霍金最後一篇論文發布,推翻生前對宇宙膨脹的理論

今天,霍金這篇最後的論文正式在《Journal of High Energy Physics》上發布,為宇宙起源提出了一種新的理論。值得留意的是,這和霍金生前曾提出的「無界宇宙理論」有所不同。
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photo credit: Santi Visalli/Getty Images
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原文刊登於合作媒體 愛范兒 ,INSIDE 授權轉載。

雖然身困輪椅,但霍金的思想跑得比大部分地球人都要遠。

photo credit: Santi Visalli/Getty Images
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就在霍金離世前 10 天,他和比利時魯汶大學理論物理學教授 Thomas Hertog 完成修訂,並提交了雙方合作撰寫的論文《A Smooth Exit from Eternal Inflation?》。

今天,霍金這篇 最後的論文 正式在《Journal of High Energy Physics》上發布,為宇宙起源提出了一種新的理論。

除了是一位偉大的物理學家,霍金還在許多領域做出了傑出貢獻。

一分鐘背景回顧:大爆炸和多元宇宙

PHOTO CREDIT: Giphy
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一切都從一次大爆炸開始,Bang!(that all started with a big bang,BANG!)

就像美劇《宇宙大爆炸》主題曲唱的一樣,不少科學家都認為我們的宇宙起源於一次大爆炸。但這下 Bang 後到底發生了什麼事?

在物理宇宙學中,一種理論認為,在大爆炸後的 10⁻³⁶ 秒開始,至 10⁻³³ 至 10⁻³² 秒之間,宇宙空間就像氣球一樣以比光速更快的速度膨脹,這段極短的時間被稱為「宇宙膨脹(Inflation)」。

在「宇宙膨脹」後,宇宙會繼續膨脹,但速度會慢很多,星球行星也才得以形成。

我們所處的宇宙看起來已經進入穩定的狀態。但不少理論認為,在宇宙的某些地方,膨脹會一直進行下去,也就是「永恆膨脹(eternal inflation)」。

photo credit: How It Works Magazine
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因為膨脹中的區域會以極快速度膨脹和自我複制,所以,如果膨脹衰減的速度比新膨脹區形成的速度慢,那就總會有新的膨脹形成,而這些膨脹隨之會形成一個個不同的口袋宇宙,組成一個「多元宇宙(multiverses)」,而我們的宇宙也只是其中一個。

「常規的永恆膨脹理論預測宇宙是一個無限的分形,在膨脹的海洋中,鑲嵌著不同的口袋宇宙。一個口袋宇宙中的物理和化學定律和另一個口袋宇宙會有所不同,這一個個不同的口袋宇宙組成了多元宇宙。」霍金在 去年秋天的採訪中 如此說道。

為無限設一個限

但我從來都不是這個多元宇宙理論的粉絲。因為,這意味著口袋宇宙們數量近乎無窮多,這個理論也無法得到驗證。

霍金補充道。這也是為什麼他和 Hertog 嘗試提出一種新的多元宇宙解釋理論, 今天發布的論文《A Smooth Exit from Eternal Inflation?》就記錄了他們的新想法。

據哈佛天文學系主席 Avi Loeb 解讀 ,霍金和 Hertog 主要透過數學方式解決了原本數學和哲學上的瓶頸問題,並推出「能夠形成的宇宙具有一定限制性」這個預測。

當我們回溯宇宙發展的歷程,到達永恆膨脹的臨界點,我們所熟知的時間概念將失去意義。

Hertog 介紹道 ,他們將無限膨脹設定在時間開始的臨界點上,那是一切的邊界。

科幻動畫《Futurama》中描繪的大爆炸,photo credit: Futurama Wiki
科幻動畫《Futurama》中描繪的大爆炸,photo credit: Futurama Wiki

值得留意的是,這和霍金生前曾提出的「無界宇宙理論」有所不同,後者預測,如果我們回到宇宙開端,將看到宇宙像半球一樣閉合。

「而現在,我們要說的是,我們的過去是有邊界的。」他們預計,從這個邊界之上,大爆炸形成了一系列有特定結構的宇宙。

如果這個理論成立,這意味著我們的宇宙和其它口袋宇宙很可能都是從那個臨界點開始形成的,而且我們還有可能能夠找到和宇宙膨脹痕跡相匹配的引力波作為論據,這就成為了一個可去論證的假設。

不過,Hertog 也表示,現存的設備仍未能夠探測出這類證據,所以,他更多是寄望未來科技發展帶來更先進的儀器技術,可對理論進行進一步研究。

一個理論,一顆種子

在未來,也許會有人將這個研究進行下去,找出支持的論證,帶領人類揭開探究浩瀚宇宙中的一小部分。

但目前為止,這更像是霍金留下的一個充滿想像力的假設,一顆小小的種子,而論文題目中的問號,也像是向世界發起討論的一個邀請標誌。

也許,我們更應該從「霍金在離世前十天還在忙於修改研究宇宙起源的論文」這件事情本身獲得啟發。追隨心之所向,即便那件事看起來就像要研究宇宙起源,回到時間開始之端那樣遙遠。


