最後一隻雌斑鱉人工授精後死亡,可能是「水中大貓熊」絕種的最後一根稻草

中國蘇州動物園最後一隻雌性斑鱉Rafetus swinhoei)在 4/13 的人工授精結束後死亡。根據報導,麻醉及人工授精過程進展順利,在開始之前身體狀況良好,死因尚不清楚。已經計劃進行屍檢,並且已經收集並保存了她的卵巢組織。

如果在越南湖泊中的兩隻未知性別的斑鱉都是雄性,那麼斑鱉就正式成為殭屍物種,即使有個體存活,卻再也無法繁衍並有生態功能。

從廣布種到今天苟延殘喘的悲劇

斑鱉是世界上體型最大的淡水龜類之一,曾廣泛分布於中國長江下游和太湖地區。古人稱之為癩頭黿。過去幼體常被當成中華鱉Pelodiscus sinensis)成體常被當作黿Pelochelys cantorii),早在 1873 年便已命名卻直到 2002 年後才被確認為有效種。因為人為獵捕和環境破壞數量急遽減少,早期的人撈到或看到大鱉就直接吃了,誰管牠是什麼?而雌性個體又因需要上岸產卵的原因,更容易被抓去吃掉。長年下來,能對族群較有貢獻的大母鱉被越吃越少,最後從曾經的廣布物種變成今天苟延殘喘的局面。

斑鱉的故事就是一連串的人謀不臧造成的悲劇。過去數十年間,中國境內有幾間動物園都有飼養斑鱉,但過去一直被當成黿隨意養著,直到發現是斑鱉後,或許為了營運考量弄出了水中大熊貓的稱號,並將其移入空調室飼養,很多個體就在這個時候因為環境劇烈變動而死亡。

最後幾隻個體又因為動物園本身的本位主義和調配問題拖很久才成功配對,當時雌雄個體都已經是九十歲以上的高齡。一開始園方曾嘗試讓這一對斑鱉自行交配,直到 2015 年才發現雄性的陰莖在早年時與其他雄性打鬥嚴重受損,能夠交配但無法正常授精。鱉的生殖器有一堆複雜的觸手狀結構(其實我覺得比較像船錨),這些觸手狀附屬物必須要鑲嵌到雌性的生殖構造才能成功授精。

鱉的雞雞是中間下排中立邪惡的位置。圖/Zug, G. R. 1966

前幾次人工授精雌鱉都有產下卵但沒有成功授精,推測可能是雄鱉精液品質不佳所致。而人工授精小組才剛完成了與新加坡動物園非瀕危巨鱉物種的合作,真正完善了他們的人工授精技術並採到至今最佳品質的精液。然後雌鱉就死亡了……

麻醉和人工授精兩爬類動物風險極高,但因為人的關係拖到別無選擇最後造成一個物種幾乎宣告滅亡,沒有什麼比這更可悲的了。現在越南那兩隻透過環境 DNA 確認存在的兩隻斑鱉就是這個物種的最後希望。

除了希望這個物種能再有一線生機之外,也希望台灣能好好珍惜自己的物種,不要再因為人的考量去進行保育行動,最好的時機拖過了最後什麼都來不及是最愚蠢也最可悲的。

參考文章:

 

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梅毒怎麼爆發的?淫掠一時爽,事後火葬場——《哥倫布大交換》

燒殺淫掠的代價:梅毒大暴發

第一起記錄在案的梅毒爆發,發生於 1490 年代中期的義大利。

1494 年,法王查理八世為聲張自己對那不勒斯王位的權利,帶領著分別來自法蘭西、義大利、瑞士、日耳曼,與其他地方的五萬名兵士,翻過阿爾卑斯山脈進入義大利。這場戰役本身並沒有任何全面戰鬥壯其聲色,反而是這支軍隊,身後帶著那支常有的隨軍隊伍,一路同時演出慣常的燒殺淫掠。

那不勒斯人堅壁清野,向自家城池退卻。一俟查理的大軍攻進那不勒斯城穩坐下來,他就發現義大利各地因他的長驅直入大感震驚,已立時將個人歧異放到一旁,聯合起來共同對付他。此時西班牙的費迪南與伊莎蓓拉也備感焦慮,不想見法蘭西在義大利地區稱霸,正趕忙派軍前來。查理只好收拾行李,跋涉回返法蘭西。於是整個過程:戰鬥、淫虜、燒殺,又再度反方向上演一遍。

梅毒螺旋體的電子顯微照片。圖/wikipedia

而原本只是慢慢、悄悄散布歐洲的梅毒,一如梅毒流行病學所言予人的印象,便在這場侵襲行動中一下子如火烈燒,在義大利蔓延成一場疫疾。斑疹傷寒可能也同時快速傳布─—它是另一支典型的隨軍隊伍。也正是在義大利,日後伏爾泰那句諷刺警句的真實性首度獲得展示:「若有三萬人正與敵人進行殊死戰,雙方人馬勢均力敵,那麼我敢說,雙方鐵定也各有二萬人身染疱疾。」

查理在 1495 年 11 月回到里昂,在那裡解散了他的人馬;而這些成員,血液裡帶著幾十億螺旋體各自四散,或解甲回到他們散居十幾地的家園,或繼續加入他處新的戰爭。隨著這支軍隊成員的四處散布,梅毒以閃電速度前進全歐與舊世界其餘地區,其勢已不可擋。

圖/wikipedia

及至 1495 年夏,梅毒身影早已在日耳曼地出現,因為神聖羅馬帝國大皇帝麥克西米連曾在沃木斯發出敕令,稱它為「邪惡痘瘡」,並歸罪於褻瀆上帝之故。同一年裡,瑞士與法蘭西人都抱著恐怖心情記錄它的到來。最遲不過 1496 際,梅毒抵達了荷蘭、英格蘭。同年,希臘也知道它了,1499 年輪到了匈牙利與俄羅斯。

及至世紀之交,從倫敦一直到莫斯科,大量歐洲人「為這個新來的法國痘瘡所苦,悲慘、待援,臭不可聞,簡直在地面腐爛……(忍受著)不可忍受的爛瘡與灼痛折磨,手臂、肩膀、頸脖、腿脛,全都巨痛不堪,因為骨頭與肉都分離了。」全歐都在一場性病疫疾的魔掌緊箍之下。

一發不可收拾

疫疾一路前進,進入非洲,在那裡「如果任何野蠻人染上了這個一般稱為法國疱的疾病,多半都會死去,很少治癒。」它也在中東出現,時間早在 1498 年,結果亦大同小異。葡萄牙人是最早得到這個感染的一群,可能也把它帶得最遠,繞過好望角東去。1498 年梅毒在印度現身,然後又快馬加鞭趕在葡萄牙人前頭,1505 年不到便抵達廣州。於是十年之內,它從加勒比海進抵了中國海,為人類的航海天才、也為人類社會的愚騃歷歷作證。

所幸當初一開始,「恥辱感」並未加諸梅毒此病,我們今天才得以研究它早期的歷史。早期有關梅毒的記載,一大特徵為多屬傳記性質。比方幽默大家胡滕,就彷彿想要一示那個年代的坦白風格,把自己所受的病情折磨寫了一本小冊子,內容詳盡,令人毛骨悚然。而且還多此一舉奉告:他老爹也得了同樣的病,更把整本書題獻一位樞機大主教!因此我們對早期梅毒的認識,唯一的限制,只受十六世紀的診病能力所限。其他則百無禁忌,事事詳錄。

—————-編按:下文含梅毒患病潰瘍、示意圖與照片,不喜慎入—————-

 

 

 

 

 

 

圖/wikipedia

既有這些豐富文獻,身為性病學者若也同時好古,就不但可以追蹤梅毒疫疾的歷史,還可以找出它的治療史以及病情特徵史。在後面這項領域,亞實特做出過最好的分析研究,雖然他去世距今已超過二百年,他可能仍是歷來最偉大的性病學家。他對這個法國佬病的早期歷史所寫的文字,是至今為止最好的二手研究。他將這段歷史分為五大階段:

◎ 1494 – 1516 年間。在這段期間裡面,得病的最初跡象是生殖器出現小潰瘍,然後各式紅疹長遍全身(早期相關文獻對此紅疹現象都做有生動描繪,包括 1496 年文藝復興畫家杜勒所繪)。隨著 皰疹蔓延到身上,病人的口腔、上顎、小舌、下顎、扁桃腺也常遭破壞。大型粘性腫瘤屢見不鮮,病人痛楚不堪,肌肉、神經無一不痛,夜間尤其嚴重。然後整體身體狀況惡化,經常導致早期死亡。

手指上的第一期梅毒硬下疳。圖/wikipedia

◎ 1516 – 1526 年間。梅毒病情出現兩大新症狀:骨部發炎,造成嚴重疼痛,最終造成骨頭與骨髓腐壞。有些病人的生殖器會出現硬膿塊,類似疣或雞眼。

◎ 1526 – 1540 年間。梅毒惡性普遍減緩,平均膿疱數變少,粘性腫瘤則時有所聞。鼠蹊淋巴腺腫脹發炎現象變為普遍。落髮、掉牙也很常見,但或許是汞中毒所致,因為當時用汞治療梅毒。

第二期梅毒的典型表現:手掌上出現皮疹。圖/wikipedia

◎ 1540 – 1560 年間。一些比較嚇人的症狀持續減少。淋病現象成為梅毒早期病徵的「最主要(若非長期)症狀」。在此之前,以及此時之後的許多世紀,都常把淋病與梅毒混為一談。

◎ 1560 – 1610 年間。梅毒的致命性繼續減低,此時只出現一種新症狀:耳鳴。

及至十七世紀,梅毒已變成我們今日所見的狀況:非常危險的感染,可是對病人的侵襲已經不能稱得上猛爆性的攻擊。有關病勢減緩的紀錄,令亞實特深受激勵,開始懷抱起希望─—縱非滿懷信心─—認為此病最終將完全消失。

 

 

 

 

本文摘自《哥倫布大交換:1492年以後的生物影響和文化衝擊》,2019 年 3 月,貓頭鷹出版

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生孩子只能在醫院?認識台灣走向生產醫院化的歷史

  • 文/洪郁真

說到「生孩子」,現代大多數人想到的畫面,應該是產婦與醫護人員在醫院手術房裡的畫面。

「生孩子」絕非只有在醫院生產而已。圖/maxpixel

但在以前,產婦大多是在自己家中,依靠產婆或鄰里間有生產經驗的年長女性協助接生與後續照顧。由於協助者缺乏醫療知識的關係,產婦與新生兒都面臨驚人的死亡風險,如俗語「生得過雞酒香,生不過四塊板」所描述的,當年女性生產過程的順利與否,幾乎同等於生與死的差別。

到了近代,女性生產的場所從家中變成醫院,主要照護者由助產士轉變為婦產科醫師,這個生產流程由醫療體系介入管理的情況,稱之為生產醫院化(hospitalization of birth)或醫療化(medicalisation)。那台灣社會是在何時經歷這樣的轉變呢?

