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從大數據中看出端倪,瑪莉發現中洋裂谷──《聽見海底的形狀》

貓頭鷹出版社_96
・2018/12/22 ・5046字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

編按:本文選自《聽見海底的形狀》第十章,講述地質學家瑪莉‧薩普與研究夥伴布魯斯繪製海底地形圖,進而發現中洋裂谷的故事。

研究船來來回回,先拼湊完整大西洋航線

一九五二年九月,瑪莉的辦公室有一落紙箱,紙箱裡是一卷又一卷由博士和他的學生利用亞特蘭提斯號研究船,從一九四七年夏天蒐集至一九五二年九月的聲納紀錄。她另外還有一份記載研究船航線的詳細資料。這五年間,亞特蘭提斯號多次往返美國東岸與歐非兩洲西岸,航線有長有短。每一次的航程路徑──也就是航道(好比動物留下的獸徑足跡)──皆清楚標示在航海圖上。該紀錄亦定期標示經緯度,好讓測得的深度可與測定位置互相吻合。

由於研究船鮮少一出海即一口氣橫越大西洋,因此大部分的航線都經過縝密的編纂規畫。舉例來說,研究船可能從瑪莎葡萄園(麻州島嶼名)沿岸出發,橫越大西洋四分之一的幅度(期間每隔一段距離便使用各種工具進行各式實驗,包括採岩芯、撈取沉積物樣本、測量水溫與鹽度,也許再追加上折射震測),然後返回美國;而另一段航程可能只蒐集「四分之一幅度至大西洋中線」這一段的紀錄。搞不好還有誰搶在所有人之前,一路直奔直布羅陀並蒐集聲納紀錄。因此,瑪莉若想取得從瑪莎葡萄園直達直布羅陀的航道圖,她得像剪輯三十五釐米底片一樣,利用前述三份資料設法拼湊出來。剪接中的航道區段猶如一張張電影分鏡。

她得像剪輯三十五釐米底片一樣,利用前述三份資料設法拼湊出來。剪接中的航道區段猶如一張張電影分鏡。圖/pixabay

著手剪接時,瑪莉眼前總共有六份航道圖:最北的一條始於瑪莎葡萄園,終於直布羅陀;最南的一段介於巴西勒西非(Recife)與獅子山共和國自由城(Sierra Leone, Freetown)之間。這些畫在紙上的航道圖如一條條曬衣繩,恣意隨興地垂掛大西洋兩岸;沒有一條完全水平,大多朝海洋中線下垂。把這六條航線加總統計,可見亞特蘭提斯號已航行超過十萬哩,總共產出三千呎長的聲納紀錄紙,也就是堆在瑪莉辦公室角落那疊紙箱裡的紙卷大軍。

點點相連視覺化,繪製海底地形剖面圖

瑪莉後來回憶,她和布魯斯的期望是呈現北大西洋的「完整模樣」,因此他們的下一步是將那三千呎長的聲納紀錄轉譯成圖像──這可是驚世創舉。為了執行這項任務,瑪莉將幾張布紋紙黏接成條,再畫上六幅橫圖;頂端是最北的航道圖,尾端是最南的航道圖,其他四條則依序畫在兩者之間。每一幅圖皆以縱軸標示深度(刻度為一千、兩千、三千及四千噚),橫軸則以五百哩為單位,標示距離。每張圖皆像極了樂譜:五條橫線,線與線之間有固定間隔,標示距離的直線則就像是小節線。

每張圖皆像極了樂譜。圖/pxhere

接下來,瑪莉在圖上標出每一座高峰與低谷的深度,以垂直水平比「四十比一」的幅度放大海底地形的垂直比例。縱軸的一吋相當於一海里(一八五二公尺),橫軸一吋代表四十哩(六四三七三公尺)。瑪莉和布魯斯刻意選擇誇大垂直比例,如此才能看見極可能在無意間忽視的海底細微變化:放大比例後,山脊變得更高(像太妃軟糖一樣朝海平面被延展拉高);而山谷則顯示往海底深鑿的凹溝。他倆之所以選擇四十比一的比例,理由是最長那段航道需要八七.五吋(近七.五呎)的橫幅寬度。

「當年,我們在製圖這方面還有點天真。」瑪莉說,「所以我們弄了一幅需要好幾張製圖桌才容得下的超大原稿。」要說天真,是因為他們認真做出一份不符雜誌或報紙規格且難以複製翻印的原圖,但亦不失為聰明之舉:正因為原圖超大,他們才能看出那些在「可印刷的尺寸」(瑪莉稱為「正常、可對折的圖紙」)之下,極可能消失不見的細微變化。

