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科學人 2019年/1月號第203期 (電子雜誌)
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科學人 2019年/1月號第203期 (電子雜誌)

  • 刊別:月刊
  • 出版地區:台灣
  • 語言:繁體中文
  • 出版日期:2019/01/01
  • 定價:280
  • 優惠價:196
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封面故事

量子物理不可解問題

數年智性之旅,三位數學家發現 物理學某個重要核心問題不可解,這意味著 其他重大問題或許也不可判定。

撰文/丘畢特(Toby S. Cubitt)、 培瑞斯-賈西亞(David Pérez-García)、 沃爾夫(Michael Wolf) 翻譯/翁秉仁

 

我們三人坐在奧地利希費德(Seefeld)的一間咖啡廳裡,這座小鎮位於阿爾卑斯山深處。2012年夏天的那一刻,我們被困住了,但不是困在咖啡廳裡──當天陽光明媚,阿爾卑斯山白雪皚皚,周圍的美麗景色強烈誘惑我們走到野外,放棄困住腦袋的數學問題。我們正嘗試連結量子物理與20世紀由哥德爾(Kurt G)和涂林(Alan Turing)發現的重要數學成就。至少,這是一個夢想。這個夢想始於2010年一學期的量子資訊研究計畫,地點在靠近瑞典斯德哥爾摩的米塔格-雷夫勒研究所。 我們所檢視的問題,前人已探討過其中一些,不過對我們來說是全新方向,所以理應從簡單問題先著手。我們打算證明一個小問題,結果不太有意思,為的只是試探難易。幾個月下來,我們大致找到一個證明的想法,但是要讓這個證明真的成立,得先把問題表述在人為架構裡,感覺像是配合答案去修改問法,十分教人困擾。2012年,我們在希費德舉行的研討會再次見面,第一場演講後的休息時間,我們重拾這個問題,卻還是提不出任何解套的方法。於是,沃爾夫半開玩笑地說:「我們為什麼不證明大家關注的問題其實不可判定(undecidable)?例如譜隙(spectral gap)。」 那段時間,我們對於某些物理問題是否「可判定」很感興趣。前述困住我們的就是探討某個問題的可判定性,只是問題不那麼重要,沒幾個人關心,但是沃爾夫提議的「譜隙問題」是物理學的核心議題。當時,我們既不知道譜隙問題是否可判定(雖然依我們直覺是不可判定),對於能否證明譜隙問題可判定或不可判定也毫無概念。不過如果能解決譜隙問題,對物理學將饒具意義,更別說在數學上的實質成就。沃爾夫滿懷雄心的建議幾乎被當做玩笑草草帶過,卻帶領我們走入一場大冒險。三年之後,146頁的數學論文完稿,我們證明了譜隙問題不可判定,發表在《自然》(Nature)期刊。 要理解這項證明的意義,必須追溯20世紀初,查考影響近代物理學、數學、電腦科學發展的一些線索。這些內容迥異的概念全都源自德國數學家希爾伯特(David Hilbert),他是公認過去百年最偉大的數學家。(當然,數學界以外的人多半沒聽過他的大名。就算數學界有其獎勵方式,但做數學研究並不是搏名氣、當名人的康莊大道。)
 

