楊憲東的新書--假麥田圈才是真科學

真麥田圈是假科學

假麥田圈是真科學

麥田圈的外在表現是人文藝術，麥田圈形成的內在機制是科學原理，而麥田圈的實現則是工程技術。

    表面上看起來，麥田圈只是大地藝術透過超自然現象的包裝，而達到其背後的廣告宣傳與觀光收益的目的。但是當我們深入探究麥田圈的形成原因與過程時，卻會發現麥田圈所牽涉到的科學多樣性與複雜性，與它表面的藝術與商業價值，一樣精采甚至更引人入勝。當前的教育強調人文與科技的相容並蓄，而麥田圈即是一個絕佳的教學題材，它除了提供科學與人文的交流介面，它的神秘性與趣味性所能引發的學習動力，則是其他的教學題材所無法比擬的。

    目前關於麥田圈的討論太著重於在真假之辨。一方宣稱麥田圈是一種超自然現象，是高等智慧生命傳達給人類的訊息，另一方則反駁說麥田圈根本是人為造假。其實二方的支持者不必這麼水火不容，真、假麥田圈原本是相輔相成，少了假麥田圈，真麥田圈也名存實亡，為什麼呢?

    顧名思義，無法用自然科學解釋的現象才能被稱為超自然現象，也正因為如此，我們無法用自然科學的方法去直接證明麥田圈是超自然現象，此即所謂的『真麥田圈是假科學』。在另一方面，那些因自然現象或人為模仿所產生的假麥田圈，則可以透過科學的分析，追查其形成的機制，因此說『假麥田圈才是真科學』。當一個麥田圈經過各種科學方法的分析與鑑定都無法解讀其生成機制時，才可暫時被判定為是超自然現象所為。因此真麥田圈雖然無法直接用科學證明，但可以透過科學排除法，排除了各種可能的假麥田圈之後，進而間接證明其『真』。

    仔細想一想，如果我們不能鑑定麥田圈的『假』，如何還原麥田圈的『真』?所以才說，真、假麥田圈是相輔相成，不能單獨存在。超自然現象的支持者若能理解，如果沒有人世間這麼多自然現象與人造現象的陪襯，如何能夠對比出超自然現象的不同?他們或許應該跟麥田圈製造者密切合作，深入調查製造麥田圈的各種科學方法與工具，進而從中確認他們所謂的超自然麥田圈確實無法用已知的科學方法來製造。

    本書深入調查了各種假麥田圈(包含自然形成及人為製造)的形成機制，並解析它們背後的科學原理。經過系統化的整理與分析，本書呈現了麥田圈的五大特色，並透過18個科學單元，10組科學實驗，加以分類詳細解說:

單元	科學主題	科學知識	科學實驗
1	假麥田圈才是真科學	假麥田圈的多樣性科學
2	麥田圈的超自然說	解讀搜尋外星人的二進位碼訊號:Arecibo code
3	麥田圈的氣旋效應	氣旋形成的大氣原理	『桃樂西』龍捲風探測實驗
4	龍捲風發電	熱對流原理、溫室效應、大氣壓力的計算	太陽能龍捲風發電實驗
5	麥田圈的地質效應	白堊地質與地下水產生的電磁輻射機制
6	閃電對大地曝光後的成像:麥田圈	閃電形成的大氣原理；底片成像的化學反應	暗房底片顯影實驗
7	電磁場決定麥田圈圖案	電磁感應與靜電場理論	靜電場實驗
8	麥田圈瞬間形成的機制 - 蝴蝶效應與骨牌效應	蝴蝶效應、骨牌效應、遽變論
9	麥田圈具有前世記憶	電磁輻射對植物及土壤的潛伏性傷害
10	麥田圈圖案是地底結構的反映	電磁波在不同介質內的反射原理	探地雷達實驗
11	人造麥田圈---超自然產業	地景藝術的創作	麥田圈製作DIY
12	人工智慧麥田圈---高科技的介入
13	雷射雕刻麥田圈	雷射理論與雷射應用
14	微波爐與麥田圈	微波加熱原理	微波爐加熱麥稈彎曲實驗
15	宇宙級的麥田圈-天上星星的分布	宇宙微波背景輻射
16	麥田圈的音波成像術	聲波的共振與視覺化	克拉尼圖案的展示實驗
17	動手做實驗-音波如何影響植物成長	聲波的震動與植物體內的生化反應	DIY實驗:聲波對於植物發芽率之影響
18	全自動化的麥田圈製造機 – 生物機電技術	機器人農夫的設計原理	生物機電盃田間機器人大賽

