蟻生online上線:如何決定成為要生寶寶或是做工的螞蟻?

螞蟻這種昆蟲,以分工合作著稱大部分螞蟻算是社會性昆蟲。而多數品種的螞蟻女生分為「蟻后」與「工蟻」兩種角色蟻后不工作,專職生寶寶;工蟻只會工作,沒有生殖能力。

講得更專業一點,螞蟻分工為蟻后與工蟻的狀態稱作「真社會性 (eusociality)」。除了螞蟻之外,白蟻、蜜蜂也算是真社會性的昆蟲,不過歷史上它們卻是獨立起源,與螞蟻演化為真社會性是無關的獨立結果。

超英雄蟻人與黃蜂。圖/取自 marvel

由同一位母后生育,蟻后與工蟻在遺傳上配備同一套 DNA,卻會發育為截然不同的兩種個體,顯然是由於基因不同的表現所致。因此要研究影響真社會性發展的基因,必需從基因調控下手,比較蟻后與工蟻之間,在同樣的基因表現上的差異。

基因本身是 DNA 序列,會先轉錄為 mRNA,再轉譯為蛋白質。

為了研究基因表現差異,近年流行的一種分析方法是,搜集樣本內所有 mRNA 片段,再全部定序取得「轉錄組 (transcriptome)」;若是定序到愈多 mRNA 片段,意謂基因量表現愈高。

今年發表的論文中,採取這個方法比較工蟻與蟻后的基因表現差異,可以發現在分析的 7 種螞蟻中,都觀察到有一個基因的表現量差異明顯,那就是 insulin-like peptide 2(簡稱 ILP2)。[1][2]

各位大概都聽過胰島素,除了和糖尿病有關,胰島素也影響許多發育和生理功能。螞蟻有兩個胰島素基因,一號的功能比較不同;而這回找到的二號和其他生物差不多,本文之後就直接稱作胰島素。

左邊是各種螞蟻間的親戚關係,右邊是 7 種用於分析的螞蟻。將生殖與不生殖個體間 ilp2 基因的表現量比較後,可以發現都是生殖的個體明顯高於不生殖的個體。圖/取自 ref1

胰島素讓螞蟻當媽媽

論文分析的 7 種螞蟻的胰島素表現量,在會生寶寶的女生中都比較高;相反的,不生的都比較低,可見胰島素對螞蟻生育能力的影響,或許是普遍現象。研究團隊挑選其中一種螞蟻,畢氏粗角蟻 (Ooceraea biroi) 深入調查,這種螞蟻比較特殊,她們沒有蟻后,也沒有男生,是全女生團體;而所有畢氏粗角蟻平時都是會工作的工蟻,她們會等時候到了再把肚子搞大變蟻后,接著一起用孤雌生殖生寶寶。

大多數種類的螞蟻是把工作拆開,分工為蟻后/工蟻;不過同一隻畢氏粗角蟻卻會經歷生寶寶、育幼的循環,她們會這週當蟻后,下週就改當工蟻。

螞蟻製造胰島素的地方是腦袋,比較不同時期,能觀察到胰島素產量會在生寶寶的時候增加,等到不生的階段便開始降低。神奇的是,假如把蟻巢中的寶寶移除,本來當工蟻的個體胰島素又會開始上升,準備生寶寶。這表示畢氏粗角蟻的生殖狀況,受到寶寶存在與否影響,與營養優劣沒有直接關係。

畢氏粗角蟻在不同階段,ilp2 基因的表現變化。圖/取自 ref1

不過研究者也發現,營養狀況仍然對生育能力有點影響。儘管沒有蟻后,畢氏粗角蟻仍有些個體的體型較大、卵巢較多、生育能力更強。這款有女王屬性,卻又不是蟻后的女王化工蟻,英文稱為「intercastes」,目前沒有慣用的中文翻譯,有人翻譯為「中間階級」,或許「女王工蟻」更加傳神。特點是她們的胰島素基因表現量也普遍比其他同類更高。而比較分析發現,在成長過程中較為滋潤的寶寶,發育為生育能力較佳的女王工蟻的機率也比較高。

令人震驚,只差一個胰島素基因,就足以決定螞蟻的生殖能力!此一研究大大增進我們對真社會性的認識,非常有價值。同樣值得玩味的是,論文在取得確信無疑的結果以後,筆鋒一轉,就開始探討真社會性的起源與演變。

螞蟻社會,從個體戶到社會化的昆蟲

螞蟻的祖先類似胡蜂,是非社會性的個體戶生物,後來才演化為現在分工為蟻后/工蟻的真社會性。可想而知,由個體/個體,演變成蟻后/工蟻的路上,一定存在半分化的階段。

被人為塗色的畢氏粗角蟻。這種螞蟻之前成為第一種成功被 CRISPR 基因改造的螞蟻。圖/取自 eurekalert

如今的螞蟻,擁有蟻后是常態,所以沒有蟻后的畢氏粗角蟻反而算是特例。畢氏粗角蟻的演化過程中,一度也曾經有過蟻后,後來才又失去;也就是在螞蟻共同祖先由沒有差異的個體/個體,完全分工化為蟻后/工蟻的社會化階段後,畢氏粗角蟻隨後才再度演變成,蟻后與工蟻不分化的狀態。

不過論文的討論中卻把畢氏粗角蟻,類比為螞蟻的真社會演化史上「半分化」的階段。別出心裁的研究者用畢氏粗角蟻,蟻后/工蟻分工化完成後,卻又失去分工差異的特例去類比,推測當年眾家螞蟻仍處於共同祖先,仍屬於初步分化時的階段。

螞蟻變成真社會性的演化過程:

一開始,螞蟻的祖先類似胡蜂,是只有欠缺差異的個體們。後來雖然仍然都是個體,卻漸漸區分出比較會生,以及比較不會生的個體,於是發展出初步的真社會性;此一史上曾經經歷的階段,如今已經見不到了,論文作者才只好用畢氏粗角蟻類比。

接著則是進一步分工化:比較會生的個體,演化成只會生殖的蟻后,比較不生的個體則完全失去生育能力,形成專職工作與育幼的工蟻,達到全面分工的真社會性。只有少數如畢氏粗角蟻般的螞蟻,又在隨後的演化中失去蟻后,轉變成所有成員都會輪流生育的個體,形成特殊的真社會性狀態。

這是個非常重要的發現,其論文寫法也很有意思。

延伸閱讀:

參考文獻:

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁


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讓孕婦生死交關的「妊娠劇吐」是什麼?難道都是基因惹的禍?

孕吐(害喜)是指孕婦在早晨時會有噁心、嘔吐的常見現象,確切的成因尚不清楚。

目前醫學上依照孕婦孕吐的症狀推論,認為可能是賀爾蒙導致的氣味敏感或腸胃蠕動變慢等所導致;醫生目前也只能給予抑制嘔吐及補充營養等處置。孕吐對多數孕婦主要為需要盡力忍耐的不適感,對少部分嚴重到成為「妊娠劇吐」的孕婦而言,卻是生死交關。

圖/science

什麼是妊娠劇吐?

妊娠劇吐 (Hyperemesis gravidarum,HG) 是妊娠併發症的一種。相較於多數孕婦的早晨孕吐,妊娠劇吐是更加劇烈的嘔吐。患有此疾病的孕婦一天中嘔吐的次數可高達二十次,並且此現象可能持續超過 12 週。妊娠劇吐不只是會打亂日常作息、造成生理心理上的不舒適感,更會導致孕婦及胚胎脫水、營養不良,嚴重者會造成食道破裂 (esophageal rupture)、視網膜剝離、神經病變、胎兒異常或者使孕婦有自殺的念頭。甚至有些孕婦在小孩出生後還是有嘔吐的現象,嚴重影響了生活。在美國此疾病迫使至少六萬名孕婦就醫,而英國統計則顯示每年有超過一千名孕婦因為妊娠劇吐而墮胎。

英國劍橋公爵夫人凱特也曾患有妊娠劇吐。
圖/BBC NEWS

妊娠劇吐到底是什麼惹的禍?跟基因有關係嗎?

遺傳學家 Marlena Fejzo 很不幸在 1999 年因妊娠劇吐痛失腹中的胎兒;因此,Fejzo 決定要運用她的專業找出造成妊娠劇吐的原因。

妊娠劇吐是造成孕婦只能成天臥床、生活品質低下的症狀,然而目前對此的研究少之又少。

患有妊娠劇吐的孕婦目前只能透過點滴治療補充養份確保孕婦和胎兒的健康。
圖/BBC NEWS

過去的研究顯示,雌激素及人類絨毛膜激素 (HCG) 等懷孕相關的賀爾蒙大量分泌與妊娠劇吐有正相關性。由於前述的觀察在個體間仍有極大差異,因此 Fejzo 認為「基因」才是在妊娠劇吐中扮演關鍵的角色。 2007 年她說服基因檢測公司「23andMe」將孕吐相關的問題納入問卷中,並合作分析數千名客戶的 DNA 資料。這項合作計畫非常的成功,Fejzo 利用全基因組關聯分析 (GWAS) 發現血球生成的生長分化因子 GDF15 及胰島素樣生長因子結合蛋白 IGFBP7 的單一鹼基對變異 (single nucleotide polymorphism, SNP) 與妊娠劇吐有高度的相關性。此研究提供了檢驗和治療妊娠劇吐的眉目,其成果發表在《Nature Communications》

「這項發現對妊娠劇吐提出了一些解答,證明妊娠劇吐是生理而非心理反應,並且讓醫生可依此診斷妊娠劇吐。」《妊娠劇吐病人組織》(Pregnancy Sickness Support) 主席 Caitlin Dean 說道。

