2020年5月20日 星期三

我包羅萬象








在僑大先修班的生物實驗課上,我和同組同學要用培養皿培養我們手上的微生物。實驗方法很簡單,就是在洋菜膠培養基上蓋「手印」,然後在炎熱的夏天放在實驗室裡培養就好。我把這個重要的任務交給同學。

過了兩天,我們收集培養皿要撰寫實驗報告時,每一組都長出了各種奇奇怪怪的菌落,甚至連「菇」都有了,可是我們那組的培養皿上啥都沒有,令我們感到非常崩潰。基於他的個人衛生習慣,我們原本還滿懷期待有最多種菌落的啊。我逼問同學,他是怎麼在培養皿上蓋手印的,只見他拿起培養皿,完全沒打開就直接蓋在玻璃上⋯⋯

即使是自以為洗得頗乾淨的手,或多或少還是能讓培養皿長出五花八門的菌落,有些藝術家甚至能用它們來進行創作。我系上有位學妹林沛瑩,成為了一位著名的生物藝術家,非常擅長用微生物來進行藝術創作,例如她曾結合腦科學,偵測腦波的狀態,同時連接儀器,在培養皿中滴入細菌,利用冥想時的腦波控制儀器在培養皿上製作曼陀羅。細菌會循著滴管揮灑的路線生長,菌落的分泌物的不同酸鹼值,會讓基底的紫色高麗菜汁變色,成為色彩斑斕的圖像。

今年10月5日的台北白畫之夜(Nuit Blanche)城市藝術節,我共同指導的清大跨院國際碩士學位學程藝術與創新科技組的研究生何宜庭,在大直美麗華百樂園前也有個作品《佔領:美麗華》(Occupation: Miramar),是清大《眾幻之門》(The Gate of Phantoms)眾多作品的其中一個:

《佔領:美麗華》是關於我們所處的環境與人際之間的千絲萬縷。本作品透過在採集地展示採集而來的菌來放大「現狀」的瞬間。 只要適合生長,微生物佔領著我們所能觸及的各個角落。它們以所處環境中的養分為食,也因此反映著人們的生活方式。人與人之間的互動與時空交織,形塑了所謂的現狀,如同環境中的菌相,是許多人事物影響下的結果。 當我們到訪美麗華,佔領同時也被它的一部分佔領。


何宜庭利用從美麗華各處沾到的微生物進行培養,有些菌落還有漂亮的粉紅色和黃色,然後用樹脂封存,再利用3D建模把菌落放大投影到美麗華上,讓觀眾體會到微生物實際上佔領了我們環境中的所有角落,我們也會被它們佔領。這個作品也入選今年11月的希臘雅典數位藝術節(Athens Digital Arts Festival)。

事實上,能夠在一般的培養皿中長出來的微生物,僅是一小部分而已。大部分微生物無法在人工環境下,長出肉眼看得見的菌落,因此我們長期以來對微生物的多樣性都很不瞭解。著名的演化生物學家愛德華.威爾森(Edward O. Wilson, 1929-)以研究螞蟻聞名於世,不僅在學界享有最高榮譽,他寫的《螞蟻》(The Ants)一書還讓他榮獲普利茲獎,他長期為生物多樣性倡言,被人尊稱他為生物多樣性之父。他在自傳《大自然的獵人:博物學家威爾森》(Naturalist)的結尾中提到,如果有機會讓他重新選擇研究主題,他會選擇研究土壤中微生物的多樣性。看來微生物無窮無盡、形形色色的種類也讓生物多樣性之父深深著迷。

還好他當年沒選擇研究土壤微生物多樣性,否則他恐怕不會有今天的成就,因為他肯定會大大受限於技術性瓶頸。然而現在,拜DNA定序技術的日新月異和成本大幅降低所賜,我們有了「元基因體學」(Metagenomics)的研究,讓我們能窺視一下那些無法培養的微生物。另外,也有科學家研發出新方法,讓更多土壤中的細菌也能夠在特製的培養基中生長。當然,上個世紀早就有不少微生物學家努力地在工具有限的情況下,發現了不計其數的微生物。

於是這幾十年來,微生物學的知識真可謂日新月異,我大學時的微生物學教科書已被改寫得面目全非,很多關鍵知識都得要更新。也因為近年取得許許多多的新知識,和微生物學新知有關的科普書,如雨後春筍般冒出,例如《我們只有10%是人類:認識主宰你健康與快樂的90%細菌》(10% Human: How Your Body’s Microbes Hold the Key to Health and Happiness)、《細菌:我們的生命共同體》(Bund fürs Leben – Warum Bakterien unsere Freunde sind)、《微生物的巨大衝擊》(Follow Your Gut: The Enormous Impact of Tiny Microbes)、《不該被殺掉的微生物:濫用抗生素如何加速現代瘟疫的蔓延》(Missing Microbes: How the Overuse of Antibiotics Is Fueling Our Modern Plagues)(請參見〈我也只有10%是人類〉〈我們生命共同體的巨大衝擊〉)。

今年還有這本難得的好書《我擁群像:栽進體內的微米宇宙,看生物如何與看不見的微生物互相算計、威脅、合作、保護,塑造大自然的全貌》(I Contain Multitudes: The Microbes Within Us and a Grander View of Life),作者艾德.楊(Ed Yong)以極為優異的文筆,為我們勾畫出微生物和我們千絲萬縷、剪不斷理還亂的複雜關係,以及科學研究中一再柳暗花明的好多村,帶我們一路見識一個又一個令人嘆為觀止的更廣大生物世界。







《我擁群像》告訴我們,荷蘭的雷文霍克(Antonie van Leeuwenhoek,1632-1723)用手工自製的顯微鏡,首先觀察並描述單細胞生物,他把這些生物稱為「animalcules」。雷文霍克去世後,無人追隨其研究,因為當時沒人能夠像他那樣製造出精巧的顯微鏡,他死後兩百年,微生物的研究才後續有人。

科學知識,只要運用得當,就一定能造福世人,可是能和路易.巴斯德(Louis Pasteur,1822-1895)所取得的成就相提並論的,真是鳳毛麟角。他讓醫學、公共衛生和食品科學邁入新紀元,讓現代人有更長的壽命和更優的生活品質。他的研究掌握細菌的特性,並提出細菌傳染導致疾病的理論,徹底改變了世界。巴斯德是法國人心目中的民族英雄,我去年中到巴黎的巴斯德研究院參加了一個研討會,主辦方還特意安排我們參觀了他的故居。

當然,大量傳染病確實和細菌感染有關,我去年底就被細胞感染的肺炎搞到多次出入醫院,還得住院治療,苦不堪言。有了這個認識,我們不僅對微生物避之唯恐不及,還大開殺戒!然而,凡事都不該過猶不及。抗生素的大量濫用,不僅造成了多重抗藥性超級細菌的演化,還影響了我們的腸道菌的健康。原來,微生物並不是百害而無一利的惡棍而已,牠們也為我們做了許多好事。

微生物對我們的健康太重要了,以致於小嬰兒一出生,就要從陰道中獲得母親的益生菌,而且母乳中也有滋養益生菌的寡醣!這對嬰兒建立健全的免疫系統和消化系統至關重要。我有些能夠獲得科學前沿知識的高學歷媽媽朋友,多年前即使是剖腹生產,都堅持要用陰道分泌物塗抹小寶寶,這在歐美頂尖醫院幾年前仍認為匪夷所思,甚至被嚴厲禁止的。

近年,有愈來愈多研究顯示,當我們的生活環境太過「乾淨」、也就是連該有的微生物也被清除時,我們的免疫系統可能無用武之地,於是就只能槍口向內,這或許能部分解釋為何過敏和自體免疫疾病在公共衛生良好的先進國家愈來愈常見。原來,我們的免疫系統,才不是一味對微生物喊打喊殺(就像香港黑警對示威抗議者那樣不問青紅皂白地暴虐),而是要像喬王那樣喬事情,把我們身上的微生物喬成對的配方。

有科學家發現,一些難纏的腸道疾病,居然可以透過「糞便移植」(fecal transplantation)來治療!大概在十幾年前,我在《紐約時報》讀到這個匪夷所思的療法時,我絕大多數在醫學院工作的朋友都聞所未聞,現在則已是眾所皆知。當我們愈深入瞭解,事物的複雜性就愈超乎想像,《我擁群像》很清楚地交待了這樣的療法的故事。

《我擁群像》應用大量生動的案例,讓我們見識到我們的身體就是個生態系統,我們的眼耳鼻舌身各種微生物體都無處不在,近年甚至還有科學家宣稱子宮也非無菌的,只是仍存在高度的爭議性。有微生物學家主張,就細胞數而言,我們全身只有約十分之一的細胞是人類的,其他的都是微生物的。這也還存在爭議,不過肯定的是,人體上的微生物細胞數量很可能比人類細胞還多上不少。

我們人類的基因體也不過只有兩萬多個基因,而我們身上的微生物體的基因總合,可能是人類基因的幾百倍。如果我們能夠和微生物合作無間,幹嘛要事事親為呢?就像成功的大企業也會把一些重要業務外包給更專業的公司來處理。這些微生物對我們來說,不少是合作了上百萬年的「老朋友」。微生物之間和我們與微生物之間無時無刻都要處於微妙的平衡,我們才能有稱得上是健康的身體。也有愈來愈多的科學證據指出,微生物還有夠雞婆,管得超多,連我們的心理情緒也不放過。

《我擁群像》並非是一本人類中心的作品,艾德.楊帶我們見識到其他生物和微生物之間的精彩互動,讀這本書就像觀看國家地理頻道的生態紀錄片一樣令人一再嘖嘖稱奇。

微生物體對你我的身心健康居功厥偉,我們怎麼能夠放過認識它們的機會呢?來讀讀這本《我擁群像》,見識我們有多包羅萬象吧!




本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】

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2020年5月13日 星期三

肥宅雞吞億萬






我原本對《華爾街之狼》The Wolf of Wall Street)這種電影不太感興趣,但是太多朋友在談論了,於是就忍受了三個小時的膀胱之苦去電影院看。




當時就有人說,投資《華爾街之狼》的幕後金主,是馬來西亞當時的首相那隻雞納吉,用的錢是來自一馬公司(1Malaysia Development Berhad,1MDB)。而全馬來西亞,除了又醜又笨又不用功的人,都知道一馬公司是那隻雞納吉洗錢用的。

老實說,我出生馬來西亞,從小就對長輩讀報時突然知道他們納稅的錢被拿去蓋蚊子館或者公積金(類似國民年金)被虧損到仆街而憤恨無比,感到習慣和麻木了。

全馬來西亞人都知道,就天然資源和少災少難以及地理位置來說,馬來西亞比日本、韓國和台灣好上不知幾倍,可是我們的經濟和科技實力就是遠遠落後。我小學時,政府就口口聲聲說2020年馬來西亞就會成先進國家,可是到了2020年,馬來西亞只有行動封鎖了快兩個月,迄今仍有限度開放而已。

在那隻雞納吉主政下的馬來西亞有多貪腐呢?來聽黃明志的這首原創新年歌就知一二:




那隻雞納吉競選連任時,馬來西亞就有幾場淨選盟的群眾運動,2007、2011及2012年的首三次Bersih集會,不但遭警方暴力驅散,更受水炮及催淚氣體襲擊,多名示威者遭拘捕。可是那隻雞納吉靠不公平的選區劃分,在普選票數低過反對黨的情況下佔據近六成國會議席而連任後,更變本加厲地貪腐無能,把馬來西亞搞得污煙瘴氣,後來民眾實在受不了了,才在上次大選把他轟下台。

儘管已經事過境遷了,我讀到《鯨吞億萬:一個大馬年輕人,行騙華爾街與好萊塢的真實故事》Billion Dollar Whale: The Man Who Fooled Wall Street, Hollywood, and the World),下巴仍掉在了地上,即使我在讀書前也看了踿踿鞋的影片,還是被書中大量的細節感到震驚!






