2009高瞻計畫‧SSH計畫台日科學教育交流研討會

為促進高瞻計畫高中職校與日本之間之合作交流，與日本獨立行政法人

科學振興機構聯合舉辦台日科學教育交流研討會，以互相觀摩，促進

彼此之了解，助益建立長期的實質合作關係。

在Facebook遇見科學教育！

人類在有文字之前，已經會觀天象，日月星辰自古在人類生活中就佔有重要的地位。許多古文明史中都記載到人們透過觀察天文來制定曆法，定時間、辨方位，甚至占卜吉凶、指點迷津。西元1610年，義大利天文學家伽利略首次將望遠鏡指向天空，距今剛好滿400年，這是天文學發展的重要里程碑。透過哈伯天文望遠鏡，二十一世紀人類的視野拓展到太空，更深刻地認識到宇宙的浩瀚、人類的渺小，也激發出無數科學家們的探索欲望，進行更多的天文觀測、設計更精密的儀器、甚至發明航空載具，探索未知的星球…時至今日，我們對天文學的了解已然遠遠超越400年前首度舉起望遠鏡的伽利略，但我們可以說，這位義大利科學家的求知精神，仍然引領著人類今天的成就。400年前伽利略望向天際的一瞥具有劃時代與超越時代的意義，這也是全球天文組織將2009年設定為「全球天文年」的原因。

蒼穹之下，不同時代的人們

仰望星空、看待宇宙的觀點能有所不同嗎？

「探索基礎科學講座第二期」，將帶領觀眾進入天文學的時光隧道，一窺希臘天文學與數學的緣起，神遊哥白尼、克卜勒、伽利略的偉大科學革命，經歷新思維與傳統的戰鬥，聆聽著名科學家的理論觀點，在書本之外認識數學與物理學的進步與轉變，以新的的方式體驗學習科學的樂趣。歡迎您的加入，讓我們一起從天文探索數學和物理的世界！

演講時間：週六下午14:00~16:00

演講地點：國立台灣大學應用力學研究所演講廳

活動網址：http://case.ntu.edu.tw/star

高涌泉 (台大物理系教授)

10/10        時空奏鳴曲–穿梭古今2000年

曹亮吉 (台大數學系退休教授)

10/17        望遠鏡之前的天文學-古希臘天文學
10/24        仰望天空的數學家-古希臘數學

張海潮 (台大數學系退休教授)

徐光台 (國立清華大學通識教育中心暨歷史研究所教授)
10/31        古文明中的數學與自然

姚珩 (台灣師範大學物理系教授)

11/14        簡單和諧的行星旋律-從哥白尼到克卜勒
11/21        理論實驗的人間協奏–伽利略的落體運動
11/28        古典力學之天地樂曲–牛頓與萬有引力

吳俊輝 (台大物理系副教授)

12/05        小鏡片對大宇宙-天文宇宙觀測篇
12/12        心與星的和鳴-天文宇宙理論篇

高涌泉、徐光台

12/26        愛因斯坦的時空觀革命

]]> http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?feed=rss2&p=5410 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=6049 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=6049#comments Sun, 22 Nov 2009 05:30:24 +0000 p19890919 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=6049 (知識通訊評論第40期)

美國核武科學家正在設計一種甚至毋須經過試驗的「可靠」彈頭。《自然》雜誌在美國華盛頓特區的物理科學特約撰述布魯姆菲爾 (Geoff Brumfiel) ，問這是否會更新美國日漸陳舊的儲備核武。

在內華達沙漠的炎熱春日裡，退休技師威廉斯 (Ernie Williams) 向觀光客展示核彈如何進行試驗。短小粗獷的威廉斯是美國武器界的老兵，打從一九五一年開始，他一共參與了大約八十次的核武試爆或「試射」。

從觀光巴士上，威廉斯指向一座矗立於地貌斑駁的內華達試驗地的十五層樓的高塔。這座高塔是為美國最後三處地下試驗場之一的「冰蓋」 (Icecap) 所建，在美國宣布終止試爆後，這些地下試驗場於一九九二年中止運作。工作人員就這麼讓這座高塔在沙漠烈日下烘烤，成為數十年核子試爆的紀念碑。

此處往西五百公里，在加州的勞倫斯利渥摩國家實驗室，伊斯特 (Doug East) 向訪客解說核子試驗的新面貌。伊斯特是一位將其早年職業生涯，投注於規劃像是國際商業儀器 (IBM) 及電話巨人太平洋貝爾 (Pacific Bell) 等地大型網路的電腦科學家。他在美國停止試爆核彈同一年的一九九二年前來利渥摩實驗室服務。

伊斯特引領訪客進入一處涼爽、無雜質的拱形結構建築物，該處設有實驗室最新的超級電腦「王權」 (Purple) 。「王權」由一列黑盒子組成，每個盒子外面都貼有「 IBM 」字樣；它所需電力可比一個小鎮，是這個星球上最快速的電腦之一。在這些黑盒子內，一萬兩千多個高速處理器進行驚人的核武測試細節模擬。伊斯特說這是第一台具備真正能讓他們模擬從按鈕到爆炸的機器。