Fejzo 團隊選擇兩種分析方法來找出和孕吐相關的兩種基因並進行比較,這兩種方法能重複找到這兩個基因,顯示其重要性。第一組實驗使用了二分法 (binary),收集樣本來自曾因妊娠劇吐而接受過靜脈點滴治療的一千三百名孕婦以及一萬六千名孕期中無明顯孕吐的孕婦;第二組則依照孕婦的孕吐嚴重程度做排序 (ordinal)。接著,她利用電腦程式分別進行第一組及第二組與全基因組關聯分析的相關性比較,發現 GDF15 及 IGFBP7 基因在妊娠劇吐或較嚴重的孕吐的樣本中皆顯著帶有變異 (DNA variants)。

Fejzo 使用兩種分析方法皆發現患有妊娠劇吐的孕婦提供的樣本中 IGFBP7 和 GDF15 基因有變異。
圖/原始論文

GDF15 跟嘔吐疾病的發生息息相關

雪梨 St. Vincent’s Hospital 的免疫學家 Samuel Breit 認為在妊娠劇吐中發現 GDF15 基因變異其實很合理。Breit 的團隊專門研究晚期癌症病易患有的惡病質 (cachexia),其成因至今也未知。患有惡病質的病患同樣有劇烈的嘔吐現象,並會伴隨營養不良、厭食症、肌肉消耗等病徵。Breit 的研究團隊發現惡病質病人血中亦具有高量的 GDF15,因此推測惡質症的嘔吐現象可能和該蛋白質有高度相關。另外,去年另一組科學家將老鼠腦中的 GDF15 受器 (receptor) 剔除掉,這些老鼠便能抵抗化療引起的噁心嘔吐症狀,使 GDF15 和嘔吐的因果關係更為清楚。

但是此研究只能顯示 GDF15 與妊娠劇吐有關,並不能解釋 GDF15 是否直接造成妊娠劇吐;另外,先前的研究也指出孕婦血清裡的 GDF15 蛋白質濃度過低可能會造成流產,因此直接透過藥物去抑制 GDF15 的表現量並是個不恰當的做法,科學家們仍在多加了解此蛋白質的功能和角色中,以期望未來能順利解決產婦的孕吐困擾。

參考資料:


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當科技發展跑在世界前面,科學家該做什麼?基因編輯技術 CRISPR 共同發明人——珍妮佛.道納專訪

上個月底,來自中國南方科技大學副教授賀建奎,因宣稱利用 CRISPR/Cas9 基因編輯技術,使得一對雙胞胎寶寶天生免疫愛滋病,掀起巨大倫理與醫學爭議。

什麼是 CRISPR/Cas9 ?

CRISPR/Cas9 基因編輯技術就像是一把多功能的分子剪刀,可以用來修正基因組成,治療遺傳性疾病。如果把生物體的基因想像成一本書,CRISPR/Cas9 技術出現讓編輯基因就像是編輯文章中某個段落的幾個字一樣容易。(延伸閱讀:編輯基因的超級瑞士刀:CRISPR 技術──《基因編輯大革命》操控基因的工具就在手邊:CRISPR基因編輯工具將帶來怎樣的未來?──《基因編輯大革命》

CRISPR/Cas9 基因編輯技術就像是一把多功能的分子剪刀,可以用來修正基因組成,治療遺傳性疾病。
圖/flickr

由於 CRISPR/Cas9 技術門檻比過往的基因編輯技術低了許多,在 2012 年美國生物化學家珍妮佛.道納 (Jennifer A. Doudna) 和法國微生物學家伊曼紐夏彭提耶 (Emmanuelle Charpentier) 共同合作的研究論文發表之後,學術圈捲起一股 CRISPR 研究風潮,相關研究論文在數年內快速飆升。2013 年初這項技術就已經能夠被用在超過十種以上的基因,也促成這次中國基因編輯寶寶誕生爭議。

當 CRISPR/Cas9 技術發展速度快到政府來不及制定相關法規來因應,或甚至根本來不及知道有它存在,此時科學界該如何應對?

泛科學在今年十月初非常榮幸能採訪到 CRISPR/Cas9 基因編輯技術的共同發明人:珍妮佛.道納 (Jennifer A. Doudna),和我們面對面一起討論,在 CRISPR/Cas9 技術發展如此快速之時,身為科學家是如何突破同溫層,引領不同背景的專家一同討論基因編輯的未來?是什麼原因促使道納持續向大眾解釋自己的研究?為因應科技發展迅速的時代,她又給台灣的科學界什麼建議呢?

如何突破同溫層:從公眾演講開始練功

轉譯專有名詞,對科學家是個大挑戰

科學家平常接觸的對象都是相同領域的教授、研究生,也已經習慣以專業術語介紹自己的研究成果。當科學家開始和不同領域的人對話,往往會需要花很多時間思考如何轉化專有名詞,道納說:「我猜想很多科學家想專注在自己的研究上,不太想解釋自己到底在研究甚麼,也不太接觸跟自身研究相關的倫理與社會問題。」

道納坦言自己原先也抱持相同想法,但她發現她有責任必須站出來向大眾解釋自己的研究。

那該如何跨出這一步呢?

換位思考,想像自己是圈外人

道納從 2015 年開始,一邊在柏克萊持續運作自己的實驗室,一邊到世界各地舉行公共演講、寫科普書。她說:「我會去想像,如果我完全不知道這些專業術語,我該怎麼去理解這項新技術?」從這個過程中,道納透過不停地修改解釋方式,及不斷思考有哪些新的比喻可以用,漸漸抓到解釋研究成果的訣竅。「慢慢的我也開始瞭解大眾對什麼感興趣,也越來越擅長跟非生物學家討論我的研究,對我而言這變成一個很有趣的挑戰!」

道納透過不停地修改解釋方式,及不斷思考有哪些新的比喻可以用,於是她漸漸抓到解釋研究成果的訣竅,也開始瞭解大眾對什麼感興趣及越來越擅長跟非生物學家討論她的研究。
圖/pixabay

患者家屬的回饋與感謝,是支持道納做研究的強大力量

對科學家而言,和不同領域的學者說明自己的研究內容無非是個大挑戰,對道納而言也是。既然如此,是什麼原因讓她堅持繼續完成這項艱鉅任務?

道納分享她多年前在瑞士一場討論「未來的人性」的論壇中遇到一位歷史學家,在論壇中分享「我們如何從過去的歷史來了解未來的人性」。會後這位歷史學家把道納拉到一旁,滿懷感激的跟她說:「你做的事情真的很重要,我的姊妹患有遺傳性的自發性突變,造成嚴重的神經失調,她經歷非常非常多的痛苦,連帶著家人也都受影響。」她越說越哽咽。她繼續說:「如果未來真的有可能可以利用基因編輯技術來修正基因,勢必非常多人能因此受惠。」

道納開始她的 CRISPR 研究之後,曾收到世界各地許多來信,說著不同家庭曾因為遺傳性疾病遭受許多痛苦,而這次是道納第一次親自從患者家屬聽到這樣的回饋跟感謝。如此真實的案例就發生在眼前,讓道納既震撼,也大受感動。

道納開始她的 CRISPR 研究之後,在瑞士一場論壇中遇到一位歷史學者是遺傳性自發性突變的患者家屬,這位歷史學者對她的研究表達的回饋跟感謝,讓她既震撼也大受感動。
攝/ TW

當她回到實驗室裡繼續她的研究生活,時不時就會想起這些病患家屬對她的感謝,這些回饋讓她更確信 CRISPR 的研究到底有多重要。「病人在等,沒有時間可以浪費,我們必須趕緊加快研究腳步,讓 CRISPR 技術越趨精準、有效跟安全。」

給科學界的建議:鼓勵投身生科基礎研究、培養知識轉譯能力

走出同溫層泡泡:從學生時期開始練習

從道納分享自己和大眾溝通的經驗,我們知道科學家向各領域的人解釋科學研究,不僅是為了善盡社會責任;同時科學家在溝通的過程中也能獲得更強大的研究能量。道納非常鼓勵台灣的科學家走出實驗室與大眾對話,她特別提到:

「如果科學家想練習向其他專業領域的人介紹自己的研究,或許從學生時期就可以開始練習,比如透過社群媒體試著向身邊的同學、親友解釋自己的研究。」

若能從學生時期就培養這個習慣,知識轉譯的能力可以持續整個學術生涯,也可以形塑校園中討論科學的風氣和文化!

道納非常鼓勵台灣的科學家走出實驗室與大眾對話。
攝/ TW

讀生科,一生科科?現在正是投身生科基礎研究好時機

除了鼓勵科學家和準科學家培養知識轉譯的能力,道納也鼓勵尚未確定未來方向的學生投入生科領域。她提到:「現在的生命科學領域的前景很看好,有越來越多優秀的新技術被研發出來,是投入生命科學領域的好時機。」

另外道納也聊到,CRISPR/Cas9 基因體編輯技術能夠如此快速地被應用,是因為基礎研究很紮實。這說明了基礎研究需要更多人的支持,紮實的打底之後才會有更多機會轉向應用端,形成更完備的新技術。

因此道納想對生科領域的莘莘學子說:「如果你正在思考未來的研究方向,不一定要選擇可以明顯看見應用層面的研究主題,基礎研究也是非常值得投入心力的領域。」


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手機又沒電了!鋰電池的續航力要怎樣才可以加倍呢?

  • 作者/李赫
  • 文字編輯/翁郁涵

新世代電池的首要功課:高續航力與高安全性

現代人離不開電,除了人人家中都有的電器外,和一般人最貼近的電,就是手機電池了吧!在這個手機沒電就可能變失蹤人口的時代,手機的續航力愈顯得重要。

什麼是續航力?簡單說就是電池的蓄電量。人人都希望手機續航力越來越強,最好充一次電便可用一週,但是,電池不能變大變重。這……可能嗎?還是強「電池」所難?