編者的話

主編的話
狂犬病毒的啟示

儲物間的角鋼架上,倒吊著一隻乾扁的蝙蝠。牠已在那20多年了,兩個兒子每次回國省親,都要去探望一番,共同回顧當年牠每晚在屋內快速迴旋飛舞的黑影。開門、開窗都驅不了牠,四天後不見了,隔年發現原來已化為一乾屍。 去年夏天,小兒飛葦視訊告知,他在美國紐約州綺色佳(Ithaca)的家也遭蝙蝠入侵。大半夜裡,童年時讓他興奮的黑影再現,滿屋飛竄。他的警覺心顯然比我高出許多,立即聯絡當地24小時運作的蝙蝠熱線。對方竟要求他們全家三口火速赴醫院施打狂犬病疫苗,就算沒在身上發現任何咬傷痕跡,也得如此!說是多年前在美國,曾有人夜間被蝙蝠擦撞,不以為意,但竟然就感染狂犬病而亡,成了駭人案例。護士說一入夏,蝙蝠喜進屋乘涼,在居民三萬的大學城小鎮,竟然每天都有人進診所接種疫苗。 打完針剛回家,即目睹寵貓「米酒」在樓梯間凌空一掌擊落那可憐的蝙蝠,於是米酒也得送醫打針了。事隔一個月,接到醫院帳單,上頭明列三人的接種費是2萬4000美元,康乃爾大學的醫療保險負擔絕大多數,其餘的2600美元則由當地政府支付。倒是英雄米酒的疫苗就得自費了,幸虧牠個頭小,又已每年接種,這次只需要加強免疫即可,85美元了事。 對付一隻誤闖住家的蝙蝠,竟然如此大費周章,想來真是不可思議。但其來有自,狂犬病太可怕了!帶原動物的唾液中滿含病毒,遭咬了,病毒即在神經細胞中接力繁衍,最終侵入腦部。症狀悲慘,致死率又是100%,即時接種免疫蛋白和抗原才能免禍。目前全球只有九個國家是非疫區,每年有數萬人因此而死,非洲和亞洲是主要災區。從美國的戒慎小心,就知此病之凶險。 狂犬病曾在台灣絕跡半世紀,但五年前發瘋咬人的鼬獾揭示狂犬病毒之再現。眾人恐慌了好一陣子,這兩年似乎警覺心大減,即便仍有案例傳出,也不太有人關注。2018年10月,隨著全球的人用狂犬病疫苗缺貨,疾管署宣佈因庫存不足,免費接種的資格嚴限許多。幸運的是,台灣的自費疫苗極度低廉,一個療程四劑只要約7000元台幣,與美國相比價差如此之大,確該深入探討箇中緣由。非洲豬瘟正如野火般蔓延肆虐,台灣離重災區如此之近,該把關應對的農委會仍無負責首長,也算荒誕一絕。 解構人腦千億神經細胞的圖譜是學界的聖杯,但即使釐清了它們彼此間的立體關係,仍難解神經迴路之謎。〈狂犬病毒改邪歸正〉是神經科學家狂野結合病毒學家的前沿進展,利用狂犬病毒專一感染神經細胞的特性,複雜的神經迴路將逐一破解。
 

雜誌目錄

目錄
【關於封面】三位不同國籍的科學家,數年間把握相聚機會,埋首密密麻麻的數學方程式與成堆筆記,共同撰寫了百餘頁論文,以數學嚴格證明量子力學基本問題之一「譜隙問題」不可解。

【數學】 30 量子物理不可解問題 文/丘畢特(Toby S. Cubitt)、培瑞斯-賈西亞(David Pérez-García)、沃爾夫(Michael Wolf) 經過數年智性之旅,三位數學家發現物理學有一個重要核心問題不可解,這意味著其他重大問題或許也不可判定。

【科技創新】 42 聚焦10大新興科技 文/新興科技評選委員會(Emerging Technologies Steering Group) 認識近年的科技創新和挑戰,思考如何發揮最大效益。

【神經科學】 54 狂犬病毒改邪歸正 文/馬瑞(Andrew J. Murray) 神經科學家利用基因工程技術改造狂犬病病毒,讓它來繪製精準的神經迴路。

【特別報導】 60 從科學看社會不平等   62 受操控的經濟 文/史迪格里茲(Joseph E. Stiglitz) 美國的經濟不平等程度名列前茅,由於政策、法律與規則受到操控,使得經濟差距逐漸擴大,該如何改革才能解開危機?

