牠不笨——霸王龍到底有多聰明
新的化石和神經科學尖端儀器,
讓我們對於恐龍的腦部結構
以及嗅覺、視覺和聽覺有更深入的了解。
撰文/巴拉諾夫(Amy M. Balanoff)、賽普卡(Daniel T. Ksepka)
繪圖/柴肯(Beth Zaiken)
翻譯/鄧子衿
一隻孤獨的霸王龍(Tyrannosaurus rex)在潮濕的白堊紀空氣中嗅探,聞到了有一群三角龍在樹林後吃草。當這隻掠食動物掃視著泛濫平原(floodplain)時,目光突然集中起來,因為有一隻三角龍脫離了群體,漫遊來到攻擊距離內。霸王龍靜止不動,構思起了攻擊計畫,要如何在三角龍逃回群體之前獵捕牠。這隻掠食者在猛烈追擊的過程中,壓斷森林邊緣的樹枝,劃破了午後的寂靜。
霸王龍獵捕三角龍的情節出現在許多書本、遊戲和電影中,已然成為陳腔濫調。但這場景在現實世界中真的會那樣發生嗎?霸王龍是透過視覺或是嗅覺找出獵物?三角龍會因為樹枝斷裂的聲響而警覺,或是因為無法斷定聲音的來源而不以為意呢?霸王龍會如同貓那樣擬定攻擊計畫,或是像鯊魚那樣無差別攻擊呢?
從19世紀初第一具恐龍化石出土以來,古生物學家就長期爭論恐龍的智力、感官能力和行為複雜程度。早期的研究仰賴天然的內模(endocast),那是當沉積物填滿頭骨內部所形成的鑄型(cast),這些鑄型等於複製了腦顱(braincase)的樣貌。長久以來,科學家都認為由於恐龍的腦子小,因此行為也單純。這個觀點下最逗趣的例子,莫過於19世紀的古生物學家馬許(Othniel Charles Marsh)的看法,他認為身披鎧甲的劍龍(Stegosaurus)在臀部附近有第二顆腦,好輔助頭骨中只有核桃大小的腦部。這個看法出自於劍龍在臀部附近的脊椎,有一個類似腦顱的膨大部位。現在對於這個神秘膨大部位的解釋為裡面有肝醣體(glycogen body),用來儲存富含能量的葡萄糖,有些現生鳥類在相近的部位也有這種構造。
當代古生物學家依然無法確信劍龍有多高層次的推理能力,然而近年來,科學家已經可以精確評估其他種類恐龍的認知能力,特別是身為鳥類祖先的獸足類恐龍。藉由微電腦斷層掃描等先進的科技,科學家不再需要罕見的天然內模,便能夠計算出腦部的體積,並且重建出表面的起伏與形狀,大幅增加可研究的物種。先進的影像技術也讓科學家了解恐龍的腦部可能如何運作。科學家現在具有所需的工具,能窺探恐龍時代,了解這些消失已久的動物如何感知周遭的世界,以及掠食者遭遇獵物時所發生的事情⋯⋯
作者簡介:
《科學人》獲頒48屆金鼎獎學習類雜誌。睽違八年再度獲獎,是2002年創刊以來第12座金鼎獎。
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特別收錄 / 編輯的話:
喜歡被嚇?還是喜歡嚇人?——談「恐懼的科學」
人們心底深處,似乎潛藏著「探索恐懼」的傾向,知道恐怖片會嚇人,還是要去看,知道科技場館有些展示充滿挑戰,還是要嘗試。這樣的心態,已經不是尋求刺激滿足好奇能解釋,從科學的角度分析,這可能是更深層的「學習生存」!
文/孫維新
有人喜歡被嚇,有人喜歡嚇人,您是哪一種人?
我會去看末日電影,覺得是去體驗科學,但其實是自願去被嚇;我會在科技場館設計驚險刺激的展項,覺得是讓別人去體驗科學,但其實就是在嚇人。
我在美國洛杉磯的加州科學中心(California Science Center)曾經看過一場特展「恐懼的科學」(Science of Fear),這個展很特別,是從科學的角度,分析世上各式恐懼事物如何影響我們的生理和心理,展示手法巧妙地將恐懼和娛樂連在一起,其中有兩個展項讓我印象深刻,一個是「電擊的恐懼」,另一個是「墜落的恐懼」。
在「電擊的恐懼」中,觀眾坐在桌前,面前有一截金屬管,開口朝向觀眾,可以讓觀眾將右手食指插入,左邊是一個半圓金屬塊,弧面朝上,觀眾可以將左手面朝下放在這個金屬塊上。這個體驗會先告訴你,你右手的食指遲早會被電擊,因此當你將食指插入金屬管的那一剎那,就已經開始恐懼,左手下方的金屬塊測量的是你手掌心的電阻,當你開始恐懼,手心會冒汗,導電性增加,電阻就會降低,觀眾此時看著電阻表上的數字逐漸降低,就知道自己的「恐懼程度」已經被量化了!然後隨著一聲尖叫,體驗就結束了,體驗者帶著電擊的痛楚,在周邊觀眾敬佩的眼光中滿意地離開。我在一旁看到排隊的人川流不息,我就好奇,為什麼有這麼多人喜歡折磨自己?
