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召喚幽靈的旋桌術,法拉第怎麼設計實驗破解?—《怪咖心理學3》

azothbooks_96
・2017/02/12 ・2641字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

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  • 【科科愛看書】《怪咖心理學》的作者、心理學博士李察.韋斯曼,在第三集中要帶著讀者挑戰與破解種種超自然現象。不管是心電感應、預知夢、撞鬼,還是靈魂出竅,這些難以解釋的神秘現象可能發生在你身上,或你曾聽別人說過,但這一次科學家們用實驗結果告訴你,到底這是怎麼回事?

讓愛因斯坦也佩服的邁克.法拉第(Michael Faraday),在 1852 年集合了一群值得信賴又會旋桌術的人,執行一個巧妙的三階段實驗計畫,這計畫至今仍是教大家如何探索靈異現象的典型教材。

邁可.法拉第肖像。圖/Thomas Phillips, 1842, public domain, wikimedia commons.

法拉第生於 1791 年倫敦南部,家境清寒,從小就對科學很感興趣。他的勤奮和求知欲很快引起頂尖科學家漢弗萊.戴維(Humphry Davy)的關注,所以法拉第年僅 21 歲就進入倫敦著名的皇家學會任職。法拉第終其一生都在皇家學會工作,探索多元的主題。他發明全球聞名的本生燈,發現煤塵是導致礦坑爆炸的主因,建議英國國家畫廊清潔藝術收藏品的最佳方法,針對燃燒蠟燭的科學做了一系列熱門的演講(「思考蠟燭燃燒的物理現象,是探究物理學的最佳方法」)。

他最為人知的開創性成就,或許是探索上帝和電力及磁力等神祕力量之間的關係。法拉第花好幾個小時實驗多種儀器後,把一條電線彎進線圈裡,讓磁鐵在線圈的中央移動,意外發現磁鐵的移動會感應電線裡的電流。這個簡單的實驗顯現了電力和磁力之間的基本關連,為現代的電磁理論奠定了基礎。

愛因斯坦對法拉第的研究相當佩服,在研究室牆上掛著他的照片,作為靈感的來源。法拉第一向相當務實,發現電磁感應之後,他馬上接著探索它的可能應用,最後發明了現代發電機的前身。當英國財政大臣威廉.格拉斯通( William Gladstone)聽聞這個新奇的裝置時,他詢問法拉第電力的實用價值,法拉第給了他一個知名的答覆:「有朝一日,您可以課稅。」

第一部發電機:法拉利圓盤。圖/Émile Alglave, public domain, wikimedia commons.

法拉第也很重視宗教,他在蘇格蘭長老教會的分支「桑德曼教派」( Sandemanians)證道,他的教會身分讓他婉拒了英國皇家學會的會長一職及爵位,他提出的理由是,他覺得耶穌不會接受那樣的榮譽。政府要求他為克里米亞戰爭製造毒氣時,他也以不道德為由加以回絕。他不買保險,因為他覺得那是不信教的舉動。他的宗教信仰可能是促使他發現電磁的主因,他認為上帝掌控全世界,深信自然中的一切必定相互關連,包括電力和磁力之間看似無關的力量。

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召喚幽靈的旋桌術

旋桌術,又稱為桌靈轉。圖/擷取自YouTube影片

由於法拉第擅長掌控無形的力量,又對宗教事物很感興趣,他受旋桌術的吸引並不足為奇。1852 年,他集合一群值得信賴又會旋桌術的人,執行一個巧妙的三階段實驗計畫,這計畫至今仍是教大家如何探索靈異現象的典型教材。

在第一階段的探索中,法拉第把一組奇怪的材質黏在一起,包括砂紙、玻璃、濕黏土、錫箔、黏著劑、紙板、橡膠和木材,把它固定在桌上。接著,他請參試者把手放在那東西的上面,開始召喚幽靈。結果桌子很容易就動了,顯然這些材質並不影響幽靈的運作,這實驗讓法拉第得以在第二階段任意使用這些材質的組合。

他回到實驗室,開始製作幾個奇怪的組合。每個組合都包含五張明信片大小的紙板,中間夾著特殊調製的黏合顆粒,那些顆粒「有足夠的黏度穩固紙板的位置,但是在持續的作用力下,也會逐漸失去黏著力。」法拉第小心地把這些組合放在桌子的周邊,牢牢地把每個組合的最底層黏在桌面上,在紙板邊緣用鉛筆從上而下劃一條細線。準備就緒後,實驗開始。他請每位參試者各自把手放在每個組合的上方,然後請幽靈把桌子移往左邊。不久,桌子開始移動,法拉第只要看他設計的組合,就可以破解旋桌術的謎底。

那概念很簡單。他推論,如果真的有神祕力量推動桌子,桌子應該會比參試者的手先移動。那會導致每個組合的下層開始偏離上層,使鉛筆線變成由左斜向右。相反的,如果是參試者的手讓桌子移動,組合的上層會比下層先移動,使鉛筆線由右斜向左。法拉第檢查鉛筆線時,答案顯而易見。每條線都是由右斜向左,證明參試者的手比桌子先移動。這些參試者似乎是自己想像桌子在動,卻沒意識到這點,他們自己做出讓想法成真的手部微動。由於這些動作完全是無意識的,他們因此對桌子的扭動感到意外,而把桌子的移動歸因於幽靈所致。

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  • 旋桌術大概像這樣

法拉第認為自己已經解開旋桌術之謎,但是他知道招靈教的信徒會反駁;雖然那是桌邊人士無意識的動作造成的現象,幽靈仍在這移動中扮演微妙但重要的腳色。如果要測試這個想法,唯一的方式是移除手的動作,看桌子還會不會動。顯然,法拉第不能直接要求參事者別推動桌子,因為他們本來就不知道自己在推動桌子,這需要換一種新的實驗方式。

法拉第回到實驗室,創造第二種巧妙的組合,這次他改用兩個明信片大小的板子,中間隔著四個平放的玻璃棒,讓上層可以隨意轉動。這種「上層板—玻璃棒—下層板」的夾心組合,是以兩條橡皮筋綁在一起。他把每個組合的底層固定在桌面上,接著在上層與下層紙板的邊緣插入小金屬針。最後,把三十八公分長的草稈垂直黏在組合上,下層紙板插一針,上層紙板也插一針。

使用這種瘋狂的設計是有道理的。法拉第的設計是把草稈當成槓桿,上面的針是槓桿的支點。上層板有任何側向的移動時,即使動作很小,也會讓草稈產生明顯的大幅移動。那組合是有效放大參試者手部微動的簡單設計,只要請參試者維持草稈垂直,就可以確定他們的手沒動。法拉第再次把這群朋友找來,請他們把手指放在上層板上,並請幽靈移動桌子,但是要一直維持草稈垂直不動。這樣一來,不管他們再怎麼努力,都無法讓桌子移動。法拉第因此正確推論,桌子移動完全是由他們無意識的動作所造成的,根本不需要幽靈發功。

1853 年他在《科學協會》(Athenaeum)雜誌上發表這個研究結果,引起招靈教的強烈反彈,很多人宣稱他們不需要碰桌子也可以讓桌子移動。不過,怪的是,他們都不願到法拉第的實驗室,在受控的情況下表演。

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《怪咖心理學 3 》書封

 

本文摘自《 怪咖心理學(3):明明沒有,為什麼看得見?當超自然現象遇上心理學 》漫遊者文化出版。

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azothbooks_96
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漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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