除了婦產科醫生,還有專業產婆的存在?

除了上述那種帶著簡易裝備,上山下海到產婦家中幫忙的傳統產婆外,台灣在日治時期逐漸建立起現代醫學系統。1897 年台北醫院設立「看護婦養成所」,開啟公立護士的教育制度,後於 1902 年制定助產婦的修業課程規範。

1927年江氏阿鳳取得臺北州知事頒發之看護婦合格證書。圖/中研院臺史所檔案館數位典藏

1923 年,臺灣總督府規定,除了從台北醫院助產婦本科及速成科畢業的女性可直接從事產婆工作外,曾通過產婆考試、或畢業於指定私立助產婦學校或產婆講習所的女性也可報名官方考試,取得合格證書後從事產婦相關的工作。隨著越來越多累積專業知識的助產士(又稱新式產婆)投入社會,產婦及嬰兒的死亡率逐漸降低,助產士也成為台灣婦女接生與照護的主力──咦?那婦產科醫生呢?

原來在 1920 年代的台灣,雖然已有少數通過完整醫療教育的婦產科醫生(例如台灣第一位女醫師,主攻婦產科的蔡阿信),但對於當時保守的風氣來說,「由男醫生幫女性接生」的觀念還是太難接受了一點,1960 年代初期由婦產科醫生接生的嬰兒還只占兩成。直到1972年,婦產科醫生接生率首次超過助產士,到了 1992 年醫院甚至直接取消助產士的編制,上醫院生孩子的模式變成台灣的常態。

原來台灣現在仍有助產師?

雖然產婆行業在台灣已沒落,卻沒有完全消失。2003 年,政府施行「助產人員法」(原名稱:助產士法),「助產師」(Registered professional midwife)位階出現,不過根據衛福部 105 年出生通報統計年報,2016 年由醫生接生的新生兒占整體的 99.87%,僅 0.07% 的嬰兒由助產師接生。相較於日本 2017 年的統計,助產師接生的比例達 4.8%

BBC影集《呼叫助產士》(Call the Midwife)描述助產士的培訓與工作。圖/imdb

現代的助產師與過去傳統的產婆不同,以產婦需求與身體狀況為主體,給予合適的生產指導,讓孕婦選擇在自家、助產所或配合的醫院中,根據身體的步調,較低醫療介入的方式生產,也成為到醫院以外的一種新選擇。

在陳育青和蘇鈺婷兩位導演拍攝的紀錄片《在祝我好好孕》中,就可看見助產師如何運用按摩、音樂或熱水澡等方式,讓孕婦與寶寶在安全又溫暖的氛圍中相見,成為產婦及其家人在懷孕生產過程中,除了醫療專業外,另一股輔助的力量。

 

「生產」是開啟我們生命的第一件大事,紀錄片《祝我好好孕》懷抱著「台灣囡仔和媽媽能笑著相見,生產不再是女人的苦難」這樣的願望而生。希望不僅僅是一部紀錄片,更成為一扇改變生產風景的視窗。《祝我好好孕》院線上映&公益巡迴熱烈募資中!

  • 註:當時助產婦講習所分成收日籍女性的本科與收台籍女性的速成科,兩者修業年限分別為 2 年和 1 年。

參考資料:

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從理論、懷疑到相信——人類探尋黑洞的漫漫長路(下)

廣義相對論與黑洞的愛恨情仇

人們常說,廣義相對論「預測」了黑洞。這句話只說對了一半──根據相對論,巨大的恆星最終無可避免變成黑洞,但是相對論的黑洞存在著問題。

1965 至 70 年之間,潘羅斯和霍金(Stephen Hawking)證明,廣義相對論預示黑洞裡存在一個密度無限大、時空曲率無限大的奇異點。在這裡,二十世紀新物理的兩大體系──相對論與量子力學並不合!

微觀的世界會發生許多量子力學的效應,相對論卻是巨觀的,並沒有關心到微觀的問題。在黑洞奇異點這個無窮小的極端狀況下,相對論無可避免地要接受量子力學的挑戰。有些物理學家試圖整合兩大體系,提出「量子重力」理論。

史蒂芬·霍金。圖/NASA

黑洞的奇異點,可能是個量子重力主導的世界。相對論預測的黑洞,所有東西掉進去就出不來,不可能有輻射。然而量子力學用機率的觀點描述世界,不再有絕對的零,承認「無中生有」的起伏,真空並不是真的空。量子重力理論,則認為重力也會有量子起伏。考慮了量子現象之後,澤爾多維奇(Yakov Zeldovich)、貝肯斯坦(Jacob Bekenstein)和霍金發展出一套新理論,說明黑洞不是真的那麼「黑」,事件視界會有「霍金輻射(Hawking radiation)」。

相對論的黑洞,更不可理解的是「裸奇異點」,也就是沒有被包藏在事件視界裡面、觀察者有可能與它接觸的奇異點。相對論「容許」裸奇異點出現,但是裸奇異點的存在會引發思想危機,尤其是決定論的哲學觀點。難道,它會混亂無章地,突然把遠古時代的一個事件吐出來嗎?世界上的因果關係是否會被動搖?

面對這項危機,潘羅斯提出了一個耐人尋味的方案:「宇宙審查猜想(Cosmic censorship conjecture)」。也許大自然早已設計了另一個機制,讓裸奇異點不能存在,來阻止這種奇怪的事情發生。這個猜想,物理學家至今議論紛紛。到底是我們的世界觀還無法接受這樣的挑戰,抑或是宇宙真有這樣巧妙的機制?

在現實世界尋找黑洞

我們回到現實的宇宙,該如何尋找黑洞呢?一般的恆星不會發出強烈的 X射線,但是中子星、黑洞可以,於是 X射線是尋找黑洞的線索。不過因為 X射線天文觀測必須飛離大氣層的干擾,因此發展得很晚。1971 年,新的 X射線望遠鏡觀測到一個可疑的天體──天鵝座 X-1 雙星系統。這個系統中,一顆星發出 X射線而幾無可見光,另一顆星正好相反。

錢德拉 X射線望遠鏡拍攝的天鵝座 X-1 雙星系統。圖/NASA/CXC/SAO

1974 年,索恩與霍金打賭天鵝座 X-1 是黑洞,索恩賭「是」,霍金賭「不是」。這個問題是可以得到答案的,假如發出 X射線的星體質量超過 3倍太陽質量,根據歐本海默的理論,它就無法以中子星的形式作,只能變成黑洞。

到了 1990 年,霍金趁索恩去莫斯科做研究的時候,闖入索恩在加州理工大學的辦公室,把當年的「契約」找出來,壓指印認輸。於是索恩贏得了賭注──一年份的情色雜誌。這搞到索恩的太太相當驚慌!

M87星系中央,藍色是在X射線所見到的熱氣,橘色是在電波所見到的相對論性噴流。圖/X-ray: NASA/CXC/KIPAC/N. Werner et al Radio: NSF/NRAO/AUI/W. Cotton

從 1963 年發現類星體之後,隨著了解越來越多,天文學家發現它的本質其實是「活躍星系核」,能量的供應來源,顯然是超大質量黑洞吸積物質的過程。有些活躍星系核甚至有相對論性噴流(註:「相對論性」指速度非常快,快到接近光速,必須用相對論描述)。例如 EHT 的觀測目標 M87 星系,不但有活躍星系核,還有高速而筆直的噴流。這些證據一再指出,中間有個巨大的黑洞在作怪。

我們的銀河系雖然不是活躍星系核,中央仍然有個黑洞,位在銀河系中央的人馬座A* 無線電波源。天文學家長期追蹤銀河系中央一些星體的運動軌跡,證實中央需要有個黑洞,其質量高達太陽的4百萬倍。

  • 影片說明:凱克望遠鏡長年追蹤銀河系中心的星體運動軌跡,據此計算出超大質量黑洞的性質。

2015 年 9 月,當廣義相對論百週年紀念活動如火如荼進行時,雷射干涉重力波天文台(LIGO)史上第一次接收到重力波。訊號經過分析,得知是雙黑洞合併事件,兩個分別為 36 和 29 倍太陽質量的黑洞撞在一起,最後合而為一。

經過數十年的觀測,許多天文現象,都必須用黑洞來解釋。在第一張黑洞影像出現之前,黑洞作為現實宇宙中的天體,多數天文學家沒有疑問了。

第一張黑洞的直接影像

想要看到黑洞的事件視界非常困難,因為黑洞太小了。如果有個和地球一樣重的黑洞,它的史瓦西半徑只有不到一公分。M87星系的超大質量黑洞,當然大多了,但是我們如果要從地球上看見,就必須達到驚人的解析度,差不多是要在台北看清楚蒙古草原上的一根羊毛!

在 2017 年 4 月,EHT 終於拍到史上第一張黑洞的直接影像。這是利用特長基線干涉技術,加上全球戮力合作,聚集最強大的望遠鏡組合,才有可能辦到。接著由中研院天文所等全球好幾組人馬,處理龐大的資料,分別反覆確認之後,終於在 2019 年 4 月 10 日將這個了不起的成果公諸於世。

EHT拍攝到的M87黑洞,是人類史上第一張黑洞影像。圖/EHT Collaboration

拍到黑洞照片,又能告訴我們什麼?

霍金早就向索恩認輸了,天文學家也幾乎都相信黑洞是宇宙中的天體,那為何還要大費周章拍攝一張看起來像甜甜圈的黑洞照片呢?為了證明愛因斯坦的天才嗎?

科學哲學家孔恩(Thomas Kuhn)認為,常態科學家並不是在挑戰目前的「典範(paradigm)」,而是在典範之下從事解謎活動,基本上是在處理三種問題——確定事實、將事實與理論對應、使理論連貫。

許多天文學家關注的並非「廣義相對論是否正確」,而是在此理論架構下,我們可以確定更多關於黑洞的事實。星系如何誕生、如何演化還是一個謎團,而星系中央的超大質量黑洞與此息息相關。是黑洞吃飽了才長出星系,還是星系夠大才有能力長出黑洞?還是雞生蛋、蛋生雞的問題?我們的銀河系中央也有一個大黑洞,它是否可以幫助解答銀河系的誕生,進而解答我們為什麼在這裡?

