2013年12月21日 星期六

講話

以前看一位同事在乒乓球桌邊對著場上正在玩的另一名同事說:「他發的球那麼爛,你還接不起來?」講一句話就輕鬆的將兩個人同時給罵了,自是對他刮目相看。

最近看了一位知名的器樂家來台演出,電視台有他的專訪。主持人問他的追求是什麼?他回答說:「我已經有一片音樂王國了 (自然說他是王) ,追求的自然不是名與利。如果追求的是這些,那不就成了影歌星?」嘿,一句話同時將同行及其它表演藝術工作者都罵翻了,才知道我那位前同事簡直是溫柔敦厚。


再聽到他的演奏,就不免想起這段話。對不上,再也聽不下去。還是聽馬友友好,聽他講話的神氣,彷彿在聽他演奏的大提琴曲。

2013年12月16日 星期一

新說法;櫛水母是人類的老祖宗

瞧,這是人類的老祖宗。

以前認為人類是從海綿的腔腸動物 (cnidarians) 演化來的。櫛水母 (ctenophore; comb jellies) 也是腔腸動物,但有分散式的神經。它在寒武紀物種大爆炸時就單獨演化出一門 (phylum)

這是 Science 的文章,所以唬爛的機會少一些。但 ctenophore 的基因圖譜未定序完成,要與其它物種詳細比較還言之過早。

與現在時興的議題有關的一點是櫛水母是雌雄同體 (hermaphrodites)。如果相信人是由演化而來的,這也許提供了一點在性取向思考的空間。



http://en.wikipedia.org/wiki/File:Ctenophore_body_vert_section.png
http://www.chinatimes.com/realtimenews/20131217002177-260408

http://en.wikipedia.org/wiki/Ctenophora

2013年12月7日 星期六

林孝信•保釣•世新

引述這則新聞 [1] 不是對李兆良的「新發現」有什麼特別的想法。李兆良說鄭和發現新大陸,在許多書中提過他的想法。但是他的主張還有待更謹慎的處理。新聞中說明代文獻已提到番薯等美洲植物。但明代與西方並不是沒有接觸,這些植物也可能是哥倫布帶回歐洲再傳到東南亞後再到中國的。像番薯,維基的說法[2] 是「明朝萬曆十年(1582年),從當時的西班牙殖民地呂宋(今菲律賓)引進中國,由東莞人陳益安南首先引入廣東。萬曆二十一年(1593年)五月,福建長樂人陳振龍又從呂宋攜帶回中國,試種後,「甫及四月,啟土開掘,子母鉤連,大者如臂,小者如拳」,福建巡撫金學曾大力推廣,並撰《海外新傳七則》。」這都已是萬曆朝的事,距哥倫布「發現」新大陸已有一百年了。所以要能成說,還要下許多工夫。

要讓人看的是照片中坐在中間的人,頭髮全白的林孝信。林孝信是保釣的領頭人物。台大物理系畢業後,他申請到芝加哥大學。楊振寧、李政道都在那兒待過,是台灣唸物理的人心目中的聖地。保釣時林孝信極為活躍,可後來被台灣方劃為左傾的一邊,從此生活陷入困境。台灣的護照先被撤銷 [3],當時也不知有聯合國難民護照可以申請,學業當然也中斷了。

有一年去訪問一位在芝加哥大學唸書的同學,他興致沖沖的要帶我們去見這位傳奇人物。當時政府在海外的監控還很嚴峻,我想一行人去見他,對他對這一群人未必是好事,因而作罷。

新聞中說林孝信現在世新大學主持「釣魚台教育計畫」,這讓我心頭有些觸動。世新是成舍我先生以一己之力興學的。治校勤儉,據說以前教職員用完文具得拿用完的舊品去換新品。但世新在台灣猶有政治迫害的年代收容了許多異議人士,讓這些異議人士有個落腳、謀生的餘地,也許林也是在台灣政府准許其訪台後在數地棲息後最終選擇在這裏落腳。如果勤儉治校是為這個目的,值得佩服。


2013年11月15日 星期五

台灣․麵包

台灣不產麥,麵包自是外來的食物。台語叫「胖」,大概是經由日本再傳播來的拉丁語系詞彙。拉丁文麵包叫 panem,義大利文叫 pane、西班牙文叫 pan、法文叫 pain,都與此相近。當初學法文時才知道連名字也是外來的,沒有叫成番糕、番餅。語系中較遠的英文叫 bread、德文叫 brot、荷蘭文叫 brood,那又是另一國了。

以前台灣的麵包也像日本和果子,只得甜字,麵包本身一味鬆軟。最大宗的紅豆和奶油麵包,只是換了餡。後來歐式麵包進來了,花樣才繁複起來,麵包本身的嚼勁才有講究。

麵包之中我獨沽兩味:法國麵包與可頌。這都是不靠餡料、添加物調味、只憑師傅做工的簡單食品,吃起來味覺不會手忙腳亂的。

台灣法國麵包做的店家多,水準以上也不少,但是有一次在台北車站買了 Mason Kayser 的法國麵包之後,此後就沒有變過心。它的外皮比一般的硬些,卻不是乾硬,咬下之後細細碎碎的。內裏呢,拿出來扯一扯就知道,鬆軟之外,延展性極佳,這就是吃的時候嚼勁的源頭。

可惜好日子只得三兩年。台北火車站那家與隔壁常排有三兩行顧客的蛋糕店相比,不是用「門前冷落車馬稀」可以說盡的。其本店在微風廣場,又不是必經之地。兼之生性疏懶,為美食專走一遭是不肯的。發現它不見的那一天,心中的失落感,有如金庸或高陽停筆,自覺人生的樂趣少了一半。

至於可頌,台灣做的人較少,水準也不夠。上面提的 Mason Kayser 據說在法國得獎的是可頌,還不是法國麵包。可是可頌連做起來模樣都不像,吃起來也傷感情。國外呢,到國外旅行,當然不會專挑麵包店逛,碰上好吃的都是在餐廳中偶遇的,有兩家一直不能忘情。一家是紐約的 Palace Hotel 的早餐。那家旅館是辦 investor relations conference 的經常場所,吃早餐時望一望,經常會看到財經新聞上的熟面孔。另外一家是香港東方文華酒店的一樓餐廳。有一陣子在香港有場官司,律師樓就在飯店的斜對角。律師和我有同好,每次早餐進門都不用另點:一杯黑咖啡、兩份可頌、一份礦泉水,坐定不久後就會送上來。好的可頌外表要酥脆、flaky,牛角部位尤其如此。而內裏的韌性要佳。礦泉水是用來 refresh 的。吃過幾口味覺鬆懈了,潤一潤口,重新出發。只可惜可頌和培根一樣,不是這年紀消受得了的東西,只能偶一為之。

年紀稍大,樂趣漸少。法國麵包和可頌難覓。兼之又住深山林內,平日少有機會見市面,不知道有沒有博雅君子可以指路?