可能,只要我們能提升電池的能量密度。

只要我們能提升電池的能量密度,我們就能增加手機的續航力。
圖/pixabay

能量密度分兩種:體積能量密度 (Wh/L) 和重量能量密度 (Wh/kg)。 前者是單位體積所具有的能量,後者是單位重量所具有的能量。不論哪一種能量密度,只要密度提高,都能夠提升電池的能量。

先來認識鋰電池吧!

鋰電池的基本結構。
圖/Springer Link

手機所用的鋰電池的結構與一般電池相同,包含正極、負極以及電解液 (如上圖)。正極是由三維的晶體結構所組成,負極則是由平面的層狀結構所組成,兩者都具備儲存鋰離子的化學環境。電解液負責攜帶鋰離子在兩極間移動來導通內電路,讓鋰離子在正負極間嵌入/釋出來充放電。

鋰電池的材料組成則是:
1.正極:金屬氧化物( LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiFePO4, LiNixCoyMnzO2 )。
2.負極:石墨。
3.電解液:環狀/鏈狀酯類之混和物 (鏈狀碳酸酯類、環狀碳酸酯類)以及鋰鹽類。

自 1990 年 Sony 所開發之鋰電池問世以來,鋰電池製程不斷精進,能量密度從剛開始的 190 Wh/L 上升到今日的 650 Wh/L,幾乎成長了三倍,不過現在卻遇到了電池技術發展瓶頸,遲遲無法繼續提升密度。

然而,即便現在能提升量密度,跟著提高的危險性也不容忽視,尤其鋰電池一直擺脫不了燃燒爆炸的疑慮,像是兩年前的三星手機自然風波,到現在仍讓人記憶深刻。而且不只手機,鋰電池也曾讓走在科技尖端的  Tesla 電動車起火燒毀,因此電池續航力提升的同時,也要確定電池安全無虞,否則光想著伴隨數倍能量而來的數倍爆炸威力,就讓人退避三舍。想做出新世代電池,必須同時改造電池的正極、負極、電解質材料才行。

提高續航力要先解決:鋰電池爆炸

高能量鋰電池由於內部儲存的能量更多,短路瞬間可釋放出之能量也愈多,更像一顆炸彈,所以爆炸的風險一定有。隨著能量加倍,爆炸風險當然升高。攜帶著高能量電池出門就好像攜帶著一顆炸彈一樣。雖然鋰電池本身具有潛在的危險性,但只要我們了解爆炸 (專有名詞為熱失控 Thermal runaway) 的原因就能夠管控風險,將熱失控的可能性降到最低甚至不會發生。

熱失控 (thermal runaway) 所指的情況是,當溫度增高時引發的變化使溫度更進一步的增高,產生惡性循環,因而導致某一種破壞性的結果。
圖/wikipedia

電池內部有複雜的化學反應,熱失控就是電芯短路而造成的連鎖反應。鋰電池在過充、過放的時候,可能因為隔絕正極與負極之隔膜被擊穿,開始內部微短路,接著造成局部加熱、溫度升高,然後受熱的電解液分解產生有機可燃性氣體;受熱的正極釋放出氧氣(正極是金屬氧化物,晶體結構改變導致部分氧原子以氧氣的狀態釋放出),結果電池內便具備了燃燒的三要素:熱源、燃料、氧氣。只要溫度持續急遽上升,就會到達失控邊緣而快速燃燒,進而爆炸。而且爆炸的瞬間溫度可達到攝氏 700℃ 左右。

熱失控的主要成因,為電池內部電解液的化學組成本來就含有機可燃性。

若要改善安全性,則必須替現行的電解液找到取代方案。

從前述的熱失控發生過程我們可以知道,熱失控的關鍵原因就是電解液分解後的有機可燃性,所以想一面提高蓄電量一面降低燃燒風險,就必須減少;甚至去除內部的可燃物質──電解液的碳酸酯類(鏈狀/環狀碳酸酯類)。

一石二鳥的未來計畫

電解液要幫助離子在正負極間快速移動,因此會使用一般認知中傳導速率最快的液體電解質製作,我們要找到能夠替換、不會燃燒的材料來取代電解液,不會燃燒的固體的無機物如果又能夠傳導離子將是最好的選擇。

相關研究顯示,確實存在具有高離子傳導速率的固體電解質,而這類電解質的傳導速率甚至不會輸給液體,這類的晶體稱為高速離子導體 (Fast ion conductor),其內部存在著特定管道讓離子能夠在內部快速移動而達成離子導通。

鋰離子在具有可以高速移動管道的晶體內傳遞,讓離子傳導速率超過電解液(此以LLZO 離子傳導晶體圖示作說明)
圖/Phys.org

如果能替換電解液的材料,同時將電池的正極以及負極的材料替換成具有更高電量的材料,整個電池在設計上厚度就能夠降低。相對而言在更小的體積內儲存了更多的能量。由計算結果,顯示這樣的設計之下電池的電容量可以由目前的 650 Wh/L 上升到 > 1200 Wh/L,電容量幾乎是目前的兩倍,電池的續航力比目前更多了一倍。

已經看得到電池續航力的未來

綜上所述,如果將電池的正極以及負極的材料替換成具有更高電量的材料,電池電容量便可以由目前的 650 Wh/L 上升到 > 1200 Wh/L。能量密度提升,電池也就能更加輕薄,而且續航力與現有同體積電池相比,可多上一倍之多。再加上將電解液替換為固態電解質,這種電池就能效能高安全性也高。

固態鋰電池以高速離子傳導晶體作為固體電解質,取代傳統電解液,可以提升電池續航力及安全性。 圖/US Department of Energy

這樣一石二鳥的超棒電池構想吸引了全球研究單位以及廠商爭相投入研究開發,甚至已經有實驗型電池進入測試階段。但製造程序尚有很多問題要克服:電池內部固體電極與固體電解質因為都是固體, 在微觀上並未有效接觸會使離子沒辦法順利傳遞或是可以傳遞的暢通路徑變少,產生離子傳遞路徑不暢通而造成電池整體電阻上升的問題。另外大量生產的製造方式與現行的電池的製造方式不同,成本以及良率,也必須詳加度量。不過我們不用灰心,路已找到,只要堅持往前走,科學必定會持續進步。

參考資料:


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沒聽過淵遠流長的臺灣故事嗎?讓臺灣史前文化博物館講給你吧!

  • 訪問 / 鄭國威 撰文 / 沙珮琦

臺灣最早出現的人類遺跡距今已有近 3 萬年的歷史,有了這樣的認知,你還會說臺灣是一個沒有歷史的地方嗎?

──國立臺灣史前文化博物館 林志興副館長

國立臺灣史前文化博物館源起:「卑南遺址」出土

1980 年代,由於南迴鐵路的興建,卑南遺址跨越了千年光陰重新出現在世人眼前,遺址的面積超過 30 萬平方公尺,為目前臺灣所發現最大的史前聚落。卑南遺址的出土引發國人高度重視,也推動了國立臺灣史前文化博物館的誕生。

月形石柱堪稱卑南文化的起點,目前是卑南文化公園的重要地標。攝影/TW

本次泛科學專訪國立臺灣史前文化博物館林志興副館長,與讀者分享史前館的過去、現在與未來。

史前館成立的時代背景,是個臺灣經濟讓人充滿信心的年代,加之於教育預算回歸、挹注於教育項目的經費增加,人們關於文化資產保存意識也正覺醒;在這種種天時、地利、人和的加持下,史前館、海生館、海洋館紛紛應運而生。

只是,史前館的誕生也並非就此一路順遂。全程參與籌備期的林志興副館長笑著說,在當初的想像中,曾設想過高達 200 人的規模;只可惜,到了正式開館的時候,臺灣的經濟成長已漸趨緩,僅能以籌備處的 39 名人力運作,其後幾年又遇海棠颱風造成嚴重損害,以及中央政府縮編,可說始終在資金、組織人力規模和資源等多重挑戰下奮力求存。

林志興(左):「很多人說台灣歷史很短,史前博物館就是要扭轉這種看法」。採訪者:鄭國威(右)

不過,即便面對這麼多挑戰,史前館卻始終沒有忘記本身的第一任務、第一目標:理解臺灣的史前文化以及人類在臺灣發展的故事。

林志興表示,為了到完成這個重要使命,必須從典藏、研究、展示以及教育推廣的幾個面向一起去充實、發揚;最終希望能產生休憩的功能,「讓大家都願意來這裡一探、做休閒或知識型活動」。

史前館的第一任務:理解臺灣的史前文化以及人類在臺灣發展的故事。攝影/TW

認識臺灣史,要從周邊互動開始

林志興認為史前館是發現、深化、創造臺灣價值一個很重要的機構。臺灣最早出現的人類遺跡距今已有近 3 萬年,但具有「歷史紀錄」的時間的確比較短。造成臺灣的史前史常常在論述中被忽略、甚至被視作「他者」。

但是,從史前史的角度可以發現,這個常常被我們自己所忽略的島嶼,在世界上佔有重要的位置:台灣南島文化大約成形於新石器時代,除了是人類居住地外,也有許多富有冒險精神的祖先們「路過」此地。因此,臺灣在人類遷徙史上所扮演的角色非常值得探討。

而即使來到了有文字記錄的歷史時代,臺灣的位置依舊重要,不但是元宋海上航線的重要據點;也在地理大發現後,成為各殖民國眼中的兵家必爭之地。

說到這裡,林志興興奮地分享到史前館與日本科學博物館所合作的「跨越黑潮──復現3萬年前台灣沖繩航海探索計畫」,這項計畫的起因是由於日本的海部陽介教授在研究後發現到日人祖先原是來自海上,也相信沖繩群島上的史前人類是從臺灣渡海遷徙過去的。

為了驗證這項大膽的假說,台日雙方自數年前開始合作,測試了草船、竹筏等等可能性,還找來了一群僅讓富有經驗的划船手負責航行。計劃最終的目標是在 2019 年重現當年史前人類遷徙的過程;彼時將屏除一切現代器械,完全仰賴船手的經驗和判斷,到底星星們究竟會不會將船手帶往正確的方向呢?重現的結果實在是很令人期待呀!