另一方面,黑洞事件視界的觀測,也是事實與理論的對應。廣義相對論不僅承認黑洞「存在」,也描述了黑洞「該長什麼樣子」。我們需要實際觀測,看黑洞是否真的長這樣。

過去我們所知的都是黑洞的間接證據,從強烈的 X射線、周邊星體的運行軌道,得知它與相對論推衍出的黑洞一致。好比說,我們在森林裡面,看到某種動物的腳印、糞便,知道牠顯然存在於附近。但是誰知道大自然不會給我們意外呢?看到牠的身影,我們更確定是我們預想的那種動物。

天文觀測不停地向黑洞本身推進,從黑洞在周圍留下的腳印,追到了黑洞的蹤影。我們無法真正看到黑洞「本身」,因為光線沒辦法從黑洞出來,但是看到黑洞的「剪影」,看見事件視界的輪廓,也確認中間真的有個不發光的洞,使我們更接近黑洞一步。

對於現實世界觀察或實驗的範疇,總會有個邊界,而科學家不斷嘗試擴展邊界。廣義相對論設下了一個能夠觀測的極限邊界,那就是事件視界,裡頭的光出不來,無法看見。如今,天文觀測終於開始觸及到理論劃下的邊界,這個開疆拓土的知識探求,令人相當興奮!

愛因斯坦本人都還沒走到這一步。他不相信黑洞存在,因為黑洞違反生活經驗。但是人類的「經驗」是不斷重新劃界的,人們的相信與懷疑經常都很短暫。科學的過程,則在理論與觀測不斷的辯證之中,挑戰知識的邊界。黑洞原來是完全超越現實經驗的,科學家先由理論洞察出黑洞的存在,如今更將其轉為可直接觀測的東西。觀測的邊界擴大,也開闊了人類的心智。原來我們生活的世界這麼有意思!

  • 影片說明:廣義相對論磁流體力學模擬,得到黑洞剪影的預期模樣(Credit:Hotaka Shiokawa)。

不斷擴大觀察的邊界,越多事實可以與理論對應。這次拍到的黑洞影像,科學家將它和廣義相對論克爾解比較,並且初步發現是一致的。利用「廣義相對論磁流體力學」的電腦模擬,得到理論預測黑洞周圍的光線分布,比較之下,確認觀測結果符合一個順時鐘旋轉的克爾黑洞。

這代表說,過去幾十年理論家的預測,至少是相當成功的。克爾找到旋轉黑洞的解,潘羅斯和霍金證明穩定的黑洞都是是克爾解,如今真正看到的黑洞,的確與此一致。

解釋黑洞,一定是用廣義相對論嗎?

我們需要留意,這張黑洞影像是與廣義相對論的預測「一致」,但不確定是否只有廣義相對論能夠解釋。EHT發表的論文說明,這次拍到的影像與與克爾黑洞一致,並且檢驗了其他幾個替代方案(包括相對論及非相對論的其他黑洞假說)。這張照片確實殺掉了幾種假說,不過還有一些理論是不被排除的,而目前仍無法分辨。

科學家不斷尋求在各種情境下測試相對論,黑洞觀測即是強重力場下的測試。黑洞是相對論可解釋的邊緣地帶,現在相對論暫時通過了測試,但是繼續測試過程中,也許會發現更多問題。

因此,觀測到事件視界並不是終點,廣義相對論與量子力學的戰場於茲揭幕。這次EHT發表的一系列論文中,第一篇第一段就談到,「在史瓦西之後超過一個世紀,在廣義相對論與量子力學統合上,黑洞仍處於基本問題的心臟地帶。」未來有更高解析度的黑洞影像,科學家將有機會測試不同重力理論的預測,而後可以繼續詢問:一定是廣義相對論嗎?

我還可以從另一個角度切入思考,一定是廣義相對論嗎?前文說過,牛頓力學也可以描述某種「黑洞」(黑星)現象,而且還與相對論預測的黑洞有幾分相似。假想一個情境,在相對論出現之前,人類就看到黑洞,說不定也會認為這是牛頓力學的成功預測?我們發覺,牛頓力學也有能力粗糙地描摹或預測黑洞,只不過歷史發展沒有給牛頓這樣的表現機會。

這意味著,不同理論可能都有能力在某些程度上成功掌握著黑洞樣貌。是誰暫時取勝,則牽涉到科學史的複雜背景。人類尋找黑洞的過程,主要是以相對論作為重力理論的典範(註:孔恩的術語),於是當科學家發覺相對論真的預測黑洞,其中包括一些牛頓力學無法說明的現象,這時就會說,相對論取得一定的成功。相對論目前成功了,但不是絕對的勝利,黑洞不見得是專屬於相對論的東西。

我們看到,理論都有成功之處,也都有侷限。在黑洞的解釋上,牛頓力學不如想像那麼失敗,而相對論與量子力學在黑洞的不合,則顯現了相對論的侷限。今天看到黑洞與相對論的預測一致,也許只是暫時的一致。量子重力或未來的其他理論,可能將更成功地解釋黑洞的觀測現象,甚至促成新的科學革命。

我們不用過度迷信愛因斯坦。不過話說回來,仍然無庸置疑的是,廣義相對論在這一百年來取得了重大的成功。當我們了解到科學理論的侷限,反而更懂得欣賞廣義相對論革命性的意義。在廣義相對論典範之下的黑洞探尋,經歷多年的相信與懷疑,終於在理論與觀測的辯證之中,把人類的心智推進到一個從未能以現實經驗想像的領域。

參考資料:

  • Bartusiak, Black Hole: How an Idea Abandoned by Newtonians Hated by Einstein and Gambled on by Hawking Became Loved. New Haven: Yale University Press, 2015.
  • Begelman, Mitchell C., and Martin J. Rees. Gravity’s Fatal Attraction : Black Holes in the Universe. Cambridge: Cambridge University Press,
  • Curiel, “Singularities and Black Holes.” Stanford Encyclopedia of Philosophy. February 27, 2019. Accessed April 15, 2019. https://plato.stanford.edu/entries/spacetime-singularities/.
  • “Event Horizon Telescope.” Event Horizon Telescope. Accessed April 15, https://eventhorizontelescope.org/.
  • Event Horizon Telescope Collaboration, et al. 2019, ApJL, 875, L1, L4, L5, L6
  • Kuhn, Thomas S. The Structure of Scientific Revolutions. Chicago, IL: University of Chicago Press,
  • Melia, Cracking the Einstein Code: Relativity and the Birth of Black Hole Physics. Chicago: University of Chicago Press, 2009.
  • Thorne, Kip S. Black Holes and Time Warps: Einsteins Outrageous Legacy. New York: W.W. Norton,
  • Will, Clifford M. Was Einstein Right? : Putting General Relativity to the Test. 2nd ed. Oxford, UK: Oxford University Press,
  • 史蒂芬霍金著,郭兆林、周念縈譯,《圖解時間簡史》,台北:大塊,2014。

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通知水稻缺鐵的信差 蔗糖

就算沒有蟲蟲大軍和黑手指,缺乏礦物質也可能要了植物的命

可能很多人都有類似的經驗,明明我都有定時澆水阿,也沒有甚麼奇怪的蟲來咬我的植物,為甚麼它還是漸漸枯萎死掉了?其實,決定一株植物能不能成功長大開花結果的因素很多,除了充足的陽光、空氣和水,土壤裡的各種礦物質含量也是很重要的。土壤中缺乏某些礦物質、或是土壤環境不利植物吸收某些礦物質,都可能是植物短命的原因。

世界上的土壤種類很多,每種土壤裡面各種礦物質的含量也都不一樣,每種植物需要的各種礦物質含量也不一樣。如果有某一項作物的需求量很大,卻沒有夠多適合他的土壤怎麼辦呢?這就是世界上超過一半人口的主食──水稻遇到的麻煩,水稻經常無法從土壤中獲得足夠的鐵。

是不是覺得有點奇怪?鐵可是地球地殼中含量前五名的元素,水稻怎麼會很容易遇到缺鐵的情況?沒錯,雖然地殼中含有豐富的鐵,但鐵的生物有效性很低,也就是說,水稻很難直接從土壤吸收鐵離子到體內。

鐵的生物有效性低,水稻很難直接從土壤吸收鐵。圖/pixabay

土裡有鐵也無法吸收,水稻怎麼辦

為此,水稻發展出一些可以用來對付缺鐵情況的策略。其中一種是透過釋放酸到土壤,幫助鐵的吸收,當水稻缺鐵的時候,可能就會透過釋放更多的酸幫助水稻吸收土壤中稀少的鐵。除了增加酸的生產,提升水稻內運輸鐵的效率也是方法之一。而不管是要增加酸的產生還是加速鐵的運輸,都需要很多基因一起配合,這些基因主要可以分成幫助吸收鐵和運輸鐵的。

如果覺得想到基因就覺得混亂的話,可以這樣想,缺鐵就像是水稻的敵人,而幫助吸收和運輸鐵的基因就像是幫水稻製造武器的人。但這些基因要怎麼知道它的表現時機到了?武器產量該增加了?人類有神經細胞用來傳遞訊息,通知身體做出反應,但水稻要依靠誰來傳遞缺鐵的訊息呢?

天神的信差,赫耳墨斯(Hermès)。圖/pixabay

透過2018發表的一篇研究發現:蔗糖可能是傳遞水稻缺鐵訊息的信差之一。當水稻面臨缺鐵逆境的時候,蔗糖作為訊息傳遞的因子,會提高在地上部濃度,並且降低在地下部濃度,進一步發動缺鐵的各種策略。

科學家怎麼知道是由誰傳遞訊息的?

為了知道由誰傳遞訊息,科學家先觀察當水稻開始處在缺鐵環境,和水稻產生缺鐵反應之間發生了甚麼改變,因為這個改變就有可能是進一步通知整株水稻缺鐵逆境的傳訊者。結果,科學家發現生長在缺鐵環境的水稻光合作用速率下降了(缺鐵反應),而造成光合作用速率下降的可能原因是:(1)葉綠素濃度下降或 (2)蔗糖累積在葉片,對光合作用產生負回饋抑制。

如果知道這兩者中,是誰造成光合作用速率下降,就可以知道誰可能是負責通知缺鐵消息的人。

那究竟誰才是讓光合作用速率下降的兇手?偵查案件,案發的時間點是非常重要的,實驗發現葉綠素濃度下降的時間比光合作用速率下降還要晚,因此它的嫌疑先被排除了,所以,是蔗糖累積在葉片造成的嗎?經過調查,發現水稻缺鐵初期葉片的蔗糖濃度確實上升了。所以,現在我們知道水稻的缺鐵反應光合作用速率下降,來自於水稻地上部蔗糖累積,但要怎麼確認:蔗糖可以當作訊息,通知水稻啟動抵抗缺鐵計畫?

蔗糖。圖 /wikipedia

在水稻中,蔗糖除了當作能量來源,也能作為傳遞訊息的分子

想到蔗糖,我們可能知道它是植物中運輸糖的主要形式,不管是葉綠體合成剛出爐的糖要送到植物根部儲存,或根部儲存的糖要送給正在成長的果實,都要先轉換成蔗糖,再透過韌皮部運輸。除了作為植物運輸糖的主要形式,提供植物生長代謝的能量之外,蔗糖也可以用來傳遞訊息嗎?

