宇宙空無一物
科學家用粒子加速器將物質打碎看它的本質。由份子打到原子,再打到原子核內的質子和中子。打到粒子的時候,加速器能量不夠,無法將它打碎。科學家在瑞士建立龐大CERN粒子加速器,有足夠能量將極為細小的粒子打碎,看看物質的本質是甚麼。這玩意是人類史上最昂貴的科學實驗設備,造價超過90億美元,每年運作費用超過10億美元。花了那麼多錢打碎粒子之後,裡面除了一些能量,甚麼東西都沒有。原來物質根本上不存在,宇宙空無一物。跟著下來,科學主流變成弦理論,即是天下萬物來自能量場和能量糾動。弦理論的深意是沒有物質,只有能量。
能量就是物質解釋很多莫明其妙的物理現象,例如光線有時像光波,有時像粒子。科學家以為光波不是粒子,原來光波和粒子是能量的兩個形態。這樣已經夠驚嚇。更加驚嚇的發現陸續有來。時間和空間是同一東西。我們活在時間空間之中,空間的變化會影響時間。空間細小至完全消失的時候,只有空間沒有時間。空間擴大,時間就會慢下來。當空間擴大至極限,時間停下來。問題是,空間擴大至極限之外,即是扯破時間空間,宇宙會崩壞,即是真空衰敗。真空衰敗的本質是空間擴大至時間停下來。沒有時間就甚麼都沒有,能量和物質完全消失。將部份空間轉成時間會產生能量,這就是將真空衰敗反過來做的結果。真空衰敗消滅宇宙,將真空衰敗反過來做就會創造宇宙。道理就是這麼簡單。這個宇宙的存在證明有東西將真空衰敗反過來做。
誰將真空衰敗反過來做?
是有智慧生命體。
原因非常簡單,用空間創造時間只有最低限度能量,不能凝聚能量產生物質。要產生物質就要在時間空間注入能量,而且有計劃地注入合適能量建立各式各樣能量場。整個宇宙能量總量和分佈,還有各式各樣的物理常數只要偏差一點,這個宇宙立即崩潰。這樣巧妙的安排來得一點都不自然。特別是空間扯開產生宇宙的情況,沒有智慧生物的安排,不會出現。
下回講述這個宇宙如何精心安排,這樣的安排又有甚麼意圖和目的。請留意下回分解。希望還有人看這系列貼文。
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【明報訪問】通識導賞:物理講師看《天能》 路蘭的逆行世界存在嗎?
感謝明報星期日副刊訪問🙇🏻♂️
成個訪問傾咗三個鐘,傾得好開心😆
//港大理學院助理講師、港台《五夜講場》「真係好科學」主持余海峯(David)這陣子常被朋友催促去看基斯杜化路蘭新戲《天能》,「叫我睇完解畀佢哋聽」。戲中羅拔柏迪臣飾演的Neil chok晒咁講時間如何逆行,咩逆熵,咩逆電子理論,聽David解畫後,理清一點點路蘭用科學概念施的戲法,看你會不會同意他的觀後感,「難明其實與物理學無關」?嗱,純學術討論,爛片好片不屬本文討論範圍,只能夠講科學有趣不輸電影,super。
熵是什麼?