2013年11月11日 星期一

DNA 與歷史

DNA 來研究歷史是另闢蹊徑。就如同以現在天文學來檢驗天文史,可以有相互發明,又有堅實的科學證據。

譬如天文史有記載「日出二旦」的天文異象,指的是早上日出了兩次,而不是因大氣中有冰晶折射而形成多重太陽影像的景觀。經過現代天文學的演算,發現是因為日出時分即遭日全蝕,以致破曉了兩次。因為中國天文史的記載還算周全,有此異象的曆時記載,因此對歷來的曆法也有機會印證一次。

《三國誌》中曹魏的將領多有夏候、曹氏等,曹操與此二姓氏有淵源大致無疑。曹操攀附曹參的高門,恐怕是那個時代的通則。劉備不也說是漢中山靖王之後嗎?

新聞中云:「初步判定遼寧東港大孤山、鐵嶺腰堡兩支曹姓屬曹操後裔。」我想這也符合當時情勢。司馬氏篡位之後,由於已平蜀漢、孫吳,曹氏族人只能往北方避禍。當時曹魏、晉力量未能及於北方。曹操不是還要付贖金才能將故人蔡邕的孫女蔡文姬贖回嗎?也讓我們有機會聽到今日猶傳的《胡笳十八拍》。

DNA 的工具加入歷史,的確讓歷史有機會在故紙堆外做學問,而且是科學。



2013年10月30日 星期三

基改食物的危機

我老婆定義的「天然食材」,是從物料、添加物、製造過程到包裝、容器都要完全透明的。於是從超市買了黃豆、白芝麻,到中藥房買了南杏仁,自己買了製豆漿機來磨、煮。以為這樣做的豆漿從原物料、製作到成品都是自己掌控的。這樣做出來的豆漿再加上麥片與葡萄乾烹煮出來的不知名的粥糊,當成早餐吃了好幾年。每次驗血的結果都在醫生近乎嚴苛的各種值域的區間內。無糖、無油、無鹽、高纖又降膽固醇,常常自以為是健康食品。

沒想到還是敗給基改食物了。原來其中的黃豆是基改的食物機率甚高,台灣有百分之九十的黃豆是基改的黃豆,而且台灣沒有區分食用及非食用的黃豆。

對於基改食物,我倒沒有許多人從本能上或宗教、倫理的反感。事實上我們所吃的近乎一切食物,都有基因改良的痕跡,只是基因改良的手法不同。我們現在吃的米飯,與良渚文化遺址中的粳米殘粒,已有非常大的差別。按照生物自然演化的速度,不可能幾千年就有如此翻天覆地的變化。至於水果,更不用說了,許多品種,像是釋迦鳳梨、金煌芒果等,都是近年培育出來的新品種。只是以前基因改良的手法,從嫁接、混種雜交、擇株不等。用試誤的手法,從原來沒有方向性的突變中挑出極少數成功的例子。而現在的基改不過是準確的將希望的顯性直接以 DNA 的方式植入。如果以戰爭來當比喻,以前的基改是傳統戰爭的狂轟爛炸;而現在的基改是用精靈炸彈,手術式的精準作業。

那基改黃豆我又怕什麼呢?1996 年上市的基改黃豆 (genetically modified soybean) GTS 40-3-2 [1] 最大的「改進」是它的抗藥性 (抗什麼藥待會兒說),而這抗藥性是來自截取抗藥性很強花椰菜鑲嵌病毒 (cauliflower mosaic virus) 中一段質體 (plasmid) DNA

黃豆本身有胰蛋白酶 (trypsin),足以對付大部份的病蟲害。會妨礙它的收成的,就只有與之競爭養份及生存空間的雜草 (weed)。所以傳統的黃豆以前植栽時會每年噴一次除草劑。這除草劑是全世界最常用的農藥之一。學名是草甘膦 (glyphosate) [2],美國的商品名叫 Roundup,在台灣叫年年春。這除草劑之所以流行除了是因為有效外,最重要的是對人體毒性很低。但它噴灑時,也會傷及黃豆本身,阻斷黃豆芳香族代謝產物的生物合成 (biosynthesis of aromatic metabolites),這也是它用來殺死雜草的機制。由於人類本身沒有這一類的生化機制,所以草甘膦的殘留對人類的影響也較小 (但是喝個 100 ml 也足以致命!)。因為草甘膦對於傳統黃豆的生長也有影響,所以過去農民在噴灑時有自利動機的節制。

但是基改的黃豆因為對草甘膦有抗藥性,農民在噴灑除草劑時,沒有傷害黃豆的顧慮,使用次數及量都增加了。這使得植栽的地點的公共衛生亮起紅燈。從 1996年起,黃豆產地的公共衛生研究顯示除草劑的使用增加與慢性病的增加之間有顯著的相關。另外,在德國柏林的公共衛生研究中發現在人體尿液採樣中,草甘膦的含量竟達當地飲水最高容許量的 5~20 [3,4],顯示除草劑殘留的問題比我們想像中的嚴重。