鐵是由根吸收的,直觀地想,會覺得最深刻感受到缺鐵的應該是根吧!由根產生的物質來通知水稻缺鐵,感覺很合理,但由葉片光合作用的產物────來傳送訊息似乎比較難想像。

在反駁這件事之前,我們先來看看一個有趣的實驗。

在一個阿拉伯芥(一種模式植物,常被用來觀察並將它的生理現象類推到其他植物)的實驗中,把一棵阿拉伯芥的根分別放到有鐵的環境中和缺鐵的環境中,然後檢測兩邊的根的基因表現,會發現兩邊與缺鐵相關的基因表現都被提升了,表示兩邊的根都增加抵抗缺鐵武器的生產。

這告訴我們,當植物受到某個逆境刺激時,並不是只有感受到的部位會有反應,而是整棵植物一起參與的。所以就算在缺鐵時,首當其衝的是根,葉片參與抵抗缺鐵也是有可能的

阿拉伯芥實驗示意圖。

透過以上實驗,可以知道植物的葉和根並不只是自掃門前雪,他們彼此是有連結,會互相幫助的,所以,由葉片產生的蔗糖作為傳遞水稻缺鐵訊息的分子聽起來是不是比較合理了呢?但,蔗糖又不會說話,究竟它是怎麼告訴水稻:「我們現在缺鐵喔!」

提高地上部濃度,降低地下部濃度蔗糖濃度改變發動水稻抵抗缺鐵策略

根據科學家的研究,答案是透過改變蔗糖在水稻地上部(葉、莖系)和地下部(根系)的濃度。剛剛說過,科學家發現缺鐵時,水稻光合作用速率下降的原因是地上部蔗糖濃度增加,其實,同時也有觀察到地下部的蔗糖濃度下降,因此他們推測不同部位蔗糖濃度改變就是蔗糖通知水稻缺鐵的方法,讓水稻在知道是時候啟動抵抗缺鐵計畫後,增加吸收鐵及運輸鐵相關基因表現量,製造更多的武器來抵抗缺鐵逆境。

為了證明「地上部蔗糖濃度增加,地下部蔗糖濃度減少」是啟動水稻缺鐵反應行動的原因,科學家利用人為方式,提升缺鐵水稻地下部蔗糖濃度,如此,就相當於阻止了利用蔗糖濃度改變傳遞訊息這件事。

結果真的發現,在生長液中添加糖,提高地下部蔗糖濃度之後,原本被缺鐵啟動的吸收鐵和運送鐵的基因表現又下降了,水稻不多製造對付缺鐵情況的武器了,變得看起來和生長在不缺鐵環境中的水稻一樣,證明蔗糖在地上部和地下部的濃度改變確實可能是一種傳遞訊息方式。

水稻缺鐵時地上部(葉、莖)及地下部(根)蔗糖濃度變化示意圖。

「蔗糖是信差,可以用來傳遞訊息,啟動水稻抵抗缺鐵計畫」這句話現應該不只是名詞和動詞的組合了。透過這個研究,除了知道蔗糖不只能當作卡路里,也透露出,或許除了蔗糖之外,還有很多分子在植物中可能不只有一種功能。如果你用心聽植物說話,說不定會有其他更有趣的發現!

參考文獻:

Sucrose is involved in the regulation of iron deficiency responses in rice (Oryza sativa L.) Plant Cell Reports (2018) 37: 789–798 https: //doi.org/10.1007/s00299-018-2267-8

 

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地震來了躲桌下可以嗎?應該怎麼做才恰當?

  • 文/阿樹

就像漫畫進擊的巨人第一話的情節一般,地震防災的困境,並不是人們不知道有地震威脅,而是很容易就忘了…直到下一次電視上再瘋狂播送,或者是自己遇到,才會問:「對喔,地震來時該怎麼做才對?」

身為地震知識推廣平台,理所當然也要分享給大家地震防災知識,不過有許多的地震防災作為所強調的點是「觀念」而非「做法」,難以用 SOP 的方式提供給大家。換句話說,本篇能提供的是「我個人的做法」和「為什麼這麼做的理由」。當然,我的做法法並不一定百分之百適用在每個人身上,但藉此能知其所以然,在遇到急難時才能有所變通。

臨「震」不亂:不同情境的避難原則

阿樹最常被朋友問到的問題是「地震來到底該不該跑?什麼時候該跑?」,這問題可分成以下幾個情境:

【一、上班、上課中,發生大地震】

遇到這個情境,就是先找掩避躲再說,原因有二:

  1. 多數情況我們不知道搖晃會不會越來越大,如果是離我們很近的強震,根本是不會有站穩的機會,當身體開始有明顯感受可以確認是地震(震度起碼已達 2 級),數秒內就會達到無法站立的程度,這種情況下還想做「關瓦斯、開門、再躲好」的一連串動作,幾乎是不可能做到的。
  2. 大地震來時,你永遠不會知道會不會有東西倒下來,因此確實做好頭部防護,甚至躲桌下是將受傷風險降到最小的方式。而若沒有穩固的桌子時,至少也選擇最近的柱子、遠離易倒的櫃子矮牆等地方。

如果是比較小的地震,也將會在很短的時間內就結束,即使躲到桌下也一下子(數十秒內)的時間,不過以我個人的經驗來說,多數情況下大概只有我會有嘗試躲避。雖然很多人都覺得,躲在桌子底下似乎蠢蠢的。但就我認為這件事並不蠢,花幾秒鐘可以讓自己減少災害風險是再簡單不過的道理,最起碼,把性命和羞恥心放在同個天平上反而才是蠢事。

真的遇到需要避難時,就先別管蠢不蠢了!桌子子也盡量找穩固的,此照只是示意圖。圖/震識提供

【二、正好待在家,遇到大地震】

確實,不同的情境下會有不同的做法:

  • 如果是煮飯用火,確實把火源瓦斯關掉是當務之急,在過去許多在用餐前後時間發生的大地震,火災是主要的二次災害。
  • 而無論是洗澡、上廁所等比較難馬上離開現場的情況,倒也不用太著急,當然也是選擇靠近穩固處、避免掉落物為首要指導原則,並活用手邊的物品。
  • 若在睡著中遇到該怎麼辦?筆者建議:「那就起碼讓自己睡覺的地點,不要有掉落物的威脅!」不過這點屬於事前預防,我們稍後再說。簡單來說即使是睡著的情況,我們都應先預想遇到地震的應對方式,正因為我們無法確知地震發生的時間,才需要去預先設想不同情境。

眾說紛紜:「生命三角」「防震床」真的有用嗎?

這問題也是阿樹在不同場合都很常被問到的,生命三角的論述是基於「整棟房子倒塌時,很多生還者是從某些堅硬物與倒塌物的三角空間救出」而發展出來的理論。但這樣的論述有許多問題,譬如:

  • 沒有考量全面的統計數據
  • 沒有考量地震情境的多元性(包括震源特性、建物強度)
  • 太過強調「最好的選擇」

當然,也有專業的防災專家曾對此提出看法,在此就不多羅列說明。但從這個例子我們發現,多數的防災倡儀者會因為地震情境太過於多元,無法提供大家「完整 SOP」的防災建議,只能提醒大家如何評估出「相對較好的選擇」。因此,若有某種倡議是「這樣做就對了」的武斷說法,我會建議「想一想和以往防災建議是否有衝突,再決定要不要接受」。

至於防震床,阿樹覺得是有夠獵奇的產品,許多內容農場還十分推崇,令人感到不可思議。對於這項概念產品(我不太想相信這個會真的有賣),在此提出兩個想法:

  1. 近代台灣的地震史,有多少比例的房子是應聲全毀的?如果多數「正常」的房子有這麼脆弱,我們再來考慮這產品。但若要考量偷工或不肖建商的問題,應該是要從根本著手解決的。
  2. 睡覺習慣是否會把手腳掛在床緣?這樣一來會不會被這種自動化設備先弄受傷(直接上演絕命終結站?)還有更多意想不到的情境是這種概念產品無法處理的。

對於防震來說,臨震時的想法很簡單,就是「盡其所能穩住自己、不讓自己被壓到砸到」,而實際上我們多數能做的事,都是在「事前的準備」上。

事前預防:多一分準備少一份災害

在談防災的準備之前,我們先做個簡單的調查,如果以下三個問題,您曾想過二題以上並思考或實踐相關作為,筆者認為您至少是很有防災意識的。:

  • 您覺得您家的房子遇到大地震時穩固嗎?要怎麼確定?
  • 您有準備防災避難包或者是相關用品嗎?
  • 家中的櫥櫃等傾倒或掉落會造成危險的家具有固定好嗎?

或許,有些人對於以上的問題,還是很沒有找到一個自己也覺得適用的答案,或是也有前面提到像生命三角、防震床的疑惑,其本質是出於大家對「房子會不會倒」的恐懼,因此最直接的事前準備,就該是「確保自家的耐震能力」。這方面雖非阿樹的專業,但可以提供一些查詢的方向和準備:

【一、查明建築年分、地震危險區】
要直接有個查詢建築系統是有點難度的,因為建物主要是依當年的耐震法規來蓋,不過因此我們可以將年份作為第一個考量方向。

台灣建築耐震相關規範關鍵年分。圖/國家地震工程中心

譬如比較重要的幾個關鍵年份如:1974、1982、1999、2005 年前後,耐震的標準都多少有一些的差異,並不是說越老的房子越危險,而是說當年的科學知道的沒有現在多,因此較老的房子或許可以請專業的土木或營建相關專家以現在的角度重新評估。當然,包括本站之前所提過的「地振動強度的可能值」,雖然現在才剛起步,但這未來也是該逐漸納入考量的概念,至少,我們希望在潛勢高、可能發生震度較高的地方,能有更完善的考量。

台灣地震潛勢圖2015版。圖/科技部

【二、依據建築型式,評估耐震度】

這部分也是要仰賴專業,但如果今天我是個外行人,要如何切入了解呢?或許我們可以先研讀一下營建署網站上可看到的耐震設計規範與解說,進而決定是否要尋球進一步的諮詢。

舉例來說,在附錄的「耐震工程品管」中有提到一些現今審查時的原則,如儘可能採用簡單、對稱及規則之外型,或是使用較短之跨度及較近之柱距,這也意味著我們如果看到不對稱、挑高或是對柱體大小數量距離有疑惑時,就可以尋求土木或建築專家提出疑問,不過裡面有涉及許多專業術語,真心覺得還是很不安的朋友,直接請人來評估檢測最快。另外,還有一個專門評估「街屋」這種常見的老屋型式的街屋耐震網,如果型式是符合該網站的,可以試著輸入參數計算,算完也可以評估是否需要進一步檢測,自己的屋子自己顧!

