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2014年12月10日 星期三

2014-12-11:青天難尋?(警察專科學校刑事警察科李承龍教授)

(圖片來源:"Baogongmu1" 由 Rolf Müller (RolfMueller) - 自己的作品。 使用來自 維基共享資源創用CC 姓名標示-相同方式分享 3.0 條款授權。)

在《路人變被告:「走鐘」的刑事司法程序》一書中,作者Brandon Garrett在詳細檢視了兩百五十件獲得平反的冤案後,整理出冤案發生的原因(冒號後的簡短解釋引自李茂生教授之推薦序):
  1. 錯誤自白:非任意的自白
  2. 指認錯誤:目擊證人錯誤的指認
  3. 鑑識瑕疵:鑑識證據上的瑕疵
  4. 依謊審判:線民的不可信證詞
  5. 清白受審:不充分的律師協助
  6. 無辜認定:無法確保證據正確性的程序
  7. 沈冤昭雪:非常救濟程序的缺陷
請注意,有多達七個原因,而且涵蓋了從案發到定讞的每個環節,幾乎可以確保任何一位被隨機拖進警察局的路人「第一次被冤枉就上手」!

事實上,最近有一份研究報告用相當保守的估計方式來推算,發現至少有 4.1% 的死刑犯是冤枉的,而非死刑犯裡頭的冤案比例應該更高。當然囉,如果事不關己,就算冤案的比例超過百分之五十,大概也會覺得無關緊要吧?

但問題是,真的事不關己嗎?路人真的不會變被告嗎?只要翻讀記述著名的蘇建和案的《無彩青春》,就會發現很難說:三位被告原先根本不認識留下血指印的王文孝,只是透過共同認識的人(王的弟弟)才被牽連進來。因此,誇張一點地說,根據「六度分隔理論」來看,要把任何人牽連進來,是不必費多少工夫的。

如果覺得路人變被告並不是無關緊要的事情,那麼下一個問題便是:在這種涉及法學專業的事務裡,有什麼是學理工的人可以不用花費太多力氣就能弄懂,甚至更進一步有所貢獻的?

回頭看看 Garrett 整理出來的七個原因,與自然科學直接相關的是鑑識瑕疵。也就是說,案發現場最需要的不是法學專業,而是科學鑑識專業,而這也是 Garrett 所檢視的那些冤案之所以能獲得平反的關鍵。包青天可遇不可求嗎?隨著科技的進步,答案很明顯,不是嗎?

明天,十二月十一日(週四)中午十二點十分,在理學大樓三樓3A12教室,警察專科學校刑事警察科的李承龍教授將要用實際的案例,一步步地帶我們領略跨領域的鑑識科學的重要性與關鍵性。

2014年11月15日 星期六

2014年10月29日 星期三

2014-10-30:只緣身在此網中?(中研院統計所劉維中博士)

(圖片來源:"EltonFW" by Original food web by Summerhayes and Elton, redrawn by Justinleif - Original food web from Journal of Ecology. Licensed under Public domain via Wikimedia Commons

成語「螳螂捕蟬,黃雀在後」經常出現在中學的生物試題裡,用來評量學生對食物鏈的理解程度。當然,一點也不意外地,急於證明中國古文明的先進程度舉世無匹的好事者也不會放過這個機會,拿源於《莊子》的這句成語來證明早在公元前兩、三百年的古老年代,莊子就發現了食物鏈。

可惜的是,《莊子》裡的原文
睹一蟬,方得美蔭而忘其身,螳螂執翳而搏之,見得而忘其形;異鵲從而利之,見利而忘其真。
也就是說,這段文字想要講的,根本不是生物學裡的食物鏈,而是借題發揮的道德訓誡。

因此之故,科學界公認的關於食物鏈最古老的記述,不是莊子,而是中世紀的阿拉伯學者 Al-Jahiz(776-868/9)。根據科學史學者 Egerton引述,Al-Jahiz 做了與莊子的「螳螂捕蟬,黃雀在後」類似的觀察,在其著作中提到蚊子會吸許多動物的血,而蒼蠅捕食的對象主要是蚊子等等的。但最重要的是,Al-Jahiz 進一步地提出通則:
All animals, in short, can not exist without food, neither can the hunting animal escape being hunted in his turn.
正是這個通則讓 Al-Jahiz 成為公認的描述食物鏈的第一人。

不過,正如原子論雖然早在兩千五百年前的古印度與古希臘都有學者提出來,卻因為時代不對,而沒能結出果實,Al-Jahiz 的食物鏈概念也後繼無人,只留下一現的曇花。一直要到十七、十八世紀,才開始有人接棒。

接下來從食物鏈到食物網food web)的發展,算是蠻理所當然的一步,在觀念上並不算是什麼重大的躍進。以近代科學通則化、定量化的特色來說,與 Al-Jahiz 平起平坐的是1881年在食物鏈/網中引入量化概念的德國科學家 Carl Semper(1832-1893)。令人惋惜的是,和 Al-Jahiz 同病相憐,受過工程學訓練的 Semper 在生物學家普遍不碰數學的年代也後繼無人。一直要到他過世十多年,進入二十世紀之後,才開始有科學家也把量化的概念引入食物鏈/網中。

撥開層層的歷史迷霧之後,我們看到了食物鏈/網研究的源遠流長。明天,十月三十日(週四)中午十二點十分,在理學大樓三樓3A12教室,中央研究院統計科學研究所的劉維中博士將要細說從頭,告訴我們食物網的研究如何從簡單的量化模型開始,漸次發展到如今的跨領域研究。