運用著像「王權」這樣的超級電腦運算能力，以及過往測試的資料，美國核武設計者熱切戮力於一項野心勃勃的計畫，想設計一種甚至無須試爆也保證能夠運作的新核子彈頭。他們聲稱這個新武器將取代日趨陳舊的美國儲備核武彈頭，比既有設計更加安全牢靠，更容易製造，維護更便宜。有些設計者私下稱它為「木製炸彈」，因其理論上可經年累月安放在架上，不需要什麼維護。此一新武器的正式名稱為「可靠替代彈頭」 (RRW) 。

虛擬爆炸

對於利渥摩實驗室，及其位於新墨西哥州的姊妹設施洛斯阿拉摩斯國家實驗室而言，可靠替代彈頭是其未來遠景。這提供新一代武器設計師設計核子彈頭的機會，在後冷戰時期給予武器實驗室一個定義明確的計畫。

「這是第一台真正能讓我們從按鈕到爆炸模擬的機器。 —- 伊斯特」

但是包括某些設計目前這一代美國核子彈頭的批評者，懷疑可靠替代彈頭在未經測試的情況下保證可以運作。洛斯阿拉摩斯的前任主任艾格紐 (Harold Agnew) 表示，他實在無法相信任何人會偏好從未設計製造過任何東西的人，設計製造出來的核子彈頭，這簡直荒謬透頂。

儘管批評在耳，這項計畫卻悄悄地獲取政治動量。議會裡扼殺早期設計計畫的的撥款人士，去年給予可靠替代彈頭計畫可觀的兩千五百萬美元預算。倘若該按照計畫推動，這種彈頭會在二○一○年代進入軍方服役。

對於可靠替代彈頭的辯論源於一九九二年，由前總統老布希制訂，充作簽署《全面禁止核子試驗條約》第一步的試驗禁令。美國從未承認這項條約，不過美國政府維持它自發性的暫禁試驗。

歷史存貨

美國紐澤西州普林斯頓大學物理學家暨軍備控制專家納爾森 (Robert Nelson) 說，試驗禁令象徵核武競賽結束。他說只要美國不進行試爆，包括像印度及巴基斯坦這些核武暴發戶在內的其他國家，就會感到不得不跟著做的龐大壓力。這項禁令還會給予美國凌駕其他已建立核武國家的巨大優勢，因為它已握有來自一千零五十四次核子試爆的資料；相較之下，中國僅進行了四十五次試爆。

試爆結束使美國有了將近一萬枚日漸陳舊的庫藏核子彈頭。納爾森說大多數的彈頭年代介於十七到三十年之間，有十多種不同的設計。所有這些彈頭都使用普通炸藥，壓縮經常為鈽–239 的核子原料，接著觸發一連串激烈的核分裂及核融合反應。這種彈頭並不容易維護，因為除了像生鏽這類的老化過程，啟始這一系列連鎖反應所需部位，彈頭扳機「核心」裡引發核連鎖反應的鈽，會發散少量但是穩定的輻射流；輻射會改變鈽合金的晶體結構以及其性質，從而使得武器失效。

過去十四年裡，研究者以一大串電腦模擬及實驗研究這些彈頭。在洛斯阿拉摩斯主導試爆計畫的皮瑞 (James Peery) 表示，研究員有些新發現，還看到了意料之外的事。當然這些細節全屬機密。

沒有人認為現有的彈頭有嚴重問題，但這些始料未及的發現使人擔憂這些彈頭能維持多久。洛斯阿拉摩斯前任主任，現服務於美國加州史丹佛大學的冶金學家海克 (Siegfried Hecker) 表示，他對於存放超過五十年的彈頭核心能否使用，態度非常保留。海克說在某些狀況下，現今核心裡的鈽必須熔解重製。

這就是可靠替代彈頭登場之處。在洛斯阿拉摩斯主導武器計畫七年的退休物理學家羅賓森 (Paul Robinson) 表示，物理學家在冷戰期間專注於盡可能製造最輕盈、最有爆炸性的彈頭，好將許多彈頭裝在一個飛彈上面；但是在後冷戰年代，超級強權進行核武攤牌看似不太可能發生，飛彈承載的彈頭通常較少，讓設計者在空間及重量上都有較多的揮灑自由。

未來願景

利渥摩跟洛斯阿拉摩斯的武器設計師，如今致力於可靠替代彈頭的設計研發，是為了用來替代美國為數最多，裝配於潛艇發射飛彈上的 W76 型核子彈頭。八個這種W76 型核子彈頭，可裝在一枚飛彈上，攻擊八個不同目標。設計師利用洛斯阿拉摩斯功能略遜利渥摩「王權」的超級電腦，虛擬測試他們的可靠替代彈頭設計。

模擬並非純然的抽象成果，而是相當程度根據多年來的實驗資料而成，包括那些非核子爆炸試驗的資料。根據一位要求匿名的武器實驗室科學家表示，洛斯阿拉摩斯跟利渥摩的可靠替代彈頭原型設計，都是在早期地下試驗的彈頭設計基礎上開發出來的。他說這些設計非常接近，即使是持疑者也會接受模擬結果。