海底地形剖面。圖/wikimedia

在紙上標出一個個註記深度、宛如五線譜音符的黑點後,她將點與點連接起來──這部分就需要仔細斟酌詮釋方法了。在深度方面,她標記的刻度為每一吋畫一點,但點與點之間呢?如此豈不像少了好些音符的樂譜?音樂家可運用在和絃行進、和聲或旋律方面的知識,於視譜過程中創出新曲,順利完成演奏;瑪莉的做法也差不多,只不過她並非即興創作,而是在尚無數據之處插入假設數值,再與已知深度的各標定點相連。這可不是隨意亂連,而是基於地質學家的紮實訓練,步步為營。然而,不是每個人都能像瑪莉一樣,嫻熟演繹不同深度間的連結;就像在鋼琴前坐下來嘗試即興演奏的大有人在,但多數送出的僅是噪音,而非音樂。

瑪莉在高高低低的鋸齒線下方點上墨點,成果顯示這六份航道圖呈現的海底剖面實在複雜。六幅海底地形剪影,以墨點標註在看似樂譜的圖表上:大陸棚陡降進入大陸坡,大陸隆堆再緩降進入布魯斯尋尋覓覓的深海平原。百慕達群島浮出海平面。十九世紀晚近,眾海洋學家推敲臆測的寬闊中洋脊也出現了。此外,非深海平原之處亦布滿許多細小如石筍的山脈地貌。這是一項了不起的成就:瑪莉的作品是有史以來最精密詳細的海底地形剖面圖。但她並不滿意,她認為她完全沒發現任何新玩意兒。

大西洋中央橫亙了一長條中洋脊。圖/wikipedia

慧眼看出 V 型槽口,難道大陸漂移是真的?

說到底,以前也有人製作過這個區域的部分海底剖面圖,其中絕大多數都是一九二五至二七年之間,由德國研究船「流星號」的幾位海洋學家遠征南大西洋時完成的。這些圖在一九三○年代即已公開發表,而全球科學家也早已見過。事實上,布魯斯之所以在把聲納紀錄交給瑪莉時順帶提起深海平原與大陸隆堆,是因為他已經大致看過這些地貌了。但瑪莉反駁他的缺乏想像力。「我覺得這些地貌原本就相當明顯,哪需要這般胡搞瞎搞?」她寫道,「我想找的是更複雜,或者更細微、不易察覺的差異。」以布魯斯的立場來說,她繼續寫道,他想描繪勾勒的是「不曾出現在任何文獻上、值得明確標示出來」的地理特徵;然而,看在她眼裡,這個想法「絲毫不具智能上的挑戰」。她期望能發現更多東西。

瑪莉日復一日窩在二樓女兒房,持續研究剖面圖。圖/pixabay

這項工作初期就耗去她約莫六周時間。夏去秋來,瑪莉日復一日窩在二樓女兒房,持續研究剖面圖。有時,她和共用辦公室的夥伴會在壁爐生火。她常盯著能眺望哈德遜河景的大窗子,凝視良久。她會花好長一段時間細瞧已確認存在的中洋脊,即海床上抬的寬闊隆起。中洋脊在六幅航道剖面圖上皆清晰可見。也就是說,這道隆起不是單一一座山,而是一條山脈。這時發生了一件事:「當我更仔細研究,試圖解讀與拆解其構造細節時,」她說,「我注意到,在每一幅剖面圖中,中洋脊峰頂附近都有一道頗深的 V 型槽口。」深溝、裂谷。這絕對是新發現。她繼續研究,重複確認聲納紀錄,確定她並未標錯深度。最後她確信她的判斷正確,立刻致電布魯斯。

中洋脊頂峰具有凹陷之 V 型槽口。圖/wikipedia

其結果是兩人首度爆發嚴重爭執。雙手來回比畫,執拗與不願妥協的反覆聲明四射:布魯斯輕蔑大笑,咆哮駁斥瑪莉的女人直覺;瑪莉臉繃得跟拳頭一樣緊。白色布紋紙製成的巨大地圖橫亙在兩人之間,布魯斯用手指猛戳某段裂谷。從這個角度看,崎嶇的海底不也像捕獸夾嗎?瑪莉大罵布魯斯冥頑不靈、食古不化,她說,至少她動腦思考,也想了些東西出來;況且他到底在怕什麼?

