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變身超級英雄:科技就是你的超能力──《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2016/01/28 ・4017字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 515 ・六年級

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如果你是一個動漫迷,一定曾經夢想變身超級英雄,但這似乎終究只能是幻想──直到科技把想像化為現實。

隨著科技快速演進,人類終於可以製造出模擬各種超能力的裝備,像是讓上班族變身蜘蛛人的攀牆手套、只比超人視力差一點的千里眼隱形眼鏡等,擁有超能力不再是癡人說夢。

不過,這些裝備的發明並非如同漫畫情節:由億萬富翁為了懲奸除惡而打造;而是科學家和醫學專家為改善人類生活而研發。舉例來說,專家研發出能夠加速人體組織再生的植入體,雖然不可能像金鋼狼一樣迅速讓傷口癒合,卻可降低感染機率和醫療成本;另外還有能夠偵測周遭障礙物的特製服裝,用處不在增加超級英雄的第六感,而是為了幫助視障人士安全地行走。

這些新奇科技有些仍在研發階段,但也有一些已經實際問世。美國國防承包商雷神公司(Raytheon)已經交貨給美國陸軍一套讓士兵力大無窮的鋼鐵人裝;許多造船廠也用類似概念的外骨骼機械裝,協助工人操作重型機具。如果你有興趣,甚至可以在家自己拼裝超能力裝備。紐約羅徹斯特大學的學生,就運用唾手可得的現成材料,打造出一具隱形透視鏡。

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雖然目前的科技還無法讓每個人都穿上紅色披風飛天入地,但透過本期為你介紹的高科技裝置,我們或許可以窺知未來擁有類似超能力的世界,甚至預先規劃好自己的超級英雄祕密基地。

蜘蛛人攀牆術

黏性手套的靈感來自壁虎的腳。

如果可以像蜘蛛人一樣發射蜘蛛絲,徒手攀爬辦公大樓,一定會讓上班變得更有趣。不過這套都市輕功服和蜘蛛的關係不大,是從壁虎的四隻腳得到靈感而發明出來的。spiderman-515215_640

史丹佛大學學生模擬壁虎腳上的細微毛髮,開發出特製的乾式黏性手套,讓普通人透過類似的黏著原理來垂直爬行。然而,技術上的困難在於壁虎只有幾公克重,若要支撐體型相對龐大的人類,得另有對策。研發團隊利用加裝特殊簧片來平均分散人施加在手套上的重量,讓整組裝置可以承受高達91公斤的成人體重。另一方面,人類的上半身不像壁虎那樣強而有力,因此還需要一組活動式繩梯,將部分攀爬作用力轉移至雙腳,以減輕雙臂負荷。這副手套的初步測試相當順利,目前學生們正與美國航太總署噴射推進實驗室(Jet Propulsion Lab)合作,評估是否能把相關技術應用到太空船的機械手臂,以回收太空垃圾。

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

 

蜘蛛人超感應

對超級英雄來說,預知壞蛋來襲是必備的能力之一,而如今我們只要穿上感應裝,也能具備相同的能力。雖然就造型而言,它沒有緊身蜘蛛裝那麼酷,但這套「蜘蛛感應裝」卻能感應方圓152公分內的障礙物或接近的人,並向穿戴者發出警告。整套裝備包含多項感測模組,由一個測距儀和一具伺服馬達所構成。測距儀會不斷發射聲納波,當聲納波遇到物體反彈回來,便可由感測器計算出距離。一發現障礙物,伺服馬達──即遙控飛機上常見的那種馬達──便啟動推桿,對穿戴者的皮膚施加壓力。越接近障礙物,推桿壓力會越大,藉此讓使用者判斷物體遠近、作出反應。發明者維克托.麥特維席(Victor Mateevitsi)表示,開發這項技術的目的是希望造福視障人士;此外在昏暗環境下,像是濃煙密布的火場,也可以用來確保消防人員的安全。

超級戰鬥裝

披風和小褲褲不夠看,真正的超級英雄都穿外骨骼機械裝。

鋼鐵人的超能力不是因為被輻射蜘蛛咬到,也不是被伽瑪射線照到而突變;鋼鐵人裝說穿了,就是透過精密的工程設計──加上很多的錢──所打造出來的。既然如此,當然我們也可以如法炮製,事實上,現在已經有業者開發出類似的裝備了。

