【科學筆記｜你以為只有0與1的世界出現了Switch｜2026.05.13】
身為科學&科幻愛好者的主委我啊
這幾天看到沖繩科學技術大學（OIST）
跟奧克拉荷馬大學
發在 Physical Review A 上的兩篇論文
讓我好興奮啊！
物理學家終於在實驗室裡
成功調出一種介於0與1之間的粒子規則
可能有人看到物理學就想關掉離開了
但這個概念其實沒那麼難
我盡量用大家都聽得懂的方式解釋給你聽
【BL界...我是說粒子界的 0 1 分類】
物理學家把宇宙裡所有粒子
分成兩種「屬性」
老實說很像古早味 BL 設定
ㄅ. 強勢的1
學名費米子(fermion)
代表選手是電子 質子 中子
這群粒子的鐵則叫包立不相容原理
白話就是王不見王
兩個鐵1絕對不能站同一格
所以電子才會在原子裡分一層一層
元素週期表才會這麼壯觀
(一個場景裡不能有兩個總攻 不然人設直接崩壞)
ㄆ. 溫柔的0
學名玻色子(boson)
代表選手是光子
這群粒子可以無限擠在一起
大家黏在同一個狀態都沒事
(一池0也可以啦)
譬如雷射就是大批光子手牽手往同一個方向飛
這個現象學名叫做玻色-愛因斯坦凝聚
一群0全部擠在同一個量子狀態
屬於相當和諧的同框畫面
判斷一個男人...我是說一顆粒子
是0還是1的方法很簡單
你拿兩顆長得一模一樣的粒子
小A跟小B把它們交換位置
看整個系統變了沒
完全沒變 就是0(玻色子)
整個翻過來 就是1(費米子)
算下來答案就只能是這兩個
沒有第三種可能
幾十年來
物理學家都覺得這就是宇宙的二元論
然後就有BL作家...我是說科學家們開始想：
"等等 真的只能有兩種嗎"
(為什麼我們不能一起.jpg)
【出現第三種屬性 介於 0 1 之間的 Switch】
1970年代就有物理學家拋出一個想法
如果你把粒子塞在一個比較扁的世界
(不是被阿扁迷因圖影響的世界
是只有二維 或像一條線那樣的一維)
粒子能走的路就少了
交換位置會變得很糾結
所以交換完跟沒交換就不一樣了
(難怪很多劇情都會把兩個人困在某一個孤立環境中)
結果！這種扁世界裡會出現第三種屬性
不是純0 不是純1
而是沒有固定的攻受位階個體
想偏攻一點就偏攻一點
想中間就中間
而且這個位階本身還能被科學家調
換句話說
這是粒子界的Switch
而且是連續可調的那種
物理學家給這群東西取名叫任意子(anyon)
(看到這邊嘴角露出姨母笑的你最好給我按讚)
英文是 any（任意）加上 on（粒子常用後綴）
這名字乍聽很佛系
但是1982年由維爾切克（Frank Wilczek）取的
他後來在2004年拿到諾貝爾物理獎
不過得獎是另一個研究 不是因為任意子
雖然很早就被預測可能有這傢伙的存在
但直到2020年科學家才終於在特殊的二維量子系統裡
（超低溫加強磁場那種環境）
第一次實驗觀測到任意子
從理論到證實 已經走了五十年
【所以這次的突破是啥？他們出本了嗎？】
OIST跟奧克拉荷馬大學的團隊這次做了兩件大事
ㄅ. 把任意子從二維推進到一維
ㄆ. 證明它的「攻受比」是可以調的
什麼叫一維？
二維你可以想像成桌面 粒子可以繞著對方走
一維就是把粒子擠到一條繩子上 連繞圈圈都不行
要交換位置 只能直接"穿過"對方
(想歪的你現在欠我一個分享了)
但就因為這個動作存在
一維裡的交換規則跟二維完全不一樣
更妙的是
研究團隊發現
一維任意子的攻受指數
跟粒子之間靠近時的拉力綁在一起
你只要調這個拉力
就能讓粒子變得偏0一點或偏1一點
就像有人在0跟1之間幫你拉了一個萬用推桿
(這個場景他面對金髮0適合當攻
另一個場景他面對黑髮1適合當受...)