她非常清楚他在怕什麼。他們倆都曉得,這道裂谷的存在意味著大陸漂移。魏格納的理論在美國普遍遭到駁斥謾罵,卻也因此廣為人知。比方說,瑪莉就是從密西根教授那兒學到的。許多年後,瑪莉在投稿《自然史》(Nature History)的一篇文章中提到:「假如有一種學說叫大陸漂移,那麼就邏輯而言,極可能涉及『中洋裂谷』這類構造。源自地球深處的新物質自裂谷湧出,將中洋脊一分為二、往兩側推離,也因此推動了不同板塊上的大陸。」她開始描述相關效應,但布魯斯不想聽,也肯定不想看見相關證明。他繞著屋子踱步,手支著腰,指控她做白日夢。瑪莉徹底失去耐性。她得使出最大的氣力阻止自己拿釘書機扔他腦袋。她威脅要再度辭職。同辦公室的其他人早已全員疏散。最後,布魯斯手指著裂谷,飆出這一句──女孩子家瞎扯淡。不可能是那種東西。那看起來太像──

大陸漂移,瑪莉說。

大陸漂移,布魯斯說。

兩人沉默對望。除此之外,你還能怎麼解釋這玩意兒?

連續分布於不同大陸的化石,為大陸飄移的證據。圖/wikipedia

顛覆認知的革命性發現

一九五二年,「大陸漂移」是頗具爭議的字眼。「在當時,」瑪莉在《自然史》文中寫道,布魯斯和「拉蒙居以及全美科學家,幾乎都認為大陸漂移根本不可能發生。」提到「大陸漂移」多半會引起從輕微焦慮至洩氣恐懼等不同反應,這點依個人對自我腦力的信心而定。美國學者不僅認為陸塊不可能漂移,甚至覺得「這幾乎是某種形式的科學異端邪說。」瑪莉寫道,「如果暗示某人相信大陸漂移說,幾乎等同於暗批此人腦袋肯定有問題。」布魯斯對這項假設的反應近乎恐懼,但瑪莉不然;若要說瑪莉曾感到不安的話,唯一的證據不過就是她在告訴布魯斯之前,曾經一而再、再而三不斷檢查而已。

為了解瑪莉何以敢斷定海底有裂谷──正如大陸漂移說所暗示──必須先迅速回顧一下她曾受過的訓練。在地質學家養成過程中,瑪莉學會如何一葉知秋,透過觀察一塊岩石或一片特殊地域,利用其結構、組成與位置等細節,推演其歷史來由,此即岩石的地形學背景資料,解釋岩石何以與如何形成。據瑪莉表示,在校期間的她「沉迷」、「嗜讀」地形學教科書;不論是學校指定教科書,或是她自己找到的那一本,她皆貪婪飢渴地從第一頁讀至最後一頁。

在校期間的她「沉迷」、「嗜讀」地形學教科書;不論是學校指定教科書,或是她自己找到的那一本,她皆貪婪飢渴地從第一頁讀至最後一頁。圖/pxhere

她也提到一項地質系學生很難躲掉的習作:「通常,你會拿到一張可能來自世界任一地點的方塊地形圖,然後,你必須根據地形地貌,推測這塊土地的地質史。」這套方法是她從陸地上學來的,現在她將同一套程序應用於海底研究:當她看見海床出現一道裂谷,她自問,這道裂谷為何出現在這裡、為何呈現如此模樣。裂谷即裂縫,而這道裂縫龐大且連續,還跟地震活動扯上關係,於是,她能想到最簡單的答案即是大陸漂移。

東非大裂谷則是陸地上的裂谷。圖/wikipedia

簡單,卻具革命性:在瑪莉做出重大發現之前,流星號的聲納紀錄已流傳近二十載,卻沒有一個人注意到這道裂谷。除了瑪莉與布魯斯,無人見過大圖版的大西洋中洋脊系統,無人調整比例、壓縮雜訊、凸顯原本不起眼的裂谷,也沒有人將這些黑點和同區域的地震活動連結起來,大膽使用「裂谷」一詞描述其發現。

