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中藥「水蛭」的意外旅程(上):偽品的震撼現身,網路問卷調查發現了什麼?

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這個旅程是這樣開始的。

2017 年 10 月,為了撰寫「蛭類的醫療用途」這個主題,我去中藥店尋找「水蛭」這一味藥。《中國藥典》和《台灣中藥典》裡面都清楚點出中藥「水蛭」乃是由三種蛭類──水蛭(Hirudo nipponia,即日本醫蛭)、螞蟥(Whitmania pigra,即寬體金線蛭)、以及柳葉螞蟥(Whitmania acranulata,即尖細金線蛭)──所製成,作為盡責的作者,理應設法尋得三種蛭類的水蛭乾、並取材拍攝照片。

中國中藥典(左)與台灣中藥典(右)對中藥「水蛭」的說明(點圖放大)

我首先買到的中藥「水蛭」長下圖這副德性,看起來就是個吸血蛭類的模樣:嘴巴大、尾吸盤大、鼓脹的肚子裡八成是塞滿了血。這個體型,應該不是藥典記載的種類日本醫蛭,而是牛蛭屬(Poecilobdella)或擬醫蛭屬(Hirudinaria)的種類;雖然跟藥典裡面記載的種類不同,但反正也是個吸血的種類,藥性(推測可能)應該跟日本醫蛭差不多。

中藥「水蛭」,應該是牛蛭或擬醫蛭的種類乾燥而成

泡了熱水發起來以後,背面橄欖綠上的斷續背中線、側面的縱線、黃褐腹面鑲著暗色邊緣的花紋,就從黝黑的表面顯現出來,甚至連腹面的生殖孔都清楚可見。於是更是確定了我的推測,這一定是某種牛蛭或擬醫蛭無誤。

中藥「水蛭」,加熱水泡開後才看得出其上的花紋。

隔天,我又跑去其他的中藥房,主要是尋找另外兩種非吸血的捕食性蛭類(寬體金線蛭與尖細金線蛭)製成的中藥「水蛭」。好不容易找到了看起來和寬體金線蛭有幾分相似的的中藥「水蛭」──身體黃褐扭曲且一頭尖細,整個就是金線蛭的模樣。外包裝上還寫著「清肚」,當時還推測可能是因為寬體金線蛭以螺類為食,為了讓藥性更加濃縮所以去除肚子裡無用的螺肉。

中藥店的「水蛭」的另一個品項

回來以後為了看清楚花紋,也就和前一天依樣畫葫蘆泡了熱水。等到這個「水蛭」發起來以後,我拿起來左右端詳,這身體上怎麼會沒有任何花紋哪?還有這個形狀跟體壁的感覺怎麼一副海參樣啊?我是越看越迷惘。

啊喔,這個「水蛭」怎麼左看右看有點怪怪的。

而且啊,不管是什麼種的蛭類,再怎麼樣也該要有尾吸盤吧?這個尾吸盤到底在哪啊?難道清肚的時候也一起切掉了嗎?但怎麼沒有看到切痕啊?

然後我突然驚覺──

這。根。本。不。是。蛭。類。

明明是買中藥「水蛭」,卻出現了這個完全不是蛭類的東西,我實在震驚了。

沒有環節沒有尾吸盤,就是個偽品!

蛭類畢竟是屬於環節動物門的類群,身體必定有環節,也就是身體看起來是一節一節的模樣,就像底下那兩張蛭類的照片一樣;但是這個偽品泡發以後只是一副肥胖臃腫樣,身體並不是真的有環節。除此之外,蛭類是一群特化的環帶綱環節動物,和其他的環帶綱如蚯蚓、絲蚯蚓、線蚓等有一個明顯的差別,就是身體的前後兩端必定會有吸盤–亦即口吸盤和尾吸盤,尤其是尾吸盤,無論在哪一種蛭類身上都不會消失,頂多只是大小的差別而已

以底下那兩張照片來看,兩者的尾吸盤都很大而且明顯,分別靠畫面的左邊和右邊。而上面照片中這個偽品,頭部尖尖看起來沒有口吸盤模樣也就罷了,畢竟蛭類的口吸盤常常不甚明顯,尤其是金線蛭屬的蛭類,其頭部也是特別尖而細根本沒有什麼口吸盤的感覺;可是這個偽品的尾部,除了肛門外再無其他特別的結構,翻來倒去也沒有絲毫尾吸盤的蹤影。

光憑著「沒有環節」和「沒有尾吸盤」這兩點,就可以打包票這個中藥「水蛭」絕對不是蛭類,一定是偽品。

就像鳳梨酥裡面該有鳳梨一樣,中藥「水蛭」應該至少是由蛭類乾燥而成才對。很不幸的是,我們的鳳梨酥裡面曾經有很多很多的冬瓜但少有鳳梨,而現在我們的中藥「水蛭」裡面也出現了根本不是蛭類的東西。簡直是個悲劇。

實際上,中藥出現偽品其實並不少見。知名案例如昂貴的中藥冬蟲夏草,正品應該是麥角菌科(Clavicipitaceae)的冬蟲夏草菌(Cordyceps sinesis (Berk.) Sacc.),寄生在宿主鱗翅目或鞘翅目昆蟲身上──尤其是蝙蝠蛾科(Hepialidae)的蟲草蝙蝠蛾(Hepialus armoricanus Ober.)的幼蟲蟲體──冬蟲草為真菌子座與宿主的複合體乾燥物。而冬蟲夏草的偽品有許多種類,從同為麥角菌科的其他真菌、唇形科的植物草石蠶(Stachys sieboldii Miq.)的有毒根莖、唇形科植物地蠶(Stachys geobombycis C. Y. Wu.)的塊根、甚至是石膏粉或麵粉模壓加工製成的偽品都有出現過。其他常見的中藥也有不少誤用品和混用品在市面上流通(可參考《台灣市售易誤用、混用中藥材之鑑別》、《台灣市售易誤用混用中藥材基原鑑定之研究》、《中藥鑑定簡介》),誤用品或混用品甚至也曾導致中毒危害健康的案例(如馬兜鈴酸事件)。為此,鑑定中藥真偽的相關中文書籍早有多本問市,中央主管機關也持續辦理中藥材辨識研習會,但是防堵誤用品混用品乃至偽品的出現,看來仍是百密一疏。

總之,現在就是發現中藥「水蛭」裡存在著根本不是任何一種蛭類的偽品了。我覺得不可思議的地方在於,經手中藥的職業專家很多,從來沒有人揭發這件事嗎?

於是接下來,我決定來調查一下中醫藥專家們對中藥「水蛭」真品和偽品的覺察能力,了解一下這樣的「水蛭」偽品是否很容易就會被中醫藥職業專家們揭穿。

問卷調查:中藥「水蛭」該長什麼樣?

我設計了一個簡單的網路問卷,在問卷裡先後放了中藥「水蛭」的偽品跟真品的照片,也就是下面放的這兩張四條水蛭排排站的照片,讓填答者在「一定是水蛭」、「可能是水蛭」、「可能不是水蛭」、「一定不是水蛭」、「我不知道無法回答」幾個選項裡面擇一。問卷做完以後大家可以選擇自己是中醫藥職業者(中醫師、中醫藥研究教學人員、中藥從業人員)、中醫藥業餘玩家(中醫藥愛好者、中藥罐子)、或是一般民眾,而且最後都可以看到正確答案。

承蒙我的朋友們的轉貼和泛科學的協助,最後這個問卷有將近 680 人填答,其中有中醫藥職業者 106 人(63%是中醫師、33%是中藥從業人員、4%是中醫藥教學研究人員)、中醫藥業餘玩家 52 人、以及一般民眾 521 人。

統計結果發現,三群填答者對於中藥「水蛭」真品和偽品的認知程度的確不太一樣。對中醫藥職業者來說,不是蛭類所做成的中藥「水蛭」偽品,看起來就是比較有問題,因此近六成的職業者會傾向認為這不是水蛭;相反的,如果是由牛蛭或擬醫蛭種類製成的中藥「水蛭」,則有近八成的職業者傾向認為這是水蛭。很顯然,受過專業訓練的中醫藥職業者對中藥「水蛭」該長什麼樣有相當不錯的概念,真的就幾乎都認為是真的,假的也多半覺得有鬼,的確有其厲害之處。

再來看中醫藥業餘玩家(中醫藥愛好者、中藥罐子)的回答,這就有點奧妙了。業餘玩家們看到不是蛭類做成的中藥「水蛭」偽品,只有四成傾向認為這不是水蛭,反倒有近五成傾向認為這是真的水蛭;同樣的,業餘玩家們看到蛭類做成的中藥「水蛭」,只有二成五傾向認為這真的是水蛭,反而有近五成傾向認為這並不是水蛭。簡單的說,就是中醫藥業餘玩家對中藥「水蛭」的認知偏向錯誤,把真的認成假的、假的當成真的,不知道是不是處在「見山不是山」的狀況所造成的。

最後是填問卷大宗的一般民眾,對一般民眾而言蛭類的確是個陌生的類群,而且還經常誤以為地上亂爬的蛞蝓就是水蛭,因此中藥「水蛭」該長什麼樣子其實也沒什麼概念。當一般民眾看到不是蛭類做成的中藥「水蛭」假貨的時候,傾向認為是水蛭、傾向認為不是水蛭、和我不知道無法作答三者幾乎呈現完美的三等分,顯然不太確定到底水蛭該長什麼樣;不過,當一般民眾看到蛭類做成的中藥「水蛭」真品的時候,就有六成傾向認為這是水蛭。看起來,就算一般民眾不太確定蛭類的特徵為何,隱約還是可以察覺到中藥「水蛭」的真品的確符合腦海中的蛭類印象,因此就稍有把握了些。

環節和尾吸盤才是王道

除了調查填答者對照片裡的中藥「水蛭」是不是蛭類製成的真品的認知傾向,問卷中也探尋填答者的判斷依據。整體而言,填答者們經常使用形狀、顏色、外觀這些會隨著炮制過程和儲藏狀況變化的特徵來判斷是不是蛭類,但是判斷蛭類最重要的兩個特徵──也就是上面提過的「環節」和「(尾)吸盤」,就沒有那麼常被提及,只有中醫藥職業者們提到稍微多一點。

話說回來,形狀、顏色和外觀這些特徵,或許可以用來進一步區別不同種的蛭類做成的中藥「水蛭」,或是用來分辨手上的中藥「水蛭」是否有攙假增重或不當炮制,這的確也是中醫藥專業訓練過程中很重要的一點。但無論如何,真中藥「水蛭」再怎麼攙假增重不當炮制都還是水蛭;眼前這個假貨連水蛭都不是,這個問題的層次可就不一樣了。

那麼,中藥水蛭假貨在市面上出現的頻率有多高呢?這顯然需要我去明查暗訪了。

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中藥「水蛭」的意外旅程系列:

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中藥「水蛭」的意外旅程(中):市上假貨知多少?到中藥店舖暗訪偽品水蛭

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在寫作調查的過程中,意外發現了中藥材中水蛭偽品的存在。進行網路問卷調查了解一般人與中醫相關業者對中藥「水蛭」的認知之外,我也很想知道到底「水蛭」偽品有多常見,於是我走訪全台多處的中藥房/行/店/商,包含台北市(中正、文山、大安、信義、大同、北投六區)、新北市(新店、三重、樹林三區)、台中市(西區、南屯區、太平區)、彰化縣(田中鎮、溪州鄉、員林鎮、社頭鄉)、雲林縣(斗南鎮&虎尾鎮)、高雄市(三民、前鎮、鳳山三區)、屏東縣(屏東市)、還有花蓮縣(花蓮市),目前共訪問了 201 間中藥店舖;未計入專賣蔘鮑翅等昂貴藥材的蔘藥行。

市上假貨知多少

在這 201 間中藥販賣或批發的店舖中,只有 76 間(約38%)有中藥「水蛭」的飲片現貨,顯示了中藥「水蛭」在台灣真的不是個常用的一味藥;許多中藥店的老闆也的確表示這味藥很少用到所以沒有貨。從我的中醫朋友們口中得知,台灣的中醫現在都傾向以植物性藥材為主,少用動物性和礦物性藥材;再加上中藥「水蛭」屬於破血化瘀功效裡的強力藥材,藥性上又被《神農本草經》歸類為有毒的下品;是以在破血化瘀的治療上中醫師通常會先使用植物性且較溫和的藥材,視情況使用進階的白殭蠶地龍,最後才會用上「水蛭」。據此,中藥店舖裡只有近四成有「水蛭」的飲片現貨,也不是很意外了。

寬體金線蛭乾燥而成的中藥「水蛭」,背面和腹面的花紋不用泡水就很明顯

在這四成不到的中藥店舖裡,最常出現的中藥「水蛭」品項就是一開始最早買到的那種由某種牛蛭/擬醫蛭製成的真品,出現的機率有五成以上(54%)。不久後我也看到了心心念念的寬體金線蛭乾燥而成的中藥「水蛭」,在店舖出現的機率為兩成(22%),實在算不上常見。另外,我也意外發現居然還有其他非吸血的捕食性蛭類(某種石蛭)製成的中藥「水蛭」在市面上流通,不過只有鳳毛麟角的 3%不到,少到可以忽略不計。

至於中藥「水蛭」偽品出現的機率,則是不可忽略的近三成(28%),僅次於牛蛭/擬醫蛭真品出現的機率。

順帶一提,現在很多中藥店舖賣的是科學中藥,也就是已經磨成粉末的藥材,或是更進一步已經調配好的方劑。這其中也包括了磨成粉的整罐「水蛭」,或是內含中藥「水蛭」的粉末方劑如抵當湯大黃蟅蟲丸。既然已經磨成粉那就死無對證,根本不可能判斷所用的「水蛭」是真品還是偽品,所以這些當然不算在上述有賣「水蛭」飲片的那四成裡頭。另外,眼尖的讀者可能已經發現上面的牛蛭/擬醫蛭、寬體金線蛭、某石蛭、加上偽品的出現機率超過 100%,這是因為有些中藥店舖的中藥「水蛭」是兩三種混在一起放,於是造成這樣的破表結果。

混在一起賣的金線蛭跟偽品,乍看之下真的很像,店家也完全沒有覺得有什麼不對,看來偽品是為了冒充金線蛭而來的

陌生人問的陌生「水蛭」

另外,在訪查過程中有個觀察,許多中藥店老闆對「水蛭」這個藥材真的不太熟悉,不時有翻找半天、忘記放哪、或是忘記價錢(?)的狀況;甚至有老闆從來沒聽過「水蛭」這一味藥的窘況。還有,中藥店老闆們多半不覺得「水蛭」偽品有什麼古怪,頂多認為黑色的牛蛭/擬醫蛭跟黃褐色的偽品同樣是中藥水蛭,只不過由不同種類的水蛭製成;或是認為因為產地不同或炮制方法不同造成的外觀差異。總之,可能是對「水蛭」這一味藥真的很少用不熟悉,大多數中藥店於是基於上游廠商的包裝,就相信真的是水蛭。甚至在調查過程中,還有店舖老闆振振有詞的告訴我要相信上游廠商的專業跟信譽、而且人家是老字號絕對不會騙人云云,面對如此信任上游廠商的鐵粉老闆,我也只能笑著點頭稱是然後鞠躬道謝離去。

在這麼多中藥店老闆中,只有寥寥幾位中藥店老闆認出「水蛭」偽品有蹊蹺、鐵定是假的。該店家的藥材也的確是「水蛭」真品無誤。但是,由於中藥市場品項龐雜,又缺乏強而有力的認證,指正別人的藥材是假可能會被誤會成要誆人買藥或引發紛爭,所以老闆即使知道是假,也不一定會說。這個決定可以理解,但對中藥市場和消費者來說真是不妙。

平心而論,「水蛭」偽品在市場上魚目混珠也不完全是中藥商們或中藥行老闆們的責任,畢竟就連我這個做蛭類研究十幾年的人,都沒有辦法在中藥店裡第一次看見「水蛭」偽品的時候就察覺這根本不是蛭類。「水蛭」偽品清了肚子又乾燥扭曲,要能夠發現沒有環節和缺少尾吸盤,也不是隨便一眼就可以看穿的事情。更何況,在中藥店和中藥上下游廠商可能合作許久、又彼此信任的脈絡底下;主動去懷疑手上藥品真偽,需要強大的心理素質和機車性格外加明確知道蛭類的特徵為何,這從來都不是容易的事。

偽品出現的理由

最後,我們來談談「水蛭」的價錢。一般而言,中藥「水蛭」的價錢是一錢 10-20 元、一兩 150-200 元、也就是一斤要價兩三千的高價藥材,而這是牛蛭/擬醫蛭跟「水蛭」偽品的價錢。有幾間中藥店舖明白指出寬體金線蛭的產地來自中國而且據說效果較好,跟來自泰國的牛蛭/擬醫蛭和來自印尼的「水蛭」偽品有所差別,因此寬體金線蛭的價錢更是到了一錢 30-50 元、一兩要三五百元的高價。

所以,這樣訪查下來,我認為中藥「水蛭」偽品的出現,可能是因為「水蛭」在台灣很少用所以大家都不熟,再加上「水蛭」的高價,讓不肖廠商趁機以根本不是蛭類的便宜偽品來狸貓換太子。從我問到的幾間中藥進口商的對話和表現來看,從最上游的進口商一直到中藥行的零售端,可能絕大部多數的台灣中藥商們,都是對中藥「水蛭」不熟、也不知道蛭類的重要特徵,所以被更上游廠商矇騙的受害者。

至於到底是從哪個環節的廠商開始騙人/被騙,顯然暫時不是我的能力範圍能解答的問題了。

下一篇:中藥「水蛭」的意外旅程(下):偽品的身份解謎–不是水蛭,那是什麼?

特別致謝

感謝洪筱婷、張喬雅、莊棨州、魏英富、王盈涵(王蟲子)、陳俊堯這幾位家人與朋友的協助,我才得以迅速收集到這麼多間中藥店鋪販賣「水蛭」飲片及種類的資訊;也要感謝在生意百忙之中願意讓我看貨並且分享資訊的各地中藥店老闆們,特此獻上我最誠摯的謝意。

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中藥「水蛭」的意外旅程系列:

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中藥「水蛭」的意外旅程(下):偽品的身份解謎——不是水蛭,那是什麼?

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旅程至此,從發現偽品的震撼當下,一直到網路和店舖的明查暗訪,一直縈繞腦海的念頭除了「居然會出現偽品」、「偽品居然這麼常見卻沒幾個人懷疑過」之外,當然還有「到底這個偽品是什麼鬼東西」?我相信,各位讀者也跟我一樣好奇。

說真的,發現這個偽品的當下,我當然就開始試著判斷偽品的身份為何。看這個「水蛭」偽品尖尖的頭部,口中似乎還有左右折起來的一片口器或吻,再加上這個身形,首先猜測是螠蟲

螠蟲!那是什麼東西?

螠蟲是一群特別的環節動物,過去自成一綱(螠蟲綱)甚至獨立成一門(螠蟲動物門),現在分子證據顯示螠蟲應該是多毛綱旗下的螠蟲亞綱的唯一一目(螠蟲目)。不過講了半天,大家一定還是跟牠很不熟,這也沒有關係,因為我也跟牠很不熟,只是大略知道螠蟲長什麼樣而已,囧rz。

各種螠蟲們,前端伸出來的東西就是像一片舌頭樣、在有些種類身上甚至還會分岔的吻部。K&L則是躲在洞裡的螠蟲把吻部伸出來黏住碎屑吃東西(圖片來源

至於是哪一種螠蟲呢?我首先懷疑這個「水蛭」偽品是來自中國的物種──單環刺螠

單環刺螠,又名海腸子、海雞子、或是更直白的稱為陰莖魚(Penis fish),我想你一定可以了解為什麼是這個名稱。據說,中國八大菜系的魯菜之所以能夠嶄露頭角,是因為把單環刺螠曬乾磨成粉,在那個還沒有發明味精的年代簡直就是鮮味炸彈一樣的密技。而現在,單環刺螠在中國渤海周圍的省份是特產海鮮,山東煙台更是以「韭菜海腸」為名菜,近年來因為食者日眾,還出現了單環刺螠的養殖業。韓國人據說尤其喜愛拿單環刺螠來切片生吃,幾年前的熱門韓劇「來自星星的你」裡面的千頌伊更是嗜此一味,在外吃飯沒事就要問有沒有賣海腸。

既然是特產,那麼,大隻的海腸子拿來吃,小的海腸子就處理一下當作中藥「水蛭」賣掉,好像也不是不可能。

好的,我覺得這個「水蛭」偽品外型上看起來是像單環刺螠,但是我跟螠蟲實在是不熟,也不知道能夠對照什麼特徵。更何況這些「水蛭」偽品已經被「清肚」,剩下的體壁肌肉層也可能沒什麼特徵。既然形態上的特徵比對走不下去,那就改用高大上的分子鑑定吧。

分子鑑定見真章:其實是棘皮動物門!

坦白說,我根本就是個分生操作的苦手,只會基本的用 kit 抽 DNA、電泳、還有 PCR 這些基礎到不行的技術。而這次為了搞定這些已經被清肚炮制說不定還跟甘草水一起煮過去腥的中藥「水蛭」們的身份,真的是讓我走進了完全陌生的分生領域,接觸到過去從來沒有想過會接觸的分生技術。但其實我這次學會並用到的分生技術還是很基本,說出來怕笑掉各位大牙,我們就不多提了。

簡而言之,分子鑑定的過程如下:拿幾隻「水蛭」偽品抽取 DNA,另外也拿牛蛭/擬醫蛭做成的中藥「水蛭」當做對照,以確定萃取技術和藥品等整個過程沒有問題。取得足量的DNA以後,用特定的 Primer 夾取粒線體裡面的 COI(或稱 COX1)序列,之後以 PCR 放大然後送生技公司定序。(上面幾句話看來簡單,實際上就耗費了我將近一個半月的時間…)

總之,皇天不負苦心人,定序結果終於出爐。把定序結果跟 NCBI 的線上資料庫比對,牛蛭/擬醫蛭的中藥「水蛭」的序列不意外的跟其他牛蛭/擬醫蛭已知種類的序列極為相似,顯示形態鑑定結果的確無誤。

至於「水蛭」偽品的 COI 序列,跟 NCBI 線上資料庫一比對之後,跳出來最接近的序列類群是──

棘皮動物門的海膽跟海參!?

嗄?居然不是螠蟲而是棘皮動物門?條狀的模樣一定不可能是海膽,可如果是海參,那海參的形態特徵在哪裡?管足呢?呼吸樹呢?

踏破鐵鞋無覓處,關鍵特徵在空腹

突然,我注意到某一隻被展得特別開的「水蛭」偽品身體內的幾束構造。那一束一束的結構應該是縱肌,在萃取 DNA 進行分子鑑定時使用的目標組織。算了算就這麼巧,這幾束縱肌肌肉束不多不少,正好五對。

一隻清肚以後剛好特別展開的「水蛭」偽品,泡發以後那五對縱肌束更加明顯

數字「五」,這絕對不是巧合──

原來是五倍鑽石(並不是!!)

在動物界裡面,環繞身體的構造會像這樣跟五扯上關係的,就是體制上為五幅對稱(pentaradial symmetry)的棘皮動物,幾乎是毋庸置疑。所以,眼前這個「水蛭」偽品雖然看起來好像一副螠蟲樣,外觀上也沒有什麼管足或五幅對稱的線索。但是 DNA 分子鑑定結果告訴我們這是棘皮動物的海膽或海參,而型態上的特徵本以為遠在天邊其實一直近在眼前,體內的五對縱肌束就這麼從視野中跳了出來,簡直是踏破鐵鞋無覓處,紮紮實實的證明了這真的是個體制上沿著縱軸五幅對稱的海參無誤。

稍加搜尋了一下,很快的也確定了這五對縱向的構造,的確如同猜想的一樣是五對縱肌束。

 

海參體內的結構示意圖,橫切面有明顯的五束成對縱肌束(Longitudinal muscle band, LM)(圖片來源

在海參的鮮貨或乾貨裡頭,如果還沒有去除乾淨,可能還可以看到這五束成對模樣的縱肌束。

在嗜食海產的廣東人眼裡,可食用的海參體內的縱肌束是廣東菜裡頭的食材之一,稱之為桂花蚌或珊瑚蚌。

而且無巧不巧,我又剛好找到了另一隻幾乎沒有被清肚的「水蛭」偽品,泡發以後仔細解剖,看見滿肚子的泥沙還有體內的五幅對稱縱肌束,更加確定這個「水蛭」偽品絕對是海參無誤。

一隻幾乎沒有被清肚的「水蛭」偽品,就這麼剛剛好被我發現

「水蛭」偽品橫切後可見體內五幅對稱的縱肌束,顯示這的確是棘皮動物門的海參無誤

近乎完整的「水蛭」偽品(海參)滿肚子的泥沙,也難怪要清肚處理

最後,又在中醫師友人們慷慨贈送的 700 多克「水蛭」偽品中,發現極少數清肚沒清乾淨的偽品鈍端體內連著一個白色環狀構造,一查之下才知道這原來叫做石灰環(Calcareous ring ),是海參特有的構造。目前對石灰環的功能所知不多,推測可用來支持口部和咽部結構、作為口部觸手肌肉的附著點和身體縱肌的前端接點,好像還可以用來鑑定不同的

極少數清肚沒清乾淨的海參,還可以看到鈍端內部的白色石灰環

「水蛭」偽品(海參)包裝底部的掉落的石灰環

石灰環的結構上也依然有五幅對稱的線索

是的,我剛剛是說「身體鈍端的石灰環是用來支持口部和咽部的結構」。我一直以為「水蛭」偽品的尖端是頭部的吻,於是認為偽品是螠蟲,殊不知這尖端其實並不是頭部,其貌不揚的鈍端反而才是真正的頭部。而且,即使知道這「水蛭」偽品其實是海參,我還是以為尖端是頭部,於是一直在尖端內部尋找呼吸樹的蹤影,一直到找到並認出石灰環這個構造以後我才恍然大悟──原來鈍端才是頭部!連頭尾都判斷錯誤,可見我跟海參或螠蟲有多麼不熟,囧rz。

「水蛭」偽品真海參,飄洋過海來騙你

既然確定這是海參,又想起幾位中藥店老闆不約而同提過這些「水蛭」的產地是印尼,我突發奇想借助咕狗翻譯,用印尼文的海參(Teripang)去咕狗搜尋圖片,看了幾排正常的海參圖片之後,居然發現了下面這樣的海參照片和文字說明。

Keripik teripang, crispy sea cucumber cracker, a type of seafood snack produced in Gresik and Sidoarjo town near Surabaya, East Java, Indonesia. 圖片來源

這眼熟的大小、質地跟切工,一定跟「水蛭」偽品的海參有關,幾乎不可能是巧合。於是繼續尋著線索找下去,改用「surabaya teripang」繼續咕狗圖片。映入眼簾的是各式各樣相同切工、類似大小的海參零嘴,我幾乎可以確定手上的「水蛭」偽品,就是來自印尼泗水附近的國民零嘴海參乾無誤。

不過話雖如此,真要確認這是不是印尼泗水附近的國民零嘴,又該怎麼辦呢?幸好,在台灣有許多的印尼移工,也有許多努力協助東南亞移工的組織,我於是透過燦爛時光:東南亞主題書店的熱心協助,幫我在頁面上詢問了印尼的朋友,也的確得到了「這是teripang」的回答。另外,我也跟著關心東南亞移工的新創非營利組織 One-Forty 的建議,在週日直接到台北車站大廳用「Permisi, Halo,聽得懂中文嗎?從 Surabaya 泗水來嗎?看過這個知道這是什麼嗎?Terima kasih!謝謝!」外加滿臉笑容和一點緊張,問遍了大廳裡一群又一群的印尼朋友們。其中,在我沒有給予任何暗示的狀況下,有些從泗水來的印尼朋友明確指出我手上拿的「水蛭」偽品,就是海參(teripang)無誤。

至此,這個「水蛭」偽品的身份之謎,終於是完全解開了。

尾聲

行文至此,雖然已經說到了中藥「水蛭」偽品的現身過程,也了解了一般人跟中醫藥專業從業人員判斷能力的差距,調查了「水蛭」真品跟偽品的市售比例,並且終於解開「水蛭」偽品的真實身份(居然是個海參)。但各位讀者或許跟我一樣,還是有些許疑問縈繞心頭。

這些海參冒充中藥「水蛭」進口到底已經多久了?
既然要冒充「水蛭」,那牠們有沒有一點破血化瘀的療效呢?
甚至,不要說有沒有療效了,這些海參吃下肚子裡,到底會不會有壞處呢?
最後,到底是哪個人這麼天才,居然會想要拿清肚的海參乾充當中藥「水蛭」來賣,而且還居然得逞,賣到市占率有三成之多?

