相對論流體動力學也出現在量子元件上!台師大研究揭開石墨烯材料之謎

國立臺灣師範大學光電工程研究所助理教授楊承山與美國加州大學柏克萊分校(UCBerkeley)物理系合作,發現並成功解釋超潔淨石墨烯中的量子臨界相對論電漿現象,並刊登於最新一期的全球最權威學術期刊《科學》(Science),解開十幾年來於二維材料科學中無法解釋的謎題。

揭示石墨烯存在於典型電子系統中觀察不到的相對論現象,對未來在超快量子元件的發展,佔有非常舉足輕重的角色。而微小化的兆赫波系統設計,更可望使兆赫波技術於高速無線通訊、儀器與檢測、新穎材料及國土安檢系統廣泛應用,進而改變人類生活。

石墨烯是甚麼?

石墨烯(Graphene)是由炭原子以 sp2混成軌域組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,厚度只有一個碳原子,是目前已知最堅硬的奈米材料。近年來石墨烯的出現在科學界激起了巨大波瀾,引發了研究熱潮。經過十多年研究,科學家發現,石墨烯是電阻率最小、導電性最佳,已知強度最高的物質,其透光性、導熱性、韌性非常好。可應用於透明觸控螢幕或太陽能電池。

科學家還發現,石墨烯可產生兆赫(terahertz, THz)範圍的輻射—將紅外線照射到石墨烯薄膜上,只需很短時間就能放射出兆赫的光源,進而開發出能在室溫條件下工作的高性能兆赫波雷射器。

石墨烯。圖/wikimedia

兆赫波的廣泛應用

兆赫波是指輻射頻率介於 0.1 THz 到 10 THz,波長範圍介於微波與紅外線之間的電磁波。由於其可應用在各式安檢設備,如海關、警局、醫院等,用來檢測X光偵測不到的塑膠炸彈、陶瓷武器及生物藥劑等危險物品;在醫學方面的應用,由於兆赫波的光子能量較低,影響人體的輻射能量遠低於X光,非常安全,甚至可在做生醫檢測時,更精準地知道手術成功機率;

在通訊方面,未來進入 5G 時代,兆赫波比目前使用的微波傳輸頻寬更廣,與光纖通訊網路結合,將能突破傳遞的距離限制,提供更快的網路服務,甚至比 Wi-Fi 標準快上數百倍速度。

兆赫波的輻射頻率範圍。圖/Wiki commons by Tatoute, CC BY-SA 3.0

綜合以上所述,兆赫波被全世界列為十大重要技術之一。過去科學家不知道如何穩定的產生兆赫波光源,直到 30 年前發明超快雷射後,可使用它所發射的飛秒脈衝產生兆赫波,才漸漸開始發展,並進行全面之科學研究,屬於未來光電科技的新興領域。

兆赫波微小晶片(On-chip)波導光譜系統。圖/國立台灣師範大學新聞稿

石墨烯應具有相對論現象!

臺灣師大光電所楊承山助理教授、美國加州大學柏克萊分校物理系王楓教授以及其博士後研究員 Patrick Gallagher 等人所組成的跨國研究團隊,費時近兩年時間完成這項突破性成果,整個實驗品大小約 3 平方公分。

團隊預期接近電中性的石墨烯應該像量子臨界相對論性電漿態「狄拉克流體」一樣,這是一種由相對論流體動力學描述的電子和電洞的量子臨界電漿體。團隊使用兆赫波微小晶片 (On-chip) 波導光譜系統,測量石墨烯中電子溫度介於 77 K和室溫 (300 K) 之間的量子臨界相對論電漿現象。其中包括發現狄拉克流體 (Dirac Fluid) 的臨界散射率特徵;以及發現其在較高摻雜濃度時,發現了同時具有零和非零總動量這兩種截然不同的載流模式,其為相對論流體動力學的一種重要表現形式。

這項研究工作揭示了材料的量子臨界性,其中每個部份處於有序和無序的量子疊加(類似於薛丁格的貓,在死和活著的量子態中疊加),以及石墨烯中電荷中性附近的異常動態激發。Landau 的費米液態(Fermiliquid)理論將典型金屬的電子相互作用定義為一種無交互作用準粒子的理想氣體。

然而,在石墨烯中,由於其線性能帶結構和強烈地庫侖交互作用,該理論並不適用。在輕度摻雜的情況下,研究團隊發現電流可以通過兩種不同的零和非零總動量模式來承載。隨著摻雜濃度的增加,零動量模式的行為會減少,而有限動量模式則會增加,進而形成從狄拉克流體到費米液體行為的過渡現象。

而在實際的實驗進行方式上,兆赫波時域光譜可在相當寬頻之範圍觀察量子臨界導電率,非常適合用於觀察該現象。然而,由於兆赫波繞射極限的關係,傳統的兆赫光譜儀僅能用於量測缺陷較多,動量較低的大面積石墨烯薄膜,進而觀測不到狄拉克流體的特性。

在此工作中,跨國研究團隊利用兆赫波微小晶片波導光譜系統,測量石墨烯中電子溫度介於 77K 和室溫 (300K) 之間的量子臨界相對論電漿現象,以確認電荷中性附近的量子臨界散射率。為了改變材料環境的溫度,研究團隊調整了激發光和兆赫探測脈衝之間的時間延遲,通過觀察兆赫波傳輸的穿透率變化來描述電荷中性下之載子運輸。

透過這種方式,此跨國研究團隊證明了狄拉克流體在石墨烯的實驗結果與相對論流體動力學理論之間的定量一致性,意味著石墨烯應具有相對論現象,這在典型的電子系統中是看不到的,相對論流體動力學在典型的電子系統並不適用。

  • 本研究成果已於108年2月28日刊登於國際期刊《科學》(Science),文章標題為:Quantum-critical conductivity of the Dirac fluid in graphene
  • 本文部分改寫自國立臺灣師範大學新聞稿,原標題為〈光電所楊承山跨國團隊研究 榮登國際頂尖期刊《Science》發現石墨烯中的量子臨界相對論電漿現象可望使超快量子元件 兆赫波技術廣泛應用 改變人類生活〉

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人生大事難以抉擇?用「最佳停止點」來幫助你下決定吧!

大學新鮮人通常是戀愛解禁的時刻,但如何抉擇愛情,是許多莘莘學子一生的困惑。許多人喜歡對他人的感情做出評論,但似乎沒有人使用科學或心理學的方法來討論。這個問題在歐美地區一樣很常見,高中生情侶上大學後分隔兩地,第一次回家過感恩節假期,之後往往就會分手,俗稱為「火雞分手」(Turkey drop,如果你很好奇拿這個辭去Google,你會發現很多有趣的事)。

若將這件事情說的更科學一點,我們可能要換個說法:如果我們遵守連續單偶制(指一人有許多配偶,但每次只有一個),那要跟多少人在一起過,才能知道誰最適合你?

那要跟多少人在一起過,才能知道誰最適合你呢?這事能夠計算得出來的嗎?圖/pixabay

此一困境在數學心理學(Mathematical psychology)上已經研究多年。數學心理學屬於認知心理學的次領域,是使用數學模型來討論心理學所遭遇的各種問題。如何在最佳時機作決定,稱為「最佳停止點」(或稱「最佳停止問題」,Optimal Stopping)〔1]。「最佳停止點」可以應用的方向很廣,舉凡需要做抉擇的事情,都可以用此方法來思考,小到午餐要吃什麼、找停車位、找旅館,大到面試新人、租房子、買賣房子、決定人生伴侶等等。

這個問題已經有了最佳的解答,就是 37﹪法則。

什麼意思?就是將願意花掉的總時間乘以 37﹪,就是最佳決定的時刻。舉一個簡單例子,如果你想要在兩個月之內租到房子,那個房子是最佳房子的最佳機率。那就把 60 天乘以 37﹪,也就是 22 天。也就是花了 22 天之後,你就要出手了。只要找到比你先前看過的房子更令人心動的房子,就立刻動手,不要猶豫,這就是最佳決定的時間點,因為你花再多時間也不可能找到更好的了。

將願意花掉的總時間乘以 37﹪,就是最佳決定的時刻。圖/pixabay

秘書問題:以最少的時間面試,找到最佳的人選

為什麼是 37﹪,而不是其他數字,這是一個嚴謹數學的問題。「最佳停止點」源自一個古老的起點稱為「秘書問題(secretary problem)」:我們希望花最少的時間,找到最佳的人選。最佳的解決方案,是設定一段思考時間,在這段時間中,先不錄取。但過了這段時間,只要看到比思考階段更好的人選時,就馬上錄取。

如果我們逐一將面試的幾人之後,就做出決定,依序可得到表一。面試兩人時,不論錄取誰,成功率都是 1/2(兩人各有一半的機率是最佳人選)。如果有三人應徵,情況變得較為複雜。在面試第一人,先按兵不動。面試第二人時,若我們知道他比第一位好,就先錄取;若比第一位差,就不錄取。如此找到最佳人選的機率,跟應徵兩人時是一樣的,也是 1/2

當可選擇的人數越來越多時,做決定的界線就是 37﹪。採用這個策略,找到最佳人選的機率也趨近 37﹪。沒錯,世界上並不存在最完美的策略,就算是我們覺得這是最好的方法了,其失敗率仍有 63﹪。採取這樣的方法,主要是取決於大多數的情況下,我們都無法找到最佳人選;但最佳停止策略,卻幫我們節省最多的時間。

表:面試的幾人後,就下決定最好。圖/泛科學重製,參考自《決斷的演算》,頁26。

回到決定人生伴侶這件事也是雷同的。37﹪法則不只用在應徵人數,也可用在尋找時間。假設從 18 歲開始,我們就汲汲營營於尋找另一半,至 45 歲左右為止。那依據最簡單的減法與乘法(〔(45-18)+1〕×37﹪=10.36),那決定終身伴侶的時間點,就是落在 28 至 29 歲之間。如果那時你已經有合適的伴侶,那就可以考慮結婚了,因為以後也找不到更好的了。(假設啦,我知道真實的情況是像下圖這樣XD)。

截圖取自《心理學派不上用場》。

面對七嘴八舌的詢問,就「解釋」給他們聽吧!