真實的世界往往比電影還扯,有多扯呢?這麼說好了,這本《鯨吞億萬》有五個部分,每個部分都比他們重金投資的《華爾街之狼》還扯!簡直就是可以拍五部《華爾街之狼》等級的電影了!鬼扯到我上一本讀到那扯的《惡血:矽谷獨角獸的醫療騙局!深藏血液裡的祕密、謊言與金錢》Bad Blood: Secrets and Lies in a Silicon Valley Startup)比起來,簡直就是幼稚園等級的(請參見〈點惡血成金?!〉)。

就是一個來自馬來西亞檳城的年輕華人死肥宅劉特佐(Jho Low),不僅把馬來西亞首相搞到成為多國要犯,還到美國把好萊塢也玩得成為好萊塢之狼!

馬來西亞上一次揚名國際的事件,是馬來西亞航空370號班機空難,當時不少國際媒體都稱馬來西亞為東南亞一個較鮮為人知的國家。沒想到沒過多久又來個馬來西亞航空17號班機空難,我當時還以為是假新聞。可是,劉特佐這個死肥宅,卻硬生生地讓馬來西亞貪腐的故事躍上國際舞台,這本《鯨吞億萬》在歐美書市也頗暢銷,因為故事實在太扯了!

故事有多扯呢?我已不知從何說起,去看看踿踿鞋那兩個影片吧。這個死肥宅劉特佐還在《鯨吞億萬》出版時,到處發律師信警告書店不準上架,可是有人鳥他嗎?這本書到處熱銷,可是沒人被吉啊,有種來吉我啊!

馬來西亞上一次的大選,換了政府後,前首相馬哈迪再度回鍋,本來就不太令人有什麼期待,沒想到他上任了兩年又玩起沒人懂的把戲,又陰了安華一次!結果自己沒被最高元首任命回首相,還讓慕尤丁上任,不僅一反當初選民的期待,這政權的空窗期讓馬來西亞新冠肺炎疫情大爆發,讓政府祭出2019冠狀病毒病馬來西亞行動管制令 (2020 Malaysia movement control order),經濟和民生大受影響。

除了新冠肺炎,這幾年的國際形勢在馬來西亞令人議論紛紛,尤其是在香港反送中和中美貿易戰上,馬來西亞華人幾乎一面倒向中國那方。姑且不論這是天真的以為中共會在乎馬來西亞華人,他們連自己人的命都不太在乎了,枉費我們多次抗爭才爭取到政黨輪替實現民主政治,人家爭取民主時就高唱獨裁好棒,可是自己卻不想被獨裁壓迫。

《鯨吞億萬》作者湯姆‧萊特(Tom Wright )和布萊利‧霍普(Bradley Hope )在寫作這本書的期間,在香港時就受到嚴重騷擾,主使的是誰,大家心知肚明。劉特佐也買通不少中共高官,他在逃亡的這段期間躲藏在哪,受到誰的幫助,大家也心知肚明吧!大馬人的血汗錢被大把大把污走,肥水流一部分到哪,也不難猜。別對中共有任何期待了吧!

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2020年4月28日 星期二

大器真的可以晚成






不曉得你有沒有聽過有一種說法:如果在三十或三十五歲以前還沒當上溫拿,就等著當一輩子的魯蛇吧。我是不曉得還能怎麼樣啦,只是知道這種說法,讓很多人提早在三十幾歲就面對中年危機。

沒錯,年紀愈來愈大,「近的記不住,舊的一直講。躺著睡不著,坐著打瞌睡」等等狀況的發生頻率就越來越多。然而,年紀增長就只能愈來愈不堪嗎?不趁年少輕狂或血氣方剛時有所一番作為,人生的巔峰就望塵莫及了嗎?

一再收到長輩圖、或者看到太多長輩盲目追隨某些把選民當作好傻好好騙的政客而成為不理性的粉絲,確實很難相信人腦會隨著年齡增長而變得更加成熟穩重。或許,有不少中老年人,已經沒有任何追求進步和成長的自我要求了,差不多可以算是死了,只是還沒有進棺材而已。

但難道,就因為如此,我們該全力讓青少年卯足全勁、全都不輸在起跑點嗎?如果大家都年少有為,是否就此生無憾了?




除去那些含著金湯匙出生的小開們不算,在科技飛速發展的時代,我們一再聽說有好些科技金童,在二十歲出頭就賺到我們整輩子都不太可能賺到的好幾打桶金,彷彿年輕就是唯一的本錢。難道要出人頭地,愈晚就愈不可能了嗎?

在這個崇拜年少有為的時代,里奇.卡爾加德(Rich Karlgaard)逆勢用《大器可以晚成:當世界沉迷年少得志,耐心是你成功的本事》(Late Bloomers: The Power of Patience in a World Obsessed with Early Achievement)這本好書昭告天下:大器不僅可以晚成,年少得志還可能戕害身心健康。

卡爾加德自己的人生歷練頗奇葩。他年輕時是大家認知那種四肢發達、頭腦簡單的學生。他自認從小就無法寫出通順文章,只有體育成績突出。因為教練把他的比賽表現搞錯了,他居然誤打誤撞地轉學到史丹佛大學。

他在這家西岸名校念書時,盡量選擇營養學分。由他玩四年僥倖畢業後,這位名校畢業生到處當洗碗工、夜間警衛、臨時打字員等,過著窮困潦倒的生活,還會在工作時恍神、偷懶,跟同事起莫名的爭執,還會趁在酒鋪值夜班時偷酒喝。可是(人生最厲害的BUT),這位魯蛇居然在二十六歲時開竅,因為他突然意識到他的夜間警衛同事可以只是隻狗,他接著在三十四歲時創辦矽谷第一份商業雜誌,並在四十四歲當上《富比士》(Forbes)雜誌的發行人。




里奇花了五年寫這本《大器可以晚成》,為我們介紹大器晚成者的強大優勢,以及各種乍看之下是壞處的好處。在書中,他將帶領我們見識許多剛出場時幾乎注定無可救藥的魯蛇們,怎麼逆襲成為令人羨慕的人生勝利族。這些案例都令人印象極為深刻,其中一些還是我們極為熟悉的例子,例如《哈利波特》(Harry Potter)作者J. K. 羅琳(J. K. Rowling)和大導演李安。

這些名人有沒有可能僅是少數案例呢?里奇應用了大量心理學、認知科學和神經科學的研究成果,說明為何大器晚成不僅是可能的,甚至還應該是常態。在《大器可以晚成》中,里奇精心地分析我們的大腦需要時間才能發育成熟,同時也需要耐心和經驗,即使天縱英才,也要經過一番摸爬滾打的淬煉,要不然可能就是小時了了的曇花一現。畢竟人生並不是一場百米短跑,而是場馬拉松賽跑,並不是贏在起跑點就能最快跑到終點,在不同人生階段應該應用不同的策略。

《大器可以晚成》檢視我們如何逐漸瘋狂強調及早成功,以及個人和社會因此付出的代價。社會上愈來愈流行年少有為的觀念,青少年就得承受更大的考試壓力,不僅犠牲其他能力的培養,也沒有給予他們足夠多的時間培育健全的人格和探索人生的興趣,甚至也讓他們錯過試錯的寶貴經驗。這些急功近利的心態無疑是揠苗助長,會有欲速則不達的惡果。當青少年的童年和青春被剝奪、他們愈來愈焦慮和抑鬱時,我們卻嘲笑他們是草莓族,這公道、公平嗎?

里奇贊成近年愈來愈流行的壯遊年(Gap year,或稱空檔年)。這個概念興起於西方國家,一些青年人高中或大學畢業後休學一段時間,進行長期的海外旅行和遊學,感受國外與眾不同的社會文化和環境。他也指出,在一些有義務兵役的國家,如以色列、瑞士和新加坡,他們的年輕人更加成熟,有較低的吸毒率和酗酒問題。

無獨有偶,英國劍橋大學的臨床獸醫解剖學家大衛.班布里基(David Bainbridge)在《中年的意義:一個生物學家的觀點》(Middle Age: A Natural History)這本科普書中也指出,中年人在許多方面的表現並不輸年輕力壯的小伙子(請參見〈中年的生物學意義〉)。中年的腦袋是更成熟穩重的,能夠更睿智地處理問題,還有中年人情緒穩定且擅於內省。

許許多多真正大器晚成的溫拿,因為不愛出風頭而被大眾媒體漠視。也或許,四五十歲攀上人生巔峰不是新聞,二十歲才是!就像狗咬人不是新聞,人咬狗才是,鎂光燈因此過度集中在少年得志的特例上。

相較崇拜英雄出少年的美國文化,台灣除了對青少年學生施加的升學考試壓力有過之而無不及外,似乎沒有那麼崇拜年少有為,畢竟多少受了儒家敬老尊賢的文化影響。然而,我們對中年人的歧視可能較他國更多──四、五十歲成了一個令人尷尬的年紀,不像年輕人那麼衝勁十足、肝已不再新鮮,可是卻仍有很大的工作和生活壓力,難怪在不同國家和文化,這個年齡階段往往是人生中幸福感最低的。

各種統計資料都顯示,企業的平均壽命愈來愈短,甚至比一個人一生工作的時間都還短,即使是知名大企業也可能如此。因此,未來只會有愈來愈多人因為企業倒閉、裁員或併購而需要更換工作。中年失業是很多先進國家正在面臨的問題,當新鮮的肝又廉價又好用、所需的工作又有高度的可替代性,很多企業愈來愈歧視年紀較大卻離退休還有好一陣的應徵者。如果沒有大器可以晚成的信念,僅認定三十歲以前才需要努力不懈地學習,那麼無疑是作繭自縛。

在看似有鐵飯碗的學術界中也有類似的問題,在國家大量資源的投注下,年輕學者甚至可能獲得更多資源,而年長的學者握有資源分配的生殺大權,可是在事業中途的學者,比上不足、比下無餘。明明可能成為像是《大器可以晚成》書中那樣令人津津樂道的案例、可能再攀上另一座巔峰,卻硬生生被現實狠狠踹下。科學研究是為了更理解真實世界的運作,國家機構是否應該更科學地運用資料和知識來製定科研政策,而非單憑長官拍腦門的想像?

《大器可以晚成》真的是一本老少咸宜的好書,也值得許多為子女教育感到焦慮不安的父母參考,在這個速食的年代,更應該深思一番,我們是否應該要為積累更多、更優質的經驗,以及更妥善駕馭我們的能力,而需要更多的耐心,迎來一生更多的可能性!