國防製造商雷神替美軍研發了一款超強外骨骼機械裝(Robot Exoskeleton)。士兵只要穿上這套裝備,就能在高液壓系統的輔助下,大幅提升力量、靈敏度和持久作戰能力,即使進行劇烈活動也不至於疲勞和受傷。雖然目前的版本必須連接到內燃液壓引擎以作為動力來源,但未來可望在2020年推出不需要外接線路的獨立外骨骼機械裝。

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不只軍方需要外骨骼機械裝,洛克希德.馬丁公司也設計了一款專供重機械操作員使用的機械裝FORTIS,它可以承載大部分的機具重量,讓操作人員可以長時間作業,減少因為肌肉疲勞所需的休息時間和次數。

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

自製隱形斗篷:讓你看穿物體的簡單透鏡組

隱形和透視都是相當熱門的超能力,但你可能不知道,這兩種能力早已經成為現實,而且一般人在家裡就能辦到。羅徹斯特大學的學生利用市面上現有的便宜材料,設計出一組遮蔽裝置,可以讓光線繞過物體,製造出物體憑空消失的神奇效果。要製造出這種錯覺,需要四組焦距不同的透鏡,並將透鏡相隔特定距離擺設。當光線進入第一組透鏡時,會先聚焦,然後發散,因而繞過位於遮蔽區的物體。但此時後方景象是顛倒的,所以還需要另外一組透鏡,再把影像翻轉回來。這套裝置的遮蔽能力不限特定視角,也就是說不管從透鏡的任何角度看過去,都能清楚呈現物體後方的景象。

這套簡單裝置的遮蔽範圍其實只有透鏡內部,亦即類似甜甜圈的環狀區域內。不過研究團隊也研發出了另一套更為複雜的透鏡裝置,可以達到完全遮蔽的效果。

研發團隊希望這套「羅徹斯特斗篷」(Rochester Cloak)可以在醫療領域發揮作用,讓外科醫生在手術時,能更清楚地看到開刀部位,或是協助卡車司機繞過車輛的死角,察覺周遭狀況。

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

磁性第六感

這種彈性極佳的人造皮膚能感應地球磁場,讓路癡也不迷路。

鳥和鯊魚沒有GPS也能找到方向,但許多超級英雄仍需輔助裝置,才能正確且即時地找到壞蛋巢穴。科學家現在發明了一種電子皮膚,能夠透過偵測地球磁場來協助指認方向,讓衛星導航和Google地圖都成為過去式。

這種人造皮膚是一層鈷和銅的金屬薄膜,在磁場環境下可以感應電阻的變化。只要測量電阻差異,就可以計算出磁場距離,再把這個資料傳送到液晶顯示幕上,就能清楚判斷方位和距離。

科學家把磁場感測材料黏在PET軟性膠膜上──類似透明投影片的材質──然後再將它貼以彈性膠帶,好讓人造皮膚可以自由伸縮。一平方公尺的感測膠膜只有不到3公克的重量,厚度僅兩微米,比人髮的十分之一還要細,因此人造皮膚可以貼附在人體上,甚至植入皮膚下方,而不至於造成不適。

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快速自體療癒:讓骨肉再生的智慧型植體

除了全身擁有強化金屬骨骼,以及金鋼爪之外,金鋼狼還有一項特異功能,那就是快速的自體療癒。其實人體本身就已經有不錯的修復功能,但和X戰警第一男主角的再生能力相比,卻是差得遠了。不過現在這個差距,正在逐漸縮小。

有業者開發出內含大量生長因子的醫療用植體,其中的組織再生分子可以有效提升人體自我療癒的速度。雖然跟金鋼狼的超能力比起來仍舊略遜一籌,不過對於皮膚或骨頭受傷的患者來說,已經能大幅縮短癒合的時間。

除了加速自體療癒,FeyeCon公司所研發的智慧植體還有幾項聰明的特色。首先,它是由可生物分解的材料所製成,因此等到傷口復原後,它會逐漸分解成對人體無害的自然成分;此外,它還可以事先添加抗生素,以減少身體組織排斥外來物質時的發炎機率。目前研究人員仍在微調成分,為的是更適應身體各部位組織,但預估在不久的將來就可以正式推出。