將桌面一粒子彈吸上手掌,戲中科學家沒解釋太多未來科技如何做到「逆熵」,只說「不必試着明白,感受就可以了」。主角試了試,似懂非懂明白動作怪異倒帶,就是逆熵,即時間可以倒流。故事簡單而言就是未來的人想用逆熵在他們的「過去」毁滅世界,主角亦利用時光倒流阻止這個圖謀,而他回到過去的方法,是進入旋轉門逆轉時間方向,即像影片倒帶般,逐秒倒回某時間點行動,所以看到鳥倒後飛,也要戴口罩以免吸入逆流氧氣,再入旋轉門的話,就可把時間扭成順向,如常行動,從過去又逐秒回到現在。
停一停,在你的回憶按個pause。David說:「路蘭蠱惑地混淆了觀眾。」
定義時間的方法
物理上如何定義時間?熵是其中一個方法。「熵(entropy)是一個概念,即這個宇宙會愈來愈凌亂,熵代表有幾凌亂,就像我們面前的辦公桌,不執拾會愈來愈亂,而不會愈來愈整齊,有條法則是熵在封閉的系統不會減少,只會增加,所以物理學家說這是時間的箭頭。如我每隔一段時間為辦公桌拍一張照,即使沒表明時間,你也能排列到哪張是先哪張是後,愈亂就是愈後。」
才不是,你會說,我的桌子每天都很整齊。對,這個法則有個前提,是在封閉的系統裏才會愈來愈亂,一旦清潔阿姐開門執房,就是逆熵。難道阿姐已逆行時空?﹗宇宙冷笑一聲,當然不。「她收拾時也有消耗能量,呼吸、消化食物,會變熱能散失,熱能散失的熵(增)是多於收拾房間的熵(降),所以整體對於宇宙而言,熵仍是增加中。」
執房只是局部的逆熵,「生命亦是逆熵的最好證據,生命是高度複雜而有秩序的排列。有人會說達爾文是錯的,物種不會演化,因為生命突然存在,便違反熵增這個物理定律,這聽上去已不太合理,就如執房,以整個系統而言,熵的總和仍是增加,不會減少,如人死後化為塵土,熵亦會增多」。
熵值減少 時間可逆行?
如此,「子彈回頭,人倒轉行,物理上冇話唔得,局部的熵降低,整個宇宙熵增加都沒有問題」。局部逆熵,不代表時間逆行。但如果整個宇宙熵值減少呢?時間理論上便會逆行。在上世紀90年代以前,科學家確曾為此很苦惱。「宇宙大爆炸的理論說宇宙是無中生有,本身連時間空間都不存在,是突然出現的。科學家曾以為宇宙膨脹會減慢,最後會倒過來塌縮,像氣球不吹就會變小。膨脹時東西愈來愈分散,熵便愈來愈高;宇宙收縮,東西會聚集,熵愈來愈低,如果以熵定義時間,就是在未來某一刻,時間會倒轉方向走。」不過科學家後來發現,宇宙膨脹是加速的,永遠不會返轉頭。
終極武器:反物質炸彈
戲中角色Neil隨口提及一堆物理學名詞,睿智說完Richard Feynman的逆電子理論,又說正反電子相撞會導致「湮滅」(annihilation),實際上是兩種概念。先來點科學ABC:物質由各種元素構成,元素的最基本單位是原子,原子由更基本的粒子組成,即中子、質子、電子。中子與質子組成原子核, 電子則圍繞原子核,形成原子。
逆電子理論描述的是「一粒電子順時間向前行,就等於一粒反電子逆時間向後行」。而湮滅就如其名,「一粒正常的粒子,跟反粒子接觸時會湮滅,變成能量」。但要搞清楚,湮滅所形容的與時間逆行無關,「它是講順行的電子與反電子接觸。而我們的世界沒有逆行的反電子,因為這不是路蘭世界」。
電影內常常提及「鈈」與核武,如果要比較毁滅世界的威力,David說,若利用湮滅製造反物質炸彈,「會勁過所有炸彈,包括核彈、氫彈」。正所謂「核爆都唔割」,核彈被視為終極武器,原理是靠核分裂(nuclear fission)產生能量,「將原子分裂後,原子本身一些質量會不見了,碎片加起來會比原本輕,不見了的質量會變成能量,原子彈就靠這些能量造成爆炸」。而另一種威力強勁的氫彈,則相反靠核融合(nuclear fusion)過程中散失的質量取得能量,即前者是分,後者為合。
核分裂要用比鐵更重的元素,核武國常因各自收起幾多鈾起爭端,鈾與鈈都是會被用作製造核武的元素,「二戰掉在日本的兩個核彈,廣島的用鈾,長崎的用鈈」。至於核融合要用比鐵輕的元素,「宇宙有七成以上元素是氫,地球上最多氫是大海」,因此氫就被用來製核融合彈。
製造反物質彈可行嗎?