前面三個問題,顯然需要更進一步的調查和研究才能一一解惑。至於到底哪個人這麼天才,想出這個狸貓換太子的壞主意騙了大家,這就不是平民百姓我的守備範圍,而只能寄望中醫藥管理部門和檢調單位的聯手合作,抽絲剝繭盡速找出真相了。

延伸閱讀:

特別致謝

感謝台大生科系陳俊宏教授實驗室的空間和設備支援,以及陳巧坪和霍其嶸兩位實驗室夥伴在基礎分生技術上的指導和協助,讓我能夠順利完成偽品身份的解謎。另外感謝燦爛時光:東南亞主題書店,以及One-Forty移工教育文化協會的幫助、資訊和指引,特此獻上我最誠摯的謝意。

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中藥「水蛭」的意外旅程系列:

 

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在金曲獎中那些驚鴻一現的臺灣原生蕨類、蝴蝶和鳥類們,你認得出來嗎?

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第29屆金曲獎頒獎典禮於 6月23日舉行,典禮的視覺設計以「眾聲宣言」為命題,反映了當代社會的現況、傳達出不同的世代心聲。如果你有在關心金曲獎同時又是科宅的話,一定會特別注意到「最佳原住民語專輯」的入圍影片:在短短不到一分鐘的影片當中,從台灣的山岳開始,其中出現了各種台灣特有種蕨類、蝴蝶與鳥類羽毛。

而這些驚鴻一現的特有種們到底是誰呢?讓我們一起看這座島嶼的模樣吧!

豐美的蕨類世界

圖/【金曲29】最佳原住民語專輯 Best Aboriginal Album 截取片段

首先在第 10 秒出現了各種蕨類植物。台灣的蕨類植物有近七百種,其中約六十種為特有種。一般印象中的蕨類形象是很多很多的羽狀複葉,但蕨類其實有非常多不同的形態,多數喜好生活在潮溼的環境中。

圖/【金曲29】最佳原住民語專輯 Best Aboriginal Album 影片截圖

槭葉石葦 Pyrrosia polydactyla
首先由左下角掌形葉、看起來不像印象中的蕨類的槭葉石葦,會附生在岩壁或樹幹上,因為擁有類似楓樹、槭樹的掌狀葉而得名。

圖/劉瑞鎮@TaiBIF

擬笈瓦葦 Lepisorus monilisorus
中下往左的長型葉片就是瓦葦,這類的蕨類會附生在樹幹和石壁上,細細長長的單葉。

  • 註:下圖以瓦葦 Lepisorus thunbergianus 作示意,非當事人。

瓦葦 Lepisorus thunbergianus 圖/陳育賢@TaiBIF

臺灣金狗毛蕨 Cibotium taiwanense
右下金色螺旋的葉子就是金狗毛蕨的幼葉。這類植物的莖及葉柄會布滿金色的多細胞毛,因而得名「金狗毛」,先民曾用以作為止血的傷藥。

台灣金狗毛蕨的葉片。圖/陳育賢@TaiBIF

台灣狗毛蕨的嫩葉與葉柄都覆蓋了金毛。圖/劉瑞鎮@TaiBIF

台灣水韭 Isoetes taiwanensis
目前僅生長於陽明山國家公園七星山夢幻湖中,超超超侷限分布的植物。

圖/陳育賢@TaiBIF

深山鐵線蕨 Adiantum formosanum
左上角下垂略帶紅色的葉片們,鐵線蕨類的植物其小葉炳會呈現深色,許多種類嫩葉會帶淡紅色。由於葉形相當漂亮,也可以在園藝市場中找到園藝養殖的鐵線蕨其他成員。

  • 註:下圖以密葉鐵線蕨 Adiantum raddianum 作示意,非當事人。

密葉鐵線蕨 Adiantum raddianum 圖/圖/Bởi Forest & Kim Starr, CC BY 3.0,

觀音座蓮 Angiopteris lygodiifolia
在第 10 秒出現,很快就離開畫面的蕨類幼葉就是觀音座蓮。觀音座蓮並不是蓮花,是台灣低海拔常見的大型蕨類植物;它的葉片老化脫落後,兩側的托葉還會留在底座上,遺留下的托葉聚集在塊莖上看起來就像是觀音座下的蓮花寶座(雖然有點刺),因而得名。

圖/2010台北國際花卉博覽會@TaiBIF

大葉玉山茀蕨 Selliguea echinospora
最後一種,在金狗毛蕨後面的葉片。(跟它不熟orz)

    • 對於蕨類植物還想認識更多,可見台北植物園的相關介紹

有哪些花蝴蝶出席?

圖 / 【金曲29】最佳原住民語專輯 Best Aboriginal Album 影片截圖

第 17 秒則由曙鳳蝶在畫面正中飛翔,帶出整片絢麗的蝴蝶。台灣有四百餘種蝴蝶,在 1960 至 1970 年期間,曾有大規模的「蝴蝶加工產業」大量採集、加工、出口蝴蝶裝飾品出口,成為那段時間台灣帶給世界的主要印象之一。

圖 / 【金曲29】最佳原住民語專輯 Best Aboriginal Album 影片截圖

【鳳蝶科】台灣蝴蝶五個科中,鳳蝶是大多數人最熟悉的科別,體型大、外表華麗又常見。本次選入的十種蝴蝶中就有四種是鳳蝶科的成員。

曙鳳蝶 Atrophaneura horishana
可以看到後翅明顯的桃紅色斑。台灣相當有代表性的大型蝴蝶,主要分布在中央山脈海拔 1000-2500 公尺的山地,種小名 horishana 指的就是南投「埔里社」。

攝影/TW

台灣鳳蝶 Papilio thaiwanus
種小名為「台灣」的台灣鳳蝶,幼蟲取食芸香科及樟科植物。

台灣鳳蝶圖/汪威任@TaiBIF

雙環翠鳳蝶 Papilio hopponis
主要生活在台灣中高海拔山區,後翅腹面有相當獨特的雙重環紅色斑,很容易跟其他鳳蝶種類做區分。

圖/台灣蝴蝶保育協會@taibif

臺灣琉璃翠鳳蝶 Papilio hermosanus
又名琉璃紋鳳蝶,飛行時後翅的綠色亮鱗相當搶眼。

圖/TaiBIF

【蛺蝶科】由於形態相當歧異,蛺蝶科過去被分為許多科別,包括斑蝶科、眼蝶科、環蝶科等,可以在較舊版的蝴蝶書裡找到。大多數的蛺蝶前足特化收縮不使用,一般會只用兩對,也就是四隻腳活動喔!

蓬萊環蛺蝶 Neptis taiwana
亦名埔里三線蝶、 臺灣環蛺蝶。和同樣環蛺蝶屬 (Neptis) 的成員同樣,飛行時最明顯的是翅膀上的條紋似有三條線,幼蟲形狀相當特殊。

圖/台灣蝴蝶保育學會@taibif

斷線環蛺蝶 Neptis soma 的幼蟲。圖/林家弘@taibif

臺灣綠蛺蝶 Euthalia formosana
亦名臺灣翠蛺蝶,主要棲息在低海拔常綠闊葉林中,飛行快速。背上擁有華麗刺毛的幼蟲主要取食殼斗科青剛櫟、錐果櫟等闊葉喬木葉片。

攝影/TW

渾身有刺毛的臺灣綠蛺蝶幼蟲。圖/林家弘@taibif

金鎧蛺蝶 Dravira chrysolora
又名臺灣小紫蛺蝶,這是種雌雄差異很大的蝴蝶,雄蝶前後翅金色,因而得名。

金鎧蛺蝶雄蝶。圖/汪威任@taibif

金鎧蛺蝶雌蝶。圖/台灣蝴蝶保育學會@taibif

波眼蝶 Ypthima
波眼蝶屬台灣已記錄有 13 種,翅膀上有明顯的眼紋,也被稱為「蛇目蝶」。許多波眼蝶的幼蟲以禾本科為食,在不同季節成長的波眼蝶其翅膀花紋會有不同的眼睛紋路大小、底色深淺變化。

交配中的密紋波眼蝶 Ypthima multistriata 。圖/台灣蝴蝶保育學會@TaiBIF

臺灣瑟弄蝶 Seseria formosana
右下角上層的橘褐色蝴蝶就是瑟弄蝶,另外又常被稱為大黑星弄蝶、臺灣黑星挵蝶。本系列中唯一的弄蝶科成員,可以看到牠的顏色較不鮮明,及觸角末端有膨大彎曲的尖頂(apiculus)皆是屬於弄蝶的特色。

圖/台灣蝴蝶保育學會@TaiBIF

虎灰蝶 Spindasis
右上角在桑梅娟出場前就飛走的紫色蝴蝶,本次唯一出現的灰蝶科成員。虎灰蝶屬台灣有三種,腹面以黃色為底色,上面有黑色或紅褐色夾銀色花紋似虎紋,故名虎灰蝶。幼蟲相當擅長「與虎謀皮」,和舉尾蟻 (Crematogaster) 有密切的互動關係。

虎灰蝶 Spindasis lohita的翅膀腹面花紋。圖/台灣蝴蝶保育學會@TaiBIF

鳥羽的絢麗結尾

圖 / 【金曲29】最佳原住民語專輯 Best Aboriginal Album 影片截圖

第 42 秒落下一串鳥羽,根據中華民國野鳥學會公佈的『2017年台灣鳥類名錄』中,台灣鳥種共計 674 種,其中 27 種為台灣特有種。由於學藝不精,光從羽毛資訊難以確定鳥種(像那個白色羽毛可以是很多鳥),因此最後詢問了插畫設計 王妤璇 Yu-Hsuan Wang 所參考的鳥種,部分種類僅做為用色參考。(6/28補充)

圖 / 【金曲29】最佳原住民語專輯 Best Aboriginal Album 影片截圖

台灣藍鵲 Urocissa caerulea
前幾年當選國鳥(可能是凸顯出了吵鬧特性),台灣藍鵲通常集體行動,牠們採取合作生殖模式,兄姊會幫著爸媽養弟妹,在淺山區域相對容易見到。

攝影/陳添財@TaiBIF

黑長尾雉 Syrmaticus mikado
又叫帝雉,就是千元鈔票上的那一隻。這個種類一開始就是根據華麗的雄鳥尾羽被定為新種,雄鳥跟雌鳥外貌上有很明顯的差異,生活在台灣中高海拔的山區。

黑長尾雉雄鳥。攝影/李豐曉@TaiBIF

黑長尾雉雌鳥。攝影/李豐曉@TaiBIF

藍腹鷳 Lophura swinhoii
這種生活在台灣艷麗吸睛的大型雉科鳥類,在1862 年由斯文豪 (Robert Swinhoe) 發現,主要生活在海拔 300 至 2300的山丘林下。

藍腹鷴雄鳥。攝影/張俊德@TaiBIF

藍腹鷴雌鳥。攝影/ Alder Cheng@TaiBIF

臺灣朱雀 Carpodacus formosanus
過去都被認為是廣泛分布於東亞的酒紅朱雀 (Carpodacus vinaceus) 臺灣亞種,2011 年分子序列研究指出其應為台灣特有種。成年雄鳥羽色是很有特色的艷紅色,常出沒於森林邊緣、灌叢、林道等環境。

臺灣朱雀雄鳥。攝影/劉俊甫@TaiBIF

台灣山鷓鴣 (ㄓㄜˋ ㄍㄨ) Arborophila crudigularis
又名深山竹雞,生活在海拔 300 到 2500 公尺的海拔下層,生性隱密、蹤跡不易發現,但其鳴叫聲十分特別,會由低音而高音發音。(請聽以下影片)

臺灣鷦眉 Pnoepyga formosana
擁有繁複羽色的臺灣鹪眉身長只有 9 公分(長這麼華麗超浪費),尾羽很短,主要生活在濃密森林的底層不容易被看到。

攝影/ 張雲通@TaiBIF

短短不到一分鐘的視覺短片,就藏了如此多不同的台灣物種意象,讓我們用掌聲再次感謝製作團隊的用心吧!

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【金曲29】最佳原住民語專輯 Best Aboriginal Album

  • 典禮視覺/影像音樂設計 Music:MUSDM.com
    音樂協力:Dear Post Audio Production Ltd.
    Voice-over:盧廣仲 Crowd Lu
  • 最佳原住民語專輯入圍影片插畫設計:王妤璇 Yu-Hsuan Wang
    最佳原住民語專輯入圍影片動態設計:JL DESIGN (鄭盛文Mos Zheng 、劉瓅涵Hank Liu )
  • 最佳原住民語專輯入圍影片片頭歌曲:在這土地上 On This Land
    歌手/樂團:巴賴 Balai

參考資料:

  • 徐堉峰,2013,臺灣蝴蝶圖鑑(上)弄蝶、鳳蝶、粉蝶,晨星出版社
  • 徐堉峰,2013,臺灣蝴蝶圖鑑(中)灰蝶,晨星出版社
  • 徐堉峰,2013,臺灣蝴蝶圖鑑(下)蛺蝶,晨星出版社
  • 台灣蝴蝶圖鑑 Butterflies of Taiwan
  • 祁偉廉,2006,鳥羽,商周出版
  • 台灣鳥類網路圖鑑

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千年前的科幻小說?《列子》的機器人故事──〈談科論幻話創意〉

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一千五百多年前的科幻小說?

《列子》,又名《沖虛至德真經》圖 / 《四部叢刊初編》 @中國哲學書電子化計劃

中國醫家的寶典《黃帝內經》其實是一本偽託古人的偽書,當初這本書如果改個名字,造成的影響勢必大打折扣。《列子》也很類似,根據目前主流的看法,它並非出自列子或其弟子之手,而是東漢至晉朝某些文人的共同創作。在這批隱身幕後的作者中,顯然有一位天份極高的小說家,他參考《生經》這部佛經中的機關木人故事,發揮錦上添花的創意,寫成一篇有模有樣的短篇科幻小說。

讓我們先複習一下那個佛經故事:主角是一位印度王子,他在雲遊四方時造出一個栩栩如生的木人。當木人在異國宮廷表演歌舞時,因為「色視夫人」而惹惱國王,招來殺身之禍。王子在萬般無奈下,自己動手拔掉木人身上的栓子,它便在瞬間解體成一堆積木,這時國王才相信木人並非真人假扮。

《列子·湯問》由後人所繪的示意圖。圖 / 百度百科

做完複習之後,就該介紹〈列子機器人〉的故事大綱了。

1. 周穆王某次西巡,歸途中遇到一位名叫偃師的西域巧匠。

  • 相較之下,《生經》中的國王與巧匠都是印度人,欠缺了多元色彩

2. 偃師帶著一個能歌善舞的機器人晉見穆王,它的一舉一動都幾可亂真,穆王不知不覺把它當成真人,召來寵妃一同觀賞它的表演。

  • 這裡開始出現《生經》的影子

3. 在表演即將結束時,機器人竟然對穆王身邊的姬妾頻送秋波。

  • 這是最接近《生經》的橋段

4. 穆王一氣之下要處死偃師,偃師趕緊剖開機器人,讓穆王看個清楚,裡面果然不見血肉,只有好些皮革、木材、膠水、油漆以及各色顏料。

  • 這裡開始逐漸脫離《生經》的架構,例如機器人的材料就比木人複雜得多

5. 穆王更進一步觀察,發現機器人擁有肝、膽、心、肺、脾、腎、腸、胃等器官,以及筋骨、關節、皮膚、汗毛、牙齒、頭髮,當然通通是人造的。

  • 從這段起,完全是作者的獨見創獲

6. 穆王試著摘掉機器人的心臟,它就不會說話了;摘掉它的肝臟,機器人便失去視力;摘掉腎臟,它的兩條腿立刻癱瘓。

  • 原文簡潔有力:「王試廢其心,則口不能言;廢其肝,則目不能視;廢其腎,則足不能步。」

這時穆王才又驚又喜地感嘆:「人間的科技,居然真能巧奪天工?」隨即下令將機器人帶回中原。

經由這番對照,我們不難看出〈生經木人〉與〈列子機器人〉這兩個故事非但同中有異,而且是小同大異,因此可別指控作者是文抄公,否則就連羅貫中也難脫這個罪名。

周穆王的「黑盒測試」

更重要的是〈生經木人〉只能算奇幻故事,〈列子機器人〉則是中規中矩的科幻小說。這個本質上的差異,主要來自周穆王這個角色的實證精神。

在這兩個平行故事中,印度國王只是龍套,穆王則是十分鮮活的人物(況且歷史上真有其人,更增添故事的說服力)。為了瞭解機器人的運作原理,穆王主動做了三個實驗──這段情節不但突顯故事的科幻本質,還蘊含了寓教於樂的科學精神。

先討論科學精神的部分,穆王研究機器人的方法正是現代所謂的「黑盒測試」(Black-box testing) ,亦即藉由不同的輸入與輸出,推敲各種人造器官所掌控的功能。逐一摘除人造心臟、肝臟與腎臟,便是在操控不同的輸入;至於輸出的結果,則是機器人分別喪失語言、視覺與步行的能力。根據這三個因果關係,讀者便能推知作者的心意:人造心臟、肝臟與腎臟分別主宰著機器人的語言、視覺與步行功能。

黑盒測試。圖 / 作者繪製。

不過對於現代讀者而言,上述結論恐怕沒有任何意義。比方說,凡是受過基本教育的人,都不可能將語言功能和心臟聯想在一起。可是大家別忘了,那位不知名的作者是將近兩千年前的古人;他在寫作過程中或許用到了「結合當時當代的科技再加以延伸」這樣的科幻手法,只是身為現代人的我們不易察覺。

沿著這條思路,我們不妨更具體地猜想,作者是根據當時的醫學知識加以延伸──從人體科學延伸到機器人學。驗證這個假設毫無困難,那些醫學知識至今仍保存在中醫典籍裡。例如只要翻開《黃帝內經》,你很容易找到「心開竅於舌」、「肝開竅於目」和「腎主骨」這三條記述,三者一一對應,絲毫不差!

因此我們可以大膽斷言,若要票選史上最古老的科幻小說,〈列子機器人〉一定能以超過一千五百年的歷史拔得頭籌。

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為什麼世足賽容易爆冷門?淺談關鍵時刻球員的心理因素

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世界盃足球賽進行了將近一半,小組賽結束,賽程進入十六強爭奪八強的賽程。今年度許多比賽結果都大爆冷門,上屆冠軍德國隊在小組賽最後一戰敗給了韓國,讓許多人非常訝異。在這場比賽中,德國隊有許多得分的機會,然而卻不斷的錯失,導致比賽最後出現令人難以置信的結局。

Embed from Getty Images

在國際運動場上,比賽往往都是一場定生死,和國內的例行賽相比,國際賽事每一場比賽都很關鍵。在這樣的情況下,運動員平均的能力,有時候反而不再是決定勝負最關鍵的因素了。那麼,到底是什麼特質,能夠讓一個人在大賽當中穩定的發揮呢?心理學家 Weinberg 認為,當選手實力已經夠強大時,一場比賽的勝負,有 95% 取決於選手在關鍵時刻的心理因素[1]。

心理因素並非天生特質,而是臨場發揮時的狀態

「fifa 2018」的圖片搜尋結果

圖 / Wikipedia

而所謂關鍵時刻的心理因素,和一個人的特質是不同的。心理學在研究人的時候,通常會將人分成心理狀態(state)和個人特質(trait),前者是較容易改變的,而後者是較不容易改變的。 為什麼有一些球員,平時表現的成績普通,但是在關鍵時刻(例如滿壘輪到自己打擊時、在比賽最後幾秒鐘發關鍵角球時),總是能表現得特別優異呢?這是因為,他們能夠在這些關鍵時刻,把所有的專注力都擺在與比賽相關的線索之上,忽略和比賽無關的線索[2][3],他們的自信能夠克服壓力,而讓自己發揮水準。

扣除技術層面後,臨場發揮更是關鍵

Embed from Getty Images

那麼這些能夠克服壓力的選手,到底有什麼特質是其他人所沒有的呢?研究正向心理學的 Seligman 認為,這些大賽型的選手,之所以比其他選手能在關鍵時刻表現得好,在於他們面對壓力情境時,能夠用樂觀的態度來看待它。什麼是樂觀的態度呢?Seligman 認為,樂觀的人會用下面三個角度來看待自己[4]:

1.永久性 (permanence):在看待負面的事情時(如被對方打出一支關鍵安打),會認為只是暫時的,並不會一直輸下去;看待正面的事情時(如在關鍵時刻踢進一球),則會認為自己在未來面對類似的情況時,依舊能夠有這樣的好表現。

2.普遍性 (pervasiveness):在面對負面的事情時,會認為自己僅僅是在這一件事情上表現得不好而已,並不是每一件事情都做不好(如「我只是這次發球沒發好而已,而不是什麼都做不好的球員」);面對正面的事情時,則能夠相信自己在其他事情上也能表現得不錯,並不僅僅是運氣好(如「既然我可以完成這個精采的守備,等一下輪到我打擊時,我也能表現出我的實力」)。

3.個別性 (personalization):在面對負面的事情時,會認為就算其他人來做,要做好的機率也不高(如「要在這樣關鍵的時刻守住12碼罰球本來就很困難,並不是我是個糟糕的守門員」;而面對正面的事情時,則相信自己是比較特別的,能夠表現得比別人好(如「能夠完成這樣關鍵的救球,是我比別的守門員更為優秀的地方)。

然而,問題真的只有這麼簡單嗎?事實上,團體運動和個別運動,確實可能會有差別,畢竟在團體運動當中,我們很有可能受到團隊氣氛的影響,而使得個人的心理狀態受到改變。 Seligman 就曾經研究過大聯盟球隊的勝負,他收集了大量比賽後報導的採訪,一支常勝軍在輸球時,比較會說出像是:「今天對手的狀況實在太好了,無論是誰來打都不太可能打好」這樣的話(永久性:這件事情並不會永遠發生;普遍性:是今天的對手太好了,而非對手本來就是一支強隊;個別性:就算其他人來打,也很難打好,並不是只有我們打不好)。

比賽的類型,也可能會影響選手的心理因素

「messi」的圖片搜尋結果

來源:Wikipedia

不過儘管如此,影響選手在比賽中發揮的因素實在太多了。例如國內就有學者提到,運動可以分成「個人性/團體性」、「開放性/閉鎖性(比賽環境受外界因素干擾的程度大小多寡,如棒球比賽就屬於開放性的運動,主客場優勢很明顯;而保齡球比賽則比較不會受到這樣的影響)」,「接觸性/非接觸性(會不會有肢體碰撞)」的運動項目,在不同類型的運動上面,會影響選手心理狀態的因素可能就會有所不同;例如保齡球選手和籃球選手相比,可能就不必考慮在客場比賽時觀眾的噓聲,而觀眾的噓聲可能會影響到選手在比賽時的樂觀程度。

那麼,樂觀與悲觀是否無法改變的呢?關於這一點,答案並沒有那麼悲觀。前面提到,關鍵時刻的臨場發揮,取決於當下的狀態,而非個人的特質,就如同我們時常聽到所謂的「大賽型選手」,越是關鍵的時刻,他就能夠表現得越好。 而這些關鍵時刻的臨場發揮,早在 1983 年的研究就被認為是可以訓練的了:1980 年奧運競賽中,進入決賽的選手,有半數曾接受過心智訓練,而最後得獎的選手,更有66%曾接受過心智訓練。

而就我自己本身而言,就曾經經歷過從棒球場的投手丘上,一步一步地爬起來的經驗:在大三的時候,每次練投時,我總是可以投得很好,但一旦比賽開始之後,我便會擔心自己的球被對手擊出,因而不斷地失控投出保送;但隨著我一次又一次的歷練,後來成功地能夠想法轉換成「這支安打其實也沒多紮實,只不過隊友判斷錯誤罷了」,甚至在比賽後半段,體力耗盡的時候,依然能夠改變投球策略與姿勢,來適應當時的身體狀況。

作者本人。 圖 / 感謝好友攝影

或許,在剩下的世界盃賽事之中,讀者若有閒暇,不妨翻翻各國的賽後報導,也許更能夠猜出哪一支球隊獲勝的機率比較高喔! 然而,要如何改變一個選手在關鍵時刻的樂觀程度,那又是許多心理治療論文與學派在探討的故事了。

6/19個人最近的一場勝投,獻給月中意外猝死家中的母親。感謝好友攝影。

延伸閱讀

  • 1.Weinberg, R. S. (1988). The mental advantage: Developing your psychological skill in tennis. Champaign, IL: Leisure Press.
  • 2.Gray, R. (2004). Attending to the execution of a complex sensorimotor skill: Expertise differences,choking, and slumps. Journal of Experimental Psychology: Applied, 10, 42-54.
  • 3.Thomas, P. Neumann, D. L., & Hooper, S. L. (2008). Attentional focus and putting performance at different levels of skill development.
  • 4.《學習樂觀,樂觀學習》,Martin Seligman著,洪蘭譯,台北市:遠流。
  • 5.周文祥(1998)。大專足球運動員心理競技能力之 研究。體育學報,26 輯,73-80 頁。
  • 6.鄭溫暖、廖主民(2001)。以質的研究取向―初 探本土優秀運動員的心理特性。體育學報,31 輯,159-170 頁。 7. unestahl l. e.(1983) inner mental training a systematical self-instructional program for self-hypnosis. Oebro, Sweden: Veje.