2014年10月1日 星期三

2014-10-2:快狠準大開眼界(成功大學生命科學系邱慈暉教授)

(影片來源:National Geographic

牛頓在其《光學》裡談到光與視覺的關係時說
May not the harmony and discord of colors arise from the proportions of the vibrations propagated through the fibers of the optic nerves into the brain, as the harmony and discord of sounds arise from the proportions of the vibrations of the air?
然後,在提到那著名的,發現自戳眼睛可以看見光的實驗之後,他推論說
Do not these colors arise from such motions excited in the bottom of the eye by the pressure and motion of the finger, as at other times are excited there by light for causing vision? … And considering the lastingness of the motions excited in the bottom of the eye by light, are they not of a vibrating nature?
幾乎把自己的眼睛給玩瞎的牛頓不但做自體實驗的勇氣驚人,而且想像力與洞察力也讓人驚歎。這兩段文字雖然在細節上受限於當時的知識界限,但大致上和我們今天的理解沒差太多。

大約一百年後,牛頓的同胞托馬斯・楊Thomas Young, 1773-1829)根據這段文字推論
...the frequency of the vibrations must dependent on the constitution of this substance. Now, as it is almost impossible to conceive each sensitive point of the retina to contain an infinite number of particles, each capable of vibrating in perfect unison with every possible undulation, it becomes necessary to suppose the number limited, for instance, to the three principal colors...
這是三原色光模式RGB color model)的濫觴。有趣的是,三是楊亂猜的,所以踵繼他的Helmholtz(1821-1894)一開始根本拒絕接受這個說法,而根據自己的實驗提出五原色模式。直到好幾年之後,他才承認應該可以把五精簡成三。

如今我們都知道,人的視網膜裡負責感覺色彩的感光細胞確實可以分成三種,呼應楊與Helmholtz所建立的三原色光模式。而如今我們也都知道,有不少生物比人類厲害,有四種乃至於更多的感光細胞。其中最嚇人的大概是我們平常在餐桌上可以看到的蝦蛄,居然有十幾種!面對這麼多種感光細胞,蝦蛄世界的楊大概很難矇對正確答案,而蝦蛄世界的Helmholtz可能永遠都不會同意前輩亂猜的數字。

那麼,為什麼蝦蛄需要這麼多種感光細胞呢?牠們還有另一個令人驚歎的著名絕技:快狠準的拳擊。快與狠靠的是肌肉,準呢?大概是靠眼睛吧?

但出拳的準頭為什麼需要長這麼多種感光細胞來確保呢?還是因為別的因素,才會有多達十多種的感光細胞呢?明天,十月二日(週四)中午十二點十分,在理學大樓三樓3A12教室,成功大學生命科學系的邱慈暉教授將要為我們解開這個讓蝦蛄大開眼界的謎團。

2014年6月4日 星期三

2014-6-5:包立套房裝潢學(中興大學物理學系陳光胤教授)

(圖片來源:維基百科
雖說生物物理不但源遠流長,而且也曾經光華絢麗,但再悠長的歷史,如果無法與嶄新的科學典範銜接,終究要被視為缺乏開創性的老朽學門;同樣地,再絢爛的風華,如果沒有此起彼落的閃焰爆發,最後必然無法與周遭的太陽爭輝。

這正是進入1990年代之前,生物物理面臨的窘境。

在相互爭輝這方面,生物化學與分子生物學的水乳交融與相輔相成,不但讓生物物理在科學新發現上淪為龍套角色,在資源爭奪上也全盤皆輸。連自家人孕育出來的X射線晶體學都隱姓埋名成「結構生物學」而投奔敵營,生物物理與光輝四射的生物化學相較之下,宛如科學知性活動的大黑洞,幾乎只剩下所謂的保健物理,藉著核戰陰影苟延殘喘地撐撐場面而已。

而另一方面,雖然近代生物物理的源頭-電生理學-還是有Alan Hodgkin(1914-1998)、Andrew Huxley(1917-2012)、Erwin Neher(1944-)、Bert Sakmann(1942-)等人承先啟後,但在生物這端卻跟演化論、遺傳學涇渭分明地互不來往;而在物理這端,也跟二十世紀物理學的兩大典範,相對論與量子力學,一直沒辦法銜接得很好。

如同我們在「誰怕Perutz」中提到的 Dirac 名言所說的,相對論與量子力學的結合把整個化學都吃下來了;絕大多數的物理學家都會同意,相對論與量子力學的合體也把生物物理給整個包下來了。但這多半只有在原理上是如此,還有許多實際的問題要去理解與克服。

因此,這兩個物理學的新疆域一直都像是若即若離的雞肋。在左邊的雞肋裡,化學物理學家不斷地在問 It is nice to know that the computer understands the problem. But I would like to understand it too;而在另一邊的雞肋世界中,包立不相容原理所確保的原子、分子結構穩定性,為生物物理學家建構了一個什麼傢俱都沒有的陽春套房。

這就是1990年之前的生物物理學家所面臨的窘境:家徒四壁。

於是,生物物理學家就像既酸又機車的包立一樣,只能用減法來看一切事物;只能告訴訪客,相對論與量子力學確保了包括生物在內的所有物質,都不會瞬間變成一灘中子爛泥。這樣子的待客之道有多糟,可以從既酸又機車的包立不受歡迎的程度看出來:在許多版本的「科學家轟趴」中,凡是提到包立的,都毫無例外地說 Pauli was excluded on principle.