本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】

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2020年4月21日 星期二

科學頑童的物理世界漫遊記






科學,尤其是理論物理學,有大量抽象的概念,並不是一門易懂的學科。然而,就因為其艱澀,就懷疑諸如宇宙論、相對論、量子力學等等對社會大眾的魅力,卻又實在太小看生而為人,對宇宙萬物之源尋求一個合理解釋和想像的強烈需求了,畢竟《時間簡史》(A Brief History of Time: from the Big Bang to Black Holes)也是出版史上的奇蹟,而且有紮實科學理論基礎的《星際效應》(Interstellar)也叫好又叫座。

人生而好奇,滿足好奇心的需求,重要性並不比吃喝拉撒低,否則為何每個文明都要編故事來解釋自然現象呢?然而,只有古希臘誕生了科學思維,我想這並非是因為古希臘人特別好奇,而是因為他們勇於發掘和承認未知,而非一味用超自然來解釋,因為當任何現象都能用神明的喜怒哀樂來解釋時,那麼能解釋所有事物的理論,就什麼都解釋不了。

還好我們有了科學。當我們用科學方法來探索這個新奇的世界後,科學的知識就高效爆炸式地增長了,就要不斷地分門別類,專業分工愈來愈細緻,以致於在同一個系所,教授們不清楚隔壁同事的研究內容,似乎是常態了;另外,當我們更加深入地了解諸多宏觀或微觀的自然現象,常常發現背後的原理比想像中複雜許多,有不少甚至強烈違反直覺和常識,讓科學知識離人們的日常生活似乎愈加遙不可及,科學家的圈子彷彿只是充斥拗口的術語和高不可攀的觀念。

然而,不管乍看之下有多高深莫測的科學理論,都是要用來解釋一個現實的現象或問題,只是有沒有高手能夠把科學理論轉化成大眾都多少能略懂一二的通俗白話文。雖然做起來可能吃力不討好,但是仍有熱愛科學的大師迫不及待地想要和鄉民們分享科學發現的喜悅,因此樂意寫些科普書,而這本《從一到無限大:科學中的事實與臆測》One Two Three... Infinity: Facts and Speculations of Science)是理論物理大師喬治‧加莫夫(George Gamow, 1904-1968)的經典之作!

《從一到無限大》的第一版出版於1947年,然後在1961年再版,迄今已超過了半個世紀,裡頭有些當時還待解決的數學或物理難題,有了很大的進展,但是書中呈現出來科學大師深思而建構的數理世界大體上仍不變,加上其趣味性歷久彌新,依然雋永!他最著名的作品《物理世界奇遇記》(The New World of Mr Tompkins)還讓他榮獲1956年聯合國教科文組織(UNESCO)的卡林加科普獎(Kalinga Prize for the Popularization of Science)。

加莫夫主要從事宇宙學和天體物理學研究,發展了大爆炸宇宙模型。他在理論物理學上的貢獻卓越,但他仍滿腔熱血地投入分子生物學的研究,他和DNA雙股螺旋的發現者華生(James D. Watson, 1928-)及克里克(Francis H. C. Crick, 1916-2004)是好友。加莫夫在和他們的通信中,先提出了DNA的四種核苷酸為二十種胺基酸進行編碼的想法,建立了一個數學模型。他是首位以密碼學角度來思考DNA資訊的學者。

加莫夫和華生隨後在加州大學柏克萊分校組織了一個非正式的研究小組,稱為「RNA領帶俱樂部」(RNA Tie Club),針對RNA遺傳密碼進行研究,每個小組成員都用了一個胺基酸作為代號,加莫夫的是丙胺酸(ALA)。加莫夫根據胺基酸出現在蛋白質中的頻率進行分類,提出三個核苷酸一組為二十個胺基酸編碼的概念,形成遺傳密碼學說。他也提出了理論說明三個核苷酸如何巧妙地編碼出二十種胺基酸,在他的模型中,遺傳密碼是重疊的,每個遺傳密碼是移動了一個核苷酸,剛好可以完美地解釋為何胺基酸有二十種。他的理論雖然後來被證實是錯誤的,但仍被許多遺傳學家譽為史上最漂亮的錯誤理論!

就因為加莫夫是這麼一位跨領域、多才多藝的科學大師,這本《從一到無限大》能讓我們在他的科學世界中遨遊,為此他也手繪了不少插圖。許多科學大師在撰寫科普書時,就先避開數學,彷彿沒了方程式,就能更親近大眾。然而加莫夫卻毫不避諱地在前兩章就拿數學來大作文章,充分展現藝高人膽大的氣魄,連我這個有數學恐懼症的人都覺得是全書最生動有趣的兩章!接著,他對物理世界的談論,都像是要帶我們去遊樂場大玩特玩一樣!

近代物理顛覆了過去絕對時空的認知,讓人類的時空觀從此產生了不可逆的轉變,而量子力學又呈現出微觀世界各種不可思議的性質,對熟悉這些理論的加莫夫來說,他信手拈來地用上許多生活中熟悉的元素把它們描述得非常生動活潑,也影響了不少頂尖學者投身科普工作,包括近年出版的不少科普好書之作者,例如《詩性的宇宙:一位物理學家尋找生命起源、宇宙與意義的旅程》The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself)的作者蕭恩‧卡羅爾(Sean M. Carroll)、《宇宙必修課:給大忙人的天文物理學入門攻略》Astrophysics for People in a Hurry)的作者泰森(Neil deGrasse Tyson),以及《人性中的良善天使:暴力如何從我們的世界中逐漸消失》The Better Angels of Our Nature: Why Violence Has Declined)和《再啟蒙的年代︰為理性、科學、人文主義和進步辯護》Enlightenment Now: The Case for Reason, Science, Humanism, and Progress)的作者史蒂芬‧平克(Steven Pinker),這就是為何這本書歷經半世紀仍值得一讀!

物理學世界的科學頑童並不是只有費曼(Richard P. Feynman,1918-1988),如果你想見識一下另一位科學頑童是如何理解和描繪這個多姿多彩的數理世界,這本書肯定會給你帶來許多樂趣!


本文為《從一到無限大:科學中的事實與臆測》One Two Three... Infinity: Facts and Speculations of Science)推薦序

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2020年4月7日 星期二

流經生命的液體






在一班前往新加坡的客機上,我讀著《液體:流經生命的美酒、海浪、煤油、眼淚、液晶⋯⋯》(Liquid: The Delightful and Dangerous Substances That Flow Through Our Lives)的第一章,突然覺得很剉──都怪該死的恐怖份子,我們連隨身帶一小瓶液體,不管是水是酒,都無法通過安檢,可是一架飛機卻裝著幾萬升煤油⋯⋯

《10種物質改變世界》(STUFF MATTERS: The Strange Stories of the Marvellous Materials That Shape Our Man-Made World)和《液體》作者馬克.米奧多尼克(Mark Miodownik)在安檢時被沒收的東西包括花生醬、蜂蜜、青醬和牙膏──這可能讓他覺得很悶,所以把一趟飛行旅程中所有碰到的液體寫成一本科普書,讓我在另一趟旅程中閱讀。

拜那些易燃的煤油所賜,兩百多噸的飛機可以衝上一萬兩千多公尺的高空,把我從台灣載到新加坡,夜晚的路途中看到地面的萬家燈火。過去人類為了在晚上還能夠看得見東西,也利用了各種液體,諸如橄欖油、鯨脂、蠟燭⋯⋯呃⋯⋯蠟燭是液體嗎?當然,蠟燭得先熔成液體再爬上燭芯,沒被滴過爉蠋嗎?後來,人類懂得利用蒸餾技術分離原油的各種成份,才有了燃燒自己,把我們帶上天的煤油。

要不是搭廉航,我也想要像米奧多尼克那樣點幾杯酒來喝。喝酒傷肝,不喝傷心。酒精經過腸胃,如果肝來不及代謝,就會波及腦及其他器官。喝了酒,內向害羞如我,也可能敢跟陌生人談話,所以被當作社交潤滑劑。有些食物,搭上酒會更提味。事實上,歐洲的大部分食物如果沒配上適合的酒,根本就不是給人吃的。

從台灣到新加坡,和米奧多尼克從倫敦到舊金山一樣,要經過汪洋大海。如果飛機沒被發明出來,我們也只能緩慢地渡洋到彼岸。米奧多尼克年輕的時候,常到愛爾蘭都柏林的海邊去游泳,差點被海浪和潮汐帶向死亡。《液體》會談海洋當然是因為海水是液體,可是當以很高的速度撞向海面,海水會瞬間堅如磐石。當海水的漣漪因為大地震而成了海嘯衝向陸地,巨大的能量能夠無堅不摧,釀成人間地獄。

搭飛機經過不穩定氣流,是家常便飯。如果是坐在機翼旁的位置,有時候還會看到翼尖的震動。讀了《液體》,我才知道原來機翼是用強力膠黏起來的。米奧多尼克表示他雖然造訪過膠合機翼的工廠,可是他學會不跟其他乘客分享這個知識,除了我例外。很多液體都有黏性,水和油都有,只是黏膠先是液體,然後再變成固體。

阿拉伯膠和其他樹脂是我們最早使用的黏膠,動物的明膠也是;明膠遇熱水和蒸氣就會先去黏性,製琴師和家具修復師都是明膠的愛用者,因為用熱氣就能輕易去除其黏性。黏全機翼的膠與橡膠有關,橡膠能輕易嵌入任何東西,連你的掌紋也不放過。黏合機翼的黏膠是環氧膠,因為實在太好用了,螺栓和柳釘都快被取代了。我蠻常受些小皮外傷的,過去常用OK綳,可是現在改用液體絆創膏,實在是福星!只要傷口不太大,滴上幾滴點幾秒鐘就好,不必再擔心碰到水會感染等等。

因為廉航不會有免費的機上娛樂系統,我無法像米奧多尼克一樣看《蜘蛛人》見識黏性的超能力,還好我有iPad,可以用來讀《液體》的電子書。iPad的顯示螢幕,其本上也是一種液體——液晶。只要施加電壓,就能讓液晶分子的排列有規則,而改變光的偏振。我用的iPad Pro配備的是Liquid Retina顯示器,每吋有264個像素,肉眼已難以分辨出單個像素。每個像素具有三個濾光器,分別讓紅、綠、藍三種原色通過,所以能夠顯示出鮮艷的色彩,比起我的第一支手機螢幕的的黑灰色,已經進步太多了!

米奧多尼克在飛機上吃的飛機餐是咖哩飯,我們吃的是海南雞飯。因為價格實在不菲,所以我鮮少在廉航航班上點食物,但每次聞到其他旅客吃著馬來炒飯的香味,我還是不斷地流口水,要一直不斷吞口水,才不致於失禮。唾液是我們口腔中潤滑食物的液體,還含有澱粉酶為我們分解碳水化合物,並且保持酸鹼值穩定以免細菌產生的酸侵蝕琺瑯質。我們會視別人的唾液為噁心的液體,但是情人的例外,愛情果然真的是⋯⋯

身為英國人,餐後來杯茶,是很合理的。我今年暑假到英國,帶回來最多的紀念品就是各大茶行的各式茶葉。米奧多尼克對如何泡杯好茶,也很講究。英國雖然不產茶葉,可是他們嗜茶到不擇手段都要把製茶和種茶的秘密搞到手,並在世界各殖民地發展出各式名茶。他在機上喝的茶果然很難喝,讓他想到泡杯好茶,著實不容易,因為要受到四大因素影響,包括茶葉、水質、沖泡溫度和沖泡時間,甚至連先加奶或後加奶都有影響。

坐米奧多尼克旁邊的旅客蘇珊,喝的是咖啡。咖啡也有很多門道,如何焙咖啡豆到如何泡出完美的咖啡,同樣都極為講究。咖啡最古老的喝法應該是土耳其咖啡,咖啡豆磨成的細粉直接沖入水中一起喝,我沒喝過土耳其咖啡,只有常誤把馬來西亞家中的咖啡粉當作即溶咖啡泡來喝。濾杯是最常見的煮咖啡法,只是少了香噴噴的油沫(crema),用摩卡壺、法式濾壓壺、義式咖啡機才能保留油沫。我最愛的是義式咖啡機高壓快速沖出的濃縮咖啡。

