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科學寶可夢 #21 烈雀:長了翅膀的超級大聲公

Rock Sun
・2016/09/29 ・2783字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 479 ・五年級

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身為一名訓練師,你真的了解你的寶貝們嗎?寶可夢圖鑑讀熟了沒?

其實圖鑑告訴你的比想像中的還多喔!國外玩家建立了這個 Scientific Pokedex 網站,來跟大家分析這些寶可夢們是如何使用科學力來戰鬥的。

每個星期跟著 R 編一起來上一門訓練師的科學課吧!

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把耳朵摀好! #21 烈雀

這篇文章其實並不在 Scientific Pokemon 中,但在筆者一頁一頁的看完幾百頁的神奇寶貝圖鑑,有一些圖鑑介紹還真的不驗證一下不行,因為如果這些寶可夢們真的做出介紹中的事的話,寶可夢世界還真的不平靜啊~

烈雀的介紹一般而言很正常,但牠在 Pokemon Go 和紅寶石、藍寶石中的神奇寶貝圖鑑有這麼一段敘述:

「烈雀的叫聲非常響亮,甚至在半英里外也能聽到,牠們靠叫聲彼此通知危險。」(註1)

我想很多人一看到馬上有疑問了……

這是要叫得多大聲,半英里外才能聽到啊?

如果要先講結論的話,就是如果你離烈雀 2 公尺遠的話,你會聽到超過 110 分貝的爆音,差不多等於你把耳朵貼在警車的警笛上

在討論烈雀的大嗓門前,我們可以先討論一下聲音強度是怎麼決定的。

(圖/es.pokemonpedia.wikia.com)
大家對烈雀的第一印象應該是一群王八吧?圖/es.pokemonpedia.wikia.com

分貝是 1 秒內於 1 平方公尺面積上所通過的能量之比較單位,常用來表示音波或電波強度彼此間的比較級,由於是由功率的倍數取 log 得到的數字,所以分貝數即使有負號,並不代表安靜到爆炸,只是功率數很小而已。(想更了解分貝這個單位,可以參考「擴大機挑功率大的準沒錯?」)

以聲音來說,在一平方公尺的面積上通過 1 瓦特的音波時,聲響為 120 分貝。若是在一秒鐘的能量通過增加 10 倍,分貝數就會 +10。因此地鐵車廂內噪音為 90 分貝,與 120 分貝相差的這 30 分貝,表示 1 平方公尺內的音波能量為 10-3 瓦特,簡單的說是差了 3 個位數,絕對不是差了 30 而已喔!!!

耳洞的截面積差不多是 1 平方公分,進入耳朵的能量只有 10-6 瓦特,但這樣的聲音對人而言就已經蠻吵的,所以人類聽覺其實還不錯。

(圖/strangesounds.org)
圖/strangesounds.org

至於距離和分貝數該如何換算呢?

幸好網路法力無邊,筆者找到了這個換算工具網站,可以設定在一地點聽到的分貝數,然後藉距離反推聲源附近的聲音。

我們先假設「甚至在半英里外也能聽到」這件事表示烈雀的叫聲不只聽得到,還是不需要豎起耳朵注意聽的程度,所以就把在半英里(800 公尺)外能夠聽到的聲音強度假設為 60 分貝,這差不多是一般人彼此交談的音量。然後輸入 800 公尺的距離,假設離烈雀 2 公尺之後,按下計算鈕:112 分貝。

除了之前提到的警笛聲外,這差不多是在 100 公尺外聽客機引擎的聲音;2010 年世界杯足球賽,讓大家印象深刻的傳統樂器巫巫茲拉(vuvuzela)也差不多是這個強度(註2)。這樣的聲音強度足以對人類聽力造成受損了。

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南非的好朋友們將為你吹奏一首「翻滾吧!耳膜~」。圖/By Caldwella – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

如果現在烈雀像皮卡丘一樣,站在訓練家的肩膀或手臂上,距離 20 公分,突然他覺得需要跟四周夥伴溝通而發出最大聲音,訓練家的耳朵就會突然聽到超過 130 分貝的聲音,這是足以讓人昏倒的程度了(註3)。

而且這還是一隻烈雀的情況,如果身在一個樹林中,四周被烈雀環繞的話,這一來一往的噪音大概就像把人關在引擎中一樣吧。

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我想一定很吵。圖/pokemoncommunity.com

至於動物界中發出這麼強大的聲音算正常嗎?