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保育名錄大風吹,吹什麼?帶你深入了解臺灣原生鳥類保育等級調整之緣由

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編按:2018 年 6 月農委會林務局野生動物保育諮詢委員會討論了新一波保育類野生動物名錄的調整,其中鳥類部分修改調整牽涉了共 21 種鳥類。
參與評估分類專家會議(鳥類類群)的丁宗蘇老師、方偉宏老師應邀撰文,針對本次的保育等級調整作出說明。除釋疑名錄調整考量之主要內容,亦提要說明近年台灣鳥類值得注意之保育、研究情況。

  • 丁宗蘇│國立臺灣大學森林環境暨資源學系副教授,林務局第 11 屆野生動物保育諮詢委員
    方偉宏│國立臺灣大學醫學檢驗暨生物技術學系副教授,林務局鳥類群野生動物評估分類專家會議召集人

林務局於 2018年 6月25日召開野生動物保育諮詢委員會第 11 屆第 2 次委員會議,會中重要提案之一是調整保育類動物之名單,引起社會大眾的關注及討論。我們出、列席參加本次這諮詢委員會議,同時在調整名錄過程中,也參與了鳥類群野生動物評估分類專家會議,很高興能藉由泛科學的討論平臺,來說明本次臺灣原生鳥類保育等級調整之原則及理由。

野生動物保育法的主要目的與精神

首先要請大家了解,野生動物保育法(以下簡稱「野保法」)之精神與目的是「保育」,野保法並沒有完全禁止野生動物的利用,也無法確保所有野生動物個體的福祉。野保法的主要目的,是阻止原生野生動物的物種滅絕。依照野保法的定義,保育類野生動物都是指「生存已面臨危機」之野生動物物種,而不同的保育類分級,則是依據其族群量之稀有程度及面臨之壓力程度而定。

我們當然希望看到每個野生動物個體都是安居樂業、過著幸福快樂的日子,但這並不是單憑野生動物保育法所能達成的境界。

「野生動物保育」最主要的目的,是阻止原生野生動物物種滅絕。圖/Pexels@pixabay

野生動物等級如何進行評估?

野生動物保育法於 1989 年頒布施行後,多年運作也經多次修改,在野生動物等級的評估與調整,已經有相當成熟的原則與程序。保育類野生動物的決定,都是依循「野生動物評估分類作業要點」來執行,這作業要點之目的,就是要提供具體、明確、一致的基準來評估野生動物保育等級,類似於「 IUCN 紅皮書」的物種瀕危等級評估。

林務局將野生動物分成哺乳類、鳥類、兩棲爬蟲類、淡水魚類、及昆蟲等類群。各生物類群由 10-20 位該領域的專家,組成專家會議來共同評估,各類群的評分原則也不盡然相同。陸域的哺乳類、鳥類、兩棲類、爬蟲類的分級計分標準是一樣的,評估計分有六個面向(族群地理分布、目前族群量、族群變化趨勢、分類地位、棲地流失威脅、獵捕利用威脅)。各物種在這六個面向,可分別得到 1-5 分,總共可得到最低 6 分、最高 30 分的評估計分。各生物類群的專家都是依據這要點的規範,公正、客觀、獨立地為每個物種每個項目評分,再交給林務局保育組統籌平均評分。之後各生物類群的專家再齊聚開會,檢視大家的評分結果,並討論出保育類名錄建議清單,提交給野生動物諮詢委員會。

最近幾次的鳥類專家會議,進入保育類鳥種名單的分數標準大約是 15 分。野生動物諮詢委員會對於各生物類群專家會議的保育等級調整建議,一般都會予以尊重而照案通過。

以下的表格即是現行野生動物評估分類作業要點的附表(適用陸域之兩棲類、爬蟲類、鳥類及哺乳類動物)。關心保育類野生動物等級的人,大多也是熟悉野生動物現況的達人,可以試著針對熟悉的野生動物類群,依據以下的原則,挑幾個物種來嘗試給分。

一、野生族群之分布
(備註:由專家依現有資料決定採用描述性基準或量化基準做為評估依據。)

野生族群之分布。(點圖放大)

二、 野生族群(成年個體)目前族群量
(備註:由專家依現有資料決定採用描述性基準或量化基準做為評估依據。)

野生族群目前族群量評估。(點圖放大)

三、野生族群之族群趨勢
(備註:由專家依現有資料決定採用描述性基準或量化基準做為評估依據。)

野生動物族群之族群趨勢。(點圖放大)

四、分類地位

野生動物分類地位評估。

五、面臨威脅

(一)棲地面積消失之速率

野生動物等級評估中,對於基地消失之評估基準。

(二)被獵捕及利用之壓力

野生動物等級評估中,對於被獵捕及利用之壓力評估基準。

當要依據這評估分類作業要點來打分數時,一定會發現有很多猶豫吧。很可能會遭遇目前所掌握的資訊不足,難以明確判斷的情況,這樣的困擾也發生在專家身上。這六個面向,只有分類地位比較沒有爭議,其他五個面向都不容易明確給分,而且還有三個面向(分布、趨勢、棲地)牽涉到時間變遷,要看十年或百年的變化。即使鳥類專家會議成員,每個人觀察或研究臺灣鳥類都超過 20 年,我們所給的評分也不會完全一致。

有哪些台灣鳥類調查資料可供參考?

生物分布、數量與趨勢等基礎資訊不足的問題,過去及現在一直都在困擾著生態學、保育生物學、環境保護等等牽涉到野生動植物的議題,未來恐怕也難以快速改善。但是,受惠於眾多業餘愛好者的投入,無論在全球或是臺灣,鳥類可說是我們目前了解相對充分的生物類群。

有賞鳥報告嗎?上傳到 eBird Taiwan 為鳥類調查盡一份心力吧!圖/網站截圖

以臺灣來說,除了專家學者所進行的研究調查外,也有眾多公民科學家所收集的大量資料。中華民國野鳥學會的鳥類紀錄資料庫,累積了過去四十年、超過一百萬份的賞鳥報告。特有生物保育研究中心、中華鳥會也與美國康乃爾大學鳥類研究室合作,開發 eBird Taiwan,三年前成立後,目前已累積超過 16 萬份賞鳥報告。特生中心在過去十年,也推動了繁殖鳥類大調查 (BBS)新年數鳥嘉年華 (NYBC) 等全民鳥類監測計畫,讓我們可以固定樣區、季節、方法的調查資料來確認鳥類族群的分布與數量變動。此外,特生中心也花了二年時間,盤點評估臺灣陸域脊椎動物,於 2016 年發表臺灣鳥類紅皮書名錄,仔細評估臺灣 316 種鳥類之族群現況及威脅。這 2016 年臺灣鳥類紅皮書名錄的評估準則,類似於「野生動物評估分類作業要點」,但是卻採用更多的標準與更精細的分級。

以上這些相關研究調查、鳥類紀錄資料庫、紅皮書評估資料,大大增加了我們對臺灣鳥類族群現況的掌握,讓我們更有信心地提出與時俱進的臺灣保育類鳥種名錄。

今年哪些鳥種保育等級經過變動?

2018 年臺灣鳥類保育等級變動整理。資料來源:農委會公告。泛科學整理

這次保育類等級有所變動的鳥種,基本上都是依最新的資料,認為其受脅等級有所改變而做的對應調整。

林鵰、黃鸝、遊隼這三種鳥類,在臺灣的數量仍然稀少,但是族群數量已有上升之趨勢,且短時間內並無面臨重大威脅,因此由「瀕臨絕種野生動物」調整為「珍貴稀有野生動物」。大田鷸(大地鷸)在全球未受生存威脅,近年來調查研究顯示,這種候鳥在臺灣很稀少,是因為臺灣並未位於本種主要遷移路徑上,而由「其他應予保育野生動物」調整為一般類。

林鵰數量仍然稀少,但在台灣的族群數量已經有上升的趨勢。攝影/白欽源@TaiBIF

納入保育類的鳥類名單

金鵐、青頭潛鴨、琵嘴鷸這三種鳥類,全球族群數量非常稀少或是快速下降。例如,過去在臺灣的過境季節並不難看到金鵐,但近年已經大幅減少。這主要是因為金鵐在其主要度冬地(中國華南)遭到大量獵捕(近十年每年交易量超過一百萬隻),使得金鵐全球族群急遽減少,2004 年在 IUCN 紅皮書,金鵐的瀕危等級仍是最低的「略需關注」(Least Concern),2017 年已調整為最嚴重的「極度瀕危」(Critically Endangered)。青頭潛鴨與琵嘴鷸也是類似的情況,目前全球數量皆不超過一千隻,在 IUCN紅皮書都是「極度瀕危」。由於臺灣是這三個鳥種的穩定過境/度冬地,因此金鵐及青頭潛鴨由一般類連跳二級,調整為「珍貴稀有野生動物」,琵嘴鷸則由「其他應予保育野生動物」調整為「珍貴稀有野生動物」。

金鵐曾經並不少見,但近年來在中國華南的渡冬地受到大量獵捕壓力。攝影/林孫鋒@flickr

紅腰杓鷸、黑尾鷸、大濱鷸、紅腹濱鷸這幾種遷移性水鳥也是類似的情況,在全球及臺灣都有數量下降的趨勢。在東亞—紐澳這條遷移線上的水鳥,很多鳥種在近年都有數量下降的問題。雖然這狀況是這區域內所有國家的共同問題,臺灣是這條遷移線上的重要水鳥過境/度冬地,我們希望能善盡臺灣在國際上的保育責任。因此紅腰杓鷸、黑尾鷸、大濱鷸、紅腹濱鷸這四種遷移性水鳥的保育等級,由一般類調整為「其他應予保育野生動物」。

幾種遷移性水鳥都有數量下降的狀況,圖為大濱鷸。攝影/蕭世輝@TaiBIF

林三趾鶉、長尾鳩、董雞、黑頭文鳥這四種臺灣繁殖鳥類,也是因為在臺灣的族群數量相當低,而且在臺灣的分布範圍侷限,因此由一般類調整為「其他應予保育野生動物」。其中,黑頭文鳥還面臨外來亞種雜交的問題。

臺灣朱雀與岩鷚,分別是臺灣特有種及特有亞種,都棲息在高海拔山區。近年調查指出,這二種鳥的分布範圍愈來愈侷限於高山山頭,棲地消失的威脅增高,值得保育界持續關注。因此由一般類調整為「其他應予保育野生動物」。

黃胸藪眉、白耳畫眉、冠羽畫眉、栗背林鴝這幾種台灣特有種鳥類雖然數量不少,卻明顯遭遇獵捕壓力。攝影/張俊德@TaiBIF

黃胸藪眉、白耳畫眉、冠羽畫眉、栗背林鴝這四種臺灣特有鳥種,也是由一般類調整為「其他應予保育野生動物」。很多人會納悶,這四種鳥在臺灣的族群數量並不低,為何也會調整成保育類呢?

其實,在 2008 年之前,這四種鳥類以及臺灣紫嘯鶇與金翼白眉,也都是「其他應予保育野生動物」。在 2008 年的鳥類專家會議,由於這六種臺灣特有種鳥類分布廣且數量多,整體評分並不高,因此這六種鳥類被調整為一般類。這個決定,當初在鳥類專家會議中引起廣泛的討論,因為部分專家認為這些鳥種一旦變成一般類,很可能會面臨不小的獵捕壓力。但是,依據「野生動物評估分類作業要點」,我們只能以被獵捕及利用的現況來評分,並不能以假設性的可能獵捕壓力來評分,因此這六種鳥類在 2008 年仍是被調整為一般類。

但是,當時鳥類專家會議要求,林務局要監控調查這些鳥種被移出保育類名錄後的被利用壓力。林務局也的確委託學者,進行全臺灣三百多家鳥店的訪查。結果發現,黃胸藪眉、白耳畫眉、冠羽畫眉、栗背林鴝被移出保育類後,在鳥店的展售數量明顯增加。由於這樣的證據,讓這四種鳥在這次評估中,被獵捕壓力評分增高,而調整為「其他應予保育野生動物」;臺灣紫嘯鶇與金翼白眉由於獵捕壓力並無明顯改變,仍維持一般類的地位。

野保法主要目的「物種的救亡圖存」

野生動物的愛好者,大多會希望看到每個野生動物個體,都受到最完善的保護,最好所有物種都是保育類動物,都獲得最高的保護等級。但是,野生動物保育法之目的是「物種的救亡圖存」,並不是要維護每個動物個體的福祉。對野生動物保育法來說,所有物種都在「保育類動物名錄」及「已滅絕物種清單」之外,就是最成功的境界。

這二個路線的拉扯,也是保護與保育的核心價值差異。個人價值觀的取捨,我們交給大家來自己決定。我們不評論是非,也尊重大家的決定。在此,我們很感謝「泛科學」,讓我們可以完整說明,在「野生動物評估分類作業要點」的規範下,我們如何決定保育類鳥種。

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為了活下去!植物硝酸鹽吸收暗藏機密

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植物的「硝酸鹽轉運蛋白」為什麼重要?

過去僅知道植物會利用氮肥中的硝酸鹽做為養分來源,而利用分子生物學的技術,可探討植物吸收硝酸鹽的機制,及如何有效利用硝酸鹽等未解之謎。藉由了解轉運蛋白的作用機制,進而提升植物利用氮肥的效率,從最微小的基因尺度,用科學方法來改善農業、環境以及能源等問題。

長年投身於研究植物硝酸鹽轉運蛋白,中研院分子生物研究所特聘研究員蔡宜芳的研究成果,不僅刊登於國際頂尖期刊 Cell 中,更於日前獲頒臺灣傑出女科學家獎。 攝影/張語辰

從大學時開始進入實驗室做實驗,到現在擁有自己的研究團隊,蔡宜芳也帶領著下一個世代繼續研究。她向我們分享這一路走來的點點滴滴,望著窗外一片青綠,蔡宜芳談起為什麼願意投身植物的研究,她笑說:「因為覺得植物很美,植物默默在那邊生長,無怨無悔地提供我們人類養分。」

氮肥吸收暗藏秘密

Q:植物是如何吸收硝酸鹽作為養分,及其中轉運蛋白如何運作?

植物可以吸收的兩種氮源型態為:硝酸鹽、氨鹽。不管是施用什麼形式的氮肥,土壤中的細菌都會幫忙轉換成植物可以吸收的型態。而在土壤中,由於硝酸鹽的含量比較高,所以植物主要是吸收硝酸鹽進入體內作為氮源。

我們在三十年前就知道氮肥很重要,並且多是以硝酸鹽形態被植物吸收,但相關的研究主要集中在傳統生理探討,並不知道在這個機制裡,植物體內負責吸收硝酸鹽的蛋白是什麼。

細胞膜是通往細胞內外的必經路障。而硝酸鹽是帶電離子,無法自己通過由脂質構成的細胞膜,必須由蛋白質的協助才能通過。

1990~1993 年,我在美國做博士後的時候,植物的分子生物技術才剛發展起來。在那之前的實驗多是測植物吸收硝酸鹽的能力;或是在不同環境下,吸收能力變化等較傳統的生理實驗。然而,我們以前都不知道,是什麼樣的蛋白質在負責硝酸鹽的通輸。

因為這個蛋白質很難找,差不多有兩年的時間,我經常整天都坐在電生理實驗檯上。在當時的技術背景下,需要建立新的研究方法。當時的實驗室老闆也曾經一度想停掉這個計畫案,擔心我白白花費太多時間在這上頭,但我想的是既然都作到一半了,就繼續堅持下去。

1994 年回臺灣之後,我們團隊陸續發現,位於植物細胞膜上的硝酸鹽轉運蛋白 CHL1 身兼數職。

CHL1 蛋白不僅轉運硝酸鹽進入細胞內進行運用,更會感測土壤環境中的硝酸鹽濃度後,調控下游基因表現來幫助植物更有效率地利用硝酸鹽。透過研究此轉運蛋白,我們可更進一步了解農作物利用氮肥的原理與機制。

位於細胞膜,身兼數職的硝酸鹽轉運蛋白 CHL1 。 圖/C.-H. Ho, S.-H. Lin, H.-C. Hu, and Y.-F. Tsay* (2009) 圖說重製/江佩津、張語辰

植物對環境很敏感,全是為了活下去!

Q:從早期的植物研究方法,到現今的分子生物研究技術,如何在這類研究中進步、成長?

在有分子生物技術之前,多是進行遺傳學或生理學的研究。很早以前,荷蘭的研究團隊就已經找到無法正常吸收硝酸鹽的阿拉伯芥突變株 (mutant),並開始研究它的生化特性,確認它就是硝酸鹽 (nitrate) 吸收壞掉的突變株,但當時因為沒有分子生物技術,而無法做進一步研究。

我常說,在我十歲的時候這個突變株就在了,可是因為沒有分子生物學的技術,而無法確知是哪個基因出問題導致它無法吸收硝酸鹽。

在 1990 年,分子生物技術剛建立起來,而我就利用這個工具去找。找到這個基因後,我們也開始做一些延伸性研究。由於在植物體內有另外 52 個基因和 CHL1 同屬一個蛋白家族,我們團隊也逐一地去了解它們的基因功能。經過數年研究,了解到植物是如何吸收硝酸鹽進來,而後送往地上部,又如何在不同環境下重新分配不同組織內的硝酸鹽。

我們發現,植物會想盡各種策略來確保年輕葉片有足夠的硝酸鹽,並且在開花結果後,植物也會把硝酸鹽輸送給種子做利用。

這樣一系列的反應都被研究出來後,就可了解硝酸鹽在植物中輸送的各種路徑。

小學跟中學常考的一個植物學考題是:根據教科書的教條,認為無機的氮源(例如硝酸鹽)只會在木質部中輸送,有機的氮源(例如胺基酸)才會在韌皮部篩管中輸送。但是,我們的研究發現教科書的教條需要修改,硝酸鹽可以在韌皮部篩管中輸送,而且這個輸送機制對植物的生長很重要。

另一部分,我也對蛋白質的調控感興趣。植物本身有兩種硝酸鹽的吸收系統,在土壤硝酸鹽含量很低時,負責作用的系統為「高親和性系統」;在土壤中的硝酸鹽含量很高時,負責作用的系統為「低親和性系統」。植物利用此兩個吸收系統去應對外界多變的硝酸鹽環境。

以前科學家都認為這是兩個獨立的系統,直到 2003 年我們實驗室的博士班學生劉坤祥研究發現:轉運蛋白 CHL1 可藉由磷酸化的轉換,感受到細胞外面的硝酸鹽濃度變化,來調節自身的吸收模式。

(左圖)當環境中硝酸鹽濃度較低時,CHL1 會因磷酸化,而成為高親和性的轉運蛋白。
(右圖)當硝酸鹽濃度較高時,CHL1則被去磷酸化,以轉換成低親和性的轉運蛋白。
圖/K.-H. Liu and Y.-F. Tsay*. (2003)  圖說重製/江佩津、張語辰

這個研究告訴我們:植物有能力感應外界環境的硝酸鹽變化;不只是轉運蛋白會改變,植物也知道濃度低的時候省著點用、濃度高就貯存,因應變化來調控基因表現。這一系列反應很快,三十分鐘就會誘發基因表現。

我曾有一次聽植物鈣離子傳導的演講,演講者說:「實驗發現傷害植物的時候,鈣離子的訊息會增強。」所以會不會有可能當你吃生菜沙拉的時候,植物其實是會痛、有反應的?因為在自然界中,植物不能動,所以它對環境一定要有很好的偵測方法,還有因應策略。不管種子在哪裡發芽,都要想盡辦法在那個環境中存活下來。

改善植物吸收肥料的效率,以利生態環境

Q:過往普遍認知氮肥可幫助作物生長、提供產量,但近年發現氮肥會影響生態、也有食物殘留風險等,這如何能透過生物技術、研究來改善?

1950 年代的綠色革命發現氮肥可以讓產量翻倍,人口因此開始增加。原本的肥料是取自海鳥糞,後來找到了硝石礦,但仍是不足以應付需求,因此德國化學家弗里茨‧哈伯 (Fritz Haber)找到方法把氮氣轉換成植物能應用的形式。但氮氣的鍵結是很強的,要打斷鍵結要高溫高壓,是非常耗能的事,以至於全世界約有 1~2% 能源是花費在製造氮肥。

氮肥到土壤裡會被細菌轉換成硝酸鹽,但硝酸鹽不易保存在土壤中,下雨就會沖刷、進入到水循環。如此耗能生產的氮肥,施用下去田間,其實只有一半或少於一半能夠被植物利用。而湖川海洋中過多的硝酸鹽會造成優養化作用,形成藻華、Dead Zone,這其實是全球性的生態影響。

因此,我們希望想辦法解決這個問題,讓植物吸收硝酸鹽的效率好一點,進而減少環境的汙染、製造氮肥的能源消耗。

氮肥供應充足的時候,硝酸鹽養份主要會送往成熟葉;但在缺乏氮肥時,植物會把儲存在老葉的硝酸鹽運送到嫩葉。看到這種轉移的情況,我們就想:如果能夠強化這種轉移養分的機制,是不是就能夠加強氮肥的利用效率?

如下圖,我們研究發現,葉子中有一個 NRT1.7 基因有這個作用,如果能加強 NRT1.7 的基因表現,或是活化參與這個轉移機制的蛋白質活性,就可以提高植物利用氮肥的效率,進而促進植物生長。目前已經在阿拉伯芥實驗成功,也已取得臺灣和美國的專利,現在則是在水稻、菸草上進行試驗,這其實是個很漫長的過程,但一旦成功,對於生態環境是一大助益。

阿拉伯芥中,調控硝酸鹽吸收的基因 NRT1.11, NRT1.12 和 NRT1.7 ,透過不同路徑養護嫩葉。 
圖/Ya-Yun Wang∗, Yu-Hsuan Cheng∗, Kuo-En Chen and Yi-Fang Tsay(2018)S.-C. Fan, C.-S. Lin, P.-K. Hsu, S.-H. Lin, and Y.-F. Tsay*(2009) 圖說重製/江佩津、張語辰

對我來說,要一直用新的技術來回答新的問題,因為新的技術一定能夠讓問題的答案更深入,但我認為最重要的還是找到你要問的問題。而我最想問的問題是:植物是如何去處理它的養分,來做它最好的生長反應?研究過程中經常解決了一個問題後,還會有下個問題。

我一直喜歡植物研究的一個特色是,你可以從分子生物的尺度、到整株植物的生理去探索你的問題的答案,並發現這一切都相互呼應。

因為太專注於分子生物層面的東西,有時候是細微到只看到蛋白質的交互作用,但這樣細微作用如何影響到整個作物的生長,甚至是最後到農業的產量,這是我最感興趣的。

不只是學術,科學研究的重重挑戰

Q:當初為何會投入植物、科學的研究?

我覺得投入研究的重點是「好奇」。你一定要有好奇心,會想追求一些新問題的答案。一名科學家必須要有好奇心,同時也需要有你的邏輯思考能力去尋求答案。

我大學是台大植物系的,會就讀植物系其實是個很浪漫的原因──只是因為我很喜歡植物而已。我喜歡走進森林的感覺,讓我很想去了解植物。

大四時,進到實驗室是做組織培養,那時候是很熱門的題目,因為很新奇。植物組織加入不同荷爾蒙,就會變成地上部的葉子或地下部的根,那是由於植物細胞有全能分化的能力。組織培養雖然有趣,但知其然不知其所以然,完全不知道是什麼原因造成這些變化,無法滿足我喜歡打破砂鍋問到底的個性,所以碩士就開始就往分子生物的領域走。不過因為那時植物的分生研究還沒發展起來,我就先從研究酵母菌開始,把分生基礎打好;等到讀完博士班,開始找研究題目、看論文時,發現仍是植物相關研究最能觸動我的神經,所以我就決定要再回去研究植物。

圖/pixabay

我覺得在科學的養成上,技術是一環,但邏輯思考的養成比技術的養成更難。邏輯思考的養成更要慢工出細活,很難一步到位。

看論文時,去找到這篇論文的核心價值是很重要的。做研究還要知道在這個領域中,最重要的問題是什麼。畢竟,找到問題後就是賭博了。要知道哪個方向的研究值得投資,要知道實驗資料和數據所代表的意義是什麼,如何解讀數據也是很重要的邏輯思考訓練,這些將都會成為你設計新的實驗時的依據。

其實,最辛苦的是剛開始設立自己的實驗室的時候。因為要訓練人,不是自己做就好,還要承擔所有的成敗。而且科學也是需要對外溝通,告訴資助單位、期刊還有大眾這個研究的重要性為何。

女性從事科學研究有多一層的考驗,因為社會對女性有許多的期許與要求,要兼顧家庭、事業兩方會是蠻大的挑戰。我覺得我算是蠻幸運,先生對我支持度也很高。在很多時候,女性碰到在家庭跟事業之間做抉擇時,會較容易放棄自己的事業。因此我常跟女學生說:對於家事能夠取得幫忙,就去取得,妳可以克服的,女性也可以顧全自己的事業。

延伸閱讀:

本著作由研之有物製作,原文為《找到植物吸收養分的關鍵──專訪蔡宜芳》以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際 授權條款釋出。

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

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口渴了嗎?來瓶飲料吧!包裝飲料的誕生祕辛大公開

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本文由衛生福利部食品藥物管理署委託,泛科學企劃執行

來認識包裝飲料是如何誕生的吧!圖/igorovsyannykov @Pixabay

炎炎夏日,進便利商店買瓶冰涼的飲料兼吹冷氣,幾乎成為每天的例行活動,面對架上琳瑯滿目、容易讓人產生選擇障礙的各式包裝飲料,你曾想過它們是怎麼被製作出來的嗎?業者運用哪些食品加工技術,才能創造出品質穩定一致,又便於運輸、保存的好喝飲料呢?