如此之結果,就是對於大一新生伴侶,最好的解答。他們根本不用在十八歲就做人生最後的決定,最佳最合適的時間點根本還沒到。如果遇到惱人的三姑六婆,我們可以拿出數學慢慢算給他們聽,以他們對於數學的耐受力,肯定三分鐘後就放你一馬了。(因為根據 37﹪法則,他們對於困難數學的問題最多只能聽十分鐘,他們能撐三分鐘,已經是最佳策略了)。

圖/pixabay

其實這個解決方法十分好用,很多時刻時我們常常不知如何做決定,包括買東西、找車位、訂機票、訂旅館等等,難以抉擇的當下無時無刻的困擾著我們。這時候,想想人生並不存在 CP 值最高的,而是「最佳停止點」,才是最完美的策略,想必對於困境也就能慢慢釋懷了。

  • 註:因為三位應徵者,若依其優秀程度,有六種排列方式:1-2-3、1-3-2、2-1-3、2-3-1、3-1-2、3-2-1。若依上面所述,面試第一人先不動。接著只要有更好的人選就錄取,這樣成功錄取最優秀的排列為2-1-3、2-3-1、3-1-2,佔全體一半。若是另外三種排列方式1-2-3、1-3-2、3-2-1,一樣有一半的機率錯過最佳人選。

參考資料與延伸閱讀:

  1. 甘錫安(譯)(2017)。決斷的演算:預測、分析與好決定的11堂邏輯課(Brain Christian & Tom Griffiths)。新北:遠足文化。

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能量飲料發展史:崛起、功效與隱憂──《藥與毒:醫療的善惡相對論》

編按:蘇上豪醫師的《藥與毒》,在本章談及能量飲料的誕生:

糖、香料和各種美好的事物是用來製造人工甘味飲料的原料,
但是比爾 · 史瓦滋教授不小心在裡面加入了維他命 X——於是,能量飲料就被創造出來了!

能量飲料怎麼來?疲累、時髦和商機

一九四九年以前,民眾平時喝的飲料多屬於前述加糖的碳酸水,或是添加了水果風味的人工甘味飲料。到了一九四九年,一位芝加哥化學家卻另闢蹊徑,發展出另外一種飲品,正是機能飲料的濫觴——「能量飲料」(energy drink),這似乎可以看作是我們這個時代的「時代飲品」。

這位化學家叫比爾 · 史瓦滋 (Bill Swartz),因為常常聽到周遭的工作夥伴抱怨疲累,而且談到可能是食物中缺乏維他命所導致,史瓦滋心有所感,於是以一般氣泡飲料為基底,加入咖啡因、維他命 B 群以及檸檬汁。

能量飲料是以一般氣泡飲料為基底,加入咖啡因、維他命B群、牛磺酸以及檸檬汁等。圖/pixabay

為何史瓦滋的同事會覺得自己沒有工作活力是食物裡缺乏維他命?原因很簡單,維他命在當時是新興時髦的玩意,正被商人製成各式各樣的錠劑,宣傳它的好處,要消費者當成營養補充品。

二十世紀初,研究腳氣病的波蘭化學家芬克 (Casimir Funk),認為米的外殼(husk) 有種胺類(amine)物質,缺乏該胺類物質是造成腳氣病的原因。他稱此種胺類對人體很重要(vital),所以將兩字「vital」、「amine」組合,成為今日「維他命」(vitamin) 的由來。人體缺乏各種維他命時,會發生疾病。一九一二年英國化學家佛瑞德克‧ 霍普金(Frederick Hopkins)爵士,以及芬克提出「腳氣病是缺乏維他命的假說」,並成功分離出糙米外皮的胺類物質及維他命 B1,開啟了日後的重要研究。

能量飲料的噱頭:變成必須品的維他命

佛瑞德克以餵食「單純化」的食物為設計,做出可能缺乏營養素的食譜餵動物,慢慢找出各種維他命,後來才能知道缺乏維他命 A 會引起夜盲症,缺乏維他命 B會有口角炎,而缺乏維他命 D 身體會有骨質疏鬆現象。於是各種維他命被做成藥片上市,商人們鼓吹消費者多加服用,做為一種營養補充。殊不知這些維他命是治療疾病用的,並非是真正必要的食品,無奈這種觀念還充斥於現代的民眾之間,也算是商人廣告的厲害之處

史瓦滋腦筋動得快,將維他命混入飲料。但他沒有製造經驗及設備,於是在雜誌中刊登廣告,想找合作夥伴。結果在田納西州強森市 (Johnson City),有一個名叫「Tricity」飲料公司的負責人查爾斯 · 高登(Charles Gordon) 來找他。二人一拍即合,創造出「能量補充」(engery booter)飲料—— Dr. Enuf ,Enuf 發音同英文「enough」,表示「足夠」的意思,同時在宣傳中說到:維他命 B 群就是飲料可以提神的來源。這種沒有科學根據的說法,時至今日還是沿用在各種提神飲料或維他命補充品中,以含有維他命 B 群自豪,算是商人利用廣告洗腦、以訛傳訛最佳例子。

各種維他命被做成藥片上市,商人們鼓吹消費者多加服用,做為一種營養補充。殊不知這些維他命並非是真正必要的食品。圖/flickr

Dr. Enuf 最後賣給百事可樂集團,目前仍有生產,而且與時俱進推出各種不同內容物的飲料,添加了更多「科學研究發現人體不可缺少的胺基酸或營養素」,雖然銷路大不如前,但仍不失能量飲料領頭羊的風範。在 Dr. Enuf 之後,有更多能量飲料出現,其中最成功的當是紅牛(Red Bull) 這個品牌。它的崛起是個傳奇。

能量飲料再進化:抗疲勞之效

紅牛原是華裔商人許書標(Chaleo Yoovidhya)於一九六六年在曼谷製造的飲料,因為含有咖啡因可以提神,常常被夜班工人、長途貨運司機,甚至是泰拳選手做為提神與健身用;也因為叫紅牛,常被認為有牛身上的萃取物,大概是其成分牛磺酸(Taurine)的關係。

牛磺酸雖然在一八二五年就被發現,但是效用在二十世紀中葉才慢慢為科學家所了解。它能維持腦部運作及發展,還有加速神經元增生作用,除此之外也可以降低血壓及減輕心衰竭症狀。因為具有抗氧化、增加肌耐力的作用,所以被以「抗疲勞」的效用加入能量飲料中。

紅牛因為含有咖啡因可以提神,常常被夜班工人、長途貨運司機,甚至是泰拳選手做為提神與健身用。圖/pixabay

奧地利商人迪特利西‧ 馬特其茨(Dietrich Mateschitz)很喜歡紅牛,於是在一九八五年,和許書標合資創立紅牛公司,以時尚包裝,加上提升精神力的宣傳,成為世界知名品牌,同時也是各式各樣機能飲料模仿的對象。被視為經典的紅牛,始終擁有驚人銷售成績,現在以每年三十億罐的銷量持續受消費者歡迎。

機能飲料提神好棒棒?且看調查報告略知一二

含有牛磺酸的機能飲料真的很神嗎?姑且不論它的評價是正面或負面,且讓我們看看蓋爾 · 史考特(Gayle Nicholas Scott)所整合的報告,他是美國東維吉尼亞醫學院(Eastern Virginia Medical School)的副教授,也是臨床藥學專家。我將報告的重點整理於下:

1. 研究發現,這些機能飲料提神的作用應該是來自其中的咖啡因,而不是牛磺酸。

2. 不少小型研究發現,類似紅牛的飲料有增加運動能力的效果,但發現無效的也有很多。二者的共同弱點都是沒有大型、可受公評檢驗的研究群組,僅限於幾十個人的觀察報告。

機能飲料是否有增強運動能力的效果?其研究大多是小型研究,沒有大型、可受公評檢驗的研究群組。圖/publicdomainpictures

3. 有不少報告指出,飲用過多機能飲料對身體有害,像是血小板功能受損、心律不整,或是增加心血管疾病風險,這也是為什麼偶爾會看到媒體報導有人喝了它之後猝死。

4. 史考特在結論裡提出一個很重要的論點:若是牛磺酸可以增加運動能力,應該會被世界反禁藥組織(World Anti-Doping Agency, WADA)列為禁藥,但事實上沒有。

有異於史考特對這些機能飲料含有牛磺酸的損益討論,有另一個更嚴重的問題潛藏其中:這些飲料含有大量糖分。一罐不到三百毫升的機能飲料,若以一顆方糖 4.5 公克來算,含糖量至少在六顆以上,而這也是二○一六年九月十二日《美國醫學會雜誌》(The Journal of American Medical Association, JAMA) 一篇研究文章中提到的重大問題。

能量飲料含有大量糖分,美國心臟學會在《循環雜誌》(Circulation)上指出攝取過多糖分,對心血管疾病、糖尿病都有一定影響。圖/pxhere

牙醫師柯恩斯 (Chritin E. Kearns)所帶領的團隊,發表了一九六○年代對糖的研究。根據他們所掌握的內部文件顯示,當時的糖研究基金會 (Sugar Research Foundation),即今日的糖業協會(Sugar Association),支付了五千六百美元(相當於現在的五萬美元)給三位哈佛大學的學者,他們的研究主題是關於糖及脂肪對於心臟病的影響。

