海納百川》飛秒與阿秒:一秒鐘裡看到一個宇宙(沈政男)

海納百川》飛秒與阿秒:一秒鐘裡看到一個宇宙(沈政男)

2023年諾貝爾物理學獎得主由左至右:法國-瑞典學者呂利耶(Anne L’Huillier),(路透)。匈牙利-奧地利學者克勞斯(Ferenc Krausz),(美聯社)。法國學者亞谷斯蒂尼(Pierre Agostini),(美聯社)。

搞了半天,原來,飛秒近視雷射的飛秒,是指十的負十五次方秒,而阿秒,則是,注意了,非常恐怖的十的負十八次方秒。

今天跟我的鄰兵說,今年諾貝爾物理獎頒給研究阿秒的科學家了;你知道阿秒嗎?

他說,阿苗?知道啊。

十的負十八次方秒是怎樣的時間長度?是這樣:如果宇宙存在至今有那麼多秒,那麼一秒內就有那麼多阿秒。

這是,該怎麼說呢,怎麼會有人想到這樣的事情去了?這是無窮大與無窮小的對稱美學,也蘊藏了深奧的存在秘密。

因爲,你如果能夠拿到一個阿秒閃光燈,有着十的負十八次方那麼短,又那麼快的閃光時間,那麼你就能把宇宙間任何無窮小,又瞬息萬變的事物顯影出來。

比如,注意了,化學反應裡原子內的電子變化!比如煮一顆雞蛋,當液狀蛋黃變成固體,涉及了怎樣的粒子位置與組合的改變,都能用這個阿秒閃光燈把這個過程照相起來,然後變成動畫一樣看得仔仔細細。

當你把那樣的過程看得一清二楚,接下來是不是就能精準地操弄其中的物理或化學變化?

甚至,把煮熟的雞蛋,變回液狀的蛋黃!

江湖一點訣,講破了其實不難了解箇中原理,問題是你就是不會想到這樣的事情,而且也沒有能力用數理的語言把它們講出來。

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但今年諾貝爾物理獎得主,做到了。

想像力跟數理能力是兩回事,比如空氣,你看,第一個想到門被風吹動,其實門是被結實地推了一把,因此空間中應該存在某種看不見的東西,就只是無色無味,而不是不存在的人,就有着開天闢地的想像力。

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將空氣的成分解析出來是一回事(需要數理能力),單純想到看不見的東西確實存在着又是另一回事了(需要想像力)。

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前天諾貝爾醫學獎得主卡里科,把生活費藏在玩具熊裡,說什麼也要出國追尋夢想的故事,賺了我的淚水,讓我感動不已,昨天物理獎的阿秒物理學家,則是打開了我的眼界,讓我悸動不已。

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從阿秒科技,我很快想到了腦科學方面的應用。以精神疾病的致病機轉來說,當前已經陷入了研究瓶頸,原因之一就是大家看不到神經作用的動態病理過程,只能知道神經線路與傳導物質分佈異常的結果。

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如果能把幻聽發生的時候,神經傳導的過程拍攝下來,看看到底怎麼樣從語音資料庫漏出一些過往記憶,比如被鄰居還是誰怒罵的話語,經過一個放大的機制,回溯進到了顳葉的聽覺區,而使得當事人聽到了不存在的罵人聲音,那麼對於幻聽的解剖位置與生理機轉,都能打上一盞探照燈,讓大家看得更清楚。

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人腦是一個訊息萬變的動態小宇宙,現在的顯影裝置雖然先進,但仍然太過粗略,未來如果能將飛秒與阿秒科技運用在腦部顯影,對於腦科學研究的推進,一定產生革命性衝擊。

很希望這兩天諾貝爾獎得主的故事,能有小朋友與年輕人受到感動,立志投身科學研究!

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(作者爲醫師)

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