一九三八年,一位名叫均特.迪里屈(Günter Dietrich)的男子曾於《國際水文評論》(International Hydrographic Review)發表過一篇文章,算是截至當時為止最接近瑪莉與布魯斯的成就。雖然他在一些小海域發現相似的地形模式,迪里屈寫道,不過一旦擴大觀測範圍,「彼此之間是否絕對相關就很難說了。」大西洋中洋脊充滿「一團混亂糾結的峰頂和山谷」。他只看見混亂,瑪莉卻找出模式。誠如布魯斯某次談到的:有人問他,流星號發表那些紀錄時,何以未在科學社群留下深刻印象?布魯斯的答覆是:「沒有人找對方向。直到瑪莉出手才正中紅心。」

當然,布魯斯是後來回顧時才這麼說的。早在一九五二年,他更擔心這道裂谷對於他未來人生的影響;當時他腦中想的是「異端邪說」,而非革命創見。瑪莉將那道裂谷呈現在他眼前,他叫她全部重做一遍。她照辦了。

 

 

本文摘自《聽見海底的形狀:奠定大陸漂移說的女科學家》,2017 年 11 月,貓頭鷹出版社出版。

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貓頭鷹是智慧的象徵。1992年創社,以出版工具書為主。經過十多年的耕耘,逐步擴及各大知識領域的開發與深耕。現在貓頭鷹是全台灣最重要的彩色圖解工具書出版社。最富口碑的書系包括「自然珍藏、文學珍藏、台灣珍藏」等圖鑑系列,不但在國內贏得許多圖書獎,市場上也深受讀者喜愛。貓頭鷹的工具書還包括單卷式百科全書,以及「大學辭典」等專業辭典。貓頭鷹還有幾個個性鮮明的小類型,包括《從空中看台灣》等高成本的視覺影像書;純文字類的「貓頭鷹書房」,是得獎連連的知性人文書系;「科幻推進實驗室」則是重新站穩台灣科幻小說市場的新系列,其中艾西莫夫的科幻小說,已經成為台灣讀者的口碑選擇。

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讓地球大氣層充滿氧氣的星球改造神器:藍綠菌──《藻的秘密》
臉譜出版_96
・2020/01/14 ・3382字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

  • 作者/茹絲.卡辛吉;譯者/鄧子衿

想回到 37 億年前,你可能需要先準備好「氧氣裝備」!

想像你自己來到三十七億年前的地球,在地球從宇宙塵埃聚集成行星之後,已經過了約七億五千萬年。

你站在一座岩石火山島上,往四面八方望去,只見富含鐵質的綠色海水延伸到地平線那端。你所在的這座島嶼上沒有植物,也沒有可供植物生長的土壤。因為土壤中含有植物被分解之後產生的有機成分,然而在三十億年前,地球上還沒有植物。

戴上裝備,出發!圖/pixabay

你可能要像是水肺潛水者那樣攜帶氧氣裝備,因為那個時候的地球上沒有氧氣。事實上,你周圍的大氣是由一氧化碳、二氧化碳和甲烷混合而成,其中可能還有氫氣、氮氣和二氧化硫,或許會致人於死,不過至少溫度是宜人的。

雖然當時太陽的亮度只有現在的七成,但是有二氧化碳和甲烷為地球表面保溫。當時地球自轉的速度是現在的兩倍,所以日出之後六小時就日落,這可能會讓你驚慌失措。

那時候月球和地球的距離是現在的十分之一,讓月球看起來有十倍大,在天空中非常明亮。由於距離地球很近,月球造成的重力效應也很強,海面漲落潮差超過數百呎。你或許可以看到月球上的隕石坑,不過可能得看日子。

當時地球上的火山活動比現在活躍,經常會噴出火山灰和硫酸到大氣中。在清晨與落日時分,天空會呈現黃色和橘紅色。

37 億年前的地球沒有臭氧層,那還有生命存在嗎?

當時地球上的海水量是現在的兩倍,但是水分子一個個消失了,因為大氣中沒有氧氣,也就沒有臭氧層。

曾經有水的金星,現在乾燥無比。圖/wikimedia

在沒有臭氧層的狀況下,來自太陽的大批紫外線能毫不受阻攔地轟炸水,讓水分子分解成氫和氧。比較輕的氫原子很快地逸散到太空中,氧原子則馬上和水中的礦物質結合。在沒有臭氧層的狀況下,地球會朝著毫無生機的狀況進展。金星的命運便是如此,曾經有水的金星,現在乾燥無比。

不過這時候的地球有海洋,海洋中棲息著單細胞細菌,以及類似細菌的單細胞生物—古菌(archaea)。這些微生物和其他所有生物一樣,都需要能量才能運作,以及製造更多細胞的組成成分,以便分裂複製。

