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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人類史上首張黑洞近照:這張動員全球、沖洗兩年的照片是怎麼來的?

  • 文 / 卜宏毅│加拿大圓周理論物理研究所博士後研究員,事件視界望遠鏡核心成員

事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope)在今年 2019 年 4 月 10 日公布了人類史上的第一張黑洞照片。這張照片距離我們約五千五百萬光年,為 M87 星系中心的超大質量黑洞 (約有六十五億個太陽質量);於 2017 年 4 月 5 號到 11 號之間的四個晚上,由七個遍佈全球(夏威夷,美洲,歐洲)的電波望遠鏡共同觀測所得到。M87星系有個明顯的噴流,這次黑洞的影像正是這個噴流的「源頭」。

credit: EHT Collaboration (figure 3 of paper I), and NASA, NRAO, and J. Biretta.

經過近兩年的資料處理,資料分析,理論分析等漫長過程,目前成員約兩百多人的EHT團隊在四月十日除了公布影像外也發表了六篇論文,分別討論了:

  • Paper I  :Overview 簡介
  • Paper II :Array 望遠鏡陣列
  • Paper III:Data數據
  • Paper IV:Image影像處理
  • Paper V :Theory理論
  • Paper VI:Feature extraction影像特徵分析

這張黑洞近照雖然廣義相對論預測的結果相符,但也有許多對天文學家來說的意料之外(請期待下一篇文章)。

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

為什麼要看黑洞影像?

黑洞是一種時空結構,也是一種奇怪的天體。根據理論預測黑洞的緻密、輻射、噴流特性等,天文學家慢慢接受黑洞真實存在於宇宙之中。但是,人們但從未看過黑洞的近照。

這次黑洞影像的意義除了驗證黑洞是否存在、我們對黑洞的認識是否正確,也驗證廣義相對論在強重力場下的正確性。這次對 M87星系中心黑洞的近照,提供了 M87星系中心黑洞質量估計,以及黑洞附近噴流產生的物理細節。

黑洞近照為什麼像是甜甜圈?

黑洞本身不發光,天文學家所觀測到來自黑洞的輻射是來自於黑洞周圍包圍住黑洞的物質,這些物質在不同的頻率因為不同的機制發出輻射。根據廣義相對論,光線在黑洞附近會被彎曲,部分光線會被黑洞吃掉(如下圖),因而形成狀似是甜甜圈內部的陰影區,稱為黑洞剪影(black hole shadow)。這個甜甜圈的內部陰影正是黑洞──時空中的一個洞──的具體表現!

愛因斯坦的廣義相對論預測了黑洞剪影的形狀與特性,而黑洞附近的發光物質的空間分佈、能量分佈、與運動特性則提供各種不同的發光背景,烘托出這些黑洞的剪影。關於黑洞剪影的介紹可以參考之前的文章「下一站:黑洞」。旋轉的黑洞也會對剪影造成影響,可以參考之前的文章「為什麼星際效應裡的黑洞長那樣?」。這些都是在理論分析黑洞「近照」時需要考慮的課題(有興趣的讀者可參考paper V)。

非旋轉黑洞附近的光線軌跡。圖片中央的黑洞能“吃掉”(補捉)周圍的光線,形成剪影。被捕捉的光線用黑色表示。有興趣的讀者可以使用免費教育軟體Odyssey_Edu模擬光線在黑洞附近軌跡。(credit:卜宏毅)

黑洞影像中剪影區域的示意圖。EHT 團隊根據廣義相對論,磁流體力學,以及之前對 M87 星系的了解模擬了超過六萬張的黑洞影像資料庫並加以分析。這些影像分別對應了不同的黑洞旋轉速度,觀測角度,可能的氣體溫度分佈,氣體環繞方式,以及氣體環繞黑洞的不同「時刻」。儘管對一些細節物理的不確定,觀測到的剪影與我們對 M87黑洞以及其周圍的環境大致符合(有興趣的讀者可參考paper V,尤其是其中的 figure 6 呈現了如何將理論黑洞影像與觀測數據比較的範例影片)。由剪影的大小,也獨立推論出 M87星系中心的黑洞約有六十五億個太陽質量(有興趣的讀者可參考paper VI)。(credit:EHT Collaboration)

為什麼是M87?為什麼選M87

天體在天空中的張角由大小與距離決定。根據所有已知黑洞的大小與距離,M87星系中心的超大質量黑洞在天空中的張角是第二大的,大約有 40 個微角秒(micro arcsecond; 1角秒=1/3600角度)的黑洞(約是一個硬幣放在月球上時的張角)。

排行第一的是位在我們銀河系中心的黑洞,約有 50 個微角秒。但在地球上觀測銀河系中心時, 會受到銀河系盤面星系介質造成的散射影響。EHT 團隊目前還在分析對銀河系中心黑洞的觀測資料。

為何用電波觀測黑洞剪影?

選定要觀測的黑洞目標後,根據天體的輻射特性,我們要挑選適當的觀測頻率才能不被黑洞周圍的發光物質擋住而看見黑洞的剪影(如下圖解)。M87附近的 EHT的主要觀測頻率是在電波(radio)波段,頻率 230GHz (波長 1.3mm)。

望遠鏡的解析度大致可用觀測的波長 λ,除以望遠鏡的大小 d,來估計。當觀測頻率與波長決定之後,我們可以利用上述:λ/d~40微角秒的要求,估計出大約需要六千公里以上的望遠鏡大小,才能達到足夠的角解析度(angular resolution)來看到在M87星系中央的黑洞剪影。

模擬被發光物質包圍的黑洞用不同的觀測頻率時所觀測到的影像。在適當的觀測頻率下(下方圖)可以看到黑洞剪影。此範例是一個極端的情況:快速旋轉的黑洞且其旋轉軸垂直於觀察者,造成剪影明顯的不對稱。(credit:卜宏毅)

為什麼照片看起來是模糊的?