所以基改黃豆要擔心什麼呢?第一個是大多數人真正的擔心,其實是這植入的基因片段吃了會怎麼樣?這一段基因會不會被轉錄到其它植物 (譬如雜草,變成抗除草劑的超級雜草),甚或人體上?基因工程科學家的回答是肯定的 No。原核生物 (prokaryotes) [5] 與真核生物 (eukaryotes) [6] 最大的不同是真核生物有細胞核,所有遺傳物質被緊緊的包裹在其中,而原核生物 (譬如細菌) 沒有細胞核,所以遺傳物質容易互相交換。這是為什麼真核生物要靠性來交換、重組基因;而原核生物卻如此容易突變,對抗生素的抗藥性如此容易傳播的原因。基於對分子生物學的瞭解,我相信這個說法,但是很多人是不買帳的。

另外的兩個顧慮是基改黃豆的農藥殘留以及在植裁過程中對環境的影響,尤其第一個對我是迫切的危機 (clear and present danger),我現在己經改用有機黃豆。但這只是以自慰,因為食品檢驗的把關才是問題的癥結。標有機的真的就有機嗎?只要嚴格檢查農藥殘留,這個問題的威脅就較小。

公平的說,這兩個顧慮不是基改食物所特有的。草甘膦是台灣使用最廣的兩種農藥之一。沒有基改食物,它也一樣存在於環境及食物之中。問題又回到最基本的,食品檢驗與環境控制。

我已經努力親為食物,但還是留下令我遺憾的缺口。做豆漿時,沒像老婆做時先將材料泡一整晚,現在腸子都悔青了。園子中還有些空地,也許我應該自己種黃豆、小麥、芝麻、杏仁及葡萄。眼見為信。

[6]: http://en.wikipedia.org/wiki/Eukaryotes

2013年10月28日 星期一

「排油」減肥

我以前一直以為「排油」是類似「人體磁場」一樣,是賣草藥的人向壁虛構出來的,是話玲瓏的台詞。最近看威力纖 plus 的案子中提到了禁藥 cetilistat 才知道真的是「排油」。

人體脂肪的吸收其中之一機制是經胰脂肪酶 (pancreatic lipase) 裂解腸子中的三酸甘油脂 (triglyceride)沒有胰脂肪酶,三酸甘油脂無法水解成可被吸收的自由脂肪酸 (free fatty acid),就直接從腸道中排出去。而 cetilistat就是胰脂肪酶產生的抑制劑 (inhibitor)。這真是「排油」了!

只是這樣抑制油的吸收,當然要付出代價。常見的副作用是油稀便 (oily, loose stools)、大便失禁 (fecal incontinence)、常要上廁所 (frequent bowel movements)、脹氣 (flatulence) 等。這些都是腸子中滿是未分解的油很容易想到的現象。如果這樣敘述沒有感覺,吃一整副烏魚子就知道是怎麼一回事了。烏魚子滿是油,經過腸道時人體產生的人體產生的不足以裂解其中所有的油脂,其餘的就會從腸道中直接排出。

另外,因為缺乏油的攝取,因此脂溶性的維他命 (fat-soluble vitamins) ADEK 的攝取也會受到阻撓。長時間服用,缺乏這些維他命的症狀就會浮現。


現代醫學已開始利用人體傳輸機制來對抗疾病,譬如抑制對血清素 (serotonin) 的吸收以治療憂鬱症,降低對胰島素的抗性以控制血糖等。但這些都是在療效及副作用的評估下的權宜。對於飲食及體重,食物控制及運動是代價最輕微的作法。又要吃的好,又要身材曼妙,天下無此等美事。

2013年10月26日 星期六

彰化油

在目前的油風暴中,大統在彰化田中,富味鄉在彰化芳苑。出來為 GMP 標章講話的魏應充,本業頂新原來也是彰化的製油業。這麼多的製油業集中於一小塊區域當然與地理有關。

小時候四季有四季的苦。秋季的苦是小學制服未換季,短褲、裙子還在,秋風一起,飛砂走石,這真正是台語裏的「風飛砂」了。沙子打在小腿上,比老師的細竹枝打在腳上還疼。這猶是離海較遠的鎮上。騎十來分鐘的腳踏車到海邊,更是沙塵滿天。現在遊客麇集的芳苑鄉王功福海宮,從前廟前全是經年不散的沙丘。

這樣的地理景觀,到了六年代政府開始植防風林後才見改善。而於溪湖二林之間上廣告片的綠色隧道,就是那時候防風林成材了。

以前這樣乾旱、鹼土兼風砂的地理,適合種的東西實在不多。大抵除了以前的主食、隨種隨活的番薯外,經濟作物只有花生和蘆筍還勉強種的活。後來到日據時代,才又改種也是旱地的乾蔗。花生與番薯都是十五世紀後才從南美洲傳至中國的作物,沒想到台灣初期的開墾對它們的依賴是如此之深。花生主要用途當然是用來榨油,這也是為什麼彰化製油業盛行,因為接近物料原產地。

彰化南方濱海地區的製油大致始於道光、同治年間,與大量移入人口墾殖的時間約略只差一兩個世代。最早可考的稍具規模的製油坊為二林慶利號油坊。創始人是在當地仁和宮 (媽祖廟) 題「后來其蘇」的洪昌邦。現在鎮上還有個小古蹟,是個遵古法製的油坊博物館。


小時候打油都是提著空玻璃瓶去油坊「搭油」,手巧的會在玻璃瓶上打一個瓶口結比較方便提攜,免得手拿的粘兮兮的。店裏的伙計先將漏斗搭在瓶口,按斤兩從油桶裏一勺一勺的往瓶裏加。待在店裏時,一屋子的花生香,榨油就在後房。從物料到製造程序都一目暸然,比現在去超市去買莫名所以的東西安心多了。

2013年10月21日 星期一

從西螺大橋思想起

西螺大橋滿六十歲生日,這是從完工日起算。其實從日據時代就不斷有地方仕紳敦促日本政府興建,後來因為二戰物資缺乏停工。國民政府來台後,1948 年西螺鎮長廖重光又再次敦請政府修建,終於於 1953 年建成通車。以前唸書時暑假最愜意的事就是騎腳踏車至濁水溪岸,坐在竹蔭下乘風徜徉。然後騎過西螺大橋極目西眺,彷彿望得著海。再回頭,跟路邊的瓜農買現摘的西瓜。

