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在電流之戰後:「電力」如何改變了全人類的生活?──《光之帝國:愛迪生、特斯拉、西屋的電流大戰》

商周出版_96
・2018/01/23 ・3575字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 532 ・七年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

為何我們挑選了這本書:
在十九世紀末,美國三位傳奇人物與「電能」的發展息息相關:最著名的夢想者與發明家湯瑪斯‧愛迪生、對發電和電力輸送有革命貢獻的電力奇才尼古拉‧特斯拉、創建多家公司的發明家和企業家喬治‧西屋,《光之帝國:愛迪生、特斯拉、西屋的電流大戰》主要介紹了這三位人物成功、失敗以及彼此的宿怨,美國企業史上最獨特的惡鬥「電流之戰」於此展開。

電究竟是什麼?是「微妙、活躍的液體」嗎?當電力變得更普遍、更可靠、更實用時,由三位普羅米修斯──愛迪生西屋特斯拉──最早提出的夢想已經實現了。

快速進入工業生產的電力系統

尼加拉發電站建成後,發電機數量不斷增加,僅在一九〇二年就提供美國全部電量的五分之一。正如歷史學家大衛.奈伊(David E.Nye)《充電的美國》(Electrifying America)所述,一九一〇年時,美國的工商業熱切期望讓電融入他們的日常工作,以迅速提高生產力。到了一九四〇年,電力已在社會中普及,美國的生產力提高了百分之三百。

愛迪生的傳記作家馬修.約瑟森計算過,像汽車製造商亨利.福特的那些流水線生產工廠,效率明顯提高了百分之五十。而且電絕不僅應用於一種領域,它大大提升了人類的生活水準。電的成本也由於發電效率提高而逐漸下降。在一九〇二年,中央發電站產生一度電需要七點三磅的煤;到了一九三二年,煤用量下降到一點五磅。

電力的普及對人類的生活造成重要的影響。圖/blickpixel@pixabay

電力進入住宅:做家務變便利、收音機提供娛樂

然而住宅電力服務系統的發展卻要慢上許多,因為電力公司首先關注能得到更大利潤的商業用戶。此外也由於早些年用電還很奢侈,因為它比煤氣貴很多,而且不夠安全。全美國內在一九〇七年僅有百分之八的人住在有供電的房子裡。數字到一九二〇年有增加,但也只有百分之三十五。隨著供電系統改進,成本下降,美國人對家庭電力需求的呼聲也像商界一樣高漲。到了一九二〇年代,主要大城市如芝加哥,已有百分之九十五的家庭用上了電。到了一九三〇年,美國的都市家庭已普遍認識電力普及的意義,即使在中西部的中等城市如蒙夕、印第安那等地,百分之九十五的家庭已用上電。

同樣有說服力的是那些節省體力的現代化設施都離不開電,比如電熨斗、吸塵器(一九一九年銷售了七十五萬台)、洗衣機、烤麵包機和熱水加熱器。在愛迪生盤算著如何建立第一個電網後僅僅三十年,電已經成為整個美國都市生活的日常。許多妻子辭掉了女傭,自己做起容易許多的家務。

生活中的大小家電都需要用電!實在沒辦法想像沒有電的生活啊。圖/Smoth 007 @wikipedia

儘管電燈和洗衣機很方便,也沒能像一九二〇年代初期收音機進入家庭時所帶來的巨大變化和喜悅,但這是第一次,正如特斯拉曾經斷言,人們能夠接通距離遙遠的世界,從一個大木盒裡收聽到生疏的聲音。現在,當球隊到城外去比賽,總統要發表演說,或是一位著名女高音要在紐約演唱,美國人都能跟蹤這些事件。廣播劇令他們著迷,笑話讓日子變輕鬆。

在十年之內,幾乎每個(用電的)美國家庭都有一部無線電收音機,這難道不令人吃驚?如果說無線電對國家團結和激勵少年成長有重大影響,這也許是言過其實,但是電的力量確實讓人能分辨出事物的重要與輕微、宏偉與愚蠢。