另一個展項是「墜落的恐懼」,這比剛才的電擊還要更上層樓!觀眾以立姿被綁在一張豎著的單人床上,平貼著床靠著,但知道這張床遲早會往後倒!體驗者此時只有苦笑,旁邊的人卻充滿期待,說時遲,那時快,床瞬間往後倒下,只聽到一聲慘叫,體驗者終於享受到這種「墜落的恐懼」!體驗者可能不希望自己驚懼的樣子為人所知,但策展單位很貼心,在體驗者正前方的支架上,裝了一個攝影鏡頭,跟著你一路倒下,忠實記錄你臉上的表情,在你倒下之後的五秒鐘,剛才的精采鏡頭就會出現在展場周遭的電視屏幕上!
我想我就是在這個展場中受到了薰陶,想嚇人的邪念如春雨中的小草,在內心逐漸滋長,終於在幾年之後,我設計了一項「真人體驗的馬德堡半球」!
1654年,馬德堡市的市長蓋里克(Otto von Guericke)做了一個經典實驗,他將兩個直徑36公分的銅質空心半球彼此緊靠,用他發明的真空幫浦將這兩個緊密接合半球中的空氣抽掉,然後找人試著來拉開這兩個半球,但沒人拉得開,因為大氣壓力將這兩個半球緊緊擠在一起,人不行就用馬,最後加到兩邊各八匹馬,才將這兩個半球拉開!自此之後,「馬德堡半球」就成為科技館常見的展示,但多半是小規模的掌上型體驗。
我當時做了簡單計算,大氣壓力大約是每平方公分一公斤,如果製造直徑40公分的兩個金屬半球,不用球面去算,光是以圓形截面積來看,就有1250平方公分,也就是說,上下兩個半球中間抽真空,懸吊起來,下方的半球至少就有1.25噸的大氣力量往上頂著。這不就意味著,這個抽了真空的空心球,可以在下方懸吊1.25噸的重物?
想到就做,我設計了一個有五個座位的吊籃,坐四名觀眾,再加上馬德堡市市長!我找人照著蓋里克市長的畫像,做了一尊真人大小的坐姿蠟像,讓他陪著體驗觀眾上上下下!誰叫他當年要設計這個經典實驗?
製作完畢開始測試,四個人和一尊蠟像坐進吊籃,上方的半球緩緩下降,和下方的半球結合之後,由其中一位觀眾按鈕抽氣,抽到足夠真空,上方的懸吊鋼纜就會啟動,繃直之後把吊籃緩緩往上拉。在座的四個真人眼睛睜得大大的,不敢相信自己坐著的這個龐然大物,竟然是由面前這個小小的、暫時結合的銅球懸吊著!只有蓋里克市長氣定神閒一言不發,因為他相信物理!
當吊籃來到六公尺高空,四個乘客就犯難了,誰都不願去解除真空,因為那樣吊籃就會成為自由落體,但老懸在半空中也不是辦法,最終只好由一人出手,按鈕進氣,瞬間一聲巨響,兩個半球分開,吊籃墜落,底部撞到下方的減速桿上,四人終於平安落地,手腳發軟地走出吊籃!
人們對恐怖情境常常充滿好奇,但喜歡在安全的環境中體驗恐懼,到電影院裡看的不是吸血鬼抓人,就是彗星撞地球,我們一邊吃著爆米花喝著可樂,一邊看著銀幕上別人受苦,然後一直說「好可怕啊!」,但手也沒停下來。
從科學角度來看,這應該是件好事,看過疫情肆虐電影的人,似乎較能適應COVID時期的生活劇變;而心理學家更用恐怖遊戲來治療焦慮,能讓患者知道要保持冷靜才能擊敗敵人,有助於緩和焦慮。而在遊戲中獲取的經驗,可以轉而用在真實世界中面對壓力,增加自身韌性。
但也不盡然如此,我在大學開設的「認識星空」,有一堂課是「從占星術到天文學」,課後作業是讓同學們談談從小到大曾經有過的「超自然」體驗,結果交上來的作業有一半是鬼故事,改完作業我都睡不著覺。不知這種恐怖體驗,能否增加我做為老師的韌性和毅力?
特別收錄 / 編輯的話:喜歡被嚇?還是喜歡嚇人?——談「恐懼的科學」
人們心底深處,似乎潛藏著「探索恐懼」的傾向,知道恐怖片會嚇人,還是要去看,知道科技場館有些展示充滿挑戰,還是要嘗試。這樣的心態,已經不是尋求刺激滿足好奇能解釋,從科學的角度分析,這可能是更深層的「學習生存」!
文/孫維新
有人喜歡被嚇,有人喜歡嚇人,您是哪一種人?
我會去看末日電影,覺得是去體驗科學,但其實是自願去被嚇;我會在科技場館設計驚險刺激的展項,覺得是讓別人去體驗科學,但其實就是在嚇人。
我在美國洛杉磯的加州科...
目錄
關於封面
「迅猛龍用前肢緩緩轉動門把」是電影「侏羅紀公園」令人震驚的場景之一,這些科幻畫面掀起好幾個世代的「恐龍熱」。最近,有科學家運用新技術與神經科學儀器,更加了解霸王龍腦的神經元數量及感官,發現牠們耳聰目明、嗅覺敏銳。就像封面上的這隻霸王龍一樣衝破紙張,這項發現也令人驚喜。 封面影像來源:istock
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