核武實驗室之外的人士鮮少知道這些模擬出來的 W76 型彈頭替代品是何模樣，不過國會證辭、未保密的實驗室研究報告、以及媒體報導，都指出一些可能的改變。

彈頭的鈽核心可能是最明顯有變動的部位。添加更多的鈽可確保裝置即使擱置多年後仍能正常引爆。海克說，核心也可能重新設計成易於製造。冷戰時期核彈核心常用熱處理過的鈽金屬做成，這種技術快速但不精確。

設計差異

彈頭裡的毒性材料也可被替換成更無害的物質。目前 W76 型彈頭裡的鈽是由一層鈹殼包圍，它有助於強化初始核爆；但是鈹有毒會致癌，將它替換成像是不鏽鋼之類的較重材料，可減少製作彈頭的環境危害。

最後，武器實驗室的報告指出設計師在考慮，將 W76 彈頭外殼裡質輕但是易炸的炸藥，換成一種較不具威力、更穩定，稱做「不敏感高爆炸藥」的爆炸物。這會增加彈頭的尺寸及重量，但能減低儲存時意外引爆的可能性。

然而這些改變真的會做出毋須試驗的便宜彈頭嗎？十幾位現任及前任的設計師，一致同意說這些改變可簡化維護彈頭的過程；但是對於新彈頭是否需要試驗，或是此舉與重製既存儲藏彈頭相比，是否在財務上負擔更少，他們的意見就不那麼一致。

W76 彈頭在設計時在洛斯阿拉摩斯當家作主的艾格紐，是批評可靠替代彈頭計畫最不遺餘力的人之一。他爭論說這些毛頭小子設計師壓根不知道設計更動會對效能產生什麼影響；事實上沒人知道界限在哪裡。舉例來說，在彈頭核心裡添加更多的鈽，並不必然使其更加穩定，可能反而讓彈頭更容易意外爆炸，或會過度加熱產生大部分爆炸能量的「二次」燃料。他斷言沒有經過試驗根本不可能知道這些事，倘若你真覺得核武威懾很重要，就不該把沒試驗過的玩意放進倉儲裡。

「這些毛頭小子設計師不知道界限何在。 —- 艾格紐」

鴿鷹相會

接著是成本問題。關照美國現存核武儲備的計畫相當昂貴，每年耗資逾十四億美元；國會議員會對可靠替代彈頭產生興趣，就是因為它宣稱可以省錢，即使這些武器實驗室還沒公布估計的總成本。不過前核彈設計師加文 (Richard Garwin) 指出，儲備成本這麼高的主因是太多而不是太陳舊，只要將核武數量由一萬裁減成兩千，肯定就能永久維持現有的核武儲備。

並非所有的前任武器設計師都對可靠替代彈頭計畫如此的批判。利渥摩的首任主任約克 (Herbert York) 就表示，雖然他不確定是否可行，但他相信早期經過試爆的彈頭設計，可提供後續設計可靠基礎，因此可靠替代彈頭可以不經試驗的設計出來，成為美國的儲存核武。

儘管有批評，政客們倒是跨黨派支持這項計畫。鷹派喜見美國得以訓練新一代的武器設計師，鴿派則迷於可靠替代彈頭的聲稱毋須試驗。國會有可能迫不及待地於明年通過計畫預算，軍方亦於猶豫間表態支持這項計畫。

長期觀察家表示，這一切的發展對美國核武界而言無疑是好消息，有助於美國核武計畫脫離死胡同，為武器實驗室帶來嶄新的挑戰及清晰的願景。這項計畫確實似乎重振武器設計師士氣，今年春季利渥摩研究者已開始模擬可靠替代彈頭設計，準備在二十年內做出第一枚新彈頭。

利渥摩及洛斯阿拉摩斯的研究團隊，都將他們的設計送交審查委員會，其中之一將被選為今年稍後一個發展計畫的基礎。二○○七年甚至可能會為另一個可靠替代彈頭計畫，舉辦第二次的競賽。假如一切順利，第一批彈頭核心可能會早在二○一二年就生產出來。

至於目前，可靠替代彈頭仍然是超級電腦裡一串零與一的組合。但是回到內華達沙漠，那座一度容納「冰蓋」計畫的建築物依然籠罩著當地的短葉絲蘭；用以支持重達二十二萬五千公斤炸彈的裝備，跟數百公尺長，設計用來傳遞核爆前幾奈秒資料訊號的銅質纜線，仍然矗立於原地。

簡單來說，「冰蓋」隨時準備好進行美國下一次的地下試爆。威廉斯歡欣鼓舞地告訴他的遊客說，哪天又要回頭來進行核子試爆的話，看來似乎就會從這裡開始。

(知識通訊評論第40期)