l   成因的多樣性:目前世界上出現的各種麥田圈，其形成的原因並不是原先所認知的二分法:不是人力形成，就是超自然力形成。其實用人力踩踏方式製作麥田圈已經落伍了(第11單元)，而超自然力所形成的麥田圈(第2單元)由於鑑定上的困難，其數量也相對較少。反而是另外二個主要成因:自然力與科技力，經常被忽略。產生麥田圈的自然力包含三大效應:氣旋效應(第3單元)、地質效應(第5單元)與閃電效應(第6單元)。用科技力產生麥田圈的方法則包含: 雷射(第13單元)、微波 (第14單元)與超音波(第16單元)。由於科技的引入，使得人工智慧麥田圈逐漸往高等智慧麥田圈進化，這也讓人造麥田圈與超自然麥田圈之間的分辨越來越困難。

l   科學的複雜性:麥田圈圖案是由麥稈的倒伏所形成，而導致麥稈倒伏的科學機制需要考慮到眾多外在因子與植物內部組織的交互作用。這些外在因子包含雷射(激光)、電磁波、聲音(超音波)、大氣環境(閃電與氣旋)與地質環境等等。很少有單一教學題材能夠像麥田圈一樣涵蓋這麼廣泛的科普知識。

l   出現的神秘性:麥田圈最震撼人的效果是它出現時機的『隨機性』、圖案完成的『瞬間性』(第8單元)以及它所具有的『前世記憶』(第9 單元)。這三項指標是人力麥田圈所無法達到的，也是判斷超自然麥田圈的主要依據。看似神秘的三項指標，其實背後隱藏著少為人知的科學機制:『蝴蝶效應』、『骨牌效應』與『遽變論』。這些科學機制的引入，使得麥田圈能夠登堂入室，成為正統學術研究的一環。

l   實驗的趣味性:麥田圈是一個科普教育題材的典範，許多隱晦的科學道理可以透過麥田圈的相關實驗來呈現。例如第6單元的暗房底片顯影實驗(閃電是自然界的閃光燈，麥田即是底片，閃電對麥田曝光後的成像就是麥田圈圖案)、第7單元的靜電場實驗、第10單元的探地雷達實驗、第14單元的微波爐加熱麥稈彎曲實驗、第16單元的克拉尼圖案的展示實驗(聲波的視覺化)、以及第17單元的聲波對於植物發芽影響的實驗。這些實驗的教學目的，表面上看起來和麥田圈無關，但實際上它們是驗證麥田圈產生機制的重要科學實驗。學校相關的實驗教學，如果能連結到麥田圈的討論，想必會使課程更加新鮮有趣。麥田圈的真真假假，我們不必人云亦云，自己動手做實驗便知真相。

l   科技的整合性: 麥田圈不僅是優良的科普教育題材，它也是農業自動化的指標。在最後一個單元中，本書整合農業自動化與機器人農夫的新技術，建構了全自動化的麥田圈製造機。目前先進的農事機器人能夠遵循記憶體內設定的田中路徑，進行播種及採收的動作。因此只要將農事機器人記憶體內的規劃路徑依據麥田圈圖樣加以改寫，並將機器手臂上原有的播種工具，抽換成雷射、超音波或微波發射器(磁控管)，那麼機器人農夫即可沿著預先規劃路徑，發射電磁波或聲波到路徑上的小麥上，使其傾倒。如此完成麥田圈圖案的整個過程中，完全不需人力的介入。可以說麥田圈製作自動化的程度，正是反映了農業自動化的程度。