EHT利用電波望遠鏡甚大陣列干涉儀(VLBI; Very Long Baseline Interferometry)技術觀測黑洞影像,而非是用光學望遠鏡,因此黑洞的照片其實不是「拍到的」,而是利用以下簡介的電波干涉儀原理「分析得出的」。影像的顏色不具意義(人眼無法看見電波),僅影像的相對亮暗對應了電磁波輻射能量的大小。因此黑洞的照片並非像是如同手機拍照般“拍到的”。

要怎麼打造一個六千公里以上的超大望遠鏡呢?答案是利用很多的望遠鏡一起合作觀測。下圖是 2017 年參與觀測 M87 的望遠鏡(因為 M87位於北半天球,南極望遠鏡 South Pole Telescope 無法觀測 M87)。這些望遠鏡的連線稱為基線(baseline)。2017 四月的觀測很幸運的幾乎每個望遠鏡在觀測的時候都遇到了好天氣,這些望遠鏡能同時觀測到 M87 的月份也決定觀測時間的選擇。

2017年 EHT觀測的望遠鏡成員。其中為在南極的 SPT因為地理位置的關係未能參與M87的觀測。甚大陣列干涉儀所指的「甚大」 指的是望遠鏡與望遠鏡的距離相當遠,未能有硬體設備直接連接。(credit: EHT Collaboration; figure 1 of paper I)

當地球自轉時,這些基線的兩端畫出的軌跡,電波天文學家習慣畫在下方稱為 uv-plane 的平面上。於是,利用地球的自轉,我們就能用這些望遠鏡成員模擬出有如一個像地球那麼大的電波望遠鏡。

基線越長,越能看見細微的結構(這些觀測的細節數學上與傅立葉轉換有密切的關係;電波望遠鏡利用干涉儀原理觀測,得到的訊號稱為 visibility,其與影像之間的關係符合傅立葉轉換)。因此能填滿在 uv-plane 上越大的圈圈面積,就能對應到越好的角分辨率。

望遠鏡與望遠鏡間形成的基線,因為地球的自轉改變與觀測目標的相對位置,形成一個如地球大的虛擬的望遠鏡。不同時刻的基線分佈貢獻了這個虛擬望遠鏡的不同部分。圖為畫在uv-plane上的基線軌跡,稱為uv-coverage。(credit: EHT Collaboration; figure 2 of paper I)

一個甚大陣列干涉儀(VLBI)的觀測好壞,大致就是由在 uv-plane 上的這些軌跡的分佈與密度(uv-coverage)決定。

下圖的範例中,給出了一個模擬的黑洞剪影影像(左上方圖),用兩組不同的 uv-coverage 所觀測的結果。若望遠鏡的基線能因為地球自選而填滿藍色(或紅色),則能得到右上方(或右下方)的分析影像。

甚大陣列干涉儀(VLBI)觀測結果取決於uv-coverage。如果左上方是M87黑洞剪影的影像,uv-coverage填滿藍色區域還不足以解析出黑洞影像。若uv-coverage可填滿紅色區域,則能大致解析出黑洞的影像。真實觀測的uv-coverage介於兩者之間(見前圖)。(credit: 卜宏毅)

在這個範例中,填滿藍色的情況不足以解析出黑洞剪影。上圖 M87 觀測的 uv-coverage,雖比藍色圈圈大但無法完全填滿紅色圈圈,觀測的品質剛好介於這兩種情況中間:這意味著在有限的望遠鏡數量、望遠鏡分佈、以及觀測時間下,我們僅能組成「部分」的虛擬望遠鏡,並在對觀測數據分析成影像時,對欠缺的資訊進行人為的假設。

EHT 的影像分析團隊也由不同的四個獨立小組構成,交叉驗證大家所得到的影像結果大致一致,最後公布的照片是由所有小組的影像綜合而成。(有興趣的讀者可參考 paper IV)


下面的影片(可選中文字幕)總結了以上的說明。在下一篇文章中,我們會來看看黑洞影像的「意料之內」與「意料之外」!

 

  • Credits: Animation: Chris Jones; Screenplay: Smithsonian Astrophysical Observatory ;Narration: Alex Hanson; Funded by: National Science Foundation.
  • 本文原刊載於作者網誌,原標題 人類史上首張黑洞近照:懶人包I

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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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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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放射性廢棄物如何處理?廢爐需要大家共同思考——《福島第一核電廠廢爐全紀錄》

  • 文/吉川彰浩

廢棄物問題將延續 50 年以上

圖/wikipedia

放射性物質是危險的東西,這是眾所皆知的事,而我們選擇遠離那裡,可以的話,完全不想有任何牽扯,因此對於放射性廢棄物的處理,亦即廢爐一事,只有消極負面的印象而已,這是目前大家都有的感覺吧?

相信也有很多人是因為核電廠事故才這麼想,但若追溯歷史,其實這並不是今天才開始的事。

日本第一座核能發電廠是建於一九六三年十月二十六日、茨城縣東海村的 JPDR(Japan Power Demonstration Reactor)。在這座核電廠開始運轉的同時,如何處理放射性廢棄物的問題也就隨之展開,這可以說是從五十多年前就應該開始思考的問題。

我們經常聽到放射性廢棄物無法進行任何處理的說法。

放射性物質的性質,就是依照種類的不同,只要經過一段時間(= 半衰期)後,量就會剩下一半,變成不會釋出幅射的穩定狀態,達到「無害化」的結果。

雖說放射性物質具有放著不管就會「無害化」的性質,但有一點需要知道的是,半衰期長短依種類不同而有所差異。舉例而言,碘 131 的半衰期約為 8 天, 銫 137 約為 30 年, 鈽 239 約為 2.41 萬年,鈾 238 約為 45 億年。要等到鈽或鈾完全無害,需要極長的時間。核燃料之所以被說成最麻煩的廢棄物,也是因為它是由半衰期長的鈽與鈾所構成。

鈽的電子殼層。圖/wikipedia

若從無害化是需要時間的角度來看,「高階放射性廢棄物無法進行任何處理」的說法可以說是正確的。不過,「雖然很難達到真正的無害化,但可以設法在盡量接近無害的狀態下進行保管」,而且「正因為是難以處理的東西,所以更要採取避免繼續增加的對策」,這就是目前核電廠在廢棄物處理上的原則。

無害化狀態下的保管技術已經確立

青森縣六所村有高階放射性廢棄物管理中心與低階放射性廢棄物管理中心這兩個放射性廢棄物的最終處置場。

前者有可以穩定保管用過核燃料的設備,是一種叫玻璃固化體的容器,可於穩定狀態下長時間保管高階輻射廢棄物,貯存量可達二八八〇支玻璃固化體。後者則是將高階放射性廢棄物以外的東西放入大型鋼桶裡保管,貯存量為四十萬個兩百公升的鋼桶,未來預計增加到六十萬個。

或許有人會想,既然已經有最終處置場,技術上又能夠保管,那不就沒有問題了嗎?但是最大的瓶頸是「這邊可以代為貯存,但請先處理成可以被接受的狀態再帶過來」。

各位也是自己做垃圾分類,然後裝到袋子裡拿去丟的吧?這是丟垃圾的人被要求遵守的規定;同理,核電廠也有丟棄放射性廢棄物的規定。如果是用過核燃料的話,就裝在一種叫護箱的容器裡,其他則必須裝在鋼桶裡才能拿去丟棄。