但核分裂彈,鈾的原子分裂過程只有0.1%質量轉為能量;氫核融合亦有0.7%。如果是湮滅呢?100%。「湮滅可提取的能量是100%,因為兩粒粒子完全消失,即所有質量消失。」
在現實世界,我們與萬物都由正常粒子組成,反粒子並不存在,但有科學家製造過。那豈不是很危險?另一電影《天使與魔鬼》(Angels & Demons)裏湯漢斯救世界,就是制止那一小瓶反物質碰到正常物質,保護梵蒂岡不被炸掉,「反物質不能碰到容器(正常物質)本身,要用磁場定在中間,所以湯漢斯要在容器無電之前找到它,在天空爆炸」。現實中科學家成功製造過反氫原子(由反電子+反質子組成,氫是最輕元素,沒有中子)及在實驗中發現過反氦核,但反粒子碰到空氣(正常粒子組成)都會湮滅,所以要製造殺傷力大的「反物質彈」,在研究如何砌出質量夠大的反物質前,先要解決儲存問題,「人類的科技還不足以抽出所有空氣造成真空」。有沒有國家在研究,就不得而知了。
祖父悖論
假如時光倒流,過去可被改變?
這個悖論好簡單,假設人類真的有時光機,我回去殺了祖父,我便不會存在,那麼又如何會有去殺祖父的我?「科學家爭論已久,如果人類科技夠進步,是否可以發明時光機?」不止祖父悖論,還有費米悖論(Fermi Paradox),「如果真有時光機,為何我們沒見到在時間旅行的人?」David笑言:「至少我一定會回到過去搞搞震,也有陰謀論說是美國政府掩藏這些人,乜都係話美國政府。」
《天能》裏的金句,What's happened, happened,妄圖改變過去是不可能的,這也有科學家猜想過,如物理學家諾維科夫提出的自洽性原則(Novikov self-consistency principle):「發明時光機之後,如何避免祖父悖論?其中一個想法跟路蘭說的一致,設想這個宇宙有安全機制,令已發生的事無論如何都會發生,你拿刀想插阿爺也會突然跣倒。」。但這樣想,除了殺阿爺,你甚至不能回到過去踩碎一塊落葉,每一件已發生的事都不能改變的話,即時光機亦是不可能出現的東西。「如果時空旅行可以存在,而宇宙有機制保護阿爺,這機制亦會同時否定時空旅行的存在。」另外又有另一套講法,「如果允許時光機出現,是像隨意門可以行入去的話,科學家計算出可以開到這個洞,但開的時間非常短,沒可能穿過」。再來一個比較不犯駁的科幻電影路數,便是《復仇者聯盟4:終局之戰》的平行時空了,每改變一個決定,都分裂出另一個時空,回過去殺阿爺會分裂出一個沒有「我」的時空,但與本身那個「我」身處的已非同一時空。
相對論、量子力學 界線在哪裏?
話說回頭,逆電子理論不是說同一粒電子順時向前行,同時就會有反電子逆時向後行?電影彷彿將這個情况放大,放在人身上,拍成主角逆時會見到人倒後行的畫面。不過這種「粒子如何,人也必如何」的聯想,科學上其實未解決。這又回到物理學的千古難題,宏觀描述宇宙運行的相對論與微觀粒子特性的量子力學,至今未有人想到兩者如何能夠相容結合。東西有多細才夠微觀,可用量子力學解釋?多大就會跌入相對論的範疇?沒人知道界線劃在哪,如果說有條明確界線也很奇怪,合理設想應是量子力學的效應會逐漸過度至相對論的世界,反之亦然,但說到底,兩者如何相接還是未解得通的問題。
科學未解的難題,正給予路蘭想像空間創作逆行世界,不過David說,「在我們這樣的大尺度,量子效應不存在,因為每粒粒子有量子效應,加在一起會平均了,數學上計得到平均後便沒有量子效應」。科學家仍在繼續研究多「小」才進入量子力學的世界,「有研究量子論的科學家做實驗,將粒子愈砌愈大粒,看什麼時候才沒有量子效應,發現以60個碳原子砌出來的『足球』(Fullerene)都有量子效應」。
電影有無破綻?