來罐「和現泡的一樣」的包裝好茶

現泡茶跟包裝茶有什麼不同呢?圖/congerdesign@pixabay

包裝茶飲號稱「和現泡的一樣」,不僅是行銷文案而已,也是真實的製程!茶飲好不好喝的關鍵在於茶葉,但不論是綠茶、紅茶或烏龍茶,包裝茶和現泡茶一樣,都靠著茶葉泡水將茶湯「萃取」出來。

茶葉的萃取方式分為幾種;常見的是浸泡茶葉進行萃取,這種萃取方式就像是平常我們泡茶包的方法,會將茶包泡在熱水裡提上提下幾次;在包裝茶工廠中則是將茶葉放置在提籃中,再放入 60~70°C 的熱水中浸泡 15~25 分鐘,期間會重複進行浸泡 2~3 次左右。

而另一種常見的萃取方式,則是使用翻轉煮茶機進行攪拌,將茶葉投入已經有 60~70°C 熱水的萃取罐中,翻轉攪拌。還有一種比較特別的則是讓茶葉籃在密閉的萃取釜中循環萃取茶湯,有點像是我們自己在家做冷泡茶,這種方式可以在比較低的溫度下進行,有些廠商標榜的「冷萃」技術就是利用這種方法。

那麼在製作包裝上由「茶葉萃取液」和「茶粉」製作的茶又是怎麼一回事呢?它們難道是化工合成茶嗎?母湯這樣想喔!(搖手指)

萃取獲得茶湯之後,還會經過很重要的步驟「過濾」:在萃取的過程中,難免有些細碎的茶葉渣渣逃出茶葉籃,如果放任不理的話,會讓茶湯越來越苦澀喔!一定要再經過過濾,而經過濾處理的茶湯就稱為「茶葉萃取液」或是「茶葉萃取物」。包裝茶製作廠商本身如果沒有萃取設備,就會購買茶葉萃取液使用;這樣製作成品的成分說明就必須標明為「茶葉萃取液」或是「茶葉萃取物」。如果廠商是自己從茶葉進行萃取,那麼成分標示寫「茶」、「茶葉」、「茶葉萃取液」或「茶葉萃取物」都可以。

包裝茶是怎麼煉成的?(點圖放大)

萃取液濃縮乾燥製成粉末,就是即溶茶粉啦;另一種茶粉則是將茶葉磨成粉末,如常被作為日本特產的抹茶粉,這些粉末也被稱為「茶粉」。在包裝茶裡添加茶粉可以讓茶飲增添濃厚感。所以下次別再看到「萃取液」或是「茶粉」就擔心喝到化工合成茶,原料都是天然茶葉哦!

但包裝茶飲還是跟一般的現泡茶有點不一樣,現泡茶通常即泡即飲──如果沒有這樣做,你可能會發覺到隔夜茶會出現變色、味道改變的現象,這是由於天然的茶湯其實相當容易氧化。因此為了能夠較長期存放、運送,包裝茶飲通常會再額外添加「L-抗壞血酸」或是「異抗壞血酸鈉」。這樣的名字聽起來好像很可怕,但其實它們就是「維生素 C」,這些都是符合食品添加物使用規範的「抗氧化劑」,添加的主要目的便是為了避免食品氧化造成色澤、口感和風味的變化。

另一個常在包裝茶飲中出現的食品添加物「碳酸氫鈉」,就是俗稱的小蘇打,可以把茶湯的 pH 值調整為中性偏鹼,茶湯的口味與顏色就能保持更長的時間,小蘇打的另一個妙用是能夠產生微量氣泡,讓茶飲口感更好!

過濾後的茶湯在添加內含成分之後,還要經過降溫、殺菌、冷卻等等步驟,才會裝瓶,變成我們在便利商店中買到的包裝茶飲。

經過繁複的製程,才能獲得常見的包裝茶飲。攝影/TW

香醇的咖啡是怎麼來的?

包裝咖啡的製程與前面的包裝茶飲有點類似;包裝咖啡主要成分通常有咖啡萃取液、水、砂糖、奶粉;其中「咖啡萃取液」其實就是從咖啡豆萃取的咖啡汁液,而不是指化學合成產生的咖啡香精喔!若使用香精都會在成分表另外標示!

香醇的咖啡是許多人每日必備的飲品。圖/cocoparisienne@pixabay

而包裝咖啡依殺菌方式不同可以將保存方式分為「冷藏」及「常溫」兩者。冷藏的包裝咖啡保存期限較短,但風味會比較接近現煮咖啡。而常溫保存的咖啡則是因為製程中經過高溫高壓殺菌,所以能夠在常溫中保存。不過,由於內含的牛奶成分經過高溫處理後,味道常會發生變化。因此常溫保存的咖啡喝起來往往和現煮咖啡的風味差異甚大。

為了讓產品品質穩定,業者也會在混合各種配料階段加入碳酸氫鈉(小蘇打),調整酸鹼值。小蘇打還有一個附加功能,就是避免讓包裝咖啡裡的牛奶成分凝固。

另一種常見的食品添加物是「乳化劑」,例如脂肪酸甘油酯等,可以讓咖啡中的油脂與水份均勻分布。畢竟打開飲料看見上面浮了一層油,也是會很令人害怕的。同樣含有牛奶成分的奶茶中通常會添加乳化劑,也是同樣為了避免油水分離發生。

認識包裝咖啡。(點圖放大)

 

給外食族的果蔬汁

果蔬汁(俗稱蔬果汁)的原料就跟包裝茶飲一樣,都源自天然來源。果蔬汁一般的製程就像我們手動榨果汁,挑選完水果後使用榨汁或果汁機。果蔬汁會首先經由篩選原料,其次洗滌材料,然後依據果蔬汁的種類使用不同的機器進行破碎與榨汁。

接下來「篩濾」階段會跟手動榨果汁有點不同,在這個階段中,除了使用物理方法濾掉蔬果碎片,也可能會使用單寧或明膠使果汁中的懸浮物沉澱方便除去。另外,由於目前的蔬果汁類飲料含果肉者較受歡迎,為了避免含果肉的混濁果汁儲存過久容易沉澱,通常也會使用黏稠劑如羧甲基纖維素、修飾澱粉或果膠以增加黏稠性、降低果汁的沉降速率。

罐裝果汁來到手中也是需要經過重重關卡的。圖/stevepb@pixabay

為了維持果汁成品品質的穩定度,篩濾後會再經過「調配」,也就是添加調味劑調整成分中的糖度、酸度、色澤等,調味劑種類包括甜味劑(如果糖、蔗糖〉或是酸味劑(如檸檬酸〉等。調配完成後,果蔬汁後半段的流程就如同包裝茶飲製程,經殺菌、包裝就完成囉。

果蔬汁根據其濃縮或稀釋的比例有非常多種不同的類別,值得注意的是,如果標示為「果蔬汁」,其果蔬汁需佔總體含量 10% 以上。而果蔬汁外標示如果顯示「風味」或是「口味」這樣的關鍵字,其實就是告訴你它果蔬汁含量低於百分之十,或根本沒有含果蔬汁喔!另外標示「濃縮還原果汁」,就是指有些廠商將濃縮果汁再加水還原的產品。

「營養添加飲料」加上營養添加劑,就健康了嗎?

炎炎夏日另一種讓人無法抵抗的誘惑當然是碳酸飲料了,冰涼的碳酸水配上酸酸甜甜的味道,帶來消暑的快感。為了避免只是攝取含熱量的「垃圾食物」,如果改挑選含有維生素添加的「營養添加飲料」有比較健康嗎?

目前市面上可以找到的「營養添加飲料」,主要的製程跟一般碳酸飲料的製程十分相似(喝起來也差不多)。碳酸飲料的製程,主要步驟在於將原水經過濾、殺菌之後,再「調配」加入香料以及砂糖、檸檬酸等「調味劑」食品添加物;再經冷卻加壓,加入二氧化碳氣體,而後封罐就完成了。

在調配階段,如果額外加入「營養添加劑」,所獲得的碳酸飲料也被稱為「營養添加飲料」。目前市面上這類飲料中最常見的營養添加物主要為可溶於水的維生素C 與維生素 B群;由於維他命B 溶於水帶黃色,也讓這類的碳酸飲料多半為淺黃色。

含有維生素,這類飲料就可以任意享用了嗎?不,其實還是要注意份量喔!這類「營養添加飲料」本質還是滿接近碳酸飲料,應注意其中的糖份,不要不小心就攝取了過多的熱量。

另外,即使是我們生命所需的維生素,使用上也須謹記「劑量決定毒性」這一點,攝取太多無法帶來好處。因此在「食品添加物使用範圍及限量劑規格標準」中,也針對營養添加劑有相當嚴格的標準,對於非特殊營養補充的一般食品(如本文中的營養添加飲料)中添加的含量均限制在每 300 克(或有標示的話每日食用量)不得高於營養素攝取參考量(dietary reference intakes; DRIs)的  150%。如果真的有營養不足的疑慮,應適時請教醫生,並且維持均衡飲食喔。

除了這類「營養添加飲料」,一般市面上的食品也可能因為加工或儲存而影響內含的營養素,這時就可以透過營養添加劑適度補強或增強營養價值,最常見的例子是在乳製品中添加維生素 A 及 D、在榖類製品中添加維生素 B群等。

透明飲料、氣泡水的製造祕密!

前面我們談了那麼多的飲料,卻還有兩個包裝飲料界的新寵兒沒談到呢:想喝水卻又不甘於平凡嗎?就讓我們來聊聊氣泡水和一樣「透明感」十足的加味水吧!

最近可以看到在便利商店裡氣泡水的選擇變得非常多樣,不過其實氣泡水的製程與前面提到的「碳酸飲料」極為類似,差異則是在與部分高熱量的碳酸飲料相比,氣泡水大部分多為「零熱量」,也就是除了含有碳酸(加壓打入二氧化碳生成碳酸)、加入調味的香料之外,沒有再額外添加其他東西。

有些網路資訊流傳氣泡水可以促進新陳代謝和減肥等等的功效,或者說氣泡水會傷害骨骼、胃以及牙齒等等謠言,目前都沒有值得信賴的研究及證據可以證實。

近來爆紅、人人都想嚐鮮喝看看的「透明飲料」又是怎麼製成的呢?其實,無論是透明奶茶、透明檸檬紅茶,也和氣泡水差不多,在製程的調味階段添加了香料。香料主要是具有揮發性的芳香物質,可以賦予飲料截然不同的風味。

還有一些透明飲料為了要增加「奶味」卻不想呈現混濁顏色,會在調味時加入「乳清發酵液」,並且另外添加抗氧化劑以穩定產品品質。

各式各樣的透明飲料推陳出新,未來又會有那些新花樣呢?Company@pixabay

目前透明飲料仍然繼續推陳出新,除了水果、茶飲風味之外,還推出「透明拿鐵」和「透明啤酒」等新產品,飲料業者不僅在製造流程發揮巧思,更結合食品添加物翻玩創意,相信未來會出現更多有意思的飲料,為消費者帶來更多感官衝擊!

參考資料:

  1. 宣稱含果蔬汁之市售包裝飲料標示規定(2014)。食品藥物消費者知識服務網。
  2. 密閉容器包裝食品殺菌管理手冊(2015)。衛生福利部食品藥物管理署。
  3. 食品添加物使用範圍及限量暨規格標準
  4. 李錦楓、張哲朗、蔡育仁等《圖解食品加工學與實務》,台灣五南圖書出版股份有限公司。
  5. 施明智等《食品加工學》,台灣五南圖書出版股份有限公司。
  6. 黃登福、陳建元《實用食品添加物》,華格那企業。

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人成群就容易腦弱?千萬別相信群體證詞──《烏合之眾》

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容易被暗示指揮的「群體」

在說明群體時曾提到,它的一個普遍特徵是極易受人暗示,我們還指出在一切人類群體中暗示的傳染性所能達到的程度。這解釋了群體態度為何能迅速的朝某個方向轉變的原因。通常,群體總是在期待中關注某事,因此很容易被暗示,儘管人們認為這點不值一提。最初的暗示經過相互傳染後進入群體所有成員的大腦,接著群體態度趨於一致,並很快成為既定事實。

當所有個體處於暗示作用的影響下,進入大腦的念頭很容易轉化為行動。無論是縱火焚燬宮殿還是自我犧牲,他們都一樣毫不猶豫。這一切取決於刺激的性質,而不像獨立個體取決於受到暗示的行為與全部理由之間的關係,兩者關係可能互相對立。

因此,群體永遠徘徊在無意識邊緣,隨時接受一切暗示的指揮。他們表現出所有強烈的情感,這種情感是缺乏理性、批判力且極端輕信的人所獨有的。我們要牢記對於群體而言沒有「不可能」這個概念,這樣就可以輕而易舉地理解群體為什麼會有編造並傳播各種神話故事的能力了。

群體永遠徘徊在無意識邊緣,隨時接受一切暗示的指揮,並且很容易接收暗示。圖/Free-photos@pixabay

群體中能夠輕易地傳播神話的原因,不僅源於他們極端輕信,也是他們奇思妙想、過度歪曲的結果。一件最簡單的事受到群體關注後,很快會變得面目全非。群體透過形象思維將一連串前後毫無邏輯的形象喚起。就如同我們有時因為回想某件事情而引發一連串的聯想一樣,群體的這種狀態很容易被理解。理性告訴我們這些聯想是零散且不連貫的,而群體不僅無視這一點,還將扭曲的想像與真實相混淆。群體很少對主客觀的感念加以區分。他把腦中出現的虛幻形象當作真實的,儘管這些假象常常與我們看到的事實之間僅有一絲微弱的聯繫。

在群體中傳播神話或謠言為何如此容易?

由於群體成員性格各不相同,因而他們歪曲所見事情的方式也應該不計其數。但情況並非如此。由於相互傳染的結果,這種歪曲是一致的並在群體所有成員中呈現相同形態。

群體成員對事實的第一次歪曲是傳染性暗示過程的起點。當耶路撒冷牆上的聖喬治(St. George)出現在所有十字軍官兵面前之前,在場的人中肯定有一個人首先感應到他的存在。在暗示和相互傳染的作用下,這個人編造的奇蹟會立即被所有人接受。

這種集體幻覺的作用機制在歷史進程中經常發生,這種幻覺似乎具備了真實性的所有特點,因為成千上萬人目睹了這些現象。

要想反駁上述所言,無需考慮群體成員的智力因素。因為自從他們成為群體一員的那一刻起,有識之士便與無知之輩同樣失去了觀察力。這一論點似乎自相矛盾。要使人們深信不疑,必須對大量歷史史料進行研究,僅憑幾本著作是不能達到預期效果的。

然而,我不希望讓讀者覺得這些結論是未經證實的。以下我要給讀者舉幾個例子,它們都是從無數可以引用的事例中隨機抽出來的。

無論教育、專業、訓練,成為群體極容易產生幻覺

下面這個例子極具典型意義,因為它是發生在受集體幻覺支配的群體身上的事實。該群體成員來自各個階層,個人素質參差不齊,有最無知的人,也有最博學的人。海軍上尉朱利安.菲利克斯(Julian Felix)曾在他的《海流》(Sea Currents)一書中偶然提及過此例,此外,《科學雜誌》(Revue Scientifique)也曾加以引用過。

護衛艦「貝爾.波爾號」在公海巡航,尋找在風暴中失散的巡洋艦「波索號」。當時天氣極好,陽光明媚,突然一個守衛發現了有船隻發出的求救信號。全體船員一齊朝信號指示的方向望去,他們清楚地看見一隻載滿遇難者的木筏被幾條顯示遇難信號的船隻牽引(然而這不過是集體幻覺)。艦隊司令德斯弗斯(Desfosses)命令船員放下一條船去營救遇難士兵。接近目標時,船上的官兵看到這樣一幅景象:在混亂的人群中,到處是伸著雙手求救的人,而且隱約聽見人們發出的混雜不清的哀號。但是當他們到達目標時卻發現,面前漂浮的不過是從附近海岸漂來的幾根長著葉子的樹枝。在真切的事實面前幻覺消失了。

在這個案例中,我們可以清楚地看到集體幻覺的作用機制。一方面,船上官員在期待中關注某件事;另一方面,守衛發出船隻失事的信號,這一暗示在相互傳染後,被在場全體官兵接受。

當眼前發生的事實遭到歪曲,真實被無關的幻覺取代時,並不需要許多群體成員參與這一過程。一旦少數個體聚成群體,他們會立刻呈現出在其專業之外,屬於群體的所有特徵,即使他們一個個學富五車,其獨立個體時所具有的觀察力、批判精神也會立即消失。敏銳的心理學家大衛(Davey)對此提供了一個有趣的例子,十分恰當地闡釋了這一現象,最近曾被《心理學年鑑》(Annales des Sciences Psychiques)引用。

無論有什麼專業,一旦聚成群體,他們會立刻呈現出在其專業之外,屬於群體的所有特徵,包括看到神靈現形。圖/kellepics@pixabay

大衛先生把一群傑出的觀察家召集起來,其中包括英國最著名的科學家—華萊士(Wallace)。大衛先生讓觀察家們檢查完物體並按照他們的意願對物體做好印記後,當眾演示了招魂術,即讓刻在岩石上的神靈現形的過程,然後讓他們寫下觀察記錄。在隨後的報告中,這群傑出的觀察家一致認為這種現象只有透過超自然的手段才能實現,而大衛先生表示他不過是用了點小把戲。

敍述這段事例的作者指出:「在大衛先生的研究中,最令人吃驚的特點不是神奇的騙術本身,而是外行旁觀者極度缺乏說服力的報告。」他說:「很明顯地,這些旁觀者都給出了有充分細節卻無法證實的完全錯誤的描述,但如果他們的描述被認為是正確的,那麼他們所描述的現象就不能用騙術解釋。大衛的方法簡單得讓人感到吃驚。但是他能夠控制群體思想,讓群體相信他們看見了自己沒有看到的東西。」

由個人模糊回憶引發的群體幻覺

這個事例仍然是催眠者控制被催眠者的魔力。而且當這種魔力對於那些思維邏輯較強或原先抱有懷疑態度的人都可以發揮效力時,普通群體為何能夠如此輕易受騙上當就不難理解了。

類似的例子還有很多。當我在寫這些文字的時候,報紙上充斥著兩個小女孩在塞納河溺水身亡的報導。最初,五、六個旁觀者信誓旦旦地說,他們清楚地看到了那兩個女孩。所有證詞一模一樣,不容法官再有疑慮,於是簽署了死亡證明。但就在為孩子舉行葬禮時,人們發現本以為死了的孩子還活著,並且她們和溺死的女孩並無多少相似之處。就像之前提到的幾個案例一樣,第一個目擊者本身就是幻覺的犧牲品,他的斷言足以影響其他目擊者的判斷。

在這類事例中,暗示的起點通常是由個人模糊回憶引起的幻覺,當最初的幻覺得到肯定後,就會開始相互影響。如果第一個目擊者不那麼堅持自己的觀點,除去所有與真實相似的地方,當他自認為辨認出的屍體呈現出某些引發聯想到另一個人的特徵時,如一道傷疤或是一些打扮上的細節,就會使他搖擺不定。當這種聯想變得清晰具體時就會干擾理解力,麻痹一切判斷力,並成為這一過程的核心。因此目擊者看到的不再是事物本身,而是在他腦海中喚起的幻覺形象。這就解釋了近來被報紙重提的舊聞中,母親為什麼會認錯孩子的屍體。在這個事例中,我們可以準確地找出上述幻覺作用機制中的兩種暗示。

那個男孩認出了這個孩子,但他弄錯了。接著一系列無根據的辨認就展開了:

一件特別的事情發生,就在那個男孩辨認出屍體的第二天,一個婦女驚叫道:「天哪,那是我的孩子!」她去認領屍體時,先是仔細檢查了孩子的衣服,接著發現孩子的額頭有一道疤。她說:「肯定是我兒子,他是去年七月失蹤的,他一定是被人拐走害死的。」

這位婦女是福爾街的看門人,姓夏凡德雷(Chavandret)。她的妹夫也被傳喚來了,而且他也確信:「那是小費利貝(Filibert)。」幾個住在這條街的人都把這個在拉弗萊特發現的孩子認作是費利貝.夏凡德雷(Filibert Chavandret),其中還有孩子的老師,他是根據孩子佩戴的獎章做出判斷的。然而,鄰居們、她的妹夫、老師以及孩子的母親都錯了。
六周後,這個孩子的身分得到確認。他是波爾多人,是遇害後被一夥人運到巴黎的。

值得注意的是,這些誤認常常發生在婦女和兒童身上,也就是最沒有主見的人。他們顯示出,這種目擊者在法庭上絲毫沒有價值。尤其是孩子,決不能對他們的證詞信以為真。地方法官總是習慣性重複說孩子不會撒謊,他們只要有點心理學常識就會知道,事實正和他們所言相反,孩子們經常撒謊。雖然這種謊言是無心的,但它依然是謊言。正如經常發生的那樣,以一個孩子的證詞決定被告的命運,還不如用擲硬幣的方法來得更好。

別相信群體證詞!集體觀察的結果極有可能出錯

集體觀察的結果很容易出錯!圖/pixabay

回到群體觀察力的問題上,我們的結論是:集體觀察的結果極有可能出錯,多數時候只是個人幻覺,這種幻覺在傳染過程中極容易影響同伴。無數事實證明,明智的做法是完全不要相信群體證詞。在二十五年前的色當之戰(the battle of Sedan)中,數千人參與了著名的騎兵進攻,然而出於最矛盾的目擊證詞,根本無法確定是誰在指揮戰役。英國將軍吳士禮爵士(Wolseley)在最近出版的書中證明,時至今日,關於滑鐵盧戰役(the battle of Waterloo)中最重要的事件上仍存在十分嚴重的錯誤,儘管這些事件的真相已被數百名目擊者證實。

這些事實顯示出群體證詞的價值。各類邏輯學專著提及許多證人的一致證詞,這些證詞都是支撐事實真相最強有力的證據。然而就我們掌握的群體心理知識而言,邏輯學專著在這一點上需要重寫。最受懷疑的事件一定是那些目擊者最多的事件。也就是說,當某一事件受到了數千名目擊者的證實,通常真相與公認的報導越會相去甚遠。

很明顯,上述種種現象表明史學著作只能被當作純粹想像的產物。它們是對一知半解的事實做出自以為是的記述,再加上一些思考後得出結論。寫這種東西無異於浪費時間。如果歷史沒有留下文學、藝術和其他方面的傳世巨作,我們根本不可能了解歷史真相。像赫丘利(Hercules)、佛祖或穆罕默德(Mahomet)這些在人類歷史上舉足輕重的人物,在歷史記錄裡有關他們生平的記錄有一句是真的嗎?很可能一句都沒有。事實上,他們的真實生平對我們來講起不了什麼作用。我們關心的是這些偉人在大眾神話中是以什麼樣的高大形象呈現。因為對群體心理產生影響的是神話中不朽的英雄,而非現實中一時的英雄。

遺憾的是,雖然書中明確記錄了各種神話故事,但是它們本身仍在不斷發生變化。隨時光的流逝,尤其是受種族因素的影響,群體想像力不斷改變這些故事。《舊約全書》中嗜血成性的耶和華(Jehovah)與慈愛的聖德蘭(Sainte Therese)有著天壤之別,中國朝拜的佛祖與印度尊奉的佛祖同樣也沒有多少共同點。

英雄傳說被群體想像力改變而使得英雄遠離我們,不一定要花上數百年的時間,有時這種改變只消幾年的工夫。在我們生活的時代裡便可看到同樣的事情,一位最偉大的歷史傳奇人物在不到五十年的時間裡經歷了數次嬗變。波旁(Bourbons)王朝時期,拿破崙被塑造成了一位快樂祥和、嚮往自由的田園派慈善家兼謙卑的友人形象。在詩人筆下,拿破崙必將長期留存在鄉村人民的記憶中。三十年後,這位隨和的英雄成了一個嗜血成性的暴君,他在篡奪權利、破壞自由後,為滿足一己私欲發動了一場慘絕人寰的大屠殺,三百萬人命喪黃泉。現在,我們看到的這個傳奇人物的故事又有了新的變化。數千年後,未來的學者面對這些自相矛盾的記述,也許會對拿破崙是否存在過發生質疑,如同現在有人懷疑佛祖是否存在一樣。

在拿破崙身上,學者們看到的不過是一個光輝燦爛的神話,或是一個赫丘利(Hercules)式傳奇英雄的發展史。學者們當然能夠輕鬆應對這種變化,因為與今天的我們相比,他們對群體的特徵和心理會有更深的了解。他們知道除了神話,歷史幾乎保存不了什麼。

 

 

本文摘自《烏合之眾:為什麼「我們」會變得瘋狂、盲目、衝動?讓你看透群眾心理的第一書》臉譜出版社。

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召喚你對科學無盡的求知慾!「第九屆吳大猷科學普及著作獎」得獎名單

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兩年舉辦一次,搜羅了不只有臺灣還有中國大陸、香港的優質科普創作、翻譯及出版的吳大猷科學普及著作獎,今年已經堂堂來到第九屆了!吳大猷科學普及著作獎獎項分為創作類以及翻譯類,以及青少年組的特別推薦獎。今年臺灣參與遴選的書籍共有266冊,而中國大陸則由中國科學報社徵書,共有252冊書籍參與遴選,最終都選出各十本書籍進入決選。

今日(2018/7/8)是第九屆吳大猷科學普及著作獎的頒獎典禮,不只是得獎作品,有許多入圍作品也非常令人驚艷!尤其是青少年組不論是翻譯或是創作的書籍都可以感受到作者、譯者以及出版社滿滿的巧思,也喚起了y編那顆對科學充滿好奇的童心啊(歐拉歐拉歐拉)!就讓我們一起來看看這些作品,有哪些還沒看過的就趕快丟購物車然後結帳吧!