核廢料桶。圖/wikipedia

簡單講是裝在鋼桶裡送過去,實際上並沒有這麼單純。因為是放射性物質,所以必須在穩定的狀態下運送才行,例如運送高濃度污水時,要分成水與放射性物質,放射性物質還要經過乾燥處理以減少體積(減容化),粉狀物要用水泥或塑膠等固著成穩定的狀態(固化),才能裝入鋼桶裡運送,必須經過這樣的加工處理才行。

此處的問題是加工的難度,當中也有輻射強度高到人類不宜靠近、沒辦法輕易運送的高階放射性廢棄物。因此才會稍微轉換思考方式,採取暫時保管在發電廠內的作法。

1F 廢爐作業所產生的放射性廢棄物之所以一直保管在廠區內,主要原因就是無法加工到得以安全運出廠外。目前也持續在討論廢棄物適合運輸的狀態為何、該帶到哪,又該如何進行保管。

雖然可能有人會認為,那不是東京電力或核電業界的問題嗎?但考量到半衰期等因素,放射性廢棄物確實也是一個會遺留給下一代的問題。

思考大家都能接受的處理方式

在國外核能相關設施的廢爐用語中,有一個字叫「legacy」,就是「遺產」之意。

正如本文一開始所述,這是一個約從五十年前就開始的問題,令人不禁感嘆我們究竟留下多麼棘手的東西啊,而我們的下一代應該也會有同感吧。

圖/wikimedia

另外,前文也介紹到青森縣六所村的最終處置場,但六所村的居民們是否樂意在當地見到這些設施呢?

在核電廠事故後展開的除污事業中,除污廢棄物的輻射強度雖然大幅低於福島第一核電廠的廢棄物,但包含最終保管方式在內,也引起眾多討論。若將廢爐定位在放射性廢棄物的處理,並將處分方法也納入考量範圍的話,那對我們而言是「切身相關的問題」。然而,明明是切身相關的問題,我們卻始終避之唯恐不及,同時我們也與廢爐現場保持距離。

解決這個問題所需要的並不是技術,真正需要的應該是由投身廢爐工作的人、生活在周圍的我們、地方政府機構、核能相關管制當局等,所有人共同討論並確立一套大家都能夠接受的處理方法。「大家」一起思考並執行有關廢爐的方法,是我們必須留下的遺產。

 

 

 

 

本文摘自《福島第一核電廠廢爐全紀錄》,臉譜出版,2018 年 9 月出版。

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麻疹接種與自閉症的研究醜聞:不是糟糕的科學,是故意的欺詐行為

這次關於生物醫學研究的可重複性和可靠性研討會觸及了當今科學中最敏感的問題之一:人類最偉大之創造性出現了的一個基本瑕疵。許多科學文獻──也許是一半──可能不真實,因此不信任科學的態度是明顯的。 受到小樣本、微小影響、不正確探索性分析、和公然利益衝突之研究的影響,以及對一昧地追求重要性之時尚趨勢的痴迷,科學已經轉向黑暗。 正如一位與會者所說的,差勁的方法可產生結果。

── 2015 年四月 Dr. Richard Horton,《刺胳針》(The Lancet)總編輯

就算是雙胞胎,參與臨床研究的結果不盡相同。圖/wikipedia

在「人體太複雜了」一文裡,筆者提到了因全世界從來沒有兩個人具有完全一樣的生理與心理構造,因此不能像物理一樣,隔絕不必要的各種外在因素,來單獨探討某一因素對身體影響的直接因果關係。基於此因,有關人體身體的研究幾乎都是使用統計方法的,但統計時常參雜著研究者不自覺或有意的偏見、 取樣與數據的操作、研究經費來源的回報等等因素,因此筆者建議不要盲目地相信使用統計的研究報告。

在該文及「統計的魔術」一文裡,筆者提到了一些研究者不自覺地取樣偏差所造成的錯誤結論。在這裡,讓我們來看看一篇有意誤導結論的研究論文,如何造成一系列健康與社會問題!

從高度傳染性的麻疹談起

麻疹是種高度傳染性疾病。圖/wikipedia

麻疹(measles)是由副粘病毒(paramyxovirus)引起的高度傳染性疾病。當感染者咳嗽、呼吸、或打噴嚏時,麻疹病毒會以微小的液滴在空氣中傳播達兩個小時之久。其造成的症狀可包括發高燒、咳嗽、流鼻水及眼睛紅腫流淚,然後可出現散佈到全身的紅疹。麻疹通常沒有併發症,但在某些情況下,可能會出現肺炎及肺部感染;在一千個病例中,大約有一人會大腦受損,導致腦炎;在非常罕見之少數患者中,病毒可以在大腦中永久休息,並在數年後被喚醒,導致稱為亞急性硬化性全腦炎(SSPE)的致命病症。

一位波斯醫生在 9 世紀出版了麻疹病的第一份書面記錄。蘇格蘭醫生弗朗西斯‧霍姆(Francis Home)於 1757 年證實麻疹是由患者血液中的傳染因子引起的。1912 年,麻疹在美國成為全國性的應通報疾病──美國醫療服務提供者和實驗室必須報告所有確診病例。 在報告的第一個十年中,每年平均報告的麻疹死亡人數為 6,000人(註1)。

麻疹疫苗誕生,傳染病終獲控制

1954 年,John F. Enders 和 Thomas C. Peebles 博士在波士頓的一次麻疹爆發期間收集了幾名生病學生的血液樣本:成功地在 13 歲的大衛·埃德蒙斯頓的血液中分離出麻疹病毒。1963 年,Enders及其同事將他們的埃德蒙斯頓-B麻疹病毒株轉變為疫苗,並在美國獲得許可上市。 1968 年,Maurice Hilleman 及其同事開發了一種更弱的麻疹疫苗,成為此後美國唯一使用的麻疹疫苗。麻疹疫苗通常與腮腺炎和風疹疫苗聯合使用(MMR),或與腮腺炎,風疹和水痘疫苗聯合使用(MMRV)。

美國在開始使用麻疹疫苗後,每年病例顯著下降,圖/wikipedia

在 1963 年接種疫苗之前的十年中,幾乎所有兒童在 15 歲時都會患上了麻疹。 據估計,美國每年有 300 萬至 400 萬人受到感染、48,000 人住院治療、1000 人患有麻疹的腦炎(腦腫脹)、及 400-500 人死亡。但在高效的疫苗接種計劃,以及美洲地區更好的麻疹控制下,美國政府於 2000 年宣布麻疹已不復存在(連續疾病傳播消失超過 12 個月)。

台灣於 1978 年起針對出生滿 9 至 15 個月幼兒,全面推行接種一劑麻疹疫苗,有效地控制了麻疹流行。另為配合 1992 年開始實施之「根除三麻一風計畫」,滿 15 個月幼兒改為接種一劑麻疹、腮腺炎、及德國麻疹混合疫苗(MMR),並於三年內對國三以下學生全面施打一劑 MMR 疫苗。2003 年之後每年麻疹個案數均在 10 例以下(註2)。

就在這好不容易靜下來的湖面,忽然竟有人投下了一顆小石子……。

惹禍的小石子:研究竟表示麻疹疫苗會引發自閉症?