智慧照護新革命!AI 機器人成為智慧醫療助手

高齡化浪潮來襲, 2025 年台灣將步入超高齡社會,65 歲以上人口佔比超過 20%。高齡化加上少子化,衍生勞動力短缺不足,經濟部工業局推動「電子資訊智慧製造服務系統推動計畫」,加速服務型機器人產業發展,借鏡日本智慧長照現況,把科技導入照護場域,提升更好的生活品質。
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日本是全球高齡化程度最高的國家,而台灣高齡化的腳步愈來愈快,僅剩不到 5 年的時間準備。因應長期照顧與醫療照護需求,各單位紛紛投入 AI 應用服務,解決人口結構改變問題。綜觀以 AIoT(物聯網 + 人工智慧)為核心的智慧醫療趨勢,可輔助醫療流程、節省人力成本,更提升照護服務效率,為高齡化社會帶來了新的解方。

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台日照護機器人交流會邀請各界分享照護機器人開發與應用案例與經驗。

人工智慧產業前景看好

人類壽命越來越長,智慧醫療正逐步顛覆傳統醫療模式,從遠距醫療、機器人、物聯網到穿戴式裝置,龐大潛在商機吸引國際科技大廠投入。台灣醫療服務水準居亞洲領先地位,尤其是資通訊科技實力鏈結全世界,創新能力與解決方案屢屢獲得市場矚目。當人工智慧遇上健康醫療,擴展未來醫療的無限可能,對社會大眾都有切身影響,不僅引領新一波商業浪潮,也創造出更多的照護服務模式。

醫療與科技結合,帶來新變革也帶動數位時代轉型新契機,未來將有更多關於智慧醫療的布局,解決人口高齡化的社會問題。從另一個面向來看,人口快速老化促使長期照護需求,服務人力是建置完整體系的關鍵因素,衛福部在政策面不斷調整適當的滾動式管理。目前長照 2.0 擴增老年照護服務,以及任何年齡的失能身心障礙者,從長照人力需求來說,缺工現象嚴重,照護機器人將成為醫療、長照的主力。

台日照護機器人交流會

為提供台灣照護場域導入智慧科技之契機,在經濟部工業局指導下,服務型機器人聯盟與台灣智慧樂齡照護創新科技產業大聯盟於 5 月 6 日攜手舉辦「台日照護機器人交流會」,邀請各領域專家分享實務現況,作為研發製造與場域運用參考。經濟部工業局林青嶔簡任技正表示,隨著科技迅速發展,智慧醫療創新服務產業生態系逐漸茁壯,5G 落地、AI 應用更多元,機器人正在改革醫療世界。

圖2_經濟部工業局林青嶔簡任技正表示,超高齡社會即將來臨,透過服務型機器人創新科
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經濟部工業局林青嶔簡任技正表示,超高齡社會即將來臨,透過服務型機器人創新科技能解決照護人力議題。

「台灣和日本一樣,面臨急速老化的超高齡社會,因此對於熟齡及身障者的照護非常重要。呼應長照 2.0 政策,應用科技打造更多元化、人性化的服務,AI 及智慧機器人的運用更是未來顯學。」林青嶔簡任技正分享觀點,這場交流會聚焦台日相關經驗分享與討論,加速業者與國際連結。台灣具有精密機電與 ICT 產業供應體系的優勢,發展機器人科技的腳步正迎頭趕上歐美日等國家,尤其是服務型機器人產業,將是台灣製造業的明日之星!

圖3_因應疫情,透過網路視訊方式進行交流,雙邊合作討論熱烈。
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因應疫情,透過網路視訊方式進行交流,雙邊合作討論熱烈。

促成更多元的服務應用

透過「台日照護機器人交流會」,日本 ATA 協會五島清國部長、日方企業 Reif 與 Whill,以及台方微星科技、全智通機器人、福寶科技分享照護機器人的開發與普及應用現況,透過創新科技解決照護難題。照護機器人的開發,必須掌握使用者需求、符合未來照護趨勢,再藉由實體實驗場域的調校,完美融入生活當中。微星科技、全智通機器人、福寶科技旗下的產品已分別應用於物流、醫療、清潔等領域;因應新冠肺炎疫情的「低接觸」服務型態需求,更加快普及速度。

圖4_日本ATA協會五島清國部長強調照護機器人必須貼近使用者,幫助提升生活品質。
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日本 ATA 協會五島清國部長強調照護機器人必須貼近使用者,幫助提升生活品質。

服務型機器人的創新應用在不同領域逐漸成形,經濟部工業局透過政策資源、科專計畫等大力推動服務型機器人產業化,協助企業轉型發展機器人新事業動能或新創公司設立,包括微星、東元、佳世達、凌群等企業。另外,2018 年成立的「服務型機器人聯盟」,由資策會服創所與台灣智慧自動化與機器人協會(智動協會)合作發起,結合政府及民間力量整合產業鏈上中下游資源,共組國家隊搶攻國內外市場。

服務型機器人聯盟今年度規劃「2021 ROBO COM 蘿蔔控」創意實證競賽,延續場域實證的精神,擴大研發能量及市場化企圖。聯盟持續引入資源,推動機器人業者和學研團隊合作,展開技術及實務交流,共同激盪具市場潛力的創新方案。


 「2021 ROBO COM 蘿蔔控」服務型機器人創意實證競賽資訊

  • 報名期間:即日起至 5 月 15 日
  • 競賽期間:6 月 15 日 - 9 月 30 日
  • 報名資格:不限年齡、學生團隊、社會人士、非營利組織、地方社團乃至公司行號都可組隊報名
  • 組隊資格:接受個人挑戰或多人組隊,團體至多6人

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