青少年科普特別推薦獎

創作類

青少年科普特別推薦獎創作類得獎的兩本書都非常的熱血!

我的十堂大體解剖課:那些與大體老師在一起的時光

好書搶先看
為什麼婚戒要戴在無名指?什麼是腕隧道症候群?
肝膽相照?脂肪肝和膽結石
無語良師,照亮人世燭光的大體老師

只介紹得獎作品還不過癮,入選書單中的其他書籍也讓人科學魂爆發啊!

入選書單:

鍬形蟲日記簿

生物課好好玩2:野外探險生物課!28堂尋寶課╳7大學習主題╳8個國內外自然景點

超科少年04:星際使者伽利略

黑面琵鷺來過冬

自然老師沒教的事6:都市昆蟲記

地球小孩的天氣書

植物不簡單

還有還有!!!各位觀眾注意囉!!!XD

科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點

專欄:科科史上的今天

雖然沒得獎(嗚嗚),還是懇請大家用新台幣帶它回家~ 送禮自用都相宜,可惜太有份量了(無誤)沒辦法邊泡泡麵(?)

翻譯類

青少年科普特別推薦獎翻譯類的得獎書籍是一部讓人看完好想成家(無誤)作品。

天生建築家:鈴木守的109種動物巢穴大發現

接下來一樣介紹翻譯類入選書單中讓人選擇困難好想通通帶回家的其他書籍。

入選書單:

勇往直前:50位傑出女科學家改變世界的故事
Women in Science: 50 Fearless Pioneers Who Changed the World

銀籤獎

從輪子到諾貝爾:學校沒教的創新發明

佳作獎

孟德爾之夢:基因的百年歷史

蘭的10個誘惑:透視蘭花的性吸引力與演化奧祕

好書搶先看:
欺騙處男的蘭花,露水姻緣都是假
天作之合的一吻:大彗星風蘭與它驚奇的30cm之謎

數學簡史

  • 作者:蔡天新
  • 出版社:中信出版集团

銀籤獎

演化
Evolution in Action: Natural History Through Spectacular Skeletons

佳作獎

萬物皆數——諾貝爾物理獎得主探索宇宙深層設計之美
A Beautiful Question: Finding Nature’s Deep Design

薩克斯自傳
On the Move: A Life

日益寂靜的大自然

聚光燈下的明星科學家
The New Celebrity Scientists: Out of the Lab and into the Limelight

以上就是本屆吳大猷科學普及著作獎所有得獎作品,對你來說最近看過最令你印象深刻的科普書是哪一本呢?歡迎與我們分享!

不知道要找哪本書來看也歡迎到好書搶先看專欄尋寶喔!

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媽祖曾經坐牢100年?那些因天災而產生的民俗活動 —— 從歷史看地震系列(1)

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感謝鄭世楠教授整理的各項資料不吝公開,各種資料的細節已收錄在「塵封的地震」系列演講。本系列文多參考其中的資訊撰文。

1600~1900年間台灣發生過的地震。圖/塵封的裂痕系列投影片。地震資料目錄可參考中央氣象局災害地震總彙

不是現代才會發生,清治時期的滅村災難 

1862年6月7日(同治元年五月十一日),約晚上九點到十一點間(亥時),位於茅港尾的居民在正準備進入夢鄉之際,不知巨變即將到來。倏忽間,怪聲巨響傳來、接著地面就如同巨浪來襲般翻騰滾動,除了民房一一倒塌毀壞,就連雄偉的廟宇:茅港尾的天后宮,也無法承受劇烈的搖晃,災變重創了臺南的茅港尾(位於今日的臺南市下營區),小小的千戶之地,震災當天便在此造成了172人以上死亡,而後續重傷的人們,也約有數十人不治身亡。

……迨至破曉,鄰村多來救援,掘開倒屋,有母子四人同斃一床者,有父子交橫十字而死者,有兄弟牽連死於壁下者,有姊妹慘死於屋隅者,有姑媳同登極樂世界者,有妯娌齊赴枉死城中者,有夫婦赤體死於溫柔鄉者,有樂人手持鼓吹被天后宮之圓光門搾如扁魚者,有旅客壓死而無屍親可尋者言死亦有,有血肉模糊難辨孰是昆仲者,有祖孫父子同遭其災者有一家八口至靡有……

(黃清淵,1953/茅港尾記略/震菑志)

上述的各種受災慘狀,反映了災時的時間點和大家的行為,這個時間點已是大家都在家中的時刻,甚有些人也已經睡了,而當時的房屋型式多半是以中國南方漢人的建築方式,以泥磚屋瓦組成,並不耐震。能夠在屋毀中躲過震災的生還者,我想僅有可能是較為敏銳、還未歇息的人們,才有機會即時躲避或快速離開。

茅港尾災情與震度推估。圖/塵封的裂痕 歷史地震第二講:1862年台南地震投影片

洩露天機?媽祖的一把辛酸淚

1862年時的茅港尾,是臺南地區較熱鬧的村莊之一,即使到了晚上都還有「夜市」可逛可買,故昔有「小揚州」之稱。據部分記載(黃清淵,1953;何厚增,1997),在地震發生的前夕,茅巷尾天后宮的聖母媽祖曾「降乩」示警,提醒民眾「有大災難將至」,萬事小心。但信徒想再細問「是什麼災害」,媽祖便未再細說,因為洩漏天機已是大罪過,無法再多作說明。

而由於當年的4月起,戴潮春發動民變(史稱戴潮春事件或戴萬生事件),地震發生前夕時,戴已起兵作亂一個月,在臺灣中部已經發生數起戰事,並且戰區擴延至嘉義。或許因為如此,茅港尾當地的居民並未將神明示警聯想到天災,反而是連結到了人禍,以為是戴軍或者是強盜會來犯村莊,故作了把門戶封死、灑豆阻礙盜匪等預防措施。沒想到來災變竟是大地震,這樣的作為反而困住了逃生的動線,或許因為媽祖的示警被誤解了,又或許是洩露天機,而後才有媽祖「坐牢一百年」之事,直到了1962年媽祖「出獄」了,才發起重建了天后宮的委員會,1975年完工。

關於媽祖坐牢一百年的故事,民間確有此一說法,而且還有許多不同版本、甚至亦有拍攝成電視影集,不過阿樹一直覺得這茅港尾的媽祖運氣真是不好,在神界又被質疑洩漏天機,在凡間又被信徒誤會而被責難,要是我的話就乾脆不說了……

戲說台灣《媽祖坐牢一百年》畫面。圖/youtube截圖

 同為神明卻兩樣情

同樣是神明示警,嘉義的城隍爺的運氣就相對好多了。由於當時戴潮春已攻至嘉義,甚至包圍嘉義城三次,居民人心惶惶,知縣便去城隍廟求籤詩,得內容為:「閤家人安泰,名利兩興昌,出外皆大吉,有禍不成殃」。而後地震發生時,城牆並沒有嚴重損毀,而這次戴軍的圍城也正好順勢解危,並且後續在當年九月戴軍再次圍城也安然度過。或許是信仰帶來的正向信念,讓軍心民心平穩、竭立誓守使得一再化解危機。平亂之後,知縣先是致上「至誠前知」匾額叩謝,十多年後,沈葆禎奏請朝廷幫嘉義縣城隍神加封號,嘉義縣城隍尊神便受加封號「綏靖」,這是當時台灣府各縣級城隍中,唯一敕封尊號和賜匾之寺廟。

想想這件事也頗有趣,同一個地震、同樣出現示警,卻擁有不同的結果。但無論是被罰還是受封,這些終究只是民俗信仰,並沒有科學根據。此外也可以發現,在過去大家不明白天災成因的漫長歲月中,的確很容易將這些自然災害和神怪、民俗或是信仰連結,也因而產生許多「神奇」附會傳說。

辦理臺灣等處海防,沈葆禎等奏報嘉義縣城隍神(同治13年12月初5,1875年1月12日)圖/作者提供

對女性的偏見?對信仰的虔誠?

這邊來談另一個地震後發生的民俗事件,就是在前陣子《歷史視角脈絡中的地震故事(上)》一文中提到的新化十八嬈。據傳當時的說法是,地震後新化一帶的婦女,在每年宵後,便開始「放蕩」起來,約從農曆元月16日開始漸漸出現癥兆,經17日,到18日最為明顯,接著才又漸漸恢復正常。當時地方上即有句俗諺「盤籬笆,爬豬稠,沒嬈凍未條」(台語)。而當時有人去請示媽祖後,得到了指示,說是在現今「中正路」與「中山路」交叉口附近,俗名「三角湧仔」的地方,有個「八卦蜘蛛穴」,裡面蟄伏著一隻蜘蛛精,由於地震驚擾了這隻蜘蛛精,因此作怪地方…

因此,從1868年左右開始,每年的元宵節後舉辦盛大的繞境活動,名為「新化十八嬈」(或名大目降十八嬈),當時的信眾認為以這樣的繞境方式,神明便可以有效的鎮壓蜘蛛精。如果以現代眼光來究這個民俗的緣由,的確是有諸多疑點,像是女性「突然間有放蕩的行為」就令人十分費解了,而且還有時間上的變化特性,著實微妙。

或許延伸討論下去,有些人可能會引伸到當時的女性地位較為低下,故較容易被拿來大做文章;又或者有些思考方向則是「因地震造成大量的廟宇倒塌,故需要有些手段振興」。而無論是何種思考脈絡,均可見人們會將對於地震未知的恐懼,寄託在令人可以安心的信仰之上,我並不會說這是迷信,因為這的確是人的本性。

追思先人的文化祭

雖然有些民俗活動的緣由難免有些附會,但實際上也並不都是負面的情況,像是1845年的夏天,颱風暴潮帶走了三千多人的性命,在雲林的口湖鄉便有一處紀念罹難先人的「萬善同歸塚」,而也因為追悼亡靈而有了牽水(車藏)超渡祭典,時間就是在發生災害的農曆六月初七和初八,現在已是具有當地特色的一種文化祭。

口湖下寮萬善同歸塚,埋葬著因天災而罹難的先民。圖/wikipedia

只是這樣流傳下來的祭典習俗並不算多,或許是災害的慘重總讓人不忍回憶,不過話說回來,這也是我們開始探討歷史地震的理由之一,從科學的角度看,研究歷史地震可以補上我們觀測不及的資料,而更多史籍或是民俗與地震的探究,則是讓我們從先人受地震的各種影響、看待地震的態度,思索未來對災害的因應之道。

淺談歷史故事帶來的啟發 

這些故事看似與現今的防災無關,但阿樹認為可以從中延伸思考幾個方向:

  1. 不同時間點的地震,傷亡的型式也不盡相同。而茅港尾的例子便可看出,由於發生的時間較晚,傷亡多半在自己家中,如若真有神明警示預防盜匪之事,那麼緊閉門戶確實不便於逃生。
  2. 科學上目前地震預測仍還有很長的路要走,而最應當心的就是在未成熟的技術出現前,擅自宣稱其技術有用並公布警告,這是十分危險的!並不是單純觸氣象法問題,而是心理上會受其影響而干擾防災作為的判斷。
  3. 災後的心理狀態,亦是防災環節中重要的部分,也因此在早年會寄託於信仰或宗教活動之上,近年來心理學家也注意到了災後心理的照顧。不過,即使災後沒有如PTSD般的症狀,但地震災害對住家、工作、親友的生命影響,或許後續會影響我們對於生活的態度,這點實為未來可發展的方向。

這僅為個人粗淺的想法,這系列以震為鏡的歷史主題,乃是期許大眾能從老故事中探索新的方向,未來我們將在此主題多加著墨!

參考資料與延伸閱讀:

本文轉載自震識:那些你想知道的震事,原文為《從歷史看地震系列之一:天災與民俗活動的連結》,也歡迎追蹤粉絲頁震識:那些你想知道的震事了解更多地震事。

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【Gene思書齋】完美的相對論

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2017 年二月中,我的臉書塗鴉牆被一個很奇怪的東西大洗版,就是傳說中的「重力波」。

可是我的同溫層太高檔了,因為我連重力波是什麼都不知道,完全看不懂,一連被洗了好幾天版,我一篇文章都沒看過。不過從整個洗版的標題來看,實驗上驗證重力波,似乎是證明愛因斯坦理論的最後一塊拼圖之一(或沒有「之一」),探測重力波需要用上人類最先進的科技,還有此技術可以用來觀測更遙遠的天文現象等等。

重力波?那是什麼?

其實,被重力波洗了一週的版,誰都會好奇吧?所以我去查了資料,維基百科說:「愛因斯坦廣義相對論所描述的重力,是時空曲率所產生的一種現象。質量可以導致這種曲率。當物質在時空中運動時,附近的曲率就會隨之改變。大質量物體運動時所產生的曲率變化會以光速像波一樣向外傳播。這一傳播現象就是重力波。」

而重力波的首個直接探測結果「驗證了廣義相對論最後一項未被證實的理論預測,同時開啟了重力波天文學的新紀元。重力波就此作為一種粒子和電磁波之外的新的探針,將被用於探測過去未能探測到的天體現象,如中子星的誕生、演化以及衰亡以及宇宙誕生之初的圖景。」

重力波和愛因斯坦的相對論有關,而相對論也是一部賣座好片的主角之一,那就是《星際效應》(Interstellar)。電影的科學顧問基普.索恩(Kip Thorne)就是重力物理學家,也是相對論專家。他寫了本《星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像》The Science ofInterstellar),裡頭有大量細節,但印象中沒談到重力波,或者也只是點到為止(請參見〈讀完這本書,你會再看一次《星際效應》〉)。

如果要瞭解 2016 年 2 月 1 1日,LIGO 團隊宣布人類對於重力波的首個直接探測結果之意義,以及科學家探究重力波的歷史,《完美的理論:一整個世紀的天才與廣義相對論之戰》The Perfect Theory: A Century of Geniuses and the Battle over General Relativity)是很不錯的入門,配合《星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像》,差不多可以掌握一個概要。

想認識相對論從這裡來吧!

《完美的理論》作者費瑞拉(Pedro Ferreira)出生葡萄牙,是牛津大學天文物理教授、國王學院資深導師、歐洲太空總署(ESA)顧問,他的研究專長是理論宇宙學與天文物理,研究主題為宇宙大尺度結構的起源、廣義相對論、以及暗物質和暗能量的性質。

《完美的理論》基本上就是相對論發展史。

廣義相對論顫覆了全人類對宇宙時空的想像,這早就毋庸質疑──不過愛因斯坦獲得諾貝爾奬的原因,不是因為劃時代的相對,而是對光電效應的貢獻。愛因斯坦的狹義相對論,解決了馬克士威電磁學和牛頓力學這兩個古典物理學的一個重大矛盾,他提出一個違反直覺的方法,就是光速總是不變的,從高速行駛的超音速飛機發射出的光和靜止的桌燈發出的光,有一模一樣的光速。可是狹義相對論沒有提到重力,愛因斯坦在廣義相對論裡才加入重力考量,也用上更精妙的數學。

《完美的理論》同時顫覆了我對愛因斯坦的認識。整個社會大眾對愛因斯坦有種神話式的崇拜,至少從小我就有這樣的印象。小時候,媽媽告訴我,全世界只有三個人懂得愛因斯坦的相對論,我也一直這麼認為,直到上大學。過去還流行過一個都市傳說,說我們一般魯蛇只用了大腦的一成潛力,而愛因斯坦等溫拿則用了九成之類的,以致愛因斯坦過世後,他的大腦居然流落在民間好幾十年。這些傳聞,讓愛因斯坦的形象,成為大眾心目中一種天才的符號。

愛因斯坦有未盡之志,那就是未完成所謂的「大一統場論」,這似乎是神離世前唯一的遺憾。但讀了《完美的理論》,才知道愛因斯坦不但一點也不神,他還犯了許多現在看來是很低水準的錯誤,包括抱持靜態宇宙的觀念不短的時間、不相信黑洞曾經存在,他的理論後來被後人不斷修正到他自己都不熟的地步,晚年甚至已跟不上近代物理學的發展而一事無成。這不是說愛因斯坦並非頂尖科學家──事實上他絕對是──這只是說明,科學家再頂尖也好,也是人類,並非神明,任何的造神運動都毫無意義。

即使經過了一世紀一系列的重大突破,宇宙仍有太多未知。相對論在物理學界也大起大落,在低潮期,沒多少物理學家想要提起。「重力波」的探測有過非常耍寶的時期,《完美的理論》提到約瑟夫.韋伯(Joseph Weber)幾乎獨自一人開創了重力波實驗的領域,可是他的方法其實不太可靠,但他又極為頑固不靈,所以後來被整個物理學界唾棄。

燒大錢從事粒子和天文物理研究,將科技逼到極限

與我研究的生命科學相較,物理學相對是比較不需要年年改寫教科書的領域,普通物理教科書,用十年廿年前的,問題也不大,改版主要會在改圖片和排版或習題,不像普通生物學教科書,四、五年就得改版,有些章節幾乎是整個重寫,為了省錢用舊版教科書,很可能會在考試時鬧笑話。不過,這幾年粒子和天文物理學有重大發現,例如大強子對撞機證實了上帝粒子存在、阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)的啟用,以及重力波的首個直接探測結果等等。

這些粒子和天文物理學的研究,聚集了人類最頂尖的天才菁英,當然也燒了很多錢。當然,很多人會質疑為何要燒大錢去做這些科學研究?這不是個容易回答的問題,但想想美國在伊拉克戰爭上燒掉好幾十兆美金的錢,這可以蓋幾百座大強子對撞機、ALMA 和 LIGO,結果這些花費激發更多恐怖主義,甚至間接導致 IS 的崛起和敍利亞的崩潰,搞得雞飛狗跳、民不聊生。是的,有很多貧窮家庭入不敷出,但那與「百分之一的富人,佔去了超過一半的國家財富」之類階級問題關係較大,和投資科學研究的關聯極小。

為了探測這些粒子和天文現象,科學家和工程師們,必須把人類的科技逼到一個超乎想像的極限,甚至一再挑戰極限。人類在科學和工程上的知識,和排他性的物質財富相比,不僅不會排他,甚至還能交流激盪出更高水準的科技。科學家和工程師們挑戰探索粒子和宇宙的過程中研發出的超高科技,其中一小部分就能改變民生科技。想像一下:偵測重力波、雷射干涉的偵測技術所需要的超高靈敏度、延續數公里的雷射光不能有超過一個原子的偏移;為了避免人為及自然活動的干擾,減噪所需要配合的各種高科技;超級電腦投入的分析資料需要的高運算能力……,這些都是人類科技的好幾座里程碑!

因為著重在科學發展歷史,《完美的理論》整本書沒有半條公式,反而是有很多有趣的故事,非理工專業出身的朋友也應該能讀。對我們這些非物理研究者來說,《完美的理論》書上談到的諸多理論,最重大的意義,不是如何用數學推導出那些公式等等,而是我們如何透過各種理性的工具,來了解這個世界在物質層面的運作,所以《完美的理論》其實該被視為一本人文的書籍,值得對宇宙現象感興趣的朋友都來讀。

本文原刊登於閱讀.最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於 The Sky of Gene

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如何減少飲食中的丙烯醯胺含量?——丙烯醯胺大揭密(下)

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上篇文章中,我們認識了丙烯醯胺的毒性、其在食品中的形成機制,以及高丙烯醯胺含量的食品類別有哪些。本文將繼續探討食品中的丙烯醯胺議題,依據風險評估結果,哪些族群需要特別留意高丙烯醯胺食品的攝取?又有哪些原則能供食品產業與一般民眾參考,以降低丙烯醯胺的暴露風險?

孩童與青少年需特別留意「高丙烯醯胺含量食品」的攝取

圖/ILSI Taiwan 提供

我國從 2009 年開始,將蒐集到的國內各類食品中的丙烯醯胺含量資料,依據國家攝食資料庫中的國人膳食攝取量進行膳食暴露風險評估。結果顯示,各年齡層沒有非致癌性(如神經毒性)的健康疑慮;然而,對於孩童與青少年而言,由於點心零食類(如洋芋片)、全穀雜糧類(如薯條)的攝食量較多,導致暴露風險較高,建議孩童與青少年族群需要特別留意,減少高丙烯醯胺含量食品的攝取。

在致癌風險上,我國的結果與歐盟相似,雖然沒有立即致癌的風險,但各年齡層仍需注意降低高丙烯醯胺含量食品的攝取。其中,孩童的終身致癌風險是所有年齡層中最高的,但隨著年齡的增長,飲食習慣隨之改變,其致癌風險也就逐漸降低,這也與聯合國糧農組織(FAO)、世界衛生組織(WHO)的研究結果類似,孩童與青少年經由飲食的丙烯醯胺暴露量較成人高,導致其風險也較高。除了孩童與青少年喜好攝食的洋芋片、薯條等為高丙烯醯胺含量食品之外,其體重較成人輕也是重要的因素之一。

產業界降低丙烯醯胺暴露量的對策

一、減量的參考方法──把握「儘可能的低劑量」原則

近年來國際間針對食品中丙烯醯胺的研究逐漸增加,對於丙烯醯胺在食品中的含量容易受到原料品種、季節、地區、種植與收穫方式、後處理、製備、加工、配方等多重因素影響,其數值範圍與變異相當大的特性,有了更進一步的瞭解與認識。國際間亦致力於降低其風險暴露,包括國際食品法典委員會(Codex)、歐盟、美國、日本、香港及我國皆陸續制定出減量的參考方法。這些方法主要是針對高丙烯醯胺含量的馬鈴薯產品與穀類食品,其主原料的農藝或育種、添加的配方、加工方法等都是主要的考量因素。除了馬鈴薯產品與穀類食品之外,歐盟亦將咖啡列入減量的目標對象中。

由於要面對的變數很多,減量方法的選擇就得依據「儘可能的低劑量(As Low As Reasonably Achievable, ALARA)」原則,評估各種條件下可能面臨的優缺點,在減少丙烯醯胺含量與產品嗜好性的品質之間取得平衡,並兼顧食品安全,選擇合理的方法,將終產品的丙烯醯胺含量降到最低。因此,針對不同的食品類別,所選擇的合理減量方法是有差異的。歐盟食品及飲料工業聯盟(Food Drink Europe)於 2013 年彙整國際間的研究成果,更新為丙烯醯胺工具箱手冊(Acrylamide Toolbox)供業界參考。

二、訂定指標值(Indicative values),供業界遵循減量

歐盟依據市售產品的抽測結果,分別於 2011 年及 2013 年訂定與修訂食品中丙烯醯胺含量之指標值,廠商可以依照此指標值進行自主管理,如:調整製程,以減少該類食品中丙烯醯胺的含量。為了進一步減少丙烯醯胺含量,歐盟於 2017 年 11 月 20 日正式立法((EU) 2017/2158),強制要求業者降低食品中丙烯醯胺含量至最新基準值或更低,該法案即將於 2018 年 4 月 11 日起執行。

我國衛生福利部食品藥物管理署則於 2012 年編印「降低食品中丙烯醯胺含量加工手冊」,並於 2017 年改版發行,提供業界進行減量的參考。2016 年,我國以歐盟指標值為參考,加入本地特色食品黑糖、油條的指標值,訂定「食品中丙烯醯胺指標值參考指引」,提供企業管控食品中丙烯醯胺含量的參考,希望業者能夠自主管理並循序減量。

食品藥物管理署於2017年改版發行「降低食品中丙烯醯胺含量加工參考手冊」。 圖/ILSI Taiwan 提供

一般民眾如何降低丙烯醯胺的暴露風險?