一九六七年,這三位哈佛學者將研究成果發表於《新英格蘭醫學期刊》(The New England Journal of Medicine)上,盡量淡化了糖與心血管疾病的關聯,轉而強調飽和脂肪酸是最大禍首。這件像是「買通」學術研究報告的事件發生在五十年前,這些哈佛學者與糖業基金會高層目前皆已不在人世,也無從得知相關批評,只剩下《紐約時報》所下的驚悚標題:「糖業公司企圖操縱科學研究」(Sugar Industry Attempt to Shape Science)。

國民健康 vs. 經濟利益:別鬧出人命就好

身為醫師,我覺得這不過是冷飯熱炒,畢竟今日研究環境早已不是五十年前可比——因脂肪和攝取過多糖分(尤其是加工糖)引發的疾病,在期刊報告上已不勝枚舉;二○○二年七月二十三日,美國心臟學會在《循環雜誌》(Circulation)上,甚至開宗明義指出攝取過多糖分,對心血管疾病、糖尿病都有一定影響,連帶在網站上公布對於代糖及合成糖的飲食建議,這些資料都已公開十年以上。

不過當整體經濟利益對上國民健康,政府的態度卻是鬆散的。即便美國是研究心血管疾病的翹楚,但是只要沒有鬧出人命,要是能促進經貿發展,這些行為都可以被容忍。像是添加瘦肉精、高糖、高脂及高度加工的食物,都能夠順利販賣。畢竟如果生了病,後面還有龐大的醫療商機。

圖/flickr

然而還是有些國家不是這樣想。以匈牙利為例,二○一一年開始管制加工食品,一口氣將糖、鹽、咖啡因及油脂含量全部加入課稅範圍。因為政府發現民眾肥胖的問題十分嚴重,日後對健康的影響勢必加劇。墨西哥政府也學習匈牙利,在二○一五年開始徵收糖稅,民眾飲用含糖加工飲料的比例因此下降 2.5 %到 6 %。這些措施立意雖美,產生的後續效應卻不見得是好的。匈牙利雖在四年內增加了七十億元稅收,許多食品加工廠卻因此倒閉,數以千計的工人失業。被視為「不健康」的加工食品價格提高後,墨西哥國內經濟條件差的人只好選擇「更便宜」的食品,而非「更健康」的那些。

身在臺灣的我們,看到正反二面的效應後,應該追隨匈牙利、墨西哥,甚至即將開徵「含糖飲料稅」(sugar soft drink tax)的英國嗎?

台灣處理食安問題的困境?缺乏嚴謹態度與人力編制

每當發生重大食安事件,政府除了查封食品、要求廠商自律、提出證明,似乎也只有任事件降溫,祈禱沒有其他意外發生。究其原因,除了人員編制短缺,更沒有大家期待的國家級食安單位出現,達到統合檢驗與稽查,甚至研究的可能,為國民降低食安風險做努力。這讓我對臺灣的食安問題憂心忡忡,並對這樣的鴕鳥心態不以為然。

圖/pixabay

即使現在有了更為嚴苛的立法做準則,但法官的自由心證往往「高高舉起、輕輕放下」,彷彿要等到類似美國磺胺萬靈丹的死亡事件發生,才對摻入危害人體成分的食品加工業者嚴懲。是否現代的我們也要成立如美國當年的「食毒小隊」,找一群志願者吃下那些害人的東西,依照其損害程度決定刑責高低?

我強烈主張只要摻入有害物質於食品中,基本上就要有近似「殺人未遂」的刑度量刑,若有人因此死亡,「謀殺罪」的判決就應該加諸在這些眼裡只有錢的黑心商人。法律是最後的防線,我們不能期待每個犯罪者都像化學家瓦特金,在犯錯之後有道德覺醒。太多人像他的上司馬森吉一樣,反正有法律漏洞可以鑽,嘴上認錯永遠是下下之策─最近因為黑心油而鋃鐺入獄的魏姓食品公司負責人,截至目前為止,未對自己公司做出的違法食品誠心道歉,他說的三十億食安基金,亦如空中樓閣。

最後一點,也是我不能接受的,就是機能飲料在廣告上說的「國家級」抗疲勞認證。仔細看看它得到認證的理由,只是餵食了四十隻老鼠而得到的結果。憑著薄弱的研究報告便得到背書,政府卻忽略其中高糖分的危害,顯示沒有替食安把關的決心。

身為醫師,我一直希望政府負起照顧人民健康的責任,不過總是事與願違,只看到疏忽怠惰的食安環境。或許政府認為有了全世界 CP 值最高的健保制度,可以亡羊補牢。就像八仙塵爆的傷患已經有了妥善照顧,而肇事者依然逍遙法外。這種深沉的無力感,如同李前總統的名言,真是「身為臺灣人的悲哀」。

延伸閱讀

  1. Coca Cola
  2. Hisory of the Soda Fountain
  3. Patent medicine
  4. 蘇上豪(2015),《暗黑醫療史》。臺北:方寸文創。
  5. 蘇上豪(2015),《胖病毒、人皮書、水蛭蒐集人:醫療現場的46個震撼奇想》。臺北:時報文化。
  6. FDA’s origin & Function
  7. The Jungle
  8. Sulfanilamide Disaster
  9. The Poison Squad: An Incredible History
  10. Gayle Nicholas Scott: Taurine in Energy Drinks: Backed by Research or Just Bull
  11. Kearns CE, Schmidt LA, Glantz SA. “Sugar Industry and Coronary Heart Disease Research: A Historical Analysis of Internal Industry Documents.” JAMA International Medicine. 2016 Nov 1;176(11):1680-1685

 

——本文摘自《藥與毒:醫療的善惡相對論》,2017 年 12 月,時報出版。

 

 

 

 

 


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世上沒有聰明藥,「利他能」到底有什麼作用?

除了長生不老之外,一夜之間突然變「聰明」、輕輕鬆鬆就可以考一百分,應該是所有人都想要的吧。所以凡是用於改善情緒、睡眠、注意力等的藥物,都相當容易被誤解為可以提升成績的「聰明藥丸」。因此,美國大學生也一度出現濫用「利他能 (Ritalin) 」的情形。

利他能其實是用來治療注意力不足 (ADHD) 的藥物,讓注意力不足的孩子能專注課業。「利他能」並不是大雄的記憶吐司,對一般人而言也沒有迅速提升智商,達到頭好壯壯的效果。

圖/pixabay

事實上,利他能從研發至今,從來都不曾有「讓人變聰明」或是任何強化大腦的神奇功能。利他能的主要成分是「派醋甲酯」 (methylphenidate HCl, MPH) 。

  • 1944年,由CIBA製藥公司開始研發。
  • 1957年左右,CIBA製藥公司開始以治療慢性疼痛、憂鬱症、躁鬱症等適應症為行銷重點,大肆推銷利他能。
  • 1960年代,一度和許多維他命和賀爾蒙藥物混搭出售,以改善使用者的情緒為主要功能。

現在利他能主要作為治療注意力不足過動症 (ADHD) 的藥物,用於提升孩童專注力。

利他能的運作原理

由於利他能的作用能有效提升專注力,常常被比喻成安非他命,但事實上兩者的運作原理和結構不盡相同。

利他能的運作原理是藉由阻止神經傳導物質被回收到突觸前神經細胞,進而提升專注力。安非他命除了會阻止神經傳導物質的回收外,也會將突觸前神經細胞儲存的神經傳導物質,在短時間內一次吐光;造成使用者的突觸間神經傳導物質的濃度,急速升高,帶來極大的興奮感;也因此極容易上癮,被列為第二級管制藥品。但用在過動症治療的利他能,則屬於第三級管制用藥。

利他能藉由抑制神經傳遞物質回收,影響神經功能,進而提升專注力。圖/wikimedia

在正常使用下,利他能並不是「毒品」,吃了並不會「High」,所以也很少出現生理上癮的現象。在美國,有時會開立含有安非他命異構物成分的 Adderall ,來治療過動症。但目前台灣並未核准藥證,家長並不需擔心。

利他能用於治療專注力不足,但對一般人有效嗎?

美國大學生與年輕運動員,濫用利他能的現象在 2010 年左右達到高峰,但目前關於未被診斷過動症的成人或孩童使用神經興奮藥物的研究還不多。初步的研究顯示,未診斷出過動症的受測者,自願使用神經興奮藥物後,在理解空間相關的問題,似乎會稍微縮短反應時間。但對於較為複雜的語言功能、理解、記憶等功能,利他能看來毫無幫助。利他能目前經過核准的適應症,適用於改善專注力,並沒有迅速精神強化,吃了會突然智商爆表的功能。

因此利他能並非聰明藥 (Study Pill) ,如今在美國濫用的狀況,也不再如同過去一樣普遍。

圖/pixabay

利他能的常見副作用

臨床上使用利他能最常見的副作用是食慾降低失眠,嚴重的話會影響孩童體重(通常不影響身高);所以盡可能在白天、飯後服藥,讓孩童能正常用餐與休息。

服藥期間,醫師通常也會持續關注孩子的食慾、精神狀態與體重變化。沒有 ADHD 的成人服用利他能而導致食慾減低的狀況並不多見,所以並不能當成減肥藥物使用。對於無需特別關注心血管的孩子,並無證據顯示,利他能會導致心血管疾病或是增加自殺機率。

在台灣治療過動症的神經興奮劑除了利他能之外,還有另外一種成分相同,但藥效較長的專思達 (Concerta) 。由於專思達的膠囊有特殊設計,能夠讓藥物緩慢釋出,延長作用時間,讓孩子一天服藥一次即可,提高接受治療的意願。

