日常生活中19個有趣的科學謎題,別再黑白不分、真偽不辨!
從健康的迷思、數字的魔力,到演化的邏輯思考、人類的時間與宇宙的時間,19個隱藏在日常生活中,真假難辨、趣味十足的科學謎題!
人可以感知的最長時間是三秒?
喝愈多酒,酒量會愈好?
如果北極的冰融化,海平面會上升多少?
長毛象消失是因為掉進泥沼裡?
不久的將來,指南針會指向北?
太空人為什麼感覺不到太空船變慢了?
從日常生活到宇宙太空,處處是真科學與偽科學的思考謎題!
你想過嗎,滿街標榜有益健康的負離子電器真的有效?拚命喝酒來練酒量有用嗎?北極和北極熊有什麼關係?如果地球磁場不見了,會怎樣?為什麼我們看不見黑洞,卻知道它存在?
你知道嗎,玫瑰香氣可以改善神經衰弱?沒有卡路里不等於零卡路里?平均所得不平均,而且只是恐龍的尾巴?還有掃描腦部就可以讀取人的思想?我們所見的世界不是絕對的,時間不過是偉大的幻想?
本書以白假設與黑假設的觀點,剖析從日常生活到宇宙太空的種種現象。所謂白假設,是指非常接近定論的說法;相反地,黑假設則指幾乎是虛構的假設。無論什麼樣的假設,都介於白與黑之間。90%的灰幾乎就是黑色,10%的灰近似白色。科學理論一切始於「假設」。
本書前面兩章是以日常生活和一般說法為題材,從科學的觀點來分析假設的灰階程度,探討包括負離子、飲用水、酒量訓練、香氣增強記憶、血型性格分類、甜食與卡路里的關係、賭博贏錢機率、收視率誤差、平均所得的迷思、北極暖化、GPS衛星時鐘、核能的臨界等問題;後兩章集中在更純粹科學的題材,包括讀心術實驗、長毛象滅絕、反克氏循環、地球磁場、宇宙演化、黑洞與相對論、時間與空間。
日本暢銷科普作家在本書中實踐「假設思考」的觀念,破解我們經常在日常生活中聽到的似是而非、像科學又不是真正科學的論述。
章節試閱
酒量可以訓練出來嗎?
◎酒量的好壞,用科學來證明
讀者們,你們喜歡喝酒嗎?雖然不知道是不是有人一開始就喜歡喝酒,但所有人都是愈喝,酒量愈好吧?那麼,「酒量差的人」又是怎麼回事呢?他們只是純粹沒酒量嗎?
所謂愈喝愈能喝,是近乎白色的淺灰假設。感覺上,差不多是30%的灰色。
每年日本迎新會上常發生乾杯喝酒而喝死人的意外。也有歐吉桑主張:「要練酒量,就要不停地喝。」這是這麼回事呢?原來,可以用科學來解釋酒量好與壞的人。
人體的胃和肝都會負責分解酒精。酒精一旦進入人體,就在體內被分解。但這個分解過程分為兩階段。
第一階段,酒精先被分解為化學物質乙醛(acetaldehyde)。乙醛是造成頭痛或嘔吐的物質。因此,喝酒的人因為這種化學物質的殘留而頭痛或想吐。
第二階段的分解是將乙醛分解為無害的水和二氧化碳。酒精一旦變成水和二氧化碳,就不會影響身體了。
那麼,人體究竟如何分解酒精呢?第一階段負責分解酒精的是酒精分解酵素。第二階段負責分解乙醛的是乙醛分解酵素。乙醛分解酵素是會遺傳的,而且分為兩種。
一種乙醛分解酵素是即使乙醛濃度很低,也會很快發揮作用。所謂「海量」的人,就有這種酵素。換句話說,會喝酒的人有這種可以很快分解低濃度乙醛的酵素,即使只出現一點點乙醛也是。因此,一旦身體出現造成頭痛、想吐的乙醛,這種酵素會立即發揮作用,分解乙醛,清除乾淨。因此,有這種酵素的人不太容易喝醉。
那麼,「酒量差」的人有什麼樣的酵素呢?必須等到乙醛濃度很高,他們體內的酵素才會發揮作用。也就是乙醛停留在體內,直到覺得「啊,頭好痛」,酵素才開始分解。
基本上,孩子是從父母遺傳到這種乙醛分解酵素。如果父母都有好酒量的分解酵素,孩子也會有。若父母一方酒量好,一方酒量不好,孩子就是中庸型。而父母雙方都不會喝酒時,孩子的酒量也會差。情況大致如此(關於這種酵素的遺傳討論,其實更複雜)。
順帶一下,歐美人幾乎都有好酒量的分解酵素,但半數日本人沒有這種酵素。我們常在電影裡看到歐美人豪飲的畫面,為什麼他們能那樣臉不紅氣不喘地喝酒呢?因為他們的身體可以輕易分解乙醛。請大家務必了解這項前提。
◎酒愈喝,酒量愈好?
