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黑板不能亡!知識與科學家們思想的產地

莊 霈淳
・2017/08/02 ・3086字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

編譯/莊霈淳|成功大學心理系學生,PanX 實習生

「這堂課的板書你們不可以拍照,這些推導的式子,我會給你們時間抄,因為你們很多人都只是拍完了就不會再看了,這樣一點意義都沒有。」
記得第一天上統計課時,老師對學生說這句話時語重心長的表情,讓我印象深刻。

現在「簡報力」相當重要沒錯,創業 PPT、上課也 PPT、報告也 PPT,什麼都是PPT。當學生坐定位,老師登門而入,第一件事必定是打開 PPT,上課時按照PPT 講解。有次甚至聽聞某位教授因為忘記帶隨身碟打不開 PPT,而發生無法上課的狀況。不過,我們還是不要忘記那些人類文化中最精湛且深奧的成就,推導出來的還是科學家的腦,以及握著粉筆在黑板寫下那些思想濃縮的等式和理論。

現今課堂上大多利用簡報授課,而在以前的年代黑板卻是生活中不可或缺的工具。圖/Flickr

黑板和粉筆的關係就像紙墨一樣,是現代科技仍無法取代的組合。今天,在世界各地的物理研究中心黑板仍隨處可見。在加拿大圓周理論物理研究所(Canada’s Perimeter Institute),黑板是設計主要元素。在大樓的咖啡區和電梯旁,黑板觸手可及;而英國劍橋數學科學學院的牛頓研究所(The Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences in Cambridge)裡面甚至在廁所裡都有黑板,讓你無法預測眼前會出現什麼。

黑板從發明以來就不是一種昂貴又神秘的物品,無論黑板的起源是什麼,到十九世紀中葉,這些板子都是用塗黑色塗料的木材製成的,可以用乾抹布或毛氈擦拭乾淨。只要使用過黑板和粉筆的人都會感覺到它的神奇。想修正拼寫或計算錯誤只需輕輕一擦,就感覺就好像從未犯錯;想解決一個新的問題,只需用一塊濕布擦拭之前寫過的痕跡,就可以重新開始。

黑板可以用乾抹布或毛氈就可以擦拭乾淨!圖/Flickr

雖然曾經有人試圖改進黑板的材質,但沒有並沒有達到期望。像是圓周理論物理研究所的設計者曾嘗試用一種特殊的玻璃來替代黑板。然而物理學家對此並不買帳,最終還是使用傳統的黑板。同樣還有英國的曼徹斯特大學國家石墨烯研究所,為了避免粉筆灰對人可能造成的傷害,安裝了需要特殊用筆的 PVC 黑板,但後來也沒有被廣泛使用。

粉筆開啟的對話

提到那些著名物理學家照片時,黑板出現頻率之高。愛因斯坦(Albert Einstein)、波爾(Niels Bohr)、海森伯(Werner Heisenberg)、狄拉克(Paul Dirac)、費曼(Richard Feynman),都有黑板肖像。

愛因斯坦(Albert Einstein)正利用黑板寫出運算式子。圖/Flickr
在黑板前的費曼。source:Wikimedia

在 19 世紀才呈現了現代物理學雛形、對物理理論研究直到愛因斯坦時代才逐漸成為獨立的理論物理學科的那個年代,「黑板肖像」就是物理學家的標誌,似乎詮釋了物理學本質,是由粉筆刻出的抽象數學。

至今,黑/白板還是許多學者和使用者日常生活中的一部分,促進人與人之間非正式、即興的交流和討論。它是一種民主的空間,能夠使人們隨時隨地分享思想。費米實驗室(Fermilab)的粒子物理學家Seyda Ipek說:「我們常在飯餘時間使用咖啡廳裡的白板。有人問到什麼最新想法時,就會有其他人走到白板旁說:『最近我在思考一個問題,讓我講給你聽聽。』」

這獨特的空間促進了科學思想的碰撞。比方說,當我們被別人直接指出觀點上的錯誤,我們可能會感覺受到攻擊而拒絕交流。但若把想法寫在板上,那就可以和別人進行客觀細緻地討論與檢查。這種討論方式能減少被質疑者的負面情緒,讓人們更大膽地在上面呈現自己的想法。