雖然沒在機上喝到茶或咖啡,但是一回到星馬,我就可以喝到想念的拉茶(Teh tarik)和Kopi。拉茶源自移民至馬來半島的印度人,是用兩個杯子遠距離快速倒來倒去,看似拉來拉去,故名「拉茶」,「拉」得越長,泡沫越多,味道就會好。拉茶口味濃郁醇厚,相比之下台灣奶茶簡直就是淡而無味。

在星馬開咖啡店(kopitiam),十之八九是海南人,順便賣海南雞飯。南洋咖啡是將咖啡粉裝在類似豆漿布縫製而成的濾袋中,加熱水快速沖出濃濃的咖啡。喝咖啡時,會用喝湯的湯匙喝。如果要點帶糖的黑咖啡,是「Kopi O」(用台語唸「咖啡黑」)、帶煉乳的是「Kopi」、都不加糖和煉乳的是「Kopi O Kosong」(Kosong在馬來語是「空」的意思)、加鮮奶的是「Kopi C」。馬來西亞的咖啡豆在烘炒時,會加糖一起炒,除了白咖啡(White Coffee)例外 。白咖啡不是用顏色命名,而是在咖啡豆的烘焙過程中沒有添加任何成分,前陣子在台灣也頗紅。不同於馬來西亞的黑咖啡製法,白咖啡的咖啡豆在經過棕櫚油烘焙的過程當中不添加糖和小麥,同時使用低溫烘焙法。

吃飽喝足,米奧多尼克要上厠所方便,洗手時想到了肥皂的前世今生。現在愈來愈少人用肥皂了。肥皂是種乳化劑、界面活性劑,肥皂商最早贊助電視劇,順便置入行銷,所以電視劇又稱「肥皂劇」。肥皂會鈣化形成肥皂渣,而且使用後濕答答的需要放置妥當,要不然就要常撿肥皂。現在大多流行液態的皂乳,如洗髮精和沐浴乳等等。《液體》告訴我們,那些皂乳泡沫的多寡並不影響清潔效力,但是用在慕斯瓶上,泡沫能減少浪費。

在高空的飛機上,我們還能吸到正常溫度的空氣,要拜飛機的空調所賜。空調的冷媒運作的原理,就是在液態和氣態之間互相轉換,因而在不同空間吸放熱氣。氟利昂曾是廣泛使用的冷媒,但是自從發現會破壞臭氧層後,就被禁止使用。搭飛機幾乎一定會遇上高空亂流,那是空氣密度的劇烈變化,在機翼的設計中,工程師想要儘量滅少紊流,不過米奧多尼克也提及,液態膠合法(Method of liquid phase bonding)可以製造紊流來提高空調冷卻效率。

到達目的地前,米奧多尼克和我們都要填寫入境卡,我的筆沒隨身攜帶,只好跟空服員借了一支,使用完就還給他。原子筆現在已是極為廉價的文具,即使借了不還筆,大多數人都不會有罪惡感。可是米奧多尼克在《液體》述說了要方便寫字有多困難,因為歷史中長期使用的毛筆、羽毛筆、鋼筆,顯然都無法讓我們在飛機上輕鬆填寫入境卡。原子筆的發明,要解決液態墨水在紙上永久保留的諸多問題。於是讀到這章,我都想跪著填寫入境卡了⋯⋯

抵達目的地前,飛機穿過雲層。雲基本上就是眾多小水滴,米奧多尼克談了飛機雲和雷劈的趣事,當飛機著陸時,米奧多尼克還想到陸地也非「實地」,潛變會讓固體流動,當經年累月的能量釋放出來,就是地震或火山噴發。米奧多尼克曾經為了見識活火山,差點送了小命。

飛機著陸後,旅行就從空中到了跑道上和公路上。大多數公路都是用柏油舖設的,那是焦油混石子。澳洲昆士蘭大學進行了九十幾年的實驗,顯示瀝青是多麼黏稠的液體。帶著液體性質的焦油,原本會在馬路受損時流入縫隙修復馬路,比完全固體的路面更經久耐用,只是低溫和氧化會改變這性質。在米奧多尼克工作的製成研究中心,有研究團隊在研究3D列印焦油,以打造有自我修復能力的路面。

《液體》真的是本極為有趣、不可多得的科普好書,會讓你的旅程也好、生活也好,得到宛如液體般流暢的樂趣!


本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】

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2020年4月1日 星期三

如何像地質學家一樣思考?






在心理上,時間這個客觀的尺度,卻是很主觀的存在。愛因斯坦在他的一則短篇實驗報告中如此比喻:「一個男人與美女對坐一小時,會覺得似乎只過了一分鐘;但如果讓他坐在熱火爐上一分鐘,會覺得似乎過了不只一小時,這就是相對論。」

學術界的潛規則就是要不斷地發表研究論文和募集研究經費,許多科學研究於是要求實驗和分析在有限的時間內完成,有時讓人難以再想像長時間尺度的變化。然而,對地質學家來說,他們又不斷地要面對時間尺度動輒數百萬甚至數十億年的地質資料,而數十萬年在地層中就只是薄薄一層而已。

人類一生頂多只有百年而已,所以我們難以想像這麼長的時間尺度,常常要借助各種比喻來理解。雖然地質學教科書老愛用如果地球的歷史為一天,人類是最後一瞬間才出現來說明地球有多老,但是《地質學家的記時錄:從山脈、大氣的悠遠演變,思索氣候變遷與地球的未來》Timefulness: How Thinking Like a Geologist Can Help Save the World)作者瑪希婭.貝約內魯(Marcia Bjornerud)卻指出,如此讓我們無法認識到人類對地球的影響有多巨大,並且心理上對地球產生疏離感。我也認為,在消費主義當道的社會,我們面對人類史上消費品最日新月異、推陳出新的時代,更加忙碌地賺錢來滋養資本主義到和大自然解離,毫無餘力關心地球滄桑的歷史和未來的災變。




這十年來,世界局勢詭譎多變,除了恐怖主義、中東局勢、中美貿易戰,又有新型冠狀病毒疫情和股市多次熔斷來攪局。然而,當我們體認到地球這麼長時間尺度的變動,還有地質與大氣的動盪是跨國跨洲的,這些國際大事件就只像是大象被蚊子叮了一口而已。當然不是說這些事件不重要,而是我們人類是否該訴求更多的合作而非爭鬥?

比起物理學、化學和生物學,地質學相較之下似乎是門小眾的學科。原本在大學時偏好人文學科的貝約內魯,認識到了地質學的魅力後,就跳入這個學科的火坑中,念博士班時到挪威位於北極圈的斯瓦爾巴群島(Svalbard)進行艱辛的田野研究。在書中,對地質學死心踏地的她,提供我們大量地質科學的知識,有幾章她不吝寫出大量的專業知識,讓我們認識到地質學知識大廈是如何在優秀的地質學家手中打造出來的。儘管變動緩慢得超過我們一生可以見識到,但是偉大的頭腦還是讓我們認識到大自然了不起的作用,如何塑造出地球千奇百怪的地貌景觀。




地層記錄了地球的歷史,有字天書就已難解了,況且是無字的,還好利用物理學、化學和生物學的知識,地質學家能夠在沒有時光機的情況下,透過岩石把地球的過往一點一滴地拼湊起來。也因為只能在無法進行實驗室研究的情況下,利用各種間接證據來推論地層的變動以及發生的時間,地質學對門外漢來說看似充滿多種學科的艱澀術語和概念,但這種挑戰也是地質學的魅力之一,只是要用心才能體會。

貝約內魯主張,岩石是動詞而非名詞,因為岩石見證了地球長久的變化。岩石和冰芯甚至也記錄了大氣的成分變動以及遠古的氣候。地球氣候過去多次大起大落,讓生命過去多次遭逢毀滅性的大災難。現代智人的繁衍興盛,要拜氣候轉趨穩定所賜,而今我們卻大規模地造成氣候變遷的快速不穩定,讓人類文明的未來堪慮。過去地質學的漸變論取代了災變論而造就了典範轉移,可是人類改變地球的速度之快,卻迎合了災變論。

地質學系一直都不算熱門,要不是地質學家對礦脈和石油的探勘極為關鍵,恐怕會更加冷門,這是很可惜的!貝約內魯也感嘆,為了取得更多的經費,有些地球化學家和古生物學家只好包裝成太空生物學家,我們對外星的好奇甚至多過好好地認識我們這個地球。面對整個地球,或者至少是廣袤大地,以及深達幾百幾千公尺的地底,還有深邃的時間,地質學家該有更宏觀的視野。達爾文搭上小獵犬號環遊世界時,就是帶上了萊爾(Sir Charles Lyell,1797~1875)的《地質學原理》(Principles of Geology),啟發了他提出天擇學說。

大自然在不同的時間尺度上發生了許多事情,現在有許多環境問題的根源就是因為對地球不夠瞭解,而地質學家的思維能夠幫助我們擴大視野,培養時間素養,為地球的未來做出更長遠的規劃,成為地球生命社群更好的公民!

貝約內魯多處也不忘對美國的教育和政治有不少針砭。她除了感嘆創世論者的反智,也對美國政客的科學素養有強力的批評。地球上的變動,如地震、火山爆發、氣候變遷、土壤劣化、地層下陷等等,都影響了我們未來對資源分配的能力,也會一再成為政治議題,可是地質學卻甚少受到該有的重視。

我們現在所享用的所有自然資源是過去四十幾億年內慢慢打造出來的,我們在短短近百年的一生也會為未來子孫打造他們能享用的自然資源,是否能夠像地質學家那樣思考,修復我們與自然世界的疏離關係,攸關整個人類的生死存亡!《地質學家的記時錄》是這個短視近利時代的當頭棒喝!


本文為《地質學家的記時錄:從山脈、大氣的悠遠演變,思索氣候變遷與地球的未來》Timefulness: How Thinking Like a Geologist Can Help Save the World)推薦序

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2020年3月31日 星期二

踏上溯祖的朝聖之旅








演化生物學是一本思辯性很強的學科,也統合了所有生命科學的領域,讓我們可以以地球生命史的角度來看待的生物之間五花八門的異同是如何產生的。演化生物學同時也是門歷史科學,讓我們可以用各種證據來追溯生命在地球漫長的歷史中的變化。

早在查爾斯・達爾文(Charles R. Darwin,1809-1882)之前,他的醫師祖父伊拉斯謨斯・達爾文(Erasmus Darwin,1731-1802)就有了地球上的生物並非一成不變的想法,而當時的主流思想認定生物物種是神創的,而且具有永恆不變的「本質」(essence)。這個信念在達爾文之前開始被挑戰了,法國博物學家拉馬克(Jean-Baptiste Lamarck,1744-1829)就提出了物種是會隨著時間而改變的,只是達爾文和華萊士(Alfred Russel Wallace,1823-1913)後來提出的天擇理論更具說服力。

姑且不論在台灣社會影響力頗薄弱的神創論,演化生物學教育的一大問題是,很多人自以為懂得演化論,卻可能連普通生物學裡最基本的觀念都沒有搞清楚。有些網友甚至讀了一兩本淺顯的科普書,就膽敢在網路上和專家論戰。雖然要回去重修大一的普通生物學,是不太可能的,演化生物學的觀念很難讀了一兩本科普書就掌握,那對沒有必要再拿一個學位的朋友來說,該如何是好呢?好吧,如果真要只推薦一本書,這個困難的決定,在理查・道金斯(Richard Dawkins)的這本《祖先的故事:前往生命初現地的朝聖之旅》The Ancestor's Tale: A Pilgrimage to the Dawn of Life)問世後,就變得稍微容易解決!