以前就知道家中有廖重光這號親長,可一直到張超英的《宮前町九十番地》[1]後附的泛黃照片中才第一次見著。廖重光我外祖父得叫舅公,是我外曾祖母的舅父兼叔父。

母親說以前隨她祖母回西螺娘家,若是河床乾涸的日子,汽車就直跨濁水溪,汽車走在濁水溪滿佈卵石的河床上雖然顛簸,倒也不用太久。若是溪水漲了,就得先搭台糖小火車至田中,轉搭火車過濁水溪到斗六西螺,然後再轉搭汽車至西螺。清晨出門,傍晚才到的了。雖然征塵僕僕,可回到祖母娘家卻是美事一樁。吃飯時四個丫頭侍膳,一個手搖蟲膠唱盤,一個搖扇子,另外兩個才是管食具飯菜。飲食精饌就更不用說了。

外曾祖母本姓邱,父親是前清明經邱緝臣 [2],母親是正是廖重光的姊姊。因為是姻親,廖重光又拜邱緝臣為師,所以是姊夫兼業師。1895年邱緝臣因不願做日本臣民,舉家東遷,卻將幼女托給當時已成家的廖重光之兄,所以廖重光就從舅舅變成叔叔了,外曾祖母也因而改姓廖。而邱緝臣一家便成了日本第一次台灣人口統計中「台灣計二百九十萬餘人口,僅有六千多人內遷」的一小撮份子。邱緝臣以詩、書聞於當時。外曾祖母的姊姊邱蘊玉 (韻香) 也以詩名,得過全國桂冠女詩人第二名。父女倆在福建海滄還有紀念館,紀念這一位愛國詩人。中央圖書館也有他們的詩集。我手中也還留有他們的手澤。

為什麼隔著濁水溪如此不便卻還結親呢?外祖父一家自道光年間遷台後,一家都一直擔任二林庄的總理。以前二林庄包括二林上堡、二林下堡和深耕堡,約略包括今之二林、竹塘、芳苑、大城以及跨過濁水溪的二崙、油車等地,南端遠至虎尾溪溪,計七十九庄,與西螺是毗鄰交錯。地方上門當戶對的大多是同宗,所以提親大概是北向鹿港、南向西螺。而在西螺呢,廖姓也是望族,所以提親也是北向二林、南向嘉義,邱緝臣就是嘉義人。

廖重光為建西螺大橋是出錢出力,台灣中部的天然屏障因之而除,地方上感念他的貢獻自不待言。可建西螺大橋也有那麼一點點的私心。廖重光的女兒也是嫁給二林鎮上的一個留學日本東京帝大的醫生。小時候去看醫生總是不自在,進門要先叫姨婆祖、舅公祖。廖重光的女兒、姪女都嫁到隔著濁水溪的彼岸去,有西螺大橋回娘家省親便當多了。就算是利人也小小利己吧!

References:
[2]:http://smallintelligentsia.blogspot.tw/2011/09/1895.html

2013年10月9日 星期三

2013的化學諾貝爾獎


用這三個化學諾貝爾獎得主的英文名字 Google 遍了,也只得和中文新聞類似的結果。

化學我不熟悉,所以我只能約略知道他們的貢獻是電腦模型。以前物理分理論和實驗,八O年代後又多了計算物理 (computational physics) ,基本上是用電腦來模擬複雜系統。最早應用在 Lattice QCD (Quantum Chromo Dynamics,量力色動力學,強作用的理論),由於 QCD 是高度非線性系統,解析解近乎不可能,所以用電腦試圖在時空晶格上模擬。有段時問這是吃大學計算機 CPU 時間最兇的計算之一。

以後電腦應用的領域日漸擴增,凝態物理 (condensed matter) 現在對系統也多有商用的軟體對各種作用力、材質參數模擬。只要放入合適的條件,實驗做出來的結果就相類。

在我當學生的階段,學高能的人要會做積分,十幾重積分是家常便飯。學凝態物理的人要會解微分方程。雖然解析計算工具 Mathematica 當時已有鶵形問世,但是手算的還是比 Mathematica聰明的多。

前一陣子碰到一位星大的教授,他感嘆現在用這些軟體的學生連 coding也不會。而凝態物理主要期刊 Physical Review B的編輯也頗感頭痛。他說現在亞洲大學經費相對充裕,買了許多這類的軟體。投稿的論文,有很多是這類軟體 cranking paper出來的。


單靠電腦程式當然做不出好科學的。但是好的電腦程式可以在架設實驗前就先將系統模擬過一次,可以省卻摸石頭過河的過程。當然,好的程式要先有好的理論,這是一切科學的基礎。

2013年10月8日 星期二

Higgs 粒子

2013年物理諾貝爾獎揭揭了!

得獎的是兩位高能理論物理學家 [1]。其中一位是以其為名的。這個弱電作用 [2]的最後粒子在今年初 (March 14, 2013) 由多國合作團隊 (包括台灣中研院、台灣大學、中央大學等) CERN 的強子對撞機 (hadron collider) 共同發現。當初蓋強子對撞機的主要目的就是要尋找Higgs粒子。

關於它的理論,早在 1964年便由這兩位得獎的物理學家提出,卻在半個世紀之後才終於發現。當初需要此 Higgs粒子 [3] 的動機是因為在完美的弱電作用下,基本粒子是沒有質量的。但所觀察到的弱電作用基本粒子如W+W-Z等粒子均帶有質量,因此這個弱電對稱需要有被某種機制破壞。

對稱被破壞的機制有許多方法。高能物理學家借了凝態物理學家的傳統智慧,以自發性對稱破缺 (Spontaneous Symmetry Breaking; SSB) 來解釋弱電作用被破壞的事實。在自發性對稱破缺下,其實弱電作用本身的對稱還在,但是基態 (ground state) 的存在破壞了這作用的表面對稱。譬如有一個 W 型的位勢 (potential)。此位勢在對 W 的中軸來說是左右對稱的。通常物理會選擇最低能量的解,而在 W 型位勢中,兩邊的尖底能量都一樣是最低的,但大自然只能選擇一邊。一旦大自然選擇左邊或右邊,由基態來看左右對稱就被破壞了,這就是自發性對稱破缺的機制。有了自發性對稱破缺,參與弱電作用的粒子便有來源取得質量。