在水中這還算正常,因為大海中有如藍鯨和抹香鯨這種大聲公。人類的聽覺頻率範圍是 20~20000 赫茲,而藍鯨可以以 20 赫茲的頻率發出 188 分貝的聲音,而抹香鯨則是在 10000 赫茲下,可以發出更厲害的 230 分貝,基本上技冠動物界(註4)。但因為在水中聲音傳播的物理跟陸上不同,基本上聲音都需要超過特定門檻才能被人所聽到。

如果只討論地上生物的話,在巴拿馬有記錄到大兔唇蝠(Greater Bulldog Bat)發出超過 140 分貝的聲音,但那是在 55000 赫茲的頻率中,所以人類聽不到,其他如非洲象有發出 103 分貝的聲音,而位在澳洲的博物館有記錄到當地草蟬發出 120 分貝的叫聲。

(圖/wikipedia)
抹香鯨。圖/wikipedia

不管怎樣,烈雀的聲音還是大的有點誇張,想必那些擁有烈雀的訓練師大概耳膜都有點受損吧,就算對戰的寶可夢本身不受影響,你可以組一個烈雀戰隊叫個不停(註5),讓對方訓練師受不了或蓋過指令,你就可以輕鬆獲勝了,真是下三濫的戰術……

 

註解:

  1. 相對於其他寶可夢,烈雀的其他的介紹很枯燥乏味,如「具有強烈的區域性」、「用尖喙在草地中覓食」、「吃蟲」或「以高速巡邏地盤確保不被入侵」,真不知道是誰的主意加上了這個殺傷力極強的敘述。
  2. 維基:2010年世界盃足球賽部份的實況播音員把巫巫茲拉的聲音稱為「令人煩躁的」、「一群嘈吵大象的狂奔」、「一群極喧鬧的蝗蟲」、「將被宰殺的山羊叫聲」和「一個充滿憤怒的蜜蜂的巨大蜂箱」。這種樂器響度可以達到 127 分貝,對未作保護的人耳有極大傷害。2010 年 6 月 14 日一種新型的巫巫茲拉問世,聲稱通過調整唇片使其音量下降了 20 分貝。真是個厲害的發明,一下把能量降低了兩個位數,但還是很吵啊。
  3. 130 分貝的聲音,表示每一平方公尺有 10 焦耳的能量通過,烈雀的聲音從嘴巴成半球形散開到 800 公尺內的空間,半球表面積為 400 萬平方公尺,所以有 4000 萬焦耳的能從嘴巴發出,這差不多是 2.5 公斤的黃色炸藥。
  4. 另外還有一種動物——子彈蝦,能夠藉由聚集、打破螯中氣泡發出 200 分貝的波動,用來擊昏獵物,但因為尺度小、又在水中所以較默默無名,但如果哪一天人類縮小成 10 公分大小,八成會被這招一擊必殺。
  5. 第二代寶可夢中的長毛豬,圖鑑說他對聲音極為敏感,烈雀完全正中他的下懷,一覺大概能秒殺好幾隻。

參考資料:

  1. Pokemon Database
  2. Damping of Sound Level VS Distance
  3. BBC:World Loudest Animal may Surprise You
  4. Wikipedia(分貝聲壓烏烏茲拉抹香鯨兔唇蝠
  5. 《空想科學讀本3》

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・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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口罩影響幼兒「讀」懂情緒?口罩新生代:幼兒情緒 3 大關鍵發現
雞湯來了
・2022/10/02 ・2250字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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  • 文/雞湯來了特派員 林威廷
  • 校稿/雞湯來了 陳世芃
  • 製圖/雞湯來了 黃珮甄、雞湯來了實習生 翁欣容
  • 編輯/雞湯來了 蕭子喬
圖/雞湯來了

自從 COVID-19 疫情爆發,戴口罩已成為日常生活的新常態。口罩遮住了人們大部分的臉,讓彼此看不到完整長相,更看不到豐富的臉部表情。究竟,這是否對人與人之間的互動有深遠的影響?

更值得注意的是,臉部表情屬於肢體語言的一部份,是言語溝通之外,辨識與表達情緒相當重要的管道。各級學校教師和照護中心人員,為了避免傳播病毒,多會戴上口罩。

然而,在這種環境下成長,年紀還小且對於情緒辨識還在初步學習中的幼兒,是否會因此失去與人正常互動和判斷情緒的機會呢?對於他們情緒辨識的發展,又有什麼影響呢?