    國外現階段還未發展出專門製作麥田圈的機器人，但隨著麥田圈的需求量愈來愈大，麥田圈觀光產業的興盛，將使得這種全自動化麥田圈製作機的研發更形迫切。也許在不久的將來，於各式各樣的機器人大賽中，會出現田間機器人的麥田圈製作比賽，比看哪一台機器人完成麥田圈的速度最快，哪一台完成的麥田圈圖案最具有創意及藝術價值。台灣雖然沒有麥田，但有大面積的稻田與鹽田，這都是田間機器人施展身手的好地方，而其製作的稻田圈與鹽田圈所產生的產業附加價值，將遠遠超乎我們所料。

    麥田圈背後的主導者是誰呢?有些人認為是外星人，大部分人認為是人類自己，現在則多出了一名競爭者:機器人。如果爭論始終不休時，就來一場麥田圈PK大賽吧! 天、地、人三界各派出一組代表，天界的代表是外星人，地界的代表是機器人，人界的代表是地球人。這顯然是一場天馬行空的比賽，但它點出了一個事實:麥田圈的真真假假、虛虛實實，所反映的正是『外星智慧』、『人工智慧』與『人類智慧』，天地人三者之間的一場明爭暗鬥。

楊憲東  2013年春於台南

楊憲東的新書---假飛碟才是真科學

序言

真飛碟是假科學

假飛碟是真科學

    缺少了外星訪客的地球，在浩瀚宇宙中看起來會是多麼孤單與無助。人們總是期待飛碟的出現、外星人的到訪，因此當飛碟的照片、外星人的影帶模糊不清時，人們寧願選擇相信；當目擊者的說詞似有矛盾，沒有說服力時，人們心中總還預留著三分的接受度。在感性與理性的夾擊下，飛碟與外星人總脫離不了其樸朔迷離的面貌，事件的真真假假、假假真真，造成信者恆信，不信者恆不信的現象。

    真正的科學研究強調實驗的可重複性，並且所得實驗結果不因人、時、地、物的改變而有所變化。顯然地，對於飛碟的研究，由於缺乏可資實驗的本體，自然也無所謂可重複性的實驗結果。由於飛碟研究不滿足傳統的學術標準，所以被稱之為偽科學。這種『真飛碟是假科學』的論點其實反映了目前飛碟研究的困境與無奈:真正的外星飛碟縱使存在的話，如何能在公開的環境下，讓我們重複進行科學的檢測與實驗?

    當真飛碟還被鎖在機密檔案裡時，飛碟世界的主場卻已經悄悄來到『假飛碟』身上了。半世紀以來，許許多多不明飛行物的目擊事件，扣除造假與誤判者外，剩下的不明飛行物的確都是飛碟，只不過它們是假飛碟-人造飛碟。事實顯示，一連串不同年代的不明飛行物的目擊事件，正是見證了一系列的人造飛碟發展史。

    對於一般民眾將人造飛碟渲染成外星飛碟，官方單位其實樂觀其成，因為這樣有助於掩護機密計畫的執行，不會讓新型飛行器提早曝光。二十世紀的後半期就在『外星飛碟』煙幕彈的掩護下，各國暗地裡進行著各種人造飛碟的研發。時至今日，美國最先進的三角形飛碟飛行器TR-3B，其實跟真飛碟已快沒有兩樣了。

   外星飛碟的飛行原理超越目前人類科學可以理解的範圍，但人造飛碟的飛行原理卻是已知物理定律的應用，它是看的到、可以理解的實際科學，所以我們說『假飛碟才是真科學』。本書的科學單元設計即是在為讀者整理分析人造飛碟背後的科普知識。至於『真飛碟』的飛行知識，就留給真正的飛碟專家去介紹了。