1998 年,倫敦皇家自由醫院醫學院實驗胃腸病學高級講師和榮譽顧問安德魯·韋克菲爾德(Andrew Wakefield)和 12 位同事在「刺胳針」雜誌(Lancet,註3)上發表了一研究論文謂:

在 12 個案例中,有 8 位小孩在接種 MMR 疫苗後,出現自閉症症狀。雖然他們在文章中表示,這並不證明 MMR 疫苗接種與自閉症之間存在因果關係;但韋克菲爾德在同時出現的廣播視頻中卻言「…這種特殊風險的發展與聯合疫苗 MMR 有關,而不是與單一疫苗有關。」 然後,他建議暫停使用 MMR 聯合疫苗,轉用分開單獨抗原疫苗。

儘管後來許多流行病學研究駁斥了 MMR 疫苗接種與自閉症之間的假設聯繫(註4),但隨著自閉症診斷率的不斷提高以及父母對親生小孩自閉症旳恐懼,加上報章雜誌三不五時地譁眾取寵,該論文卻得到了廣泛宣傳與注意;在寧可信其有的盲目觀念下,MMR 疫苗接種率開始逐年下降。

MMR疫苗的接種率不斷受到各種外在因素影響。圖/wikipedia

直到美國最近發生兩次疫情大爆發後(註5),才又再次引起社會以及政府的注意。例如加州,經過一陣激烈的政治爭論後,現在已要求所有的孩子,除了因為身體狀況外,在進入幼兒園之前均必須接種疫苗──加州幼兒接種率由 92.2%(某些縣市的接種率事實上只有 20% 而已)提升到 96.9%。

台灣似乎也不例外(註2):今年截至目前(3月14日)國內累計 32 麻疹病例,19 例為國內感染(其中 9 例為境外感染之接觸者),13 例為境外移入病例(其中 10 例為本國籍民眾)。國內麻疹疫情持續升溫;林口長庚醫院去年出現群聚感染,確診人數達到 9 年同期新高。衛生福利部疾病管制署呼籲,欲前往麻疹流行地區之民眾,應考量該地區可能感染之風險, 建議於出國前至衛生福利部疾病管制署旅遊醫學合約醫院評估接種需求。

違反道德規範、科學陳述失真,充滿污點的研究

2004 年 2 月 22 日,屢獲殊榮的調查記者迪爾(Brian Deer)首先在倫敦星期天時報(The Sunday Times)發表了兩篇題爲「Revealed: MMR research scandal」及「Focus: MMR⎯⎯the truth behind the crisis」的文章,揭露了韋克菲爾德的 MMR 研究醜聞(註6)。不久,12 位共同作者中的 10 位基於數據不足,暫時撤回對原始資料的解釋。隨後刺胳針雖然也承認韋克菲爾德等人沒有披露經濟利益衝突,但並未指控韋克菲爾德及其同事違反道德規範和犯了科學錯誤。

最後,韋克菲爾德等人的論文遭撤除。圖/擷取自論文。

與早期調查的結果相反,2010 年 2 月,刺胳針編輯們終於以匿名形式在期刊上刊登一小段撤回韋克菲爾德等人論文的「公告」,謂除了承認論文中的幾個要素是不正確外,韋克菲爾德等人也犯有道德違規行為,如未先獲得必要的道德審查,即對兒童進行了侵入性──如腰椎穿刺──的實驗調查;並且亦有科學失實陳述。報告說他們的抽樣是皇家自由醫院和醫學院兒科胃腸病科系依看診次序連續提供的,但實際上是韋克菲爾德去選擇病人的:12名兒童中有8名的父母均將小孩失能(包括語言)歸咎於 MMR 疫苗接種。還有,雖然研究報告中謂 12 名兒童「以前都很正常」,但事實上其中 5 名早就有「發育問题」的診斷記錄。

其研究方法事實上還有兩個很大的問題,那就是:

  • (a)樣本量太小(n = 12)──尤其考慮到人體的複雜;
  • (b)沒有控制的設計與錯誤的邏輯推論──疫苗接種與自閉症被發現的時間都是在兒童早期,因此兩者之間的時間聯繫幾乎是注定的。

該研究也明顯涉及利益衝突:

  • (a)韋克菲爾德本人已早於 1997 年申請了單抗原麻疹疫苗的專利,因此反對聯合疫苗 MMR 的使用明顯地是在推銷他的專利;
  • (b)韋克菲爾德的研究經費是由父母在針對疫苗生產公司的訴訟中聘請的律師資助的;
  • (c)樣本兒童也是法律援助委員會資助;
  • (d)1998 年「刺胳針」論文中報導的結果早在出版之前就被傳遞給律師,用於法律訴訟。這些事實依照「刺胳針」規定都應該向編輯們透露,但韋克菲爾德卻緘口未提。

誰該負起揭發錯誤論文的責任?

想必記者迪爾一定很榮幸當初收集到的素材最終成為「驚爆焦點」。圖/imdb

基於記者迪爾在七年中的調查採訪、文件、和數據,英國醫學雜誌總編輯加里(Fiona Godlee)醫師等在 2011 年發表了一系列題為「 MMR 恐慌的背後欺詐(The fraud behind the MMR scare)」的文章, 指出 MMR的恐慌不是基於糟糕的科學,而是基於故意的欺詐行為;謂韋克菲爾德等人挑選並選擇了適合他們案件的數據,偽造了事實!這種明顯的數據偽造證據理應關閉了這破壞性疫苗恐慌的大門,但似乎沒有!

更令人擔憂的部分,則是像在「一手遮天的高科技大騙案:Theranos之興衰」的故事一樣,整起詐欺的曝光是來自於新聞調查的結果,而不是學術界保持警惕,自律地採取糾正措施。科學家的良知在哪裡?我們能相信社會地位極高的醫師與教授們嗎?