運用板書還能控制解釋的速度。在課堂在黑板上講解的速度,反映了人們思維的進度,有利於學生更好、更有效地接受資訊和知識。此外,黑板還能透過條例列點呈現筆下的流動思維。有些物理學家喜歡把好不容易得出的結果寫在黑板上,讓結果更完整的展現。

你可能沒想過的科學黑板與藝術行動

鑑於其規模和公共性質,黑板幾乎可說是成為了物理學家的「表演空間」。沒有擦乾淨的黑板,吸引了西班牙藝術家 Alejandro Guijarro,他在CERN的演講廳和研究所辦公室以及劍橋牛津大學研究所、史丹佛大學和柏克萊分校,拍攝了一系列物理課程的黑板照片。

西班牙藝術家 Alejandro Guijarro,在CERN的演講廳和研究所辦公室以及劍橋牛津大學研究所、史丹佛大學和柏克萊分校,拍攝了一系列物理課程的黑板照片。圖/Tristan Hoare

Guijarro 說:「這些沒擦乾淨的黑板,展現了程度上隨機產生的零碎想法、想法或解釋。」他承認他並不理解上面所寫物理學,但純粹以美感的理由選擇了黑板。 「我對行動,手勢和表面上的痕跡很感興趣。」

另外還有 2015 年,黑板與行文痕跡是加拿大理論物理學研究所於當年委託進行的藝術裝置的主題。駐場藝術家 Alexa Meade 建立了一個巨大的黑板空間,不僅有牆壁、扶手椅,連兩名研究人員都成為被刻有線條和符號的黑色表面,成為了黑板與筆畫空間的一份子。

裝置藝術以黑板當作主題。圖/Unità

「我認為 Alexa 的作品,捕捉了黑板和理論物理學家之間的根本關係,說明黑板如何讓物理學家把他或她的想法和想法變成一種新形式。」由 Meade 召集作為人類黑板的兩位科學家之一 Lauren Hayward Sierens 這麼說。

以黑板書寫科學家大師與思想的結晶

儘管人們對待法拉第(Michael Faraday)的感應線圈、伽利略(Galileo)的木製斜面、牛頓初版的著作等其他科學歷史文物也同樣景仰,但被著名科學家使用過的黑板,則存在著獨特的光環。1931 年,愛因斯坦在牛津大學進行了三場廣義相對論講座,他用過的黑板被當成歷史文物,至今仍被保存在牛津歷史博物館。

記錄著愛因斯坦對宇宙年齡、大小和密度的計算的黑板,今天已成為該館著名的收藏,成為了一個標誌。記錄在黑板上的文字和符號充滿活力、權威又不失美感地進行傳播,就像歷史遺跡或藝術品一樣,這塊獨特的黑板本身也因為科學家的加持而增添了傳奇色彩。

愛因斯坦使用過的黑板就像歷史遺跡或藝術品一樣。圖/Wikimedia Commons

對於愛因斯坦與他的黑板,法國文學理論家羅蘭·巴特(Roland Barthes)於 1957 年時曾說:「他那歷史性的能量方程式 E=mc^2 用極簡潔的方式,讓幾百年來的物理學家努力幾百年都未曾打開的奇妙之門。愛因斯坦的照片,身後的黑板上寫滿了複雜的數學公式;而愛因斯坦的卡通肖像中,他手握粉筆在空白的黑板上,信手拈來就寫出了世界的魔法公式。」這些都讓人看出,這塊黑板不僅因為科學家手中粉筆寫出讓人折服的文字與式子,更因為它記載了人類科學思想的足跡。

儘管人的思維轉瞬即逝,但關於科學家和研究人員們學習世界的「魔法公式」,還是會一直被寫上黑板的。看到的人,會幸福吧!

參考資料:


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莊 霈淳
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PanX 實習編輯。 左手文、右手理,舉頭三尺想社會。不擅長二元對立,解決問題需要理性與感性並用。


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控制進食時間與熱量,小鼠可以更長命?

台灣科技媒體中心_96
・2022/05/22 ・2156字 ・閱讀時間約 4 分鐘

目前越來越多動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

圖/envato elements

控制吃飯時間,可以延長壽命?