【好了！夠了！不要再BL了！】
除了BL外
我這兩天也在想
在ACG跟科幻作品裡有很多有名的虛構粒子
有沒有哪個跟任意子撞設定的？
但其實任意子跟大部分的科幻粒子都不太像
既不像鋼彈裡的米諾夫斯基粒子
有干擾電磁波 讓雷達失效
一切戰爭被逼回近身格鬥的效果
(可惡...有生之年不能大喊我就是鋼彈了嗎?)
也不像質量效應裡的零號元素
可以給物理規則開外掛
更不像其他設定裡常見的奇異物質
可以撐開蟲洞或穿越時空
任意子比較像是自宇宙大爆炸以來
一直就存在 只是要在特殊條件下才出來活動的隱藏角色
真的要說很像的可能是
劉慈欣"三體"裡的智子(Sophon)
兩者共享一個核心概念
把粒子塞到低維度之後
粒子的行為會跟三維完全不一樣
而且這些行為可以被人工調控
但嚴格說起來機制還是不同
智子的核心是高維粒子被展開到低維蝕刻電路
任意子的核心是粒子在低維度的交換規則
但劉慈欣2006年寫 "三體"
第一部的時候提出把粒子塞進低維度做奇怪的事
這個想像跟現在物理學家在做的方向
有一塊共同的浪漫
(差別只在 智子是被改造成有意識的微觀電腦 任意子目前還只是粒子 不過拓撲量子電腦真的做出來之後 這個距離會再縮短一點)
順帶一提
我們前面有提到"任意子在一維裡必須穿透彼此"
可能有些朋友會聯想到
星際爭霸戰(Star Trek) 裡的相位裝置
或是X戰警裡幻影貓(Shadowcat)穿牆的能力
但其實兩者不是同一回事
任意子的"穿透"
是兩顆完全一樣的粒子在量子層面交換位置的動作
(這樣講好色喔)
不是宏觀物體穿過固體
畫面像 但機制差了好幾個次元
【為什麼腐女...我是說物理學家興奮】
簡單的來說
任意子可能是未來量子電腦的關鍵零件
現在的量子電腦超脆弱
環境一吵 計算結果就壞掉
而任意子有個叫做"拓撲保護"的特殊性質
一般的量子位元像把資料寫在沙灘上
一陣風吹就亂掉
任意子的資訊比較像打成結的繩子
不容易被小干擾弄壞
(印加文明的結繩系統???!)
這個聽到頭暈也沒關係
反正你記住這件事就夠了
這次的研究是把量子電腦未來能不能用
往前推了一塊磚
(雖然可能還有一個高速公路的距離)
【後記】
我自己看完覺得最有意思的地方
不是"又一個量子電腦的基礎條件攻克了"
而是我們以為三維宇宙裡那些絕對的物理規則
到了低維度 或是BL的妄想裡
可能只是我們這個世界的預設值
1970年代就有人提出應該存在的東西
2020年才在二維被看到
到2026才在一維被調整
科幻作家可以憑想像力造一萬種粒子
但現實裡的物理學家
是花一輩子去證明"理論上應該存在"
的那一顆小玩意真的存在
然後讓另一群工程師再花一輩子
想辦法把它變成可以用的東西
劉慈欣寫智子的時候
大概也沒想到二十年後
真的有人會在一條線上把這件事的雛形做出來
你看完任意子的感覺比較像哪一種
ㄅ. 好酷 但我到底看了啥(誠實型)
ㄆ. 我真的要興奮死(BL愛好者)
ㄇ. 快給我米諾夫斯基粒子啊！(鋼彈駕駛)
ㄈ. 原來宇宙的底層設定就是Switch (頭腦爆炸星雲)
ㄉ. 我想要二相箔毀滅討厭的人(三體型)