酒量差的人也可以靠練習來讓酒量變好,這種說法是真的嗎?
這種說法有點微妙。其實,除了乙醛分解酵素之外,還有另一種簡稱MEOS(microsomal ethanol-oxidizing system,微粒體乙醇氧化系統)的酒精氧化酵素。這種酵素可說有「助手」的作用。
如果無法把乙醛分解掉,這種毒性物質會積存在體內,讓人頭痛!這時身體會動用到扮演「助手」角色的酵素,協助分解積存的乙醛。據說這種酵素增加時,酒量會增強。這種酵素類似緊急避難的輔助回路。當身體因緊急狀態而惡化、糟糕、需要協助時,這種酵素會發揮作用。因此,當這種酵素增加時,酒量會變好。
然而,仔細想想,進入人體的酒精就是一種「毒」。連酒精被分解後所形成的乙醛,也是「毒」。當這些毒性物質一再攻擊人體,應該迎頭痛擊的酒精分解酵素久而久之變得無法發揮作用。這時,作為援軍的酒精氧化酵素會來幫忙分解,因為本來的酒精分解酵素已經無法支撐,需要援軍來作戰。這樣一來,其實肝臟負荷過重。
仰賴「助手」酵素的人如果持續喝酒,肝臟會操勞過度。而援軍型酵素如不喝酒就會消失,因為身體不需要它了。一直仰賴緊急「援軍」酵素的人,其實酒量並沒有變好,而是身體一直處於拚命製造可以保護自己的援軍的狀態。酒量不知不覺變好的人,有時會因為某種原因暫時沒有喝酒,最後變得不能喝酒。因為已經不需要援軍型酵素,所以這種酵素逐漸消失。
總之,酒量好壞是遺傳決定的。不能喝酒的人千萬不要勉強。從科學觀點來看,絕對不可以強迫真的不能喝的人乾杯、一飲而盡。過去因為不明白這個道理,據說某鐵工廠有一種儀式是在新進員工的安全帽裡倒酒,要對方一口氣喝下去。沒有分解酵素的人如果被迫這樣喝酒,很可能喪命,絕不可以這麼做。
空腹喝酒容易醉,因為吸收比較好。如果肚子空空地喝酒,只有酒精一口氣被吸收;而若吃過東西再喝酒,酒精和食物一起慢慢被吸收,比較不危險。
總之,「酒愈喝酒量愈好」其實是身體仰賴援軍型酵素、勉強作戰,不要太信服這種假設比較好。雖然仰賴援軍時酒量變好,但長期看來是肝臟的工作透支,嚴重時甚至導致死亡,所以是身體一直耗損,而不是酒量變好。
酒原是一種藥,但藥也是毒,不是身體本來有的物質進入體內,就是毒。酒喝得量少,就是藥。喝點酒可以促進食慾,有很好的作用。但喝酒終究應該適量,絕不可以喝太多。
如果北極的冰融化,海平面會上升多少?
◎不可思議的北極
或許大家都看過關於「北極冰原融解、北極熊瀕臨滅絕危機」的電視報導和報紙廣告。全球暖化正引起各種不正常的現象。
那麼,如果北極的冰融化,海平面會上升多少呢?
從結論來看,即使北極的冰全部融化,海平面也(幾乎)不會上升!
