當光開始同時進入生命與晶片—從2026諾貝爾醫學獎重新思考生命、物理與《易經》的世界觀

當光開始同時進入生命與晶片—從2026諾貝爾醫學獎重新思考生命、物理與《易經》的世界觀

圖文: 蔡篤堅

2026年10月5日，諾貝爾生理學或醫學獎授予Karl Deisseroth、Peter Hegemann與Georg Nagel，以表彰他們對光敏離子通道與光遺傳學的開創性研究。這個獎項的重要性，恐怕遠遠超過神經科學本身。因為就在人工智慧改變人類生產方式、2奈米與更先進半導體重新逼近物質尺度極限、矽光子與光互連快速發展的同一個歷史時刻，生命科學也從另一個方向告訴我們：光不只是讓我們「看見」生命的工具；光可以直接進入生命的運作。而這件事可能迫使我們重新追問一個比人工智慧更根本的問題：生命究竟是什麼？甚至進一步追問：物質、能量、資訊與生命之間，真的存在我們過去想像中那麼清楚的界線嗎？

一、從「觀察生命」走向「以光介入生命」

光遺傳學真正革命性的地方，不只是「用光研究大腦」。它改變的是實驗科學長久以來的一個根本困境——相關性與因果性的差別。過去我們可以觀察人在恐懼、快樂、成癮、記憶或運動時，哪些腦區活化；但是「這個神經迴路活化」和「這個行為發生」同時出現，並不能證明前者就是後者的原因。光遺傳學跨過了這道門檻。Hegemann與Nagel等人的基礎研究揭示了channelrhodopsin這類光敏感離子通道；Deisseroth等人進一步把這套自然界原本存在於微生物中的光感受機制，發展成可以控制特定神經元活動的工具。其中的物理過程極為迷人。一個光子被光敏分子吸收，引發分子構形變化；蛋白質結構隨之改變，離子通道開啟；帶電離子跨越細胞膜，改變膜電位；膜電位進而影響神經元放電；神經迴路活動因此改變；最後可能表現在動物的行為、感覺甚至情緒之中。

於是我們第一次如此清楚地看到一條跨尺度鏈：「光子 → 分子構形 → 離子流 → 電位 → 神經訊號 → 神經網絡 → 行為與感受」，這不是玄學，這是一條可以實驗、測量、操控與重複驗證的因果鏈。而它最令人震撼的地方，是自然界竟然早已演化出如此精巧的「光—電—化學—生命」轉換系統。

二、生命從來就不是單純的化學機器

二十世紀生命科學的巨大成功，使我們習慣把生命理解成DNA、RNA、蛋白質、酵素與代謝反應。這當然沒有錯，但是它可能並不完整，生命同時是一個高度複雜的電化學系統。神經細胞依靠膜電位傳遞訊息；心臟依靠電傳導維持節律；細胞膜兩側存在離子梯度；鈣離子訊號參與大量細胞活動；而視覺本身，就是把光轉換成神經訊號的過程。

更早以前，植物已經用光合作用把太陽光子轉換為化學能，所以從生命史的尺度來看，「光與生命相遇」根本不是人類發明的新技術。恰恰相反：生命在數十億年前就已經學會如何讀取光、捕捉光、轉換光，並利用光所攜帶的能量與資訊維持自身。光遺傳學真正令人震撼之處，是人類終於開始學會讀懂並重新編程自然界早已存在的這套語言。

三、另一條路正在半導體世界發生

幾乎同一時間，人類創造的另一種「資訊系統」—半導體—也走到了新的轉折。今天最先進的邏輯運算核心仍主要依靠電子與電晶體。但是製造這些奈米尺度結構，已經高度依靠極紫外光；而當AI模型需要讓愈來愈龐大的晶片、記憶體與資料中心彼此交換資訊時，傳統電氣互連又面臨頻寬、延遲與耗能限制，因此產業開始大量投入矽光子、光互連與共同封裝光學。於是半導體發展出現了一個很值得注意的方向：電子負責計算，光子愈來愈多地負責高速傳遞資訊。