明天,六月五日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,中興大學物理學系的陳光胤教授將要告訴我們,近年來生物物理學家如何努力地添購傢俱,讓這間包立套房煥然一新,成為訪客絡繹不絕的熱門景點。

2014年5月14日 星期三

2014-5-15:誰的青春永駐?(台灣大學海洋研究所王慧瑜教授)

對於被墨索里尼的法西斯政權逐出義大利學界,直到死前都流亡在外,因此有感而發寫下名句「帝國終將滅亡,歐氏定理青春永駐」(Empires die, but Euclid’s theorems keep their youth forever)的義大利數學家 Vito Volterra(1860-1940) 來說,最諷刺、最情何以堪的,或許是他一生的傳世之作居然和帝國的運作息息相關吧?

如今 Volterra 最為世人熟知的大概是被稱為 Lotka-Volterra 的方程式。這是他在 1925 年與不久之後成為他女婿的義大利動物學家 Umberto D’Ancona 討論之後,對於亞得里亞海域的魚群數量消長產生興趣,企圖以數學來理解,因而寫下的方程式。

這裡有幾件怪事。首先,當時的 Volterra 已經 65 歲,早已過了數學家產出重大研究成果的平均年齡。其次,兩人之間的翁婿關係十分反常,居然是女婿讓岳父穿金戴銀、少奮鬥二十年。最後,兩個人幹嘛這麼關心魚群數量的消長?

第三件怪事依照記載,是 D’Ancona 起頭的。他從威尼斯等三個漁港得到漁獲量的數字,對鯊魚等軟骨魚類在第一次世界大戰剛結束時,被撈補上岸的比例突然增加的現象,百思不得其解,於是請未來的岳父大人幫忙。

這三個漁港幹嘛把漁獲量算得這麼清楚呢?一個很明顯的理由是為了要抽稅。也就是說,Volterra 幫 D’Ancona 解決的問題和國家持續運作所需的財源有關。顯然女婿雖然讓岳父少奮鬥許多年,但卻有意無意地「忘了」提醒拒絕與法西斯政權合作的岳父這個面向。

還好充實國庫不是把漁獲量算得很清楚的唯一理由,所以 Volterra 地下有知,也不必哀嘆情何以堪。從經濟學的角度來看,漁獵是典型的公共財與外部性問題,而課稅可以是為了解決這個問題的手段。從這個角度來看,Volterra 就不是在協助帝國維繫其運作,而是在謀求漁民賴以為生的漁業的永續發展、青春永駐。

明天,五月十五日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,台灣大學海洋研究所的王慧瑜教授將要告訴我們,她如何利用比 Lotka-Volterra 方程式更細緻精微的研究工具,讓漁業能如同歐氏定理一般地青春永駐。

2014年4月23日 星期三

2014-4-24:雨人修煉術(農委會林業試驗所森林保護組趙榮台博士)

電影「雨人」裡面有一幕是餐廳服務生想要拿牙籤給綽號雨人的雷曼,因為拆包裝時沒拆好,整盒撒到地上。雨人盯著地板上的牙籤們,沒搭理正要付錢走人的弟弟查理,口中念念有詞地說了三次82,然後扭著脖子喃喃自語地說「總共246」。
  • 付完錢隨口問服務生的查理:裡面有多少根牙籤?
  • 看著包裝上標示的服務生:250根。
  • 查理:很接近了。來,我們走吧!
  • 往門口走去的雨人:(強調語氣)246根!
  • 再看一眼牙籤盒的服務生:有四根還在裡面。
這段影片要告訴我們的是雨人許多令人傻眼的能力之一:可以在很短的時間內精確地計數。這是神經心理學neuropsychology)稱為感數subtilizing)的能力。一般人的感數能力大概只到四為止;也就是說,對於四或四個以下的物件,一般人可以迅速準確地計數。超過這個範圍,就沒辦法看一眼就知道,而要真的去數了。

雨人的感數能力顯然很接近82,所以才會用82當單位來計數。有趣的是,這部電影面世至今二十多年,都沒人注意到那位服務生其實是位隱藏版的雨人。

怎麼說呢?首先,留在盒子裡的牙籤,很可能不會像感數實驗裡常見的物件配置方式,散得開開地。很可能根本就並排在一起,不稍微打散一點,一般人是沒辦法一眼就看出來有多少根的。但那位服務生卻只瞄了一眼就知道有多少根。套句流行用語:如果這不是雨人,什麼才是雨人?

其次,服務生發現地板上的確有250-4根牙籤時,一點都沒有驚訝的神色,立刻回報給查理,結果反而是查理愣住了。顯然對服務生來說,有這種能力很稀鬆平常,沒什麼好大驚小怪的。而會這麼想的,一定本身也有同樣的能力,才會覺得不足為奇。如果這不是雨人,什麼才是雨人?

像雨人和服務生這樣的學者症候群savant syndrome)患者在特定方面有出類拔萃的能力,妥善利用的話,應該可以有重大貢獻才是。以雨人所展現的感數能力來說,就可以在「數樹兒」之類的研究工作中派上用場。只不過這些人是可遇不可求的,所以還不如把一般人好好地訓練,讓他們具備類似的能力。

那我們該如何訓練、培育未來的「準雨人」呢?明天,四月二十四日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,農委會林業試驗所森林保護組的趙榮台博士將要從330黑潮來襲人數估算談起,告訴我們如何用類似的方法來判定某種植物的族群究竟是在消退,還是增長中?

