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提出蓋婭假說│科學史上的今天:7/26

張瑞棋_96
・2015/07/26 ・1033字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

蓋婭,希臘神話中的大地之母。她誕生自混沌之中,不但是眾神之母,也創造了宇宙與地球,孕育出自然萬物。英國科學家洛夫洛克(James Lovelock, 1919年7月26日 – )腦中不由浮現蓋婭溫柔地將整個地球環抱懷中的樣貌……。

洛夫洛克於 1957 年發明電子捕獲檢測器,可以偵測氣體所含的原子與分子,因此 NASA 於 1961 年請他協助研發可以精確分析行星大氣成分的儀器,以供將來的太空計畫之用,尤其是探測火星的計畫。洛夫洛克在工作的同時,一邊想著是否可能從大氣組成研判火星是否有生命──畢竟地球的大氣組成在生命出現前後即有極大的差異。

1969 年,他根據四年前天文學家透過光譜分析得到的火星大氣組成,大膽預測火星上沒有生命!不只是因為火星大氣絕大部分是二氧化碳。而是因為它處於靜態的化學平衡狀態,不像地球大氣因為生命的作用,二氧化碳與氧氣不斷地循環變化。洛夫洛克思考地球環境與生命的互動關係,而於 1972年提出了「蓋婭假說」(Gaia hypothesis)。

蓋婭假說的論點是:

地球提供了適合的地理條件孕育出生命,繁衍後的生命則反過來改變地球環境,並透過調節作用維持有利於生命的穩定狀態──包括大氣組成、氣溫、酸鹼值等。這整個是由小至細菌、浮游生物,大至森林、動物等地球上所有生命的反饋影響所致;就如同人會調節自己身體一樣,地球也可視為一個超級生命體。

蓋婭假說引起極大爭議,雖然環保份子與部分生態學家極力支持,但多數科學家卻持保留意見,道金斯與古爾德更是大力抨擊,認為作用於個體的天擇怎麼可能會影響到整個星球的穩定。

洛夫洛克於 1983 年以電腦模擬一個布滿只有黑白兩色雛菊的星球,黑白族群的數量會因太陽輻射的高低變化而消長,卻因此維持大氣溫度在一個穩定的範圍;相對地,沒有生命的星球則是隨著太陽輻射變化而氣溫劇烈改變。雖然洛夫洛克以雛菊模型有效反駁批評,爭取到更多支持,但歷史上多次冰河時期更迭以及諸多生物大滅絕事件,也使得蓋婭假說與仍難獲得主流科學界的認同。

反倒是洛夫洛克用電子捕獲檢測器率先在大氣層發現氟氯碳化物,才引領科學家找出南極臭氧層破洞的原因,開啟全球立法避免人為的破壞。如今地球暖化也證實了地球上最有影響力的生物──人類──的確正在改變整個星球的環境;蓋婭假說或許永遠只是個假說,卻是個具體意象提醒我們時時反省人類所應扮演的角色。

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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張瑞棋:我想呈現科學家榮耀的背後,和常人無異的一面
梁晏慈
・2016/03/31 ・2235字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

「以古為鏡,可以知興替。」如果能在過去、現在兩點拉出一條直線的話,未來的趨勢也有機會在我們掌握之中;當我們遇到困難時可以透過過往的經驗,幫助我們下判斷。這就是歷史的重要性!同樣的,歷史的脈絡可以幫助我們學習科學,而且還有機會發現科學家並不是我們想像中的神聖不可侵。2015 年 12 月 22 日在胖地台北,泛科學的專欄作者張瑞棋帶著《科學史上的今天》,和我們分享科學家背後鮮為人知的小故事。

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「從小到大,科學家在我們心中非常偉大,無論是哥白尼的日心說,或者證明地心引力作用一樣的伽利略。這些科學家閃耀著光芒,直到越讀越多書後才發現,光芒的背後其實存在著陰影。這些科學家們的陰影來自信仰權威以及性別。」

