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看到什麼讓你瞳孔縮小?

陸子鈞
・2012/02/23 ・330字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 443 ・四年級

盯著閃光燈、情侶,或者從電影院走到陽光普照的街上,瞳孔都會縮小。然而,若只是看到發光物體的照片也會如此嗎?是的,一則發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的研究中,研究人員找來受測者,盯著一些圖片-包括像是上圖中,左邊環繞排列的水滴形狀,中央較外圍明亮圖樣(右圖則為對照組),結果發現瞳孔就像看到刺眼的光線一樣縮小了。過去的研究則發現,當有物體吸引我們,或者使我們困惑,則瞳孔會放大,顯示瞳孔放大並非一種自體反應(automatic response,就像手碰到熱水會迅速抽回一樣),而是較高階的大腦功能也參與其中的控制。

資料來源:ScienceShot: Brightness Is in the Eye of the Beholder [23 January 2012]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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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

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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眼球也可以「刺青」!?——小心賠上視力!
胡中行_96
・2022/05/02 ・2066字 ・閱讀時間約 4 分鐘

在醫療美容與妝髮科技發達的現代,每個人都能依照喜好和經濟能力,恣意地改造自己的外貌。拿眼部美容來說,除了接睫毛、割雙眼皮、配戴虹膜變色片等常見的手法,勇於冒險犯難、鋌而走險的人,可能還會考慮將眼白染上顏色,結果就像《一拳超人》中傑諾斯(ジェノス)的雙眸……,但絕對不是《蠟筆小新》的男主角那樣!

《一拳超人》中傑諾斯(左)。圖/IMDb

古老的眼球染色技術

根據西方文獻記載,歷史上的第一個為眼球上色的手術,發生在公元二世紀的羅馬帝國。哲學家兼醫師蓋倫(Galen of Pergamon)用硫酸銅,來改善病患眼角膜疤痕的顏色。類似的技術現在仍常被運用來,改善角膜混濁(corneal opacities)、多瞳症(polycoria)等眼疾的外觀。

不過,純粹美容性質的「眼球刺青」,據稱是刺青藝術家 Luna Cobra2007 年發明的。

所謂的眼球「刺青」

有別於歷史悠久的「角膜」(眼睛的鏡頭)染色技術,所謂的「眼球刺青」(eyeball tattooing[註1]是用細小的針,將刺青墨水注入結膜下的鞏膜表層組織,進而達到「鞏膜」(眼白)變色的效果。如果過程中稍有閃失,墨水便有機會流入「視網膜」(眼睛的底片)或其他周邊組織,對視力造成傷害。

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皇家澳紐眼科醫師學會(the Royal Australian and New Zealand College of Ophthalmologists,簡稱RANZCO)認為其危害健康的風險甚高,因此強烈反對,並呼籲政府以法令管制。美國眼科學會(American Academy of Ophthalmology)也介紹眼球刺青的諸多副作用,還點出美國與加拿大有些州已經立法嚴禁。

正因為醫療專業人士對這項侵入性醫療行為的疑慮,及至目前為止,新聞媒體報導或學術期刊提及的個案,幾乎都是刺青藝術家執行的。

視力受損得不償失

近年幾個國際出名的病例,包括:澳大利亞網紅 Amber Luke、美國德州的年輕女性 Sarah Sabbath 和波蘭女孩 Aleksandra Sadowska,她們的視力都在刺青師完成作品後,暫時或永久性受損。

不過瘋狂無極限,更駭人聽聞的還在後頭:2021 年 3 月美國的醫療期刊,介紹二個受刑人在監獄中,於獄友的協助下,用原子筆墨水和胰島素針頭為自己的眼白上色。結果一人眼睛腫痛流膿二到三週,另一人則是雙眼搔癢。二人上述的症狀皆在數週的專業治療後消失,但眼白與周邊組織仍有殘留的顏色。