從臺灣划船到沖繩,這樣的計劃是不是聽起來很想是在做夢呢?但或許,就是因為有著各式看似不可及的夢想,才支持著史前館一路走到現在。館中的成員始終不忘自己的使命,林志興便談到,要弄清楚臺灣的歷史,不僅要從臺灣認識臺灣,更要知道臺灣如何和周邊區域產生關聯,才能知道故事如何發生。而現在,仍有許多不為人知的秘密藏在地底下、在深海裡,正等著我們去挖掘。

史前館的現在:強化研究能量、國際互動、教育推廣

而既然說到了做夢,我們就不妨再做得更大一些吧!假設沒有任何資源和資金的限制,史前館會想要推動什麼樣的計劃呢?

林志興相信史前館主要可以往三個方向努力,首先,便是強化、加深研究能量成果。在這點上面,日本就很值得我們效法。根據自身的觀察,林志興發現到兩國人民對於文化資產的敏感度和關切度有差別,日本對於文化歷史的興趣和素養都極高,文化資產保護系統也更加完整;此外,各地方政府也都有設置「文化資產中心」,報章雜誌也常有相關報導。反觀台灣的史觀,仍以漢人的史觀為主。在回首臺灣歷史,尤其是史前史的部分,有時不會意識到「那就是臺灣自己的歷史」。

對於「臺灣自己的歷史」,我們仍有許多可以加強的地方。攝影/雷雅淇

而現在的史前館在新館長上任後,便一直在力推中長程目標,也不斷檢視史前館未來的發展方向。現階段仍在調整,將來預計會配合前瞻計劃的發展來推動。

而另一方面,也要強化國際互動,多做文化外交,用我們的文化走向世界,也帶著世界走進來。近年來,史前館一直有在進行跨國的館際合作,除了上面提到的「跨越黑潮」的例子之外,林志興也分享到了過去和紐西蘭奧克蘭博物館合作的「VAKA MOANA大洋之舟──南島先民的航行」臺灣巡迴展,藉由特展規劃,讓人們重新用不同的角度去了解南島語族的歷史。同時,史前館從去年開始逐步將展覽帶去東南亞,前年更有展覽在紐約文化廣場展出,這樣的雙向交流,實在是件十分精采的體驗。

卑南遺址保存的人獸形玉玦完整精美,目前也以其他形式在史前館亮相。攝影/雷雅淇

而除了本國研究、國際交流之外,林志興也期待史前館可以做更多出版、展示以及教育的推廣,好讓民眾更加了解這塊土地的文化。而在其中,教育推廣尤其重要,也是史前館多年來堅持深耕的領域。這樣的推廣,基本循著幾個方向在進行:

  1. 展示教育活動:搭配展示教育的主題來進行衍伸性的教育推廣工作,例如在特展期間規劃闖關行程。
  2. 舉辦常設展:規劃許多學習活動,讓到訪者可以進行配合,也設計了許多學習單,讓兒童可以透過活潑的方式留下參訪紀錄。
  3. 設立教育資源中心:針對青少年和兒童規劃內容,受到地方社群歡迎,成為許多家庭假日的首選。
  4. 巡迴教育活動:博物館同仁規劃到校服務,只要學校提出申請,博物館就會前往教學現場提供課程服務。服務範圍不限台東,也曾造訪屏東和高雄的偏鄉地區,這是因為史前館屬於國立博物館而非地方博物館,服務的範圍自然沒有侷限。

林志興說,除此之外,還有另外一種型式的教育推廣在史前館發生。由於史前館所在的社區有些家庭的經濟比較困難,父母假日還需要工作,這是他們就會讓小朋友待在博物館裡利用資源學習。雖然這樣類似「托兒所」的模式並非教育資源中心設立的初衷,林志興卻笑著道,這樣的行為其實展現出了家長的信任,代表他們相信這個場所是可以幫助孩子的重要地方。

「由於史前館所在的社區有些家庭的經濟比較困難,父母假日還需要工作,這是他們就會讓小朋友待在博物館裡利用資源學習。雖然這樣類似「托兒所」的模式並非教育資源中心設立的初衷,林志興卻笑著道,這樣的行為其實展現出了家長的信任,代表他們相信這個場所是可以幫助孩子的重要地方。」

內容史前展示先進:數位館藏,沉浸式體驗

走過了這些年歲,史前館除了不斷精進展覽與服務品質外,也嘗試著將豐富館藏數位化,只是,數位化的速度常常跟不上龐大的標本量;而若要讓這個系統與外部連結,實在是極為浩大的工程,需要很多人力和資源。

等等……這樣會不會跟不上時代呀?別擔心,其實史前館已經在數位化上面做了各種努力:在你真正踏入史前館之前,你除了可以在官網上獲得展覽資訊,而臉書的粉絲團則會即時通知你新的活動;另一方面,你也能先上 YouTube 頻道看看各種教學影片,讓你進到展場就如在逛自家後花園。

真正到了展館,除了有詳盡的導覽 App 外,也有許多展示互動裝置,應用時下流行的 AR、VR 技術,打造沉浸式的參觀體驗。但你以為這樣就結束了嗎?才不呢,為了讓你留下最美的記憶,你可以利用 App 保存參觀紀錄,此外,若是想要回味,還有 3D 書籍可以讓你一解相思。

考古不光是人文,而是「用科學的方法來籌建歷史的場域」。攝影/雷雅淇

雖然過去前往史前館的交通方式相對不便,但現在史前館也即將「擴大領地」,前往台南科學園區迎接新的分館,林志興認真地表示,希望「用科學的方法來籌建歷史的場域」,也希望科學與人文的相互結合成為能看見、實踐的存在。如果你想更知道台灣淵遠流長的故事,不妨下次挑個晴朗的周末,去史前館走走吧!


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氣候變遷時代,我們還需要林口燃煤電廠嗎?

  • 文/廖英凱

本次的系列文章中,我們討論了燃煤發電的三個重要的階段。在本文中,就讓我們來認識設置於北台灣,擁有最新超超臨界技術的林口電廠的過去、現在、以及未來吧。

回首來時路:蓋建築前先蓋電廠是常識吧?

蓋建築前先蓋電廠?!圖/Pixabay

1960 年代,伴隨台灣工業起飛的用電需求攀升,台灣電力公司在台北縣林口鄉(現為新北市林口區)下福里的海邊興建了林口發電廠,廠內設置了兩座裝置容量各為 300 MW 的燃煤與燃油機組,為當時單一機組裝置容量最大的發電機組。1970 年代,能源危機使原油價格飆漲且供應不穩,林口電廠將燃油機組改建為燃煤機組以降低發電成本並提升能源穩定。由於燃煤機組不適用於尖峰時期的電力負載調度,1998 年,林口電廠另增設了兩座裝置容量各 150 MW 的天然氣/輕油雙燃料氣渦輪發電機。至 2011 年間,林口電廠可提供 900 MW 的電力,約為當時台電總裝置容量的 2%。

由於機組使用年限已逾 40 年,2005 年起林口電廠「先建後拆」的方式,於廠區空地開始規劃興建兩座裝置容量各 800 MW 的超超臨界燃煤機組;並於 2011 年將林口電廠的既有四部機組開始除役; 2016 年與 2017 年,新的兩部機組開始商轉供電。同時,於原機組拆遷後的空地興建第三座 800 MW 超超臨界燃煤機組,預計於 2019年商轉供電。屆時林口電廠將可提供 2400 MW 的裝置容量(註:中火燃煤為 5780 MW;大潭燃氣為 4984.2 MW)。

這煤很純,不來一點嗎(?)

煤炭的使用歷史悠久,自人類進入工業化時代,煤炭與工業的發展、與近代文明的進展高度相關。由於礦藏分佈世界各地且儲存容易,而使煤炭價格低廉且供應穩定,特別適合大型工業與發電業使用,在全世界的能源消費中,大約佔了 28%1,2,僅次於石油的消費。在台灣的情境中,台電所屬的燃煤電廠,每年也約消耗了 3000萬公噸的煤炭。

雖然煤炭的主要成分是碳,但仍含有氫硫氧氮等元素,這是由於煤炭是古代植物的化石,經由長時間的生物與地質作用碳化而成。不同地區的煤礦碳化程度不同,依碳化程度由低至高,常分類為為泥煤、褐煤、亞煙煤(次煙煤)、煙煤(生煤)與無煙煤。由於碳化程度越低,雜質也越高,而容易在燃燒後產生氣體污染。例如,煙煤的碳含量大約是在 69% 至 89% 之間3;而無煙煤的碳含量則提高為 86% 至 98% 之間,其餘的雜質則為水、空氣、氫、硫、氮等物質組成。這些雜質導致煙煤的燃燒,比起無煙煤會產生更多的煙、氣體污染,且熱效率也較低。不過值得一提的是,含碳量略低於煙煤的亞煙煤,雖熱值較低,但因硫份也較低而較少污染。

因此,近幾年有部分地方縣市政府,試圖制定禁燒生煤條例或停止核發「生煤許可」,就是希望能避免燃燒雜質較高的煙煤,而加劇空氣污染的程度。只是由於越高品質的煤炭成本也會隨之提高,產量也較少,實務上燃煤電廠仍多使用亞煙煤與煙煤作為燃料,而高品質的無煙煤則較常見於家用燃料或暖氣,應用在無法裝設過濾與環保設施,且與人類生活更為接近的使用方式。