道金斯是牛津大學的動物學家,是名無神論者,以好戰著稱。道金斯的著作雖然只有少部分在台灣出版(除了大名鼎鼎的《自私的基因》The Selfish Gene〕,就只有《伊甸園外的生命長河》River Out of Eden〕、《盲眼鐘錶匠》The Blind Watchmaker〕、《什麼才是真的?:真實世界的神奇魔力》The Magic of Reality: How We Know What’s Really True?〕,僅占他所有科普書著作的不到三分之一),可是影響力卻遠勝其他科普書作家,因為最著名的《自私的基因》,讓他的名氣大到,沒聽說過道金斯,別說你懂演化生物學的地步。1976年出版的《自私的基因》,迄今在國內外仍不斷再版,今年台灣也有新版(四十週年紀念版),可見其魅力不凡!




我2019年7月到英國參加研討會時,順道去了達爾文位於倫敦東南城郊近30公里外、名聞遐邇的小村莊——道恩(Downe)的老家。 搭電車轉巴士到了終點站,經過教堂、酒吧和狹窄的鄉間小路,就到了道恩村西南角,一座白色石砌三層樓房。達爾文晚年體弱多病,長期臥床無法出門,因為受不了倫敦的霧霾才搬到郊區,在《物種起源》(On the Origin of Species)發表後,在倫敦學界鬧得沸沸揚揚時,他也無法出遠門去和眾人辯論。為天擇理論辯護的重要工作,是由好戰的湯瑪斯・赫胥黎(Thomas H. Huxley,1825-1895)來進行的,他自稱為達爾文的鬥牛犬(Darwin's Bulldog),而道金斯,就是現今的達爾文鬥牛犬。

在這個資訊時代,辯論已不需要到現場或等待漫長的書信來往,道金斯於是不餘餘力地寫書,並且在電視、廣播、網路上宣揚達文爾的理論。鑑於在英美,神創論的影響力高居不下,他還乾脆寫書直接挑戰神學,推廣無神論的思想,指稱創世之神不可能存在,宗教信仰只不過是種妄想。好戰的道金斯為了寫書論著,愈來愈博學多聞和能言善辯,於是他當上前微軟公司產品開發主任查爾斯・西蒙尼(Charles Simonyi)捐贈牛津大學成立的第一任西蒙尼公眾科學普及講座教授(Simonyi Professor for the Public Understanding of Science)。

雖然道金斯沒寫過演化生物學的教科書,但這本寫給一般大眾的《祖先的故事》卻能和教科書的內容相提並論。演化生物學的教科書,主要有兩種寫法,一類主要是用演化的機制來分章節,另一類則主要用生命的演化史。早期的主流主要是後者,但近年大多採用前者的寫法。而採用後者的教科書,也主要是從最古老的年代前到晚近。而這本《祖先的故事》則突破了過去教科書的慣用模式,開風氣之先地利用「溯祖」(coalescence)的方式,在演化樹上從讀寫這本書的物種——智人(Homo sapiens)開始,一直追溯到所有生命的共同祖先。這借用了溯祖理論(Coalescent theory)的方法。溯祖理論在族群遺傳學中,常用來推估族群的歷史遷徙、遺傳重組和族群大小之變動。

同時,他也試圖模仿英國中世紀詩人喬叟(Geoffrey Chaucer,1343-1400)的《坎特伯里故事集》(The Canterbury Tales)的寫作方式。故事敘說有三十名包括騎士、僧侶、侍從、商人、匠人、紡織匠、醫生、地主、農夫、海員、家庭主婦的朝聖者聚集在倫敦一家客店,整裝前往70英里外的坎特伯里。店主哈里・貝利自告奮勇擔任導遊,並在晚飯後提議在往返途中每人各講兩個故事,以解五天旅途中的無聊寂寞,看誰的故事講得最好,可以免費吃一餐好飯。道金斯把這個溯祖歸宗的過程,也寫成了多篇故事。英國讀者看到這大部頭用這種寫法,肯定會會心一笑。

《祖先的故事》第一版出版於2004年,剛好是我念博士班的第一年。儘管這本書非常重要,可是裡頭的一些知識在幾年後就落伍了。生命科學的進展是飛速的,大多數大學教科書四至六年就要改版。不像數理化的基礎科目教科書的主要改變是重新排版、繪圖或新增作業,生命科學領域的基礎科目的教科書,常常有不少部分是要改寫的,從前當助教時就曾見到教師拿到新版教科書時苦惱的樣子,現在當了教師就成了現世報。

還好,在2016年道金斯和黃岩把裡頭的內容依最新的演化生物學發現再更新了一遍。科學家是有一分證據說一分話的,道金斯和黃岩也很誠實地面對了演化樹的各種不確定性,並且承認有些會合點的順序可能會隨著新證據的出爐而調整,而且也很有可能會有更新穎的故事可說。

在這些故事中,我們除了能夠學到許許多多生物的有趣知識,同時道金斯也不忘把演化生物學家在畫演化樹和校對分子時鐘時使用的方法和面對的難題來和大家分享及討論,即使把教科書的內容還給了老師,也能再溫故知新。

隨著更多更好的方法、更有解釋力的理論、以及資料的爆增,達爾文在他筆記中那張有名的演化樹概念,已發展到不太像棵樹了,而更像是枝枒盤根錯節的藤蔓,這要拜跨物種的雜交及水平基因轉移比過去的認知還多所賜。道金斯在《祖先的故事》用來表現演化樹的方式是用「細視變焦」(OneZoom)電腦軟體來繪製碎形幾何的演化樹,讓我們見識到在演化上精緻簡約的重複形式。

在讀這本書的時候,相信大家也都可以觀察到一個無奈的現象,就是當我們愈接近所謂的聖地,故事就愈少且愈精簡,從中我們更應該認識到的,不僅是我們已經知道了啥,更重要的是我們還不知道啥。生命科學的研究是很偏心的,和我們愈接近的物種,研究的科學家和經費就愈多,到了哺乳動物以外,在實驗室中被仔細研究的物種,就屈指可數了!

生命科學和生物醫學的非哺乳動物模式生物,就只有斑馬魚、果蠅、線蟲、阿拉伯芥、酵母菌和大腸桿菌而已,頂多再加上一些在農牧業上重要的經濟動植物和醫學上重要的病源體而已。我實驗室常用的家雞也只能勉強算半個模式物種,就甭提地球上其他八百多萬種物種,這導致了《祖先的故事》中極不對稱的內容,道金斯也承認在第一版出版後就有人批評,尤其是在植物及真菌的部分過度簡略。

還好近年拜基因體學在定序和分析技術上的日新月異,我們比起十幾年前,有了更強而有力的工具可以對非模式物種進行一定程度的研究,只是如果無法取得更多研究經費,我們對其他在生態、經濟和公共衛生上扮演著重要的「隱蔽」(cryptic)角色的生物可以只能瞎子摸象而一知半解。

我想,讀完了這本擲地有聲的大部頭科普書,我們對自然界應該要更加的謙卑、謙卑、再謙卑,除了認識到自己在觀念上還有很多值得學習的,對於許多生物,我們與瞭解它們的自然史的距離仍有一大段路要走。如果把這個過程也當作像是《坎特伯里故事集》那樣的朝聖,我們現在甚至都還沒離開倫敦呢!


本文為《祖先的故事:前往生命初現地的朝聖之旅》The Ancestor's Tale: A Pilgrimage to the Dawn of Life

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2020年3月30日 星期一

細微改變帶來巨大成就的原子習慣






每年元旦或春節,我們都不由自主地許下一大堆新年願望,希望能養成好習慣,忘掉壞習慣。可是今年都剩不到三個月了,關於新年願望,你是忘記了,還是害怕想起來?事情都過去了,就當一切都沒發生過,不好嗎?

只要用很簡單的數學,就能算出,如果每天進步1%,一年後就進步了原來的三十七倍!真的可以發大財了!

然而,人生可不是按計算機這麼簡單,聽了很多大道理,可是有誰因此過好了這一生?我們一年到頭,有時候進一步,接下來退三步,然後再進兩步⋯⋯要天天進步1%,談何容易?難怪我們與好習慣的距離愈來愈遠。

那麼我們如何養成持續進步的耐心和習慣呢?老實說,我超討厭讀所謂的自助書籍,因為SOP並不能讓我們過好這一生。可是,關於好習慣的養成和壞習慣的戒除,我真心推薦這本《原子習慣:細微改變帶來巨大成就的實證法則》(Atomic Habits: An Easy & Proven Way to Build Good Habits & Break Bad Ones),因為是我讀過最棒的好書之一。除了組織結構清晰明確,而且說服力極佳,全書的編排也很用心,讓讀者很方便取得重要的資訊。

查爾斯.杜希格(Charles Duhigg)的《為什麼我們這樣生活,那樣工作?》(The Power of Habit: Why We Do What We Do in Life and Business)引人入勝地把許多重要的社會科學與心理學研究帶進來,全方位地檢視習慣型塑與改變的這門科學,從神經科學、行銷、管理研究、民權運動等包羅萬象的角度,解釋習慣帶來的轉機或危機。可是《為什麼我們這樣生活,那樣工作?》卻沒有給予讀者養成好習慣、戒除壞習慣的方法。《原子習慣》就是要接續用四條簡單的法則,讓我們可以用來在生活及工作中打造更好的習慣。

《原子習慣》作者詹姆斯.克利爾(James Clear)在高中的一場棒球賽中意外慘遭球棒擊中臉,嚴重受傷(不是說好不打臉的嗎?)。經過好幾個月的治療,雖然痊癒出院,一年後重新踏上球場,卻只能乾坐在板凳席,幾乎沒有上場機會。然而,在頭部嚴重受傷之後的第六年,他被選為他所就讀大學的最佳男性運動員,並且入選僅有三十三人獲得的ESPN全美明星陣容。從運動生涯幾乎結束,到入選全美明星陣容,甚至在畢業時獲得學業方面的總統獎章。這讓他深切地認識到習慣的力量!




克利爾原本是在自己的網站上發表文章,記錄他自己做的關於習慣的實驗,他的電子報訂閱在幾個月內破千人,迄今訂閱人數已經超過五十萬。他愈來愈常受邀到頂尖企業演講,講述習慣形成、行為改變及持續進步的科學,也開始不斷在美國與歐洲的會議上進行專題演說。2016年,他的文章開始定期出現在《時代》、《創業家》與《富比士》等知名雜誌上。2017年初,他創立了「習慣學院」,為名列《財富》五百強的大企業及成長中的新創公司訓練員工。

《原子習慣》利用生物學、神經科學、哲學、心理學等領域的知識,用一個步驟一個步驟來分享如何建立更好的習慣。克利爾在第一章告訴我們,要養成好習慣,別管目標,專注於系統就好,因為決定成敗的是系統而非目標。那目標和系統的差別是?目標,是你想要達成的效果,而系統,則是讓你達成那些效果的過程。例如,你要養成天天運動的習慣是目標,而系統則是你選擇哪種運動、何時運動、上哪運動、運動多久的方式。

改變習慣,最有效的方法,是聚焦在你想成為什麼樣的人,而非要達成什麼目標。就像我不是要寫一篇文章,而是要成為科普作家!不是要交一個研究計畫,而是要成為科學家!不是要上多少門課,而是成為教育家!身份認同源自習慣,讓行動成為投給想要成為的那種人的選票。要成為自己想要成為的人,要持續編輯、修訂自己的信念,升級並拓展身份認同,因為習慣最重要的是改變你對自身的信念。

那習慣是啥呢?習慣,就是重複次數多到足以自動化的行為,讓自己能自由地追求目標。那樣,就能用最少的能量和努力來解決生活中重要的問題。《原子習慣》的骨幹是「習慣的四階段模型」——提示、渴望、回應、獎賞——以及從中演化而出的「行為改變四法則」:一、如何讓提示顯而易見?二、如何讓習慣有吸引力?三、如何讓行為輕而易舉?四、如何讓獎賞令人滿足?