千里望遠鏡:一眨眼就能放大遠方物體的超強眼鏡

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本圖出自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年1月號),全見版請點擊圖片放大。

超人的千里眼可以隨時看見哪裡有麻煩,不過現在普通人也能擁有類似的能力,儘管目的大不相同。老年性黃斑病變是全世界老年人失明的罪魁禍首,而致病的原因是主管視覺敏銳度的黃斑部位細胞受損。

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為了幫助患有此病的老年人提升視物能力,聖地牙哥和瑞士的科學家研發出具有望遠功能的隱形眼鏡,它能將視覺影像放大2.8倍。這種硬式隱形眼鏡比普通隱形眼鏡更大一些,但和過去用來矯正黃斑病患視力的厚重眼鏡相比,已經是一大進步。配戴者仍須戴上由三星3D眼鏡改造而成,且具備精巧操作功能的特製眼鏡。

鏡架上的感測器讓配戴者只須眨動單眼,就能在普通和望遠視力之間切換。眨右眼,便開啟2.8倍放大功能,眨左眼,則會關閉。瑞士聯邦科技學院的研究團隊負責人艾利克.川布雷(Eric Tremblay)表示:「目前這種眼鏡仍處於研究評估階段,但我們期待未來能夠實際生產,嘉惠黃斑部受損的病患。」

念力波動:用腦波控制一切

如果光用念力就能移動物體,確實可以讓生活方便許多,可惜所謂的隔空移物始終只是科幻小說裡的虛構情節。不過,在現代科技的協助下,我們還是可以利用腦波做到很多事情。

真正的腦波控制技術是利用安裝在頭顱上的腦電波感測器(EEG sensor)來偵測大腦活動。當穿戴者專注於某個物體時,額頭後方的大腦前額葉會激發神經元,產生腦電波。這種腦電波足以引起腦波感測器的電位差,再由電腦演算法分析轉譯為電子訊號,下達指令給連接的裝置設備。

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透過這個原理,航太技術廠Tekever已經開發出透過腦波操作的無人機。操作員須戴上腦波感測帽,且事先接受訓練,學習透過專注力來讓電腦螢幕上的圖示向上或向下移動,藉以指揮無人機向左或向右轉;當腦波感測器偵測到大腦特定部位的活動後,便可以傳送相對應的指令給無人機。業者希望這套技術未來能夠應用於更大型的飛行器,減少飛行員的工作負荷,或是讓身障人士也能一圓飛行夢。

 

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第16期(2016年01月號)

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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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「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

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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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從火海中重返生活,對抗疤痕攣縮的復健之路:陽光社會福利基金會林靜嫄職能治療師專訪——《科學月刊》
科學月刊_96
・2023/11/29 ・5048字 ・閱讀時間約 10 分鐘

  • 採訪報導|張樂妍/本刊主編
  • Take Home Message
    • 燒燙傷的傷友在生理修復過程必須經過疤痕增生及攣縮,且需要長時間的復健治療,使他們重建原有生活的身心歷程艱辛又漫長。
    • 身體將傷口迅速補好的過程會產生疤痕增生,快速增生的細胞還形成向心收縮的拉力造成疤痕攣縮,導致身體無法伸展。
    • 為抵抗疤痕攣縮,復健過程會不停重覆將疤痕展開的疼痛與挫折。而治療師會為他們找到復健目標,陪伴他們重建基本生活到完成復建。
圖為職能治療師林靜嫄。圖/張樂妍拍攝

本文採訪陽光社會福利基金會的代理復建督導——林靜嫄職能治療師,她向我們分享了燒燙傷病患皮膚修復的生理機制、在復健過程的原理、身心理歷程,以及職能治療師在此過程中的角色。

陽光社會福利基金會以提升顏損及燒傷者的生活品質與自我價值、促進健康、安全及平權的社會環境為宗旨,藉由社會關懷的力量和專業服務,陪伴協助顏面損傷及燒傷朋友勇敢踏上艱辛漫長的重建路程。