禍首遭吊銷執照、移民美國,但故事尚未完結……

迪爾的指控促使總醫學委員會撤銷韋克菲爾德的執業醫學執照。2010 年 5 月,韋克菲爾德被英國醫學總會(GMC)判定犯有三項罪名,包括不誠實和虐待兒童,並取消了醫療登記。韋克菲爾德是 13 名中唯一被禁止從事醫學工作的共同作者。 他雖然失去了他的國家、他的職業生涯、和醫療執照,但他認為這些損失是與受影響家庭合作的特權所必須支付的一小代價。

韋克菲爾付出了不少代價。圖/pixabay

自從 2004 年移民到美國,搬到德州奧斯汀後,他與人合創自閉症媒體頻道(Autism Media Channel),繼續用自己的媒體打擊製藥營銷和廣告業務,以及「有偏見」的企業媒體。由於川普與韋克菲爾德的反疫苗接種立場相同,因此川普當選為美國總統後,韋克菲爾德又成為眾人矚目的焦點。英國衛報(The Guardian)報導說:

2017 年 1 月,在川普總統的就職典禮中,韋克菲爾德曾言想「推翻(親疫苗的)美國醫療機構」,以幫助川普達成「我們現在需要的是疾病控制和預防中心(CDC)的大規模改組⎯⎯一次巨大的改組。」

要湖面再靜下來,似乎還得一番努力……

面對複雜事件,少點盲目相信多點邏輯分析

正如筆者在「愛因斯坦相信的上帝,是你以為的那位上帝嗎?」一文裡所說的:即使全世界幾十億的人、幾千年來都沒見過上帝,我們還是不能說祂不存在的;同樣地,因為人體的複雜,我們將永遠沒辦法像物理一樣地證明疫苗注射不會造成自閉症,所以韋克菲爾德比另一醫學醜聞主角伊麗莎白·福爾摩斯(Elizabeth Holmes)「幸運」多了:他不但將永遠不會被判刑,還可以繼續愚弄廣大的民眾!

在「從陳震遠事件看學術界」一文裡,筆者提到了現在期刊之多實在是難以想像的,因此只要論文不太離譜,一定可以找到「國際知名」之期刊來刊登的!在「一手遮天的高科技大騙案:Theranos之興衰」一文裡,我們談到了主角福爾摩斯花錢刊登論文,然後用它來「證明」其技術募款;但像韋克菲爾德這一篇充滿問題的論文,卻能出現在有同行評審、世界上最古老、最負盛名及知名的綜合醫學周刊「刺胳針」 上,那又是別有一番風味,值得深思!

讀者或許已從字裡行間裡意識到筆者不認同疫苗注射會造成自閉症的觀點,或許會問:「我又怎能相信你呢?」

筆者只能告訴你:我沒有任何經濟利益衝突,也不要你相信我!

筆者最近寫了一些不是物理的文章,就是因為現在太多濫竽充數的(醫學及健康)研究論文,希望讀者不要盲目地相信,多用點自己的邏輯分析(註7)!疫苗注射真的不會造成自閉症?如前所言,全世界從來沒有兩個人具有完全一樣的生理與心理構造,因此我們永遠不會有 100% 的肯定,可是因噎而廢食更是不對,其間的取捨只有靠自己來判斷(參見「人體太複雜了」)。

但這裡還涉及到一個「人人有責」的社會問題:如果 95% 以上人都打 MMR 預防針,那麼爆發麻疹傳染病的機率不大,但你不能以此為由而避之不打!更糟的是那些自以為是的 5% 家長,不但不知道感激那95%的人,還可能大言不愧地自吹曰:「你看,我們家的小孩從不接種疫苗,不也是好好的嗎?」

註釋

  1. 美國疾病控制和預防中心(CDC)
  2. 衛生福利部疾病管制署
  3. 刺胳針是一份每周有同行評審的綜合醫學期刊。 它是世界上最古老,最負盛名及知名的綜合醫學期刊之一。
  4. 最近、最大、且最徹底的研究是發表在今年3月「內科醫學年鑑(Annals of Internal Medicine)」上的一篇論文中。哥本哈根Statens Serum Institut的研究人員檢查了1999年至2010年底出生的丹麥兒童的數據,共計超過50萬人。然後,流行病學家和統計學家使用人口登記處將疫苗接種狀態信息與自閉症診斷以及兄弟姐妹自閉症和其他危險因素的歷史聯繫起來。研究結果表明,疫苗不會增加自閉症的風險,為已經達成醫學共識的內容提供新的統計學確定性。研究人員進一步得出結論,疫苗接種不太可能引發易感人群的發育障礙,並且與免疫接種後出現的病例聚集無關。
  5. 第一次發生在2015年,因一位帶菌小孩到迪斯尼樂園遊玩,引發了來自幾個州的146人生病。第二次發生於2018年,美國有將近400個案例,一直到現在還在燃燒:2018年美國有將近400個案例,2019年3月尚未結束前,美國13個州已經有至少244人患麻疹病的報告!
  6. 2005年,韋克菲爾德在倫敦高等法院起訴迪爾誹謗,但兩年後他自動取回這一控訴。
  7. 請參考「統計的魔術」(科學月刊,2018 年 9 月)、「日常生活中的邏輯」、「日常生活中的障眼法」等;今年3月5日,一名瞞過父母偷偷去接種的高中生在美國國會作證說:「當我接近高中並開始批判性地為自己思考時,我覺得接種疫苗的好處遠遠超過可能令人擔心的(副作用)。」

 參考資料

賴昭正:「我愛科學」,華騰文化有限公司2017年12月出版。該書收集筆者自1970年元月至2017年8月在科學月刊及少數其它雜誌所發表之文章編輯而成。本文章所涉及到之〈人體太複雜了〉、〈統計的魔術〉、〈從陳震遠事件看學術界〉均在裡面。

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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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看 YouTube 漲知識:好看又好玩,那些充滿科學的頻道在這裡啦!

  • 文/ W編

泛科學的文章字太多?在此介紹幾個充滿科學的 YouTube 頻道,讓你用「看」的還是用「聽」的,深入淺出搞懂科學。

啾啾鞋

科普界無人不知無人不曉,台灣知識型 Youtuber 代表人物啾啾鞋。化學系畢業的他,喜歡將生硬的論文轉成大眾好吸收的科普知識,輕鬆逗趣(偶爾尷尬?)的解說風格,更是深獲觀眾們的喜愛的原因之一!

Taiwan Bar

從歷史講解起家的臺灣吧,近年開啟了大抓週計畫,影片內容跨足科學、舞蹈、經濟等領域。逗趣可愛的畫風、明快的節奏與扎實的內容,讓觀眾在短短幾分鐘內就能得到滿滿的收穫!

acapellascience

覺得科學好難懂?好難吸收?或許你只是用錯方法學習了!acapellascience 將科學知識編寫成朗朗上口的阿卡貝拉,只要聽個幾次,絕對忘不了那些滿滿科宅味的歌詞。

Kurzgesagt – In a Nutshell

榮登泛科員工最愛的的節目,常常探討意識、宇宙等大哉問的議題。畫風可愛卻不失唯美,是動畫型科普圈指標性的頻道,旁白充滿磁性的聲音,更是帶領著觀眾不知不覺中,看完十幾分鐘的知識型長片。

National Geographic

身為大前輩的國家地理頻道,在介紹世界各地的科學不遺餘力。從微觀到巨觀;從當地到全球;從地球到太空,以各種觀點介紹著科學與人文的不同面貌。

minutephysics

物理的原理好困難,不懂啦!不怕,minutephysics 用簡單的手繪圖,教你那些難懂的物理。秉持著愛因斯坦說的:「如果你不能簡單的說清楚,就表示你還沒有完全明白。」minutephysics 用有趣的方式,帶你解開那些擾人的物理主題。

Vsauce

訂閱數突破千萬、全球最大的知識型頻道。「地球是平的嗎?」「你的紅色跟我的紅色一樣嗎?」,看似簡單的問題,背後都有深刻的剖析,最近頻道還跟 YouTube 合作,錄製一系列心理學課程,高水準高質量的內容深獲全球觀眾喜愛!