因為習慣一旦自動化,我們就不再注意自己的所做所為了。行為的改變,始終始於察覺。必須意識到自己的習慣,才能改變它們。在改變習慣時,要讓提示顯而易見,執行意向和習慣堆疊是兩種非常實用的策略。執行意向的公式是:我會於〔時間〕,在〔地點〕進行〔行為〕,而習慣堆疊的公式是:做完〔目前的習慣〕之後,我會執行〔新的習慣〕。

《原子習慣》指出,在養成好習慣,激勵的效果常被高估,可是環境往往更重要。因此讓環境裡可以觸發好習慣的提示顯而易見往往事半功倍。在新環境中養成好習慣也比較簡單,因為不必和舊提示對抗。環境當然也可能觸發壞習慣,因為那些所謂有高度自制力的人,其實不常待在充滿誘惑的環境,因為迴避誘惑比抗拒誘惑來得簡單。要根除惡習,最實用的方法是減少接觸激發惡習的提示。

行為改變的第二個法則,是讓習慣有吸引力!習慣是多巴胺驅動的回饋迴路,行為的動機會被升高的多巴胺提升。讓我們採取行為的,是對獎賞的預期而非實現,因為期待愈大,多巴胺的峰值愈高。誘惑綑綁的是讓習𠍿有吸引力的一種方法,把「想要」的行為與「需要」的行為配對。有人問我為何能抗拒滑手機的誘惑靜心讀書。其實我沒有,我只是每讀完一章才允許自己滑手機啊!

我們所處的文化也決定了啥行為對我們有吸引力,於是傾向養成所處文化誇讚與認可的習慣,因為我們有融入族群的渴望。我們會不自覺摸仿三種人:親近的家人和朋友、族群中的多數人、有地位和身份的有力人士。我也發現不管在人生的任何階段,有學習的對象是很重要的。因此要打造好習慣的一個方式是,偷偷加入想要的習慣是常態的文化,或者加入本來就有共同點的群體。當該行為廣泛獲得認可、尊敬和讚美,我們就會覺得該行為很有吸引力。反之,要戒除壞習慣,就是讓它們毫無吸引力,強調避免某個壞習慣後能帶來的益處,會讓它們顯然沒有吸引力。

行為改變的第三個法則,是讓行為輕而易舉!精通習慣,要由重複開始,而非完美。我也發現,不適應的完美主義者,反而難以養成好習慣,因為他們以為好習慣的養成要有完美的開始與過程。而且,在這個速食且功利的年代,我們愈來愈低估了重複的效應,太多事情都講求要立竿見影的馬上好。

習慣的養成取決於頻率,而非時間。最有效的學習形式是實行,而非計畫。我們會被花費最少力氣的選項吸引,創造一個讓正確事實容易執行的環境可以事半功倍。減少與好習慣相關的阻力,增加與壞習慣相關的阻力,養成好習慣和戒除壞習慣就相對簡單了。行為改變第三法則的反轉,就是讓行動困難重重!

行為改變的第四個法則,是讓獎賞令人滿足!當經驗令人滿足,我們就比較有可能重複一項行為,反之帶來立即懲罰的行為會被避免。我們優先考量的是立即的獎賞,而非延遲的。維持一項習慣的關鍵重要是「成功」的感受。最令人感到滿足的感覺,就是進步的感覺。別錯過兩次,如果錯過一次就要趕緊回到正軌。

以上是書中菁華的冰山一角。除非你真的覺得人生過到現在已經差不多了,只要還想要進步,這本《原子習慣》絕對是物超所值的超高CP值投資!




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2020年3月20日 星期五

礙在瘟疫蔓延時


Creative Commons 4.0 BY-NC

今年真是多災多難的一年,春節前一切都看似美好,只是中國湖北武漢似乎可能有個新興傳染疾病,但是沒想到春節假期一收工,整個世界似乎就豬羊變色了,台灣市面上甭說口罩,就連消毒酒精也難以買到了。

2019冠狀病毒病(COVID-19,俗稱「武漢肺炎」)疫情一路延燒下來,中國的疫情是否真的有如官方資料那樣被控制住了,還是個未知數的情況下,沒想到原本隔岸觀火的歐美各國卻疫情大爆發,反倒是一開始焦頭爛額的日本和韓國卻似乎控制住了疫情。韓國儘管確診人數破八千,但近日僅是緩慢增長,患者致死率(Case-Fatality Ratio)目前也相對其他國家低。

另一個震撼各界的新聞是,英國政府欲接受首席科學家的建議,考慮要用「群體免疫力」(herd immunity)的方法因應武漢肺炎。方法是集中醫療資源保護較容易罹患重症或死亡的民眾,同時放任讓六七成左右死亡風險較低的年輕族群感染武漢肺炎,並產生抗體,以便一勞永逸地解決問題。贊同此方式者主張,因為有相當多感染SARS-CoV-2的人並沒有明顯症狀,所以極難防範,而且諸多封城鎖國和限制活動的政策影響經濟和違反人權,加上大量篩檢成本高昂,還不如採用「群體免疫力」的方式。

相對的是,台灣在這次的武漢肺炎疫情中一開始就是採取堅壁清野的政策,成本和代價看似比起有條件管控的國家還高許多,不少有識之士認為可能難以持續。然而,這是個動態賽局的局面,台灣受到的影響,會隨著其他國家採取的不同策略而變動。隨著時間的推移和疫情的動態發展,對台灣的影響反而可能是相對(其他日韓歐美國家)變小的。以下是一些淺見:

一、台灣的文化、娛樂、體育產業產值相比日韓歐美是小很多很多,沒差上十幾倍也有差上好幾倍吧?因此禁止大型文化、娛樂、體育活動的成本也比這些先進國家小很多。

二、台灣幾乎沒有精品品牌可言,不管是內需的還是外銷的。講白一點,就是幾乎沒有遊客專程來台灣大肆血拚精品,所以影響也比日韓歐美小很多。

三、台灣不算是重要的交通樞鈕和旅遊聖地,航空業和旅遊業在全球的份額頗小,影響也比日韓歐美甚至東南亞小。

四、台灣動不動上大醫院濫用健保的人太多了,不像日韓歐美那樣,上醫院的人幾乎都是必要的。據我和朋友們的觀察,近來上大醫院的人數下降至差不多一半甚至三分之一不到,釋放出不少醫護能量,倘若疫情升溫會有一定的緩衝效果(不過,濫用健保就是不對的,這個在疫情過後也該順便檢討,畢竟這次比較有緩衝的時間,如果遇上又急又猛又兇的,就立馬崩潰了)。

五、台灣對旅遊和出差,無論是出入境的嚴格限制,看似造成很大的不便和成本,可是愈來愈多和台灣有重要經濟交流的國家也限制所有非本國籍旅客出入境了,已非台灣可以單邊決定的,台灣控管境外移入感染的成本也會隨著這些國家的自我封鎖而下降。

台灣迄今表現不俗,據說已被一些國家如紐西蘭和以色列參考效法,可是持久戰才開始沒多久,網友的諸多造神運動其實是種傷害。理性和冷靜地監督政府才是民主法治社會長治久安之道!另外,過度譴責在一些國家升級成三級警示前就出國前往者,不僅毫無道義,也會對患者施加不必要的壓力而產生隱匿病情的誘因。

至於英國原本試圖要採取的「群體免疫力」政策,也因多位學者的公開呼籲而改弦易轍,至少開始限制一些活動了。其實,我們不必對「群體免疫力」的政策有過度的批評,因為「群體免疫力」並非沒有科學基礎,只要感染了SARS-CoV-2的患者,體內產生的抗體濃度夠高。想知道所謂的免疫力是怎麼回事,可以讀讀伍焜玉院士的《免疫的威力:免疫力,就是最好的醫生!治癒過敏、發炎與癌症的免疫醫療法》

然而,我卻主張,這個「群體免疫力」的政策,壓根兒連政策都說不上,因為說穿了,群體免疫力是過去公共衛生不發達時,疫情肆虐後殘酷地自然發生的。就像天花在歐亞大陸橫行,歐洲人被迫產生了一定的「群體免疫力」,當他們抵達美洲時,可能有高達九成的美洲原住民死於天花,讓歐洲白人以為如有神助,順利以少數人口統治整個美洲大陸。關於這段歷史,可以參考賈德.戴蒙(Jared Diamond)的《槍炮、病菌與鋼鐵:人類社會的命運》Guns, Germs, and Steel: The Fates of Human Societies)。

那為何說這連個政策都不算呢?我們來假設,如果說17年前發生的疫情是這次的冠狀病毒而成了COVID-03而非患者致死率更高的SARS,就當時緩慢的定序和檢測技術來說,幾乎是不可能像今天這樣快速掌握冠狀病毒的基因體序列,並且利用來進行大量的檢測。於是,在難以追蹤和干預的情況下,「群體免疫力」是被迫接受的結果,也不會是政府主動想要採取的策略。

可是生醫科技進展日新月異,在現在定序技術發達,篩檢技術不斷推陳出新的時代,我們應該用盡一切科學方法來對抗和防範這個疾病。危機就是轉機,說不定還會產生不少科技上的創新,也該教育民眾和政客基礎研究能量的重要性。基因體研究的進展有多快呢?可以讀讀《基因:人類最親密的歷史》The Gene: An Intimate History)(請參見〈人類最親密的基因史〉)。因此,身為科學人,主張採取被動的群體免疫力,是不負責任的(除非是被動地想要把那些採取這策略的國家當作實驗觀察對象)。如果還沒窮盡所有科學的方法來控制疫情前,就先採取「群體免疫力」,那是放棄這廿卅年來生命科學的大幅進展不用,實在太可惜了!

我們人類的預期壽命,在過去百年倍增,從平均三四十歲提高到七八十歲,公共衛生狀況的改善、疫苗的大規模施打、抗生素的發明和使用,食品安全知識的增進等等都是主因。我們能讓大部分人過著健康的生活,是強力干預自然的結果,即使有些崇尚自然的人很不屑,但大家都是受益者!如果我們唾棄所有過去百年的公共衛生和醫學上取得的進展,那麼我們又會倒退回平均預期壽命只有三四十歲的古代!想知道我們現在有多享受科技,可以參考《世界,沒你想的那麼糟:達爾文也喊Yes的樂觀演化》The Rational Optimist:How Prosperity Evolves)(請參見〈世界,真的沒你想的那麼糟嗎?〉)。

沒錯,積極對抗武漢肺炎需要大量的經費和經濟上的犧牲以及生活上的不便,可是想想過去廿卅年,我們人類花費了多少資源在戰爭的互相殘殺和防衛,人類互相仇恨的恐怖攻擊的後遺症也造成了不少不便,這次疫情花費再多資源來救人,難道比戰爭更沒有意義嗎?花費甚至相比之下也還是小巫見大巫(美軍在占領伊拉克期間,一天的軍費可是上億美金),根本是超划算的好嗎?況且,在這個各國經濟緊密相連的全球化時代,各國都是唇亡齒寒的關係,只要別國疫情在燒,自己的經濟就難以全身而退。抗疫如同作戰,想知道第一線醫護人員如何工作,可以讀讀《對決病毒最前線:從流感、炭疽病、SARS到伊波拉,資深防疫專家對抗致命傳染病的全球大冒險》The Next Pandemic)(請參見〈對決病毒全境擴散最前線〉)。

冠狀病毒跨物種地肆虐人類,隨後演化成導致普通感冒的病毒,在人類歷史上可能多次發生,只是我們的祖先不明所以只能把疫情以「瘴氣」稱之,這種疫情也很有可能不會是最後一次,所以我們學習到的經驗,無論是科學的或政治的,都極為重要。病毒跨物種多次感染人類,可以參考《下一場人類大瘟疫:跨物種傳染病侵襲人類的致命接觸》Spillover Animal Infections and the Next Human Pandemic)(請參見〈下一場全境擴散的人類大瘟疫〉),關於我們人類的歷史有很大程度是如何被瘟疫塑造的,可以參考《瘟疫與人:傳染病對人類歷史的衝擊》Plagues and Peoples)。

當初,要不是SARS疫情後,各國又開始小看冠狀病毒而大砍相關研究的經費,說不定我們這次早就可以老神在在,而不是所有大國都哀鴻遍野!長期穩定的研究經費,而非炒短線式的政治作秀,是人類未來繼續面對這類瘟疫的有力武器!