2015 年熱夏,新北市八仙樂園發生塵燃事件,導致 499 人燒燙傷、15 人死亡。這場意外不僅震驚全臺,當年臺灣全民健保共花費 7.65 億臺幣醫治這些燒燙傷傷友。2016 年 4 月,士林地方法院在判詞中描述倖存者的身心經歷:

「⋯⋯多數被害人亦因二度至三度大面積燒傷,歷經清創、換藥、植皮手術,承受生不如死之疼痛,且隨著疤痕增生攣縮,需進行多次皮膚修整重建手術,每日復健更需忍受皮膚拉扯之疼痛,治療及復健過程極其艱辛漫長,又燒傷部位無法排汗,痛癢難耐,承受諸此種種生理層面難以忍受的煎熬。」

「⋯⋯關節及手指、腳趾之原有機能,亦難以完全治癒而回復正常,影響日常生活自理能力,不僅無法過正常生活,對未來求學、工作就業均產生極大之困難與障礙,信心低落;長期穿著壓力衣及疤痕外觀更需面對外界異樣眼光⋯⋯」

燒燙傷的治療不像是一般傷口的生理修復過程,其中必須經歷的疤痕增生及攣縮,需要長時間的復健治療。對於燒燙傷傷友而言,這趟回到正常生活的過程,宛如一場永無止盡的夢靨。

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疤痕保護傷口,卻阻礙了生活

讓我們回到傷害形成的當下,將鏡頭拉近到細胞層級的皮膚組織。皮膚從外到內可分為表皮、真皮、皮下組織三個部分,而表皮又可分成五層細胞結構。表皮中最裡面的基底層具有增生表皮細胞的功能,與真皮乳突層的膠原纖維和彈性蛋白相接,並以網釘狀的結構穩定表皮與真皮間的連接處。當燒燙傷發生,如果只傷害到基底層以上的表皮,基底層會長出新的細胞恢復表皮狀態,例如曬傷導致的脫皮,表皮可自動修復為原來的狀態,此狀況屬於第一度燒燙傷。

但是當基底層被破壞,也就是傷害波及到真皮層時,表皮與真皮之間的穩定度不足而互相剝離,便容易產生組織積液(水泡)。同時表皮層的破壞使真皮層中的神經末梢暴露,此時的傷口會比一度燒傷更加疼痛。這樣的情況是第二度燒燙傷,依傷口深度又可分為淺二度和深二度,淺二度約 14 天可恢復,深二度則需約21天的修復時間。淺二度的傷口在修復且疤痕成熟後,外觀及顏色上會與原本皮膚有些許差異(例如暗沉淺棕色);深二度以上的傷口即使在完全癒合且疤痕成熟或相關治療後,仍會在傷者身上留下明顯的瘢痕印記,例如被滾水或排氣管燙到而留下的疤痕。若傷口已接近皮下組織、真皮層幾乎被破壞殆盡,則進入第三度燒燙傷。此時的皮膚已完全失去再生能力,須以植皮手術盡快關閉傷口,三度以上的大面積傷者也可能有傷口感染及敗血症的高度風險;更嚴重者是傷及皮下組織的第四度燒燙傷,不僅血液循環系統遭破壞,在組織壞死的情況下甚至有截肢的可能。

人體的皮膚結構與燒燙傷等級

圖/Adobe Stock

在一道新的傷口出現後,血小板會快速聚集以凝血,白血球等免疫細胞負責吞噬細菌抵禦外敵,使傷口周遭開始出現紅、腫、熱、痛等發炎反應,並從基底層開始修復。治療師林靜嫄比喻這時的皮膚狀態:「皮膚出現傷口時就像房子門戶大開,當有僵屍(細菌)入侵,身體會想要趕快把門窗堵好、磚頭堆好,此時真皮層的膠原母細胞所分泌的膠原纖維,就是我們封閉門窗的木板和磚頭,它可以讓組織向心收縮、使傷口縮小,加速傷口的癒合。但在情急之下,當然就會填補得很亂(膠原纖維排列混亂)。即使傷口癒合之後,身體還是會擔心外敵入侵,持續堆疊加固的過程會使組織向外凸起,這段過程就是疤痕的增生期。」她繼續解釋,此時的身體讓膠原細胞不停增生、堆疊,雖然可以將傷口迅速補好,但也會產生突起的疤痕;而且因疤痕組織的排列結構既不穩固彈性又差,限制皮膚延展性的同時又容易反覆出現新傷口,導致復健之路困難重重。