未來甚至可能進一步走向電子、光子、量子元件與新材料共同工作的異質運算系統。這就產生了一個非常有意思的文明交會，自然生命經過數十億年演化，建立了：「光 → 分子 → 離子 → 電訊號 → 神經網絡」；而人類的資訊文明正在建立：「光 → 光電轉換 → 電子運算 → 光互連 → 人工神經網絡」。兩者當然不是同一件事。但是它們正在共同提醒我們：光、電、物質與資訊之間的轉換，也許是理解自然與人工系統的一個重要共同入口。

四、這才是《易經》真正可以進入對話的地方

在這裡，我認為華夏文明可以提出一個很重要的問題，但我們必須非常謹慎。不能說量子物理「證明」了《易經》，也不能說光遺傳學「證明」陰陽。那不是科學，也反而降低《易經》的思想價值。《易經》真正值得重新理解之處，在於它提供了一種與近代西方機械論非常不同的世界觀，它首先關心的不是「世界由哪些最小零件組成」，而是：事物如何變化？彼此如何感應？秩序如何形成？對立如何轉化？新的狀態如何生成？所以「易」首先不是一種物質，而是一種變化論、關係論與生成論。

陰陽也不應被簡單翻譯成電子與質子、正電與負電，甚至光與暗，它所表達的是更抽象的思想：世界不是靜止的實體集合，而是在差異、關係、轉換與動態平衡之中不斷生成。這一點，反而可能成為《易經》與二十一世紀科學真正有深度的對話起點。

五、從「物」的科學走向「關係」的科學

牛頓以來的近代科學非常成功，因為我們學會把世界拆開。把人體拆成器官，器官拆成組織，組織拆成細胞，細胞拆成分子，物質拆成原子，原子再拆成基本粒子。這種還原論創造了現代文明，但今天我們逐漸發現：知道所有零件，並不等於知道生命。一個神經元不是思想，一億個神經元擺在桌上也不會自然形成意識。真正關鍵的是它們如何連結、何時放電、如何同步、如何受到身體與環境影響，以及這些關係如何隨時間改變。所以二十一世紀科學可能正在從：What is it?進一步走向：How does it relate, transform and emerge?從「它是什麼」，走向「它如何關聯、如何轉換、如何生成」。這恰恰是東方思想可以加入世界科學哲學討論的重要位置。

六、生命可能要重新被定義

如果沿著這條道路繼續前進，未來生命科學可能不再只用DNA來定義生命。我們可能必須同時研究至少幾個彼此嵌套的層次：物質提供結構；能量維持非平衡狀態；電化學訊號形成調控；光與電磁作用參與感知與能量轉換；資訊形成記憶與控制；網絡產生系統行為；時間使生命具有歷史；環境則讓生命永遠存在於關係之中。於是生命可能更適合被理解為：一個能夠持續交換物質、能量與資訊，自我維持、自我調節、自我更新，並在時間中演化的動態關係系統。這個定義與「生命是一堆特殊分子的集合」相比，可能更接近生命真正的樣貌。

七、但是我們必須警惕另一個陷阱

當我們開始談光、電磁、量子與生命時，非常容易跨過科學證據的界線。目前確實已有嚴肅的「量子生物學」研究，包括光合作用中的量子效應、某些磁感受機制，以及其他分子尺度現象。但這並不表示「所有生命現象都是量子現象」，更不能直接推論「意識就是量子」、「經絡就是電磁場」或「古代哲學早已知道量子力學」。真正成熟的文明對話，不應把古代經典硬套在現代科學上。我們應該做的是：讓科學保持可以證偽，讓哲學保持可以追問，科學回答「如何發生」；哲學追問「這意味著什麼」；倫理學再進一步追問：當我們能夠操控它之後，我們應不應該這樣做？這三者不能互相取代。