【三、備妥急救包,隨時更新】

避難包的部分,個人覺得這是會有個人需求差異的問題,絕對是沒有百分之百正確答案。舉例來說,在城市地區的食物與一般性藥品的準備比重就不若離都市較遠的地方重要,然而居家中的長者,在震後如果缺乏水電、個人或慢性病藥物的需求,就可能也該納入防震包的考量,甚至家中有平常陪伴如親小孩的毛小孩們,是不是也能照顧到他們?因此在本文阿樹對避難包只有最簡單的兩點建議:

  1. 避難包是讓你度過災後什麼東西都缺的兩三天用的!
  2. 避難包不是讓你去「防震」,而是預防之後的不便和困擾!

不一定要做得像日本有一堆很新奇厲害的防災食品、用品,(不過筆者覺得他們這方面的產業真的很有規模),但至少要準備一些自己必定會用上的東西。進一步的防災包討論由於涉及各種災害情境,這部分我們在近期另一篇防災演練的情境討論中會再提到。

【四、穩固危險、易落物品】

固定廚櫃,阿樹個人覺得這應該是目前所有地震防災做為中,唯一可以稱得上是 SOP 的工作。

以過去常見情況看來,只要震度大於五級的情況搖個一陣子,很多東西就會掉滿地,因此至少利用簡單的工具將笨重的書櫃、衣櫃、電視固定在牆上,一來可以在地震時減少被砸到或是家具傾倒困住的風險,二來也可以有效減少災損。

固定廚櫃,是筆者認為唯一可以稱得上防震 SOP 的工作。圖/pixabay

至於實際的做法還是非常多元,無論是高貴但美觀一點的系統櫃、再平價一點的瑞典家具也有鎖上牆的工具,或者是更簡單的利用角鐵加矽利康等材料自行固定,只要做的確實,起碼都比完全沒做來得好。當然也有租屋族因房子或房東因素沒辦法鑽鎖牆壁,那就只好用比較簡單的防震措施或是調整家具的擺設(起碼不要讓衣櫥有機會壓到睡夢中的自己)。

身為地震科普知識傳播者,還是期待能讓大家知災、防災,終極的目標是希望大家除了能主動「問問自己可以做什麼」,也能藉由各種知識的累積後,「想想自己能做什麼」。

本文轉載自震識:那些你想知道的震事,原文為《那一天,人們終於想起了地震的恐怖:就在臨震的那一刻》,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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當仇恨、歧視滿天飛,還能繼續「言論自由」嗎?

  • 作者/Kum Long Yin

即使不同意,仍要捍衛發言的權利?

試想像以下情況:在一個不成熟民主的社會中,人民在選舉當中選出一些反對民主制度的人作當權者。他們支持極權主義,無視少數族群的訴求,甚至對反對他們的人發表族群仇恨言論 (hate speech)。這個時候我們該怎麼辦?要管制這些仇恨言論,還是容許?

其實這個問題並不容易回答。若果我們要管制或禁止這些仇恨言論的話,會不會違反民主社會的言論自由原則呢?相反,我們不禁止這些支持極權主義的言論,不懲罰攻擊少數族群的言行,這些思想可能會蔓延,有可能摧毀多元民主制度的基礎,最後真的變成了極權政府,一發不可收拾。

當言論自由,每個人都可以發表自己的想法時,會不會也散播著仇恨呢?圖/pixabay

民主社會中,寬容的確是基礎。此話何解呢?民主社會其一重要功能,在於能維持多元開放社會,讓擁有各種不同思想背景,屬於不同族群的人能夠生活其中。在這種社會中,理性思辨與公眾討論,讓想法不同的人相互交流,最後「真理愈辯愈明」,不合理的政論便可被排除在外。所有人都有權利參政,亦有義務作公共討論。但是,這種社會不能只有一兩種人,我們卻要對不同的意見寬容,民主社會才能運作;同樣地,民主社會的正常運作,也能反過來保障社會的多元發展,不能以一把聲音蓋過所有人,要防止「一言堂」出現。

但是,這種社會的運作建基於理性及寬容。若果在多元寬容的社會當中,出現了不寬容的人,我們還應否對不寬容的人寬容呢?把不寬容的人排除在寬容社會之外,繼而成為自己也成為不寬容之人?還是,不理會民主社會自我推翻的風險把他們納入其中?顯然兩種態度都有原則上的問題。

民主過了頭?德國威瑪共和時期瓦解

以上的難題, Karl Popper 在《開放社會及其敵人》曾經提及:

較少人知道的,是寬容的悖論:無限制的寬容最終會導致寬容消失。若果我們把無限制的寬容應用在對待不寬容之人,或者我們對不寬容之人的打擊不作準備,這樣的寬容最終會被破壞。我並不是說,我們經常要管制不寬容的思想,只要我們有理性的公共論點來反抗他們的話,管制這些言論都是不智的。但我們應該有權宣稱,有必要的時,我們可以用武力管制這些思想及言論。很多時候,這些極端思想未必有理論討論的層次,他們可能禁止追隨者聆聽理性的論點,以這些欺騙的手法,教導追隨者以槍或拳頭回應討論。所以我們有權宣稱:以寬容之名,我們有權力不去容忍不寬容之人。1

他的回答可能會令上世紀經歷過納粹統治的人比較安心,至少這種說法堵塞了諸如法西斯主義重燃的風險。其實,兩次大戰其間的歐洲便正經歷着這種個難題。當時德國的威瑪共和時期,的確是歷史上具完備民主制度的政體,可是經濟大蕭條,戰敗賠款、戰爭罪責及民族屈辱等等讓不少的民眾漸漸支持納粹黨,當時德國社會民主素養薄弱,對衝鋒隊及國會縱火案等事件不聞不問,亦縱容了納粹黨的坐大。這便是對不寬容的寬容,漸漸令寬容消亡的其中一個例子。

管理「極端想法」?土耳其政變頻出

而 John Rawls 曾經在《正義論》中討論過寬容的問題,他認為只有在我們要為了自我存續或者自保的情況下,才可以主動干涉這些不寬容者的思想、行為或言論,否則自已亦會變成不寬容者。因為,根據正義原則,人毋須呆等着別人消滅自己,卻有權自我保護 (self-preserve)。

然而,唯一的難題在於,如果那些不寬容的思想、行為或言論沒有直接威脅,我們該怎麼處理?2

要回應此問題,我們需要先評估具體情況,John Rawls 認為哲學並不足以解決這方面的困難。並且,他認為政治哲學僅適用於處理憲法及政治行動是否正義等原則問題。

再舉個例子,近代的土耳其便經常觸及以上的問題,而軍事政變頻生。一戰之後,鄂圖曼帝國土耳其帝國瓦解,當時的戰勝國把土耳其帝國的大部分土地都劃為英法的勢力範圍及殖民地,情況有如清朝晚年。土耳其國父凱末爾 (Mustafa Kemal Atatürk) 將軍是土耳其少數能打勝杖的將軍,他認為土耳其的落後在於不夠西化。故此,他把土耳其建立為一個政教分離的共和國,並宣布一連串西化政策,例如:解放婦女,拉丁化土耳其字母,而更重要的是使憲法給予軍隊保護世俗化政權的權力,所以土耳其軍隊的精英亦以共和國保護者自居。

2016年的政變,就是土耳其軍隊認為艾爾多安破壞已有的民主與世俗原則,開始管制言論。圖/wikipedia

每當軍隊認為國家走回頭路之際,有重返回教政教合一的傾向,軍隊便會發動政變,以圖保護世俗化政教分離的民主政權。的確,歷史上土耳其軍隊多次政變後,亦還政於民,不久又重新大選。2016 年的政變,就是土耳其軍隊認為艾爾多安破壞已有的民主與世俗原則,開始管制言論,例如禁止使用 Twitter 等等,因而以對「不寬容者的管制」,希望回到國家的正軌。

軍隊每一次介入政治的時間,就是認為政府所行的道理對民主社會有直接的威脅的,類近 Rawls 所說的情況。翻查當時政變的新聞,軍隊的領袖的確說「土耳其的民主與世俗原則已被現在的政府所破壞」。但是,我們又如何說明這是一種破壞?到了什麼程度,才可判斷為不出手不可,必須干涉?

但上述的政變,不正是反抗者對不寬容者的不寬容,自身亦變成了不寬容者嗎?我們又該如何判斷這些不寬容者對國家的存續,有沒有直接威脅呢?這種難以定義的灰色地帶,會否在被極端組織濫用,並作為行動的藉口呢?

坦白說,我亦沒有想到一個清楚的答案,也許如 John Rawls 所言,哲學並不足以解決這類困難。

備註

  • [1]:Karl Popper, The Open Society and Its Enemies Vol. 1, in note 4 to Chapter 7
  • [2]:John Rawls, A Theory of Justice, Belknap Press, page. 192-193

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糟糕的飲食習慣比吸菸還不健康:15種與死亡最相關的飲食陷阱

每天吃三餐加零食消夜,你吃膩了嗎?不過我們選擇哪些食物填飽肚子,可是事關重大啊!下次老婆或男朋友問你「今天該吃什麼」,不要回答「吃什麼都沒關係啦!有得吃就好!」飲食選擇並不是假議題!即使今天的選擇不會讓你「馬上」健康,但每天持之以恆地願意選擇往好的飲食習慣靠攏,才能持續擁有健康。

最近醫學期刊《柳葉刀》(Lancet,也被譯做《刺胳針》)刊出了一篇研究報告,認為全球「五分之一的人因為自己的飲食習慣而提早死亡」。於 2017年,全球有一千一百萬人因為不良飲食習慣而死亡,有兩億多人因不良飲食習慣而失能。

哇!那這麼一來,不好的飲食習慣就打敗了抽菸,成為最嚴重的健康殺手呢(抽菸每年造成全球800萬人死亡)!甚至比其他的危險因子帶來死亡的機會還來得高。接下來,我們就根據這篇研究,看看究竟怎麼吃才最健康!

地球上有八億人是食物來源缺乏,容易餓肚子的;地球上有十九億人吃太多體重過重。飢餓和肥胖同樣都是營養不均的一種表現形式。然而這篇從1990年到 2017 年,橫跨 195 個國家的飲食習慣研究裡,並沒有把體重列進考量。而是針對25歲以上的成年人,分析 15 種與死亡最相關的飲食習慣,以下就是這十五種不良飲食習慣。

NG 1:吃太多鈉

每天總共吃超過3克的鹽巴。這個部分是以每 24 小時尿液中排出的鈉來計算吃進肚的鈉是否過量,而非用一次尿液排出的鈉來計算,因此並非每個國家都有這方面的資料可供統計。但總結來看,這是錯誤飲食習慣的第一名!吃的太鹹、調味太重是造成健康危害的最大兇手年齡愈小,鹽要越少!減少鹽份攝取的五大法寶!