若是說到廣播演說,莫忘羅斯福的「爐邊談話」啊。圖/Hohum@wikimedia

推展鄉村電氣化

由於電在早先幾十年中純粹被當作商品,所以內陸地區的居民很少有機會使用電。例如截至一九三四年,全國只有十分之一的農場有電,因為電的服務是由利潤多寡來決定。羅斯福總統率先提出一個觀念:遠離城市的農民也應該和住在城市與鄉鎮的美國人一樣享受用電的益處。(由於長期以來完全被視為謀取經濟利益的商品,所以民用電力設施建設停滯不前。)

新的安排隨著政府支持鄉村電氣化而向前進展,但是由於帶電的高壓線要橫跨高山和草原進入遙遠的農莊,美國政府花費了二十五年的時間才結束了內陸居民長期依靠蠟燭和煤油燈照明的歷史。在這幾十年當中,電成為現代文明的生命血脈,它的價格幾乎下降了一半,而且,農場主很快就和商人與家庭主婦一樣,用電來做各種繁重的勞動。

羅斯福在那一次次的談話中,穩定了民心,也藉此傳達政策內容,其中也包含了「鄉村電汽化」。圖/Social Security Online@wikipedia

電力的使用永遠改變了我們的生活

雖然電為我們帶來極大益處,賜予我們眾多神奇的禮物,但是它的存在不可避免帶來一些弊端(雖然僅僅是少量),不可否認的是我們的世界被各種各樣機器帶動,變得比以前吵鬧,到處是馬達和發電機的嗡嗡聲、隆隆聲和引擎的轟鳴,持久用電帶來了噪音。

自然界的聲音如草原的寧靜,都被人造嘈雜聲淹沒。經過幾十年的工業發展,曾經群星閃爍的美國夜空已逐漸被人造電燈替代。如今,當夕陽西下,夜幕降臨,世界不再是一片漆黑,而是呈現一片黃灰色,尤其是地平線上緣。因此人們很難且經常看不到天上的群星了。在《充電的美國》一書中,有人哀歎道:

「處於機器時代的我們給自己帶來了夜間的敵人,現在夜晚也不再像它原先的樣子……今天的文明社會充滿這樣的人,他們對詩情話意情調的夜晚絲毫沒有概念,甚至沒有見過真正的夜晚」。

圖/Free-Photos@pixabay

電方便人們管理生活,但也打破了大自然時間和季節的節拍和韻律。工作與家庭生活的寧靜就像消失的自然光線一樣不復存在,也不再有家人圍聚在壁爐前取暖和照明的情景了。男女老少多退縮到他們舒適方便的家裡,或被迫越來越常在照明良好的辦公室和工廠裡辛苦工作。

電氣設備的興起,如無線電收音機、電影、電視、影片、電腦和網際網路,意味著這一階段生活水準的提高,不過人們透過螢幕被動地感受生活,看到與觀察到的活動都是別人的。而在過去,欣賞或參加音樂、戲劇、舞蹈、政治活動、演講或運動會的人都是實際參與或是當現場觀眾。十九世紀的人類經驗是第一手的、親身的、直接的、真實可靠的,除了那些書面文字和圖像,包括繪畫和照片。電為我們帶來豐富多彩的新經驗,但其中更多是間接經驗。

電器的使用,改變了人們的娛樂與一般生活。圖/mojzagrebinfo@pixabay

尼古拉.特斯拉活著看到他的偉大發明、他送給人類的偉大禮物傳遍大地,正如他所期望照亮了家庭,活躍了社會,振興了整個國家。儘管晚年生活艱辛且挫折,但永遠是理想主義者的特斯拉說:

「我不斷體驗到無法用文字表達的滿足,那就是我的多相(交流電)系統已被全世界使用,減輕了人類的束縛,並帶來舒適與幸福。」

鐵路和電報發展改變了舊時代長期以來對距離和時間的觀念,蒸汽機暗示了機器創造能量的潛力。電解開了第二次工業革命的韁繩,賜予人類難得的財富:由於黑暗,我們曾經損失了數不清的時間;由於繁重辛苦的勞動,我們失去了更多時間。沒有了這些損失,人類認識周圍世界的能力和想像力得以充分釋放發揮。

如今,即使我們承認失去了十九世紀的親密與真實,遭受不間斷的雜訊侵擾以及機械化對現代生活的衝擊,但是,電的到來大大拓展了人們對時間、能量和可能性的感知力。

電的力量確實偉大。

 