過動症的成因與治療都相當複雜,除了盡早建立對利他能等常用藥物正確的認知之外,積極地培養專注習慣,協助孩子融入學習環境,都對於提升專注力都會有所幫助。

參考文獻:

  1. Lakhan, S. E., & Kirchgessner, A. (2012). Prescription stimulants in individuals with and without attention deficit hyperactivity disorder: misuse, cognitive impact, and adverse effects. Brain and behavior2(5), 661-677.
  2. Beyer, C., Staunton, C., & Moodley, K. (2014). The implications of Methylphenidate use by healthy medical students and doctors in South Africa. BMC medical ethics15(1), 20.
  3. Ritalin,CESAR(Center for Substance Abuse Research)

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把望遠鏡搬到格陵蘭?!觀測黑洞的瘋狂天文學家

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

  • 採訪編輯|歐柏昇 美術編輯|林洵安

為什麼建造格陵蘭望遠鏡

中研院天文及天文物理研究所主導的「格陵蘭望遠鏡」(GLT),在 2017 年底開光,並在 2018 年成功與夏威夷的次毫米波陣列 (SMA)、智利的阿塔卡瑪毫米波次毫米波陣列 (ALMA) 連線觀測。利用特長基線干涉技術,三組大型望遠鏡形成接近地球那麼大的大三角形,相當於一個超大望遠鏡,有望拍攝到人類史上第一張黑洞的照片。

在格陵蘭建造望遠鏡,除了靠天吃飯,也需要有經驗的天文工程團隊。 圖片來源|格陵蘭望遠鏡網站

天文學家的極地生活

在格陵蘭的生活是怎麼樣呢?格陵蘭望遠鏡計畫執行負責人、中研院研究員陳明堂說,冬天很麻煩,要穿厚重的衣服,一回到住處就不會想再出門了。格陵蘭的夏天是永晝、冬天是永夜,永夜的時候「會覺得怎麼睡都睡不飽」。

一般人想不到的是,格陵蘭的夏天有個很擾人的東西,那就是極地的大蚊子。穿著牛仔褲都會被蚊子叮咬,夏天工作必須戴網狀的帽子防蚊。使用臺灣帶去的電蚊拍,聞起來還會有 BBQ 的味道。

格陵蘭望遠鏡所在的圖勒空軍基地,設備還不錯,有福利社、餐廳、交誼中心、健身房。不過生活單調,每天閒暇就是與當地軍人、科學家串門子;因紐特人並不住在圖勒基地附近,平時不會遇見。

每年有三天的時間,圖勒基地會舉辦雪橇比賽,在結冰的海面上,比賽狗拉雪橇。這時因紐特人就會來到基地,順道帶一些土產來販賣。 資料來源|「穹頂天眼—從格陵蘭看黑洞」紀錄片

人類即將看見黑洞

「黑洞影像,我覺得遲早會被拍到,事件視界遲早會被證實。」陳明堂說,格陵蘭望遠鏡的主要觀測目標,是 M87 星系中央的超大質量黑洞。黑洞本身是「黑」的,事實上看不到,但是我們可以看到它的陰影。陰影的亮光,來自於黑洞周圍的吸積盤

  • 黑洞模擬影像:因為大黑洞在中間,光線會轉彎,造成左側比右側更亮。中間黑色部分是黑洞的「陰影」,就是天文學家試圖拍攝的影像。資料來源|Hotaka Shiokawa

從地球看過去,黑洞實在太小,解析度必須達到幾十個「微角秒」,所有光學望遠鏡都無法達到,只能仰賴特長基線干涉儀

以現在的技術而言,有機會看到的黑洞只有兩個:銀河系中央M87銀河系中央黑洞位在南方,而格陵蘭望遠鏡是在北方,觀測目標自然就是 M87 了。

陳明堂解釋,M87 黑洞與銀河系中央黑洞,特質其實不太一樣。銀河系中央黑洞離我們比較近,較容易看到,但是 M87 黑洞其實是銀河系黑洞的 1000 倍重。

左圖為電腦模擬 M87 黑洞陰影,右圖是次毫米波特長基線干涉儀在格陵蘭望遠鏡加入後,在較高頻段 (230GHz) 可望取得的 M87 黑洞陰影。影像解析度為 40 微角秒。
資料來源|中研院天文所 VLBI / GLT 團隊

為什麼科學家想看見黑洞?

晚上一個人在荒野,你會想要點火、拿手電筒去照,看有什麼東西。好奇和不安全感,有時候是一體兩面。

陳明堂說明,看星星固然浪漫,但是科學家更關心的是「地球和太陽系的關係」、「地球是怎麼來的」這些問題。求知的過程中,得到了答案,會讓人感到安心。好比說我們知道月球、火星不會突然爆炸,而令人安心。最終,是想了解人和自然界的關係。

「黑洞、外星人、人類起源跟未來,都是大科學。」陳明堂說,看見黑洞是驗證人類的理性推理。空間裡面為什麼可以出現一個大洞,是不是有異度空間,很難理解。知道黑洞存在,可證明我們用的方法是對的,可用同樣的理論探究其他事情。

人類要真正能利用黑洞,技術上還很遙遠。陳明堂表示,未來如果人類開始製造宇宙船艦,太陽能恐怕不夠,需要更巨大的能源,恐怕就要利用黑洞。黑洞是很有效率的發電機,假如有個小黑洞繞著地球走,只要丟一兩顆石頭進去,就可以產生大量的能源,不必再燒石油、用太陽能。

先不管這些科幻的想法是否能實現,一群勇於挑戰的天文學家,已經腳踏實地,踏入了酷寒的格陵蘭,建置望遠鏡探究神祕的黑洞。

把望遠鏡搬去格陵蘭?太瘋狂了!

故事要回到大約十年前(2009 年),美國國科會將不再使用的 ALMA 原型機釋出,公開徵求科學家的提案。中研院和哈佛合作「觀測黑洞」的提案獲得接受,順利取得了這台望遠鏡。

陳明堂說明,想要用望遠鏡看到黑洞,需要極佳的解析度,因此技術門檻很高。第一,必須要有將近地球那麼大的望遠鏡。第二,望遠鏡接收的頻率,必須是頻率很高的電波。而高頻率的毫米波次毫米波天文儀器,直到過去十幾年,技術才成熟。

問題來了,由於望遠鏡要接收的電波頻率很高,必須擺在非常乾燥的高山上。就像我們觀星要去合歡山、大雪山,因為山上大氣透明度比較好,才能看得到流星雨。

天文科學的設備,很講求大氣透明度。

新的望遠鏡地點,必須距離夏威夷和智利原有的兩組望遠鏡夠遠,且在乾燥的高山,又要考慮交通、基礎設施,於是地點的選擇相當困難。陳明堂說,他們曾經考慮過紐西蘭,但是紐西蘭沒有符合條件的高山;他們曾經考慮過阿拉斯加,然而阿拉斯加沒有可用的基礎設施。

終於,找到一個瘋狂的地點──格陵蘭。陳明堂說,他們原來根本不知道格陵蘭島上有什麼,同事去 Google 一查,才發現格陵蘭有個大氣觀測站,且是美國國家科學基金會在運作。他們試著向對方聯繫,結果順利談成合作。現在全球重要的毫米波次毫米波天文望遠鏡,地點分佈如下圖所示:

中研院已在夏威夷有 SMA 望遠鏡,又參與了智利 ALMA 望遠鏡的建造,掌握世界上很少數的次毫米波望遠鏡。在地球的另一角:格陵蘭,蓋一座新的望遠鏡,三台望遠鏡就形成一個大三角形,連線成將近地球那麼大的望遠鏡。如此一來,黑洞的觀測,中研院就站在全世界的主導地位。 資料來源|格陵蘭望遠鏡網站

陳明堂說,最初打算去格陵蘭,十個人有九個回應:「你們太瘋狂了!為什麼要花這種錢?又不會成功。」他說,「一開始,我們完全不知道格陵蘭長什麼樣子,不知道冷的時候是怎麼樣。一群在熱帶長大的人,到那麼寒冷的地方,衣服都不知道怎麼穿了。但是同樣的,之前 SMA 望遠鏡要搬去夏威夷的時候,我們也不知道那裡是什麼樣子。」

格陵蘭、夏威夷,這些位置給我們不安全感,但同時也有冒險患難的精神。

前進格陵蘭:拆解、修改、組裝

2011 年,格陵蘭望遠鏡的瘋狂計畫,終於展開了。研究團隊來到格陵蘭的峰頂站台基地 (Summit Camp),先擺放大氣透明度的測量儀器,驗證當地是很好的天文觀測地點。

在格陵蘭峰頂基地,觀測大氣透明度。資料來源|「穹頂天眼—從格陵蘭看黑洞」紀錄片

接著在 2012 年,中研院團隊來到新墨西哥州的小鎮。那裡是個印地安人居住的沙漠地區,擁有知名的甚大望遠鏡 (VLA),也就是電影《接觸未來》的場景。由於 ALMA 的原型機擺在那裡,中研院派一群人待了三個月,來拆卸原型機。人員每天從住處開車到天文台,單程就長達 70 公里。這是格陵蘭望遠鏡建造的第一步,就已拆得轟轟烈烈。

ALMA 原型機拆卸完成後,運送到維吉尼亞州的軍港。中研院的團隊在這裡待了半年,試組裝望遠鏡。因為格陵蘭的物資、人力都有很大的限制,甚至如果少了一顆特殊的螺絲,可能要等好幾個禮拜才能取得。於是,在零件運往格陵蘭之前,得在美國本土先試組裝大型物件,確定沒有差錯。

2016 年夏天,望遠鏡搭乘一年只開一次的船班,運送到了格陵蘭的圖勒空軍基地。來到格陵蘭冰天雪地的現場,發現不少未曾被注意過的問題。例如,一般望遠鏡放置的山上,不會常年結冰,望遠鏡天線即使部分結冰,仍然會融掉。

但是格陵蘭情況不同,望遠鏡只要結冰就很麻煩了,必須加裝除冰系統。

陳明堂解釋,除冰系統的原理,是不讓外來水分黏著到天線的碟面上。並不需要將碟面溫度維持在零度以上,只要讓它比周圍環境高一度左右,這樣水分就不會附著而結冰。

另外,原來的望遠鏡結構是開放式的,許多儀器放在室外。然而在格陵蘭,儀器不能隨意放在室外。研究團隊花了一些功夫,才找到合適的夥伴──包含中科院的航空研究所、中鋼,重新設計望遠鏡基座,改裝支撐架構,並增建兩個機房。

2017 年 7 月 24 日,格陵蘭望遠鏡組裝完成,研究與工程團隊合影。資料來源|格陵蘭望遠鏡網站

捕捉極地的天光

2017 年底,格陵蘭望遠鏡終於開光。 2018 年 1 月,格陵蘭望遠鏡參加了全世界的特長基線觀測預演。出乎眾人的意料,格陵蘭望遠鏡竟然與智利的 ALMA 連上線了!