僅需四個因子就足以重編老鼠細胞，造成類似胚胎幹細胞的細胞。

重編成人細胞以修復受損組織或器官，可能沒有想像中的那麼困難。研究員調配出一種化學小菜，可讓成年老鼠的細胞像胚胎幹細胞一樣活動，其調製法簡單得令人吃驚。

人類胚胎幹細胞具有一種稱為「多能性」 (pluripotency) 的能力，可發展成人體的各種類型細胞，科學家認為這些胚胎幹細胞對於研究及醫學具有無上價值。然而這些細胞乃萃取自人類胚胎，在許多國家裡具有爭議性。為避開道德問題，科學家尋找這類細胞的替代來源。令此領域更興奮的莫過於此，那就是有一種化學物調製法，可以不用涉及胚胎，就能讓成人細胞重編成胚胎的狀態。

日本京都大學的山中伸也 (Shinya Yamanaka) 及其同事，現在發展出起碼在老鼠身上應用看似良好的調製法草稿。他們說這僅需四種化學物質。研究員在他們的實驗裡選中纖維細胞，一種快速分裂，可長成其他類型細胞的成人細胞。研究團隊表示他們對纖維細胞加入這四種因子之後，細胞無論是看起來或是行為上，都與老鼠胚胎幹細胞相似多了。山中說倘若他們將這四種因子用於人類細胞，可能就可避免製造多能細胞的道德爭議。

重新編成的細胞通過許多「幹細胞性」的重要測試。它們表徵出一些胚胎幹細胞的關鍵基因，可被操縱生成三種人體主要細胞類型，還可分裂產生更多類似它們本身的細胞。山中稱它們為「類胚胎幹細胞的細胞」。

運氣與技巧

山中六月三十日在加拿大多倫多舉辦的幹細胞研究國際學會裡揭露其研究，透露說成功需要耐心、才藝及運氣。

山中的研究員在五年裡編組出有助於幹細胞保持彈性的二十四種候選因子清單。他們改造成年老鼠細胞，使其若不將一種僅存於幹細胞內的基因轉成活性，就會被藥物殺死。研究團隊隨後將二十四種候選因子基因注入改造過的老鼠細胞內，並加入藥物。只有像幹細胞的細胞才能存活。

研究員重複這項實驗，每次移除一個或數個基因，直到剩下四個必備的化學物為止。其中 Oct4 、 Sox2 、 c-Myc 這三個因子，已知對於幹細胞性很重要；然而山中表示，第四個因子卻在意料之外。幹細胞研究競爭激烈到讓他拒絕說出第四個因子的名稱，直到他能將其研究成果發表於科學期刊上為止。

山中的研究補充了重編細胞關鍵因子何在的研究。美國紐澤西州普林斯頓大學的萊米斯卡 (Ihor Lemischka) 及其同事，研究老鼠胚胎幹細胞裡的七十種基因。英國愛丁堡大學的史密斯 (Austin Smith) 的研究團隊則在研究一種稱為「奈格」 (Nanog) 的蛋白質。山中表示，已有幾位研究者指出重編細胞必需的因子，但尚無人指出哪些因子足以完成重編細胞的工作。

研究者對於山中的成就兼感印象深刻與驚訝不已，主要是因為他將一切賭在包含在二十四個候選因子內的關鍵因子上頭。萊米斯卡表示山中就好像擊出一隻全壘打一樣。不過科學家提醒說，山中的報告並沒有消除胚胎幹細胞研究的需要，研究員仍然必須在人類細胞中測試這四種因子。重編的細胞是否能夠執行胚胎細胞的所有工作，亦非完全明朗；雖然它們表徵很多與胚胎細胞相同的基因，但也有很多不同。

山中的報告出爐的隔天，剛好在美國參議院表示，今年稍後將對是否放鬆胚胎研究的相關規定進行表決。有些人爭論說，重編細胞工作的進展使得胚胎幹細胞研究沒有必要繼續，他們可能會以山中的研究成果，來強化其立場。不過在多倫多與會的科學家表示這是個錯誤。

萊米斯卡說，一定會有人這樣說，他們可錯了，要瞭解這些細胞還得進行許多工作。這份研究的科學性的確堅實可靠，但這絕不是說重編細胞現今已然解決。

在本書的導言裡，作者埃爾維‧諦開宗明義的說明何謂分子美食學，解釋了它的來源以及它與食品科學的區分。基本上，他將分子美食學界定為享受食物的科學，其中包含了物理、化學、與生物學。不過，正因為這是一門研究有關食物的學科，視之為食品科學的一個分支反而單純些。它所特別著重的，是轉化食品成分為食物、以及接下來的飲食過程。作者將分子美食學特別運用在烹飪過程，而非食品加工業的研究。

《分子美食學》是一本法國Pour La Science雜誌〈即《科學美國人》，Science American，的法文版〉專欄文章的選集，這些文章多數發表於一九九○年代。作者將收錄的短文分成四個部分，第一部份主要是研究與描述傳統烹調的方法；第二部分是對食品的滋味，特別是味道的辨別，從事生理學的討論。第三部份所佔的篇幅最長，內容是針對期刊文章以及新聞報導所做的討論，重點在說明傳統產品是如何做出的。最後一個部分討論近年來運用的科技，並建議從現有的產品中，製造出新的產品。在正文之後作者提供了專有名詞詞彙解釋、進一步閱讀的資料、以及一個很好的索引 。