美國德克薩斯大學西南醫學中心的小彼得.奧唐納腦研究所 (Peter O’donnell Jr. Brain Institute) 研究團隊,今(2022)年 5 月 5 日在國際期刊《科學》(Science)公開研究論文,使用小鼠為實驗對象,研究進食熱量與進食時間,與小鼠壽命之間的關係。

團隊先讓小鼠自由的取食飼料 6 週後,再分成 5 個不同組別,分別是:

  1. 只能在日間每隔 90 分鐘進食、
  2. 只能在晚間每隔 90 分鐘進食、
  3. 只能在日間開始兩小時內進食、
  4. 只能在晚間開始兩小時內進食、
  5. 全天內每隔 160 分鐘允許進食。

這 5 組小鼠被限制攝取的熱量相同,實驗過後,再和完全自由取食且沒有限制熱量攝取的小鼠比較。

研究結果顯示,與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長,其中第 2.4 組(只能在晚間每隔 90 分鐘進食,以及只能在晚間開始兩小時內進食)延長壽命的效果最好,平均可延長 35% 壽命;而只能在日間進食的兩組小鼠,平均可延長20%壽命。

與完全自由進食的小鼠相比,有限制進食時間的小鼠平均壽命較長。示意圖/envato elements

研究也觀察到其它有趣結論:

  • 隨著年齡增長,五組小鼠的體重,都比自由進食的小鼠更輕,且在非主要活動的時間(白天)進食的小鼠,白天的活動變多了。
  • 在完全自由取食的小鼠肝臟中,原本與老化相關的基因表現隨年齡增長而改變,有些基因表現降低,有些增加,且基因表現的晝夜節律性也隨老化而降低。但在只能晚間進食的兩組小鼠身上,這些因老化而造成的改變較少。

作者根據研究結果指出,僅僅限制熱量攝取而不在特定時間禁食,可以延長小鼠的壽命,禁食可以對延長壽命效果有加分的作用,而不是主要造成效果的原因。

研究凸顯了「晝夜節律」的重要性

國立陽明交通大學生化暨分子生物研究所教授 許翺麟 表示,目前越來越多,動物實驗的研究結果顯示,「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果,不比「限制總熱量攝取」差,甚至效果更好。

特定時段禁食,有可能比限制總熱量更能延緩老化。圖/envato elements

過去研究飲食中,熱量限制對老化與壽命的影響時,常常無法分辨原因到底是因為「總卡路里攝取較少」還是「固定且有規律的長時間禁食」。最近幾年,科學家開始針對此一問題進行更深入的研究。

去年一項使用小鼠的研究顯示,限制飲食的熱量可延緩老化的效果,可能大部分來自於長時間且有規律的禁食[1]。此外,另一項在果蠅的研究中也指出,不但是要有規律的禁食,何時禁食也同樣重要。最有效延緩老化的方式,要與動物本身的生理時鐘配合,在本來就比較少進食的時候進行禁食[2]

  • 編註:小鼠是夜行性動物,上述文字中的「日間」指的是白天光線照射,對小鼠而言是休息和睡眠的時段,「晚間」沒有光照,才是小鼠活動和主要進食的時段。

這次的研究中更進一步證實,單純只是限制總熱量攝取,只能提供很少的延長壽命效果,反而熱量限制並配合生理時鐘進行間歇性禁食的效果最好。小鼠是夜行性動物,日間禁食對延長壽命的效果,遠比夜間禁食的效果更加顯著,至於每日禁食 12 小時或 22 小時則差異不大。此外本研究也顯示,調控生理時鐘的基因在調控老化上的重要性。

配合生理時鐘進食很重要。圖/envato elements

人類比照辦理也會有用嗎?

許翺麟教授 說明,本研究最大的限制來自於其僅用單一品系、單一性別的小鼠來進行研究。從過去其他研究已知,飲食限制對不同品系與不同性別的動物,效果不盡相同。因此本研究雖然頗具參考價值,但是能否推論到其他品系的小鼠,甚至其他物種與人類,仍有待未來更多研究來支持。

雖說人類遠比實驗動物複雜,會影響老化的因素也不僅止於飲食,然而維持平衡且有規律的飲食習慣,加上適當的限制進食時間,也許是一種相對可行,且有效促進健康老化的方式。也期待未來更多相關研究,能協助我們進一步釐清這些結果在人類中是否相同。

參考文獻


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