NG 2:吃太少全穀類

研究建議,成人每天吃100到150克的全穀類,指的是從米飯、麵條、早餐麥片等攝取天然的麩皮,胚芽和胚乳,並不是指澱粉總攝取量喔!現在雖然很多人提倡增加蛋白質、減少澱粉,但一定要注意,我們可以試著減少白米飯、麵包、白麵條,減少「精緻澱粉」的攝取,但全穀類的麩皮,胚芽和胚乳含有重要的礦物質與維生素,並不能因此都不吃

你可以選擇糙米、紫米、全燕麥、糙薏仁等標示為「全穀類」的穀物。研究顯示,平均大家只有吃到建議量四分之一的全穀類。(正確補充維生素與礦物質


NG 3:吃太少水果

這裡指的水果可以是新鮮的、冷凍的、或煮過的水果。但是喝果汁不算是吃水果(很重要請記得),吃醃漬的水果也不算!研究建議水果總量一天達到200到300克。(果汁不等於健康,飲用記得要適量!

錯誤習慣的前三名就是「吃太鹹(鈉離子攝取過量)」、「全穀類攝取過少」、「水果吃太少」,其中老年人味覺不敏感,最容易吃太鹹;而年輕人最容易犯的飲食錯誤則是全穀類攝取太少。接下來我們再看三個很容易影響健康的飲食錯誤。

NG 4:吃太少堅果種子

研究建議每天吃16到25克的堅果、種子。常見的食用堅果是腰果、開心果、花生、核桃、栗子等。以研究內容來看,平均大家每天只吃了3克的堅果種子,遠低於建議量的21克,顯然多數人尚未養成這樣的飲食習慣。

NG 5:吃太少蔬菜

研究建議每天可以吃新鮮蔬菜、冷凍蔬菜、乾燥蔬菜共達300到430克。但若是喝蔬菜汁並不算吃蔬菜。如果吃醃漬類的蔬菜也不算,不能吃好多泡菜就覺得自己有吃到菜了!另外豆類也不算。還有很多人會誤以為吃薯條、吃洋芋片也是吃蔬菜,錯!吃玉米、馬鈴薯等這些澱粉含量高的都不算蔬菜

NG 6:omega-3脂肪酸太少

魚類海鮮中含有omega-3脂肪酸,奶粉廣告裡常出現、加了讓人聰明的DHA和EPA就是omega-3脂肪酸。食物的來源主要是鮭魚、鯖魚、鲱魚,沙丁魚等海鮮,生蠔、螃蟹、淡菜裡也有。要盡量從魚類海鮮中攝取omega-3脂肪酸。

以上是我們最常犯的飲食錯誤,並帶來最多的健康危害,接下來還有9樣飲食NG習慣,請一個個看下去。

NG 7:吃太少豆類

研究建議成人每天可攝取50到70克的豆類。

NG 8:喝太少牛奶

研究建議每天攝取350到520克的奶類,不管是全脂、低脂、零脂的牛奶、羊奶都可以。但豆漿等其他植物類飲品不算在奶類。目前平均牛奶攝取量只有建議的五分之一不到,可能許多人並沒有養成喝奶類的習慣。(牛奶不健康,長大就別喝?

NG 9:吃太多紅肉

每天豬肉、羊肉、牛肉的份量建議在18到27克之間,不要超過。但奶類、蛋類、魚類不算在紅肉裡喔。

NG 10:吃太多加工肉品

我們並不需要固定攝取煙燻、醃漬、加防腐劑或其他化學製劑的加工肉品。因此加工肉品沒有所謂的建議攝取量(可以不吃就不吃),但如果吃了,每天不要超過2克,然而研究顯示,大家每日平均吃的加工肉品是4克!(加工食品別吃太多?研究:與早死相關

NG 11:喝太多糖飲

糖,也是一個可以不吃就不要吃的。但我們常常喝大杯含糖茶飲、汽水、能量飲料等,都會帶來多餘的糖份,如果這些加糖的飲料累積糖份超過每天5克則是過量。果汁如果有加糖也是不適合,除非喝的是百分百無添加果汁,那其中的天然糖份就不會被算在裡面。這個是眾人不知不覺就超標最多的!許多地區的人民每日喝了不少糖飲,從糖飲中攝取49克的糖,達建議最高攝取量的10倍之多

NG 12:吃太少纖維

建議每天從蔬菜、水果、全穀類雜糧、豆類中,攝取纖維達19到28克。


NG 13:飲食中鈣質太少

建議每天從牛奶、優格、起司攝取1到1.5克的鈣質。

NG 14:飲食中的不飽和脂肪酸太少

飲食中帶有不飽和脂肪酸的植物油、葵花油等,應該佔每日熱量的9%到13%。

NG 15:吃太多反式脂肪

反式脂肪也沒有建議劑量,也就是說,能不碰就不要碰

過去我們講到飲食陷阱,很多人會介意在總量吃太多,那這次的研究討論的是藏在藏在細節裡的魔鬼。但如果你仔細看前面的內容,會發現「吃太少健康食物」帶來的死亡風險,會比「吃太多不健康食物」更大!所以不是說「我都吃少少的」就代表一定健康喔!

西化飲食潛藏許多危機,但中菜也不惶多讓。圖/pixabay

不論年齡、性別、社會條件,如果盡量改掉這些飲食上的壞習慣,可以預防五分之一的死亡。因為這些不好的飲食習慣容易讓人患有心血管疾病、第二型糖尿病、癌症。你可能不難想像,每餐都是吃得很鹹,只吃醃菜不吃新鮮蔬菜水果的人,很容易罹患高血壓,接著就因高血壓而中風造成失能、殘障,甚至死亡。

過去你可能會認為飲食西化很不好,確實美國人吃了太多加工食品,反式脂肪也太多,但還在195個國家的飲食健康程度中排行於前50名。從這份研究我們會發現中國排名排在140名,每十萬人中有350人因飲食問題而死,在榜單上算是後段班,而中菜吃法的最大陷阱就是「鹽份過多」!

名列前矛、吃的最健康的國家是以色列、法國、西班牙、日本。這樣看起來,最接近「地中海飲食」的菜單,在飲食中選擇較多的水果、蔬菜、堅果、橄欖油、魚類對身體最有幫助。如果你喜歡日式飲食,要盡量避免醃漬類食物,並注意鹽份,因為研究認為日本整體表現雖然很棒,但料理中也是藏有鹽分過多的問題!

身在台灣的我們很幸運,取得食物並不困難,尤其是水果。圖/wikimedia

最後再重複一次,最不好的飲食習慣吃太多塩、吃太少全穀類、吃太少水果。接下來則是吃太少堅果種子、吃太少蔬菜、吃太少omega 3 脂肪酸。身在台灣的我們很幸運,取得食物並不困難,還是個充滿好吃水果的寶島。不像某些內陸地區要買條魚很貴,或在某些季節或某些地區真的沒有水果或蔬菜,只能獲得醃漬類蔬菜水果。

那我們就更該能了解,盡量少吃味道重,靠著糖、鹽味、和加工來刺激味覺的食物,盡量多選擇新鮮的蔬菜水果與全穀類!所以大家其實真的不用鎮日擔心「該買哪些健康食品補充劑」,不用擔心自己是否少吃了哪些錠劑、補品、或XX素,怕沒有「補到」身體差。而應該好好想想,如何精進每天三餐的內容,增加新鮮蔬果、全榖並減少調味。重新思考食物對你的意義,從心改變食物選擇。

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反物質星艦可行嗎?打造那些科幻小說中的夢幻交通工具——《離開太陽系》

編按:本文摘自《離開太陽系》第八章:打造星艦。
星艦是一種尚處於理論階段,用來作恆星際旅行的交通工具。嚴格上星艦需要人駕駛,在不超過壽命的期間內到達目的地恆星系。星艦一詞目前只出現在科幻小說中,現實中人類還沒有創造出真正可以進行星際旅行的機具。

圖/wikimedia

為何要追星逐月?
因為我們的靈長類祖先選擇展望更遠的山頭,而我們是他們的後代。
因為我們不會在這裡無限期繼續生存。
因為眾星就在遠方,在嶄新的地平線外召喚我們。
──天體物理學家兄弟詹姆斯與古格里.班福德

百年星艦會議:擬定星際旅行時間表,帶領人類航向宇宙

二○一一年, DARPA 和 NASA 聯合贊助一場名為「百年星艦」(100 Year Starship)的研討會,成果豐碩。這場研討會的目標不只是要在百年內實際造出星艦,更要結合頂尖科學家之力,為下個世紀擬定可行的星際旅行時間表。這項計畫由一群資深物理學家和工程師組成的非正式團體「老衛士」(Old Guard)負責統籌,其中不少人已年越古稀。他們寄望匯集眾人智識,帶領人類航向星辰。這股熱情至今燃燒數十載,不減當年。

藍迪斯也是老衛士之一。不過這個團體還有一對奇葩──詹姆斯與古格里.班福德,這對雙胞胎碰巧都是物理學家,而且也都是科幻作家。詹姆斯告訴我,他還是小孩子的時候就迷上星艦,狼吞虎嚥所有能到手的科幻小說,尤其是羅伯特.海萊因的「太空軍」系列(Space Cadet)。

搭載夢想的星艦。圖/thewhizzer

他了解到,如果他和弟弟真心對太空感興趣,那就應該去學物理。學得越多越好。所以兩人立志要拿到物理博士學位。現在詹姆斯是「微波科學公司」(Microwave Sciences)董事長,數十年來始終積極投入「高功率微波系統」相關研究。古格里是加州大學爾灣分校的物理教授,另一個身分則是眾人嚮往的科幻界桂冠「星雲獎」(Nebula Award)得主。

百年星艦研討會結束之後,詹姆斯和古格里合寫一本書:《星艦世紀:航向最偉大的地平線》(Starship Century: Toward the Grandest Horizon),其中包含眾人在研討會發表的許多意見想法。本身是微波輻射專家的詹姆斯相信,光帆最有可能帶領人類飛出太陽系。不過他也表示,另類純物理設計也發展了相當長的一段歷史,因此這些造價貴得離譜、卻是依紮實物理定律所設計出來的新奇玩意兒,將來有一天說不定就真的做出來了。

100%能量轉換率的反物質星艦,有可能嗎?