發現的 Higgs 粒子質量約 125 GeV (10^9 電子伏特,是能量的單位) ,大概是質子的一百多倍重。幸好在此能量發現了,否則根據理論預測,在再上去的很長一條能帶都是「沙簇」地帶,也就是不可能存有 Higgs 粒子的地帶。如果要往上再追尋,勢必要建一超高能量的對撞機。以參與方國的經濟狀況來看,投入這似乎無益於國計民生的基礎研究是比較不可能的。。如此一來,人類對於弱電作用的瞭解會永遠缺一角。

發現 Higgs 粒子是人類科學的重大勝利。一個半世紀前單憑理論模型預測的粒子在自然中被最終尋到。這也顯示了科學的兩大特性:有預測能力,也可以被驗證為真或為偽。

短期內高能物理學家會忙於分析實驗數据,譬如計算和測量 Higgs 粒子的作用和衰變模式。可下一步呢?有人已經把腦筋動到超對稱 (supersymmetry) [6] 了。

至於用「上帝粒子」,那是媒體的噱頭,就好比講地震是地牛翻身一般。學科學的人沒有人這樣稱呼的。
References:

2013年10月7日 星期一

All that gold!

對黃金有沒有感覺?由於最近幾年的經濟及金融動盪,各國央銀紛紛加碼買進黃金。今年金價崩跌,各國央行慘賠。美國聯準會自 2011迄今就賠了五千多億美金。中國大媽就更不用說了。

新聞 [1] 中說「倫敦世界黃金協會(WGC[2] 預估,持有占總開採量 18% 黃金的世界各國央行,今年最多將增持 350 公噸黃金,價值約 150 億美元。」,其實央銀的蛋頭們並不傻,這個數字其實是顯示在減碼之中。

全世界自有文明以來已開採的黃金約 17.4 萬噸 [3]。如果把它鑄成一塊大金塊,是一塊 21 立方公尺的大金塊,不是很大,是不是?每年新開採的黃金約二千噸。所以今年各央銀新添購的 350 噸約只佔新開採量的 17.5%。與以前的持有率相較,是略為減碼。

WGC Numbers & Facts [3] 是個有趣的網頁,有許多意想不到的故事及事實,建議一看。其中講到 In 95 BC, Chinese Emperor Hsiao Wu I minted gold commemorative piece to celebrate the sighting of a unicorn. 這也許是全世界鑄紀念金幣的濫殤。但這段文字犯了幾個錯;第一個是元狩元年,是 122 B.C. 而不是 95 B.C. 獲獨角白麟,這是中國帝王有年號的肇始。另外,漢武帝少有人稱孝武帝,雖然漢文帝也稱孝文帝。其它的也許還好。


最後談一下金本位 (gold standard) [4]。在通貨膨脹的時刻,人們總會緬懷金本位的制度。從新聞中算一算現在的金價,一噸約四千多萬美金。全世界已開採的黃金算來只有七兆美金的市場價值。這個數目只比美國一國國債的數目稍高。雖然金本位不必要求百分之百的準備,但總是要有發行貨幣的相當的百分比才有辦法支撐信心。以現在世界經濟的規模,金子的價值佔的百分比已微不足道。何況用來當準備金的黃金只佔開採總量的 18%60%以上的黃金都戴到仕女身上去了。金本位的日子早已經遠颺了。

References:

2013年10月4日 星期五

《倚天屠龍記》裏的明教

最近看陳學霖的《明初的人物史事及傳說》http://www.books.com.tw/products/CN10707787,才發現《倚天屠龍記》的明教可能是信錯教了。

小說中引入明教是因為要引入朱元璋,帶出明的國號。朱元璋原受小明王韓林兒節制,而韓山童、韓林兒父子也在明教座下,這一切安排的好像合情合理。但是正史上的記載都說韓氏父子是白蓮教,韓林兒的祖父也是白蓮教。明教沒被提過。

有幾個教派一直被混著談:摩尼教 (明教)白蓮教及彌勒信仰。吳唅 (就是那三位因《三家村夜話》揭起文化大革命其中之一) 的主張顯然是這些信仰在元末已交互混雜,所以名稱或有混雜,這是 80年代以前的主流看法。80年代後,這個看法開始受到質疑。

摩尼教是基督教伊朗馬茲達(祆教)教義混合而成的波斯宗教體系,唐時經西域輾轉傳入中國。摩尼教在中國又稱作明教,是因為信徒稱呼他們的神為「明尊」。明教入中國後因受唐武宗會昌滅法,逐漸融入道、釋而本土化。白蓮教源於淨土宗。裏面有彌陀信仰、彌勒信仰等。

代宗鑒作《釋門正統·斥偽志》,列舉了三種"邪偽"之教:摩尼教、白雲宗、白蓮宗[2]這裏的"邪偽"以及下文的"食菜事魔"自然是因為流派不同而黨同伐異,不必理會。但是因為受佛教的影響、或為佛教的衍派,而其行為相類"食菜事魔",所以被歸類相近。《佛祖統紀》中的記載也大致如此。

明教的經典主要是《二宗、三際經》,然而也有《大小明王出世經》。這是支持韓林兒自稱小明王的證據。但白蓮教最主要經典《大阿彌陀經》說「佛言:阿彌陀佛光明,明麗快甚,絕殊無極,勝於日月之明千萬億倍,而為諸佛光明之王。」所以明王是指阿彌陀佛,而且與韓家三代正史載信仰白蓮教相符。這是較近的看法。

金庸寫小說自然不必受這些細瑣考據束縛;有波斯美女黛綺絲當然增色不少。

References:

2013年9月30日 星期一

無中生有的宇宙 (A universe from nothing)


還在教書那幾年,有一個轟動學界的大新聞,物理學家霍金 (Stephen Hawking) 在《Playboy》中接受訪問,談的正是宇宙如何創生。那時候學界真是又驚又喜:驚的是《Playboy》居然會談這麼正經八百的話題;喜的是《Playboy》從此有理由放入圖書館採購清單了。