NASA

工作壓力大,想逃到外太空?那你絕對不能錯過 NASA 的官方頻道。除了火箭發射、天文新知的影片,NASA 還是世界最狂直播主,全天候播送國際太空站的現場直播,搞不好有機會在影片中發現地球上的自己(?)

TED-Ed

由全球知名知識推廣團隊 TED 所創辦的教育頻道,與不同風格的動畫師合作,打造上百支深具教育意義的科普短片,絕對是您闔家觀賞的最佳選擇!

WIRED

以實拍為主的科普頻道,雖然沒有明確的領域,卻有許多令人欣喜的企劃主題。像是「為什麼幾乎不可能百米跑九秒」、「用五種程度解釋區塊鏈」等等,切入知識的角度絕對讓你耳目一新!

最後,要介紹科學的頻道,怎麼可以漏掉泛科學呢!

今年度的泛科學科學動畫,以「可能性調查署」為主題,邀請你一同來探索未來的各種可能!而前所未見的科普新節目更即將於這兩日上線,快快來訂閱 PanSci泛科學 獲得第一手的資訊吧!

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冬天頻擦護唇膏,夏天卻忘了防曬!你的嘴唇保養只做一半嗎?

我們在臉上的保養著墨很多,像是青春痘瘦小臉迷思,或是更局部的眼周問題,今天我們要轉換到一個同樣受到大家關心的戰區:嘴唇!

大家都很擔心嘴唇乾燥脫皮、擔心暗沈、擔心產生唇紋,所以網路上流傳很多文章,教你什麼「嘴唇保養跟一般皮膚一樣,用同樣的方式保養就好」,但也有人說「嘴唇跟臉部皮膚很不一樣,要特別保養」;有人說「嘴唇乾裂就要塗護唇膏」但又有人說「護唇膏一天最多只能塗五次」、「唇膏千萬別橫向塗抹」,或是像「塗抹蜂蜜、用毛巾熱敷」這些做法,讓人看得一愣一愣的,看多了反而不知道怎麼開始保養了。

所以今天我們要在這篇影片與文章跟你說哪些是真的,哪些是假的,提供一個最適合大家的保養唇部方式!

嘴唇也是皮膚,當一般皮膚保養就可以?

其實這不是正確的說法喔~嘴唇的表面從臉部的皮膚延伸而來,可是特性上和臉部皮膚很不一樣,從皮膚組織學來看,嘴唇可以分成三個部分:

嘴唇內側(Mucous (wet, internal) aspect):這裡有很多分泌黏液的小唾腺細胞,所以通常是濕潤的,而且平常沒事也不會一直張開嘴巴,所以這裡比較沒有乾燥問題。

嘴唇周邊的肌膚(External aspect):這邊和臉部肌膚比較接近,但是相對臉頰或額頭的皮膚更薄、也更敏感。

紅唇區域(Vermilion zone):這個 vermilion 是朱紅色的意思,指的就是暴露在外的紅色雙唇,這個區域幾乎沒有角質、皮脂腺跟汗腺,所以也就是這裏幾乎可以說不會出油、不會出汗,也缺乏角質層避免水分散失、阻倒紫外線和外界刺激物質的功能  超級脆弱!

在冬天這種低溫、低溼度的季節,嘴唇會特別容易乾,通常就是這個原因,所以嘴唇和其他臉部皮膚還是很不一樣,拜託,要好好保護他。

冬天過了夏天來了,嘴唇要不要防曬?

市面上標示防曬係數的唇膏或護唇產品超多的啦!這代表大家對嘴唇的防曬是很重視的,但嘴唇到底需不需要防曬呢?

答案是要!

剛才有講過,嘴唇缺乏角質層的保護,所以天生更難抵抗紫外線的傷害。所以如果擔心唇部老化,那防曬是非常重要的。但唇部要怎麼防曬呢?該買有防曬係數的唇膏嗎?

最重要的是防曬 ABC 中的 A:Avoid,避免在中午烈陽下長時間的戶外活動;再來是 C:Cover,曬太陽時記得幫自己戴上帽子或口罩;真的必要時,可以使用有標示 SPF 的唇膏,也就是 ABC 中的 B:Block,這邊要注意的是,這類唇膏的用量通常很達到足夠防曬的厚度,這我們之前有拍過實測影片,大家可以回去看看。

塗護唇膏也有限制,一天不超過五次?

你有聽過這個說法嗎?這個說法真的讓很多人都不敢塗護唇膏欸~你還要想說五次塗抹要分配在一天 24 小時什麼時間塗,這就像明明已經尿急了,但是你忍住了因為一天只能上五次廁所。

你覺得乾,就塗吧!

那些會說不能塗太多次的理由,是認為塗抹太多次會過度摩擦嘴唇,或是說這樣會讓嘴唇產生依賴,破壞原本的保護機制,反而越塗越乾。

BUT 護唇膏本來就是油油的東西,只要你不是塗得很狂暴,應該不會有過度摩擦的問題啦~再來剛剛說過,嘴唇本來就缺乏皮脂和角質層的保護,何來的保護機制被破壞呢?觀念學會以後,很多謠言都會不攻自破,所以下次嘴唇覺得乾的時候,就放心給他塗上去吧!

擦護唇膏也有眉角,只能上下塗?

看到這則新聞大家一定嚇死了,因為幾乎所有人都習慣左右塗抹護唇膏啊!報導說有醫師指出唇膏要順著唇紋塗抹,才會均勻,或是說左右塗抹比較會摩擦容易產生唇紋。這邊想請大家安心,不管是左右、還是上下,只要是緩慢仔細的塗抹都可以均勻保護到嘴唇,這種程度的摩擦也不至於會產生唇紋的啦!

只要是緩慢仔細的塗抹都可以均勻保護到嘴唇,左右擦也是可以的啦!圖/pixabay

臉都敷面膜了,也來敷個唇膜?