雖然目前降低丙烯醯胺膳食暴露的探討研究主要是針對產業界的應用,但其中部分原則也能應用於較小規模的餐飲業與一般家庭。以下將提供飲食生活與食物製備兩大面向的建議,供消費者參考:

一、飲食生活的原則

均衡且多樣化的飲食能協助民眾降低攝入過多丙烯醯胺的風險。 圖/Mittmac @Pixabay

吃高溫油炸或烘焙的食品時,不吃烹調過度、顏色過深的食品,且儘量減少攝食量,經常更換食物種類,廣泛攝取六大類食物(全穀雜糧類、豆魚蛋肉類、蔬菜類、水果類、乳品類、油脂與堅果種子類),同時保持良好的運動習慣。在西方國家中,薑餅(gingerbread)所含的丙烯醯胺是較高的,而國人於食用黑糖時,普遍喜愛加入薑來提味,但含薑黑糖的丙烯醯胺含量也特別高,建議儘量減少攝食量。此外,香菸產生的煙霧中亦含有丙烯醯胺,應避免在密閉空間吸菸或是吸入二手菸。

國人食用黑糖時,普遍喜愛加入薑來提味,但含薑黑糖的丙烯醯胺含量也特別高,建議儘量減少攝食量。 圖/ILSI Taiwan 提供

二、食物製備的原則

如前文所述,當溫度高於 120℃,即有可能產生丙烯醯胺,故在食物製備時,水煮、清蒸是避免丙烯醯胺生成的好方法,若一定要以煎、炒、油炸的方式烹調時,建議過程中儘量縮短時間、降低溫度,或是利用真空油炸的方式降低油炸溫度,皆可有效減少丙烯醯胺含量。

減少煎、炒、炸等較高溫高油的食物料理方式,盡量以蒸、煮方式料理,也能避免攝取過多丙烯醯胺。 圖/focusonpc @Pixabay

此外需注意,由於低溫會促進馬鈴薯還原糖的生成,故馬鈴薯原料儲存於室溫陰涼處即可,不需於冰箱內存放。雖然馬鈴薯較易產生丙烯醯胺,但由於不是國人的主食,攝食量較西方國家來得低,較不需擔心。若想藉由原料的選擇以減少丙烯醯胺的含量,在常見的穀類之中,米食的丙烯醯胺含量是較低的。

丙烯醯胺減量方法推陳出新 把握原則不必太擔心

目前對於食品業者降低食品中丙烯醯胺含量的方法,主要是從原料與加工方式下手,有興趣的業者可以參考 2017 年衛福部食藥署更新發行之「降低食品中丙烯醯胺含量加工參考手冊」。國外亦有食品產業透過酵素的使用,減少 95% 的丙烯醯胺,更已有藉由基因轉殖的方式,栽培出低天門冬醯胺與低還原糖的馬鈴薯品種,能大幅降低食品中丙烯醯胺的含量。由此可見,降低食品中丙烯醯胺含量的方法有很多種,業者可依應用方式的不同選擇適當的方法,其中也有非常簡單的,例如:咖啡豆磨粉後,通常會立刻沖泡以保持香味,但若經適當儲存,於一週內可有效地減少咖啡中的丙烯醯胺含量。

雖然世界衛生組織國際癌症研究中心(IARC)將丙烯醯胺歸類為 2A 級致癌物,但由於高丙烯醯胺含量的食品並非主食類,民眾的攝食量並不大,不須對食品中的丙烯醯胺產生恐懼。而身為消費者我們能夠做到的是,把握上述飲食原則與食物製備原則,減少攝食高丙烯醯胺含量的食品,儘可能地降低暴露量。也期許業者能夠遵循減量原則,逐漸減少產品中的丙烯醯胺含量,讓消費者食得安心。

本文轉載自 ILSI Taiwan 專欄 2018 年 1 月號,原標題為「認識丙烯醯胺(下) ─降低丙烯醯胺膳食暴露的對策」。

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【Gene思書齋】七種元素改變世界

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《改變世界的七種元素》Seven Elements That Have Changed the World)這本書的書名,對非理工宅來說,所謂的七種元素,可能是各種你能想到的東西,可是對理工宅來說,除了是指化學元素,還會是什麼呢?

《改變世界的七種元素》書名還可能產生誤導──你會認為它就是本化學的書吧?當然,《改變世界的七種元素》是要談鈾、碳、鐵、鈦、金、銀、矽這七種化學元素,然而這本書並不是本單純的化學科普書。

作者布朗(John Browne)是英國皇家學會會士及英國皇家工程院院士,一如本書,他也不是單純的化學家,他在英國石油公司工作四十餘年,其中有十二年時間為執行長,在位期間讓英國石油市值增加四倍。台灣現在為婚姻平權立法在立法院爭辯得沸沸揚揚,布朗本人就是位同性戀者,因為沒有合法結婚的權力,所以在 2007 年「被出櫃」給鬥下台。

布朗(John Browne)英國皇家學會會士及英國皇家工程院院士。圖/wikipedia

《改變世界的七種元素》中,他談的其實是這七種元素在工商業、政治、社會、文化以及環境的鉅大影響,還有圍繞它們的全球商業戰略佈局!其中許多材料來自他的工商業經驗和人脈。

鈾、碳、鐵、鈦、金、銀、矽七種化學元素,改變了我們的生活,形塑了這個世紀的科技和商業面貌。鐵帶來更堅固的軍艦,鋼帶來如台北 101 般的摩天大樓;黃金成了貨幣,銀除了當貨幣還帶給我們的攝影,讓我們進入有圖有真相的圖史時代。可裂變鈾給我們帶來核彈和核能;沒有鈦,就沒有冷戰時代時的黑鳥偵察機,網球場上的白線和白色球衣看起來就不那麼白;沒有了矽,我也寫不出這篇文章,你也讀不到。

各種巨幅工商業、政治、社會、文化以及環境的影響

但它們帶來的不總是幸福。它們也激發了人類的貪婪,尤其是資本家為了駕馭使用這些元素資源的權力,這幾百年到最近幾十年,世界各地燒殺擄掠的事件層出不窮。市場的建立也沒外行人想像的簡單,像是能源豐富的俄羅斯和對能源饑餓的中國之間,就因為互相建立互信而少有往來。

人類的貪婪,使得世界各地燒殺擄掠的事件層出不窮。圖/Public Domain, wikimedia commons.

一克黃金可以打造成長度超過兩公里的線或一平方米的金箔,很少人不會被黃金製品的魅力蠱惑,黃金的魅力在於其不被玷污的光澤;布朗本身就是個美洲黃金藝術品收藏家,十六世紀的西班牙征服者為了黃金在印加人領地上肆虐尋找黃金,沿途大肆屠殺當地原住民。西班牙征服者在尋找銀幣方面也極端殘暴,他們在南美洲發現了壯觀、豐富的銀色礦脈,數以百萬計的原住民就被捉去當奴隸操到死。

不僅是貴金屬會暴露出人類強大的貪婪。關於鐵那章提及,美國最著名的工業家之一卡內基(Andrew Carnegie,1835–1919)削減鋼鐵工人的工資,導致罷工的緊張對立,民兵武力鎮壓造成工人被槍殺;在關於碳的章節,洛克菲勒(John D. Rockefeller,1839–1937 )剝削勞工,無情地摧毀標準石油公司的競爭者和反對者。兩個邪惡資本家後來捐贈他們的大部分的財富,各別成立慈善基金會和世界最頂尖的大學:芝加哥大學與洛克斐勒大學和卡內基美隆大學,作育了很多傑出的英才。

企業石油的爭奪戰中充斥著真實上演的腥風血雨。圖/CC0 Community @ publicdomainpictures.net

卡內基和洛克菲勒是極具爭議性的人物,布朗也不遑多讓──他當過賣碳氫化合物的商人。碳氫化合物讓我們輕輕一扭就能驅動汽車,2005 年,美國第三大煉油廠 BP 德克薩斯城煉油廠發生爆炸,一百多人受傷,十五人確認罹難。BP 已經承認事故起因是管理不當:液面指示器失靈,導致加熱器超量填充,輕烴蔓延整個地區。一個無法確認的火源引起了爆炸。美國政府調查認定這是削減成本導致的問題,成了布朗 CEO 任內最大危機之一。

布朗很清楚人類長期因碳得利,自己也有在哥倫比亞叢林鑽探石油、面對游擊隊綁架攻擊的親身體驗。但人類也因為消耗太多碳資源,改變了氣候,影響了未來。布朗自己曾經貓哭耗子地在中國北京高碑店華能電廠欣賞碳捕獲技術,表達對減少碳排放的希望。不過持平而論,英國石油公司在他主導下,把「BP」定義成「Beyond Petroleum」(超越石油),大量投資再生能源,並且呼籲石油工業認真面對氣候變遷,也關注窮國有沒有把石油收入用在人民上,算是比較有遠見的石油公司。

會引發戰爭的碳不僅是石油,還有口號上能恆久遠的鑽石。求婚要用鑽戒是文化傳統嗎?才怪!那是商人的陰謀,商業廣告的徹底洗腦。鑽石並非最稀有的寶石,藍、綠寶石都比鑽石稀有。鑽石價格居高不下,是因為有高達七、八成供應量,過去一度嚴格控制在戴比爾斯(De Beers)一家手上,這是商業界公開的秘密。為了爭獲鑽石資源,非洲一些國家軍閥混戰,生靈塗炭。

一顆永流傳的幸福象徵背後,其實是商業壟斷和操作手法。圖/Seth Lemmons @ Flickr

雖然我不喜歡《血鑽石》的狗血煽情,但是這部電影的確讓世人見識到許多人為一生的幸福而買的鑽石,有多血腥噁心。

《改變世界的七種元素》讓我們見識到優秀 CEO 的高度,和他對世界的好奇及探索,不過我得抱怨一下:這本書居然忽略了銅,而且似乎暗示 3C 宅才會關心銅。可是如果沒有銅,電流要怎麼輸送到電腦、讓他寫書呢?就算銅太 LOW 了,那麼鋁呢?鋁本身在地球的儲量是超級豐富,但是煉鋁需要耗費大量電力。所以怎麼能把銅和鋁給忽略了呢?

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如果地球是個硬碟,生命如何創造資訊彼此溝通?《阿凡達》展現的生態文明──泛生態科幻系列(2)

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本文為系列文章,在此之前你可能會想先看看 人類該如何學習自然而變得文明?—那些含有「泛生態」意涵的科幻作品發想與凝望

由核心概念到描述細節,在電影《阿凡達》(Avatar) 在科學科技設想描述上都是不折不扣本系列希望介紹的「真生態科幻」概念代表性的入門作品,尤其在主角人物與植物網路的通訊、生物溝通的情節刻劃。

圖/imdb

在這個故事中,地球人和納美人各自的象徵意義都很明顯。人類在耗盡地球資源後轉而掠奪外星領土,代表的是經濟利益和帝國主義的入侵;而納美部落好比荒野里的原住民,是所謂欠發達的原始文明。這樣從第三世界批評視角來看,凸顯的是國際上發達地區和欠發達地區在承擔環境代價方面的不平等。另外一個重要的點在於納美部落類似泛神論的信仰,包含了 Aldo Leopold 大地倫理學和 Albert Schweitzer 敬畏生命的思想,提倡生態整體主義中將自然萬物視為一體的觀點,而人類也該是其中的一部分。

事實上,科幻作品甚至科技命題中,生物、生態不該只是怪物、災難、背景、問題,而可以是主角、方向、主題、解答,不僅止於仿生學所精的探究與研發,更是涉及探討整體、文明層級的議題。綜觀凱文‧凱利這樣的科技評論家、歷史學家、生態學家所提出的評論,我想明列幾項生態文明的前提假設

  1. 科技(史)大於(先於、久於、早於)人類歷史
  2. 文明廣於人類國際(國家、帝國、明顯政體……)。史學家對歷史的批評常常忽略了眾生與生態。工業、資訊文明的發達也不代表之前的文明沒有工業、資訊。生態文明亦然。
  3. 世界不同於人類的所見所聞,人類屬於現今科學認知中,極少數(不到百分之一)主要依賴視覺、聽覺感知世界的生物種類,就接收化學刺激的能力而言,我們其實是白癡。相形之下,大多數其他生物則是天才。事實上,有 99 %以上的動物、植物、菌類和微生物都完全(或幾乎完全)仰賴一些特定的化學物質(費洛蒙)來和同類溝通,同時它們也可以藉著分辨其他幾種化學物質(阿洛蒙 allomone,或稱利己傳訊素)的不同,得知它們的獵物、掠食者和共生夥伴是屬於哪一個物種。如果人類依據其他感官如電磁地球、氣味大陸來探究世界、發展文明,是不是可能發展出迥然不同的世界觀?!
  4. 在生態網絡中,群體間的關係、相即(interbeing,彼有故此有,此成故彼成)重於個體單元。
  5. 地球是一個老久、經典、活躍、巨大的實驗室

被忽視的生態互動關係

近年非常多的新研究顯示,生物,尤其植物的感知與溝通,遠遠超出人類早期的認知與理解,例如專書《樹的祕密生命》、《樹木的祕密語言》、《樹之歌》當中,都有關於實際而非比喻植物之間、植物與其他生物之間訊息、作用的結盟與網路精彩介紹。生態學首重「關係」的這種立場與本質,遠因、近因探究本身,就非常值得未來文明尤其在溝通、通訊、資訊網路發展上作為典範與參考。但不幸的是也需注意生態學長期受化約主義主導,目前最被科學掌握、發現的範疇,仍以二元(例如兩種物種)相互式的關係為主,例如互利共生、偏利共生、捕食、競爭、合作等。但生態上的關係其實相當多樣,除了有直接、間接之分,也有三元、多元之實。但以目前生態的理解發現,要得以實際應用恐怕仍是是緩不濟急,如果未來要應用於人類科技,就表示要更積極、全面的解析與應用。

人類中心的文明與發展,問題並非限於道德、環境面相,更是嚴重的仍是科學、科技的問題。人類尺度觀點以視覺、聽覺為主,智慧屬於「腦」運作範疇容易忽略微生物、地下部生態、深海生態…等其他範疇。當我們提及「種子的勝利」、「樹木的智慧」很容易被歸類為文學形容筆法或是不夠「科學」,但科技通訊是否能學習參考生物彼此間的通訊;讓人想起「克羅原則 (Krogh’s principle) 」:每一個生理學中的疑問,都有某種生物最適合用於此問題的研究。

例子舉例來說,我們面臨的問題,解方很可能是一種非常稀罕、在遙遠偏僻的世界意外尋得的生物。例如,黃石公園溫泉裡的微生物具有能夠承受高溫的酵素,在分子與生物工程研究的過程中,此酵素讓許多研究得以進行。水晶水母具有的綠色螢光蛋白質的基因,是研究基因排列與細胞的蛋白質定位不可或缺的。不知道從什麼時候開始,跳蚤體內幫助彈跳的枝節彈性蛋白也成了市面上具高乘載能力的可再生原料。……果蠅和擬南芥屬的阿拉伯芥,為現今生物研究中最重要的模式生物,而水母的螢光蛋白質與螢火蟲的螢光酶,是分子生物學中不可缺少的工具。雜種楊樹因其缺乏抵禦土壤桿菌的抵抗力而不被林業使用,但對於樹木的分子研究卻相當重要。

對過去的科學界來說,這些都是意想不到的驚喜。而人類學家深知,所謂文明上的古老、傳統、原始、落後、舊有、長久……都不是同義詞,也不必然並陳,納入生態的文明省思與前瞻可就無限寬廣了。

生態–電子計算與網路的願景

《阿凡達》此類作品,也提醒我們從「生態–電子計算與網路」向度思考科技發展與願景。《科學人》2015年 No.165,希達哥 ( Cesar A. Hidalgo) 在〈當地球是個大硬碟〉一文中,提及:

「樹木知道何時開關基因以對抗寄生蟲、生根長葉,藉此我們可以把樹木想像成一台計算機。同理,把地球視為一台硬碟,人們產生的資訊是否快把它塞爆了?」

「儘管生命已經演化數十億年,而人類的文化活動也有數千年之久,若我們把資訊定義成某種『秩序』 (order) ,計算整個地球的資訊量,便會發現地球這個大硬碟還大有空間。這個『想像實驗』道盡了宇宙秩序產生的諸多有趣事蹟。整體來說,由於熵 (entropy) 持續增加,宇宙極度敵視秩序的產生,但資訊仍會隨著時間增長。」

「希爾伯特 (Martin Hilbert) 和羅培茲 (Priscilla Lopez) 在2011年的研究,當時兩人分別在南加州大學以及西班牙加泰隆尼亞開放大學。他們把地球上所有的文字、圖片以及影音檔案的文化資訊量做了推算,得到的結論是,截至 2007 年為止,人類已經儲存了 21021 位元。但地球上的資訊量其實遠比這些文化資訊量還多,舉凡人類設計的物體(例如你的汽車和鞋子)或生物系統(例如核糖體、粒線體和DNA)都是資訊的展現。事實證明,地球上的大部份資訊是以生質 (biomass) 的型式儲存。根據羅伊德的公式,我估計地球大約含有 1044 位元;這數字看似很大,但只佔地球容量的九牛一毛罷了。即使人類每年持續增加 1021 位元的資訊量,就算花上宇宙年齡的一兆倍,離塞爆地球硬碟的時間還是差遠了。」

「一旦把地球想成是硬碟,我們還可由此獲知另一個更驚人的天機:秩序的產生雖然遭逢重重阻礙,資訊還是會逐漸成長。今日的地球硬碟比昨天或10億年前塞了更多資訊,原因之一是生命的出現,生質包含了一大堆資訊,但地球上秩序的成長也是基於文化資訊的產生。」

阿凡達展現的生態文明:物種的溝通交流

《阿凡達》也呈現出語言與溝通在親疏甚至敵我關係界定中,塑造了文明的重要影響。如果說潘朵拉星球稱得上是很初階的生態文明,其中一個成立要件就是優勢智慧生物能和其他生物溝通並加以利用。詩意一點的說法即是:他們聽得懂眾生的話!

在阿凡達的文明中,他們能與其他生物溝通。圖/imdb

因為無視或不懂他人或別種生物的語言,科技、文明發展很自然地就會排除、忽略甚至對立於他人或別種生物。現今的社會發展,如果和機器的溝通與「語言」蓬勃發展,和他人或別種生物的溝通與「語言」卻逐年消減,我們真的會有機會建立一個建全平衡的高科技文明嗎?

人類語言的詞彙多樣性和大自然相生相息,《從世界變得寂靜開始》一書提及芬蘭的拉普蘭人沒有一個專門的詞稱呼馴鹿,而是每個年齡層的馴鹿都有不同的名稱。密克馬可語是美國北部最東北部所使用的阿爾岡昆語族中的一支,它是由樹名的音調所發展出來的語言,根據秋天時風吹過樹冠所發出的聲音。內亞島上逾百種的當地語言中,光是當地鳥類名稱,就有上百種的說法。巴布亞皮欽語族中的克里奧語裡的小鳥就分成兩種:白天的小鳥和晚上的小鳥。許多名稱在現代往往也都隨著動物滅絕而消失。卡羅來納長尾鸚鵡滅絕後,德拉瓦族的語言中,用來稱呼牠的詞彙是「忘了」。在復活節島上的當地語言中,隨著倒周圍的水域乾涸,海豚的名字也消失了。這些都在在證明:生物生態及其科學的興衰必定影響人類科技、文明的興衰。

積極探究、學習甚至參與、融入眾生的溝通與通訊,對人類自身與文明整體必定有所豐富與助益。我們所喜歡的「天籟」,其實也只是大自然中的一小部分聲音而已。

依照生態學大家愛德華.威爾森所言:1

「許多昆蟲都仰賴紫外光生活,例如,蝴蝶就是憑著花瓣所輻射出的紫外光尋找花朵。而在地底下,植物的小根和真菌菌絲也不斷散發出一縷縷氣息,之後便滲入落葉層和土壤的隙縫中。每個地方的氣味都不相同。即使兩地之間相距只有一毫米,也各有各的氣味。這些氣味形成了各種不同的模式。螞蟻和其他小型無脊椎動物能夠藉此便認自己所在的位置,但人類貧乏的感官卻無法察覺。」

「生物並不只是把費洛蒙釋放到空氣和水中,讓其他生物能夠接收到而已。事實上,它們會很精準的針對特定的對象發送訊息。如果你想了解任何一種費洛蒙溝通方式,得要有『信息素作用區(active space) 』的概念。當氣味分子從源頭(大多是動物或其他種生物體內的某個腺體)往外飄散時,會形成羽毛狀的煙雲。其中心的氣味會維持一定的濃度,足已被同類偵測到。經過數千或數百萬年的演化之後,每一種生物所釋放的氣味分子都有特定的尺寸和結構,在不同的信息中所釋出的分子量也不同,同時接收者的嗅覺對這些氣味也很敏感。」

參考生物的嗅覺能力,讓資訊邁向新里程

在地球上所有使用費洛蒙的生物中,螞蟻可能是最先進的一種。圖/vlada11@pixabay

單是慎重參考生物感測當中的嗅覺,資訊、通訊、網路理論與應用就很有可能邁向嶄新里程。例如只要每一立方公分中有一千三百萬個某種的性費洛蒙分子,就能促使一隻雄性的印度穀蛾(Indian meal moth)採取行動。若干蛾類彼此之間的性費洛蒙差異非常的細微。品種相近的蛾可能只差一個原子,或有沒有雙鍵、雙鍵的位置在哪裡等等,有時甚至只差一個同分異構物。「信息素作用區」是從雌蛾體表的某一個點開始,然後逐漸擴張,之後又漸次縮小,到了另外一個點之後便消失了,形成一個大致上是橢球形(有如紡錘狀)的實體。而爬蟲類「雄性的響尾蛇會尋著費洛蒙的氣味找到願意和牠交配的雌蛇。同時,無論雄蛇或雌蛇都會不停的吐蛇信,嗅聞地上的氣息,因此可以很精準的追蹤並撲殺花栗鼠,就像獵人可以很精準的用他的槍瞄準一隻綠頭鴨並加以射殺一般。」1

「動物之所以演化出『信息素作用區』,除了要達成交配和辨識的目的外,也是為了要傳達各式各樣的資訊。遇到敵人來襲時,兵蟻會釋放出具有警告作用的化學物質,將此一情況告知同一窩的螞蟻。相較於性費洛蒙和和追蹤費洛蒙,這類化學物質的結構很簡單,而且釋放出的量很大,」

「(信息素作用區)也行進得又快又遠,因為這個時候不僅沒有必要顧慮到隱私,最好還能讓敵我雙方同時都聞到,而且愈快愈好。其目的是,讓更多的同巢夥伴提高警覺並採取行動。兵蟻在偵測到警告費洛蒙之後,會做好戰鬥準備、衝上戰場,負責養育幼蟻的工蟻則會將小寶寶搬運到蟻窩的深處。」

如上述這種分類、分級、分流的資訊技術,不禁讓人想起現今人類資訊科技安全隱私的困境、常用一套規格、技術解決根本上多樣且不同的需求與問題,如能參考生物技術,會否能帶來有劃時代的革新?

根據威爾森的觀點,「在地球上所有使用費洛蒙的生物中,螞蟻可能是最先進的一種。牠們的觸角上的嗅覺和其他感覺受器,比目前已知的任何一昆蟲都多。牠們在社會生活中會用到十至二十種(視螞蟻的種類而定)費洛蒙。每一種費洛蒙所傳達的意義都不相同。不僅如此,牠們還可以同時分泌多種不同的費洛蒙,以產生較複雜的信號。隨著分泌的時間或地點不同,這些費洛蒙所代表的意義也會改變。同時,牠們也可以改變費洛蒙分子的濃度,藉以傳達更多的信息。有幾種植物也會用費洛蒙溝通。至少它們可以藉此知道鄰近植物所發生的危難,並採取行動加以回應。」

「有幾種植物會受到蚜蟲(北方溫帶地區特別常見的一種昆蟲,牠們會吸取植物的汁液,並可能因此而造成嚴重的損害)侵擾。每當此時,這些植物便會開始分泌費洛蒙。這些費洛蒙飄散到空中後,不僅會刺激鄰近的植物分泌防禦性的化學物質,同時還會吸引那些喜歡寄生在蚜蟲身上的小黃蜂前來。有幾種植物還會使用另一種防禦方式:它們會透過共生的真菌(這些真菌會同時纏繞在幾棵植物的根上,使它們彼此相連),把它們受到攻擊的訊息傳送到其他植物那兒。」

就連細菌也會以類似分泌費洛蒙的方式進行溝通:「關於菌落的形成,目前科學家研究得最多的,乃是「生物膜」(biofilm)形成的現象:自由遊動的細菌會群聚在某個表面上,並分泌出一種物質包住一整個菌落,加以保護。我們的四周和人體之內,到處都是這類微型的社會組織,其中最常見的包括:浴室裡未經清洗的表面所形成的污垢,以及當我們刷牙刷得不夠乾淨時,牙齒表面所形成的牙菌斑。」

《科學人》No.170,高登 ( Deborah M. Gordon) 在〈小螞蟻大數據〉中也提及:「地球上每片陸域棲地都有螞蟻生活的蹤跡,種類超過1萬4000種。」而作者發現:

「每一種螞蟻所使用的互動機制都不同」。

「螞蟻從來就不會齊步行軍,也不會聽從單一指揮官的指揮」。

「蟻群並非唯一不需要中央控制的系統。這類集體行為隨處可見,例如天空中盤旋飛舞的大群椋鳥、讓你可以閱讀這個句子的神經網路,以及與基因作用而製造出蛋白質的分子。不管是螞蟻、椋鳥、神經元或小分子,這些集體行為都是透過個體間簡單的互動達成的。」

人類在非常近期才發現我們所居住的這個世界其實充斥著費洛蒙,由於人類的眼目和耳朵遠離了幾乎所有其他的生物。在地球的生物當中,超過 99%的物種體積都非常微小,並且貼近地表,遠低於我們感官所在的位置,因此很難被我們所注意到。

但是科學科技並非「贏者全拿,亙古不變」,或許未來會出現某些時空背景,能夠讓我們如阿凡達的世界中一樣利用生態系的模式進行溝通;在各種條件成熟的情境下,生態中的各種生存、生活「解決方案」也許正是我們人類在溝通、通訊、資訊、網路發展的真正高科技處方!