如果,還無法認識到全人類這次康復世界、時代抗疫的意義,或許是時候來讀讀法國作家卡繆(Albert Camus,1913-1960)的《瘟疫》La Peste)了!

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2020年3月11日 星期三

下一個人類大未來






只要你讀到這篇文章,那你一定用了大家都在使用的科技。

99.99%的人應都希望理性和知識能讓世界變得更美好,除了恐怖份子。可是,我們也常見到地球或人心被科技摧殘的故事,然後用科技產品在網際網路上幹譙科技。

科技無所謂善惡,人心才有。美國惡名昭彰的「大學航空炸彈客」(Unabomber)——泰德.卡辛斯基(”Ted” Kaczynski,1942-)為了對抗現代技術與工業化對人類與社會的侵蝕,於1978年至1995年間在全美範圍內有針對性地郵寄或放置炸彈,使用的還是科技啊。

過去讀《哈利波特》(Harry Potter),覺得魔法的世界好神奇。可是有些魔法,現代科技不也差不多能做得出來嗎?不管喜歡與否,我們未來只能眼睜睜地看著科技飛速發展,勢不可擋。為了人類的大未來,我們都希望科技真的能提高我們的生活品質,讓人活得更像人,而且能夠永續地發展下去。然而,我們走在了康莊大道上了嗎?未來是我們可預測或預期的嗎?

為了讓我們知道有沒有這個可能,《解開生命之謎:運用量子生物學,揭開生命起源與真相的前衛科學》(Life on the Edge: The Coming of Age of Quantum Biology)、《悖論:破解科學史上最複雜的9大謎團》(Paradox: The Nine Greatest Enigmas in Science)等書作者吉姆.艾爾卡利里(Jim Al-Khalili)找來十八位英國頂尖科學家,來為我們討論人口統計、資源保護、氣候變遷、醫學、遺傳學、超人類主義、人工智慧、量子運算、網際網路工程、運輸、能源等等的未來可能性。這些文章,集結成了《人類大未來:下一個五十年,科技如何讓人類更幸福?》(WHAT’S NEXT?)這本書(請參見〈運用量子生物學解開生命之謎〉)。

要用一本科普書來談論這麼多大主題,是很困難的。嚴格來說,這十八章,每一章都可以寫成一本頗具份量的科普書,要把十八個專家對未來的預測放在一本書裡頭,顯得這本書的內容太分散和龐雜。然而,如果你關注的是人類未來的許多方面,但是卻時間有限,那麼這本書就頗適合。只不過,因為十八位科學家們的文風各異,要有心理準備這本書讀起來更像是雜誌而非書籍。

讀這本書時,我們也該了解,專家學者的預測不一定正確,就像2008年金融風暴發生前,沒多少財經學者準確預測到,據說在蘇聯解體前,也沒多少政治學者能夠料到。如果具有一定的未來科技預測能力,相信在股市中就能呼風喚雨、喊水會結凍了吧,還當專家學者幹嘛?當然,這並不說明對未來的預測毫無價值。例如愛因斯坦雖然無法預測第三次世界大戰用了啥武器,但是他幾乎能肯定,第四次世界大戰用的大概是棍子和石頭。

對於未來樂觀的預測,可能是比較討喜的,因為即使落空,我們總能安慰自己,這不過是時候未到而已;我們反感的是悲觀的預測,因為我們不想要那樣的未來,一旦沒發生,我們就會無情地嘲諷。然而,悲觀的預測,也可能是我們很需要的,就因為我們不希望有那樣的未來,我們才會努力讓預測落空。因此,提出悲觀預測的有志之士,其實是勇者。

我們無疑在環境保護、生物多樣性及人口遷移上遇到了很多重大的問題,科技的進步固然帶來了許許多多的便利,可是卻拉大了貧富差距,還可能侵害隱私權和基本人權,這些惡果對未來的社會會造成多少變動,從美國的川普當選、中美亂無章法的貿易戰、中國對言論監控的加劇、假新聞在選戰時亂飛、法治的香港淪為黑警治港、西方各國極右勢力的崛起等等這些亂象,就可見一斑。

或許有些利益團體會砸錢宣導鼓吹人類的一些重大問題不存在過,例如環境的破壞並不嚴重、全球氣候變遷和人類活動沒有關係、貧富分化是假議題等等,視事實和資料為無物,活在另類事實的世界裡。解決不了問題就解決提出問題的人吧!

身為科學研究工作者,我相信這些科技帶來難題,未來應該用更多科學知識來解決。至少我還蠻確定,人類的現代社會對科技有相當的管理能力,無論是核能也好、基改生物也好、AI人工智慧也好,儘管被危言聳聽者誇大了危害,局部的短暫失控偶爾發生了幾次,可是對人類還未造成任何大危機。人類社會還是有很強大的反饋系統,每一次災難的發生,都讓我們多少學到一次防範下一場類似災難的救命知識,我們在試錯中大步前進。

吉姆.艾爾卡利里是位優異的科普作家,如果他把《人類大未來》的十八章都整理重寫,或者乾脆把四個部分,分成四本書來出版,可讀性肯定更高。但是可惜的是,《人類大未來》並未這麼做。這並不是本膚淺的書,作者們並沒有要強塞什麼定見到你腦袋中,你必須要有足夠的思考力來讀這本書。

或許,我們可以把這本書當作對了解未來的引言,瞭解人類未來的世界可能會遭遇到什麼樣的問題,我們不需唾棄悲觀的預測,而該努力不讓災難發生,即使那些預測從頭到尾都沒準確過,至少我們的努力仍能讓我們更了解這個世界的運作,我們也更能夠駕馭科技讓世界變得更美好。


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2020年3月4日 星期三

十個大哉問的霍金大見解








如果你有一大堆關於科學、科技、人類未來⋯⋯等等的問題,你最想要問誰?

如果說很多人想問英國理論物理學家、宇宙學家史蒂芬.霍金(Stephen Hawking,1942-2018),應該一點也不令人意外吧?畢竟,霍金的《時間簡史:從大爆炸到黑洞》(A Brief History of Time: from the Big Bang to Black Holes)是有史以來最暢銷的科普書之一,共被翻譯成四十多種語言,銷售超過一千萬冊。

霍金的生平極為傳奇。霍金出生於伽利略(Galileo Galilei,1564-1642)逝世後三百週年,1963年,他罹患漸凍人症(肌肉萎縮性脊髓側索硬化症),病情逐漸惡化至全身癱瘓,無法發聲,必須依賴語音生成裝置與他人溝通。原本患上此症者,從發病到死亡的平均生存期為三至四年,然而霍金卻憑著極為堅強的毅力活了五十五年!在患病期間,他還擔任劍橋大學盧卡斯數學講座教授長達三十年!

霍金的愛情故事甚至被改編成賣座電影——《愛的萬物論》(The Theory of Everything),述說1960年代的劍橋大學,就讀博士學位的物理系學生霍金與文學系學生潔恩.懷爾德(Jane Wilde)相識相戀的浪漫愛情故事。

身患漸凍人症的霍金被醫生診斷只能生存兩年時間,不過在潔恩的堅持下兩人很快結婚成家,先後育有三個子女。在羅傑.彭羅斯(Sir Roger Penrose)等教授觀點的啟發及導師丹尼斯(Dennis Sciama )的幫助下,霍金對黑洞和時空奇點等前沿未知領域的理論越來越著迷並有所貢獻,最終用有關宇宙膨脹性質的前瞻理論獲得博士學位。

霍金的知名度越來越大,致力於尋找能夠統一相對論和量子力學的理論。與此同時,他的病情也逐漸加深,最後坐上輪椅,因肺炎其咽喉部位經過手術開刀後不能講話,不得不使用一種能代替本人發音的語音生生裝置。在這些情況下,他仍克服困難相繼出版《時間簡史》等科普書。

霍金身體的惡化導致夫妻感情破裂,潔恩在與鋼琴師強納森(Jonathan Jones)相處過程中逐漸戀愛,而霍金與陪伴幫助自己語言表達的私人女看護伊蓮(Elaine Mason)產生感情。最後兩人在九零年代和平地分手,並各自組建新的家庭。




2018年3月14日愛因斯坦(Albert Einstein,1879-1955)誕辰當天,霍金的家人發表聲明表示霍金去世,終年76歲。葬禮在2018年6月15日於倫敦西敏寺中殿的教堂舉行,毗鄰牛頓和達爾文的墳墓。今年暑假到倫敦時,我順道過去拜訪,雖然心裡也有不少問題要跟他請教,但是甭提我還不會觀落陰,即使我已經會,在西敏寺內作法應該會被警察架出去吧⋯⋯

還好,他逝世後,他的同事和女兒等人,從霍金留下的文章、教學、演講等等大量檔案中,挑選出菁華,編纂了《霍金大見解:留給世人的十個大哉問與解答》(Brief Answers to the Big Questions),讀這本科普書就可以瞭解霍金對一些大哉問的大見解。

這本書還找來奧斯卡獎及金球獎影帝,在電影《愛的萬物論》中飾演霍金的艾迪.瑞德曼(Eddie Redmayne)撰寫〈前言〉,《星際效應:電影幕後的科學事實、推測與想像》(The Science of Interstellar)作者、2017諾貝爾物理學獎得主基普.索恩(Kip Thorne)撰寫開場白〈我們站在霍金的肩膀上〉,以及霍金的女兒露西.霍金(Lucy Hawking)撰寫〈後記〉。《霍金大見解》一部分版稅將捐贈予運動神經元疾病協會(Motor Neurone Disease Association)和史蒂芬.霍金基金會(Stephen Hawking Foundation)作為慈善用途。




《霍金大見解》探討一些宇宙中最大的謎團,並宣導科學在幫助解決地球的重大問題方面非常重要。霍金的十個大哉問是:上帝存在嗎?宇宙是怎麼開始的?宇宙中還有其他智慧生命嗎?我們能預測未來嗎?黑洞裡面是什麼?時間旅行有可能嗎?我們能在地球上存活下來嗎?我們應該殖民太空嗎?人工智慧將會比我們聰明嗎?我們如何形塑未來?