 

 

本文摘自泛科學2018年1月選書《光之帝國——愛迪生、特斯拉、西屋的電流大戰》,商周出版

 

 

 

 

 

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商周出版_96
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閱讀商周,一手掌握趨勢,感受愜意生活!商周出版為專業的商業書籍出版公司,期望為社會推動基礎商業知識和教育。

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用這劑補好新冠預防保護力!免疫功能低下病患防疫新解方—長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2882字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
帕克斯洛維德
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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唱片之父:貝利納與他的唱盤留聲機——《資訊大歷史》
azothbooks_96
・2022/07/02 ・3145字 ・閱讀時間約 6 分鐘

埃米爾.貝利納

埃米爾.貝利納(Emil Berliner),1851 年 5 月 20 日至 1929 年 8 月 3 日。

如果你是一位古典音樂發燒友,那麼一定聽過德意志唱片公司的鼎鼎大名。這家公司成立於 1898 年,是世界上最早的古典音樂廠商,它的創始人正是唱盤留聲機的發明者——埃米爾.貝利納。貝利納是出色的發明家兼企業家,是當之無愧的「唱片之父」。到目前為止,世界最知名的幾大唱片商標幾乎都與他有關聯。

愛迪生是個具有商業頭腦的發明家,他很在意一項發明的商業前景,因此根本不會花精力去推廣那個音質不太好、用幾次就壞的留聲機。這和他大力推廣照明系統形成了鮮明的對比。

不過,在研究錄音和揚聲裝置的過程中,愛迪生不斷改進揚聲器的語音品質,並將很多的專利授權給了做電話的貝爾。雖然貝爾對留聲機比較感興趣,也改進過愛迪生發明的留聲機,但效果也不是十分理想。

延伸閱讀:愛迪生誕辰|科學史上的今天:2/11

要製造出一種實用的、大家真正願意購買的留聲機,就需要搞清楚聲音中到底包含了哪些資訊,然後將它們不失真地記錄下來;同時,還需要把記錄下來的聲音資訊大量複製,賣給大眾。

早在十七世紀,伽利略就發現聲音和振動相關,這種機械振動在空氣中以波的形式傳播,傳入我們的耳朵,就是聲音。振動的頻率越高,我們聽到的聲音就越高,人們甚至可以通過調整琴弦振動的頻率,發出不同的音高。但是人們並不知道為什麼每個語音聽起來都不一樣,為什麼 a 聽起來是 a,不會是 o。到了十九世紀初,法國數學家和流體力學家傅立葉(Jean Baptiste Joseph Fourier)發明了傅立葉轉換,它可以將任何波動信號變成很多單一頻率的波動信號(正弦波)的組合。

延伸閱讀:無所不能的傅立葉轉換:傅立葉誕辰|科學史上的今天:3/21

這其實揭示了各種複雜聲音的本質,就是各種單一頻率聲音的組合。a 的聲音和 o 的聲音裡面都包含了很多相同頻率的波動信號,但是它們的組合方式不同。a 在某個頻率上音量特別大,而在另外一些頻率音量特別小;相反的,o 在另外一些頻率上音量比較大,因此它們聽起來並不相同。

要想清晰完整記錄聲音的資訊,記錄聲音振動的儀器就需要足夠精確地把不同頻率聲音的變化都記錄下來。同樣的,要想讓揚聲器播放的聲音十分逼真,就需要它振動的頻率範圍和人發音的頻率範圍一致。愛迪生其實僅解決了第二個問題,但是沒能很好地解決第一個問題,即他不能準確地把這種頻率的聲音都記錄下來。

解決第一個問題的,是美籍德裔發明家貝利納(Emile Berliner)。一八七○年,十九歲的貝利納為了躲避普法戰爭,隨著父母全家移民到了美國。貝利納剛到美國時做的是收入最低的工作,包括洗碗和送報。但是出於對發明的興趣,他很快就在電話和留聲設備研發方面嶄露頭角。他改進了電話話筒,並因此獲得專利。這個專利被貝爾買走,隨後他也就順理成章成為貝爾電話公司的一名工程師。