2014年4月16日 星期三

2014-4-17:帝國底層的秘密(中興大學昆蟲學系李後鋒教授)

(圖片來源:維基百科
蒙古帝國作為人類有史以來版圖最遼闊的帝國,從帝國崛起所仰賴的軍事謀略,到維繫一個橫跨歐亞大陸的龐大帝國持續運作所需的「蒙古和平」(Pax Mongolica),應該有許多值得後世探究的事物。只不過,不管是西方或中國都曾經被這個大帝國狠狠地修理過。餘悸猶存之餘,不加油添醋地痛加詆毀就不錯了,更別說要虛心地好好研究它了。

除了切身之痛所引起的反感之外,當然也不能忽略的是營生方式的不同所導致的社會、文化差異,從而衍生出許多誤解或歧視。

舉例來說,遊牧的生活方式讓社群結構有機化與扁平化,傾向於所謂的「分裂性結構」。因此《後漢書西羌傳》裡就已經觀察到的「不立君臣,無相長一」的社會結構,直到今天都還具體呈現在「支爾格」(jirga)與「忽里勒台」(kurultai)之類的共識會議中。對生活在社會階層化十分繁複的農耕民族來說,這種會議簡直沒效率到極點。至於《後漢書西羌傳》也提到的「父沒則妻後母、兄亡則納厘嫂」,從儒家的觀點來看根本就是禽獸了。

物極必反,污名化久了,總是會有人開始做翻案文章。於是,關於蒙古大軍的殘暴濫殺,主流的說法開始遭受挑戰。根據《蒙古秘史》第257節的記載,在攻打回回(花刺子模)時,脫忽察兒違背成吉思汗不得擄掠的禁令,因而被削去軍職(本來是要斬首的)。由此可見,蒙古大軍可不是一般人想像的,見人就砍的野蠻軍團。不但軍紀嚴明,也懂得濫殺無辜會讓未來的治理更加困難的道理。再看看最常被提到的蒙古帝國的正面貢獻:最早的憲法(成吉思汗法典)、影響深遠的公文郵務系統等,絕對不是沒有大腦的野蠻人國家會幹的事情啊!

帝國的建立與維繫不是件簡單的事情,這不只是在人類社會如此,在其他社會性生物的社會中也是。蒙古帝國之所以能夠如此成功、龐大,最基層的社群結構與細膩的指揮行政都有貢獻,在其他生物所建立的巨大帝國中,是不是也是如此呢?明天,四月十七日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,昆蟲學系的李後鋒教授將要為我們解開謎團。

2014年4月9日 星期三

2014-4-10:告別伊萬諾夫(中興大學獸醫學系張力天教授)

(圖片來源:維基百科
在「最基本的困惑」中,我們從《山海經》中關於「猩猩」的記載著手,發現人們在兩三千年前搞不太清楚的觀念—物種,到了科學昌明的現代還是沒有弄得很清楚。

現代科學之所以沒有弄清楚,我們知道問題出在哪裡,但《山海經》呢?想當然耳,在《山海經》裡頭所記載的多半是經過多手傳播、以訛傳訛的故事,所以出現在不同篇章裡的「猩猩」很可能是不同的生物,只是當時的人搞混了。

但如果我們考慮到考古人類學近年來的重大發現「佛羅勒斯人」(Homo floresiensis),可能直到一萬年前都還跟現代人比鄰而居,乃至於床上為伴;以及被基因體解碼重新炒得火熱的老問題「尼安德塔人和現代人到底有沒有搞到床上去?」也許我們就不會那麼斬釘截鐵地斷言《山海經》弄錯了。因為天曉得我們喜歡胡搞瞎搞的老祖宗,在搞出我們之前,有沒有很熱衷於人「獸」交,因而搞出《山海經》裡所記載的會講話的猩猩。

「不可能!」你也許會說。人和親緣關係最近的黑猩猩是不同的物種,而根據「物種」的定義,不同種的即使可以交配產生後代,這個後代也沒有生殖能力,不會子孫滿堂地讓《山海經》的作者目擊、觀察、記錄下來。

確定?你又沒跟黑猩猩睡過,怎麼知道生不出來,怎麼知道生出來的是不會生的?Absence of evidence is not evidence of absence!

其實,其實真的有人試過把黑猩猩和人搞在一起。這位名叫伊萬諾夫Ilya Ivanovich Ivanov, 1870-1932)的科學家,在科學史上絕無僅有的夾縫裡,趁著取得政權沒幾年的蘇聯政府,想藉著唯物論的科學來羞辱宗教的當頭,也趁著研究倫理、動物福祉等道德大浪鋪天蓋席捲而來之前,先是做了一堆等同於強暴母黑猩猩的嘗試,之後又試著讓公黑猩猩和願意為了科學「獻身」的人類女性來個「你中有我」……

很不幸地,黑猩猩真的很難搞,再加上霉運當頭,伊萬諾夫所有的嘗試都陰錯陽差地沒能付諸實行,所以到今天我們還是不知道「猩猩人」(humanzee)到底生不生得出來,到底能不能生。

伊萬諾夫得以實現夢想的那個歷史夾縫已經遠去,今天沒有任何一位沒喝醉的動物生理學家,會寫出伊萬諾夫當年提出的那種「愛情動作片」等級的研究計劃。而事實上,在那個歷史夾縫之後的科學進展,也已經到了常有許多替代途徑可以選擇,不太需要再像伊萬諾夫當年一樣幹些駭人聽聞的事情的地步了。

明天,四月十日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,獸醫學系的張力天教授將要告訴我們,在他的研究領域中有哪些替代途徑,讓他可以和伊萬諾夫說掰掰。