儘管霍金的後半生只能坐在輪椅上很緩慢地用人工語音和外界溝通,可是他的心靈在宇宙中的遨翔是無邊無際的。他一輩子都在思考物理學和宇宙學最基礎和終極的問題,但是他在試圖回答這些大哉問時,並不使用任何艱澀的概念。雖然霍金的許多學術貢獻在黑洞的研究上,可是他在《霍金大見解》中更關注的是地球上的人類。

《霍金大見解》討論了今天的許多挑戰,包括對地球的最大威脅,像是六千六百萬年前摧毀恐龍的那個「小行星碰撞」,我們能夠有效防禦嗎?海洋溫度升高融化冰蓋並導致釋放大量二氧化碳,會讓地球氣候像金星一樣,溫度升高到250°C嗎?我們是會受到核戰爭的威脅,還是核融合將帶給我們潔淨的能源、完全沒有污染或全球暖化?未來人工智慧(AI)可以發展出自己的意志,與我們的意志發生衝突嗎?當少數富人能夠當上超人類的基因改造種族,具有更大的記憶和疾病抵抗力,會危害到其他人的生存嗎?

《霍金大見解》也探討了生命的重大問題,像是在接下來的五十年裡,我們將逐漸了解生命是如何開始的,並可能發現生命是否存在於宇宙的其他地方;關於時間,霍金指出,我們無法到達大爆炸之前的那一段時間,因為大爆炸之前並不存在時間。時間僅存在於我們這個宇宙中。

霍金相信宇宙可以通過最終的「崩墜或擴張」達到終點,在過渡時期我們都是旅行者,他希望我們把這個未來變成一個我們都想要的未來;關於時間旅行的可能,他認為時間旅行可能是一個非常嚴肅的問題,我們目前還不能排除其可能性;關於上帝,他相信如果有上帝,那就是自然法則,他主張可以把科學定律稱為上帝,但不是個擬人化的上帝,他預言我們將在本世紀末能夠瞭解上帝。對霍金來說,最簡單的解釋應該是,上帝不存在,並且沒有可靠的證據來證明來世的存在。

霍金對科學能夠解決人類的重大問題,是很樂觀和具有信心的,他認為我們可以用科學來開發出有效隔離二氧化碳的技術並且降低再生能源的成本;利用基因科技來製造廉價且營養豐富的食物,並且對抗疾病;我們能夠把月球當作基地來移民外星,例如開發火星,他認為在未來的一百年裡我們會飛到太陽系的每個角落,再五百年後,我們能夠飛到另一個恆星系去。

為了讓我們的未來充滿希望,他主張我們要重新思考我們與地球的關係,並且如何合理地利用資源,並且更公正地分享財富,改革科學教育,鼓勵更多優秀的年輕人投入科學研究。

身體被囚禁在幾乎動彈不得的身體裡,霍金從不厭世,而且還極度關懷我們全人類的未來。和他相比,我們絕大多數人都堪稱身心健全,難道不該更關心這本書的大哉問嗎?難道不該對人類的未來負起更多的責任嗎?


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2020年2月26日 星期三

英國皇家植物園巡禮






植物和動物相比,可能顯得太人畜無害,靜悄悄地現身你身旁,除非花枝招展,否則有時候不大有存在感。

然而,雖然植物不能落跑,但其實它們在環境中汲取天地日月菁華,同時暗潮洶湧地地對抗天敵,巧思妙想地展示各種傳宗接代的奇巧淫技;在人類的文明中,作為食物、家具、建材、醫藥、衣物,燃料、減碳等等,都要使用五花八門的植物。

為了感恩植物、讚嘆植物,我趁暑假去了英國一趟,順道拜訪久仰大名的英國皇家植物園(Royal Botanic Gardens, Kew)。邱園(Kew Gardens)座落在英國倫敦西南郊的泰晤士河畔列治文區邱,原是英國王家園林,收了約五萬種植物,約占已知植物的七分之一,目前是聯合國認定的世界文化遺產。植物園規模龐大,可以逛上一整天。




皇家植物園的歷史可追溯到1759年,當時威爾斯親王腓特烈(The Prince Frederick, Prince of Wales,1707─1751)的遺孀奧古斯塔王妃(Princess Augusta of Saxe-Gotha,1719─1772),派人在所住莊園中建立了一座占地僅3.5公頃的植物園,這便是最初的皇家植物園。到了1840年,皇家植物園移交給政府管理,並逐步對公眾開放。以後,經王家的三次捐贈,到1904年,皇家植物園的規模已達到了121公頃。




皇家植物園蒐藏之豐,堪稱世界之最。這些植物大都按科屬種植,並適當根據生態條件配置宿根草本或球根花卉,園內數十座造型各異的大型溫室,更是名聞遐邇。皇家植物園不時展出許多由植物而啟發靈感的藝術品,我去參觀時展出的是美國玻璃藝術大師Dale Chihuly的許多作品。在這個世界上植物多樣性最豐富的地方,可以看到藝術、科學和自然的完美結合,Chihuly令人眼花繚亂的玻璃雕塑,把花園和溫室變成現代室內外畫廊空間。
















到皇家植物園去參觀,最主要是為了朝聖,所以我先讀了《英國皇家植物園巡禮:走進帝國的知識寶庫,一探近代植物學的縮影》(Plants: From Roots to Riches)這本科普書。這是從英國廣播公司電台4(BBC Radio 4)的一系列節目集結成書的。作者凱西.威里斯(Kathy Willis)是現任英國皇家植物園主任,卡洛琳.弗萊(Carolyn Fry)是英國皇家地理學會雜誌(Geographical magazine)前主編。

《英國皇家植物園巡禮》並不是旅遊手冊,而是解說了植物學的歷史,並且探討從一開始到現在的發展,最重要的是,皇家植物園在這過程中扮演的重要角色,因此側重於過去兩百五十多年來植物學知識的重大突破,從皇家植物園的角度,來回歸到其歷史脈絡中。

除了讓各國遊客參觀遊玩,讓當地人踏青、跑步、野餐、溜狗、溜小孩之外,皇家植物園其實是領導並且作出多項科學突破的研究機構。 皇家植物園一直為世界各個角落的科學家提供了重要的標本以及資訊交換。《英國皇家植物園巡禮》以皇家植物園過去和現在工作為例子來描繪科學發現的旅程,述說了皇家植物園的科學家、園藝師、志工和嚮導的功勞,以及來自其他機構的歷史學家和植物科學家的貢獻。

《英國皇家植物園巡禮》的故事始於1753年,林奈(Carl Linnaeus,1707─1778)為植物建立命名系統,也唯有建立這套分類系統,辨識不同物種、植物的科學研究才成為可能。棕櫚屋(Palm House)中的蘇鐵(Encephalartos altensteinii)是皇家植物園最古老的居民之一,1775年被帶到皇家植物園,與林奈的關係密切。

林奈是瑞典人,可是他的遺物大部分收藏在倫敦的林奈學會(Linnean Society of London)。1788年林奈學會的創立源自詹姆斯.史密斯爵士(Sir James E. Smith,1759─1828)購買林奈的標本、書籍和通信收藏品的契機。當收藏品由林奈的繼承人妻子出售時,著名的植物學家兼皇家學會(Royal Society)會長約瑟夫.班克斯爵士(Sir Joseph Banks,1743─1820)力勸史密斯收購,不但在史密斯建立偷敦林奈學會方面給予全力支持,並成為新學會的首批榮譽會員之一。

植物學在兩百多年前成為一門科學時,皇家植物園就準備將這門科學發揚光大。一部分作為公園,一部分作為科研機構的「植物園」概念,就是在皇家植物園誕生的。這個概念在世界各地開枝散葉,形成了一個盤根錯節的植物研究機構網路,繪製、描述和研究地球上各種各樣和豐富的植物生命。

皇家植物園當初設立,是為英國佬及世人展示號稱「日不落帝國」的大不列顛聯合王國國力及殖民地珍奇,不脫殖民主義的歐洲中心思維。現在他們成了脫歐的日沒落帝國,世界上很多地方的生態環境已面目全非,保育工作也變得愈來愈刻不容緩。

皇家植物園除了活體,在標本的製作和收藏上也領先全球。植物標本館於1853年建成,館藏了700萬份植物標本,代表了地球上近98%的屬,35萬份是模式標本;真菌標本館建於1879年,收集了80萬份真菌標本,3.5萬份是模式標本,作為資訊網絡中心,皇家植物園已成為全世界的植物學家和真菌學家進行學術交流的平台;皇家植物園的圖書館是世界上植物學參考書籍最豐富的圖書館之一,圖書、手稿和期刊等共有50多萬冊,涉及語種90多種。

深受皇家植物園影響的包括台灣屏東高樹鄉二十多公頃土地上青出於藍的「辜嚴倬雲植物保種中心」(Dr. Cecilia Koo Botanic Conservation Center,KBCC),由恩師李家維老師與已故台泥董事長辜成允成立,十年內已蒐藏保存三萬三千兩百九十四種植物物種,早已成為全球最大的規模、最豐富的熱帶植物保種中心,李家維老師並計劃在2027年前將物種增至四萬種,超越皇家植物園。

皇家植物園有超過三百位科學家,包括分類學家、系統分類學家、保育生物學家、植物病理學家等等,為植物學貢獻了許多重要知識,然而也僅是大自然知識寶庫中的一小部分。地球現存的植物大約有五十幾萬種,因為森林開發的速度實在太迅雷不及掩耳了,很多植物可能在人類來得及認識它們、了解它們在生態系中的關鍵位置、以及可能對人類有重要用途前,就被怪手和伐木工作摧殘了。

不過,皇家植物園在植物保育方面仍有卓越成績,被譽為「植物彌賽亞」的卡洛斯.馬格達勒納(Carlos Magdalena),就在當地熱帶苗圃擔任園藝師。他擁有高超的技巧和神奇的能力,讓那些瀕臨滅絕的植物生根、發芽、成長、結出果實和種子,包括在野外曾經僅剩一棵的羅德里格斯咖啡(café marron),以及已經失去棲地的迷你溫泉睡蓮(Nymphaea thermarum),這些故事,都能在他的自傳《植物彌賽亞:從實習生到皇家園藝師,拯救世界珍稀植物的保育之旅》(The Plant Messiah: Adventures in Search of the World’s Rarest Species)中讀到(請參見〈〉)。

植物的遺傳多樣性,是守護著人類,面對未來氣候變遷、人口增長、糧食安全、新興疾病的艱鉅挑戰。《英國皇家植物園巡禮》中有個著名的故事,是列寧格勒圍城戰中,種子銀行的科學家寧可餓死,也不願吃下他們保護的穀糧,因為遺傳多樣性的重要,所以科學家願意犧牲自己的牲命,也要維護全人類的利益。

皇家植物園也培養出了一批植物獵人,包括植物學家和園藝師等等,對植物有真正的熱情,願意拔山涉水去世界的另一邊探險,發現新植物,並帶回樣品和種子。從天竺葵到秋海棠,經常裝飾後院花園的常見植物很少是我們地區的原生植物,我們餐桌上許多多樣美味的水果和蔬菜也是如此。我們把它們的無處不在視為理所當然,但是它們很多其實原本是植物獵人到世界各地尋找到的不尋常植物。植物獵人發現的植物,在醫學上有多種用途,包括鬱金香、茶和橡膠,在全球經濟史上發揮了重要作用。

《英國皇家植物園巡禮》透過二十五個精采篇章,及一百多幅首度披露的圖片與手稿,讓我們即使未能新臨皇家植物園,也能從植物園出發,逐篇了解植物是如何深深地改變我們的歷史,並影響未來,值得對花草樹木痴迷的朋友好好一讀!






本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】

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