第五波科技革命(包括反物質引擎、光帆、核融合引擎、奈米船等)或許能將星艦設計推往令人振奮的新視界。曾現身《銀河飛龍》的反物質引擎說不定會成真:這種引擎能提取宇宙蘊藏量最豐富的能源、並藉由物質與反物質碰撞,直接將物質轉換成能量。

顧名思義,「反物質」與「物質」完全相反,兩者所帶的電荷也相反。是以「反電子」帶正電,「反質子」帶負電。(我曾經在一群高中生面前嘗試驗證反物質:將一顆會放出反電子的「鈉–二十二」膠囊放進雲霧室[cloud chamber],並且拍下反物質通過時留下的美麗痕跡。後來我還造了一座兩百三十萬電子伏特的電子迴旋加速器,希望能分析反物質的特性。)

反物質與物質完全相反,兩者所帶的電荷也相反。圖/wikipedia

物質與反物質發生碰撞時,兩者會互相湮滅並化為純能量,所以這個反應釋出的能量轉換效率為百分之百。相較之下,核武的能量轉換率僅百分之一,意即氫彈所含的能量幾乎都浪費掉了。

反物質火箭的設計相對簡單:將反物質儲放在安全槽內,再以穩定流速注入內燃室。反物質與普通物質在內燃室內「乾柴遇烈火」,爆炸般地釋出巨量 γ 射線和 X 射線。反應產生的能量經排氣室出口噴出,產生推進力。

詹姆斯.班福德特別告訴我,雖然反物質火箭最受科幻迷青睞,但要想製造這種引擎會碰上幾個大問題。其一:反物質是自然現象,但其存量相對來說非常稀少,因此我們必須製造大量反物質供引擎使用。全球第一顆「反氫原子」──結構為一顆反電子圍繞反質子旋轉──於一九九五年、在瑞士日內瓦的「歐洲核子物理研究中心」(European Organization for Nuclear Research,CERN)製造誕生。

那些都是理想狀態,現實中的難題還是無法解決

研究人員將一道普通質子束射向一枚普通物質標靶,質子撞擊標靶後產生些許反質子,然後再利用巨大磁場引導質子與反質子,令其一左一右分道揚鑣。接下來,反質子會降速並儲存在「磁力阱」(magnetic trap)內,與反電子組成反氫原子。二○一六年, CERN 的物理學家取得反氫原子,分析環繞反質子的反電子殼層,一如預期地發現反氫原子和普通氫原子的「能階」(energy level)可完全對應。

CERN 物理學家宣稱,「假如我們能把在 CERN 製造的反物質全部集合起來、與普通物質進行湮滅,這個反應產生的能量大概可以讓一顆電燈泡持續亮好幾個月。」推動火箭絕對需要更多能量,更別提反物質還是世上最昂貴的一種物質形式。以今日造價估算,製作一公克反物質大概需要七十兆美元。目前,科學家只能利用粒子加速器(建造和運作成本可謂天價)製作極小量的反物質。 CERN 的「大型強子對撞機」(LHC)是全世界威力最強的粒子加速器,造價超過百億美元,卻只能產出薄薄一束反物質。若要儲備足以驅動星艦的反物質燃料,美國大概會破產吧。

大強子對撞機(LHC)是全世界威力最強的粒子加速器,造價昂貴,卻只能產出薄薄一束反物質。圖/flickr

全球現有的大型原子對撞加速器都屬於「目的導向」設備,僅供研究使用,在製作反物質方面更是極度沒效率。目前想過的部分解決方案,是建造專門用來「攪拌原子」的工廠設施。 NASA 科學家哈洛德.葛里希(Harold Gerrish)認為,如此一來,反物質的製造成本可望降至每公克五十億美元。

至於「存放」則是另一道難題,同樣所費不貲。若將反物質置於瓶中,它會撞擊瓶身,要不了多久便湮滅消失。這時就需要「彭寧離子阱」(Penning traps)來框限反物質。這種離子阱利用磁場「抓住」反物質原子,令其懸浮,防止它們與容器接觸。

在科幻小說中,諸如成本、儲存這類難題,有時會透過「天上掉下來的禮物」而順利解決(譬如突然發現一顆「反物質小行星」,讓人類能廉價取得反物質)。可是這種假設場景也同樣冒出一個複雜問題:反物質究竟來自何方?
架起儀器朝外太空掃視,舉目所及皆是「物質」,而非「反物質」。我們之所以曉得這一點,是因為電子與反電子相撞至少會放出一百零○二萬電子伏特的能量──這是反物質撞擊的指紋。然而在檢視宇宙時,我們只能偵測到非常微量的這類輻射。我們周圍的可觀測宇宙絕大部分是由普通物質──也就是構成你我的相同物質──所組成的。

圖/pixabay

物理學家相信,在「大霹靂」那一刻,宇宙處於完美的對稱狀態,含有等量的物質與反物質。若真是如此,兩種物質的湮滅作用本應十分完美且徹底,宇宙亦將純粹由放射線組成。可是你在這裡、我在這裡,你我皆由照理說已不存在的物質組成。我們的存在與現代物理理論相悖。

科學家還沒搞清楚宇宙的物質何以多於反物質。大霹靂時,僅有約百億分之一的普通物質熬過爆炸,你我也是其中一部分。目前的主流理論是,某種東西在大霹靂時違反了物質與反物質的完美對稱性,但我們還不識其真面目。諾貝爾獎仍癡癡等待能解開這道謎題的有志之士。

對所有期望打造星艦的人來說,反物質引擎始終都在決選的優先名單上。但我們對反物質的特性仍幾近一無所知。舉例來說,我們不曉得反物質「朝上」或「朝下」墜落。按現代物理學預測,反物質和普通物質一樣會朝下墜落。但這麼一來,「反重力」大概就不可能存在了。話說回來,這項理論和其他多數反物質理論皆不曾測試檢驗過。受制於成本和人類的有限理解,反物質火箭大概到下個世紀仍只會是美夢一樁──除非,「外太空飄過一顆反物質小行星」此等好事恰巧落在我們頭上。

另一個待嘗試的迷人概念:衝壓噴射核融合星艦

衝壓噴射融合火箭則是另一種迷人概念。這種火箭外表看起來像個巨大霜淇淋筒,鏟起星際間的氫氣、送進核融合反應器予以濃縮,產生能量。衝壓噴射火箭的推進模式和噴射機或巡弋飛彈一樣,相當符合經濟效益:譬如噴射機無需自行攜帶氧化劑,只要吞進大量空氣就能節省成本。而太空更是充滿無盡的氫氣,燃料供應無虞,故星艦可以持續加速到永遠。這種動力系統和光帆一樣,比衡無上限。

衝壓噴射核融合火箭。這種火箭能把星際間的氫氣「鏟」進核融合反應爐,產生動力。圖/時報出版

波爾.安德森(Poul Anderson)的名作《 τ 零》(Tau Zero),描述一具衝壓噴射火箭因故障而無法關閉的故事。當火箭加速至逼近光速時,一些光怪陸離、涉及相對論的扭曲現象逐漸浮現:火箭內時間變慢,但火箭外的宇宙時間仍正常前進。火箭速度越快,火箭裡的時間越慢。然而對於火箭或星艦上的人來說,一切看起來再正常不過,反倒是外頭(宇宙)的時間飛快掠過。最後,這艘星艦的速度快到全體組員只能無助地看著時光以數百萬年的速度飛逝。在航向未來數十億年之後,星艦組員意識到宇宙已不再膨脹,實際上反而正在塌縮:宇宙膨脹終於開始反轉。隨著宇宙邁向終點「大崩塌」(Big Crunch),星際逐漸聚集、宇宙溫度驟升。來到故事尾聲,星辰開始崩塌,星艦設法擦過並逃離宇宙這團大火球,目睹新宇宙在「大霹靂」中誕生。這篇故事或許荒誕不經,理論基礎倒是完全遵守愛因斯坦相對論。

讓咱們暫且把前段的末日預言放在一邊。初看之下,衝壓噴射核融合火箭這玩意兒厲害到不像是真的。但幾年過去,有人開始提出批評:譬如那把「鏟子」或許得做到好幾百公里寬,不僅大得不切實際、製作成本更是無人負擔得起。此外,這種引擎的核融合速度可能無法產生足夠的動力,不足以維持星艦巡航。詹姆斯.班森博士(James Benson)也明白地指出,或許銀河系內其他區域的氫氣量充足,但我們所在的這一區(太陽系)氫氣不足,無法餵飽衝壓噴射引擎。另外還有人宣稱,當衝壓噴射火箭通過太陽風帶時,太陽風的牽引力可能超過火箭推進力、使其無法達到需要的相對速度。目前物理學家已著手修改設計,期望能修正這些缺點。不過在衝壓噴射火箭成為實際選項之前,人類還有好長一段路要走。

除此之外,還有星艦旅行必須面對的難題

在此必需特別強調一點:前面提及的所有星艦旅行,都必須面對與「近光速移動」有關的諸多問題。最大的危險是撞上小行星,即便是再微小的小行星都可能畫破或刺穿星艦防護罩。誠如先前所提,宇宙碎片常在太空梭表面留下刮痕或創口,而這些碎片有時會以接近軌道速度(近地軌道)的速度、或時速近三萬公里的高速撞上太空梭。然而,如果飛行速度接近光速,那麼宇宙碎片撞擊的速度也會是前述速度的許多許多倍,搞不好還會令星艦粉碎解體。

在電影中,這類難題大多會藉由「可輕易驅除所有微小隕石的超強力場」加以排除。然而不幸的是,這種力場只存在在科幻作家的腦袋裡。就現實而言,要形成電場、磁場確實不難,但即使是不帶電的塑膠、木頭、水泥等家中一般常見物品,依然能輕易穿透這些力場。此外,遊走外太空的微小隕石因為不帶電,故無法利用電場或磁場令其偏向。至於重力場則因為具吸引力、作用力又弱,也不適合作為我們需要的防護力場。

遊走外太空的微小隕石因為不帶電,故無法利用電場或磁場令其偏向。圖/pixabay

「煞車」則是另一項挑戰。試想,若以趨近光速的速度迂迴穿越太空,接近目的地時該如何減速?光帆仰賴太陽光或雷射光提供動力,卻無法用於減速,故大多只能用於「飛越」任務。

讓這些核子動力火箭來個一百八十度大迴轉、令推進力徹底轉向,或許是這類火箭的最佳煞車方式。不過如此一來,每趟任務粗估會有一半的推進力用於達到目標速度、另一半則用於減速。關於光帆該如何減速,或可將帆體反過來,利用目的地的星光使其降速。

另外還有一個問題:具「載人」功能的星艦體積多半相當巨大,故只能在太空組裝。因為如此,人類必須執行多次太空任務,將建造星艦所需的材料分批送往近地軌道,然後再安排另一批太空任務,完成星艦組裝。為避免經費嚴重超支,科學家必須針對太空發射任務構思一套更經濟的執行方式──於是「太空電梯」登場的時刻到了。

 

 

 

本文摘自《離開太陽系:移民火星、超人類誕生到星際旅行,探索物理學家眼中的未來世界》,2018 年 12 月,時報出版

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如果濕地是間公司,每年有多少營收呢?