八、下一場革命可能是生命與物理重新相遇

二十世紀的學術制度把物理、化學、生物、醫學、資訊科學分成不同學門，但自然界從來沒有按照大學系所分類。同一個光子可以進入植物的光合作用系統，可以作用於視網膜，也可以啟動channelrhodopsin；同樣的電磁理論可以被用來理解光，也成為通訊、感測與半導體技術的重要基礎。真正值得期待的，不是宣布「萬物都是光」；而是提出一個更嚴謹、也更宏大的科學問題：生命如何在物理定律允許的世界裡，將物質、能量與資訊組織成具有自我維持、感知、記憶、適應乃至意識的存在？這可能成為二十一世紀最重要的科學問題之一。

九、AI又讓問題向前推了一步

因為今天我們創造的人工智慧，也是一個龐大的能量—物質—資訊轉換系統。它依賴半導體，依賴電子運動，愈來愈依賴光通訊，依賴能源、資料與數學模型，最後卻產生過去只有人類認知活動才具有的某些表現：語言、推理、辨識、創造與決策。這迫使我們重新追問：什麼叫做智能？什麼叫做生命？什麼叫做意識？資訊處理與理解有什麼不同？計算與感受之間有沒有不可跨越的界線？人工系統與生命系統的本質差異究竟在哪裡？所以AI革命真正深刻的意義，恐怕不只是取代多少工作，它逼迫人類重新認識自己。

十、未來真正需要的是「新自然哲學」

近代科學革命以前，物理學被稱為Natural Philosophy—自然哲學。也許三百多年以後，我們又到了需要重新建立自然哲學的時刻。它不能放棄實驗科學的嚴格性，卻也不能被十九世紀的機械論世界觀限制。它必須同時容納：相對論所揭示的時空，量子力學所揭示的微觀世界，熱力學與非平衡系統，複雜科學與湧現，資訊科學，演化論，神經科學，人工智慧，以及生命本身。

而華夏文明、《易經》、佛學、道家乃至印度與其他古老文明，不必假裝自己早已知道這些現代科學。它們真正能做的，是提供不同的問題意識。西方近代科學問：世界由什麼構成？《易經》則不斷提醒：世界如何變？現代科學問：基本粒子是什麼？東方思想還會追問：關係如何形成整體？AI時代則迫使我們再加上一問：當人類已經能夠介入這些變化，我們希望世界變成什麼？這最後一問，就是倫理。

結語：從「格物」重新走向「天地人」

2026年的諾貝爾醫學獎，可以被看成一個象徵。一種原本存在於微小藻類中的感光蛋白，最後成為人類理解大腦的重要工具。從藻類到蛋白質，從光子到離子，從神經元到行為，從生命到科技——看似完全不同的世界，竟然可以被一條因果鏈連接起來。另一方面，人類製造的晶片，也從電子電路一路走向奈米尺度、EUV、矽光子與異質整合。這兩條道路還沒有在科學上合而為一，但是它們正在向我們提出同一類問題：物質如何承載資訊？能量如何產生秩序？訊號如何成為感知？網絡如何產生功能？功能如何形成生命？生命如何產生意識？而意識又如何理解宇宙？這或許才是《易經》在AI時代最值得重新閱讀的原因。不是因為古人已經知道光遺傳學、量子力學或半導體，而是因為在科技力量空前強大的今天，我們重新發現了一個古老而沒有過時的智慧：世界最根本的現象，也許不是「物」，而是「變」；不是孤立的存在，而是關係；不是靜止的本體，而是生成。

如果二十世紀是人類不斷把世界拆開、尋找基本單位的世紀，那麼二十一世紀最大的科學使命之一，可能正好相反：把它重新連起來。把物理與生命連起來，把光與資訊連起來，把大腦與心智連起來，把人工智慧與人類文明連起來，最後，把「我們能做什麼」與「我們應該做什麼」重新連起來。這不只是下一次科技革命，這可能是一場人類重新認識生命、自然與自身位置的文明革命。

本文作者:蔡篤堅

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