在第一部份的描述中，有一兩項說明不具有說服力，但對有興趣進一步研究的讀者而言，這部分是認識傳統烹調方法的好起點。另外，作者對近期科學研究的描述解說雖然很清楚很有條理，但有些討論不加鑑別、批判。例如，他引用了對蘇格蘭威士忌品酒的數據統計分析後，僅僅指出：使用不適宜的統計數據，只能得到無意義的結果。

本書對含酒精的飲料似乎情有獨鍾，在有關酒的高比例章節中，還包括溫酒與冷卻酒的專文。即使是這樣，這些專題討論對實際的問題仍沒有幫助，它們不能解答以下的問題：白酒或香檳應放在冰庫多久以便快速冷卻？時間長短究竟有無關係？想在午餐時飲用放在零下五度保鮮的隔夜紅酒，得用微波爐加熱多久才能喝？用什麼微波強度？

大多數收錄的研究都是在法國進行的，可能的原因是只有法國的實驗室才會進行法國讀者感興趣的產品研究，也可能是因為法國的實驗室較善於宣傳。這本書(原文)以法文出版有利也有弊。在對食物的興趣比較沒那麼高的英國或美國，很難找到對這類研究的贊助經費；現在至少已經有人做了。

但另一方面，除了法國人以外，應該沒有人會在乎蛋黃是否在水煮蛋的正中心。比較起來，講英文的地區可能比其他地區更不關心這類的主題，但講英文地區的讀者，應是此一(英文)版本的主要銷售對象。實際而言，這本書的市場在哪裡很難看出，因為在月刊裡閱讀主題輕鬆而又言之有物的專欄是一回事，花錢買整本書回來讀又是另一回事。加上這本書中許多的記載是十到十五年前的研究，對許多領域的研究者而言，這已經算是陳年歷史了；即使在食品科學界，這些研究也可能被許多事件趨勢所凌駕了。

總體而言，本書翻譯的很好，也花了相當的功夫為非專家的讀者解說科學的內容。書中有幾個錯誤，但都不太重要。在內容的安排上，原始的文獻資料均列在「進一步讀物」的清單中，不過個別章節沒有引述相關的參考資料。

本書因為包含了太多的科學細節，所以很難成為一本大眾市場的讀物；但它也不是針對食品科學的專家所寫的。對那些嗜吃美食的科學家，這會是一個很好的禮物。如果放在食品科學導論課程的閱讀書單中，也可能會吸引一些學生。

分子美食學—探索味覺之科學
Molecular Gastronomy: Exploring the Science of Flavor
作者：埃爾維‧諦 (Hervé This)
出版：哥倫比亞大學出版社，2006年360頁
定價：29.95 美元

(知識通訊評論第40期)

真實是什麼？有任何人關心嗎？在科幻小說家菲力浦迪克(Philip K. Dick)的作品中，充滿了這樣的問題。在迪克的書中，主角人物的記憶與身分經常是藥品及科技的產物，暗示我們記憶與外貌都不可信。這類主題對電影製片人有強烈的吸引力，從他的書改編到大銀幕的作品包括《銀翼殺手》、《魔鬼總動員》及《關鍵報告》等；最近的電影，則是由林克萊特(Richard Linklater) 執導，預計在七月上演的《心機掃描》。

神經科學學者也常問相同的問題。他們為了探索答案而使用的研究工具之一，是一種稱為「轉描動畫化」的電影製片技術。此一技術在林克萊特的電影中，被用來模糊現實與動畫間的明確區分。而腦科學家發現，我們對真確、純正性的觀念，不僅取決於實體的精確性，也取決於情緒與心理認定的似可信任性；只要故事可信，人腦會全盤接收任何事。

按照麻省理工學院的神經科學家薩克絲(Rebecca Saxe)的說法，我們有一種不加選擇就認定他人具有心識的能力，而且會很輕易把它運用到種類廣泛的實體上。 當看到一個大方塊隨小方塊移動的粗糙動畫時，我們心中馬上會升起「追逐」的概念。藝術即是利用人此一不撿擇的特性，透過抽象的象徵或符號〈例如晃動的影像〉來影響人的情緒。

神經科學使用功能性磁掁造影研究顯示，人的腦會區分有意圖的移動與其他種類的移動。搖動的鐘擺在人腦激發的部位，不同於被生物體移動所激發的部位，即使生物體只是卡通的手臂，腦部反應也有差別。

然而神經科學家如何得知這些在實驗室中所觀察到的現象反應了真實世界？舉例而言，我們對動畫人物的意圖的了解和對真人的意圖的了解是否相同？就這個問題，加拿大多倫多大學的神經學者馬爾(Raymond Mar)一直想比較兩者的異同，以往研究者製做不出動畫人物及真人從事相同動作的錄影帶，不能從事有效的比較。身為電影愛好者的馬爾，幸運地在林克萊特早期的電影《浪族色彩》中，找到了製作的材料：在《浪族色彩》的DVD中，馬爾看到以真人拍攝的原始影片如何被電腦與動畫畫家轉描為動畫成品。於是運用了「轉描動畫化」的技術，製作了研究用的影片。