「口罩是否會影響幼兒判斷他人情緒」一題,雞湯來了綜整多篇研究,發現西方相關研究較多,而結果其實眾說紛紜。許多研究藉由不同實驗設計,不同切入視角、樣本對照,便得出了不同結果。不過,我們也因而從中歸納出幾個關於口罩新生代幼兒情緒發展的重要發現。

關鍵發現 1|年齡發展階段:3-5 歲最受口罩影響

2021 年 5 月一組研究團隊發表一篇研究,他們測試「3-5 歲幼兒」、「6-8 歲兒童」和「成人」三個群體判斷人臉情緒的正確率:他們準備了不同情緒的人臉,將人臉的照片後製放上口罩,讓這三群人判斷情緒。

圖/雞湯來了

結果發現:不同年齡層的群體中,「3-5 歲幼兒」面對戴或沒戴口罩的人,回答對方情緒的「答對與否」比例差距最大,可說上述三種對象中最受口罩遮臉影響的群體。研究也推論,因為「3-5 歲幼兒」判斷情緒的主要來源仍是臉部表情;6 到 8 歲兒童和成人,則較懂得運用其他情境線索來判斷情緒。

圖/雞湯來了

關鍵發現 2|容易被混淆的情緒:生氣與難過

另一篇 2021 年 11 月的研究,從 9 間照護中心招募 276 位 3-6 歲的幼兒, 讓他們判斷 15 個演員所拍的 90 張人臉照片的情緒。這些幼兒判斷「照片中沒戴口罩的人之情緒」正確率為 70.6%,若將照片換成戴上口罩的人,這些幼兒判斷的正確率仍為 66.9%!

特別的是,有約 25% 無法區分生氣和難過這兩種情緒,占了辨識情緒錯誤之中的多數,可見對於幼兒而言,「生氣」和「難過」在臉部表情上有許多相似的特徵,如何進一步區分情緒,是可以進一步討論的課題。

圖/雞湯來了

關鍵發現 3|表情之外的辨識來源:聲音的判斷力

其實在疫情之前,2019 年就有研究團隊關注過幼兒的情緒判斷能力。他們不只關心臉部表情,也關注聲音。他們讓 313 位就讀幼兒園的 3-6 歲幼兒:分別透過觀察「臉部表情」和「聽聲音」來判斷情緒。

結果發現:觀察「臉部表情」的視覺判斷正確率最高達 8 成,但以「聽聲音」聽覺判斷的正確率只有 5-6 成。由此可知,對於幼兒而言,視覺很可能比聽覺更容易判斷情緒。

研究也進一步分析,發現觀察「臉部表情」時,「開心」的情緒比起「生氣和難過」更容易透過視覺判斷出來;但若只有「聽聲音」的話,悲傷的情緒比較容易被察覺。

圖/雞湯來了

幼兒情緒教育可以怎麼做?疫情之下把握可控的 2 個安心實踐

由上述的幾項研究結果,我們可以發現兩個重點:

  1. 喜怒哀樂,判斷各種情緒的難易度不同
    幼兒判斷不同情緒的能力程度是有差異性的,差異性的原因可能來自於年齡,或者為情緒的不同性質,比如說幼兒最容易辨識開心,但容易混淆難過與生氣。
  2. 除了表情,還有多種判斷情緒的來源
    判斷情緒的依據不只有臉部表情,肢體、聲音語調、各種情境線索也能幫助我們判斷情緒。

或許,在口罩還是一種日常必須之時,我們可以多著眼於其他「可控」的因素,例如引導孩子判斷情緒的多元方法,從聲音、其他肢體語言等判斷;又或者更進一步和孩子透過故事或案例,討論生氣與難過的的差異,嘗試學習更多口罩日常的情緒辨識之道。

圖/雞湯來了

大人可以透過繪本共讀的方式,討論繪本中的角色在故事中的情境中「產生了什麼情緒」、「為什麼會產生這樣的情緒」。共讀討論時,不只從圖片中角色的表情,還可以從書中角色的肢體動作、其他角色的反應等多元脈絡,練習判斷角色的情緒類型和產生原因。

甚至,我們可以進一步在日常生活中,引導孩子正視自己的情緒、接納並以合適的方式表達情緒。同時引導幼兒觀察目前身處的情境,例如現在是什麼場合、現場的人們在做什麼、我應該如何表現等等。

相關推薦:繪本推薦與引導孩子情緒的方法

延伸閱讀:雞湯來了

參考資料

  1. Covic, A., von Steinbüchel, N., & Kiese-Himmel, C. (2020). Emotion Recognition in Kindergarten Children. Folia phoniatrica et logopaedica : official organ of the International Association of Logopedics and Phoniatrics (IALP), 72(4), 273–281.
  2. Gori, M., Schiatti, L., & Amadeo, M. B. (2021). Masking Emotions: Face Masks Impair How We Read Emotions. Frontiers in psychology, 12, 669432.
  3. Schneider J., Sandoz V., Equey L., Williams-Smith J., Horsch A., Bickle Graz M. (2022) The Role of Face Masks in the Recognition of Emotions by Preschool Children. JAMA Pediatr. 176(1): 96-98.
雞湯來了
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【2022 年搞笑諾貝爾工程學獎】旋鈕大小與手指數之間的完美關係:轉動音量鈕需要用到幾根手指?
linjunJR_96
・2022/09/29 ・1644字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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旋鈕多大才好轉?誰知道啊!

