才利用因數分解成質數的超級困難特性,產生了某些幾乎無法有效破解的密碼系統,廣泛的應用到金融、通信、資料保密上。

圖/envato elements

在中國古算裡缺席?

一個基本的數學概念,經歷了兩千多年的滄桑,才顯現出它的實用價值,這不是一件平凡的成就。因此,我們不得不佩服希臘人研究質數的真知灼見,並且感嘆十八世紀前的中國傳統數學裡卻不見質數的蹤跡。質數為什麼會在中國遲來報到?實在是一個令人費解的現象。

歐幾里得的《原本》約在西元前 300 年左右成書,是古希臘數學集大成之作。第七卷討論數的性質,是使用幾何的觀點來理解數。也就是從「單位」的概念出發,以度量直線段的方式引入「數」。第七卷定義 2 說「一個數是由許多單位合成的。」因此,1 代表單位而不算作「數」。定義 11 說「質數是只能為一個單位所量盡者。」定義 16 說「兩數相乘得出的數稱為面,其兩邊就是相乘的數。」所以質數只能是線,而不能稱為面。

歐幾里德畫像。圖/wiki, 公有領域

從這些定義可看出來,古希臘人所謂的「數」是依附在幾何的體系裡而得以操作。中國古代缺乏像《原本》這種按照邏輯次序鋪陳結果的數學書,通常是以解決實際問題的風貌來書寫,因此不太可能探討與闡述「數」的純粹性質。

例如,以《九章算術》為代表的中國古算裡,數字是與矩形、直角三角形的面積緊密相連結,但卻沒有像希臘人那樣分辨,有些數是可以表現為面,而有些數卻不可以。

也許古代中國缺乏一項歐幾里得所擁有的知識背景,因而造成了雙方關注問題的差異。古希臘有一位重要的哲人德謨克利特(Democritus),他主張萬物皆由不可分割的「原子」所構成。在「原子論」的知識背景下,數目 1 就不會與其他數目等量齊觀了,1 是「單位」,是數的「原子」。

圖/envato elements

中國古代沒有明確的「原子論」,《墨子.經說下》所說:「非半,進前取也。前,則中無為半,猶端也。」其中切得不能再切的「端」在《墨子.經說上》解釋為「端,體之無序而最前者也。」也只是類似「原子」的概念,並未發展到德謨克利特的思想程度。「原子論」思想的欠缺,或許是質數在中國古算裡缺席的因素之一。

難以望其項背

康熙敕編的《御製數理精蘊》(簡稱《數理精蘊》)是融合中西數學的百科全書,其中將質數譯為「數根」,並且在附表〈對數闡微〉中列有質數表。雖然質數已經在中國現身,但是數學家並沒有感到相見恨晚而深入探討。

晚清數學名家李善蘭在翻譯歐幾里得《原本》後九卷時,第一卷第一界說為:「數根者唯一能度而他數不能度」,也把質數翻譯成「數根」。

數學家李善蘭。圖/傅任敢 《中華教育界》 1936 -1937年, 公有領域

李善蘭很可能受《數理精蘊》的影響,而去研究判別給定數是否為質數的方法。英國傳教師偉烈亞力(Alexander Wylie)將其中一法,以給編輯的信公布在香港一家英文雜誌上,其敘述為「以 2 的對數乘給定的數,求出其真數,以 2 減同數,以給定數除餘數,若能除盡,則給定數為質數;若不能除盡,則不是質數。」

此命題常被稱為「中國定理」,其實是歐洲早已知道的「費馬小定理」的逆命題,該定理斷言若 p 為質數,則 2p − 2 ≣ 0 (mod p)。

其實李善蘭的方法並不永遠正確,例如:2341 − 2 是 341 的整倍數,但是 341 = 11 × 31 並不是一個質數。1872 年李善蘭在《中西聞見錄》報刊發表了〈考數根法〉一文,成為清末關於質數研究的重要成果,但是他並沒有收錄「中國定理」,應該是他已經知道命題並不為真。

要知道李善蘭與高斯的生命是有重疊的時期,因此當西方以質數為基礎所建立的數論,已經繁複深刻美不勝收之時,也許連李善蘭都不曾完全清楚中國落後的程度是多麼巨大!


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