馬爾與他的同事將動畫與真人實事的兩種影片，同時放給接受磁掁造影的受試者看後，發現腦皮層中與偵測意圖相連的顳上溝(STS)及顳葉頂接點(TPJ)，對真人實事的影片反應較強。另一方面，他們發現動畫過程主要是刺激前額腦區底部(bilateral orbitofrontal cortex)，在這裡引起比較多的反應。

薩克絲認為馬爾的研究精細又負挑戰性。因為兩種影片中對比的內容極微小，但又能有效的控制研究的面向。但研究所得到結果很難解。薩克絲提出TPJ 對動畫影片刺激所產生的反應不強，有可能是因為大腦處理動畫畫面來建構意圖的概念比處理真人畫面容易。馬爾則是堅決主張另一種不完全相反的解說：他認為真人實事的影片包含了較多有關意圖的提示，所以撥動了較多腦部的區位。他計劃在下一項研究中同時給受試者看實際伸入掃描機的手以及相同動作的影片，以便查看大腦如何反應。

北卡杜克大學的神經學者裴爾費(Kevin Pelphrey)將馬爾研究的發現，解釋成一種樣板對應。他推測較真實性的影片刺激有可能是較多意圖的寫照，而且是這些相對應的大腦區域所偏好的。但是從另一角度看，真實性越高並不代表信服力也同等的增加，如一九七○年日本機器人學家森政弘(Masahiro Mori)所提出的「詭異谷」假說就指出，人在面對極度近似類人的物體(像是機械人)時可能會有感到悚然或厭惡的情緒反應。

較早的研究曾發現，當解讀心意的大腦區域在認定對象是真人時，會較費力地運作。倫敦大學學院的佛瑞史(Chris Frith)和他的同事在研究玩剪刀石頭布遊戲的實驗中，發現當受試者覺得遊戲的對象是真人而非電腦時，即使實際上的對象是人或電腦，腦的另一區，旁扣帶回皮層前部，都會發出較強的反應。

佛瑞史因此認為電影與動畫片在我們的腦部鑄型的同時，也觸動其既存的偏見。因為人腦反應文化效應，而真實的慣例、習俗卻恆長的改變。 各項科技展現的方式可以決定何者為真實，而隨著科技的改變，我們知覺的真實印記也隨之改變。以前大家判別新聞短片的真實與否，是看它是否為黑白片；近期判定影片是否為真則取決於它是否是從搖晃的手所拍出的。這種想法被片商利用，而拍出《血色星期天》及《聯航九三》等商業電影。《惡夜叢林》中粗糙的原始影片畫面，同樣也是真實的指標。

我們對大腦社會性的了解，還在初步的階段。如果對腦部活動的時間順序有更精確的了解，曉得腦部不同區域如何互動，以及人腦如何解答社會性的問題，那麼最後說不定可以如科幻小說般，讓機器人從事心意理論研究並判定動機。這樣的發展已經遠超出迪克所想像的。在他的科幻小說《機器人是否夢見電子羊》，也是電影《銀翼殺手》的原著中，也只不過能做到用同理心測試來分辨人和創造出的類人生物複製人，利用一連串的問題，去刺激受測者的情緒反應，通過呼吸、心跳和瞳孔活動等做客觀確認，測試複製人的情感缺失，藉由「情緒」這個特質去分別人與機器。

當面對不真實的狀況時，我們的心識狀態是相當複雜的。人腦似乎有某種預設的信服傾向，也很願意接受或製造故事。敘事性的故事是我們賴以了解這個世界的工具，而我們的大腦似乎特別擅長處理故事。實驗顯示人愈是專注於故事中，就愈容易隨故事轉變態度。《心機掃描》中的臥底的警察，就因過於投入虛構的身分而開始從事犯罪活動。在這個傳媒與廣告充斥的世界，抗拒人腦輕信故事的傾向將是一個很有用的技能。

核融合研究歷數十年，其能量輸出平衡問題一直難解。最近科學家引入渾沌狀態概念，使得電磁能夠滲漏，或許是解決關鍵，也許有助核融合反應器的設計建造。

核融合反應器關鍵點盡在一個控制；專家目前認為，一些渾沌狀態，或許能幫助反應器運作得更順利。

專家已顯示，把一些靜電，導入磁場，可以防止閃電狀的放電損毀反應器；磁場是在核融合反應中，用來包住高熱又電離化的原子。專家的研究成果刊登在線上版的「自然物理」(Nature Physics)期刊，這或許能協助造價達五十五億美元的「國際熱核實驗反應器」(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)達成目標，由核融合產出淨能源。

核融合是兩個輕的元素，通常是氫，撞擊而形成新的元素，通常是氦，而釋放大量能源。這種過程是太陽及其他恆星能量的來源，要比傳統的核分裂力量更強大，過程中產出長生命週期輻射性的廢料，數量也少。數十年來科學家致力造出核融合反應器，但一直無法達成一個控制的核融合，而其釋出的能量比耗費的能量要大。