68 致病的社經落差 文/薩波斯基(Robert M. Sapolsky) 社會的外部不平等會導致身體的內部不平衡,造成身體及大腦的生物性傷害。

74 數位化加劇社福偏見 文/尤班克斯(Virginia Eubanks) 想要紓解貧困而使用演算法,為何反讓貧困加劇?

78 找回環境正義 文/博伊斯(James K. Boyce) 貧富差距會削弱環境政策,進而破壞環境,影響公眾健康。減少財富和權力的不均,不只有助於改善社會,也對周遭環境有利。

【演化】 84 鳥巢也會演化 文/方怡婷、圖/林家蔚 一次暑期實習機會,讓懷抱科學研究憧憬的大學生一頭栽入鳥巢的世界,跟著生態學家以電腦模擬探索鳥巢如何推動鳥類的演化。

【科學人觀點】 6 寄語200 文/曾志朗  

【總編輯的話】 8 狂犬病毒的啟示 文/李家維

【讀者論壇】    10

【科學人新聞】 查驗假威士忌│ 嗑藥章魚會社交│ 世界屋頂植物│ 扭轉負面印象│ 雜訊中見訊號│ 印度女性的自殺危機│ 一覽世界科技進展│ 細菌工廠吐蛛絲│ 氣味分子地圖│ 蛋白質顯微鏡 

【形上集】 22 波耳的貢獻(二) 文/高涌泉  

【教科書之外】 24 殊途同歸的密碼系統 文、圖/陳文盛

【數往今來】 26 王浩花磚鋪出美妙天地 文/李國偉  

【網上世代】 28 地緣政治下的網路治理 文/黃勝雄

【專家看新聞】 92 最後的海洋荒野 文/瓊斯(Kendall Jones)、華森(James Watson)

【健康與科學】 94 別讓科技影響醫病關係 文/華立斯(Claudia Wallis)

【資訊世界】 95 鍵盤快速鍵速記法 文/波哥(David Pogue)
 

內容簡介

《科學人》雜誌-全球科普雜誌第一品牌

自2002年創刊以來共11年榮獲出版界最高榮譽雜誌出版金鼎獎!身為全球科普雜誌的第一品牌,《科學人》一直領先報導全球最先進的科學脈動與產業趨勢,除生命演化及天文奧秘的探索外,也包括成就未來經濟創新的各種工具:「NBIC,Nano-Bio-Info-Cogno(奈米科技、生物科技、資訊科技與神經科技)」,及其聚合衍生的「長壽醫學」、「未來能源」、「淨化科技」、「即時通訊」、「人工智慧」及「前進太空」等產業趨勢內容。除了原Scientific American文章精確編譯外,台灣延伸企劃採訪篇章更佔40%以上,藉由淺顯易懂的編輯呈現方式,帶給產業精英、知識家庭、高中及大專院校師生最具未來性的知識力。

《科學人》雜誌即將於2017年2月滿15週年!15年來,在「廣」的方面,《科學人》月月帶給台灣讀者科學新知、科學新聞、重要科學研究;而在「精」的方面,《科學人》推出15週年特別獻禮:「博學誌」系列文集,滿足您在單一領域更深入、更全方位的知識渴望。

「博學誌」系列文集

問,時間為何物?(2016/9/20全新出版) 台灣大學物理系教授 高涌泉 專文導讀

窺探大腦(2016/10/20修訂版)  中央研究院院士 曾志朗 專文導讀

發現天文之美(2016/11/20修訂版) 國立自然科學博物館館長 孫維新 專文導讀

掌握數位生活(2016/12/20全新出版) 台灣大學資工系教授 林守德專文導讀 活靈活現動物行為(2017/1/20全新出版)金鼎獎科普作家 張東君 專文導讀

 

詳細資料

  • 條碼:E060004244
  • 檔案格式:EPUB固定版型 (不支援TTS語音朗讀功能)
  • 建議閱讀裝置:平板
  • 檔案大小:82.4MB

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