現在宇宙的圖像對我們是越來越清晰。宇宙的年齡是 137.2 億年。注意,這是四位數的精準,不再像以前模糊的約 140 億年。它始於一次大爆炸 [1],然後先經急速膨脹,至今仍持續加速膨脹。支持這個理論的證據也很明確:一是2.7 K的宇宙背景幅射 (cosmic background radiation) [2]。以前用天線接收電視時,在沒節目時螢幕顯示的黑白斑點有 1% 就是來自於宇宙背景幅射。二是哈伯 (Hubble) 所觀測到的各星系正在持續遠離之中 [3]。三是宇宙中輕元素的豐度 (light element abundance)。如果宇宙始於大爆炸,宇宙中輕的元素諸如氫、氦、鋰的豐度是可以預測的 [4],氫約佔 3/4、氦約佔 1/4、還有一點點的鋰。今日所觀察到的宇宙正是如此。三個支柱,鐵證如山。

我們在夜間仰望星空,讚道:「天空多麼希臘」,看到的顯然是可見物質 (visible matter)。可是如果觀察星系中的個別星體運動,發現星體的運動速度快的超過預期,不是可見物質所產生的重力吸引力所能維繫的。所以必然有些黑物質 (dark matter) [5] 存在,也貢獻了重力吸引力,才能維持我們所見星體的快速運動。如果宇宙只有可見物質及黑物質,由於這些物質均有重力引力,宇宙膨脹的速度勢必會因這些引力而逐漸減速下來。然而自 90年代後,觀測到的是宇宙膨脹的速度還在加速之中。這需要其它的機制來解釋,黑能量 (dark energy) [6] 於是嫣然上場。黑能量基本上是產生斥力 (或者是負壓),將星系彼此推離。以現今觀測到的現象來推估,宇宙中的總能量只有 4.9% 是可見物質 (記得質能轉換式 E=mc^2!)26.8% 是黑物質,68.3% 是黑能量 [5]。如果宇宙持續如此膨脹,將來各星系會繼續遠離。我們的本星系乳道銀河 (Milky Way Galxy) 將與仙女座 (Andromeda) 碰撞,融為一體,但這也是我們將來唯一可見的星體。其它的終將離我們遠去,不復可見。這是我們最近期的宇宙圖像。

所以進程、現況以及歸宿都有了。現在最精彩的來了,這一切是如何起始的?如果以哲學的方式發問,問題會是:「什麼是第一因?」物理學家現在的理論是無中生有,Make something out of nothing! 宇宙原始於空無一物,總能量為零。也許首先會被挑戰的是能量守恆。有物質當然是有正能量,但是物質間的重力引力是負能量,將這些能量相加減,還是維持零能量,這就是無中生有的秘密。那麼空無一物的「真空」又如何會觸動這平地一聲雷的大爆炸?答案是量子漲落 (quantum fluctuation) [7]

量子漲落是量子理論的最精彩呈現。在量子現象中,即使是真空中也可以併生出一些虛擬粒子,進而造成實質物理效應。這些效應是可以實際被觀察到的。譬如 Casmir effect [8],兩片平行金屬板置於無外加電場的真空之中。照古典電磁學,這兩片平行金屬板應該屹立不動。但是量子漲落產生虛擬光子 (電磁場),因而對這二片平行金屬板產生了推、拉的效應。霍金也是以這樣的機制來構想他知名的黑洞幅射 (black hole radiation) [9]。而霍金在《Playboy》中受訪的正是以量子漲落來解釋如何無中生有。要注意的是,宇宙大爆炸之前真是空無一物,連空間和時間都沒有。

書中的前 2/3 的篇幅清楚的解釋了 state-of-the-art 的宇宙觀,讀來愉快。書中的後 1/3 漸入哲學、甚至神學層面。譬如為什麼我們的宇宙為何如此平坦,我們又為何剛好可以觀測到黑能量?這時惱人的字眼如人擇原理 (anthropic principle) [10] 就開始出現了。至於神學,作者當然是計較宇宙如何創生,用字不算委婉。有宗教信仰的人,viewer discretion is advised

References:


2013年9月28日 星期六

生活隨想曲

颱風過後,園裏枝葉狼藉。說是「高閣客竟去小園花亂飛。」,客竟是惡客。

狼籍常與杯盤、聲名連用,想來油膩不堪,還是與花木送做堆好些。姜夔的《惜紅衣》中「虹梁水陌,魚浪吹香,紅衣半狼藉。」雖也是狼藉,夏末秋初荷花凋零的樣像好極了,提起來也應景。

回到園中景。十尺長手臂粗的香椿旁枝硬生生的給吹折了,與主幹藕斷絲連,殘枝還殃及旁邊的緬梔子及更遠的山櫻,高高橫壓著。只好認真去收拾,一時斧頭、鋸子、梯子齊上場。

友人說香椿炒蛋其味甚妙,只是以鋸屑的樣子噴濺而來,又沾上滿是汗的肌膚,夾磣的難以消受,比較像是小時候上課老師的「竹枝炒肉絲」。

既然動了手,那些長出格的灌木頭、邊也只得跟著修剪。這些是長了一個春夏、澆得兩季風調雨順才修得的正果,動剪時不免有些歉意。先想到余光中《伐桂的前夕》,最後的芬芳。剪的時候心裏還唸唸有辭「木秀於林,風必摧之。」好似道場中唸的《阿彌陀經》,算是交待過去。待得支解完畢、枝葉入垃圾袋,已經是乏極了。一身汗溼,坐在屋邊牆基喘口氣。

哼起了陳蝶衣的《滿場飛》「香檳酒氣滿場飛,釵光鬢影晃來回。...」。這首歌也不知道是怎麼上心的,只記得第一次聽到是在電影《金大班的最後一夜》舞池的場景中。唱一唱一個人就自得的笑了起來。從牆邊窗頭傳來屋裏的聲音:「笑什麼?」認真的答道:「鋸屑落葉滿場飛,斧光剪影斫來回。」屋子裏沒有接續聲。唉,學法律的。