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接受治療前(A)與後(B);儘管已接受治療數月,但眼白與周邊組織仍有殘留的顏色。圖/參考資料 1

雖然眼球刺青仍屬相當新穎的美容技術,學術期刊上深入探討的病例數量有限,但已知的副作用倒是不少:失明、畏光(photophobia)、視網膜剝離(retinal detachment)、眼內炎(endophthalmitis)、交感性眼炎(sympathetic ophthalmia)、眼窩蜂窩性組織炎(orbital cellulitis)、後鞏膜炎(posterior scleritis)、血液傳染病(B型肝炎、C型肝炎和愛滋病等)以及對墨水過敏等。

針對眼球刺青後的感染、發炎和腫脹,眼科醫師則可能會開下列藥物:抗生素眼藥水(moxifloxacin)、靜脈注射的抗生素(ceftriaxoneclindamycin)、口服抗生素(azithromycin)、口服類固醇(prednisone)和抗生素藥膏(erythromycin)等。療程長達數週,有些還得住院治療。

千萬不要輕易嘗試!!!

 與其他發展已臻成熟的醫美技術相較,專業醫師通常不敢為「眼球刺青」冒險。就算有經驗老練的刺青藝術家拔刀相助,歐洲研究曾發現市面上皮膚刺青用的墨汁,其實不少含有超標的化學成份,更別說是要注入敏感的眼部組織。

此外,「眼球刺青」的副作用雖然部份在專業治療下會完全復原,但也有相當嚴重的例子,鬧到必須把整顆眼球摘除。最後別說美觀了,就連基本生活機能都可能受到影響,十分得不償失,奉勸讀者不要輕易嘗試。

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圖/GIPHY

備註

  1. 「眼球刺青」的其他名稱,包括:「鞏膜刺青」(Scleral tattooing)、「鞏膜表層刺青」(episcleral tattooing)和「結膜下刺青」(subconjunctival tattooing)。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7840847/

參考文獻

  1. Rohl, A., Christopher , K. L., & Ifantides, C. (2021). Two Cases of Pen Ink Scleral Tattoos and a Brief Review of the LiteratureAmerican Journal of Ophthalmology Case Reports21(101015).
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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彎下你的腰,從胯下看看這個新世界吧!——2016搞笑諾貝爾感知獎
Rock Sun
・2016/10/04 ・2103字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 451 ・四年級

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電影《春風化雨》中,羅賓威廉斯飾演的基亭老師帶著大家踩上桌子,用不一樣的眼光看這個世界。但其實要看一個不一樣的世界,有個比站上桌子更省力、更安全的方式:彎下腰從你的胯下看出去

你一定不會看到鬼,但你看到的世界真的不只是顛倒而已。

其實從彎腰胯下看也可以有一樣的效果喔~。圖/www.quickmeme.com
其實從彎腰胯下看也可以有一樣的效果喔~。圖/www.quickmeme.com

今(2016)年搞笑諾貝爾感知獎頒給了日本心理學家東山篤規(Atsuki Higashiyama)以及足立浩平Kohei Adachi),他們的研究「自兩腿間感知目標大小與景深研究:自體感覺理論之驗證」(Perceived size and perceived distance of targets viewed from between the legs: Evidence for proprioceptive theory),證明了一件事:

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當你彎下腰從胯下看風景時,你眼中的目標不只會顛倒,你還會誤判目標物體的大小和遠近。這種現象是因為身體定向(彎腰)的結果,而非瞳孔成像。