一般望遠鏡組裝完成後,需要花費大量功夫調校,很難立刻成功觀測,更不用說是仰賴高技術的特長基線觀測。原先大家根本不相信,才剛組裝好的格陵蘭望遠鏡能夠立刻與 SMA、ALMA 連線,進行特長基線的觀測。接著,在 2018 年 4 月份,格陵蘭望遠鏡參加正式的觀測,取得數據,並且一步步調適各種參數。

陳明堂笑著說:「本來說我們 crazy 的人,現在都說我們好厲害!」攝影|張語辰

陳明堂解釋,特長基線的觀測是很複雜的過程。拿到資料以後,要先把所有台站的磁碟,送到相關處理器中心(具有專門用途的超級電腦),接著要做校正、成像。而後須確認影像是真是假,是否有鬼影子在裡面,才可能開始談科學。特別是要看黑洞陰影,這是前所未見的影像,大家會更加小心,反覆檢查哪邊可能出錯。

特長基線干涉陣列的工作流程。 資料來源|ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J.Pinto & N.Lira. 圖說重製|林洵安

格陵蘭望遠鏡的下一步計畫,是將望遠鏡從圖勒搬到峰頂站台基地圖勒接近海平面,由於大氣透明度的限制,只能做某些頻段的觀測,無法達到很好的解析度。

雖然在圖勒應可看到黑洞陰影,但是如果要取得品質夠好的影像,仍需移到非常適合次毫米波段觀測的峰頂。不過,研究團隊尚在尋找經費、人力,希望最快能在 2021 年到達峰頂,讓臺灣登上觀測黑洞的更高位置。

延伸閱讀

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增胖難道都是過年的錯?——堅持兩大原則,你也可以吃得很享瘦

來一塊吧?圖 / wikipedia

對啦,我們就是拿那些散發香氣的可口點心沒轍。

花生酥心糖、麻花捲、開心果…這是個年貨排排站,春棗吃完還有麻荖、佛跳牆吃完還有年糕的萬惡年節。過年嘛,稍微肥一點點那是人之常情!相信各位在把食物塞進嘴裡時,腦中關於減肥的 plan A、 plan B 也排到 Z 去了吧?

有了計畫,肯定能趕上那展露身材的季節,趕緊吃!一切等吃完再來煩惱也不遲…真的是這樣嗎?

增肥容易減重難,莫忘那體重機上的悲鳴

雖然「吃完再減,享受當下」這個點子好像很棒,但現實是殘酷的:

你得至少忍受六個月在體重機上飆粗口的生活,才能穿回那件最小的褲子(哭倒

六個月是什麼樣的概念呢?就是你好不容易可以穿下那件買了好久的泳衣大秀身材,打開門卻發現即將邁入冬季。吃完肥,瘦完吃。這就像個永無止境的輪迴,難道我們只能和美食們永遠說再見嗎?

難道我們都不吃了?怎麼可能。圖 / maxpixel

大家都知道圍爐時候講減肥有多煞風景,我們吃,但我們要聰明的吃

瞧!那節日和體重曖昧難捨的關係

在討論如何吃之前,我們先來看看2016 年新英格蘭醫學雜誌透過發現了什麼。他們追蹤美國、德國及日本人們一年之中的體重變化,然後觀察到了微妙的事情:

  • 美國人的體重在一年中有三個高峰期,分別落在 4 月、 11 月及 12 月。
  • 德國人的體重高峰期在 4 月及 12 月。
  • 我們的亞洲好朋友日本則是 5 月和 12 月。

究竟這些月份和人們的體重有什麼關係呢?

嗯,只看數字好像很難有什麼特別的感覺,讓我們把數字換成節日吧!
4 月 = 復活節、 5 月 = 黃金周、 11 月 = 感恩節、 12 月聖誕節。

有感覺了嗎?沒錯,美國人平均在感恩節前夕開始增肥(約 0.1%),然後在聖誕節時全數飆升、迎來新年。我們熟知的日本黃金周也是增肥好時間,好不容易放假了,身心一同從緊繃的狀態下解放,回過神來,一切都回不去了呢。

回不去的是你我的體重。圖 / maxpixel

而在一般狀況下,體重會在第一個月內下降增加體重的一半,隨即進入五個多月的緩降期。這時人們的體重下降的極為緩慢,並在正式進入第六個月前上下擺盪,最後在第十個月到達最低點。

體重忽高忽低極不穩定,看起來像在玩溜溜球。但你知道嗎?節食才是真正的溜溜球高手。

上上下下的體重,像溜溜球一樣。圖 / flickr

節食減重計畫:無止境的胖瘦輪迴

說到減肥,就會想到節食。

吃了東西就會胖,所以只要我不吃,就會瘦下來。聽起來似乎很有道理,但事實上,利用節食來減肥是個非常糟糕的方式。節食會產生所謂的溜溜球效應:

減肥者利用激烈的節食方式讓身體快速減重,然後因嚴重的飢餓反應而讓體脂增加,體重迅速反彈。

這種減重現象只是短暫的。經過統計,一旦開始嘗試節食, 40% 的人會在五年後獲得比起他們減掉的還要更多的體重。研究表明,每個人的體重都有個「停損點」,當你試圖要把體重往下拉時,生理就會跳出來和你唱反調。換句話說,為了生存,生物比起減重會更容易增重

靠節食減肥萬萬不可。圖 / flickr

所以當你停止攝取正確、身體需要的食物時,就是在給自己的身體製造壓力。而這類的「意外」發生時,身體會開始逼迫你攝取熱量、囤積脂肪。同時,飢餓的身體讓你更容易受到食物吸引,最後陷入無法逃脫的惡性循環

這聽來很絕望啊,難道我們就無力回天了嗎?以下有兩大原則可以讓我們逃出泥沼,找回享瘦人生~

真正做到斷捨離:有意識的飲食選擇

選擇適當且適量的食物。圖 / wikipedia

「有意識」包含對自己身體的知覺:什麼時候飢餓?吃飽了沒?

避免食用加工食品,盡量攝取複合型碳水化合物,而非精緻澱粉。舉例來說,選擇白米、白吐司這類精緻澱粉會讓血糖快速上升,容易快速飢餓;若選擇紫米或糙米,則可以延緩血糖上升的速度。複合型碳水化合物由多糖組成,能維持血糖穩定,延長飽足感的時間。

有意識的飲食選擇不代表你就不能吃零食,你當然可以吃。但要適量

想吃零食的時候怎麼辦?可以選擇健康的零食,以堅果取代。想拿塊蛋糕犒賞自己?試著把蛋糕切的小片一點。要記得,當人體攝入簡單型碳水化合物和糖時,體內的胰島素會大幅度上升,促使身體開始儲存脂肪。嘴巴裡已經一堆食物,但眼睛還是餓?吃慢一點。慢慢吃,避免吃入過多的食物,享受美味食物的同時,還可以減輕胃部負擔。

如果真的吃不夠怎麼辦?那就再來一片唄!

找個喜歡的來做:養成規律運動習慣

養成規律運動習慣。圖 / pixabay

除了選對食物,你還可以透過大量的身體運動來幫助減重。但別想一步登天,直接就挑戰棒式半小時(?這不僅減不了肥、容易讓你受傷,進而灰心喪志。也千萬別被廣告上「最有效」的噱頭騙了,不是非得甚麼器材或甚麼運動才能減肥——世界上沒有最有效的運動。

找到一種你喜歡且願意堅持下去的運動。

喜歡高強度間歇訓練(HIIT)嗎?研究顯示 HIIT 可以在極短的時間達到不錯的效果;騎腳踏車、跑步、游泳、舉重或划船怎麼樣?當然可以,重點就是要定期做。

把運動當成一種習慣,像每天吃飯睡覺一樣,自然地去做。

到健身房鍛鍊 10 分鐘吧?即使沒有流汗也沒關係,日積月累下都會有成效。從 10 分鐘開始慢慢鍛鍊,有一天會發現 30 分鐘對你來說也只是小 case 了。就像一開始跑 800 需要走走停停,堅持下去你會發現一切都變得容易許多。

養成良好的習慣,當然就可以吃你手中的那塊年糕囉!