一件小事,半天心緒。毋怪說是「心猿不定,意馬四馳」,都不知道跑到那兒去。才半天工夫,心裏頭演了一回《西遊記》。

2013年9月19日 星期四

小小數學

這也許是西方人的世界觀。但我們姑且聽之。

發行量最多的書是《聖經》,這點當無疑義。

第二名了?這可費猜疑了。是歐幾里德的《幾何原本》(Elements)。這本書從歐幾里德的年代,300 BC,迄十九世紀,橫跨廿一個世紀的時間,一直都是數學的教科書。

以前的數學分類是分析 (analysis)、代數 (algebra)、幾何 (geometry) 三個範疇。

Analysis 本就是拉丁字,指的像是微積分 (calculus)、複變數 (complex variable)這一類的學問。

Algebra 拉丁字也相同,但它卻是由阿拉伯文al-jabr而來。這是約 820 AD 波斯數學家Muammad ibn Mūsā al-Khwārizmī 所著Kitab al-Jabr wa-l-Muqabala(The Compendious Book on Calculation by Completion and Balancing) 中的一字。它的原意是「還原」,因為我們對於未知數先代替以某些符號 (就是中國《九章算術》的「元」),所以中文的翻譯也叫代數。而計算的目的是要還原這些未知數到其真正數值。現在的代數大致指群 (group)、環 (ring)、體 (field) 這類的學問。可別覺得這是火星語,群是乘法、環是加法與乘法、體是加、減、乘、除四則運算再加上分配律與結合律的抽象概念。每個人小學都學過一遍。

Geometry的拉丁文是 geometria,字根是 geo- () –metry (測量),原是測地之學。拓樸 (topology)、幾何都在此類別之下。據說最早是尼羅河每年泛濫,因此每年要重測一次。國中數學最吃力的就是這些幾何學的化石教材:三角關係以及其稀奇古怪的證明,像是畫好幾條輔助線。說是用來鍛練抽象心智思考。但是對於我每天都得用各式數學工具的物理專長,卻是一輩子從沒用過一次。但是幾何、三角用解析函數來表達的 sin xcos x ,倒是成為終身密友。


幾何學後來逐漸深入,歐氏幾何、非歐幾何、黎曼幾何,一步一步前進。最後愛因斯坦據以將重力與幾何等同 (等效原理),橫空產生了廣義相對論。這大概是《幾何原本》流傳二千餘年最有意義的結晶之一。

2013年8月30日 星期五

彈劾氣象局?別鬧了

前言

是幾年前莫拉克風災時,監委揚言要彈劾氣象局時我於報紙發表的意見。幾年過去後,現在縣市長又用相同理由來推諉。想要從政,拜託上一上通識課程吧!不要老是講無厘頭的笑話。連新聞記者都會指出有 CNN、日本氣象局、台灣氣象局的預測會有相當差異,沒有通識至少看一看電視。


混沌理論是七零年代之後興起的科學顯學。名稱廣為人知,但鮮少被深入瞭解;其中的現象「蝴蝶效應」更是被廣為傳頌,卻也屢屢的被誤解。「蝴蝶效應」一詞是由混沌現象的研究先驅大氣科學家愛德華勞倫玆在他的演講中所引用的標題中所節錄出:在巴西一隻蝴蝶的振翅是否能在德州引發龍捲風?他講的蝴蝶自然不是怪獸魔斯拉。

長久以來科學的進展是以對系統的可預測性來衡量,這是一般大眾對科學的刻板印象。像是前一陣子全球屏息以待的日全蝕,就是可以精確預測發生的時、地的現象。另外在量子電動力學中對精細結構常數 (fine structure constant) 的理論預測與實驗測量相互競賽,現在吻合到十二、三位數,就是科學可預測性的精彩範例。但是混沌恰恰好是這些傳統刻板印象科學範疇之外的系統。混沌系統的特性是它對系統的初始條件非常敏感,兩個很接近的初始條件,在同一系統中以後的演化發展可能隨即大相逕庭;差之毫厘,失之千里。在這樣的系統中,對於系統質的瞭解是可能的,短期行徑的大致預測也有可能,如果掌握的初始條件可以精細些。但是對系統長期行徑的無法預測,正是混沌系統的特徵之一。微觀世界中的量子力學也有「測不準原理」,雖然兩個測不準的因由截然不同,但都在在提示對於有些現象的無法完全精確掌握乃是自然的本質。這是科學的領域,無由用政治力或法律來規範。

很不幸的,大氣系統正是混沌系統的一種。這也是為什麼混沌系統的現象是由大氣科學家勞侖玆著先鞭,而他所說的蝴蝶效應,正是混沌系統的經典表徵:一點點看似無關痛癢的小變化,都可能對系統以後的演化產生巨大的影響。既使是在大致穩定的天氣型態,當天的下雨預測還要附上個機率,兩三天的氣象預測勉強可以參考,一週的氣候預測則有點搞笑。像是莫拉克颱風這樣急劇變化的天氣形態,對於一些特定量的預測,只能依過去的經驗,以對及時資訊的快速處理,不斷的修正短期的預測。遑論在地球暖化過程中大氣形態的急劇變遷,過去累積的氣象水文經驗資料,對於未來預測是否還幫得上忙。如果不健忘的話,大陸華南地區也才經歷過五十年、百年一遇的降雨洪澇。

氣象預測能改進的,大概只有多設觀察點,多採資料 (像是衛星、氣象偵察機),快速的資料處理,外延短期預測的大致準確性,以爭取災變的反應時間。對於類似的天然災害地震,它屬於災變系統 (catastrophe),也是至今無法預測的系統。日本計劃廣為布建的地震預警系統,爭取的不過是三十秒提前警示的逃生時間。如果改善電腦運算效率可以爭取超豪大雨預測的三個小時時間以疏散危險地區人口,為什麼是不符合經濟效益?人命的價值不同嗎?

出了事,總要找個人歸咎。這次該找誰?混沌理論?還是沒把執政官員及監委教會的科技顧問呢?找錯了方向,還要重複相同的苦痛。


2013年8月25日 星期日

睡眠與記憶 (一) --海豚怎麼睡覺的?

我以前真的沒想過這問題。看了文章,才知道做學問的好奇心真的還差很遠。

海豚是哺乳類,不時需要浮到水面呼吸。不像魚類可以在水中用鰓呼吸。如果經常要浮上水面,怎麼睡得著?