初生的疤痕呈現紅、凸、硬、緊的樣貌,要經歷數年的時間才能完全成熟——「成熟的過程就像身體把原本混亂排列的木板磚頭(膠原纖維)拆掉,再重新排好蓋新的取代,慢慢替換成比較穩定的結構,也將突起的組織逐漸化為平整。」林靜嫄說道。然而,即使突起的組織可以等身體自主代謝分解或以雷射等方式淡化消去,但組織修復所產生的疤痕卻會持續影響傷友的生活機能。

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阻止疤痕攣縮

你在趕路時會選最短路線嗎?皮膚在修補時又急又緊張,建構新組織時也會選擇最短路徑,快速增生的細胞還形成了一股向心收縮的拉力,這樣的現象被稱作「疤痕攣縮」。當疤痕攣縮發生在大面積或關節處時,身體的伸展就會出問題。

舉例來說,當手肘外側受傷,疤痕增生時手臂若保持伸直,因皮膚依最短路徑去修補傷口,沒有恢復關節處原有的皺褶,手臂就會變得無法彎曲。在皮膚原有的彈性和皺褶面積無法重建的情況下,活動時就會拉扯到才剛修復的皮膚,如果沒有在疤痕攣縮時進行復健,疤痕處甚至可能無法動彈。由於全身的皮膚緊密相連,不論身體哪個部位發生疤痕攣縮,都可能影響到全身的活動及傷友的日常生活。

為了不讓疤痕影響身體動作,肢體必須擺放在正確的位置,而且一定要適當的活動,才能展開收縮的地方。如果我們將疤痕放大到組織層級觀察,在經常拉開疤痕的動作中,組織被慢性地施加機械應力,讓細胞間出現空隙後,便能夠促成細胞、血管、表皮等組織的再生。這種軟組織結構的變化過程被稱作生物潛變(biological creep)。除此之外,對疤痕加壓也是重要的復健步驟,「就像在跟疤痕說『OK 了!不用再長囉!』,原本紅紅的疤痕要壓到呈現泛白的情況,才有效果。」林靜嫄說道,適當的壓力可以阻擋血流量,以減少養分送達,便能減緩組織大量增生的速度,還可以促進組織纖維的正常排列。

可利用復健模具幫助面部的加壓。圖/張樂妍拍攝

當疤痕組織的合成與分解反應達到平衡、不再增生,肥厚、鮮紅又緊繃的外觀變得平緩、暗沉且柔軟,疤痕便結束上述成熟的過程,來到成熟期。這時疤痕的攣縮力道微乎其微,而達到較穩定的狀態。只不過上述過程都是科學上的變化過程,實際情況將涉及更多不可控的因素,處處阻撓著傷友回歸到正常生活。

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看不見盡頭的復健之路

實際上傷友在抵抗疤痕攣縮的過程,可能有以下幾點因素會增加他們在復健上時的困難:

1. 疤痕攣縮不分日夜

「我們人只有在白天活動啊!」林靜嫄說道。但晚上的疤痕仍在不停生長,因此傷友會需要許多道具協助,例如壓力衣,可以持續提供疤痕穩定的壓力值,並促進疤痕成熟。另外睡覺時的姿勢也很重要,各種副木或支架及彈力繃帶便是最佳幫手。

2. 復健過程的不適

將疤痕拉扯、伸展開來的撕裂感十分疼痛。受傷面積涵蓋各部位的傷友就更加辛苦,例如傷口同時在膝蓋的外、內側,站久了便不能坐下,坐久了就站不起來;在手臂的大面積疤痕,即使沒有覆蓋關節處,疤痕攣縮仍可能讓手肘和手腕無法活動。當組織及神經在修復時,還會有刺痛、麻、搔癢的感覺。