David走出戲院,花了些時間想把情節想通,「複雜是因為戲拍得緊湊,剪接多,沒時間讓人細想。車戰那場很複雜很多人,會去想誰向前誰向後,但物理真係唔關事。好多觀眾看科幻電影覺得自己看不明白,以為是不明白科學,其實明物理都不明齣戲」。例如「未來」的主角倒帶退到過去,駛另一架車至車戰現場,反車、起火,主角被救回後,可入旋轉門再把自己的時間扭回順行,但車的殘骸沒人處理,是否一直留到原地,留到馬路都未起好的過去?「這是不是一個bug呢?」但他好像無意為此「燒腦」,反而滿懷興致與記者研究Inception結局那個陀螺,「有篇文話陀螺其實唔係男主角個圖騰,是他老婆的,他的圖騰是戒指﹗」「吓真係?」「你記唔記得老婆在夢中……」//
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《文茜的世界周報》免疫細胞療法特別專輯系列
{內文}
(諾貝爾獎委員會秘書長(生醫學部門) /Thomas Perlmann)
2018年生理學或醫學獎,由(美國)James P. Allison博士與(日本)本庶佑教授共同獲得,以表彰兩人發現通過抑制停止免疫調節的癌症療法
(諾貝爾醫學獎得主/ James Allison博士)
我今天早上接到獲獎通知,這是諾貝爾獎第一次頒給癌症治療法,之前有頒過發現癌症成因之類的,不過頒獎給癌症「療法」是第一次,我好想大聲向所有為癌症所苦的患者大喊,我好想讓他們都知道,我們有進展了!
當癌症不再人們口中的不治之症,2018年頒出的這項諾貝爾醫學獎,對長期從事免疫療法研究的醫師來說,無疑是莫大鼓舞,且不只是獲獎人,他們所長期服務位於美國南部德州休士頓的MD Anderson癌症中心,這間被譽為全美六大癌症研究中心,同時也是全球公認最頂尖權威的腫瘤專科醫院,也在當下匯集了來自全球的目光。
其實MD Anderson已連續十多年,排名高居全美腫瘤專科醫院之首,無論在肺癌 前列腺癌 卵巢癌 頭頸癌 腸癌 胰臟癌 黑色素瘤等治療領域,都處於全球領先地位,且由於前往求診的癌症病患存活率平均高達8成,每年吸引來自全球近十萬病患前來就診,其中不乏各國政要及企業富商。
台灣率先和MD Anderson建立合作平台的,是位於中台灣的中國醫藥大學,極富遠見的創辦人蔡長海,最早嗅出了免疫療法的潛力。
(中國醫藥大學醫療體系董事長/蔡長海)
大概在12年前的時候,因為我自己感覺到醫療是一種高科技,所以它一定要擺脫傳統的發展, (那時)因為1985年美國NIH,就是美國國家衛生研究院就通過免疫細胞療法,那時候我是覺得這是一個很好的機會,我們要把重點放在這個地方,所以那時候就開始聘請這方面的人才,還有鼓勵教授 醫師出國進修
蔡長海慧眼獨具,2008年率先和MD Anderson簽下了姊妹院的合作關係,那時候全球28所醫療院校,台灣 中國醫藥大學是唯一一間,十年下來 醫院每年送四到五人跨海進修,更是不惜血本,埋下了40多顆高端醫療的種子。
(中國醫藥大學醫療體系董事長/蔡長海)
假如去休士頓MD Anderson,因為它是我們的姐妹院,我們給這個醫師或教授一年200萬,他200萬在休士頓是可以過中等家庭的生活的,假使我們最近在發展細胞療法或是人工智慧智能這方面的,或是幹細胞這方面的,我們給教授和醫師一個人一年是300萬,另外我前年給我們的校長30億,希望他去延聘一百位國外的人才回來,一個人大概是給3000萬,因為學校醫院產業要做得好的話,我剛剛講了人才是最重要