要造核融合反應器，部分麻煩點在融合中的氫氣漿，或稱之為電漿，會變得非常熾熱，以至於任何反應器爐壁都會被融化掉。科學家較喜愛的解決方法，是把氫電漿懸浮在甜甜圈狀的磁場當中。磁場的設計宗旨，在把熾熱的氫電漿隔離，不接觸到反應器壁，而且把氫電漿緊緊壓縮，而增加原子撞擊的機率。

只是，加州聖地牙哥市「通用原子」(General Atomics)公司物理學家伊凡斯(Todd Evans)表示，電磁環擠壓時，高壓的氫電漿很可能會爆出來；好比擠壓裝滿水的氣球，擠得愈用力，氣球愈會鼓脹，穿過十指之間。

最後，氫電漿會穿透磁場最脆弱的點。在ITER反應器裡，如此爆破，釋出的電量可以一下子點燃一百萬顆一百瓦的電燈泡，而融蝕掉重要的反應器零件。

釋放壓力

迄今，反應器設計者對這種放電，束手無策。但伊凡斯及其團隊找到一種方法，或許能解決這個問題。他們修改通用原子的「DIII-D托克馬克(tokamak)」反應器，以便能導入渾沌狀態的靜電到包住氫電漿的磁場。

這麼做會減弱磁場，可以讓一點點氫電漿由反應器底部釋出，減少一些系統的壓力值，防止爆掉。伊凡斯認為，這樣的構想很美妙。

但是，實際上會發生什麼事，目前依然不明。卡達拉許(Cadarache)的「法國原子能委員會」理論物理學家甘德利(Philippe Ghendrih)表示，反應器的那個部位，相對於目前大家在努力的簡單理論構想，實在太過複雜；ITER的建造地點，就在卡達拉許。甘德利協助伊凡斯率先修訂這項技術，但他表示，還要做更多實驗，才能進一步了解能不能奏效。

德國格行鎮(Garching)「歐洲核融合發展局」反應器壁專家羅阿特(Alberto Loarte)表示，這種新科技能否整合到現有的ITER設計當中，目前也不明朗。經過修訂的DIII-D反應器含有傳導線圈。羅阿特表示，要在ITER熾熱、輻射強烈的環境安裝線圈很困難，另外，線圈的絕緣物質也容易剝落。

這項發展出現的同時，ITER七大參與團隊－美國、歐盟、俄羅斯、中國、日本、印度及南韓－都已提撥最後一批資金，投入本計畫。同時，羅阿特表示，修訂後的伊凡斯提議，可能納入到技術團隊即將完成的設計方案中。

裝置地點在美國加州「勞倫斯利渥摩國家實驗室」(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)的超級電腦「藍基因/L」(BlueGene/ L)，又再度登上世界前五百大、專為科學目的使用的超級電腦王座。《自然》雜誌的記者史塔佛德深入採訪，了解這座全球速度最快的電腦之幕後故事。

只是，「藍基因/L」到底有多快？

這座「巨人中的巨人」超級電腦擁有十三萬一千零七十二枚處理器，運算速度為每秒二八○點六兆浮點運算（teraflop，相當電腦計算一兆次或「浮點運算」）。

排名第二但差距很大的是另一部IBM電腦「藍基因華生」 (Blue Gene Watson, BGW)，製造科技與「藍基因/L」相同，但是處理器較少，運算速度在九一點二九兆浮點運算。排在五百大第十名的，是位在日本橫濱市、NEC公司造的「地球模擬器」(Earth-Simulator)，運算速度在三五點八六兆浮點運算；這部超級電腦開始運作時，二○○二到二○○四年曾是世界冠軍，○四年才被藍基因/L的前身給推下王座。排行第五百的超級電腦，運算速度為二點○二六兆浮點運算。

等一下，我搞不太懂這個兆浮點運算的東西，它是什麼意思呀？

打個比方好了。假如全世界六十六億人，人人都拿個計算機，每五秒鐘執行簡易計算一次，那麼全地球人計算將近六○小時，計算量就跟藍基因/L一秒鐘做的相等了。

怎麼會有人需要計算得那麼快的東西呢？

藍基因是用來進行核子武器研究的。但其他超級電腦，由股市分析到預測氣候，什麼都做。

前五百大排行榜是什麼？

這個排行榜每年編纂兩次（六月跟十一月），由德國曼汗大學(University of Mannheim)、美國諾克斯維市的田納西大學(University of Tennessee)、加州「勞倫斯柏克萊國家實驗室」(Lawrence Berkeley National Laboratory)派代表組隊製作。最近一次排行六月下旬由德國德勒斯登「國際超級電腦大會」發布，也可以在TOP500 Web site網站找到。

勞倫斯柏克萊國家實驗室副主任賽門(Horst Simon)也是前五百大排名團隊的代表之一。他指出，這個排行榜，只收列科學用途的超級電腦，而且電腦的所有人得提交資料，供排名團隊審驗。他表示，大部分人都想上榜，只是有些超級電腦的所有人寧可保密；至於Google、雅虎及微軟還有某些政府的超級電腦則不想曝光。

這些電腦後頭的科技是什麼？

超級電腦市場的製造商，有些是眾所熟知的大公司。IBM是最大賣家，惠普電腦排第二。前五百大超級電腦裡，有三百零一部使用英特爾的微處理器。但賽門表示，超微(AMD)崛起的速度也很快。