很多朋友都跟我說他們想敷唇膜,因為夢想敷完唇膜之後,隔天就會出現水潤性感的雙唇。這類產品如果能夠做到加強保濕,並且也補上一層封閉性的油脂,是有機會改善唇部乾裂的,但許多市面上的唇膜組成是偏水相的,鎖水的效果不好,反而容易越用越乾。

另外很多唇膜產品也用了許多複雜的香料、色素,這些成分在缺乏角質保護的嘴唇,更容易引起刺激反應。所以要用這類產品沒有完全不行,但一定要考慮產品的整體配方組成,原則是少量的潤濕性保濕成分,加上較多的封閉性保濕成分,也儘量避開太複雜、不必要的成分喔!

嘴唇需要去角質嗎?蜂蜜和橄欖油塗在嘴唇上保養行不行?

除了上述幾個常見問題,還有很多大大小小的流言在網路上散播,像是嘴唇也要定期去角質,嘴唇已經沒什麼角質了到底是在去什麼啦?

或是各種保養嘴唇的秘方,像是:塗抹蜂蜜、塗橄欖油、敷黃瓜、敷茶包、敷檸檬、塗蘆薈凝霜、塗牛奶、塗奶油、敷玫瑰花瓣……真的多到說不完。

網路上各種保養嘴唇的秘方,多到說不完!圖/pixabay

這些秘方的出現,和對唇部生理的不了解很有關係,有人會想敷一些營養物質 是因為覺得嘴唇乾裂是唇部缺乏營養的關係,但醒醒吧孩子,唇部需要的營養主要不是用敷的啦!

蜂蜜、牛奶、檸檬這些東西用吃就好啦,可以不要浪費食物嗎?有些鎖水用的像是抹橄欖油沒有不行,但其實用凡士林還更簡單。這些秘方很多都是沒有足夠根據的說法,別忘了嘴唇乾主要是因為缺乏角質層和皮脂的保護比較脆弱,這時候如果再去塗一些成分不明的東西上去,保濕不成反而還可能刺激你的嘴唇啦!

正確的嘴唇保養該怎麼做?

所以講了這麼多,到底嘴唇該如何好好保養呢?

  • 對嘴唇來說成分單純,含油脂的唇膏,或是更簡單一點用凡士林就是唇部很棒的保濕選擇了。
  • 嘴唇的防曬重點是先 Avoid,再 Cover,最後才考慮使用防曬的產品。
  • 不亂去角質。
  • 還有不要過度舔抿嘴唇。
  • 千萬別去撕去摳死皮。
  • 別抽煙,研究實證他會讓嘴唇膠原蛋白流失、嘴唇變黑、唇紋變深。

如果想要水潤飽滿的嘴唇,就算你其他都做對了,光一個抽煙就全部 GG 啦!

其實唇部的保養說難是不難,正確保濕防曬避免刺激三個原則而已,但說簡單呢也是不容易喔,因為網路上有好多似是而非教學文章,真假難辨,有時候保養不成反而還傷了身體呢!

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少了50美分保護費,改變了歐洲心理學界:鮑德溫辭職風雲

先前心理史學偵探系列談過知名心理學家華生(John Broadus Watson)及其實驗對象小艾伯特的故事──漏掉的人不要緊,請自己往前補課:

在察看這些論文的過程中,我發現了另一個更為驚人的故事。就是華生學術生涯的最後一站:約翰霍普金斯大學哲學與心理學系,他的前一任心理學教授鮑德溫(James Mark Baldwin,圖一)也是以辭職告終。也就是說,約翰霍普金斯大學哲學與心理學系連續兩個教授級人物,都不是任滿退休的,而是因為不名譽事件而被迫離職(如果是名嘴來評論,大概又會說是某種陰謀論、煞著或是風水不好之類的)。

沒有鮑德溫,歐洲就沒有心理學

圖一:鮑德溫先生(圖片來源:Wozniak & Santiago-Blay, 2013)。

對於非心理系的學生而言,鮑德溫的名氣或許沒有華生那麼如雷貫耳。略懂心理學的人都知道,行為學派的開山祖師是華生,就是他做了小艾伯特的實驗,才確立了古典制約用在人身上也行。但是鮑德溫在科學上的成就也不遑多讓,他所做的研究影響了心理學、哲學、教育學、社會學、生物學、物理學、數學等領域。不只如此,他對整個心理學界也是舉足輕重的關鍵人物,影響了 Pierre Janet(法國心理學家,與 William James 和 Wilhelm Wundt 並列為心理學的創始人之一)、Jean Piaget(皮亞傑,瑞士知名發展心理學家,建構認知發展理論)、Lev Semyonovich Vygotsky(俄國知名發展心理學家)等心理學者。整個歐洲會開展現代化的發展心理學,其奠基者就是鮑德溫。

認真說來沒有鮑德溫,歐洲就沒有心理學。那到底鮑德溫在中年時期為何必須被迫離開?背後發生了一個耐人尋味的故事1(這一篇就當成是華生前傳好了,寫文章還能像好萊塢拍片寫到前傳,也算是值了。Again, 這一系列心理史學偵探的文章看起來應該登在故事網站上,而不是泛科學,不過沒關係,大家當作跑錯棚好了)。

因好奇心(?)逛窯子時,被警察臨檢抓走

圖二:鮑德溫先生當天可能的散步路線,紅線為筆者添加,若按照現在的google map推算起來,大約400英尺(約120公尺)。從地圖上看來,泰森巷確實是一條暗巷(圖片來源:Wozniak & Santiago-Blay, 2013)。

1908 年 6 月 9 日的晚上,鮑德溫吃完晚飯,閒來沒事出外走走,因為好奇心驅使,他去逛了當地的窯子(圖二、圖三)。但好死不死,他才剛進去店裡沒多久,警察就去臨檢了,連同老闆楊小姐(Sadonia Young)、賣春者瓊斯小姐(Annie Jones,未滿 18 歲的黑人女孩)一起被抓去警察局。

一開始鮑德溫是謊報假名 James Manson Brown,這個假名跟真名很像,縮寫都是 J.B.M.,只能說人在情急之下,下意識的反應還是多多少少透露出自己真實的身份。直到移送給當地的泰森法官(Alva H. Tyson),才知道鮑德溫的真實身份。鮑德溫向法官說明,他只是偶然在那裡出現的,什麼事都還沒做。也因為什麼都還沒做,法官基於職責,撤除了對鮑德溫的起訴。

但老闆楊小姐就沒這麼好運了。她被控經營非法場所,最終罰款了 500 美元,且需坐牢一年。雇用未成年女子從事賣淫一事,則因為逮捕他們的警官休假,未能出庭作證,而撤銷了這個部分的控訴。