林口電廠實際所使用的煤炭,肉眼可見到煤炭上仍有少量磚紅色的雜質。攝影/廖英凱。

一約既定,山海難阻

由於煤炭需全部仰賴進口,煤炭的供需除須兼顧供給穩定與經濟效益以外,進口煤炭也應考量煤炭的成份以降低污染或提升效率。台電目前進口煤炭的國際合約,主要為印尼與澳洲,占總進口量的八成以上,其餘少部分則進口自俄羅斯、美國與哥倫比亞等。採購的種類則為亞煙煤與煙煤,並針對煤炭的熱值、水份、灰份與硫份訂定品質標準。

以主要進口國印尼和澳洲為例,印尼煤的熱值較澳洲煤低,代表電廠燃燒印尼煤的的發電效率較低,但澳洲煤的灰份與硫份卻比印尼煤高,使燃燒廢氣的污染較為嚴重,因此實務上當煤炭送進煤倉存放後,還會根據不同產地、批次的成分差異,以適當的比例混用入鍋爐燃燒,以同時達到燃燒效率與污染控制。

台灣進口煤炭種類與相關數值資料。
AD, Air Dry Basis:空氣乾燥基,與空氣濕度達到平衡的煤炭做為比較基準。
Gar, Gross Calorific Value:一公斤燃料完全燃燒時所釋放的全部熱量。
資料整理/廖英凱。圖表/泛科學製作。

仰賴海運進口的煤炭,也需要有港口疏運的配合。雖然自 2015 年起,林口電廠已設置了專屬的卸煤碼頭接收來自各產煤國的煤炭。但如果行經林口電廠附近,會發現仍有部分閒置的鐵軌與鐵路設備。這條已停用的「桃林鐵路」,是 1968 年,為搭配林口電廠新建而設立的專屬運煤鐵路,連接林口電廠與桃園火車站以銜接西部縱貫鐵路,而能載運來自台中港的煤炭,至 2012 年底鐵路停用為止,提供了每年 160 萬噸,3000 車次的 40 餘年運煤歷史。

林口運煤火車。圖/台電提供。

2012 年底桃林鐵路停用後,林口電廠並未停止營運,而是改以台北港接收煤炭後,再以濱海公路的卡車運輸進廠。然而火車每車次運量約 500 噸,但卡車僅有 23 噸。使公路運輸期間,每天須從台北港轉運 200-250 車次的卡車,才能滿足一台新機組每日 4600-5750 噸的燃料需求。對於規劃中最終將有三部機組,預計每年最高可至 630 萬噸的用煤量來說,公路運輸除交通上完全無法負荷以外,也會增加煤塵溢散的空汙問題與運輸轉運的能源消耗。因此,專屬的卸煤碼頭與密閉式的輸送系統,正可以確保輸送的穩定、效率與避免污染。

台灣還需要林口電廠嗎?

儘管污染防制與管理的技術與思維可以不斷精進與投入,但相較起眾多發電方式,燃煤電廠對於環境的影響仍相對較大。對於燃煤電廠新建或營運的顧慮,在可預期的未來也必然存在,然而所有的工程開發本為權衡輕重後的選擇。因此,有必要來簡略盤點對於當代台灣,我們還有哪些需要林口電廠的理由。

回到燃煤發電的本質,若未來沒有更為嚴苛的碳稅等政策工具的制定,則燃煤電廠仍因燃料取得容易,而擁有價格低廉與較天然氣相對穩定的誘因。從燃料的運送與儲存角度來看,煤相比起石油、天然氣、核燃料來得更容易儲存及運送,林口電廠目前規劃的煤倉,就能提供電廠 30 天以上的安全存量,相比起天然氣安全存量在 2019 年僅有 7 天,預計至 2027 年才提升至 14 天。此外煤炭也沒有天然氣供應鏈中的外洩問題4。因此,雖然燃煤欠缺負載調度的能力,但其低廉與穩定的特性,對於在選擇基載發電廠時,燃煤絕對具有相當大的誘因。

若回到台灣各區電力供需的狀況來看。長期以來北區均處於供不應求,而須仰賴中區的電力調度至北區。預估在 2025 年時,北區的電力需求為 14-15 GW(註:1 GW = 1000 MW),約為全台的 40%,而電力供給僅能提供 34% – 35%,而有約 5% 的電力缺口需從中南區調度。林口電廠 2.4 GW 的裝置容量,則可提供了 16% 的北區用電需求,在供需不平衡的狀況下,更顯其價值。

再以各區的電廠發電形式來考量 2025 年的情境,北區的燃煤電廠,屆時有花蓮和平電廠(1.3 GW)與林口電廠(2.4 GW)共計 3.7 GW 的裝置容量;中區的燃煤電廠則為台中電廠的燃煤機組(扣除4部機轉為備用機組之容量後,全廠縮減為 3.3 GW)與麥寮電廠(1.8 GW)共計 5.1 GW 的裝置容量;而南區的燃煤電廠則為興達電廠的燃煤機組( 2.1 GW)與大林電廠的燃煤機組(1.6 GW)共計 3.7 GW 的裝置容量。北中南三區的燃煤發電裝置容量比為 3:4:3 尚稱分配均勻,也意味者三分區的電力結構中,都仍保有相對低廉穩定的燃煤作為基載電力。

台灣電廠電網分布圖。圖/台電官網

從電力調度傳輸的風險和能量耗損來看,長途電力調度有主幹電網、變電所故障的風險,故需投資額外線路或設備以降低風險;長途電力傳輸也會有 4.5% – 4.6% 的線路耗損。因此,若有鄰近於重要工業區與人口密集區的大型電廠,則可以減少電力傳輸與電壓所造成的能量消耗。

最後考慮未來太陽光電與風力發電占比大幅提高的情境,在此情境中電力系統應有更高度的調度靈活性,而需大量仰賴燃氣機組與電池調度,但國際能源署在「World Energy Outlook 2018」的執行摘要中,亦指出傳統電廠仍是保持電力系統靈活性的主力,並應搭配新的電網互聯、儲電和需量反應技術做為支持,以確保電力系統的穩定5

綜上所述,對於當代台灣的電力結構、區域發展與經濟考量,林口電廠等燃煤發電,確實有值得存在的理由,但也需要對污染防治持續性地投入與關注。

從此只有眼前路,煤有身後身

儘管燃燒廢氣中的重金屬、硫化物與微粒等污染,可仰賴環保技術的投入而能有效抑制。但在對空汙品質越發重視與擔憂的社會來說,燃煤的空汙狀況,仍是其先天的劣勢。更重要的,是使用煤炭等化石燃料過程中產生的二氧化碳,與其導致的氣候變遷、極端天氣,更是全體人類在未來數年亟需解決的難題。

從國際趨勢來看,國際能源署在「World Energy Outlook 2018」中,利用不同時期發電技術成本與電力系統價值的變化的估計,認為「幾乎在所有地方」太陽光電雖難以在沒有政策支持的情況下取代既存的燃煤電廠,但已比新建燃煤電廠更有競爭優勢。

政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在 2018 年 10 月的「IPCC全球升溫 1.5ºC特別報告(SR15)」中指出,若要維持地球環境的適居性, 2030 年時的二氧化碳排放量需比 2010 年時減少 45%,並在 2050 年時實現零碳排。對於煤炭的使用,則應在 2050 年時降至所有一次能源的 1% – 7 %,且大部分燃煤,應搭配碳捕捉與封存(CCS)技術使用,以實現零碳排放6。為能有效減少二氧化碳排放,對於部分積極面對氣候變遷提出減碳作為的歐洲國家,如法國預計在 2021 年;英國與義大利預計在 2025 年;荷蘭、丹麥與葡萄牙則預計在 2030 年,即關閉所有燃煤電廠7

2017歐洲各國預計未來減碳排放狀況8。圖/The European Power Sector in 2017

回顧台灣的情境,2018 年中華民國全國性公民投票第八案「您是否同意:確立「停止新建、擴建任何燃煤發電廠或發電機組(包括深澳電廠擴建)」之能源政策?」,公投結果以 38.46% 的「有效同意票數對投票權人數百分比」通過。有投票的人數中,有  76.41% 的投票者支持此項公投。在科學研究結果、國際趨勢與國內民意展現相互吻合的情況下,燃煤電廠在台灣幾無新建或擴建的機會。不過,台灣大概也難以如歐盟諸國,有相對優勢的環境或豐沛的資源能積極放棄燃煤發電。但燃煤電廠若能憑藉其低廉成本,投入更多資源強化煤炭的採購過程與標準制定;更節能與減污的運輸與儲存設施;提升燃燒效率的燃料加工與鍋爐技術;以及燃燒過程對廢氣品質的持續監測;燃燒後的集塵等環保技術。既存的燃煤電廠,仍可以保有其競爭優勢,又能盡可能減少對環境的衝擊。

在可預期的未來,面對氣候變遷帶來的衝擊,台灣要再興建下一座燃煤電廠自有其高難度。若既有的燃煤機組沒有延役或或提早退役的的計畫,則尚有一機組興建中、且各項技術新穎的林口電廠,將以末代燃煤電廠之姿,佇立於國門,持續肩負降低發電成本與支持電力穩定的重責大任。

延伸閱讀

參考資料

    1. BP-Statistical Review of World Energy
    2. International Energy Agency-Data & Publications-Coal Information 2018
    3. Indiana Center for Coal Technology Research-COAL CHARACTERISTICS 2008
    4. 泛科學:供應鏈中的甲烷外洩,抵銷了天然氣的減碳效益
    5. International Energy Agency-World Energy Outlook-Executive Summary 2018
    6. Intergovernmental Panel on Climate Change-Global Warming of 1.5 °C
    7. CarbonBrief-The EU got less electricity from coal than renewables in 2017
    8. Sandbag-The European Power Sector in 2017

本文由台灣電力公司委託/廣告,泛科學企劃執行


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人生短短幾個秋,兒童如何理解「死亡」這個人生課題?