蔡長海把延攬人才視為第一要務,上窮碧落下黃泉地四處尋覓,同時積極規畫在台灣打造「重裝備」,準備購買全球第一台結合重力子質子和氦子的高端儀器以為誘因,於是曾任MD Anderson癌症中心放射腫瘤科影像引導治療部門主任的趙坤山,成了他禮聘回台的不二人選,而趙坤山對MD Anderson的長期了解,也讓中國醫藥大學在切入免疫療法領域時,更能洞燭機先。
(中國醫藥大學副校長/趙坤山)
MD Anderson為什麼在那麼短的時間之內,他能夠崛起,剛剛我提到幾件事情,一個 他對於臨床結果的publication(發表)跟資料的收集跟分享,讓他能夠在世界的舞台裡面能夠扮演一個角色,因為我有資料 我有結果 我告訴你我治療的結果,我怎麼樣去改善他這個結果,他也會跟人家分享,第二個 他把這樣子的多專家 多專科的團隊,把他整合在一起 整合的過程當中,當然是因為他是一個公立的機構 Like a State University(就像一個州立大學) but institution(但是一個醫學機構),每一個人事實上都是,我們都是State government(州政府)的雇員,我們都是拿薪水,所以我們在治療一個病人的時候,剛開始的時候要Put together(匯總)的時候 我們沒有conflict(衝突),如果是一個私人機構,有可能就會有衝突,我如果抓去開刀我就不能做這個,我如果抓去放射治療就不能做這個,我如果做打藥 是誰要打,因為這個Credit(功勞)是誰的,就很多的這些議題就會出來了,但是因為它是這樣子的關係,所以它Among many others(凌駕於很多其他人) ,它可以很快的在這個制度下面,很快的能夠突顯出來它的長處
而中國醫藥大學附設醫院院長周德陽,則是蔡長海在國內發掘的優秀人才,身為腦神經外科權威的他,是十多年前率先投入鑽研細胞療法的台灣本土醫療精英,但他所成功研發出的樹突細胞療法,卻早在PD-1藥物還沒上市前,便已經在病人身上看見療效,於是當2013年Nature(自然)雜誌封面,以免疫療法正在翻轉癌症治療為題,預測未來二三十年癌症將不再被視為絕症,周德陽便知道自己找對了方向。
(中國醫藥大學附設醫院院長/周德陽)
從我當學生時代,我的老師就開始有在講(免疫療法) 其實它不是很新,只是那時候沒有突破,我大概十年前就想到(免疫)細胞療法,那時候還是很多都在做實驗,動物實驗當中,我覺得免疫細胞是最natural(自然)的,現在所謂的化療 放射治療 開刀都還是有傷害,其實人類本身就可以抑制免疫細胞,利用免疫細胞去抑制癌細胞 人類本來就可以,台灣既然號稱台灣的醫療很進步,我們不應該只分臨床或什麼,所以以後 整個會翻轉,包括以後的醫療也會翻轉,因為以前我們醫院,以我當院長來看,我們以前的用藥都是買的 對不對,不管是哪裡買 國外買 都是藥商提供的意思,那現在的藥不是喔,現在醫院本身就可以提供藥,所以醫院就是一個藥廠,所以藥廠的概念就不是單純在醫院之外的,比如說現在很多治療,都是醫院直接替你量身訂做一個藥 給你治療
「讓醫院替你量身定做藥物」正是免疫療法的最重要精神,不再全權仰賴外在統一的藥物或儀器,而是透過刺激或加強自身免疫系統的功效來對抗癌症,可能是透過抽取病患自身血液,或者癌細胞切片 再經由體外培養,劃時代的革命正全面翻轉你我過去對醫療的認知,而台灣有幸已在第一時間和全球接軌。
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