吃點心囉~圖 / wikipedia

 

參考資料:

 


泛科學院精選線上課程:爸媽需要搞懂的 14 堂大腦教養課(預購)

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一個頭兩種痛?那些年我們頭很痛

頭痛頭暈是幾乎每個人都曾經歷過的問題,發作起來真的讓人很不舒服。以最常見的一種頭痛類型「張力型頭痛」來說,在一些研究中指出,一年的盛行率甚至可以高達 8 成!也就是說,全台灣一年可能有超過 2000 萬人都曾發生過頭痛的問題,而且這個問題還有逐年上升的趨勢。在研究中也發現,女性朋友發生頭痛的機率( 88% )比起男性( 69% )要高出許多。

頭痛在多數的狀況下,是不會有大問題的。但在一些少數的狀況下,頭痛可能與中風、腦膜炎、腫瘤、顱內動脈瘤…等可能致死的疾病有關,所以在媒體報導中,你常會看見一些像是「頭痛勿輕忽, XX 歲年輕人頭痛後竟死亡」這類的標題。

大家看了這類的新聞可能會很緊張,但這類問題畢竟是少數,而且通常會伴隨特殊的症狀。今天團隊醫師將藉由這篇文章,完整讓你了解常見的頭痛原因有哪些?什麼狀況下可以嘗試自我緩解?什麼時候應該考慮就醫?甚至是應該立刻就醫?以後自己或身邊的人發生類似的狀況,就有個判斷的依據囉!

但如果你是因為文案寫不出來而頭痛,就不在這次討論範圍內囉。圖/pixabay

頭痛原因有哪些?有什麼症狀表現?

要了解頭痛,我們得先了解痛覺是怎麼產生的。一般來說,當棒子意外擊中頭部時,人體皮膚表層的疼痛接收器,就會收到被敲打的訊息,經過許多神經細胞的傳遞,最後將訊息傳至大腦感覺皮質,就會產生疼痛的感覺。但頭痛跟這種棒子敲到頭的狀況不太一樣,事實上可能有更複雜的機制,至今科學研究仍沒辦法完整解釋。

除了被棒子被敲到這樣的頭痛以外,頭痛基本上分為兩大類。一種是找不到特殊疾病所引起的頭痛,我們稱為原發性頭痛 (primary headache)。另一種是因為明確的其他疾病,所導致的頭痛,我們稱之為次發性頭痛 (secondary headache)。

目前我們還找不到明確的機制,可以完整解釋原發性頭痛是如何產生的,但有部分研究推測,原發性頭痛可能與頭頸部的肌肉酸痛腦內血管或神經細胞出現異常有關。

頭痛發作的原因有很多,大部分不是由其他疾病所導致的,這類頭痛醫學上通稱為原發性頭痛 (primary headache)。根據頭痛表現及發作位置的不同,可分為張力性頭痛、偏頭痛、叢發性頭痛三大類型:

  1. 張力性頭痛:為最常見的頭痛類型。症狀表現比較輕微,患者的頭部兩側常有像被繃帶緊緊綑綁的疼痛感。活動身體時,症狀通常不會加劇
  2. 偏頭痛:7 成的偏頭痛患者會感覺頭部單側鈍鈍的疼痛 7 ,常因為活動頭部、強烈光線及聲響而使頭痛加劇。一般會伴隨噁心嘔吐、畏光、視覺異常等症狀。
  3. 叢發性頭痛:急劇的疼痛一開始會從眼眶或太陽穴的位置發作,接著再轉移到頭部一側。該頭痛程度較前二者嚴重,沒辦法靠休息來緩解,通常會伴隨臉色蒼白、臉部盜汗、鼻塞或眼睛流淚等症狀。

此外,如果是由中風腦膜炎顱內動脈瘤一氧化碳中毒等疾病引起的頭痛症狀,我們稱之為次發性頭痛 (secondary headache)。這類型的頭痛不是單純緩解症狀就行了,若不及時處理疾病病兆,可能會出現危及生命的併發症。

圖/Medpartner 提供

看到這裡,你也許會擔心自己的頭痛,會不會是可能產生致命風險的次發性頭痛。不過別太擔心,因為大部分的頭痛屬於症狀較輕微的原發性頭痛,通常可以用以下介紹的多種方式加以緩解。如果真的很擔心是次發性頭痛,在文章末段我們有整理了注意事項,可以自行比對。

頭痛有什麼緩解方法?可以吃藥解決嗎?

上述三種原發性頭痛類型當中,張力性頭痛是最常見的一種,可在長時間內反覆發作,嚴重打亂日常生活的節奏。張力性頭痛可能由肌肉酸痛腦內血管及神經細胞異常,以及長期壓力所引起的。不過我們可以依照各個不同可能的誘發原因,來做出相對應的緩解方法。

【肌肉緊繃酸痛】

長期姿勢不良,或頭頸部同一姿勢維持過久,這些情況可能會導致肌肉容易緊繃及酸痛,進而引發頭痛症狀。可藉由調整姿勢、按摩肌肉、熱敷的方式加以緩解。

  1. 調整姿勢:身體處於坐姿的狀態下,應避免頭部過度前傾(不要當低頭族)彎腰駝背,以及長時間維持同一個姿勢,活動一下頭部及雙肩來遠離肌肉僵硬及疼痛的問題。
  2. 按摩肌肉:用不會產生疼痛的力道來按摩頭部後側頸部肩部來紓解緊繃的肌肉。
  3. 熱敷:利用瀝乾後的熱毛巾來熱敷,或按壓肌肉痠痛的部位。

【腦內血管及神經細胞異常】

攝取過量的咖啡因及酒精會使腦內血管及神經細胞出現異常,可能會讓大腦對頭部的感覺變得更敏感、微小的痛覺被放大,進而引發了頭痛的症狀。

  1. 減少咖啡因的飲用:少量的咖啡因可以使血管收縮以達到止痛的效果,但飲用過量咖啡因(每天超過 2 杯咖啡)的話9 ,容易產生咖啡因戒斷的症狀,其中包括了頭痛、容易疲倦、精神難以集中等等。
  2. 遠離酒精飲料:酒精可能會影響腦內神經傳導的正常運作,進而引發頭痛、失眠、噁心嘔吐等症狀。

【長期壓力】

長期壓力可能引發頭痛外,還會增加罹患胃食道逆流胃潰瘍的機會。建議可以透過冥想、心理諮商或適時放假休息等方式,以舒緩生活所帶來的壓力,守護自己的身心健康。

在藥局購買止痛藥該注意的事

除了上述提到的緩解方法,在一般藥局購買止痛藥也是緩解頭痛的方法之一。

選擇止痛藥的第一步驟是先查看藥物所含的成分,頭痛患者可以先選擇不含咖啡因成份且副作用相對較少的乙醯胺酚( acetaminophen ,常見商品名:普拿疼。),除非醫師或藥師有特別建議可嘗試其他種類或複方的止痛藥3

此外每一種止痛藥的成分在劑量上有所不同,購買這類成藥時請務必向藥師確認藥物有什麼副作用?符不符合自己當前的症狀?服藥時需遵循藥盒上的指示來用藥,不要因症狀尚未改善而擅自增加藥物劑量,這樣不只容易產生藥物的副作用,而且可能對肝、腎功能造成負面影響,反而危害自己的健康哦!

如果是一般原發性頭痛,依上述方式緩解頭痛,照理說是不用去看醫生的。但相反的,頭痛伴隨某些症狀時,是必須特別注意的,萬一不小心耽誤的話,可能會出現嚴重的併發症。為了防範未然,接下來我們要教你如何分辨什麼症狀可考慮就醫檢查,以及什麼症狀需要立即就醫

每一種止痛藥的成分在劑量上有所不同,購買這類成藥時請務必向藥師確認藥物有什麼副作用?圖/pixabay

頭痛什麼時候要看醫生? 

較輕微的頭痛,大部分可以透過改善生活習慣,或服用成藥的方式來緩解。但如果出現以下症狀時,可考慮就醫,讓醫師評估後,進行適合的檢查:

  • 頭痛加劇難以緩解
  • 持續發高燒(體溫超過攝氏 38 度,需評估病毒或細菌感染的風險)
  • 耳鳴(需要評估是否因為過敏或鼻竇炎所導致)
  • 視覺異常變化(可能是腫瘤、偏頭痛或青光眼等疾病造成)

要特別提醒的是,需要開立哪些檢查,醫師會針對你的症狀以及理學檢查結果,進行綜合評估。不是每個人都需要腦部斷層或核磁共振。在不需要這些檢查時,硬要做檢查,不只是醫療資源的浪費,也同時讓自己暴露於過多的放射線風險中。

但有些頭痛可能會產生嚴重併發症,甚至是致命的,這種狀況下就不可不慎。某些疾病如中風、急性腦膜炎、顱內動脈瘤,都可能出現頭痛的症狀,但同時也常併發其他症狀,因此我們必須學會辨識這些頭痛以外的症狀特色,才能避免嚴重的風險。當出現以下疾病症狀時,患者就有必要立即就醫:

  • 中風:臉部表情不對稱(微笑時嘴角一側較低,嘴歪)、單側手臂無法舉起、說話突然變得不清不楚
  • 顱內動脈瘤破裂:劇烈頭痛、噁心嘔吐、頸部僵硬、視力模糊、意識不清
  • 急性腦膜炎:初期可能會出現頭痛、頸部僵硬發燒的症狀
  • 癲癇發作:四肢不由自主抽動、意識狀態改變

圖/Medpartner 提供

幾乎每個人一生當中,都會經歷過頭痛所帶來的困擾。頭痛如果不去設法緩解,單靠意志力忍耐,其實是沒有必要的。因此,透過改善生活習慣、保持身心愉快,在真的需要時正確使用藥物等方式來緩解頭痛,可以讓頭痛這個問題對生活的影響降到最低。也別忘了牢記上面幾個必須「立刻就醫」的症狀,也許在某一天,會幫助到自己,或者是救了身邊的人一命也說不定。

參考資料

  1. Mayo clinic: Tension headache
  2. Medscape: Tension headache
  3. Uptodate: Patient education: Headache treatment in adults (Beyond the Basics)
  4. Uptodate: Tension-type headache in adults: Pathophysiology, clinical features, and diagnosis
  5. Uptodate: Tension-type headache in adults: Acute treatment
  6. Uptodate: Tension-type headache in adults: Preventive treatment
  7. Uptodate: Characteristics of common headache syndromes
  8. Gary D. Carr. Alcoholism: A Modern Look at an Ancient Illness. Primary care : clinics in office practice. Volume 38, Issue 1, March 2011, Pages 9-21.
  9. Bertil B. Fredholm, Karl Bättig et al. Actions of Caffeine in the Brain with Special Reference to Factors That Contribute to Its Widespread Use. Pharmacological Reviews March 1999, 51 (1) 83-133
 


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牛牛不過吃個草,也可以衝康到微生物世界?