一八八六年,貝利納開始研究留聲機。他把一個圓盤均勻塗上石蠟,然後用一根針在石蠟上記錄聲音的振動。由於圓盤的旋轉比圓筒要穩定許多,而且堅硬的細針在石蠟上劃過時,可以準確記錄下各種頻率聲音振動時的細節,因此從一開始,貝利納研製的留聲機的聲音品質就比愛迪生的好很多。更重要的是,圓盤很容易生產,這種留聲機記錄聲音的材料成本要比愛迪生的低得多。

愛迪生是一個在發明權方面從不讓步的人。他和貝利納打了一場曠日持久的官司,最終獲勝。然而,他的那種圓筒式留聲機雖然後來也改進了聲音品質,但實在不便於普及,很快就在市場上消失了。

在和愛迪生打官司期間,貝利納在柏林開辦了一家唱片公司,這就是著名的「德意志留聲機公司」(Deutsche Gramophone)。直到今天這家公司的黃色商標,依然被音樂發燒友視為唱片高品質的象徵。

德意志留聲機公司(Deutsche Gramophone)的商標。 圖/wikimedia

貝利納還發明了一種大量複製唱片的方法。他在圓形鋅片上塗上石蠟,在錄音時,聲音振動控制的錄音針就會劃去鋅片上的石蠟,然後將鋅片用酸腐蝕,被劃掉石蠟的部分就會被腐蝕出聲道。這樣就得到了唱片的母盤,之後就能大量地複製唱片了,唱片的成本低到工薪階層的家庭完全能夠支付得起。

進入二十世紀,馬可尼在無線電報上的成功讓一些發明家開始嘗試使用無線電傳輸語音和音樂信號。人們將聲音的頻率和振幅載入到固定頻率的無線電波上,並隨著無線電波一同被發送到遠方。在接收端,接收機再將聲音信號從無線電波中分離出來。

一九○六年十二月,美國發明家和企業家費森登(Reginald Fessenden)開始了無線電廣播業務,播放音樂和一些音訊節目。但是由於沒有很好的接收機,這種廣播失真嚴重,而且一台接收機只能接收很低頻率的信號,因此也無法普及。

貝利納研製的留聲機。圖/Wikipedia

人們在進行無線電廣播時認識到,在資訊傳輸中存在一個必須解決的大問題,那就是信號的失真和被干擾。雖然在進行有線傳輸或者無線電報發送時,資訊失真的問題也普遍存在,但是大家對它的認識只局限於信號「足夠好」或者「不太好」。如果是前一種情況,大家就認為此時能夠進行通信;如果是後一種情況,大家就認為此時通信中斷了。

但是到了無線電廣播時,人們發現,儘管收到的語音能夠辨識,但是和說話人的語音聽起來完全不同。至於干擾,有線通信是不容易被干擾的,因為每個設備之間都有自己專用的線路;但是無線通訊則不同,電磁波在經過大氣時,會被自然界本身的電磁波干擾,接收到的信號中混有大量雜訊,有時雜訊甚至比信號還強,以至無法準確辨識信號。

那時還沒有關於資訊失真和雜訊的理論,我們今天常說的失真率、信噪比,都是在資訊理論出來之後才被普遍接受的概念。當時的工程師只能靠摸索來消除失真和雜訊的影響,但是效果並不理想。

這種情況在兩個發明出現之後才得到有效的改善:一是一九○七年美國科學家德福里斯特(Lee de Forest)發明了電子三極管;二是一九一七年法國發明家萊維(Lucien Lévy)提出了超外差式接收原理。之後,馬可尼及時將業務轉移到無線電廣播上來,他在英美等國迅速建立起無線電臺,並在全世界銷售收音機。

一九二○年六月,英國馬可尼公司利用廣播轉播了音樂會的盛況。同年,美國西屋電氣公司的廣播站利用廣播報導了總統選舉的情況。

留聲機和無線電廣播的出現大幅度豐富了人們的生活,大眾可以藉由它們欣賞高水準的音樂和文藝節目,同時,人們獲取資訊的方式也從閱讀報刊書籍逐漸變為聽廣播。當然,人類也從此開始記錄文字以外的資訊。