死亡一事在許多文化中經常成為禁忌,就跟性教育一樣。華人更是在孔老夫子「未知生,焉知死」的名訓之下,讓談論死亡成為忌諱。

因為種種顧慮,死亡經常成為恫嚇的語詞,也常常與鬼怪、懲罰、地獄等負面概念連結在一起。許多家長認為不要教、不用認識,小孩自然就可活在溫室之中,處於無菌的狀態之下。但小孩無可避免會面對死亡的衝擊,我們再怎麼逃避,還是有機會遇到小孩熟識的人離開人世。

人生短短幾個秋啊,不醉不罷休──與其躲躲躲藏藏,不如好好面對一番。

本文站在發展心理學的角度,討論不同階段的嬰兒、兒童、青少年如何理解死亡這個議題。

圖/pixabay

死亡四元素:普遍性、不可逆、無功能、因果性

從過去的科學文獻中可知,較多學者是採用 Nagy (1948) 所提出的死亡概念,其元素包含普遍性不可逆無功能因果性(見下表)。

普遍性是指所有的生物不可避免終將死亡,毫無例外;不可逆是指當一個生命死亡之後,就不可能再復活;因果性是指造成死亡不可能毫無來由,事出必有因,如生病、年老、發生意外。不過後續相關研究認為 Nagy 的研究有研究方法上的缺失,如採用引導方式誘導小孩的回答。此一結果可能無法推論到不同文化的兒童 (Cuddy-Casey, M. & Orvaschel, H. ,1997)

而後有學者認為應加入精神上、靈性上的概念:「無形的延續」,代表有形的肉體已經死亡,才能考慮身後之事。但若採用較為簡略的概念理解死亡,四個元素的說法確實不失為一種快速簡單的理解方式。

不同階段的兒童,面對死亡有不同的瞭解

若站在兒童發展的角度,就必須配合小孩生長而考量不同的發展階段。發展心理學上最為人所知名的,當屬 Piaget 的認知發展理論。在解釋死亡這件事情時,也可採用相似的發展概念來看待。以認知發展理論出發,就可詳細解釋不同年齡層,會隨著年紀的成熟,對於死亡的概念有不同的瞭解。

以下分成四個階段說明:

  1. 感覺動作期(出生至 2-3 歲):此階段的孩子,只會用感官與各種動作來理解世界。幼童在這個階段對於死亡並無具體概念,他們以為看不見的東西就是消失了,也無法詳細分辨分離與死亡之不同。
  2. 前運思期(2-3 歲至 5-7 歲):這一階段的孩子,對於死亡的概念並未建立,也不一致。對於死亡尚無普遍性看法,會認為這件事只會發生在別人身上,自己、家人、親戚朋友卻可以倖免。
    他們的因果關係也建立的不恰當,推論也有侷限。如果他們遭遇死亡相關事件,他們可能建立自己的防禦方式,表現出沒事的樣子、不悲傷、照樣遊玩、一切如常。他們只能從自己真的有看過、聽過、感覺過的部分去想像,無法思考自己未曾體驗過的事情。他們可能會簡單的認為死亡只是離開了或者去睡覺了,因此有一些孩子會害怕睡覺時間或與父母分離。所以,非常重要的是,家長或照顧者在討論此事時,千萬不要告知小孩去睡覺或去旅行等同於死亡。我知道很多人喜歡用出遠門了來形容人過世,但其實這並不是很好的說明,出遠門代表有一天會回家,但若是哪一天知道這樣就是永遠都不會再回來的意思,留在世上的人會有很深的被遺棄的感覺。這樣的說法只會讓小孩的認知發生扭曲,並沒有任何好處。總之,面對這個階段的孩子,最好的辦法是用簡單的語言,以現實為基礎的解釋才是適當的。
  3. 具體運思期(5-7 歲至 10-11 歲):在這個階段的孩子,對於死亡的概念慢慢變得成熟。可以理解死亡就是死亡了,但是仍覺得自己可以倖免。如果其他人聰明一點或是運氣好的話,也可逃過一劫。小孩可能出現一些不成熟的想法,如生病與死亡是一種懲罰。到十一歲左右,才能完整的理解死亡就是身體機能全部消失。死亡是嚴重疾病或受傷所致,而非做了什麼單一的錯誤行為。
  4. 形式運思期(10-11 歲至青少年期):在這階段的孩子,抽象能力逐漸進步,對於死亡的概念已經與成人相當,其複雜程度也與成人接近。也逐漸可以接受所有的生命終將死亡,無人可跳脫。也可瞭解死亡不是魔術,不是突然冒出來的(不是喝蜂蜜檸檬就可以豁免),可以理解成因為何、從何而來。

讓孩子們去體會人生的必經之路吧!

家長們有了上述的概念做為基底,萬一需要派上用場時就不會畏畏縮縮、吞吞吐吐。如果小孩的重要親人過世,個人覺得不需要隱瞞,就是讓他們參與整個籌備喪禮的過程,各種儀式的進行也會協助理解這件事。他們在這個歷程中,應該就會知道這個重要的親人不會再回來了。

當然,如果是小小孩(7 歲以下)可能還是不太理解,因為認知發展還沒成熟的關係,他們可能還是懵懵懂懂、一知半解。如果要與他們討論死亡相關的概念,可以考慮用繪本的方式,如《爺爺的天堂筆記本》(這本是很容易入門書,用較為幽默的方式去看待死亡)。觀看的重點不是唸過去就好,而是放在跟他們討論各種可能性,假如故事情節發生在自己身上的話,自己可能會怎麼做。對於他們所提出各種天馬行空的看法,以尊重、同理他們的態度,面對各式各樣不成熟的想法。

至於在哀悼期間,就是多陪伴他們,主要照顧者可能需要多擔待。大人自己也要小心不要耗竭,如果可能的話多一點人輪流陪著小孩,讓主要照顧者偶爾也可以喘息一下。若能如此,大部分的孩子應可以順利度過死亡的幽谷,慢慢恢復正常生活,逐步往前走,進而體驗真實人生的脈動。

在哀悼期間多陪伴小孩,大部分的孩子應可以順利度過死亡的幽谷,慢慢恢復正常生活。
圖/pixabay

參考資料:

  • Poltorak, D.Y. & Glazer, J.P. (2006). The development of children’s understanding of death: cognitive and psychodynamic considerations. Child Adolesc Psychiatric Clin N Am, 15(3):567-73. DOI:10.1016/j.chc.2006.03.003
  • Cuddy-Casey, M. & Orvaschel, H. (1997). Children’s understanding of death in relation to child suicidality and homicidality. Clinical Psychology Review, 17(1):33-45. https://doi.org/10.1016/S0272-7358(96)00044-X

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記憶宮殿中,不應該存在的房間:那些純屬虛構的記憶──《BBC 知識》

  • 作者|菲利浦‧鮑爾(Philip Ball):科學作家、BBC線上廣播科學故事節目主持人,著有《不只是怪》(Beyond Weird)。
  • 譯者|劉書維:畢業於國立台灣大學農藝學系、作物生理組碩士,譯有《笑的科學》。

記憶讓我們鑑古知今,藉此準備未來,誰會知道記憶也有冒牌貨?心理學家正在研究,這些記憶贗品或許有不為人知的妙用⋯⋯

洛柏‧奈許博士(Rob Nash)在妹妹的畢業典禮上,見到前新聞主播特雷弗‧麥克唐納(Trevor McDonald),令他感到相當興奮。

「那時麥克唐納獲頒某種榮譽學位,」奈許回想,「我恰好坐在禮堂後方,只能瞥見他穿著不合身又繽紛的學士袍。他的致詞很長,好像沒完沒了,但在那之後我逮到機會與他會面。」

然而奈許這位英國阿斯頓大學的心理學家在數年後發現,麥克唐納根本沒有參加那個典禮。事實上,連他自己也沒有出席妹妹的畢業典禮──整個故事都是他的想像。

諸如此類的虛構記憶其實不少見,我們確實會記錯事情,不過虛構的記憶卻可能有著極為豐富的細節;與其說是記錯,更像是細緻的幻想。我曾記得有本年輕時練習彈奏過的樂譜,裡面的樂曲充滿蕭邦與佛瑞的風格、帶點傷感調性的浪漫音符,我甚至依稀記得幾段樂句,但我逐漸體認到不可能找出那本樂譜,因為那事實上是我的想像。

《時代》雜誌近期有篇專訪,小說家伊恩‧麥克伊旺(Ian McEwan)談及類似虛構記憶的事件。他確信自己寫過一篇「驚為天人」的中篇小說佳作,文稿在他搬家後收藏在抽屜某處。後來,他四處搜尋這篇佳作,他說,「我他是研究這門學問的專家,但他的專業與經驗也無法使他倖免。」

那麼,我們最初究竟如何產生虛構記憶?過去十年間,奈許等心理學家開始懷疑,虛構記憶非但不是一時心理錯亂,甚至可能有實際好處。它也許能促進我們處理資訊的程序,幫助我們思考;更令人意外的是,它可能是認知上隨手可得的工具箱。

記憶到底有多不可靠?

根據奈許的說法,記憶並不是在腦中資料櫃翻找事件,「記憶比較像是在說故事。」所以大腦會自動補上被遺忘的細節。我們很難知道哪些部分與事實不相符,充其量也只能認同,「記憶就是我們所擁有的事實。」儘管累積了數十年的研究,我們還是無法分辨記憶的真實或虛構,除非透過其他事情來印證或否定。但往往不可能,或是不值得這麼做;試想,誰會介意究竟是上週三還是上週四吃粥呢?