圖三:事發地附近。這裡是Centre Street與 Park Ave的交叉口,距離鮑德溫的家只有0.1英里(約為161公尺)。2004年,我也曾經在巴爾地摩市閒晃,這是當時隨手拍下的街景,沒想到距離事發地這麼近(我絕對沒有去不正當場所)。

保護費的五十美分,改變心理學大師的一生

大家看到這邊,有件事情需要稍稍解釋一下:就是一個城市那麼多賣春的地方,怎麼那麼剛好,警察為何偏偏臨檢這裡?這個問題說來有點複雜黑暗,在 20 世紀初,警察或多或少都是有收保護費的,而且警察內部也為了收保護費而有紛爭(每個地方都有五億探長雷洛,美國當然沒有例外)。老闆為了特種行業生存,當然也會繳點費用以求安心。

但問題在於保護費繳得不平均,老闆優先孝敬的是該地區兩個主責警官,每週分別繳出三塊美金與兩塊美金。但非轄區的警官也想要收錢,老闆最多就只能給出 1.5 塊美金。收到比較少錢的警官,想當然爾會想找麻煩,以取得更多利益。因此這次來臨檢窯子的警官,就是少拿 50 美分,故意來找砸的!

鮑德溫的一生,就是因為這 50 美分,而有了巨大的變化,也改變了整個心理學界。認真換算一下幣值,考慮通貨膨脹之後,1908 年的 1 美元相當於 2018 年的 27.29 美元2;如果再換成新台幣,當時的 50 美分折合 2018年台幣約為 425 元。(難道這就是傳說中的一文錢逼死英雄好漢?

就是因為少了 50美分,鮑德溫的一生有了巨大的變化,也改變了整個心理學界。圖/wikipedia 1, 2

避得開牢獄之災,避不開輿論風波

接著,故事回到事發當時。鮑德溫雖然躲過了牢獄之災,但當天被押回警察局時,被當地眼尖的記者認出真實身份。該位記者名叫里格斯(Lawrason Riggs),任職於巴爾地摩新聞(Baltimore News)。因為他與鮑德溫都是普林斯頓大學畢業的,只是里格斯是高一屆的學長。隔幾天,消息雖然見報了,但報導中只用假名描述鮑德溫先生,里格斯並未將事實報導出來。這告訴我們事實就是事實,現在不報,不代表以後不會出事。之後該小道消息在記者圈流傳,直到後來輿論沸騰才正式公開。

隔天(1908 年 6 月 10 日),負責審理該案件的泰森法官直接拜訪了鮑德溫,確認他沒有犯法也沒有不道德行為,但給予他私人忠告(唔,法官這個行動是很特別的,現在應該沒有法官會直接拜訪當事人)。鮑德溫接納這則提醒,在 6 月 13 日立刻動身前往紐約,並且等待船隻前去英國。在 6 月 21 日就抵達了英國的南安普頓(世界上的權貴人士的反應都是類似的,一百年前就知道出事要先離開避避風頭,一百年後手法依舊沒有翻新)。

雖說如此,鮑德溫並未真的躲過此次災難。1908 年 9 月中,鮑德溫回到約翰霍普金斯大學繼續他的教學工作。也在此時,系上邀請了新同事華生前來任教。這是他們命運交錯的時間點,他們才剛打了聲招呼,七個月之後,鮑德溫先生即從這裡離職(歷史是何等諷刺的,10 年之後,華生也因為離婚事件而被迫離職。詳情請見:性研究讓心理大師丟教職?解密華生百年奇案)。

鮑德溫辭職的導火線正是這起案子。圖/wikimedia

 

鮑德溫辭職的導火線,是因為上述的案子被送到最高法院審理。巴爾地摩市最高法院的首席法官為哈倫法官(Henry David Harlan),他對所有刑事法庭的案件負有監督責任,這位法官的另外一個身份是約翰霍普金斯大學的董事會成員(看到這裡,就會知道命運的紅綠燈彼時亮起了紅燈)。案子雖然是另一個法官審理的,但是他有聽到傳言,有一個「霍普金斯男士」曾經被捕。為何會聽到這個傳言,我們無法確切的知道,可能是來自於記者朋友,也可能是來自審理的法官,或是閱覽了相關的官司文件。不管如何,哈倫法官在 1909 年 1 月份得知鮑德溫涉入此事。

接著,屋漏偏逢連夜雨。1909 年 2 月,巴爾地摩市的教育局長因故請辭,市長需要找人來遞補相關職位。考量局長的多個人選中,也將鮑德溫列入了考量。但評估是否適任,當然會調查此人的背景經歷,也就因此鮑德溫曾因去過窯子而被逮捕的傳聞流進了市長耳裡—這樣的人不適合擔任教育主管首長。但市長辦公室並未直接否決該提名,而是私下要求鮑德溫,希望他對外表達,是因為顧慮自己的情況,而婉拒出任該職位(這是官場現行記,古今中外都流行同樣手法。不是市長拒絕你,是你自己不幹的。千錯萬錯都是你自己的錯,跟市長沒關係)。

此一峰迴路轉的聘任事件,當然會牽動約翰霍普金斯大學董事會的敏感神經。不要忘了,哈倫法官也是董事會成員,他早已知悉案件內容。校方只是想避免醜聞進一步擴大,不想知道事實到底為何。鮑德溫被叫到董事會議上說明,並當場被建議以健康因素先修養一陣子,接著就必須辭職。

鮑德溫知道這一切已無可挽回,在 1909 年 3 月 11 日,以自己因長期授課導致喉嚨巨大負擔需要休息為由,向校長提出了休假申請,並前往墨西哥。抵達墨西哥沒多久,校長就明示他必須提出辭呈。四月中旬,鮑德溫只好被迫提出辭職信,但上面未載明日期。6 月 7 日,董事會開會決議接受此辭職。但遲至七月中旬,鮑德溫的同事及學生才得知此事;九月中旬,鮑德溫離開約翰霍普金斯大學的新聞才正式在報紙上揭露。

至此之後,鮑德溫將自己的學術、家庭重心整個移往法國巴黎,並在那裡繼續從事心理學相關研究。

人生故事往往高潮迭起柳暗花明又一村。圖/flickr

因為好奇心驅使(?),鮑德溫先生開啟了高潮迭起的人生故事。我們很難說在蒙昧、無知、無聊之下,會做出什麼不得體的事,甚至可能犯下大錯。這件事情告訴我們,即使發生無法避免的錯誤,我們還是可以回歸正途,一步一步的往前走。誰知道我們哪天會改寫了哪一部歷史?

參考資料:

  1. Wozniak, R.H., & Santiago-Blay, J.A.(2013). Trouble at Tyson Alley: James Mark Baldwin’s arrest in a Baltimore bordello. History of Psychology, 16(4):227-48. doi: 10.1037/a0033575. Epub 2013 Aug 5.
  2. 通貨膨脹換算參考

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