今天,我們能夠聽到邱吉爾在二戰時的精彩演說,以及馬丁.路德在半個世紀前呼籲人權平等的聲音。那些聲音所傳達給人們的資訊,不僅包括演說的內容,還有他們豐富的情感,這是在留聲機出現前人們完全無法想像的。

當然,對人類來說,更豐富的資訊是在圖片中。

——本文摘自《資訊大歷史:人類如何消除對未知的不確定》,2022 年 6 月,漫遊者文化,未經同意請勿轉載。

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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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呼叫外星生命!如果外星人主動聯絡,我們到底要不要回應?——《關於夜空的 362 個問題》
PanSci_96
・2019/07/25 ・3003字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 491 ・五年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

編按:本文摘自《關於夜空的 362 個問題》,蒐集了英國最長壽科普節目《仰望星空》的觀眾提問。所有你對太空宇宙會有的疑問,都將在本書中為你解答。本節討論的是「呼叫所有生命形式……」。

我們把訊號從地球送出去已經超過五十年了,在接收端的那一頭如果有其他文明,會不會偵測到這些訊號呢?

我們的無線電訊號洩漏到太空中已經大約六十年了,最早傳出去的無線電波已經前進了六十光年。不過,隨著訊號愈來愈遠,它們也會愈來愈分散,更加難偵測。大部分的訊號也受限在很窄的無線電波頻率範圍內,所以它們會和大部分的自然天文訊號有所區別。

先鋒鍍金鋁板,是指安裝在兩艘無人駕駛太空探測器-先鋒 10 號及先鋒 11 號上,一塊載有由人類發出的訊息的鍍金鋁板。圖/wikipedia

當我們尋找外星文明的訊號時,目標是找到與我們相似類型的傳輸,因為那就是我們發射出去的東西,可是誰說外星文明和我們使用的技術是相同的呢?也許他們會用 X 光通訊,而且一直都在發射 X 光束到太空中。如果他們和我們的想法一樣,可能也一直在尋找從其他行星放射出的 X 光,而我們根本沒有大量放射出這種東西。

在地球無線電訊號發射的範圍內,有沒有任何星系裡出現「適居帶」裡存在行星的跡象呢?

我們假設地球已經散發出六十年的無線電波了,這當中有奇怪的、特意發出的訊號,也有來自地面的電視與收音機傳輸時無意間「洩漏」出去的訊號。最早的無線電波以光速前進,所以已經達到了六十光年之外,我們知道在這個範圍內有大約一百顆行星。其中大部分都是氣態巨行星,而且和它們的母星公轉距離都非常接近,不過還是有幾顆距離母星比較遙遠。

「適居帶」一般的定義是在恆星周邊,液態水能夠存在的區域。相對於比較大、比較亮的恆星,比較小、比較黯淡的恆星的適居帶會比較接近母星。

而液態水是否存在,則要靠行星的大氣層決定,一般來說有大氣層會稍微增加行星表面的溫度。

值得一提的一個星系是巨蟹座 55,這裡有五個行星是我們知道的。這顆恆星本身比太陽略小,以名義上適居帶會比較靠近恆星一點。在這五個已知的行星當中,有三個的公轉位置比較接近恆星,第四個比較遠一點。從適居帶的角度來看是很可惜的,因為其中一顆比較靠內的行星稱為「超級地球」,只比地球的質量大八倍多,直徑大約是兩倍。

藝術家筆下的巨蟹座 55e。圖/wikipedia

可惜巨蟹座 55e 這個行星距離母星的公轉距離只有兩百萬公里,公轉一圈不到十八小時,所以可能會被燒成煤炭渣。不過有一個比較大的行星公轉的位置,大約像金星和太陽之間的距離。它所繞行的恆星比較冷一點,就位在接近適居帶的地點,可是這顆行星是一個氣體巨行星,質量大約在海王星與土星之間。如果它有比較大的衛星,而且大氣層夠厚,那麼也許是個可以居住的地方。可惜我們還不能偵測到外太陽系行星的衛星是否存在,所以必須等待進一步的推測。