    就像外星飛碟一樣，人造飛碟不僅要能在地表飛行自如，也要能夠深入太空，進行星際飛行，所以它的設計與製造牽涉到從地球到太空的多樣性知識學科。當人造飛碟在地表附近飛行時，必須利用圓盤產生的升力去克服重力，這牽涉到的是空氣動力學的問題；當飛碟進入太空進行星際飛行時，必須克服數百、數千光年的距離障礙，這牽涉到噴射推進及時空旅行的問題。為了涵蓋人造飛碟跨越天地的廣泛科學知識，本書引入21個科學單元，配合10個科學實驗，並透過103個科學插圖，精彩解說飛碟飛天入地的原理。其中前9個單元介紹人造飛碟在地表飛行時，所需要用到的航空科學知識，後12單元則介紹星際飛行所牽涉到的天文及太空科學知識。

單元	科學主題	科學知識	科學實驗
1	外星訪客
2	假飛碟才是真科學	假飛碟的多樣性科學
3	遙控飛碟DIY	康達效應	飛盤騰空實驗
4	人造飛碟與直升機的結合	電腦輔助設計、機構學、空氣動力學	兩用型飛行器的組裝與飛行測試
5	飛碟的誤判:隱形戰機	先進隱形戰機的發展
6	納粹德國的人造飛碟	無葉片噴射發動機運作原理	舒伯格的「無煙無焰發動機」實驗
7	美國的人造飛碟研製	美國空軍的三角形飛行器TR-3B
8	俄羅斯的埃基皮飛碟計畫	邊界層控制、向量控制、氣墊技術
9	商業化的飛碟交通工具	飛碟機的設計
10	宇宙時空路迢遙	先鋒10號無人探測船的星際之旅
11	星際旅行的第一停靠站-半人馬座阿爾法星	距離地球最近的系外行星
12	星際航行計畫的實現–核聚變火箭	代達羅斯星際太空船的設計
13	百年星艦宇宙航行計畫–人造太陽	人造太陽(核聚變)原理	國家點火設施:雷射核融合實驗(NIF)
14	逼近光速–反物質火箭	反物質如何產生?	反物質偵測實驗
15	時空旅行指南–狹義相對論	光速為何不變?	光速不變實驗 自由落體實驗
16	飛碟的飛行原理1-時間變慢	時間為何膨脹?	光子時鐘實驗
17	飛碟的飛行原理２-長度縮減	長度為何縮減?	孿生子時空旅行
18	飛碟的飛行原理３-空間扭曲	空間如何扭曲?
19	企業號星艦的星際之旅	如何時空旅行?	跨越浩瀚宇宙的星際飛行模擬實驗
20	星際超級航艦--地球	你我都是太空人
21	外星人與現代人類的起源	現代人類起源之謎

    地表附近的飛行因距離較短，飛行速度在聲速的等級，所以是屬於牛頓力學的範圍。利用牛頓力學的知識，我們將分析飛碟圓盤如何離地騰空而起，並透過簡單的壓力幫浦實驗，示範讓鋁箔圓盤騰空而起的康達效應。用看的，不如自己動手做一架!第3單元將教讀者如何DIY製作一架遙控飛碟，而且保證所用的材料在一般的遙控飛機模型店都買得到。

    飛碟的起飛與傳統飛機、直昇機有何不同?其飛行性能的優越性在哪裡?這些是本書第4單元所要探討的主題。這一單元同時介紹一款結合飛碟圓盤與直升機旋翼片的新型遙控飛行器，它是由作者主持的飛行控制與模擬實驗室所研發。讀者將看到從學理分析、CAD電腦輔助設計、CNC工具機加工成型，到實際飛行測試的一系列遙控飛碟的研發過程。講解了飛碟飛行的基本原理之後，第5單元到第9單元將介紹各國載人飛碟的發展過程及現況。如果與一甲子前的納粹德國別隆采飛碟比前來，今日的人造飛碟無非就是外星飛碟的翻版。