只要做個實驗就可以了解。在普通的水裡放進普通的冰塊,先畫條線,記住水位,再等冰塊融化。結果,冰塊融化後水位上升了嗎?答案是沒有。
但如果是在鹽水中放冰塊,水位會上升一點。其實,鹽水變成冰塊時,鹽分會被排除掉,所以從某種意義來看,冰是由純粹的水變成的。然而,冰塊周圍的海水因為含有鹽分,所以海水變重。
為了讓大家更容易了解,用水銀來代替鹽水吧!水銀是非常重的液體。把水銀倒入杯中,上面加進冰塊,然後在水銀的「水平面」處做記號。如果冰塊融化,會怎樣呢?由於水會浮在上面,所以水位上升了。從水銀和冰的實驗來看,冰融化之後,水位會上升。
同樣地,由於海水是鹽水,比較重,水位真的會上升一點。不過上升的幅度微乎其微,幾乎無法測量。因此,結論變成海平面不會上升。
這時經常用來說明這種現象的是阿基米德原理(Archimedes’ principle)。所謂阿基米德原理,就是浮於水的冰會排開部分的水,只有被排開的水的部分(即體積)是物體變輕的部分〔譯註:物體浸在水中所失去的重量=它排開的液體重量〕。
下面是關於阿基米德發現這項原理的傳說。從前,希臘一個叫作敘拉古(Syracuse)的城邦由僭主(tyrant)統治。僭主就是現在所稱的獨裁者。這位名叫希倫(Hiero)的國王,命人打造一頂純金的皇冠。但負責製作的工匠偷偷混進不同的東西,皇冠變成不是純金的。也就是說,工匠將部分黃金據為己有。因此,國王命令阿基米德進行調查。由於當時不像現在有質量分析儀器,阿基米德受命調查這頂剛做出來的皇冠純度時,真是傷透腦筋。有一天,他洗澡時突然想出方法,一絲不掛地一邊大叫著「尤利卡」(Eureka,「我發現了」),一邊跳出澡盆。
阿基米德進澡盆時,發現自己的體重變輕。這是水產生的浮力,使他的身體變輕的重量只等於排出的水的重量。利用這項原理,阿基米德以皇冠浸在水中的重量來判定那是純金打造的,還是混雜了其他東西。應用這項原理,就可以算出即使冰融化後,水位也不會上升。
◎地球暖化會使海平面上升嗎?
查詢種種關於北極的資訊時,會發現很有趣的事。
首先,若問海平面會因為地球暖化而上升嗎,答案是肯定的。為什麼呢?雖然和北極的冰融無關,但如果南極的冰融化,由於南極是陸地,陸地上的冰融化後流入海中,海水的水位當然會上升。南極大陸的冰融與水位息息相關。而北極是海洋,沒有陸地,環繞周邊的陸地分別是丹麥的格陵蘭島、加拿大、美國的阿拉斯加、俄國、挪威等。如果這些國家陸地上的冰雪因為暖化而融化流入北極海,海的水位當然會上升。
此外,如果整個地球的溫度升高,海水會膨脹。海水一膨脹,體積增加,海平面也會上升。無論如何,由於地球暖化,海平面一定會上升。但若問會上升多少,眾說紛紜。因為牽涉範圍太複雜,真的不清楚答案。
根據聯合國跨政府氣候變遷小組(IPCC)2001年的報告,到了2100年,全球海平面會上升9公分至88公分。但在2007年的報告中,修正為上升18公分至59公分,和前次的預測數字差距很大。由於氣候變遷的模式相當複雜,預測結果出現這麼大的差距。
然而,據說西元前一萬六千年結束的前冰河期的海平面高度和現在相較,竟低了100公尺。如果當時比今天低100公尺,日本不就可以增加很多領土?海平面從約西元前一萬兩千年開始上升,大概經過八千年,到了西元前四千年左右,海平面高度和今天一樣,大約上升了100公尺。如果能活一、兩萬年,就可以親眼目睹地球非常大的變貌。
西元前四千年左右,海平面的高度好像最高,據說甚至比現在還高出數公尺。如果這樣,東京下町與海平面同高的地方都會沉入海底吧!荷蘭也會很慘吧!另有一說是,直到西元前兩千五百年的繩文時代為止,海平面都比現在高出4公尺。
雖然據說地球暖化會使海平面上升數十公分,但回顧地球的歷史,最大的變動是約100公尺。不過,如果海平面比現在上升數公尺,應該會有很多島嶼沉沒。有人根據海平面過去也有比現在高出數公尺的紀錄,主張不必太恐慌。這些人認為,就算高出10公分也沒關係。但地球暖化不單純只是海平面上升的問題,還有種種生態系慘遭破壞的浩劫,我個人認為最好研擬好對策。
◎北極和北極熊有什麼關係?