2014年3月26日 星期三

2014-3-27:最基本的困惑(彰化師範大學生物學系周睿鈺教授)

在「輕靈的飛行孔雀」中,我們看到《山海經》中就已經有「猩猩」的記載:有青獸,人面,名曰猩猩。

這當然不是中國古籍中提到猩猩的唯一一次。還有像是《禮記》裡面的「猩猩能言,不離禽獸」,以及《呂氏春秋》所提到的「肉之美者,猩猩之脣」等等記載。光從《禮記》與《呂氏春秋》的這兩筆記載來看,大約兩千多年前,「猩猩」這個名詞究竟指的是哪一或哪些種生物,很可能是隨著地區與時代的不同而有所不同的;以致於連「猩猩」究竟指的是人或是獸,都不太能確定。甚至還有人煞有介事地寫了一篇「猩猩考」討論這個問題。不過,長篇大論了半天,最終還是搞不清楚究竟「猩猩」是哪種生物。

我們當然也知道,中國文化中有源遠流長的把異族貶抑成禽獸的傳統。因此,也很有可能實際上「猩猩」原來指的是獸,只是被借用來稱呼非我族類的人們,歷經朝代更迭之後,原來被貶成野獸的族群消失了,貶抑的名稱卻留了下來,因而造成後世判讀的困難,連是人是獸都無法確定。

當然還是有其他可能性,但不論是哪種情況,很顯然問題都出在當時的人們對於各種生物的描述非常粗略,以致於幾乎除了作者之外,沒有人能夠從這些描述反推回去,確認是哪一種生物。

很多人也許會認為,那是兩三千年前才會有的問題,在「科學昌明」的現代,就不會有這個問題了。

錯!

生物學和物理學很不同的一點是,日常生活中耳熟能詳的物理學名詞都有嚴格而明確的專業定義,但生物學名詞卻往往連專家們都還沒吵出個大家都心服口服的定義來。因此,像「生命」、「基因」、「物種」等常見名詞,科學家們其實都還不知道要如何給他們精確的定義,大家就只是湊合著用而已。

我們今天當然不會像古時候一樣,因為一些有的沒的因素而把人和猩猩搞混。但那只是因為這兩個物種在外觀上有很明顯的差異,而不是因為今天的我們真的知道人和猩猩為什麼互為非我族類。

「物種」究竟要如何定義呢?明天,三月二十七日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,來自彰化師範大學生物學系的周睿鈺教授將要用他從酵母菌的研究中所得到的啟發來告訴我們,物種究竟要如何定義,以及物種形成的機制究竟是什麼?

2014年3月19日 星期三

2014-3-20:輕靈的飛行孔雀(Queensland大學Brain Institute黃紹彰博士)

(圖片來源:維基百科
在台北動物園的「動物問答題庫」裡,關於孔雀的問與答只有四個,其中一個是「孔雀會飛嗎?」動物園的官方回答是:
許多人以為孔雀體長而且笨重,不適於飛行。其實孔雀的飛行能力很強,不但能飛得幾層樓高,還飛得很遠。
大概是因為很多小朋友都會問到這個問題,所以園方把這個問題列入題庫當中。不過,老實說,官方的回答不太理想,所謂的「幾層樓」到底有幾層、有多高?「很遠」到底有多遠?

因為缺乏量化的數字,難怪有人拿了動物園的答案加以延伸,說孔雀當然會飛啊,所以古人就有「孔雀東南飛」的說法了。

不過,等等,「孔雀東南飛」據說是東漢末年,大約西元200年的作品,而孔雀的地理分佈主要是在印度次大陸(藍孔雀)到東南亞(綠孔雀)。把西元200年左右的東漢版圖拿來和這個地理分佈一對,當時的中國境內能不能看到野生孔雀都還有疑問,能看到這些野生孔雀像候鳥一樣地遷徙(「孔雀東南飛,五里一徘徊」)更是可疑。

反過來想,如果孔雀真的這麼會飛,而且還常常被看到,就不會到今天都還有人長篇大論地在討論孔雀的遠距飛行有多少實證支持了。由此觀之,就算「孔雀東南飛」所言不虛,說不定是因為此「孔雀」非彼「孔雀」。

怎麼說呢?

「孔雀」的名稱據說最早出現在《山海經》裡,關於華夏南方疆域內外的描述有這麼一句:「有翠鳥、有孔鳥」,於是後來解釋經文的人就說這是孔雀。嘿嘿,這些人很可能是在亂掰一通喔!因為我們要是往前讀,就會發現那句之前還有一句:「有青獸,人面,名曰猩猩」,跟所有現在叫做「猩猩」的生物的地理分佈完全都對不上,而解釋經文的人解得更離譜。可見當時的「孔鳥」很可能跟後來的「孔雀」八竿子都打不著!

我們現在已經知道在華夏邊緣擴張的過程中,由於種種因素,有許多關於異族歷史風土的記載與描述都被扭曲、篡改、捏造、偽托了,飛行能力超強的孔雀可能只是族繁不及備載的例子之一。天曉得經過多手傳播之後變成東南飛的「孔雀」,會不會原來只是體色同樣有藍有綠、棲息在遙遠的東南方的小豆娘?