不只如此,倫敦大學心理學家馬克‧豪(Mark Howe)說,「虛構記憶產生的方式與真實記憶相同,都是由原始經驗留下的心理印痕,加以建構而成。」這也就不意外我們傾向用美化過的假證據,植入虛構記憶了。2009 年,奈許與同事要求受試者做某些動作,並拍攝影片。幾天過後,他們把影片放給受試者看,不過影片已用數位軟體編輯,添加了一些受試者沒做過的動作。然而超過半數受試者宣稱,他們很清楚且鮮明地記得自己做過這些事實上沒做過的動作。

早在2000年初期,由英國亞伯丁大學教授費歐娜‧加伯特(Fiona Gabbert)與同事執行的實驗中,將受試者兩兩組隊,讓他們觀賞年輕女性偷錢包的影片。不過只有其中一位受試者的影片視角,可以得知整起偷竊事件。但當兩位受試者一同討論影片中的事件時,沒有直接看到偷竊事件的受試者中,約60%宣稱他們也看見了。

加伯特另外請一些人看一段記錄商店搶劫案的假監視影片並讓他們討論看到的內容。他在受試者中安排暗樁,導入虛構概念:

強盜拿了一把槍,對吧?他穿的是皮衣,沒錯吧?

事實上這兩個都是錯誤訊息。爾後,大約四分之三的受試者在被問到相關細節時,會充滿信心地複述這些虛構的內容。這種容易受他人影響的特質,心理學家稱之為記憶的從眾效應,對於犯罪或意外事件的目擊證詞是一大問題。加伯特表示,「記憶從眾效應的結果,對於判決的影響匪淺,而且是相當嚴肅的議題。」事實上,記憶從眾效應已經變成犯罪事件中的司法戰場。

如果眾人的記憶可信,那麼曼德拉早在1980年間,就在監牢裡過世了。

這種具感染力的影響,也可能造成集體妄想,其中一例是許多人認為前南非總統曼德拉在 1980 年間死於牢獄,甚至對他的喪禮記憶猶新;直到他 2013 年過世後,這種妄想才撥雲見日,如今這個現象被稱為曼德拉效應。另一個比較輕鬆的例子,是英國知名洋芋片的包裝,許多人深信不移鹽醋口味與洋蔥起司口味的包裝分別是綠色與藍色,然而事實恰好相反。

這是漂浮的殘骸,還是那有名卻難以捉摸的生物?你預期所見的事物,其清晰的概念會在你回憶時,形塑出你自認為見到的畫面。

加伯特指出,這種群眾效應也能解釋尼斯湖水怪現象。「大家都明確知道水怪應該長什麼模樣,所以當他們看見某些東西時,便會用許多既有影像來詮釋那個東西。」

為未來的情境做準備

記憶顯然是種演化上的適應特徵,它讓我們能鑑古知今,藉此準備未來。這麼說來,虛構記憶豈不是件壞事?如果我們記錯了,對未來的預測也就不準確了。不過答案並沒有這麼簡單。有些認知科學家認為,認知讓我們為可想像的未來情境做好準備,即「如果我們這麼做,就會發生那樣的事」。

這個程序仰賴蒐集並保存相關資訊,記錄環境如何對我們的行為反應。基於這樣的概念,有時候某種可行的猜想,總比完全沒有頭緒有用;這種猜想呈現在心理上,也就是對過去事件的虛構記憶。從這種角度來看,提供另一種情境刺激心智,可使它解決問題的技能更為純熟。畢竟這些虛構記憶在特定情況下確實可能發生,只不過它對我們過去想像中的角色不正確而已。

過去幾年間,豪與同事嘗試闡述虛構記憶的好處,他們給受試者一組單字,例如刷子、口香糖、軟膏,這些單字都和一個未知概念有關(就這題來說,答案是牙齒)。如果某個關鍵概念被受試者誤以為寫在字串中,而被誤記的單字恰好是該題答案時,受試者的答題表現就會比較好。彷彿心裡有個聲音對自己說:「啊!我知道答案,因為它就出現在字串中。」豪與同事還發現,這個錯記的單字,對於類推詞組(例如:牙齒之於刷,頭髮之於洗)的答題表現也有所提升,且這種效應無論是對孩童或是長者,各年齡層都有效。

虛構記憶可能協助洞見關聯性與連結

虛構記憶能幫助我們洞見關聯性與連結,並提高警覺性。有時候,因為錯誤的原因而得到正確的結果,倒也無傷大雅;例如誤信字串中有關鍵概念,而答對題目。換句話說,最有用的記憶,說不定不是最精準的。

記憶上的錯覺,除了能協助認知事實外,或許還有其他作用。舉例來說,它可能具有社交適應的功能。豪認為,我們有時修改記憶而不自覺,把記憶改成符合他人感覺或思考的方式,能讓我們與他人的連結更緊密。豪解釋,「扭曲過去的事實,可以增進對他人的同理心與親密度,進而滋潤社交關係。」比方說奈許的爸爸記得自己曾與父親(也就是奈許的爺爺)相處過,但事實上,他的父親早在奈許出生前就過世了。

換句話說,用一廂情願的美好角度來體察世界,並不全然是件壞事。豪認為,「如果能更正向地看待過去發生的事,可讓我們對自我的感覺更好,與他人的互動以及維持社交關係也更為滑順。」這種錯覺能增進自信,使其發揮正向效果。試想,如果你記得上次不費吹灰之力就解決了問題,那麼這次就有機會表現得一樣好;儘管實際上,你上次可能使盡了洪荒之力。對於腦來說,促進自信心的虛構記憶,或許值得冒險一試。

創意無限

虛構記憶也有正向價值,這樣的觀念逐漸抬頭。如同奈許想像曾與麥克唐納會面的經驗一般,虛構記憶具有高度創造性。奈許甚至認為,這可能是人類創意的展現。「我十分確信大多數藝術或是音樂,包含了許多借用或重組自其他來源的概念或是母題。」奈許表示,「所以我們可以將記憶與創意的構築加以類比。」

麥克伊旺曾試圖針對他想像出來的中篇小說,尋找創意的回應。他告訴《時代》雜誌,「那部小說不管從哪個角度來看,都完美無缺。」並補上一句,如果想重現這種完美,「我只能動筆寫下來。」

只不過,想把虛構的記憶召喚到現實,恐怕不如說得簡單。他感傷地說,「那部不存在的傑作靈感,隨著多次在公開場合的談論以及相關報導,早已了無影蹤。」


同場加映:虛構記憶的黑暗面

關於虛構記憶的本質,以及它對於犯罪事件的意義,心理學界的辯論方興未艾。虛構記憶能否憑空捏造?還是必須以現實為基礎?如果虛構的記憶能無中生有,那麼被告、原告與證人的證詞又有何意義?

以 1990 年代的事件為例,曾有接受心理治療的病患,被植入幼年時遭受性虐待的虛構記憶,引起大眾一陣恐慌─治療師挖掘被遺忘的孩提時代創傷時,是否有可能種下虛構記憶,成為往後人生的隱憂?

心理學家馬克‧豪指出,「雖然有些人的確對於孩提時代的受虐經驗,有頗為精確的記憶;也確實有些情況下,透過提示性的訪談或療法,可能創造實際上不存在的記憶。」2015 年兩位心理學家發現,訪談中透過重複性與提示性的問題,能使 70% 受試者錯以為自己在青少年時曾犯罪,而導致警方約談。他們所敘述的記憶,細節相當豐富,儘管理論上並非事實。

不過,倫敦學院大學臨床心理學家克里斯‧布魯林(Chris Brewin)對於名譽良好的治療師是否會在工作時,意外種下虛構記憶的種子,抱持懷疑。他指出,記憶並非如此容易無中生有。「如果不具備某些連結,我們或許不會產生這樣的虛構記憶。」布魯林認為,人們或許會記錯這些回憶中的細節,但其中通常有些許

真相。問題在於,那些真相究竟是真實發生的事件,抑或是來自書本、電視節目、電影,乃至於耳聞而來。

虛構記憶的這個面向仍受高度爭議,然而布魯林指出,臨床專家認為確實存在能正確回想起的記憶,「這些記憶或真、或偽、或真偽錯雜。」他與伯妮絲‧安德魯斯教授(BerniceAndrews)論道,「毫無辯證就接受虛構記憶,或是駁斥正確回想起的記憶,都可能造成巨大傷害。」

本文摘錄自《BBC 知識國際中文版》2018 年 10 月號 86 期。原文標題為〈虛構的記憶〉。


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為什麼電影越可怕,越多人喜歡?──《為什麼有點變態,反而很可以?》

嚇人的恐怖驚悚電影,人氣始終居高不下,這產生了一個心理上的矛盾:為什麼電影越可怕,越多人喜歡?

其他受歡迎的恐怖娛樂還包括鬼屋秀、恐怖故事(影集)、驚險刺激的雲霄飛車,這些娛樂提供了多元的體驗,有的是一步步累積的陰森恐懼;有的則熱愛突如其來、冷不防的驚嚇。這些驚險、刺激、甚至令人作嘔的感受不一而足,所以或許無法用單一簡單的答案,來解釋人們為什麼喜歡恐怖電影。例如,研究恐怖電影若只鎖定砍砍殺殺的血腥片,並排除那些以營造心理驚悚取勝的作品,就會陷入困境。不過,裡頭顯然有些共通的現象與作用,心理學有辦法解釋嗎?