陳俊堯
慈濟大學生命科學系 助理教授

 

 

除了牛,微生物也吃草!?

牛得吃草才能活。牛是動物,草是植物,但是動物和植物之間的事,居然搞到微生物世界都發生了不得了的動盪。

如果你是熟知微生物世界新聞的人,應該可以猜到後面的故事了。牛要吃草,吃下去的草裡有大量纖維素為主的植物多醣,影響腸子裡的細菌組成。細菌用了這些多醣來發酵,其中古菌們啃了有機物後產生甲烷,甲烷組成屁被牛排出,大氣裡甲烷濃度升高。甲烷是溫室氣體,人吃的牛越多,大氣裡甲烷越高,地球變熱,又把人類往滅亡的方向推進了一點。好可怕。

牛的腸內菌種會將醣類轉換成甲烷,經由牛屁釋放到空氣中。圖/pixabay

上面講的事的確沒錯。但我要講的不是這個你已經聽過的故事。

草食性動物吃草,直接影響被吃植物的生存和能量分配,吃得認真點還可能會改變當地的植物組成。如果一棵植物被啃掉一半的葉子,一定會設法趕快從土壤裡把氮源吸起來讓自己造新葉來補光合作用的不足。不過植物認真吸走氮源,也就表示土壤裡的微生物能用的氮源也變少。

植物生長難免會有枯枝落葉,這些東西在地表逐漸分解,都變成供應土壤微生物的養份。2015 年在美國懷俄明州的研究就發現,少了草食動物啃食的草地土壤裡,細菌真菌的數量比較多,而且分解植物纖維素木質素的基因、呼吸和分解含氮化合物的基因都比較多(Peschel et al. 2015)。好像動物多吃兩口,就會讓微生物們縮衣節食了。

植物是土壤有機物的主要來源。圖/作者提供

2017 年的一篇研究也發現,動物的啃食不只傷到植物,躺在土裡的微生物也中槍。在研究的這個區域裡數量最多的細菌是 Actinobacteria 門的菌種,而真菌的第一名則是 Ascomyces。在有動物啃食的區域,Actinomycetes 門細菌的數量變少,導致多樣性增高,但是 Ascomyces 門真菌的數量反而增加,讓多樣性降低。這個因為啃食造成的數量變化還伴隨著較低的土壤含碳量、微生物分解纖維素木質素的基因變少、呼吸作用和分解含氮分子的基因也變少。

似乎在草食動物來搶食物的後果是微生物退讓,利用養份的狀況都變差了。

另一個在奧地利森林裡做的研究也看到類似的狀況。在有牛隻啃食植物的地方,不但菌相改變,還發現原本可以吸存甲烷的森林土壤,因為菌相改而變成會向外排放溫室氣體甲烷(Mutschlechner et al. 2018)。就算不放屁,牛也一樣可以藉別人的手來衝康地球。

先別管微生物,你有沒有想過毛毛蟲?

但是你一定沒想到下面這種影響,來看看這篇最近出現的有趣報告。這個研究想看動物啃食的影響,比較了開放給草食動物覓食的區域,以及用網架隔離動物進不去的區域。要比較什麼東西呢?他們找了這個地區常見的蛾類幼蟲 (spring webworm caterpillars, Ocnogyna loewii),要來比較在這些草地上毛蟲的腸道菌相。

實驗結果發現這菌相還真有不同,毛蟲在小時候群居期的菌相還算接近,長大一點獨自行動後,兩組的菌相開始變得不一樣。難道說,作者認為牛隻在草地裡走來走去吃草,會嚇得毛毛蟲拉肚子而改變腸道菌相?

蛾類 Ocnogyna loewii  的幼蟲。照片來自 Ziva & Amir,CC BY-NC-ND 2.0 授權。

你猜錯了,不是。毛毛蟲沒辦法「看見」一隻牛走來走去。但是,走來走去的牛可以吃光某些好吃的植物,改變當地的植物組成。而當它們羽化成蛾時,會隨機在植物上產卵,下一代就以那植物為食。科學家們發現兩區草地上的植物組成不一樣,推測是因為植物改變,進到毛蟲肚子裡的食物也改變,在被採回實驗室分析後就得到不一樣的菌相。

牛啊牛啊,你吃個草就天下大亂了,那人的罪孽該怎麼辦呢?

吃草的牛會影響土壤裡及植物上的菌相。照片來自 DominikSchraudolf,CC0 授權。

參考文獻

  1. Berman TS, Laviad-Shitrit S, Lalzar M, Halpern M, Inbar M. Cascading effects on bacterial communities: cattle grazing causes a shift in the microbiome of a herbivorous caterpillar. ISME J. 2018 Aug;12(8):1952-1963.
  2. Eldridge DJ, Delgado-Baquerizo M, Travers SK, Val J, Oliver I, Hamonts K, Singh BK. Competition drives the response of soil microbial diversity to increased grazing by vertebrate herbivores. Ecology. 2017 Jul;98(7):1922-1931.
  3. Mutschlechner M, Praeg N, Illmer P. The influence of cattle grazing on methane fluxes and engaged microbial communities in alpine forest soils. FEMS Microbiol Ecol. 2018 May 1;94(5). fiy019.
  4. Peschel AR, Zak DR, Cline LC, Freedman Z. Elk, sagebrush, and saprotrophs: indirect top-down control on microbial community composition and function. Ecology. 2015 Sep;96(9):2383-93.

 

本文轉載自MiTalkzine,原文《老牛吃草引發的蝴蝶效應》

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【GENE思書軒】科技為什麼會讓人欲罷不能?

未來的智慧手機可能會人機合體,依許多人無時無刻都離不開手機的狀況來說,這搞不好才是最符合人性的需求,沒有之一。

有長輩批評年輕人現在都不跟周遭的人互動,成天只盯著手機螢幕看,愈來愈沒人性,說完掏起手機,傳了不要成天盯著手機的長輩圖 ⋯⋯

成天盯著手機不是因為沒有朋友,反而是因為太關心朋友,我們在乎朋友在臉書中貼了去哪鬼混的八卦、Instagram 傳了啥美圖、LINE 上揪了啥好康,更關心自己貼的東西有多少人看、有多少人按讚、他們究竟會說啥。

成天盯著手機不是因為沒有朋友,反而是因為太關心朋友對自己的注目。
圖/pixabay

科技慢慢讓人成癮

讓人欲罷不能的不只手機。過去只有智障手機的年代,沉迷電玩而毀掉學業或事業時有所聞,我就有兩位大學同學因為沉迷電玩,幾乎足不出戶不上課考試而且斷絕社交生活,以致於無法大學畢業,後來也不知去向。

我人生中最後一次沉迷電玩,是大一升大二的暑假。當時一起暑期住宿的室友大多數時間都回天龍國鬼混,留在學校實驗室做實驗的我,偷偷用他們的電腦玩他們平時玩得不亦樂乎的電玩。為了克制我學期中打電動的衝動,我電腦裡不安裝電玩,想說暑假偷用室友電腦玩一玩又不影響課業。大概玩了一個多月吧,有次我在實驗室假裝認真做實驗時,覺得好不耐煩,因為心中想著的是什麼時候把無趣的實驗隨便做完,然後溜回悶熱的宿舍打電玩。

正當我不在乎實驗是否做得好不好時,我突然驚覺,我整個心思都被電腦裡該死的電玩給控制住了,以致於我根本在隨便敷衍實驗工作,一心只想到虛擬世界裡和數位怪獸士兵廝殺,生活中的其他認真和美好事物彷彿不再重要。我當時嚇出了身冷汗,沒想到一向以自制力為傲的我,還是讓電玩給牢牢控制了。

那天,我還是放下手邊的實驗溜回宿舍打了場電玩,當晚關了機,從此再也沒打開過室友的電腦。後來,當我滑智慧手機玩如憤怒鳥、Candy Crush Saga 和寶可夢等遊戲到一個地步,那天的情景就會浮現在我腦海,然後我就會很害怕地不敢再玩那些遊戲。

我們知道毒品、香菸、咖啡、酒精能讓人上癮,但現在媒體上有愈來愈多網路成癮、電玩成癮、性成癮、賭博成癮、刷卡成癮的討論。因為科技的發達,以及對人性的洞見愈來愈清楚,這對許多聰明的企業家來說,都是寶藏,懂得讓人們上癮到欲罷不能要心甘情願地掏腰包來為消費。例如 Netflix 的影集一集播完會直接續播下一集,要使用者阻止才會停止,利用懶惰的人性,讓人在網站上的時間愈來愈長。

圖/pixabay

人人都有成癮的基因

好書《欲罷不能:科技如何讓我們上癮?滑個不停的手指是否還有藥醫!》(Irresistible: The Rise of Addictive Technology and the Business of Keeping Us Hooked) 就要來探討科技日新月異的時代中,我們究竟有多欲罷不能。

紐約大學商學院的社會心理學家亞當.奧特 (Adam Alter) 在《欲罷不能》提到幾個很有意思的例子,指稱那些聰明到設計出令人欲罷不能產品的天才,私下卻嚴禁家人使用,例如賈伯斯就不讓自己的孩子使用我讀完這本電子書的 iPad。矽谷所在的加州舊金山灣區有禁用手機和平板電腦的私立學校,據說七八成家長都是高科技公司高層主管。

忍不住想滑手機,並不是意志力的問題,這是科技始終來自人性。發明網際網路和電郵的天才們,並沒有要人們欲罷不能,但我們就是不自覺地陷入其中。儘管圈內人視為豺狼虎豹,很多家長為了應付調皮的小孩,硬塞 iPad 給他們的情景在大街小巷中恐怕天天上演。在餐廳裡,一桌上全家大小全都盯著手機螢幕滑不發一言也不算詭異了吧?