有些問題是生活中不斷遇到,卻從來不會加以思索的。像是當你在開車時調整車上的冷氣溫度,還有聽音樂時調整藍芽音響的音量與音色。此時,指尖所操控的旋鈕該做多大,才是最好轉的呢?

「誰知道啊!」你心裡這麼想。

這種日常體驗的問題看似微不足道,但其實就是產品設計和工業設計這類領域最關注的焦點,甚至能幫你贏得搞笑諾貝爾獎!

本年度的搞笑諾貝爾獎頒獎典禮在線上舉辦,表揚世界各地的研究者如何用專業能力探討奇妙的問題。今天要介紹的工程學獎,頒給了日本千葉工業大學的松崎元教授,以及他扎實的研究論文《如何用手指操控柱狀旋鈕》。透過實驗室中的實際測量,松崎教授紀錄了人們使用各種大小的旋鈕時,如何下意識地將不同手指放在不同位置來操作。

圖/Pexels

當我們看見一顆旋鈕,我們會透過目測其大小,來決定該用怎麼樣的手勢轉它。如果是直徑一公分左右的小旋鈕,我們會選擇只用拇指和食指來操作,更多的手指只會徒增不便;但如果是快十公分的大旋鈕,就需要動用四五根手指。這個決定不單純只是個人偏好,而是跟人類手掌和手指的構造有關聯。只有某種握法才是最舒服方便的。

此外,通常看到旋鈕就直接給它轉下去了,不會在旋鈕上面嘗試並修正來達成「最佳觸感」。也就是說,這個決策過程從小多次練習後,已經完全變成下意識的過程,只能透過實際測試結果來描繪。

下意識的選擇,只有做實驗才知道

在實驗室中,松崎教授的透明桌面上平放一個白色的圓形旋鈕,並請 32 名受試者順時針旋轉這個旋鈕,並從桌面下的攝影機捕捉人們手指的位置。旋鈕的直徑從七毫米到十三公分,總共 45 種。結果顯示,當旋鈕越大,動用的手指數量越多(一如預期)。只要旋鈕直徑超過五公分,大多數受試者便會開始使用五根手指。

根據所有受試者的統計結果,松崎教授整理出了上方這個十分優雅的圖表。標靶一般的同心圓代表各種大小的旋鈕。圖下半的粗黑直線是基準線,所有測試結果的拇指位置統一對齊這條線,以利進行比較。上方的四條曲線,由左到右分別是食指到小指的位置,虛線則是統計標準差(當然,實際上的實驗結果應該是一個一個離散的點,這裡簡單地用二次曲線進行擬合,比較好看)。

圖/參考資料 3

這張圖總結了不同旋鈕大小的情況下,人們手指位置如何變化。有趣的是,隨著旋鈕變大,四根手指的位置並非簡單地輻射向外,而是呈現螺旋狀。猜測是跟手掌張開並旋轉的方式有關。這種細微的趨勢不做實驗還真猜不到。

不是為了搞笑,每份研究都超認真

這份研究其實在 1999 年就已經發表,時隔二十多年獲得搞笑諾貝爾獎。儘管中文翻譯是「搞笑」諾貝爾獎,但是包括松崎教授在內的所有獲獎者,可是從來沒有要搞笑,而是以非常專業的態度在做他們的工作,這些研究成果也都發表在正式的期刊。自 1999 年的旋鈕研究之後,松崎教授又相繼研究了提袋握把和雨傘握把,可說是精通抓握之道的男人。

雖然得到搞笑諾貝爾獎,但研究內容都是超認真。 圖/GIPHY

松崎教授表示,他很樂見這個獎項讓更多人開始關注設計工程的領域。這門學問專注於探索人與物品之間的關係,並藉此創造最舒適的使用體驗,打造出實用的工業產品。

更多有趣的研究,請到【2022 搞笑諾貝爾獎】

參考資料

  1. Japanese professor wins Ig Nobel prize for study on knob turning
  2. Japanese researchers win Ig Nobel for research on knob turning
  3. 松崎元, 大内一雄, 上原勝, 上野義雪, & 井村五郎. (1999). 円柱形つまみの回転操作における指の使用状況について. デザイン学研究, 45(5), 69-76.
linjunJR_96
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清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。