3. 傷友還在成長階段

新生兒或兒童的生長速度快,皮膚修復也較快,但也因為還在發育,即使疤痕成熟仍必須長期觀察。成熟的疤痕雖具有一些延展性,不過一定不比一般皮膚好,如果延展性跟不上身體成長速度,傷友就可能需要另外的手術治療。

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4. 如果傷友需要工作

林靜嫄分享過去的傷友案例中,需要久站的工作者十分不易。因傷處微血管循環的改變,可能使得傷友的肢體血液循環不良,在肢體垂放或久站的情況下出現血液鬱積(充血)反應。此時肢體會彷彿有一群螞蟻在啃咬般難受,因此工作中需要固定姿勢或維持動作時,傷友較容易感到不適。此外,傷友在返回職場前除了要克服肢體活動的問題之外,還要面臨體能及動作流暢度不如過往、工作中主管及同事的關心或質疑、外觀改變的適應問題等,「大多還是期望可以返回原職場與原職位,但在一些限制下,部分傷友會選擇在原職場轉換為內勤工作,或是藉由職涯探索與職訓安排,轉換工作的跑道。」林靜嫄說道。

5. 復健成效及所需時間都無法預估

傷燙傷面積和位置是決定復健所需時間的關鍵,然而每個人的復原狀況都不相同,受傷程度也有大有小,更何況疤痕攣縮可能影響全身肢體的活動。因此即使有數據表示,疤痕成熟通常需要花費 1~2 年,實際的復健成效及所需時間仍無法準確評估。

壓力衣可以持續提供疤痕穩定的壓力值並促進疤痕成熟。圖/張樂妍拍攝

對於燒燙傷傷友,抵抗疤痕攣縮就是它們時時刻刻且長期要面對的課題。治療師及陽光社會福利基金會的角色便是協助他們的復健過程,幫助他們重新恢復自主生活的能力。

從燃燒的身心歷程裡畢業

除了身體上的疤痕之外,傷友心中的疤痕也是非常需要被關注的議題。林靜嫄說道,重建生活最首要的便是吃飯、走路、上廁所,而這三件事也緊扣人們的自尊心。當這三件事情需要他人協助時,人們常會覺得自己是一個失能的人,沒有任何用處。而更加令人感到痛苦的是,復健是一段需要不停重覆的歷程。疤痕會一直維持向心收縮的狀態,如果傷友今天把疤痕拉開,隔天可能又會縮合回原狀;今天練習時,能順利將杯子從架子上拿起來放到桌上,明天卻有可能連杯子都碰不到。這樣反覆的過程將使得傷友懷疑自己努力及疼痛的意義,偌大的沮喪感讓復健的過程因此變得難上加難。還有更多的情況包含在火災中失去家園、龐大的經濟壓力,甚至失去身體的某些部分,都讓他們距離原來的生活更加遙不可及。

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「我們會努力去找到傷友每一天與前一天不一樣的地方。讓他們知道:『你今天也移動了一公分,這是很重要的一大步!』只要每一天都能找到進步的證據,對他們來說就是很大的意義。」林靜嫄分享她的工作經歷,他們為每個復健中的人們找到復健的目標,可能是回到職場、回到健身房,或是再次為了家人煮飯、做到自己喜歡的興趣等,再為他們設下階段性的小目標。從重建基本生活自理開始,逐步完成一個個小目標,讓傷友們看得見自己的進步過程。「讓他接受現在的狀態,了解我們要一起經過的復健歷程,最重要的是找到動機、有了前進的方向與動力。而我們會溫柔的接住傷友與家屬們。」林靜嫄表示,只要每天確實累積,復健的功效就會在某個時機顯現。而動機與彼此陪伴的能量,就是傷友最大的助力。

從傷口形成到疤痕攣縮,再從復健開始到達成目標,這段路有長有短,但許許多多的傷友們最後都還是努力地回到原本的生活當中。林靜嫄說他們把這段歷程的結束,也就是離開復健中心,稱之為畢業。每個人都有自己的生命故事與歷程,都可能經過傷痛帶來的課題。或許每一種傷痛都不盡相同,或許難以感同身受,但我們可以一起試著理解、一起相伴走過。最後,期許我們都能從傷痛這堂課裡畢業。

  • 〈本文選自《科學月刊》2023 年 12 月號〉
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