    在本書的後半段，人造飛碟將離開太陽系進入星際太空。星際飛行所跨越的距離是以光年計算，速度則提升至光速的等級，所以是屬於相對論力學的範圍。一般的常識告訴我們，距離100光年的星球，人造飛碟縱使用光速飛行，也要100年才能到達。這樣的觀念稱為牛頓的絕對時空觀，在地球上適用，在外太空就不能用了。星際旅行時，時間與空間可以互相轉換，這使得飛碟可以用很短的時間飛越很長的星際距離。所以對時空轉換不熟悉的讀者，在體驗星際飛行之前得先翻閱一下本書第15到第18單元中所介紹的時空旅行指南-《狹義相對論》。這些單元將透過簡單的高中物理實驗，解說奇妙的相對論效應:時間膨脹與長度縮減。

人類星際旅行的第一停靠站:半人馬座阿爾法星(南門二)，它是離太陽系最近的恆星。星際旅行冒險小說經常出現這樣的劇情，當地球人口爆炸以致資源耗盡，或是遭到小行星撞擊而毀滅時，人類必須針對半人馬座的阿爾法星進行開發與殖民活動。這樣的情節可能成真，因為就在2012年，天文學家發現了半人馬座阿爾法星的外圍，真的運行著一顆像地球的行星。雖然載人的飛碟還未出發前往，但人類的先遣部隊-航海家1號無人探測船，卻早已啟程了(第11單元)。

關於載人星際飛碟的研發(第12、13單元)，英國星際學會的伊卡洛斯星際航行計畫， 以及美國的『百年星艦』宇宙航行計畫，繼承了20世紀代達羅斯計畫的理念，企圖製造一艘5萬噸級的巨型核聚變(核融合)飛船，能以12%光速飛行，預計花100年的時間抵達另一個恆星系統。核聚變飛船的研發不僅是星際航行成敗的關鍵，也關係到地球永續能源的建立。如今雷射核聚變在實驗室裡創造了以前只有在行星內部深處才存在的情況。現在人類不再只是被動地接收來自外太空的太陽光來發電，而是直接在地球上建造人類專屬的太陽來發電。若將這人造太陽配置在太空船上，則數十光年、甚至數百光年的星際航行都終將被實現。

   核聚變飛碟僅能達到光速的12%，但若要進行時空跳躍，飛碟的速度必須要能接近光速，這唯有啟動反物質火箭才能辦得到。本書第12單元介紹以反物質為燃料的星際飛碟。當正物質與反物質相互接觸時，會發生湮滅並以伽馬射線的形式釋放出大量的能量。太空中存在著許多反物質粒子，如果飛碟在飛行途中能夠持續收集並加以利用，飛碟將能永續飛行。為了揭開了反物質的神秘面紗，丁肇中博士的反物質偵測器已於2011年安裝在國際太空站上，而偵測器的監控中心正設在中山科學研究院的龍園院區內。

    以目前科技發展的速度，地球上的人類不出百年即可開發出星際旅行的人造飛碟，能夠到達太陽系以外的星球。當地球上的外星人還在虛無飄渺之中時，地球人反倒先成了他方星球的外星人；此時人造飛碟到了它方，則變成了名符其實的外星飛碟了。

    在本書的第19單元，我們將乘坐企業號星艦進行一趟宇宙之旅。聯邦企業號星艦安裝有反物質動力系統，可實現曲速飛行、以光速抵達宇宙中任何一個地方。星艦內的電腦將按照《相對論》的公式，一一算出星艦每年可飛行的距離，並預測在星艦第23年時，飛抵100億光年遠的宇宙邊緣。雖然這一星際奇航只是模擬飛行，但可別忘了此時此刻，我們每一個人確實都位於一艘巨無霸星艦之內--地球。

    地球號星艦跟隨著太陽以每秒250公里的高速繞著銀河系中心旋轉，還好有大氣層當防護罩，幫我們擋去了高速粒子、宇宙射線與隕石的撞擊。前面介紹的人造飛碟充其量只是地球號星艦的小型偵察機，所有的後勤補給都要由地球母船提供。母船內同時搭載著70億太空人，其內部有限的資源正被快速消耗著。身為太空人的我們應當好好珍惜，節省使用，多留一些資源給我們下一代的太空人吧!

楊憲東  2013春於台南