參考資料:

  1. 《人類存在的意義— 一個生物學家的思索》

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噪音能讓大腦的效能更好?──《偶然的科學》

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惱人的噪音大有用處

製造震動

我們傾向把隨機的噪聲訊號當成不好的東西,但在許多系統中,無論是生物和技術,噪音其實都是個機會。勞拉.斯皮尼 (Laura Spinney) 認為,如果沒有噪音,你的大腦效能可能不及現在的一半。

噪音通常是一種討人厭的東西,任何曾在飛機航線下方生活過的人,或曾經嘗試聽遙遠調幅廣播電台的人,都知道這一點。但是對工程師而言,噪音的隨機波動可謂天賜。

噪音通常是一種討人厭的東西,任何曾在飛機航線下方生活過的人都能深刻理解。圖/pixabay

二次大戰期間,空勤人員必須計算飛機的任務路線和炸彈軌跡,結果發現他們用來測量的儀器在空中的表現,竟然比在地面上好。空軍工程師很快找出原因;原來當飛機在空中移動時,機身會在很寬的頻率範圍內振動,偶然間有些頻率與移動中儀器零件共鳴頻率一致,讓零件震動,因而能更順暢地移動。然而,工程師不知道哪些頻率很重要,所以開始在儀器中放入小的震動馬達,希望能藉此引發共鳴。這是高頻脈動最早的應用,或是說,是人們蓄意添加隨機噪音的例子。

如今我們發現,演化比我們更早就懂得利用這個道理,生物早就在利用隨機訊號的好處。在某些情況下,加入微小噪音可以強化生物體對於環境的感知。例如比起在靜止的水裡,小龍蝦在湍流中更能偵測到細微的魚鰭活動。事實證明,在添加了一小段雜訊後,人類更能分辨螢幕上的模糊影像。

外部噪音增強大腦能力

在這些案例中,噪音源是在生物體外部,但卻引起一個有趣的問題:演化是否會將這種震動融入大腦之中?現在,有一群神經科學家宣稱,他們已發現神經迴路有「刻意製造噪音的設計」。如果這群人的說法正確,那麼震動可能是自然裡的共同特徵。噪音的操作定義是:一個頻率混亂的寬頻訊號。比方說,白噪音的嘶嘶聲,是由人耳可聽見的完整頻率,從最低到最高以相同量組成的。相較之下,有意義的非噪音訊號,則是把它們的能量都集中在相對較窄的頻譜上。

噪音能提高微弱訊號被偵測的可能性,這種現象稱為隨機共振(「隨機」單純表示隨機的模式)。隨機共振專門用於非線性系統,其中的輸出與輸入不成比例。神經元是非線性系統的一個好例子,只有當細胞膜上的電位達到臨界閥值時才會啟動;在這樣的系統中,不能達到閥值的微弱輸入,可藉由注入噪音而讓它升高到超過閥值的水準。

神經迴路有「刻意製造噪音的設計」。圖/pixibay

許多理論模型表示,隨機共振可改善神經元處理訊號的方式。此外,已有良好的實驗證據表示,在某些情況下,增加外部噪音可以增強大腦的能力。隨機共振解釋了,為什麼湍流的水,有助於小龍蝦的感覺毛細胞偵測遠距離的魚鰭活動,以及為什麼噪音有助於人的肉眼看出模糊的圖像。外部噪音已被用來增強人類的表現,例如用人工耳蝸植入器,幫助人們聽見微弱的聲音,以及使用震動鞋墊減少中風患者的身體晃動。

大腦會自己產生噪音?果蠅的嗅覺系統研究

然而在很長一段時間裡,沒有任何證據顯示大腦會自己產生內部噪聲,以利用隨機共振的好處。然後,牛津大學的神經科學家格羅.米森伯克 (Gero Miesenböck) 出現了。米森伯克認為,果蠅有一個大腦迴路是嗅覺系統的一部分,專門用於產生噪音以增強大腦功能。他的發現對人類大腦很有意義,因為果蠅嗅覺系統的基本結構,不僅在所有昆蟲都很常見,在脊椎動物來說也是如此,包括人類在內。

為此,米森伯克並沒有馬上去找噪音,而是想解決一個已困擾嗅覺系統研究人員多年的謎團。

科學家利用果蠅研究大腦製造噪音之謎。圖/pixibay

果蠅的嗅覺系統是個巨大的神經迴路,從果蠅的觸角開始,大約有一千兩百個嗅覺受體神經元 (ORN) ,每個嗅覺受體神經元都攜帶單一種類的氣味受體分子;這裡大約有六十種不同的受體分子,因此約有六十種不同類型的受體神經元。

從觸角開始,特定氣味的受體神經元聚集在一個被稱為嗅神經球的節點上,與被稱為投射神經元的細胞進行突觸連接。每個嗅神經球只從唯一一種受體神經接收輸入訊號,所以過去很長的一段時間內,神經科學家假設每個投射神經元只會對單一氣味起反應。

但是,幾年前神經科學家發現情況並非如此,來自各個投射神經元的電子紀錄表示,它們有時也會回應並非由其受體神經元所取得的氣味。

然而,它們是怎麼做到這一點的?畢竟,每個嗅神經球都只從一種類型的受體神經元接收訊號。幾年前,米森伯克和他同事尚玉華 (Yuhua Shang) 在耶魯大學醫學院,致力於設法解決這個難題。

噪音讓神經更敏銳

他們使用一隻突變的蒼蠅,這隻蒼蠅所有連接到特定嗅神經球的受體神經元都不在了。於是,他們尋找其他可以連結到這隻蒼蠅之投射神經元的方式,結果發現一個之前沒人知道的「中間神經元」網絡,這網絡能將嗅神經球彼此連接,並在嗅神經球之間傳遞訊息。每當氣味出現時,這些「興奮性局部神經元」就會為投射神經元提供某種擴散而刺激性的輸入。

這個現象解決了人們眼前的問題,卻產生另一個問題:為什麼在系統中添加一些東西,便會失去氣味受體與投射神經元之間精確的一對一對應關係?「這似乎違反直覺,」米森伯克說,「為什麼要把清脆且鮮明的輸入訊號模糊化,把它弄得更吵雜?」他提出的假設是,噪音之所以會出現是有原因的。也許興奮性局部神經元刻意將噪音注入系統,如此便能利用隨機共振,讓微弱的氣味更容易被發現。

神經元會刻意將噪音注入系統。圖/pixibay

這些說法讓後續發生在感應輸入訊號上的現象變得合理起來。投射神經元將訊號發送到其他被稱為「肯揚恩細胞」 (Kenyon cell) 的神經元,這些神經元位於被稱為蕈狀體的結構上,這結構與蒼蠅大腦學習與記憶的能力有關。每個肯揚恩細胞都接收許多來自投射神經元的輸入,但它們有極高的反應閥值,並且只在大量神經元同時發射時才會啟動。和其他氣體相比,這種投射神經元更容易對自己的對應氣體起反應,而每一個肯揚恩細胞只會針對單一氣體啟動,所以系統會重新取得特異性。

米森伯克的團隊還讀到1983年由德國馬克斯普朗克研究所神經生物學院的亞歷山大.鮑爾斯 (Alexander Borst) 所寫的文章,文章描述了一種連接嗅神經球的抑制性局部神經元網絡。米森伯克認為,這些神經元可能會對那些興奮性局部神經元產生反效果,從而阻礙了受體神經元的強烈訊號。

果蠅肯揚恩細胞研究的重要性

那麼,為什麼要多此一舉去強化微弱的訊號,而弱化強烈的訊號呢?米森伯克認為,這種狀況之所以會出現,是為了消除極端的氣體濃度。「若直接把一朵花放在鼻子下面,你必須要在香味很淡及花朵盛開時,都能聞到花香味,並且認得出那是一朵玫瑰花,」他說,「必須有個機制能根據氣味濃度來消除變異,我們認為這正是中間層在做的事情。」

不論濃或淡,我們都能辨認出玫瑰花的香氣。圖/pixibay

米森伯克的團隊仍在想辦法證明「刻意製造噪音的設計」之存在,為此而付出努力。藉由改變局部神經元,他們希望知道如何改變噪音量。米森伯克預測,在完全靜音的環境下,微弱的氣體就不太可能觸發肯揚恩細胞;另一個預測則是,果蠅對於微弱氣味的反應,將變得不那麼敏感。關於這點,研究人員可以透過觀察牠們如何避免不好的氣味,來進行測試。

然而這種做法很麻煩,其中部分原因在於,研究人員不知道果蠅腦中有多少局部神經元。如果他們想看到預設的結果,就必須對果蠅進行大幅改造。

如果他們成功了,他們希望能在哺乳類動物大腦中看到類似的事情。但是,牛津大學的托馬斯.克勞斯伯格 (Thomas Klausberger) 認為,要在哺乳動物大腦中,發現類似果蠅局部神經元製造噪音的細胞,將是一個巨大的挑戰。克勞斯伯格已在老鼠的海馬體中,發現了新型的中間神經元,這種結構之所以會被拿來和昆蟲的蕈狀體相比,是因為它在學習和記憶上扮演的作用。他指出,單單海馬體的一個區域,就包含了至少二十一種不同類型的中間神經元。

適度的噪音有利動物行為

1993年,聖路易斯的密蘇里大學生物物理學家弗蘭克.莫斯 (Frank Moss) 做了小龍蝦研究。長期以來,莫斯一直懷疑動物會利用隨機共振,藉此提高牠們生殖的成功率,而米森伯克的發現也讓他留下深刻的印象。

莫斯的一項研究首次證明了外部施加的噪音,能透過隨機共振發揮作用。他用匙吻鱘做實驗,這種魚會利用鼻子裡的電感應器偵測浮游生物(牠們的自然獵物)發出的微弱電子訊號,以此尋找食物。莫斯把一隻匙吻鱘放入一個含有浮游生物的水箱裡,並附上兩個會以隨機變化的電場形式產生噪音的電極。當他測量噪音的影響時,發現有個中間振幅可讓魚獵食的成功率顯著增加。

匙吻鱘長長的鼻子內部有電感應器。圖/wikipedia

當噪音的水準是中等的時候,鱘魚會出現最佳表現,這是隨機共振的特徵之一:噪音太小,訊號沒有達到閥值;噪音太多的話,訊號又會被噪音淹沒。因此,噪音和益處之間的關係,像是一個顛倒的 U 形。

莫斯後來將注意力轉移到被稱為水蚤或魚蝨的小型水生甲殼類動物身上,牠們為生物體內會產生的隨機共振提供了另一個證據。

水蚤有種覓食特性。牠們在尋找食物時,會依循一系列跳躍、暫停、轉角和再跳的動作行動。用肉眼來看,轉角的變化看起來很隨機。

但莫斯不這麼認為。他和他同事拍攝了五個不同種類的水蚤,在淺水池裡找尋食物的影片,並測量了數百個轉角角度。當他們在繪製這些角度的頻率分布圖時,發現這些轉角並非全都是隨機的,因為有些轉角比其他角度更頻繁出現。這些轉角的整體分布,可用被稱為「噪音強度」的參數進行數學描述,這是我們測量噪音的隨機程度方法。

接著,他們使用不同的噪音強度,在電腦上模擬水蚤的覓食活動。結果發現,最成功的覓食策略,是利用他們在真正水蚤實驗中測量到的噪音強度水準。根據經典的倒 U 型隨機共振,較低或較高的噪音強度會降低覓食的成功率。雖然沒有人知道,水蚤究竟如何知道牠們該如何分配轉角,但莫斯的團隊認為,這就是隨機共振的一個實例,而這種隨機共振一定是在水蚤體內產生的,也許是在大腦之中。他認為,最佳的噪音強度必須是天擇的產物,因為採用這種強度的水蚤會發現更多食物,從而最大化其適應能力。

大腦製造的噪音真的是噪音嗎?

然而,生物系統會利用體內產生的噪音,這樣的想法仍然有問題。其中一個大問題是,果蠅的局部神經元所製造的噪音,是真正的噪音嗎?南加州大學洛杉磯分校的電氣工程師巴特.柯斯可 (Bart Kosko) ,是2006年出版的《噪音》一書作者,他說他不相信是這樣的。

噪音有嚴格的數學定義;而在複雜的生物系統中,看起來像噪音的東西,往往被證明是從別處跑出來的訊號。柯斯可說:「我們要做的是把那種『噪音』源拿來,並說明它們具有噪音在統計上的痕跡。如果不是真正的噪音,那麼根據定義,就不會有隨機共鳴。」

紐約大學的神經科學家捷爾吉.布茲薩奇 (György Buzsáki) 更進一步認為,如果大腦中有某些東西可以讓微弱訊號增長到閥值,那東西不太可能是噪音。「製造噪音可是一件非常耗費成本的事,」他說,「一個好的系統,比如我們預設的大腦,可是負擔不起這個成本。」

製造噪音對大腦來說是一件非常耗費成本的事。圖/pixabay

布茲薩奇同意米森伯克的觀點,認為那可能是一種類似噪音的訊號,可以用來調節哺乳動物的大腦活動,但沒必要引起專門製造噪音的迴路;相反地,他點出腦部會產生的自發性神經活動 。

神經元有兩種類型的活動,分別是自發和誘發。自發性活動不需要外部刺激即可獨立發生,而誘發性活動則是對外部刺激所產生的反應。神經科學家對自發性活動很有興趣,因為它能讓人腦產生更高的心智活動。自發性活動可以在神經元網絡上傳播,而神經同步發射的暫態期約為每秒四十個尖波。有人認為,所謂的伽馬波就是一種結合不同認知過程的方法,藉此產生感知。

布茲薩奇說,微弱傳入的訊號可以搭在這些自發性的活動波上,藉此提升到閥值以上。這是一種提高微弱訊號的更省成本方法,因為自發性活動消耗的能量很少。

當然,這兩種可能性之間有個關鍵的相似處,就是兩者都是有一個訊號推動另一個訊號超過閥值。「它們的原理是一樣的,」米森伯克說。但是,對於瞭解大腦的基本運作,以及為了讓我們在未來可能利用隨機噪音和感官輔助器(例如視網膜植入物)的隨機共振現象來說,這些細節很重要。

我們必須多等待一些時間,才能瞭解天擇創造出的大腦,是否內建了一個隨機的噪音產生器,或是大腦只能借用其他神經訊號當作噪音。無論是哪種方式,果蠅的大腦似乎都不能在沒有任何震動之下運作,所以我們的大腦可能也在震動。

 

 

本文選自泛科學2018年7月選書《偶然的科學:好運、隨機及機率背後的秘密》,八旗文化。

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當「機率」被誤解,審判是否會變成粗暴的正義?──《偶然的科學》

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草率分析機率,是帶著正義面具的暴力

粗暴的正義

如果你想瞭解某件事的機率,例如在犯罪現場發現的 DNA 是否與被告的 DNA 相符,那麼你必須以良好的統計數據為基礎。但近年來,構成良好基礎的東西已出現變化。對許多人來說,就像安琪拉.賽尼 (Angela Saini) 所說的,傳統的統計數據需用18世紀的一個想法加以翻新。

不修邊幅的神探可倫坡,總能抓到他想抓的人。我們拿這齣美國知名電視影集在1974年播放的某一集來說吧。該集中有個攝影師殺了他的妻子,還把整件事偽裝成一場手法拙劣的綁架案,但在偵探可倫坡發現了一個詭計,終於揭發整件事情之前,這是一齣完美的犯罪。可倫坡在一個架子上放了十二台相機,然後引誘凶手從架上取下拍下受害人被殺前影像的那台相機。看守的警察對凶手說:「先生,你剛剛讓自己捲進事端了。」

美國知名電視影集《神探可倫坡》。圖/wikipedia

事情若有這麼簡單就好了。無論是不是凶手,每人去拿相機的人都有十二分之一的機會隨機拿到同一台相機。在法庭上,這樣的證據根本站不住腳。但,如果它站得住腳呢?

這種機率陷阱不只出現在犯罪小說裡。「發生統計錯誤的頻率高得驚人,」英國索爾福德大學數學家雷.希爾 (Ray Hill) 說,他曾在幾個著名的刑事案件中提供證據。「我總在證據說明中發現人們沒注意的例子。」他說。

其中根本原因在於人們草率地分析機率,玷汙了公正性,甚至可能讓無辜者啷噹入獄。隨著人們在判案時越來越仰賴「確定」的數據,像 DNA 配對,這問題變得越來越嚴重。有些數學家呼籲,法院應開密集課程,把證據的重要性放在第一要務。他們需要什麼呢?貝氏機率能公斷一切。

有兩億分之一的機率,你與罪犯有相同的 DNA

這呼籲出自湯馬斯.貝氏 (Thomas Bayes) 的研究,他是18世紀英國一名數學家和神職人員,他曾針對該如何計算條件機率做出說明。條件機率是指某一件事發生的機率,取決於其他事件發生的機率。這正是刑事案件面對的問題,因為辦案人員會清查所有證據,以確認被告無罪或有罪(請參見下面的「法庭上的貝氏統計」)。

那麼,數學看來很適合使用在法庭上,但法官和陪審團其實常常太過依賴直覺判案。有個讓人吃驚的案例發生在1996年,那是跟英國男子丹尼斯.約翰.亞當斯 (Dennis John Adam) 有關的強暴案。在指認凶手時,亞當斯並未被指認出來,而他的女友也提供了他的不在場證明。但他的 DNA 與犯罪現場的精液匹配,而這是兩億分之一的機率,這個證據很可能讓任何一位陪審員判他有罪。

正義女神帶著眼罩,象徵一視同人的精神,但用「常識」來解讀數據扭曲了這樣的精神。圖/pixibay

然而,在這裡我們必須面對的問題是,這個數字到底說明了什麼。實際上,這數字並不如法庭和新聞界一般以為的那樣稀罕。他們往往認為,既然這些精液只有兩億分之一的機率不是亞當斯留下的,因此他不太可能是無辜的。就像我們稍後會明白的,這數字實際上代表,若我們隨機在大眾之中取得 DNA,那麼我們將有兩億分之一的機會,拿到與犯罪現場精液相符的 DNA。

這兩個意義的差異十分微小,卻至關重要。在一群(假設是一萬人)可能犯下罪行的人之中,有人的 DNA 與犯罪現場 DNA 相符的機率是兩億分之一,或是兩萬分之一。這樣的解釋對亞當斯來說仍然不太妙,但不至於完全毫無希望。

法庭上的貝氏統計

你能成為貝式陪審員嗎?就像下面例子所示,它並不是一個直截了當的判斷。假設你有個來自犯罪現場的證據E,那是一灘血跡,或是一段衣服線頭,並且與嫌犯身上的東西相符。這些東西會如何影響你對嫌犯清白的看法或假設 H?

貝式定理會告訴你如何在給定的 E,計算出 H 的機率。亦即:(H的機率)乘以(在給定的 H 下,E 的機率),再除以(E 的機率)。或是,如果用標準的數學符號來表示,會是這樣:

P (H | E) = P (H) × P (E | H) / P (E)

假設你擔任一起攻擊案的陪審員,到目前為止你有60%相信被告是無辜的:P (H) = 0.6。然後有人告訴你,被告的血型和犯罪現場留下的血型都是 B 型,而世界上有10%的人是這種血型。這件事會如何改變你的看法?被告的嫌疑應該更大或是更小?

法醫專家給你的機率,是在一般清白大眾中找到與證據相符的人的機率:P (E | H) = 0.1。要應用貝式公式並發現 P (H | E),也就是你對被告為無罪的新看法,你需要的是數量 P (E),也就是他們的血液與犯罪現場血液相符的機率。

機率影響了陪審團對案情的認知。圖/pixibay

實際上,這個機率取決於被告無罪或是有罪。如果他們是無辜的,他們就和所有人一樣都是0.1;但如果他們有罪,那就是1,因為他們的血液確定與現場血液相符。這個洞見讓我們可以在無罪 (H) 或有罪 (不是H) 的狀況下加總血液匹配的機率,進而計算出 P (E):

P (E) = [ P (E | H) × P (H) ]+[ P (E | 非H) × P(H) ]
= (0.1 × 0.6) + (1 × 0.4) = 0.46

所以,根據貝式公式,修正過的無罪機率是:

P (H | E) = (0.6 × 0.1) ÷ 0.46 = 0.13

正如你所想的,若採用這個方法,無罪的機率便下降了。如此一來,被告有罪的機率,也許比你一開始想的高了四到五倍。

當常識與正義背道而馳

亞當斯的辯護團隊,非常擔心陪審團可能會曲解機率,因此找來牛津大學統計科學家彼得.唐納利 (Peter Donnelly) 協助。「我們設計了一個問卷調查,透過貝式推理,幫助他們整合所有證據。」唐納利說。

然而,他們未能說服陪審團相信貝式方法的價值,最終亞當斯還是被定了罪。他上訴兩次皆鎩羽而歸,上訴法官最終裁定陪審團的任務是「不要用公式來評估證據,而是用他們的常識來判斷。」

但如果常識與正義背道而馳,又該如何呢?對英國蘭開斯特大學的數學家大衛.露西 (David Lucy) 來說,亞當斯的案例說明了傳統文化必須有所改變。「在某些情況下,統計分析是評估證據的唯一方法,因為直覺有可能導致謬誤的結果,」他說。

錯誤的判斷會造成不公的判決。圖/pxhere

在錯誤發生前便發現它

倫敦瑪麗王后大學計算機科學家諾曼.芬頓 (Norman Fenton),曾在刑事案件中擔任防務小組的工作,他提出一個可能的解決方案。他和同事馬丁.尼爾 (Martin Neil) 合作,研發了一個按步驟出現的圖片系統和一棵決策樹,藉此幫助陪審員瞭解貝式推理。這兩人說,一旦陪審團相信這方法有效,專家們就能把貝式定理使用在類似這種「黑盒子」的案件中,計算出每個證據所指出的無罪或有罪機率。「人們不會質疑電子計算機執行的步驟是否正確,那麼為什麼在這裡就要質疑呢?」芬頓問。

這個建議很有爭議。根據其結論來說,我們可能在單一計算中看到公平審判的結果。用貝式機率處理DNA和血型配對的效果很好,但若事涉將外貌和行為等因素量化,難度卻變得更大。「不同陪審員對證據會有稍微不同的見解,而這不是數學家可以代勞的事,」唐納利說。

唐納利認為,法醫專家應接受統計學的教育,以便在錯誤發生之前就能發現它們。從類似亞當斯這樣的案例發生以來,美國和英國的法醫專家確實已開始學習統計學;然而,律師和陪審員受到的統計訓練仍然很少,如果真有的話。

真實的五個謬誤

隨著五個真實謬誤的出現,我們實在無法感到自滿。唐納利說,這些來自法律教科書的真實案例顯示,人們要求翻新統計分析的呼籲,並不是要讓數學家把他們的思考方式強加在整個世界上。「正義必須仰賴每一個人都能在不確定的情況下,適當地進行推理。」他說。

一、檢察官的謬誤

「檢察官謬誤是種非常容易犯的錯,」英國肯特市一家證據顧問公司首席法醫顧問公司的伊恩.埃夫特 (Ian Evett) 說。這種謬誤混淆了貝式公式對兩種機率之間所做的微妙區分。P (H | E) 這機率是指一個人與部分證據相符的情況下,他是無辜的機率;P (E | H) 這機率則是指一個人在無辜的情況下,他與部分證據相符的機率。第一個機率是我們想知道的,第二個機率則通常是法醫告訴我們的。

不幸的是,即使是專業人士有時也會把這兩個機率搞混。例如,1991年在英國曼徹斯特,安德魯.迪恩 (Andrew Deen) 強暴案正在審判時,一位專家證人同意該(精液的)DNA 樣本「不是安德魯.迪恩留下的機率是三百萬分之一。」

然而那樣說是錯的。在一般大眾之中,任何無辜者的 DNA 與犯罪現場的精液相符之可能性是三百萬分之一;也就是說,這是 P (E | H)。英國大約有六千萬人,很少有人的 DNA 會與犯罪現場相符。根據有多少人可能會承認自己犯下罪行來說,就算迪恩的 DNA 與犯罪現場遺留的精液相符,但他無罪的機率—或說 P (H | E) —實際上還是比三百萬分之一要大上很多。

在上訴時,迪恩有罪的判決被撤銷了,讓一群類似案件也成功獲得程度不一的翻案,有些還出現讓人驚訝的結果。例如,警察發現一名在2008年入獄的加州人,他的 DNA 與三十五年前一起姦殺案留下的證據相符。

任何無辜者的 DNA 都有可能與犯罪現場的精液相符。圖/pixibay

二、終極議題的謬誤

迪恩的起訴案在快發生機率謬誤之前結束了。然而在陪審團的想法裡,它可能會變成「終極議題」的謬誤:明確將(小的)數字 P (E | H) 等同於嫌犯無罪的可能性。

在1968年的洛杉磯,這個終極議題的謬誤讓黑人馬爾科姆.柯林斯 (Malcolm Collins) 和他的白人妻子珍娜啷噹入獄。乍看之下,這個案子似乎沒什麼可質疑的:一位年長女士被一位金髮白人女性和蓄鬍的黑人搶劫,他們雙雙跳進一輛黃色汽車後逃逸。根據一位專家的計算,要找到一對符合這種組合男女的機率,是一千兩百萬分之一。

警方相信了專家的話,而陪審團也不假思索地相信這看法。他們認為,站在法庭上的這對黑白男女,只有一千二百萬分之一的機率不是作案的那對,而這也是他們無辜的機率。

然而,警察和陪審團都錯了。在像洛杉磯這樣的城市裡,數以百萬計來自各種族的人都住在這裡,或是經過這裡,所以有其他類似種族組合的男女大有可能存在,因此柯林斯夫婦有更平均或更高的機率是無辜的;更不用說,受害者對嫌犯的描述本身可能根本是錯誤,這一點有助於上訴時扭轉被告的有罪判決。

每一個證據都有可能使無罪的人入獄。圖/pixibay

三、忽視基本比率

任何想靠 DNA 分析快速得到判決的人,都該意識到遺傳證據也許並不可靠。這個世界有七十億人,就算發現相同基因的機率是十億分之一,也可以在這世上找到七個相符的人。

所幸,間接證據和法醫證據往往會把可能是嫌犯的那群體迅速切成小團體。但是,忽略你的「基本比率」—也就是可能符合的那群人—會讓你得到錯誤的結論。而且這樣的事不只發生在法庭上。

舉例來說,看看醫生幫你動手術的狀況。假設你剛剛被檢查出罹患了不治之症,而罹患這疾病的機率是一萬分之一。這個檢查的準確度為99%。那麼,你罹患該疾病的真正機率是多少呢?