它們的細胞壁堅硬,因此不可能經由掠食其他同類來得到能量。不過它們可以把細胞壁外的硫化氫吸收到細胞內,經由化學反應讓硫化氫的電子釋放出來,再利用這些電子合成暫時儲存能量的分子 ATP(三磷酸腺苷)。細胞利用 ATP 和溶解在水中的二氧化碳合成有機化合物,包括生長和生殖所需要的胺基酸、蛋白質、脂質和醣類。

現在地球上依然有許多這類化學自營生物(chemoautotroph),它們生活在海底熱泉,或是黃石國家公園充滿硫的熱泉等這些極端的環境中。但是差不多在你拜訪古代地球的時候(或是前後一兩億年),一種新的細菌在太陽下演化出來了。

黃石國家公園中的大稜鏡溫泉,有些藻類會生長在這樣極端的環境中。圖/wikimedia

這種細菌漂浮在海面下附近,因為含有葉綠素和其他色素而呈現藍綠色。這些色素能吸收含有太陽能量的光子。藍綠菌用這些能量把水分解成氫和氧,產生電子,製造 ATP。然後它們就和化學自營生物一樣,利用 ATP 合成有機化合物,這個過程稱為光合作用。藍綠菌把氧氣當成廢棄物排出, 因此這過程稱為產氧型光合作用(oxygenic photosynthesis)。這是非常複雜的過程,就連今日的科學家依然還沒有解開這個機制的細節。

藍綠菌具備的功能讓它們繁榮昌盛。古菌和其他細菌只是到處飄盪,企盼能遇到它們各自喜愛的化學食物,但是這種新出現的生物並不是分解水中偶然才能遇到的成分,而是分解無所不在的水分子。藍綠菌只要在有陽光的狀況下就能進食,因此繁殖的速度非常快,而且持續產出氧氣。(在二十億年中)這些氧氣飄到大氣中,形成具有保護作用的臭氧層,讓我們的藍色行星免於籠罩於沉沉死氣之中。1

藍綠菌和閃電竟然也有共通之處?!

如果這還不夠厲害,有些藍綠菌種類還有比舞動它們的藍綠色身段更厲害的技術。

地球上的生物需要氮,DNA、ATP、蛋白質和其他生物所必須的化合物中都含有氮原子。地球大氣中一直有很多氮氣,但是氮氣(N2)中的氮原子彼此結合得很緊密,生物無法直接運用。而閃電的電壓高達一億伏特,這等或是更高的能量能夠打破氮氣分子,讓個別的氮原子和氫或氧結合,形成氨、銨鹽(ammonium)或硝酸鹽等把氮固定起來的分子。

閃電可以固氮,但是如果生命只能依靠閃電,就永遠無法登上陸地了。圖/pixabay

但是棘手的地方在於閃電雖然壯觀,卻無法大量產生這類分子。如果生命只能依靠閃電,就永遠無法登上陸地。正當此時,藍綠菌登場了。它們能做到和閃電一模一樣的事,只不過是在微生物的尺度下。

藍綠菌成為地球上主要的固氮生物(diazotroph)。幸好藍綠菌樂於分享,它所固定下來的氮有一半會排入水中,可以被細菌和古菌吸收。如果沒有具備固氮能力的藍綠菌,海洋中的生物形式將會非常簡單,而且數量也不多,只因固定下來的氮不足。

有創意的藍綠菌,讓自己在固氮時,不被氧氣擊倒

不論在過去或現代,藍綠菌固氮都相當不容易。首先它們要能夠製造固氮酶(nitrogenase),這種酵素含有鐵和鉬,能催化固氮反應。除此之外,它們還要防範一個由自己製造的問題:氧氣。

這個問題是這樣的:氧原子的最外層有六個電子,因此它還要再抓住兩個電子,才能讓最外層有八個電子,形成穩定的狀態。早期的海水溶滿了鐵,而鐵原子在最外層有兩個電子,所以你可以想見會發生什麼事──藍綠菌拋棄的氧很快就會抓住鐵,如此一來,藍綠菌就沒有能用來製造固氮酶的鐵原子了。

藍綠菌得要有創意才行。有些藍綠菌在固氮的時候停止光合作用(這樣就不會釋放氧氣了),有些藍綠菌只在晚上不進行光合作用時行固氮作用(但如果沒有陽光照射就會發生混亂)。有些則和同種的其他個體合作,細胞彼此連接成細微的絲狀結構,就像是一串珠鍊。約有十分之一的珠子會停止光合作用,並且讓細胞壁變得更厚,以阻擋氧氣進入。這些特殊的細胞稱為異型細胞(heterocyst),專門固氮,會把含氮分子分享給左右細胞,換來糖類以維持生存。現在能固氮的藍綠菌依然採用這些方法。

藍綠菌要讓自己繁榮昌盛,真的不容易!