北極的英文是「arctic」。南極在其反方向,所以加上「anti」,變成「anti arctic」。arctic在希臘文中是「熊」的意思。如果問為什麼,多數人會回答說:因為有白熊(正確說法是北極熊),但其實是因為大熊星座經常位於北極點正上方。
星星會繞著地球轉,是因為地球的自轉,而地軸固定在北極正上方。如果在北極仰望天空,可以看見天空以大熊星座為中心旋轉。由於我們住在緯度低的地方,星星一直是從東方升起,西方落下;如果站在北極點往上眺望(當然白晝是看不見的),可以看見天邊經常高掛著大熊星座。這就是熊=北極的名稱由來。
「北極」還有其他各種定義。北極圈是指可以看到極光、會成為永晝的區域。此外,北極最溫暖的月分平均溫度是攝氏十度以下。順帶一提,北極觀測史上最低的氣溫是攝氏零下六十八度。
◎北極航路爭霸戰
北極是非常淺的海,現在成為各國必爭資源之地。俄國潛水艇曾潛入北極海,在北極點下的海底插上國旗。
剛才已經說明,即使北極的冰融化,海平面也不會上升。儘管如此,船隻卻可以在北極暢行無阻。如果有一天真的變成這樣,會是什麼情況呢?舉例來說,過去從橫濱到漢堡的航路,一定要經由印度洋,穿過蘇伊士運河,再從地中海前往歐洲。這是一條非常遙遠的路程。一旦北極的冰融化,船隻就可以直接穿越北極(雖然如此,還是沿著海岸航行),而且有兩條航路,一條是沿著俄國海岸的航路,另一條是繞行北美和加拿大的航路。無論如何,「北極航路」是很有可能的。如此一來,從橫濱航行到漢堡,可以節省一半的時間和距離。過去要從歐洲把很多無法以航空運輸的重型貨物運到日本時,運費昂貴。如果有北極航路,就可以減少半數花費吧!從某種意義來看,這可以說是運輸革命!
因此,現在出現什麼情況呢?北極海有一座無人島,名為「漢斯島」(Hans Island),以往誰也不覺得它很重要,現在卻突然變成眾所矚目的焦點。丹麥率先登陸該島插上國旗,此舉激怒了加拿大,也派官員前往插旗。過去沒有人對這座無關緊要的小島主張領土權,但隨著北極航路開通,這座島可能成為重要據點。那裡也正是進出北極海的「大門」,若作為中繼航路基地,估計有驚人的收益,哪一國擁有主權變得至關重要。因此,不僅是俄國,連加拿大、丹麥都加入爭奪戰。如果北極航路真的實現,亞洲與歐洲的貿易途徑將大為改變,我想這是非常重要的國際大事。大家都關注北極之後,已掀起一連串議題,例如「北極在經濟上是可以取得礦產資源且有利可圖之地」。
然而,在2006年11月出爐的(英國政府主導的)「史登報告」(Stern Review on the Economics of Climate Change)中,以量化方式計算出,如果不積極尋找地球暖化的對策,將來必須付出的代價光是GDP(國內生產毛額)就會萎縮20%。為了預防這種損失,該怎麼辦呢?報告指出,每年應該將全世界GDP的1%用於地球暖化對策。換言之,根據估算,每年只要花全球GDP的1%,就可以減緩全球暖化,避免20%的損失。由於只是估算的結果,有人相信,也有人不信。但既然試算出來了,就是風險管理的問題。
據說或許將來還會發生像一次、二次世界大戰或經濟大恐慌時期那樣,全球性GDP急劇下滑的情形。失去全球兩成的財富,確實很嚴重。
用1%的GDP就可以避免如此嚴重的事態,也就是要不要撥出預期受損金額的二十分之一來買保險。即使不花這筆錢,將來也不見得會有20%的重大損失,只是預測可能發生。現在的重點在於是否要為了將來,花費1%的保證金。
應該如何判斷呢?真的因人而異。我個人覺得,最好花這筆保證金。如果真的到了那種地步,突然失去20%的財富,世界一定會陷於混亂,所有人都生活痛苦,甚至有人因而失去生命。過去經濟大恐慌或世界大戰時,都有很多人喪命。不過,這真的不只是人類的問題。
如果北極的冰全部融化,北極熊就會餓死。因為北極熊靠獵食海豹維生,沒有了冰原,就獵捕不到海豹。如此一來,北極熊一定會滅絕。2006年開始,北極熊已經被列入瀕危物種《紅皮書》。
如此可怕的情況,真的正在發生。
酒量可以訓練出來嗎?◎酒量的好壞,用科學來證明讀者們,你們喜歡喝酒嗎?雖然不知道是不是有人一開始就喜歡喝酒,但所有人都是愈喝,酒量愈好吧?那麼,「酒量差的人」又是怎麼回事呢?他們只是純粹沒酒量嗎?所謂愈喝愈能喝,是近乎白色的淺灰假設。感覺上,差不多是30%的灰色。每年日本迎新會上常發生乾杯喝酒而喝死人的意外。也有歐吉桑主張:「要練酒量,就要不停地喝。」這是這麼回事呢?原來,可以用科學來解釋酒量好與壞的人。人體的胃和肝都會負責分解酒精。酒精一旦進入人體,就在體內被分解。但這個分解過程分為兩階段。第一...