軟體部分，微軟在前五百大排行榜墊底，只有兩部超級電腦用微軟的作業系統。稱王的是Linux軟體，七成以上的超級電腦都用它。

我也想買上一台，行嗎？

只要你有錢就行。最強的超級電腦價格在一億美元，甚至更貴，排行較低的，售價在一百萬到二百萬美元之間。也可以把很多台個人電腦串連在一起，而擁有超級電腦的運算力；把一千部夠強的個人電腦組在一起，大約能在前五百大排行榜墊底。賽門表示，目前已經有些組配書籍，教你怎麼組合個人電腦成為超級電腦。

跟你講件趣事。今日一般的筆記型電腦運算速度，比起一九九二年前五百大排行榜墊底的超級電腦還要快。所以，你已經算擁有跟尊貴超級電腦等級的東西了。

未來的量子電腦能超越今天的超級電腦嗎？

賽門說，量子電腦潛力很大，但他認為，量子電腦會用來執行跟超級電腦「類型完全不同的運算」。所以拿這兩款電腦來比，就好像拿蘋果來比柳橙。

藍基因/L還能在寶座上坐多久？

摩爾定律說，電腦晶片的能力，每十八個月左右就加倍一次，超級電腦的運算力則是每十一到十二個月就加倍。

賽門認為，藍基因/L目前領先的幅度那麼大，所以至少到二○○七年十一月的排行榜，甚至到二○○八年十一月，都還會稱王。但接下來五百大排行榜的新冠軍會打破當前紀錄。他估計會大幅跳升到五百、六百或七百兆浮點運算，甚至上千兆。千兆次(petaflop) 是下一個神奇數字。

(知識通訊評論第40期)

瑞典科學家已實驗成功綿羊子宮的移植手術，認為五年內有希望進行人類子宮的移植。

瑞典科學家表示，他們已經完成綿羊子宮的移植，因此人類子宮移植可望在五年內實現。這項手術可以幫助能排卵卻沒有子宮的女性成功懷胎，專家表示，目前已經有數百名婦女跟他們接觸，希望能接受如此的子宮移植手術。

有幾種因素會導致女性沒有子宮。有些婦女天生有「原發性無月經症」 (Rokitansky syndrome)，生下來便沒有陰道或子宮。另一些可能因為子宮頸手術、生產時子宮破裂等情況而失去子宮。這樣子的病患想有孩子，目前唯一的途徑，是委請代理孕母。

瑞典哥騰堡(Gothenburg)「薩爾葛蘭斯卡」(Sahlgrenska)大學醫學院布蘭史卓姆(Mats Brannstrom)教授率領團隊，多年來致力於小鼠的子宮移植；接受移植的母鼠已經能成功生下幼鼠。該團隊目前已經能摘除綿羊子宮，過幾個小時後再接植回去，經過二到三個月的觀察，發現羊子宮功能正常。瑞典團隊的研究成果，發表在六月於捷克首都布拉格舉行的「歐洲人類繁殖暨胚胎學會」年會。

瑞典團隊接下來打算讓子宮移植的綿羊懷孕，生下後代。實驗成功以後，再進行不同動物間的子宮移植，看看使用免疫系統抑制劑，能否控制免疫排斥。一旦成功，布蘭史卓姆認為手術就能實驗於靈長類；靈長類實驗成功，屆時才能施用於人類。即便如此，他仍希望五年內就能進行人類子宮移植。

由親戚「出借」子宮

雖然可以由往生者捐贈的子宮來進行移植，但布蘭史卓姆表示，最理想的狀況，是由女性的姊姊或母親取得子宮，讓器官排斥的風險降到最低。醫學案例顯示，有六十多歲的婦女接受捐贈的卵子而懷胎生子，這一點顯示子宮的功能，不會隨著年齡而大幅變差。

接受子宮移植的婦女先進行試管嬰兒手術，讓卵子受孕形成胚胎後冷凍起來，等子宮移植完成，再行植入。生完小孩，子宮再動手術移除，如此女性就不必終生服用免疫抑制劑。

二○○○年沙烏地阿拉伯曾進行過人類子宮移植。一名廿六歲婦女六年前因為剖腹產大量失血，喪失子宮。移植的子宮來自一位因為卵巢病變必須摘除子宮的四十六歲女性。執行手術的專家表示，一開始子宮功能正常，但九十九天後，接受移植的婦女出現血凝塊，有生命危險，因此再動手術把子宮摘除。

布蘭史卓姆表示，他認為應該在動物實驗都完成後，再進行人類子宮移植。他表示，子宮移植手術並非攸關生死，而是改善生活的品質，所以必須確保手術安全無虞。

雖然布蘭史卓姆承認，或許有些值得操心的地方（例如，有人會覺得，用來懷下一代的子宮，居然是她母親當年懷她時的同一個，而感到不適應），但他認為，相形捐贈精子卵子，子宮移植不會挑起倫理爭議。他表示，移植手術並不會傳遞基因，只是出借子宮而已。