藍綠菌要散播到全世界,不只必須解決固氮的問題。它們還面臨兩難的困境:它們需要靠近海洋表面,但是又要避免紫外線破壞 DNA。

為此它們演化出一層細胞外的多醣類(由糖分子連接而的長鏈),稱為黏質(mucilage),它可能是世界上最早的防曬成分,也是它讓藍綠菌具有那典型的黏滑表面。最後,所有的藍綠菌都因為有黏質而變得黏黏滑滑。

總加起來,藍綠菌確實具有各種讓它自己繁榮昌盛的能力。大部分的藍綠菌每七到十二小時可以複製一次,換算下來,一平方呎的藍綠菌可以在兩天之內覆滿一間小辦公室的地板。有些種類的藍綠菌每兩個小時便複製一次,於是同樣的大小在兩天之內就可以蓋滿六座足球場。

不論是哪一種,最早的藍綠菌在數億年中複製的幅度,遠遠超過我們的想像。這段其間,它們也演化出許多不同大小和形狀的種類:球狀、卵狀、桿狀、螺旋狀或絲狀(數量最多的是圓形原綠球藻〔Prochlorococcus〕,它們在 1986 年才被發現,也是最小的藍綠菌,一茶匙的海水有四十萬個原綠球藻)。

藍綠菌如果漂浮在水面上,並且經由黏質黏在一起,就會形成綠色的團塊。這些團塊會吸收當時在水中漂蕩的各種成分,包括碳酸鈣和碳酸鎂之類的礦物質,以及其他死亡的微生物而變得愈來愈稠密。自始至終,這些活生生的藍綠菌能夠藉由黏質滑動,往有陽光的海面移動,並持續增殖。

註解:

  1. 最早進行光合作用的生物並不會造氧氣,它們以紫色的色素吸收近紅外線,從含硫化合物中取得電子,把細小的純硫顆粒當成廢棄物排出。它們沒有如同近親藍綠菌那般昌盛,但是依然能夠在現在無氧的水中續存。

——本文摘自泛科學 2020 年 1 月選書《藻的祕密:誰讓氧氣出現?誰在海邊下毒?誰緩解了飢荒?從生物學、飲食文化、新興工業到環保議題,揭開藻類對人類的影響、傷害與拯救》,2019 年 12 月,臉譜出版

 

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臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

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當大腦找不到地標參照,荒山野徑就能迷路迷到致命——《錯把自己當老虎的人》下
azothbooks_96
・2020/01/21 ・1364字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 486 ・五年級

你若是發現我的遺體,請聯絡我的先生喬治和女兒凱麗。讓他們知道我死了,以及你在哪裡發現我的,這會是天大的恩賜,無論是距今多少年後。

六十六歲的喬拉汀.拉蓋(Geraldine Largay)稍微偏離阿帕拉契山徑(Appalachian Trail)去小解時,並未料到自己會找不到重返山徑的路。人稱喬莉(Gerry)的喬拉汀是退休的空軍護士,曾在家鄉田納西州附近走過其他的山徑,也上過如何走完阿帕拉契山徑的課程。阿帕拉契山徑全長逾兩千兩百英里,橫跨十四個州。喬莉在長達六個月的旅程中,已走了一千多英里。

阿帕拉契小徑。圖/wikimedia

2013 年 7 月 22 日,喬莉試圖傳簡訊給在附近檢查站等候她的先生。她先生已經在那裡等著為她遞送下一段旅程所需的新鮮物資。她在簡訊中寫道:「有麻煩了,偏離山徑去小解,現在迷路了。你可否打電話給 AMC(阿帕拉契山脈俱樂部),看他們能不能派山徑維護人員來幫我? 我在森林路徑北方的某處。親親抱抱。」