第二個很有意思的例子是繞著 HD 85512 恆星公轉的行星,距離我們大約三十五光年。這顆恆星比太陽略冷一些,不過這顆行星公轉的位置比較近,大約比水星繞著太陽公轉位置再近一些。這顆行星的質量比地球大幾倍,所以可能是岩石型的。行星表面的溫度會依照覆蓋其上的雲量而定,不過可以大約推測一下。利用一系列的假設,比方說這裡的大氣層和我們的大氣層,組成成分不會相去太遠等,我們可以計算出這裡的表面溫度,確實適合液態水存在。不過這些只是很概略的計算,要到我們真的能研究直接來自這顆行星大氣層的光,才能夠確定。

巨蟹座 55e(右)與地球(左)的大小比較。圖/wikipedia

這個領域的研究進展快得驚人,所以很有可能等你讀到這裡的時候,我們已經在鄰近的恆星的適居帶裡發現了一顆像地球的行星。在二○一一年十月播出的《仰望夜空》裡,我們邀請任職於歐洲太空總署以及倫敦大學學院的泰提妮博士,猜猜看我們再過多久會發現這種行星,而她打賭在一年之內,人類就會發現一顆像地球的行星了!

針對「如果外星生物聯絡我們,我們應不應該回應?」這個問題,有沒有任何科學上的研究呢?

關於這個問題的討論,通常圍繞著「一開始到底為什麼要聯絡?」也許外星生物想要分享它們的知識,讓大家對宇宙的了解更為透徹,這樣的話,真誠與坦白的對話,是對於雙方都有益處的。但是也有可能外星種族是在尋找征服的目標,也許是為了開採地球的資源,或者只是要把人類打包到自己的午餐盒裡。如果是這樣的話,我們可能最好不要回應,不過等到我們了解這一點時,可能也太晚了。如果這種溝通看起來是特別針對地球的,那麼可能他們已經發現了我們的存在,也可能已經在路上了!

圖/needpix

很多人都提出意見,認為我們不應該與外星人聯絡,因為他們可能是來毀滅我們的。可是也有人會認為,如果他們成功做到了星際間的通訊,並且來到這裡,那麼他們可能不僅僅是為了毀滅與戰爭而來。不過如果他們的科技都比我們先進呢?我們眼中的他們,可能就像牛羊眼中的我們,那麼他們會不會穿著人類的毛皮,用香草和香料搭配我們的肉食用呢?

如果我們真的接到來自其他地方的通訊,那麼比較立即需要克服的問題是:

誰要代表我們發言?我們會希望像許多的科幻電影那樣,讓美國來主導對話嗎?

在國際間已經有這樣的討論,比方說聯合國就討論過在這個情況下要怎麼做,包括該怎麼回應,以及我們該說什麼。這樣的決定有時候彷彿可以當作科幻的領域而一笑置之,不過如果來自外星生物的通訊真的來了,到那時候再來想可能就真的太晚了。在此同時,一般的共識傾向我們既然無法把自己的存在隱藏起來,那麼應該不要太大肆宣揚自己,等到我們已經決定好一旦收到回應時該怎麼做,再改變做法。

利用低頻電波陣列(LOFAR)進行「尋找外星智慧計畫」(SETI)是否合理與值得?

低頻電波陣列是建造在歐洲各地的一個巨大無線電波望遠鏡,當中有一個站就在漢普夏的奇爾波頓。不過這個陣列並不是由我們所熟悉的無線電波望遠鏡所組成的,而是一個由無線電天線組成的網絡。

低頻電波陣列是建造在歐洲各地的一個巨大無線電波望遠鏡。圖/wikimedia

它們的作用類似電視與收音機的天線,會同步收集來自廣大天空中的訊號。低頻電波陣列的強大之處在於可以同時集合來自大量天線的訊號,使天文學家能詳盡地觀測任何一個特定的位置。既然結合訊號是由電腦分析所進行,所以基本上低頻電波陣列是可以同時研究各個方向的訊號的。

感覺起來,這對於尋找外星智慧計畫是非常理想的工具,不過這個望遠鏡其實還要符合很多其他目的需求。當然囉,沒有什麼能阻止人們從低頻電波陣列中取得資料,並且加以過濾,找出人造的訊號。

——本文摘自《關於夜空的 362 個問題:從天文觀測、太陽系的組成到宇宙的奧祕,了解天文學的入門書》,2019 年 4 月,貓頭鷹出版