在搞笑諾貝爾獎得現場,受獎者邀請大家一起彎腰看世界。圖/直播影片截圖
在搞笑諾貝爾獎得現場,受獎者邀請大家一起彎腰看世界。圖/直播影片截圖

實驗中他們做了三次的比較,來調查受試者彎下腰從胯下觀測物體的景深及大小。

受試者將觀看五個離地 32~163 公分、散佈於 2.5~45 公尺遠的目標,90 位受試者分成 組,一組 15 人,共進行 3 次比較性的實驗。

第一組實驗:站著看 VS 彎下腰從胯下看

15 名受試者正常的觀看物體,另一批受試者彎下腰從胯下觀看。從實驗圖表我們可以看出來在正常站立的情況下受試者並不會因為距離變長而誤判大小,但當你採用胯下觀看的方式時,隨著距離增加,你所看到的物體會越小。

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左邊圖為彎腰從胯下看,右邊為正常直立觀看,研究發現彎腰從跨下看這組,視覺大小(y軸)隨距離有明顯下降。圖/sciencedirect
(點擊看大圖)彎腰從胯下看(左)和正常直立觀看(右)兩組中,彎腰從跨下看(左)這組,看到的物體大小(y軸)隨距離有明顯下降。圖/sciencedirect

為了知道原因,研究者開始了這整個實驗最關鍵的比較:

是身體定向(彎腰)還是顛倒的瞳孔成像造成這個誤判?

第二組實驗:顛倒眼鏡 vs 鏡框

為了確認原因,在第二組對照實驗中,15 位受試者戴上了一種特製的眼鏡,能讓景象顛倒 180 度,達到在不彎腰的情況下,在瞳孔上產生相反成像(去掉身體定向的影響);而另外 15 位戴上沒有鏡片的鏡框,比較顛倒的瞳孔成像是否對判斷遠近大小造成影響。

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(點擊看大圖)顛倒眼鏡(左)和正常觀看(右)兩組中,雖然顛倒眼鏡組物體大小有稍小的大小誤判,但視覺大小的仍維持恆定的線性關係。圖/sciencedirect

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在都是站著觀看景物的情況下,物體的視覺大小、景深和距離皆是呈線性關係,換句話說就是這個眼鏡造成的顛倒成像並不是讓大家誤判的主因

第三組實驗:彎腰顛倒眼鏡  VS  平躺鏡框

在確認顛倒的瞳孔成像並不是元凶之後,最後將檢驗第一次試驗中的誤判是否為肢體上的定位問題。這次 15 位受試者帶著顛倒眼鏡從胯下觀測物體(注意:所以看到的物體是正立的),另外 15 位受試者將帶著鏡框,以趴臥的姿勢觀測物體,後者是相當安定的身體姿勢,簡單的說就是顛倒的身體 VS 安定的身體結果:戴顛倒眼鏡從胯下觀看的受試者誤判物體大小和遠近

這樣的結果證明了顛倒的瞳孔呈像並不會影響判斷物體的大小遠近,而是身體的定向問題。

超貼心懶人圖。上半部指出彎腰的影響,包括判斷物體及距離變小;下半部是說明第三次試驗的內容:同樣帶著顛倒眼鏡,會讓人誤判的契機在於有沒有彎下腰。圖/news.siliconeoil.cn
超貼心懶人圖。上半部指出彎腰的影響,包括判斷物體及距離變小;下半部是說明第三次試驗的內容:同樣帶著顛倒眼鏡,會讓人誤判的契機在於有沒有彎下腰。圖/news.siliconeoil.cn

話說在日本京都的北方,有一個叫天橋立的觀光景點,相傳人們如果站在沙洲北端或南端兩處地勢較高的山頭,背對著沙洲站立並低頭從自己的跨下朝後望時,會看到沙洲猶如一條往天上斜伸而去的橋樑,因而得名。

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雖然我是不知道這跟本次實驗有什麼關係,但我想這個實驗結果可以一起立個告示在旁邊,告訴大家這個有趣的發現。

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聽說這樣會看到通天神龍(誤)。圖/www.viewland.jp

 

參考資料:

  1. Sciencedirect(Perceived size and perceived distance of targets viewed from between the legs: Evidence for proprioceptive theory)
  2. Wikipedia (天橋立本體感覺
Rock Sun
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前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者