無論是不是遠古時代的多手傳播把澳洲的小豆娘變成了大孔雀,兩者之間有一個十分明確的共通點:透過色彩進行的性擇。孔雀的例子眾所皆知,豆娘的例子就罕為人知了。明天,三月二十日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,來自 Queensland 大學 Brain Institute 的黃紹彰博士將要告訴我們,豆娘的視覺與性之間多彩多姿的關聯。

2014年3月12日 星期三

2014-3-13:海耶克的惡夢(中央大學物理學系溫偉源教授)

在《須菩提的功課》中,我們提到了科學家用表象形貌來辨識生命印痕的嘗試,以及對於相關的材料科技不熟稔時,可能會犯的錯誤。由於研究樣本都是死氣沈沈的化石,能夠用來辨認生命現象的線索都只能是靜態的。除此之外,化石的獨特性也不容許科學家進行控制變因之類的操弄,因此會犯錯多少也是無可厚非的。

如果研究的不是化石,而是活跳跳的現存生物呢?狀況當然會好很多。不但可以做動態的觀察,也可以進行許多操控。只要在倫理上或保育方面沒有什麼顧慮時,幾乎是科學家喜歡怎麼玩就可以怎麼玩。

但話說回來,既然都知道研究的是活跳跳的現存生物了,那還能拿來研究生物與無生物之間的區隔嗎?也就是說,拿一塊形貌特殊的化石問「這種形貌是不是只有透過生物過程才能製造出來?」是有意義的,但拿根雞爪問同樣的問題顯然有「套套邏輯」的嫌疑,大概會被當成白癡恥笑。

情況其實也沒那麼糟,我們還是可以拿現存的生物來問「這個行為或現象是不是只有生物才能辦到,因而可以拿來辨識、區隔生物與非生物?」之類的問題。只不過要避免被套上「套套邏輯」的話,除了所關注的行為或現象必須是在生物圈中普遍存在的之外,也最好沿著演化樹往回爬很遠,直到微生物的階段為止。

因此,問「是不是只有生物才會不約而同地打哈欠?」聽起來很蠢,但如果是問「是不是只有微生物或比微生物更複雜的生物才會不約而同地展現某種行為?」聽起來就比較聰明。當我們想到,非生物的水分子會在沸騰時不約而同地脫離液面,而另一方面,不約而同式的集體行為對於從單細胞生物到多細胞生物的演化顯然極為關鍵,我們就會意識到這樣的問題其實蘊藏了深邃的智慧。

對於名著《到奴役之路》的作者海耶克F. A. von Hayek, 1899-1992)來說,不約而同式的集體行為如果不是人類獨有的,大概也是生物才會有的。所以,極權政治之所以會出現、存在,不能怪天怪地,只能怪自己。明天,三月十三日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,中央大學物理學系的溫偉源教授將要告訴我們,他在微生物的世界中觀察到的集體行為有多少是生命現象的特徵;有多少可以歸因於會讓海耶克昏過去的(極權是有物理科學背書的自然規律?)、無生命的物理必然。

2014年3月5日 星期三

2014-3-6:須菩提的功課(中興大學材料科學與工程學系呂福興教授)

(圖片來源:維基百科
據說上個世紀初在敦煌千佛洞出土的一部《金剛經》,是世界上最早有明確日期記載的印刷品。這部文字淺顯但哲理十分深奧的經書很妙,從經書標題開始就毫不客氣地宣稱,自己所談的是至高無上的智慧。更妙的是,有貨真價實的佛教專家說,整部經說穿了就是明明白白地在告訴大家,佛法「是一種安慰劑」、修道「基本上就是個騙局⋯⋯其實是假的」!

同樣奇妙的是,用這部人類文明史上最早的印刷騙局,喔,不,印刷品之一,來理解科學家們對地球生命史上最早的生物遺跡的追尋,竟然十分契合。

怎麼說呢?

依照《金剛經》的記載,佛陀問他的大弟子須菩提,可不可以從形貌來辨認他?答案是不可以,因為他的形貌雖然千變萬化,但卻不是獨有的。而事實上,佛陀還說:「凡所有相,皆是虛妄」。

與此對照的是科學家用棲境、形態、化學與同位素成分等資訊來辨認微生物化石的研究工作。一個經典的案例發生在2002年:一個美國團隊宣稱找到了最古老(35億年)的生物化石,但他們的推論根據立刻被另一組來自英國與澳洲的人馬質疑。這個「立刻」有多立刻呢?一點都不誇大,兩篇論文一前一後,出現在同一期的學術期刊中。
須菩提白佛言:「世尊,如我解佛所說義,不應以三十二相觀如來」(法身非相第二十六)
由此觀之,要從這些表象形貌就辨識出生命的印痕,顯然不太容易。更要命的是,隔一年有個西班牙-澳洲團隊居然在實驗室裡用簡易的材料科技方法合成出以假亂真的「生物」化石。這個結果暗示美國團隊的結論恐怕下得太快了。
佛告須菩提:「凡所有相,皆是虛妄。若見諸相非相,即見如來」(如理實見第五)
這個經典的案例告訴我們,雖然生命科學與材料科技似乎到了當代仿生科技崛起之後才有所關聯,但其實它們在三十多億年前的遙遠過去就已經密不可分了。因此,當我們在生命科學中忙著窮古溯今之際,還是要多少擠出一點時間,去做須菩提該做的功課,才能看清大自然玩弄的材料科技騙局。

明天,三月六日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,中興大學材料科學與工程學系的呂福興教授將要沿著人類文明發展的歷史長河,細說材料科技的前世今生。

2013年12月25日 星期三

2013-12-26:敗家的神經經濟學(台灣大學經濟學系黃貞穎教授)

上個星期我們檢視了人類的語言,發現具有多重意義的字詞比起只具備單一意義的字詞還要更耗費心神去處理。而且,即使在有前文等相關脈絡,而非只有孤零零的一個字詞的情況下,也還是如此。