由於山間沒有訊號,那則簡訊始終沒寄出,所以喬莉直接在那裡過夜。翌日,官方啟動搜尋, 在濃密的林區裡尋找她的蹤影。搜尋行動持續了數週。

2015 年 10 月,一位為美國海軍效勞的護林員發現一顆人類的顱骨,旁邊還有睡袋。根據《紐約時報》的報導,不遠處還有一個扁平的帳篷和一個綠色背包,背包裡有喬莉的東西,整整齊齊地裝在拉鍊袋裡。旁邊有一本佈滿苔蘚的筆記本,上面寫著「喬治,請讀,親親抱抱」。喬莉在筆記本裡寫道,她找不到回山徑的路後,已經走了兩天。她依循訓練課程的指示,搭起帳棚,希望有人可以找到她。筆記本上最後一次註記的日期是 2013 年 8 月 18 日。

圖/GIPHY

雖然我們無法說,喬莉要是當初做了什麼,就可以避免這個厄運。但她在最崎嶇的路段上偏離山徑,無疑使她迷路的情況變得更加嚴重。在那種崎嶇的路段上,她不需要走多遠,就會被濃密的灌木叢和長相相同的冷杉樹所包圍。那些樹木緊緊地簇擁在一起,你一鑽進去,很快就無法分辨路徑了。你在裡面根本搞不清楚方向,簡言之,那裡毫無地標

你可能覺得,記住街道盡頭有個郵筒,或辦公室外有個公車站牌,沒什麼大不了的。但事實上,能夠識別一些永久的地標,並把它們納入腦海中的地圖非常重要。我們不斷地為腦海中的地圖增添對我們有意義的東西。

想想,如果你需要指引某人從最近的車站到你家。你會用路上的哪些特點來幫他們認路?以我為例,我會指出附近一家裝飾藝術風格的酒吧,一家裡面有超胖海象的展覽館,還有一座埋葬瘟疫受害者的三角形小山。

我們辨識地標的能力如此的重要,所以大腦裡有一個部位專司這項任務,那個部位名叫「後壓部皮質」(retrosplenial cortex)。那裡受損時,就會出現嚴重的導航問題。

——本文摘自《錯把自己當老虎的人》,2019 年 7 月,漫遊者文化

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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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命名與測繪自然帶來的力量——《磐石紀事:追蹤 46 億年的地球故事》
貓頭鷹出版社_96
・2021/04/04 ・2665字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

命名與繪圖

  • 文 | 貝鳶業如

偉大的十八世紀瑞典生物學家林奈,將生物世界組織成有條不紊的階系,其間每種生物都有個名字,都在生命家譜中占有一席之地,由是確立了自然史各個分枝的課題。為事物命名是種近乎神聖的行為,是一種賦權且令人滿足的工作,而分類學(及大量的標本剝製)也在十八、十九世紀成為新興自然科學的主軸。維多利亞時代的自然史博物館體現了科學時代的精神;這些建築裡塞滿了填充過的鳥類、骨骼、化石、結晶等大自然奇珍,被命名、被馴服、埋葬在玻璃匣子裡。

地質領域中可資分類的東西(岩石、礦物、化石、地形、礦物沉積、褶皺、斷層等)之多,使這項工作一直持續到二十世紀。由於無法對這些特徵的形成,提出統一的起源模型,分類架構便使人對大自然的變化性,抱有一種有限且穩固的安心感。有些地質學實體(如礦物)很容易便落入定義明確的分類範疇,而十九世紀那些關於礦物的博學論文(如一八六九年耶魯大學教授戴納那卷帙浩繁的《礦物學手冊》)至今都還在使用,乃是史上同類概要書籍中最為完備者。

美國地質學、動物學和礦物學家詹姆斯 · 德懷特 · 戴納。圖/wikimedia

但其他的地質現象則拒絕被分類,連當時最聰明的人,也掙扎著要確立理想化的柏拉圖式分類範疇,好為難以駕馭的現實罩上結構。

由於經濟上的重要性,發展出一種普世的礦物命名法則在當時是第一要務,但後來證明了這實在是出了名的困難(某程度上而言,至今依然如此)。

以發現於某一特定地區的礦物為基礎的礦石譜系理論都各有特色,而分類架構總是與這些理論夾纏不清。

十八世紀晚期的歐洲到處都是礦業學校,德國、瑞典、法國的學程更是格外蓬勃。許多學程都只由一名遠見思想家和學徒組成,由學徒協助宣揚大師的體系。德國佛萊堡的「水成」學派是由莊嚴的韋納(一七五○~一八一七)領軍,他提出所有岩石和礦石沉積都自海水沉降而成的概念。而在瑞典的烏普薩拉,華勒流斯(一七○九~一七八五)執著於古老冶金學的金屬質變信念,而提出了一個現代觀念,認為了解礦石礦物的關鍵,在於其化學特性(而非顏色等外在的屬性)。在巴黎,由藥材商轉行成為礦物學家的魯埃(一七○三~一七七○)和他更為知名的學生拉瓦榭(一七四三~一七九四),也發展出關於岩石和礦石本質與分布的早期理論。