欲罷不能》這本書沒提到,可是你聽說過「奶頭樂」(tittytainment) 嗎?這看似低俗的名詞,是美國前總統卡特的國家安全顧問布熱津斯基 (Zbigniew Brzezinski) 提出來的理論,指能讓人著迷、低成本又帶來滿足感的低俗娛樂內容。

由於生產力不斷上升,世界上大部分人口將不用也無法積極參與產品和服務的生產。貧富差距越來越大,對立越來越明顯,對於掌握全球八成以上財富但卻只佔總人口兩成菁英,要避免被低端人口反撲或者革命,最好的方式就是提供後者可以吸吮的奶頭。為了安慰這些人,他們的生活應該被大量娛樂活動(比如網路、電視和游戲)填滿注意力和不滿情緒,讓他們在不經意間就接受了自己的境遇。

「奶頭樂」看來有點像是陰謀論。當然,我們知道販賣高度成癮的毒品是重罪,可是經營和販售的是令人行為成癮的社群網站、色情網站、手機、遊戲呢?換來的並非是牢獄之災,而是名利雙收,又能玩「奶頭樂」,何樂而不為呢?

上了癮,你會愈來愈慾求不滿,離不開那些可以帶來快感的東西,會開始追求它們,越來越忽視生活中的其他方面。《欲罷不能》指出,我們人人都有成癮基因,美軍在越戰期間在越南胡搞瞎搞時,他們輕易就能弄到海洛因等毒品來嗨。海洛因是惡名昭彰地難以戒除,美國政府擔心不僅灰頭土臉地輸掉越戰,還讓大量海洛因成癮的美國大兵回國後造成嚴重的社會問題,於是投入了大量資源在研究。

然而有趣的是,這些毒蟲美軍回國後,有 95% 的人從此沒再碰毒品。這究竟是啥狀況?神經科學的實驗發現,只要離開了當初使老鼠或人們上癮的環境,不再提醒他們那些快感的存在,癮頭就無疾而終了。是的,遺傳上我們都會成癮,可是很大程度上還是有賴環境來助威。因此酒癮也好,電玩成癮也好,很大一部分原因是只要經過酒吧或回到如狗窩般的宿舍,就會一再提醒自己來一杯或打一場。

轉移注意力吧,讓你的人生不要過得太無趣

科技令人上癮並非現在才有的,過去也很多人抱怨電視令人成癮,但是科技總是變本加厲的,電視畢竟還是被動接受資訊。現實是很殘酷的,我們在現實世界裡有太多怨憎會、愛別離、求不得,慾求不滿的魯蛇在虛擬世界裡可以是肆無忌憚的溫拿,那為何還要在現實世界中奮鬥呢?

智慧手機更把這種為所欲為的快樂隨身攜帶,即使是阿宅也能出門假裝不宅,我們每天盯手機螢幕的時間可能超過三小時。結果,人們的注意力愈來愈短暫,據說快和金魚差不多了。

圖/giphy

美國已經出現了一些治療行為成癮的機構,一天的費用近四百美元,說不定這在台灣也會有商機,遊戲公司可以先讓人上癮大賺一筆,再偷偷成立別的公司來治療上癮的青少年再狠賺一筆(誤)。如果只是批判行為成癮,恐怕是無法滿足大多數讀者需求的,所以探討我們如何避免或擺脫行為成癮,也是很合理的。

家長可能要先自制抵抗塞 iPad 輕鬆應付小孩的衝動吧?甚至該讓小孩學會觀察身邊美好的事物,周遭的一花一草一木都有各自的美;對已經上癮的人,尋找替代品、養成新習慣、拉開與誘惑的距離、適度懲罰和獎勵自己、避免環境的誘惑、降低誘惑的威力,都不是輕易就能辦到的,但都值得一試,否則一生都被無益的東西控制住,人生又有何趣?

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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等等!進入科學界工作前,你知道什麼是科學素養嗎? ──《科學素養》推薦序

這是最好的時代,也是最壞的時代;這是智慧的時代,也是愚蠢的時代;這是科學的時代,也是疑慮的時代。

想投身科學,你了解科學了嗎?

我大學唸書之前能夠讓教授榮獲國科會傑出研究獎的論文,現在能否用來升等都難說。這二十多年來,學術界對科學論文的質與量有更高的要求,意味著時代的進步,但也促成論文造假的誘因。

愈來愈多的大學批量製造了愈來愈多的大學生,可是大學畢業生的薪資卻倒退十幾年,而且博士班卻愈來愈難招到學生;政府過去投注愈來愈多的資源在高科技的創新,可是競爭力卻似乎被韓國和對岸不斷趕超,愈來愈焦慮的政府只能要求研究成果要馬上有用,基礎研究愈來愈不受到該有的重視。

這是一個無比焦慮的時代,但也可能是個充滿機會的時代,至少讓人投身科學工作前就該清楚自己的志趣,而非盲目一窩蜂。就像大文豪狄更斯在《雙城記》(A Tale of Two Cities) 裡著名的開場一樣,每個時代都有其雙面。當一個經濟體要轉型而能夠更富裕和先進,就不可能單純依賴過去代工的經驗,還有讓學生不顧興趣專長一窩瘋地往理工領域裡擠,忽略健康有活力的社會需要多元多樣的人才。

投身科學工作前就該清楚自己的志趣,不要不顧興趣專長一窩瘋地往理工領域裡擠。
圖/pixabay

身為科學工作和教育的一員,我當然希望更多熱血能加入,但更希望後輩都是了解狀況並且能夠樂在其中的。科學研究是艱辛的,也是充滿挑戰的;是孤獨的,也是充滿樂趣的;是高度專業的,也是廣闊無邊的。投身科學工作的有志之士,在基礎科學的研究愈來愈多挑戰的情況下,能不好好認識這個最了不起的智性活動,如何成就我們今天人類史上最高效的社會嗎?

我們的社會普遍是尊崇科學的,偽科學也就是搭著大眾對科學的崇敬和信任招搖撞騙,可是不少志同道合的有識之士,也為推動全民科學素養而努力不懈。然而,即使是理工科系出身的人們,就一定具備了該有的科學素養了嗎?

科學素養,了解一下

日本物理學家池內了,除了是位成功的科學家,他也為日本大眾寫過不下五十本科普書!是位多產的作家。他的這本給年輕學子的《科學素養:看清問題的本質、分辨真假,學會用科學思考和學習》(科学の考え方.学び方)雖然成書於二十幾年前,但仍適合今天有志科學的學生一讀,認真地在迷惘的時代指引出清晰的方向。現在的學子何其有幸,我也希望大學時就能讀到這本書。

身為在大學裡任教,有志科學教育和科普傳播的科學工作者,我是很羡慕日本的,因為日本有不少大師級的科學家,在繁忙的研究工作之餘,仍不忘孜孜不倦地寫書為大眾解釋複雜的科學知識,出版社也提供專業的編輯協助,這讓日本人的科學專業不輸歐美,甚至可能有過之而無不及。近年日本也出現了不少諾貝爾獎得主,就是他們長期投資科學最具體的收穫。

在《科學素養》這本書中,池內了分享他在科學之路上的經驗,談的不只是他熟悉的物理學而已,他交代了自己為何投身科學研究,闡述科學的思考法和歷史,討論現代科學的目標、特徵和難解問題,也提出科學家的責任與倫理、科學與社會的關係等。他沒有美化科學,誠實地揭示科學的限制等。科學在不同時代展現出不同的面貌,清楚地了解其脈絡才能深入探索。

科學素養》寫得非常的淺顯易懂,雖然可能有些專有名詞讓人感到陌生,可是高中生閱讀之後也可能很有收穫,尤其是在決定大學的求學方向時,認清科學家所追求的是否和自己的志趣相投,相信能夠讓人做出更好的決擇!

認清科學家所追求的是否和自己的志趣相投,相信能夠讓人做出更好的決擇!
圖/pixabay

科學學者和學生,除了必須學習妥善掌握複雜的科學理論和實驗,同時也應該有批判思惟和獨立思考的能力,並且清楚科學在歷史中的脈絡和社會中的互動,因為有很多政策議題有賴通曉科學並且有溝通能力的知識份子來提供建言。

讀了《科學素養》,仍不足以成為真正有科學素養的人,但至少會略知科學素養,並且想要成為有科學素養的人吧!

本文為《科學素養:看清問題的本質、分辨真假,學會用科學思考和學習》(科学の考え方.学び方)
推薦序,原文刊登於 The Sky of Gene


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