活生生的量子世界

撰文╱費德拉（Vlatko Vedral）
翻譯／張明哲

量子力學不只與微小的粒子有關，還適用於大大小小的東西：鳥類、植物，甚至人類。

重點提要

■量子力學通常被認為是描述微觀之物（分子、原子、次原子粒子）的理論。
■不過，幾乎所有的物理學家都認為它適用於各種大小的東西。它的特徵無法彰顯，不只是因為物體的大小。
■過去幾年來，實驗學者從越來越多的巨觀系統看到量子效應。
■纏結這種典型的量子效應可以發生於大的、常溫的系統裡，包含生物體在內，即便分子的振動可能會破壞其纏結。

根據標準的物理教科書，量子力學是微觀世界的理論，用來描述粒子、原子和分子；而描述巨觀尺度的梨子、人和植物時，就得改用一般的古典物理。分子與梨子間有個邊界，在那兒量子力學的奇特行為消失，出現我們熟悉的古典物理行為。量子力學只適用於微小世界的這種印象，普遍存在於人們的科學知識裡。例如，在暢銷名著《優雅的宇宙》的第一頁，美國哥倫比亞大學的物理學家格林恩（Brian Greene）提到，量子力學「提供一個理論架構，讓我們理解最小尺度下的宇宙。」古典物理（涵蓋量子以外的所有理論，包括愛因斯坦的相對論）則負責最大尺度的世界。

然而，對世界做這種方便的切割，其實是種迷思。很少現代物理學家會認為古典物理和量子力學具有同等的地位，古典物理應該僅是具有量子本質的世界（不論大小）的一種有用的近似。雖然在巨觀世界可能比較難看到量子效應，但原因基本上跟大小無關，而是跟量子系統彼此作用的方式有關。一直到10幾年前，實驗學者仍未證實量子行為可以出現在大尺度系統，如今這已是家常便飯。這些效應比任何人所想的都還要普遍，甚至可能出現在我們身體的細胞裡…more

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總編輯的話　<第113期>

嚇人吧！這是我鍾愛的大學部專題生林子揚受創的左腳，他被違規轉彎的客運車撞倒，再遭巨輪輾過，腳皮撕裂又肉骨分離。療傷半個月後，開始經歷11個小時的重建手術。先由左大腿外側割下長38公分、寬10公分、厚2公分的皮膚和肌肉，縫到他裸露的腳踝上，再由左大腿內側割塊皮來補外側的切口。徵得醫師的同意和協助，我們師生共享全套血淋淋的手術影像，子揚則要我提供當年炸碎我尿道結石的精采內視鏡錄像來交換。

子揚和我都讚美現代外科手術的大膽和精細，但終究是挖東牆補西牆，離我們課堂上討論的以幹細胞造新臟器還有一大段距離，連即時培養出自己的皮膚細胞來移植都還不行，遑論兼具血管、肌細胞和神經的肌肉了。我估算幹細胞醫學工程的實現尚待10年光景，然而將幹細胞應用在食品業的研究竟已啟動，〈培養皿裡的人造肉〉是這新領域的首部曲。作者勾勒的前景是：只要兩個月、10個細胞就能產生五噸肉，一個細胞株就可以養活全世界，此外退牧還林、遏止暖化的環境利益就更大了。倡導者的創意可以欣賞，而實現的時程又是另一回事了。

五年前在吳健雄科學營，我聆聽台大李嗣涔校長的演講「科學的疆界」，他由暗物質、暗能量談到手指識字等特異功能。隔鄰的記者詢問感想，我脫口評為胡扯  …more

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邪惡外星人是一種迷思

撰文╱薛莫（Michael Shermer）
翻譯／潘震澤

霍金認為地外智慧可能帶來危險，這種想法錯了吧？

隨著艾倫望遠鏡陣列在美國北加州的尋找地外智慧（SETI）研究院開始運作以來，人類與地外智慧的會面之期已然成熟，而且可能會提早，因為根據英特爾公司共同創辦人摩爾提出的定律，電腦計算能力每1~2年會倍增，而這條以級數增加的曲線適用於大多數的科技，包括尋找地外智慧在內。根據天文學家暨SETI研究院創辦人德瑞克的說法，今日人類搜尋地外智慧的能力是50年前的100兆倍，而且在可見的未來還看不到這種級數增加的盡頭。因此如果真有ET，人類將與其相會。問題是見面後會發生什麼事？人類又要如何因應？

這些原本屬於科幻小說的問題，如今則由現存最古老且地位最崇高的科學期刊之一《皇家學會自然哲學會刊A》進行了嚴肅的討論：該刊2011年2月號以〈偵測地外生命及其對科學與社會的影響〉為專題，刊登了17篇學術論文。像人類社會將陷入恐慌或發生大幅騷動，或是科學家及政客會密謀遮掩事實等迷思，都有許多回應指出錯誤。在此舉兩個實例：2010年12月美國航太總署（NASA）舉辦了一場記者會，宣稱有種以砷維生的新生命形式；另一則是1996年有科學家宣稱在一塊火星岩石中發現了古老生命的化石證據，當時的美國總統柯林頓還為此發表談話。因此，經費緊縮的NASA與靠募款維持的私人機構SETI研究院要是發現了任何地外生命，不論是微生物還是火星人，都會大聲叫嚷，讓舉世皆知。問題是我們應該朝外星人喊話嗎？

霍金認為，人類應該閉上嘴巴。他在2010年「發現頻道」製作的紀錄片中解釋道：「人類只需看看自身就可以知道，智慧生命可能發展成什麼模樣，就連我們自己也不願意接觸。我可以想像把母星球資源消耗殆盡、以巨型航空船為家的外星人。這種科技先進的外星人可能成為遊牧族，征服並殖民他們所能遇上的星球。」從人類不同文明相遇的歷史來看，較為先進的文明會毀滅或奴役較落後的文明。霍金的結論是 …more

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