這似乎和我們日常生活的經驗不太一樣。我們很少遇到一路聽/讀下來,卻還被同音異義或同字異義的字詞卡住的情境。因而我們會覺得有了相關脈絡的協助,多重意義的字詞就變得跟單一意義的字詞一樣,而不必多費工夫從多個可能性中提取出最合宜的一個。

但是,透過巧妙設計的實驗與精密儀器的協助,科學家斬釘截鐵地告訴我們,其實大腦在我們幾乎無法察覺的短暫時間內,的確多花了些力氣去提取、處理字詞背後的多重可能性。更有趣的是,年齡會影響大腦在這方面的表現:即使個體差異很大,但整體來說,老年人是玩不太動這類文字遊戲的。

對於這類認知功能感興趣的,其實不只語言學家而已,經濟學家也很感興趣。在許多個可能的詞義裡面把不相干的排除掉,挑選一個最適當的,和在許多敗家方式當中挑選一個效益最佳的,其實沒什麼兩樣,都是在多重選項當中做選擇;只是前者落在語言學的範疇裡,而後者則屬於經濟學的問題。

看得更仔細一點,當然兩者還是有些差別的。大腦處理語言的速度多半很快,而人們敗家的速度如果也一樣快的話,經濟學家就發了,因為會有一大堆瀕臨破產邊緣的人要靠經濟學家來解救。可惜的是,大腦處理敗家選項的速度很慢,慢到經濟學家發不了什麼財。還好上天還算公平,讓這個速度慢到經濟學家可以用更精密、更敗家的儀器來檢視,看看到底大腦的哪個部位在忙。

另一個對經濟學家有利的差異在於敗家的多重選項自由度很大(要買鑽石還是黃金?),多半都還可以微調(四顆1.5克拉鑽石好呢?還是五顆1克拉的好呢?),不像語言有文法等等的限制,也沒辦法微調。因此經濟學家在設計實驗時不像語言學家那麼地束手縛腳,可以窺探大腦在處理敗家選項時更幽微的細節。

明天,十二月二十六日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,台灣大學經濟學系的黃貞穎教授將要告訴我們,她如何把實驗經濟學與醫學造影結合起來,探究大腦在面臨不同而且可能互相衝突的敗家考量時,會如何引導或誤導人們做決定;以及研究結果在生物演化上的可能意義。

2013年12月18日 星期三

2013-12-19:老薑老狗語言學(台灣大學語言學研究所李佳霖教授)

在檢視過了蝙蝠的語言之後,我們回過頭來看看人類的語言。

人類的語言,想當然耳,是動物語言中最複雜的一種。反過來說,由於人類的語言是如此地複雜,而人類對於語言的認知又是建立在人類自己所使用的語言之上的,因此從人類的觀點來看,語言要夠複雜才行,所以可不是動物之間任何形態的訊息交換都有資格被稱為「語言」的!

嗯,很「人類中心主義」的想法,不是嗎?不過,不論是不是,蜜蜂才不管人類認不認為牠們的舞蹈夠不夠格被稱為語言呢。蜜照採、舞照跳,日子能過得下去才重要,誰管你人類怎麼想的?

從演化生物學的著名格言 Nothing in biology makes sense except in the light of evolution 來看,其實蜜蜂才是對的,反而是人類深陷在語言的迷霧裡,忘了演化唯一的要求是把基因傳遞下去,因而只要能辦到這一點,所有的東西都是夠用就好,沒必要把力氣耗在與傳遞基因無關的事情上。

更進一步地說,人類也不過是諸多生物中的一種,同樣也受到演化的宰制。因此人類的語言會變得這麼複雜,背後一定有演化上的驅動力;雖然很多時候我們並不清楚這個驅動力到底是什麼。

有趣的是,這麼一來,如果我們考量到人類在漫長的演化過程中,平均壽命一直到上個世紀才超過五十歲,立刻就會發現最近這一百年來,主要是由平均年齡不到四十歲的世世代代祖先所發展出來的複雜語言,忽然之間有了一大群白髮蒼蒼的使用者。這些使用者如同坐在小學教室裡讀補校的阿公阿嬤,面對為小學生量身打造的設施,究竟是會被低矮的桌椅折騰得腰酸背痛呢?還是歲月鍛造的生活智慧會讓他們懂得如何預防筋骨痠痛?

明天,十二月十九日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,台灣大學語言學研究所的李佳霖教授將要告訴我們,從語言的使用、認知與理解來看,究竟是老薑比較辛辣,還是老狗很難學會新把戲?

2013年12月11日 星期三

2013-12-12:暗夜小精靈語言學(中山大學生物科學系何英毅博士)

人類感官的傳統分類有視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等五種。除了視覺有障礙的少數人之外,一般人多半是徹頭徹尾的視覺動物。

有趣的是,正如學過電磁學的物理系學生都知道的,視覺的媒介—可見光—是太陽光經過所謂的光學窗口optical window)之後殘餘的部分,所以在這個窗口底下滋生、演化出來的所有生物所發展出來的視覺感官,都被侷限在這個範圍裡面。影響所及,視覺就成了人類和其他生物「共享程度」最大的感官。

也就是說,人類看不到而其他生物卻都看得到的東西不多,除了傳說中的阿飄和國王的新衣(假設誠實的人類算其他生物的話)之外,大概找不到其他例子。反之亦然,人類看得到而其他生物卻都看不到的,如果有的話,也不會太多。