不過,這些理論只有少數對真正的採礦實務造成影響;礦工的經驗和直覺大體上還比較可靠些。但這些礦業學校卻標示著一種重要的新哲學:地球及其礦物資源是可以分析的,最終也是可以理解的。

被稱為「現代地質學之父」的詹姆斯 · 赫登。圖/wikimedia

赫登的均變說原理(參見第二章)是以他在愛丁堡和蘇格蘭邊界所觀察的岩石為基礎,之後再將地球「合理化」而成。他對西卡角非整合的解釋及其所「發現」的時間深處,顯示主宰地球過去的物理定律,也同樣主宰著現在(赫登的觀察也記錄下火成岩的存在,這是對韋納等水成論者的一記重擊)。

赫登的著作似乎肯定了地球的行止有其邏輯而且可靠,或許不是一成不變,但卻能夠為人所理解:在這個球體的固態部分觀察到明顯無序和混亂的哲學家,現在導出一些結論:以前地球的組成裡,曾經存在過一種較有規律也較一致的狀態;過去曾發生過一些毀滅性的改變;地球的最初結構,已被不論是自然或超自然因素所導致的某些猛烈活動打斷和干擾。

此類結論都是由地形外觀推導而得,而現在,在我們努力要建立的理論當中,所有這些地貌都有了最完美的解釋⋯⋯在解釋實際存在之物時,根本就不需要訴諸任何非自然的邪惡假說、任何大自然裡的毀滅性意外事件,或超自然原因的介入。

我們很滿意地發現,大自然有其智慧、體系和一致性⋯⋯我們當前詢問的結果便是:我們並未發現開始的痕跡,也看不到結束的可能。

科學闡釋的時代與歐洲人在美洲、非洲和南太平洋殖民定居的時間相一致(也一向被用來當作這些行為的合理化藉口)。

探險行動的目的,是要記載下邊土的動、植物和礦物寶藏。劉易斯與克拉克所帶領的一八○三至一八○六年北美考察行動,留下了一些細節豐富、有著細心插圖的筆記本,正是這些官方委託製作的報告當中最好的一批。在美國,為了評估並測繪全國的資源,聯邦和州都成立了地質調查處。這些機構負責進行普查,也就是從事計數和估價,對無限和模糊的有限做出推算。

領導多次重要地質調查的約翰 · 威斯利 · 鮑威爾與科羅拉多河的原住民領袖合照。圖/wikimedia

地質調查處主任鮑威爾(他本人曾領導過一次大規模的美西地質探查)於一八八八年向國會提出第七屆地質年度調查報告,他在其中提到,製作精確美國地形地質地圖的計畫,在戰略上所具有的重要性。

鮑威爾是第一個繪製科羅拉多河下游和大峽谷地圖的人,他對地圖的力量大感讚嘆。地圖就跟分類架構一樣,賦予使用者一種自己擁有所繪題材的感覺。地圖將荒野微型化到可以握在手中、可以用心眼去觀看。

地圖與調查對一八六二年的「美國公地放領法案」和一八七二年的「公眾採礦法」至為重要,兩者都以洛克的原則為基礎,認為任何耕耘一小片土地(且能界定其範圍)的人,便是該土地的合法擁有者。

公地放領法案一直沿用到二十世紀(直到一九七七年才廢止!),公眾採礦法直到今天都還有效。公眾採礦法是駭人的過時立法,現在仍舊容許任何人能以低於每英畝五美元的費用,在公有土地上搜尋並萃取礦物,卻完全沒有考慮到此舉可能導致的環境損害。這些聯邦政策及其背後的哲學,也導致史上最嚴重的體制性社會不義——美國政府一再地違反與北美原住民族所簽署的條約。

這些原則都是洛克財產權加值原則的思想外延,亦即能夠理解、命名和測繪自然的人,就有權剝削自然,但原住民的命名和認知體系卻不被承認為合法。

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——本文摘自《磐石紀事:追蹤 46 億年的地球故事》,2020 年 12 月,貓頭鷹出版社
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