答案是不到1%,原因是這種疾病非常罕見,這表示即使檢查擁有高達99%的準確率,出現偽陽性的機率會遠遠超過實際患病的機率(見下頁圖)。這就是為什麼進一步檢查而將機率縮小,是這麼重要。並不是只有像我們這樣的一般人,才會被這種反直覺結果所困擾。根據調查顯示,有85-90%的健康專家,都會搞錯這東西。

癌症檢驗結果的準確性其實不高。圖/八旗文化提供

四、被告的謬誤

在法庭內,能把統計數據按對自己有利的方式詮釋的人,並不只有檢察官。就我們所知,辯護律師也會出現「挑櫻桃」的機率(譯注:挑櫻桃是指,只談支持論點的理由,而不談反對論點的理由)。

例如,1995年前美國足球明星O.J.辛普森 (O.J. Simpson) ,因謀殺前妻妮可.布朗 (Nicole Brown) 及其友人而受到審判。在此多年之前,辛普森曾被控家暴,對此他不承認自己有罪,但也未替自己辯護。為了淡化這件家暴案,在 O.J. 辛普森的辯護顧問團裡,有個名叫艾倫.德爾霍維茨 (Alan Dershowitz) 的顧問,他說在曾被丈夫或男友施暴的所有女性中,只有不到千分之一的人被伴侶殺害。

後來,賓州天普大學的數學家約翰.艾倫.保羅斯 (John Allen Paulos) 表示,這數字可能是真的,但並非最重要的事。由於貝氏算法會將所有相關事實的資訊都計算進去,所以一名女性若曾遭虐待再被殺害,那麼凶手有80%的機率會是她的伴侶。

但這也許還不是故事的全貌,加州大學爾灣分校的犯罪學家威廉.湯普森 (William Thompson) 就表示,在所有遭殺害的女性中,無論她們有沒有被施暴過,如果有超過80%的人都是被伴侶所殺,那麼「有沒有虐待就根本不具判斷價值,」他說。

「有沒有被虐待」無法影響女性被殺害的機率。圖/pxhere

五、相關證據謬誤

有時候,早在貝式統計能發揮作用之前,數學邏輯就已離開法庭,變得無用武之地,這是因為我們根本誤用了機率。

就相關證據謬誤來說,這是英國近期最惡名昭彰的一起正義受挫的案例。1991年11月,莎麗.克拉克 (Sally Clark) 被控趁孩子睡覺時,將他們窒息而死。兒科醫生羅伊.梅多 (Roy Meadow) 作證說,兩個孩子皆自然死於初生嬰兒猝死症(SIDS,或稱嬰兒促死)的機率為七千三百萬分之一。他之所以得到這數字,是因為他將個別孩童罹患初生嬰兒猝死症的機率八千五百分之一相乘起來。也就是說,該醫生將克拉克家中的兩起死亡案件,當成彼此獨立的事件來處理。

相關證據謬誤讓正義變成暴力。圖/pixibay

但,為何這兩起死亡案件是獨立事件呢?對此,英國皇家統計學會在上訴時表示,「可能有未知的基因或環境因素,讓某些家庭特別容易罹患初生嬰兒猝死症。因此發生過這種事件的家庭,更有可能發生第二起這樣的案件。」

「即使當時判案的是三位傑出的法官,但他們都沒發現這個錯誤。」為辯方工作的雷.希爾 (Ray Hill) 說。他估計,如果家中有一個孩子死於初生嬰兒猝死症,那麼另一個孩子死於此症的機率,將高達60%。如此,貝氏推論算出兩個孩子發生初生嬰兒猝死症的機率大約是十三萬分之一。英國每年有幾萬個孩子出生,這表示三不五時就會發生兩起初生嬰兒猝死症。

最後,克拉克在2003年獲釋。她的案件持續發酵,讓人們反省許多類似案件。希爾說,「最近幾年,我不記得法院是否還有收到嬰兒死猝亡案件。」然而,克拉克自此不曾從被誤解的痛苦中痊癒過來。2007年,人們發現她陳屍家中,她終究成了人們對統計無知的受害者。

 

 

本文選自泛科學2018年7月選書《偶然的科學:好運、隨機及機率背後的秘密》,八旗文化。

 

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來迷路吧!放下 Google Map,尋找一場美麗的錯誤──《偶然的科學》

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來迷路吧!尋找美麗的錯誤

在本書的尾聲中我們該向大家提出一個請求請不要把生活裡的所有不確定性都予以消除GPS到書籍推薦科技正在讓我們周遭的一切變得精確又可預測但這不見得是好事有時候我們的幸福有可能因偶然而生而這是凱薩琳德蘭格 (Catherine de Lange) 發現的道理

放下手上的 Google Map,迷路的過程或許會發現什麼新鮮事。圖/pixibay

當我沿著繁忙的高速公路,緊跟著我跟蹤的目標而行時,我確實不容易被發現。但是,當我的目標把車開往住宅區的街道時,我就開始擔心了。我稍微放慢速度,讓自己慢下來,和這個女人保持更安全的距離,並且繼續跟蹤她。

不久之後,她轉了一個彎,穿過一座又大又漂亮的公園。儘管這裡距離我家只有幾分鐘的路程,但我很驚訝地發現自己居然從沒到過這裡。當我重新來到街道的另一邊時,那個女人不見了,而我卻迷路了。我拿出我的智慧型手機,查看衛星定位的路線。「右轉到加斯科尼大道,」它說,「然後找一個看起來很孤單的人,上前要求和他們並肩而行一會兒。」我們再來一次吧。

跟蹤隨機的陌生人,看看我最後會抵達哪個終點,這樣的事不是我平常在週六下午會做的事。但是,人生也許就該如此。科技興起是為了簡化我們的生活,從衛星定位設備到推薦服務皆然,所以我們現在已經很少會需要偶然了。一個才剛成立的研究機構表示,就人類的幸福來說,人們嚴重低估偶然的重要性。有些應用程式叫做「偶然產生器」,鼓勵我們把一些古怪念頭帶回生活之中,藉此反抗超級效率的趨勢。這樣的應用程式,能幫助我們克服人類對不確定性固有的恐懼嗎?

網路讓我們全都被優化了!

這些新應用程式之所以會出現,反映出人們更早之前對現代效率的暴政所提出的抗議。19世紀中葉,法國革命帶來的秩序,引發一種被稱為「漫遊」 (flânerie) 的文化現象。巴黎人不滿意現代城市如此緊迫和疏離,希望能在城市生活中鼓勵一些漫無目的的愉悅遊蕩。一個世紀之後,隨著都市計畫者使用制式框架打造城市,城市變得更加可以預測,地圖也變得無所不在。於是,藝術家和活動家再次抵制有序的實用主義。這一次,他們刻意用地圖隨意漫遊。例如一群被稱為激流派的藝術家,創作了「踩在城市每一個水坑」的有趣指引。

早期的網際網路,並不是不滿的漫遊者要反抗的目標。當網路在1990年代興起時,主要是為了讓人們和不認識的人分享他們喜歡的東西,那是我們用來和通常不會相遇的人交往的方式;換句話說,那是一個促成巧合的良好機會。

然後,事情開始有了改變。「從20世紀到21世紀,人們很強調優化。」一位設計偶然性應用程式的藝術家馬克.謝潑德 (Mark Shepard) 說。「我們現在認為,讓事情變得更有效率,是科技該為我們做的事。」這種想法把機器當作人類謙遜的僕人,讓我們的生活可以過得更輕鬆。

我們活在「優化」之中,失去了許多可能性。圖/pixibay

隨著推薦系統的興起,演算法利用你購買、喜歡和瀏覽的歷史,還有別人的紀錄,計算出你之後可能有興趣購買哪些產品。

現在,每個智慧型手機都有衛星定位,引導你抵達任何一個目的地。從超市中選擇買什麼,到找到你的方向而不迷路⋯⋯,你口袋裡的設備可以保證你再也不用依賴偶然。我們的生活幾乎完全被優化了。

偶然生產器,用錯誤的路線帶給你驚喜!

這些偶然性應用程式來得正巧,正好回應了都市漫遊的精神,刻意讓你失去方向。許多人直接批評會對他們耍詐的推薦系統。「這些推薦系統都會給你更安全的選擇,結果卻犧牲了你到更有趣地方的機會。」英國林肯大學計算機科學家班.柯爾曼 (Ben Kirman) 說,他專門研究社會遊戲。

這就是為什麼柯爾曼創建了偶然生產器「迷路機器人」(Getlostbot)。這個應用程式,鼓勵使用者突破舊有做法,嘗試到不同的地方去。只要下載這個程式,它會默默監控你在四方廣場 (Foursquare) 的打卡紀錄。當你的行蹤太能被預測時—例如,你老是在週五晚上去同一間酒吧—那麼這個偶然產生器,就會發送一個你從未嘗試過的路線給你。

未知是一種驚喜,試著尋找偶然吧!圖/pixibay

過去兩年中,許多類似的應用程式和服務悄然激增。例如,像 Highlight 這個應用程式,會連接到你附近的陌生人;另一個叫做 Graze 的線上服務,會帶給你驚喜的食物。

漫遊者和藝術家所實踐的偶然性,看起來可能非常異想天開,但最近一份研究幸福的結果顯示,他們的做法大幅降低了人性中的深刻衝突。推薦系統之所以如此吸引人,部分原因在於在大多數時候,消除不確定性是個很好的想法。維吉尼亞大學的心理學家提姆.威爾遜 (Tim Wilson) 說,「人類一直努力讓世界變得有意義。」如果你瞭解了一些事,而且如果它們是好東西的話,你就會想辦法讓它們再度發生;抑或是,如果它們是壞東西的話,你要能防止它們再度發生。

「不確定性」為人們帶來幸福感

所以,當你知道某個糟糕的結果—無論那是一齣很差勁的電影,還是徹底迷路—可能發生時,會讓你最不開心的就是不確定性。其實迷路或買到不喜歡的東西,並不會對我們的人生構成威脅,但我們也許可以在更嚴重的情境下,理解人們為什麼不願意面對不確定性。例如,有個研究曾針對做過亨廷頓舞蹈症基因檢測的人進行,而這群人正等待檢驗結果出來。無論檢驗結果是陽性還是陰性,所有得知檢測結果的人的幸福感都提升了;但是無法確定檢驗結果的人狀況就大相逕庭了。一年之後,這群人的沮喪程度,比起得知自己必須終生與這種性命攸關又讓人病懨懨疾病共處的人更甚。

不確定性會帶來幸福感。圖/pixibay

為什麼會這樣呢?許多研究證實,當意想不到的事件出現,人們的反應會更情緒化。這個機制也是一樣,無論它放大的只是一個讓人稍微不快的事件,或是一個非常嚴重的事件。無論事情大小,我們都會花更長時間去思考它,試圖找出其中的解釋。一旦我們提出了一個理由,我們就會接受它,把它融入日常世界中。

那麼,根除生活中的不確定性,似乎是一個很好的幸福策略。

不幸的是,這種看法並非全貌。大多數針對不確定性的研究,往往只側重消極的一面。在過去十年中,心理學家已開始研究不確定性帶來的美好體驗,他們的發現正成為強而有力的案例:讓不確定性強化壞狀況的機制,可能也是帶來幸福的關鍵因素。

威爾遜有個理論說,當我們在面對愉快的事件時,保持不確定性會比較好。為了測試這想法,他設計了一系列的實驗。在一項研究中,參與者得知他們有機會參加某個比賽,並要從中選出他們最想贏得的兩個獎項。後來研究人員告訴所有人他們贏了,其中一群人馬上就會得到他們最喜歡的獎品,然而另一群人在研究結束之前,都不會知道將得到兩種獎品中的哪一種。威爾遜發現,那些被迫要花時間琢磨自己可能得到哪種獎品的人,比起那些馬上得到滿足的人,體驗到更長時間的美好心情。

當我們在面對愉快的事件時,保持不確定性會比較好。圖/pixibay

這群人也花了更長時間觀賞可能得到的獎品圖片。因此,這實驗支持了一個理論的說法,那就是當事情尚不明朗時,人們會花更多時間專注在可能的結果上。對於快樂的結果來說,這放大了人們可以從中得到的樂趣。

所以,面對一起曖昧不明的愉快事件,人們被迫把注意力放在它身上更久,從而延長了情緒熱度;這造就了心理學家所謂的「愉悅的悖論」現象:我們想要瞭解世界,但這種瞭解會剝奪我們從意外事件中得到的樂趣。

來繞路吧!別顧著看GPS

這些研究只不過是整個研究的一小部分,卻顯示了透過不確定性的力量,我們可以得到多少樂趣,並且在我們生活中引入偶然因素的技術,可以提升我們日常生活的心情。這就是為什麼我會在某個下雨天的午後,在北倫敦北部跟蹤一個陌生人。我正在測試偶然產生器 (Serendipitor),這個衛星導航程式可以擴大你行進路徑的範圍。它會給你小小的建議,讓你稍微改變方向、繞路或是走其他路。

這種應用程式的設計師,試圖說服人們跨越一條線。他們甘冒犯眾怒危險,因為這程式可能會讓某些人覺得荒謬。「偶然產生器是種諷刺的說法:當我們生活在一個需要下載應用程式才能得到偶然性的社會裡,這代表什麼?」設計這個應用程式的設計師謝潑德說。然而,偶然性產生器和簡單的偶然性不同,這個應用程式讓你可以設定權重,確保出來的結果是好的。例如輕輕擦一下,就可以剔除你真的很討厭的食物;此外,就算你連到可靠的谷歌地圖,偶然性產生器也可以讓你迷路。

換條路走,前方或許會有不一樣的世界等著你。圖/pixibay

我計畫好午餐要吃什麼之後,便用這個應用程式查詢路線。走路到餐廳只要六分鐘,我的手機也顯示了通往主要幹道的可預測路線。一旦我出發,偶然性產生器就設定了我的第一個挑戰:挑一個人,跟蹤他走兩個街口(謝潑德說他從激流藝術家那裡,借來許多另類指引)。我在路上挑了一個拖著行李箱的女人,跟在她後面,不久後她橫越馬路,帶我來到我從不知道的公園。現在,這程式的優點漸漸變得清晰,我忍不住在想,如果我挑到其他人,我對這個地方就會一無所知了。

你願意使用偶然生產器嗎?

我不是唯一一個會被「這樣的事也許永遠不會發生」這想法所迷惑的人。2008年,哈佛大學心理學家丹尼爾.吉伯特 (Daniel Gilbert) 招募了一群至少已擁有五年幸福感情的人,他把這群人分組,要求其中一半的人寫下他們與伴侶相遇的故事,其他人則描述可能無法與伴侶相遇的故事。測試結束後,那些描述自己沒遇到伴侶的人,比起描述實際愛情故事的人,對這段感情的滿足感更大。

在電影《風雲人物》 (It’s A Wonderful Life) 中,天使讓主角喬治.貝禮看到這個世界如果少了他會變成如何的面貌,威爾森把這現象稱為「喬治貝禮效應」 (George Bailey effect) 。天使說,如果喬治沒有出生,一切好事也許永遠不會發生。是喬治把活力注入已喪失新奇光芒的生活之中。

美國經典電影《風雲人物》海報。圖/wikipedia

在這次偶然的遭遇中,我除了到處亂走之外,做些隨機的事情也讓我興奮莫名。跟著女人走到公園後,我花了一段時間才鼓起勇氣,問某個路人我是否可以拍一張他的照片。不過,這卻給了我一種成就感,雖然這樣做真的很蠢。然而我不禁想到,要不是為了執行任務而去做這些事,我平日真有可能會使用這種應用程式嗎?

事實是,人們一直低估不確定性的正面影響。沒有人比柯爾曼更瞭解這一點。他發現,儘管人們認為偶然生產器的概念很好,但當螢幕上真的給出建議,要求人們嘗試新東西時,大家都不太願意這樣做;換句話說,人們喜歡這個應用程式,會下載它,但不會使用它。

如果拒絕不確定性還不足以構成問題,那麼另一個妨礙人們接納偶然性的障礙,則是商業化—因為讓人迷路的應用程式賺不了錢。

打破同溫層吧!擁抱偶然性

但這並不表示我們不需要這樣的程式。根據麻州劍橋微軟研究部門的達娜.博依德 (Danah Boyd) 的說法,我們越來越依賴推薦系統,這表示人們最後會活在同質性極高的「同溫層」之中,讓我們的視野變得越發狹隘。她總結了目前線上偶然性生產器技術的方法,它混合了人們對未知的恐懼,以及待在安全同溫層的壓力。

因此博依德認為,這些技術永遠不會在主流中占據主導地位,但卻反映出一種有用的對抗思維。她說,「和那些與我們的世界觀迥異的人往來,是件非常重要的事,但我們已經無法理解這樣的事了。」

她發現,人們的態度大約在2005年出現轉變,媒體注意到網路上嗜血分子的出現,讓人們對「周遭的陌生人產生道德恐慌」。大約在同一時間,我們看到社群網路興起,人們用網路與熟人聯繫,而不是與不認識的人互通往來。

網路資訊讓人們對陌生人產生不信任感。圖/pixibay

受到限制的不僅僅是我們的網路生活。「最重要是讓你的孩子擁抱偶然性,」博伊德說,「以前,這說的是跳上你的單車,說走就走,而如今我們已經失去這種能力了。」這些推薦應用程式、衛星導航和其他安全技術彼此相互連結,是否會改變人們對風險的容忍度?在過去幾年中,華盛頓特區的皮尤研究中心發現,美國學開車的青少年越來越少了,腳踏車的銷售量也急劇下滑。就算其他州有比較好的工作,年輕人也不太願意搬到那些地方去。

所以,刻意製造的偶然性也許仍有發展的希望,某些大公司已開始在玩這個想法了。根據報導,蘋果公司在2008年申請了一個專利,這個專利是說:如果兩台機器突然靠得很近,它們就會自動連線。比方說,你會發現自己正和某個朋友在同一個區域,而朋友卻沒有意識到這點。谷歌的定位應用程式也正在做同樣的事。

我不期望哪一天谷歌地圖會從一開始,就指引我跟著某個陌生人走,但該公司是否可能運用這種技術,在目前地圖上「最快」和「最短」的選項之外,加入「最具冒險性」的選項?

畢竟,在我們每天使用的技術裡面多加入一些驚喜,我們就有可能再次注意到我們因不斷追求效率而錯過的事物。「這是目前最暢銷書籍的主要故事情節,」博伊德說,「故事中的人物會遇到一些隨機的事情,這些事情非常神奇,於是他們便出發前往未知之地。我們幻想著這些東西,但我們該如何讓幻想回到我們的現實中呢?」

 

 

本文選自泛科學2018年7月選書《偶然的科學:好運、隨機及機率背後的秘密》,八旗文化。

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漢森與拉馬納森,讓世人直面全球暖化議題的科學家──2018 唐獎永續發展獎

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本文由《唐獎教育基金會》委託,泛科學企劃執行

  • 作者/潘昌志

如果溫室氣體含量持續上升,能量不平衡而日漸暖化的地球,就像一顆令人憂心的定時炸彈……

──詹姆士 ‧ 漢森博士(Dr. James E. Hansen)

入世的科學家、秉持科學信念

本次獲「唐獎」永續發展獎的詹姆士 ‧ 漢森博士。圖/唐獎教育基金會提供

1988 年美國國會聽證會上,今年(2018)獲「唐獎」的漢森博士作證發言:「全球暖化已經發生了。」警告溫室效應會造成極端氣候、冰原融化、海平面上升。他的發言正式吹響了關注全球暖化議題的號角。

在遏止源自於溫室氣體排放的全球暖化已成為全人類共識的今日,需要稍稍回顧一下當代背景,才能明白漢森博士這句證詞的關鍵性。現今主導研究、評估全球氣候變遷效應的聯合國「政府間氣候變化專門委員會」(IPCC)直到 1998 年才成立;美國政府基於政治、經濟立場對於氣候變遷效應始終採取不積極應對的態度,直至今日仍未簽署「京都議定書」。更別提來自於各種意見團體、石油公司基於利益或懷疑論,對全球暖化始終抱持持懷疑或反對的態度。此舉種種讓「抑制二氧化碳排放以減緩全球暖化」的議題直至今日仍十分複雜。

也因此,作為一個研究大氣與氣候的科學家,漢森博士的關鍵證詞「全球暖化已經發生了」在三十年前可說是石破天驚。為求客觀與精確,科學家鮮見將論述內容表達得斬釘截鐵。漢森博士於國會上的發言,不僅僅由於議題之嚴重性需要引起世人注意,更是基於他長年研究的所獲得的科學證據。

工業革命後全球暖化的速度加劇,但人們直到 1980 年代才開始意識到這件事的嚴重性。 圖/Foto-Rabe @pixabay

由 1970 年末至 1980年代初期,已有許多證據指出大氣中二氧化碳濃度的急速上升與全球暖化有關聯,亟待更多研究。1981 年漢森博士的團隊的研究發表於期刊《科學》(Science),團隊進一步分析「如果二氧化碳持續排放、增加,會如何影響全球?」分析燃燒石化燃料造成的影響,將探討範圍由短期延伸至長期,並模擬擴展到未來可能發生的情境。這是首份研究點出人們對於環境的影響已然甚大,而很可能因氣候變遷而產生進一步如極端氣候、海水上升等影響生命財產的氣候災難。以目前經過無數科學家努力的研究成果來說,漢森博士當初提出的針對氣候變遷的科學預測大多是正確的,他持續三十年對此議題的堅持,可謂先知先覺。

漢森博士的研究不僅僅點出問題,更為人類尋找全球暖化的「解方」。

但即使是事關人類生存永續的氣候變遷議題,現階段縱然獲得解方依然「知易行難」。溫室氣體二氧化碳的排放,與人類大量使用的能量來源──化石燃料息息相關。而再生能源發展、修改能源政策替換化石燃料的使用,都非一蹴可及之事。有感於美國近年的能源政策的變動遠遠不足以改善氣候變遷的趨勢,漢森博士近年來更加積極推廣關於氣候變遷的議題與相關理念,如提出增加「碳稅」增加化石燃料的使用成本,經由市場機制減少化石燃料使用等能源政策提案;甚至直接加入抗議活動,提出司法訴訟等方式設法影響政策走向。

 

如果你知道我所知道的,你會怎麼做?」在 2012 年的 TED 講座中,這位氣候變遷議題最具代表性的科學家對台下如此提問。

長期任職於美國太空總署(NASA)的漢森博士和其他科學家最大的不同,在於退休前由於他對於全球暖化的發言飽受美國政府的壓力;退休之後更進一步設法對政府施加壓力,採取訴訟等手段希望迫使美國政府提出新的能源政策。但他最主要的動機,跟所有的科學人相同:著眼科學證據,讓人類的未來更加美好。

二氧化碳以外的多種溫室氣體

維拉布哈德蘭‧拉馬納森教授 ,2018「唐獎永續發展獎」得主。圖/唐獎基金會提供

談到溫室效應,討論二氧化碳的排放其實只談論了一半的問題。其他種類的溫室氣體還包括甲烷、一氧化二氮、CFC-12、HCFC-22、四氟化碳等,總和效應與二氧化碳相比也不枉多讓。本次「唐獎」永續發展獎的另一位得獎者,維拉布哈德蘭‧拉馬納森教授 (Dr. Veerabhadran Ramanathan)主要研究領域即是聚焦於「非二氧化碳」的溫室氣體研究。

平平是肝藥…啊不是,平平是溫室氣體,都會吸收紅外線,化學式不同,壽命、效果也不同。不同的溫室氣體,會有不同的「效果」,也就是溫室氣體造成的全球暖化潛勢(global warming potential, GWP),用來說明溫室氣體和二氧化碳相比之下能加熱大氣的能力,而這個值還需要考慮由於化學物質生命週期,在不同時間尺度會有不同的影響,圖表如下:

資料來源/wikipedia

上表中的計算把二氧化碳的潛能視為 1,以 20 年的時間跨度來判斷,可以發現甲烷提升全球暖化潛能的程度是二氧化碳的 84 倍,而最下面的氟化物則是數千或數萬倍;即使這些氣體的人為產生量遠遠不及二氧化碳,但效應龐大不容忽視。另一個重要的因素是「生命周期」(指該氣體發揮溫室效應作用的時間),氣體的生命週期越長,計算 GWP 時長期來說它的影響會越大,簡單來說也就是「遺禍萬年」。

但即使是像甲烷、CFC-12 這類短生命周期的溫室氣體,單位排放量造成的暖化潛能依然十分驚人。換句話說,如果我們想要「快速」的減少溫室效應,減排這些非二氧化碳的溫室氣體,確實是很速效的手段。我們對於這些氣體的理解,起源自拉馬納森教授的研究,他是率先指出氟氯碳化物也屬於溫室氣體的學者,並且還進一步發現了「非氣體但也會造成溫室效應」的物質:大氣黑碳。

大氣黑碳就是通稱燃燒排放的懸浮粒子,也就是近年關心環境議題的大眾很熟悉的 PM10、PM2.5 ,不是只有含「碳」;主要來源是物質燃燒不完全所致,可能是工業廢氣、也可能是燃燒煙煤的附加產物。黑碳在某些地區的排放量相當大,甚至可能比二氧化碳來得多;其生命周期相當短,所以減排的措施一旦落實執行,理論上對於溫室效應能達到立竿見影之效。這類汙染物對人體、環境都是額外負擔,實務上的減排相對容易執行。舉例來說,拉馬納森教授協助推動的 Surya 計畫,透過改善家庭烹飪能源、燃燒效率、替換燃燒能源,就能有效達到減少當地大氣黑炭排放,並且影響了數百萬民眾的健康。

近年躍為環境新聞寵兒的 PM2.5,其實就是物質燃燒不完全所產生的汙染物。 圖/3dman_eu @Pixabay

在發現了非二氧化碳溫室氣體的影響之後,拉馬納森教授亦實地加入了第一次「非二氧化碳」溫室氣體對氣候系統衝擊的評估會議;並且由他的研究起始,目標為減少端生命期氣候汙染物的「氣候和乾淨空氣聯盟」已有 33 個國家加入。

改善地球大氣系統的處境是條漫漫長路,但有了他們的研究,人類才終於有了覺醒改善的機會。

由基礎科學研究帶出的社會責任

在漢森博士、拉馬納森教授進行研究的初期,關於大氣與溫室效應的研究尚於起步階段,這類的研究起初可能被認為僅侷限於基礎研究、並未受到太多重視。但豈料這些研究成果最終證實與人類現在、未來的生活方式息息相關。

除了完成重要的研究成果,兩位研究者的貢獻更在於走出學術象牙塔,讓科學不再高不可攀,提供數據佐證,使環保不再流於濫情的口號。要讓人類的未來更加美好,我們需要基於科學證據,持續改進生活方式,走上「永續發展」的道路。

而或許,這也是科學能帶領我們走向的最好的道路。

延伸閱讀:

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