2017 年引起話題的恐怖電影《牠》。儘管大家都被嚇個半死,討論熱度仍然不減。 圖/IMDb

恐懼是演化而來的避險機制

說到恐怖電影及其激起的情緒,首先一定要提到「恐懼」,這是恐怖片予人最普遍的情緒之一,在跨文化之間具有高度的一致性。例如,一位西方電影觀眾可能看不懂韓國的喜劇片,因為裡頭有大量異國的社會文化比喻,但他幾乎毫不費力就能看懂、回應韓國的恐怖電影。從這種共通的恐懼文化,大概可看出天生情緒反應的演化起源。

2010 年京都大學的心理學家正高信男(Nobuo Masataka)等人進行了一份研究,證實了所謂「先備學習」效應 [1]。研究顯示,城市出身、年僅三歲的孩童一眼就能看出螢幕上的蛇,其速度遠比從螢幕中看出花朵要快上很多;如果那條蛇作勢要攻擊的話,孩童的反應還會更快。

即便是生活在城市中,看見蛇的機會不多的三歲孩童,也能迅速辨識出圖片中的蛇。而這個速度遠遠快於辨識出一朵花。 圖/Foto-Rabe @Pixabay

這種源自演化的避險反應淺顯易懂,此為一種對「掠奪」的原始恐懼。其他常見的恐懼反應──例如恐懼傳染病、害怕個人受到侵犯──大概也有同樣淺顯易懂的演化起源。2004 年,加拿大貴爾輔大學(University of Guelph)的戴維斯(Hank Davis)和賈佛(Andrea Javor)請參與研究者根據三種恐懼(掠奪、傳染病、個人受到侵犯)來給四十部恐怖電影打分數,結果發現,票房成績與分數有強烈的正相關。換句話說,票房成績最亮眼的電影,確實最訴諸人們最原始的恐懼,也就是戴維斯所說的:「(這些恐懼來自於)人們演化過的認知機制。」

二手的恐懼體驗,滿足了本我的誘惑

上述論述或許可以解釋恐怖電影為什麼這麼嚇人,但無法說明人們為什麼喜歡這種不舒服的體驗。這時就要請現代心理學之父佛洛伊德出場了。他曾發表一篇影響深遠的文章〈論詭異〉(The Uncanny, 1919),自此掀起了心理學界從精神動力的角度來解釋各種現象的深厚傳統──也就是採用心理學的精神動力理論。這個精神分析法從佛洛伊德的傳統學說來看,恐怖電影可提供一種二手(但安全)體驗的驚悚來探究本我,並喚起深埋已久的情緒,以及被長期禁止的欲望。而從榮格的學說來看,恐怖故事的吸引力在於可以和原型接觸交流──所謂原型,指的是最原始的「文化模板(cultural template)」,深深烙印在眾人的集體潛意識裡,可觸發內心深處的情感共鳴。

然而,心理學界把佛洛伊德和榮格的理論視為哲學,而不是可驗證的科學假設。近代對恐怖電影吸引力的解釋還包括齊爾曼(Dolf Zillmann)在 1970 年代提出的興奮轉移理論。他指出,恐怖電影結束時,當緊繃的張力平息下來、好人獲勝,這時觀眾會感覺良好,這是古希臘「宣洩」(catharsis)概念的現代版。然而這套理論最明顯的瑕疵是:很多恐怖電影並沒有快樂結局。

另有一套理論認為,恐怖電影有一種類似於做夢的功能,是一種虛擬實境演練,以利於應付真實人生的危急情況。在虛構的世界裡預先體驗恐懼,可讓我們先做好準備,以因應真實世界裡的危機。

約會不看恐怖電影,真的不酷

約會必看恐怖電影,是有心理學根據的! 圖/rolandoemail @Pixabay

1986 年,齊爾曼、門道夫(Norbert Mundorf)等人發表了一篇研究,指出男大學生在看恐怖電影時,如果女伴表現出憂慮、受苦,男大生會看得更過癮;而女大學生的男伴如果保持冷靜鎮定、堅忍,女大生會看得更高興。1960 年代一項經典研究也證明,男性如果在不穩的吊橋,或其他容易引起恐懼的情況下遇到年輕女子,這時男性所散發出的吸引力,會勝過在平穩的地面上與女子相遇時的狀況。這意味著,一旦高漲的情緒被激起(意即腎上腺激增的生理情況)並轉移到其他感受或性吸引力上時,就會出現這種「錯誤歸因效應」。

此外,夫妻或情侶檔去看恐怖電影,或許也會有類似的狀況,也就是所謂的「依偎效應」。甚至,若在一個安全、可掌控的環境裡觀看虛構電影,當恐怖片激起了高張反應,就可能會讓人產生「後設情緒」,意即觀眾能夠清楚察覺到自己的害怕及恐懼,並以此為樂(因為不會真的有危險)。

注解:

  • [1]:prepared learning,指演化上的適應能力,生物為了求生存,某些能力的學習會比較快,例如對蛇的恐懼、懼高等就是為了生存而容易學到的能力。

 

本文摘自《為什麼有點變態,反而很可以?》,2018 年 3 月,遠流出版。


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左腦人?右腦人?別再用過度簡化的二分法──《為什麼有點變態,反而很可以?》

左腦人?右腦人?這種二分法真的對嗎? 圖/ElisaRiva @Pixabay

關於大腦,一個最常見的迷思(大概就和「人的一生當中只使用了大腦的 10%」這個謠言一樣熱門)是:人類可能有左腦人和右腦人之分。根據這個迷思,你的個性和「認知方式」會由你哪一邊的大腦比較強來決定,而左右兩邊大腦有明顯不同的功能,左腦據說主管分析和語言,右腦則負責創意和情感。這個迷思到底是從哪裡來的?又有多少真實性呢?

地球分南北,大腦分左右?

首先,大家必須先理解左腦和右腦是什麼。這是指大腦的左半球和右半球,就和一般人常見的大腦圖像一樣。

圖/遠流出版提供

左右半腦構成大腦皮質,而大腦皮質是腦部最大、最外層的部分,分成左右兩個半球,中間以一道溝(或說裂縫)分隔兩半。正常來說,左右半腦之間會以神經纖維束作為橋梁連接,尤其是稱為「胼胝體」(corpus callosum)的神經纖維束,裡頭有超過六億個神經纖維,左右半腦便是藉此溝通、協同合作,而外在世界的感知訊息也會因此同時進入左右半腦,所以左右半腦通常會獲得等量的訊息輸入

人腦的正中橫切面,胼胝體是圖正中白色的弧形結構。 圖/wikipedia

有鑑於此,好奇心旺盛的科學家們自然會想知道,如果胼胝體斷裂,而形成所謂的「裂腦」,會發生什麼事?於是,美國神經心理學家斯佩里(Roger Sperry)在 1960 年代開始實驗裂腦的貓隻(他後來以這項研究獲得諾貝爾獎),最後,他和認知神經科學之父葛詹尼加(Michael Gazzaniga)受邀在人體上進行實驗,受試者為患有可導致殘疾的癲癇病人,為了減緩症狀,兩人透過手術切斷了患者的胼胝體,造就出一連串影響深遠的研究。

實驗證明,左右腦的功能的確有所不同,最明顯的發現是,大多數病人的右腦難以製造語言。這些實驗的結果很細微複雜,若是直接刊登在科普報導裡頭,勢必晦澀難懂,於是,許多過度簡化,甚至以偏概全的學說開始流傳。

偏側化只是小區域的局部現象

輕易將大腦分為左右,並將人格分為理性與感性,是粗略且危險的二分法。 圖/Arcaion @Pixabay

1973 年,《紐約時報週報》(New York Times Magazine)刊登了一篇千古留名的文章,標題為〈我們是左腦人或右腦人〉(We Are Left-Brained or Right-Brained),開頭便寫道:「我們的腦袋住著兩個極為不同的人(中略)……一個擅長語言、分析,一個擅長藝術……。」在這之後,《時代雜誌》(Time)、《哈佛商業評論》(Harvard Business Review)、《今日心理學》(Psychology Today)也刊登了類似文章,這個廣為人知的科學迷思就此誕生!左腦和右腦的分野,如今已成為「認知方式」最籠統的概論:左腦是聰明但無趣的會計師,有自閉傾向;右腦則是呆呆傻傻但心靈奔放、情感強烈、有創意的藝術家。但斯佩里本人也提出警告:「實驗觀察到的左右腦認知方式二分法只是個大致的概念,這樣的二分法很容易失控。」斯佩里如果地下有知,大概也沒料到自己的學說竟然會失控到這種程度吧?

此後,心理學家一再指出左右腦二分概論的謬誤。2013 年,一份明確的證據出現於猶他大學(University of Utah)神經科學家的研究中。他們掃描了超過一千個人的大腦,得到的結論是:「腦部功能的偏側化 [1] 顯然只是發生於小區域的局部現象,而不是整個腦部網絡的普遍特性;研究數據無法佐證人的整體腦部表型(phenotype)有出現左腦比較優勢,或右腦較占上風的情況。」換句話說,某些功能的確與大腦某些小區域的活躍活動有關,但並沒有證據顯示人的某半腦強過另外半腦

打破左右分野,柯斯林提出新分法

頂尖認知神經科學家費德梅爾(Kara D. Federmeier)則表示:「看起來比較安全的說法是:大多數情況下,我們幾乎每次都是同時使用左右兩邊的腦。」儘管「裂腦」病人的腦部的確在某些區域有差異,但也不是分得那麼涇渭分明,也就是說,雖然右腦無法言語,但仍然會參與處理語言的某些層面,例如語調和重音。另一方面,有別於「右腦有創造性、左腦缺乏想像力」的普遍認知,葛詹尼加從裂腦實驗得到的結論是:左腦才是「創造力、敘述能力」的中心。

既然各種理論都無法周延,或許打破左腦和右腦的分野會有幫助。頂尖認知心理學家柯斯林(Stephen Kosslyn)和米勒(Wayne Miller)合寫了一本《上腦與下腦:人類思維方式新洞見》(Top Brain, Bottom Brain: Surprising Insights into How You Think, 2014),他們提出另一個方法來取代左右腦的分法,強調:「上腦負責擬定計畫,以及在情況不如預期時修改計畫;下腦則是分類、解讀我們所感知的事物。」

注解:

  • [1]:即腦側化(lateralization),意指左右腦各有專司職掌。

 

本文摘自《為什麼有點變態,反而很可以?》,2018 年 3 月,遠流出版。


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