相較於近乎一視同仁的視覺世界來說,其他的感官世界就有顯著而嚴重的貧富差距了。這個差距讓身為視覺動物的一般人很難想像,活在這些其他的感官世界中,在行住坐臥各方面會是什麼模樣。

在其他的四種感官中,聽覺可能是人類最能想像與操弄的。雖然聽覺的媒介—聲波—有一大部份是人類聽不到的,但它不像氣味分子與受體般地虛無縹緲;要如何掌握、操弄它,科學家弄得非常清楚。因此,人類對於其他生物的感官世界的瞭解程度,排在視覺後面的大概就是聽覺了。

在〈暗夜中飛行的小精靈〉裡,我們學到哺乳動物中的兩類怪咖,蝙蝠和鴨嘴獸,除了都是怪咖之外,感知獵物的方式也都與眾不同。鴨嘴獸只有一種,在澳洲獨享感電辨位electrolocation)的專利,感官世界的多樣性程度大概就跟澳洲一樣平坦而無聊。相較之下,種類數以千計的蝙蝠就極端地眾聲雜沓,想必會發展出各式各樣的方言。

明天,十二月十二日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,中山大學生物科學系的何英毅博士將要告訴我們,目前科學界對於「暗夜小精靈語言學」的了解有多少,以及他在這方面的研究心得。

2013年12月4日 星期三

2013-12-5:甜蜜殺手的勾魂絕技(台灣大學生理學研究所張國柱教授)

每年的十大死因公佈時,大家的注意力多半集中在第一名的死因。一點都不意外地,過去三十多年來,癌症是「永遠的」第一名。更可怕的是,以去年的死亡率來衡量,這個第一名和第二名(非高血壓性的心臟疾病)之間的差距越來越大,到了去年已經是第二名的兩倍半有餘。換個方式來看,把第二名到第五名(糖尿病)都加起來,才能勉強勝過第一名。由此可見,這個第一名有多威了。

不過呢,如果我們看的是「進步」最多的,那局面就完全不一樣了。前十名裡面,在過去的三十年裡頭,有進步的只有兩名,其他全都是退步的。進步最多的是去年排名第五的糖尿病,死亡率躍升了將近兩倍,遙遙領先只進步一點點的癌症。這個甜蜜殺手就這麼悄悄地從第十二名混進前五名,趁大家談癌色變之餘,偷偷摸摸地帶走許多人。

躍升能力這麼驚人的殺手當然會引起科學家的注意,想要了解它是怎麼辦到的。依照WHO的估算,在糖尿病所導致的死亡案例裡,超過一半以上是因為它所引發的心血管病變而造成的。也就是說,這位甜蜜殺手居然還跟第二名暗通款曲,借刀殺人。它是怎麼辦到的?

女人魅惑男人的手法大致上可以區分成物理媒介與化學媒介兩種。在穿著打扮上下功夫的,訴諸的是物理媒介(光學),而典型的化學媒介則是香水或費洛蒙。

同樣地,有些科學家認為這位甜蜜殺手是物理專家,透過讓血液變得更加黏膩等流體力學手法跟第二名勾搭;有些科學家則認為它是化學魔術師,藉由一連串的生化反應來挑逗第二名。當然囉,如同聰明的女人不會自我設限,這位甜蜜殺手很可能是物理、化學兼修的高手。

明天,十二月五日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,台灣大學生理學研究所的張國柱教授將要為我們詳細解析,科學家如何探究這位甜蜜殺手有哪些勾魂絕技,以及這些絕技施展的目標為什麼很可能包括第一名在內!

2013年11月20日 星期三

2013-11-21:花落知多少的生物物理(台灣師範大學生命科學系林登秋教授)

最近橫掃菲律賓,造成重大傷亡的海燕颱風,據說是有氣象記錄以來,登陸時風速最高的颱風,時速高達每小時310公里。於是有氣象迷做了個統計,把登陸時風速最高的前十名排了出來。耐人尋味的是,雖然這個世紀才開始不過13年,是這個排行榜所涵蓋的時間範圍的六分之一,但卻在前十名裡面拿下五席。

這個耐人尋味的現象究竟是不是意味著颱風的強度與頻率有逐漸增加的長期趨勢、是不是氣候暖化所造成的、能不能作為氣候確實正在暖化的證據,科學家們各說各話,還有得吵,不會在短期內就塵埃落定。

然而,對於會被這些極端的氣候現象影響到的人來說,比較值得關心的不是這些學術蛋頭們拿來嚼舌根的議題,而是如何善後、如何評估與因應下一個類似災難的問題。畢竟這些問題與財產性命直接相關,而颱風頻率、氣候暖化的議題,大概只有在決定要不要買保險時才會對個人財產有直接的影響。

從這個角度來看,在這些人當中,生態學家絕對是異類。

因為他們雖然也像一般人一樣,會關心自己的生命、財產的安危,但同時也關心整個生態系中一大堆的非我族類,在面對風風雨雨時要如何因應與善後。他們為此而必須跨越領域間的分界線,研究風雨在地表附近的變化、風雨經由何種物理或化學機制對生態棲位產生影響等問題。

因為他們也和地震來襲時會喜不自禁的地震學家一樣,面對撲天蓋地席捲而來的狂風暴雨,眼中看到的除了災難之外,還有令人振奮的研究機會。

明天,十一月二十一日(週四)中午十二點十分,在理學大樓一樓A101教室,台灣師範大學生命科學系的林登秋教授將要告訴我們,這些懷抱著「夜來風雨聲,花落知多少」的現代孟浩然們,要面對的生物物理問題有哪些。