  • 古國廷

如果你是一間大公司的股東,每年分到的股利讓你衣食無缺。但有些人沒跟你們這些股東商量,就決定把公司轉手或關掉,讓你享受的好處頓時成空,你會不會急得跳腳,想跟這些人拼命?

其實這種事情時常上演,出現在你我生活,而且我們都是這間公司的股東,這間公司叫做濕地

「濕地公司」有哪些營業項目?

根據拉姆薩公約 2018 年發表報告《全球濕地展望》(Global Wetland Outlook),目前世界濕地總面積超過1,200萬平方公里,大約 330 個台灣那麼大。如果以公司來比喻,它的營業項目幾乎涵蓋大眾生活的所有面向。

這間跨國公司裡面有水資源部門,每年供給 42,000 立方公里的淡水,其中 3,900 立方公里的水給農業、工業和民生使用。

它同時設有漁業部門,業務範圍包括內陸漁業、養殖漁業、沿岸漁業,其中內陸和養殖漁業的業績年年上升。內陸漁業 1950 年全世界漁獲 200 萬噸,到 2012 年增加至 1,160 萬噸,這些漁獲有 95% 來自發展中國家,是當地重要的營養來源。養殖漁業漁獲 1950 年為 100 萬噸,2008 年成長到 5,200 萬噸,占全球漁業的45.7%。

世界養殖漁業的漁獲連年增加。圖片來源:Phovoir/envato

「濕地公司」也設有防災工程部門,能夠減少暴風雨和淹水帶給人類的威脅。例如美國麻州查爾斯河 3,800 公頃的濕地,減少當地水災衝擊所帶來的效益每年約 1,700 萬美元。濕地也能固碳減緩氣候變遷,其中泥炭地僅占全世界面積的 3%,卻是全世界儲碳最多的地方,其儲存數量約是大氣中碳含量的 75%。

它也有旅遊部門,各種類型濕地讓人們休閒娛樂,並為當地帶來豐厚收入。例如 2002 年的研究估計潛水活動每年為夏威夷帶來 5,000萬至 6,000萬美元的收入;2016 年研究估計澳洲大堡礁每年觀光收入約 52 億澳幣。「濕地公司」的業務不只這些,還包括水循環、氮循環、磷循環;提供「住宅」給許多生物居住,也蘊育世界多樣的文化。

「濕地公司」營收要怎麼計算?

如果我們是一家公司的股東,都會關注他們的財報了解營運狀況,是否能為我們帶來收益。那濕地為人類生活帶來的各種服務,是否也能用金額量化這些服務的價值?例如維護濕地的生態功能,要如何計算對我們好處值多少?

如果要計算維護濕地生態功能的價值,可以用市場價值評估法。所謂市場價值評估法,就是當我們知道一個生態服務對既有商業活動有影響,並且能夠精確知道影響程度,就能以商業活動回推該生態服務的價值。

例如當我們知道維護濕地生態功能,可以讓當地漁獲增加,並且能夠計算漁貨增加的數量;那我們就可以將漁貨增加的數量,乘上漁貨在市場上的價格,藉此估算維護濕地生態功能的效益。

但如果要計算的服務沒有相對應商業活動,則可以用非市場價值評估法,例如旅行成本法、特徵價格法、直接評估法等等。

誰在計算「濕地公司」營收?

其實將自然生態服務換算成貨幣金額可以回溯至 1960 年代。但直到生態經濟學家 Robert Costanza 等人於1997 年在《Nature》發表研究,這類方法才漸漸為人所知。他們研究指出全球生態服務所帶來的價值估計約 16兆至 54兆美元。

在此之後,有越來越多相關的文章和研究報告陸續發表。這些研究者在不同時期,各自參考不同的文獻資料、運用不同研究方法,研究對象涵蓋各種生態系統和地理環境。

時間來到 2007 年,聯合國進行生態系統暨生物多樣性經濟倡議計畫(The Economics of Ecosystems and Biodiversity,以下簡稱TEEB),並於 2010 年和 2011 年發表研究結果。該計畫同時發展出生態服務價值資料庫(Ecosystem Service Value Database,以下簡稱 ESVD 資料庫),裡頭記錄多種生態價值研究的資料。

Rudolf de Groot等人為更了解包括濕地在內各種自然生態系,帶給人類的服務有多少價值,於是集結荷蘭、美國、肯亞、英國、澳洲、比利時和以色列等國的學者,匯集全世界 320 篇相關研究報告並結合 ESVD 資料庫,將其研究結果刊登於 2012 年《Ecosystem Services》期刊。

十種生態系分類,1350筆生態價值估算結果

Rudolf de Groot 等人選定海洋、珊瑚礁、海岸、海岸濕地、內陸濕地、湖泊、熱帶雨林、溫帶林、林地和草原共 10 種生態系。而生態系的服務種類是依據TEEB報告分類,包含提供資源、調節、棲地和文化共四大類,以下再細分共 22 個子分類,這 22 種服務底下又再細分超過 90 種細項。例如提供資源這一大類底下包括食物這個子分類,食物這個子分類底下又包括魚類、肉類等。

然後再將 320 篇研究報告資料一一納入ESVD資料庫中,共有 1,350 筆生態價值估算結果。ESVD資料庫不是只有收錄生態價值估算結果,還包括估算研究過程的各種資料,包括研究所採用的評估方法、評估所使用的貨幣單位、折現率、研究地點描述等等,還有其他計算過程備註。

Rudolf de Groot等人選定海洋、珊瑚礁、海岸、海岸濕地等生態系,計算其價值。圖片來源:Galyna_Andrushko/envato

ESVD 資料庫的生態服務價值是由非常多評估方法計算出來,部分研究以不同年份的當地貨幣做為最初估算單位。為讓資料庫內的資料能互相比較和加總,因此需以各國的平均物價指數(GDP deflator)將研究結果轉換成 2007 年的當地貨幣,然後再用購買力平價(purchasing power parity)把 2007 年當地貨幣轉換成 2007 年的國際元。

計算出來的「濕地公司」營收有多少?

該資料庫內容有 25%是關於內陸濕地、21% 是海岸濕地(特別是紅樹林)、14%是珊瑚礁。資料庫地區分布亞洲 28%,非洲 26%,歐洲 12%,拉丁美洲和加勒比海 12%,北美洲 12%,大洋洲 8%。

珊瑚礁生態系價值,估計每年每公頃約為35萬國際元。圖片來源:kwiktor/envato

研究結果是以各種生態系服務每年每公頃帶來的貨幣價值呈現,貨幣單位為 2007 年國際元,其中珊瑚礁生態系約為 35 萬國際元,海岸生態系(包括海灘)約 2.9 萬國際元,海岸生態濕地約 19 萬國際元,內陸濕地 約 2.5 萬國際元,河流和湖泊等淡水生態系約 4,300 國際元。(註:1 單位 2007 年國際元的購買力,等同於 1 美元在 2007 年美國的購買力。因此可以把內文研究數據,想像成以 2007 年的美金計價。)

Rudolf de Groot 等人在期刊中特別強調,因為缺少文獻資料和標準化程序可以遵循,資料庫中 1,350 個生態價值研究結果,只有 665 個有充足的資訊可以轉換成共同貨幣一起統計,另外超過一半生態服務無法納入計算。因此在這裡呈現「濕地公司」的生態價值是被低估的。

「濕地公司」營收計算方式準不準確?

在這1,350筆生態價值評估的結果,即使同一個生態系估算出來整體價值差異很大。原因包括研究範圍不同,研究地點其生態條件和社會經濟背景也大不相同。評估價值的研究方法不一樣,也造成結果上的差異。此外同一個生態系中的各個服務會相互影響,很難獨立計算單一服務時排除其他服務帶來的貢獻,所以各服務加總時可能有重複計算的問題。

而這320篇研究期刊和報告也有可能產生選擇上的偏誤。像是與生態價值低的地方相比,研究者更容易選擇生態價值高的地方來研究。相較沒有明確結果的研究,統計結果顯著的研究報告更容易在期刊上發表。另外研究報告一開始在選擇的研究方法,就會影響最終價值的估算結果。

估算「濕地公司」營收有甚麼意義?

其實將濕地等自然生態的功能和服務,轉換成貨幣價格,招來不少質疑和批評。有些人認為自然生態無可替代,怎麼能夠換算成金錢;另一派人則是質疑研究結果的準確性。

Rudolf de Groot 等人在期刊中表達自己的看法。他們認為政府、企業和消費者在日常選擇時,已經有意無意地為濕地、森林和種種自然生態定價。通常這些定價價格非常低,甚至趨近於零。完全沒有考量這些生態系豐富的服務與貢獻,反映在我們選擇中。於是我們把自然生態簡化各種單一功能的設施,完全沒有考慮這些選擇背後,需承擔豐富生態消失的代價。

大多數自然生態的價值無法用市場價值計算,只能用其他非市場評估方法衡量。即使如此,還是遠遠低估生態消失所付出的代價、復育的成本,這代表我們生活中享受的各種便利和好處,是從弱勢者和未來世代拿來的。

Rudolf de Groot等人認為,將生態系統服務估價,並不是要為它們定價,或是將其視為商品在市場上面買賣。生態系統服務是屬於所有人的,不能也不應該被這樣私有化拿來交易。

把生態系統服務用貨幣方式表現,是要呈現它對人類社會的益處,這些益處會因為破壞而消失,因保育而留存。用貨幣價格表示是必要的溝通工具,能夠有說服力地傳達訊息,讓土地利用或資源利用時,能權衡考量出更好的決策。

當看完那麼多研究學者用各種方式估算「濕地公司」價值之後,你覺得濕地究竟是一片荒蕪的賠錢貨,還是無價的珍寶呢?

 

參考資料:

  • Ramsar Convention Secretariat. (2018). The Global Wetland Outlook.
  • Costanza, R., d’Arge, R., De Groot, R.S., Farber, S., Grasso, M., Hannon, B., Limburg, K., Naeem, S., O’Neill, R.V., Paruel, J., Raskin, R.G.,
  • Sutton, P., Van den Belt, M., 1997. The value of the world’s ecosystem service and natural capital. Nature 387, 253–260.
  • De Groot, R.S., Brander‚ L., van der Ploeg‚ S., Costanza‚ R., Bernard‚ F., et al. (2012). Global estimates of the value of ecosystems and their
  • services in monetary units. Ecosystem Services, 1(1), 50–61.
  • Ecosystem service valuation database
  • 吳珮瑛 (2005),生物多樣性資源價值的評估方法。

※本文亦刊載於環境資訊中心

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