演化自有它的出路。腦子分左半球,右半球。海豚睡覺時是左右半球輪休。所以當你看到一隻海豚浮上水面時,它未必是完全清醒狀況。這個說法可以由腦波的測量簡單證實。

所有的生物都需要睡覺。睡覺對記憶有絕對的重要性,是以生物在演化上甘冒關閉外在知覺、陷入生存危機而演化出睡眠此一機制。

至於睡眠如何塑造記憶,最近的發現與傳統智慧是不一樣的。傳統智慧說睡眠時會重播白天的重要事件,因而強化神經元觸突的連結,深化記憶。但它不是這樣的。


那又怎麼樣?請待下回分解。

2013年8月24日 星期六

什麼是真實?

這是2013年八月份的 Scientific American 中的一篇文章 What is real? (p33)[1]。已經很多年沒有在科普的期刊上看到哲學的文章了,因為稀罕,所以拿來談一談。啊,哲學好像是瀕臨絕種的動物了。

以前看哲學的書最頭疼的問題之一就是「實有」、「存有」這一類實體論 (ontology) 的字辭,比繞口令還難。我德、法語的程度連點餐、問路可能都有問題,遑論讀這些深邃的原文著作。可翻譯後的中文更是不知所云。

這篇文章的作者 Prof. Meinard Kuhhmann是物理、哲學雙學位的德國哲學教授,他是以物理的語言來敘述此一永恆的哲學命題,這次至少聽懂了,而且還可以複述。自己還有小小的發明。

都是量子場論 (quantum field theory) [2] 釀起的禍端。量子場論是現代物理最基礎的柱石之一。在此架構之下,世界基本上原分為物質 (matter) 和作用力 (interaction),此二者在量子場論均可以用量子力場來描述。場的意思是在每一個時空座標上都可以指定一個量值,而這個量值是時間和空間的函數,容許我用一個數學符號 Ψ=Ψ(x,t),其中 x 是空間座標,t 是空間座標。所謂的量子場論便是要求這樣的場遵守一些量子規則的理論。各種物質粒子和作用力便是由各式各樣量子場來敘述。

量子場論的正確性已受到充份驗證。理論預測與實驗觀測已經競逐到小數點以下 1213 位尚未分軒輊 [3]。問題是量子場論中關於物質實有的概念與我們日常生活經驗相去太遠,所以不得不問:「What is real? 」。

日常經驗中物質的存在實有是你我不必以語言敘述也可以互相心證的。說一道牆的存在好了。如果你朝著牆走過去,碰得額頭腫起,那種堅硬、實在的感覺就是對物質實在存有最直觀的感受。它佇立一地,位置邊界清楚;你玩 hide and seek,它也不會在你不看它時就消失了。它的顏色、高度等也不會因另一座牆的存在或改變而起變化。

但是量子場論下的物質與作用力,呈現的面貌就大異其趣。量子場在空間各處有有值,粒子被測量在什麼地方,這只是個機率的問題。有點像《Phantom of Opera》的唱詞:「Its there, its everywhere. 」它的有些性質撲朔迷離;未被測量之前,難見分曉,這就是著名的 Schrodingers cat [4] 的悖論:「生耶?死耶?」。另一個更讓人疑惑的問題是量子纏繞 (quantum entanglement) [5]。在談這個問題之前,先來點「電子小百科」。

電子除了帶電荷和有質量外,在量子現象中,電子具有自旋 (spin) [6]。請注意這個字,以後至少有一部份的電子零件可能會由對電子電荷的利用轉變成對電子自旋的利用,影響我們的生活既深且遠。自旋有點像是電子的小磁矩 (magnetic moment),會與磁場交互作用。自旋也是一種角動量 (angular momentum),而一個系統的總角動量與能量一樣,必須守恆。我們現在用它的第二種性質來討論量子纏繞。

假設在一個電子過程之中,一對電子背道而馳。其中一個自旋為1/2,另一個為-1/2,所以這系統總自旋 (總角動量) 0。當這二電子背道而馳時,如果我們不對其中任何一個電子測量其自旋,我們是無由知道這二電子的自旋處於什麼狀態。但是即使此二電子飛行了很久、很久以後,我們測量其中一個電子的自旋之後,則另外一個電子的自旋也瞬間立即可知,因為總自旋必須守恆而加總為0。這奇異的現象當然會引起很多的問題,譬如訊息是否傳遞的比光速還快?對於我們對於實存的大哉問,這個現象引起的問題是一個物質的性質是否真的由它所獨具?或者是要看整個系統之後才能得知?在這個例子中,系統是各處於天各一方的兩個電子。

所以傳統而且直覺的物質存在概念在量子場論之中變得模糊了。就連空無一物的「真空」概念,也不是真的空空真空會產生虛擬的粒子對,而且會產生可以測量的到的極化現象 (vacuum polarization) [7]。而運動中的觀察者所看到的「真空」,卻是可以充滿粒子的 heat bath

所以物質是否有存在的自性 (thisness) [8]?哲學家解決的方式有二。一個是 ontic structural realism (實體結構性實在論,我一個字一個字翻譯,但你一定有看沒有懂) 。這個主張說是物質本身我們無法探知其本身,我們所能知道的是他們彼此之間的關係。聽起來有幾分道理,因為物理的方程式就是說明一群東西的相互關係。又好比腦中的神經元連結,連結方式本身就是記憶、認知等。另一個主張叫 tropes (轉義、比喻),聽起來有些突兀,但哲學家就這麼叫。主要的想法是所謂的物質其實是它所屬的性質 (properties) 的集成,如此而已。作者是持此態度。

我自己的想法是目前的疑惑都是來自於以巨觀的生活經驗來看微觀物理產生的扞格。其實以量子場論來看量子現象,一切通透,沒有窒礙處,是以實驗與理論沒有任何乖違。實體就是這樣。聽起來比較像禪宗公案的機鋒。少了分析、歸納、演繹,卻直指人心見性。

References:

8.     這字很難翻譯。想起「三生石上舊精魂,賞月吟風莫要論。慚愧情人遠相訪,此身雖異性長存。」之後,決定用自性,在信、雅、達都照顧了一些。