信仰

普遍認為哥白尼的日心說之所以不被認可,是因為宗教的打壓。然而另一種觀點是由於哥白尼認為上帝創造的宇宙應該存在著完美對稱的幾何關係,也就是軌道應該是圓形的!但這會和他觀察到的天文現象不吻合,因此與其說日心說的發表示因為教會的壓力,其實哥白尼本身的執迷才是造成學說延宕的原因。又比如提出滅絕說的居唯葉,他認為物種會因為某些災難而滅絕,另一方面在創世後仍物種繼續被創造。由於他深信聖經的創世論,甚至抨擊達爾文的演化論,導致演化論的發展備受阻礙。

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讓我們一起來聽聽科學家背後鮮為人知的故事吧!

權威

除了信仰外,有時候科學家利用自身權威、堅持己見,抑制別派學說,亦會影響科學的發展。你能想像西元十六世紀,醫生們拿著的解剖經典是出自於西元二世紀的蓋倫,且內容漏洞百出嗎?蓋倫是根據其動物解剖的經驗來推斷人體的內部構造,當然和人體的構造有很大的出入。但許多人不改抵抗權威,使得錯誤流傳千年。直到維薩留斯的出現,人體的結構才終於被了解。維薩留斯憑藉著大量的人體解剖經驗,推翻了多年來的理論,加上他有美術的長才,得以將知識快速的更新、傳播。

另一個為人所知的例子是牛頓萊布尼茲。在微積分發展上,英國推崇地位較高的牛頓提出的流數,而非萊布尼茲的微積分,這導致英國的數學研究落後其他歐陸國家。最後一個權威造成的悲劇,讓許多產婦賠上了性命。十九世紀,醫生塞默維斯發現由醫院接生的產婦死亡率遠遠高出了由助產士接生的。他推測原因是醫學系的學生在解剖完大體後沒有清潔,而將細菌帶給產婦。然而其他高傲的醫生們認為:醫生怎麼可能害人呢?而摒棄了塞默維斯的想法。

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性別

女性在科學界受到的打壓也不少:在代數領域有傑出成就的埃米諾特,竟因其性別而無法擔任大學教授;華生看了羅莎琳.佛蘭克林的 DNA  X 光繞射圖片,終於發現了 DNA 的雙螺旋結構,並以此得到了諾貝爾獎。雖然華生得獎的時候佛蘭克林已過世,然而我們可以想像,在當時的社會氛圍下,即便她在世,女性科學家的得獎機率仍然很低;發現脈衝星的喬瑟琳貝爾其成就在天文界有目共睹,然而諾貝爾物理獎的獎座是被指導教授赫維許拿走;吳健雄透過實驗證實宇稱不守恆,但最後是理論學家楊振寧及李政道是拿到了諾貝爾物理獎。

有些時候科學家對抗的不是來自外界的輿論、權威,反對的力量反而是來自科學界:牛頓打壓虎克及萊布尼茲;愛迪生堅持使用直流電系統,並利用交流電椅製造世人對交流電的恐懼,藉此反對特斯拉的交流電系統;發明氫彈的泰勒對前主管歐本海默落井下石,聲稱歐本海默對美國不忠……

我想呈現的不只是科學家的榮耀,還有其與常人無異的一面

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跟著《科學史上的今天》的腳步,我們可以發現科學家或許只在智力上比一般人高超,但其品性仍和常人一樣:他們也會忌妒、也會排擠別人、也會為了得到權力耍手段。如果大家能用平等的角度認識科學家,去了解理論後的時代背景,那學科學就不再只是背公式和定理,而是和一段段生命故事相遇的奇幻旅程。

 

梁晏慈
8 篇文章 ・ 1 位粉絲
梁晏慈,台灣大學化學系研究所。 喜歡聽故事、說故事,還有貓。

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塞勒姆獵巫事件|科學史上的今天:2/29
張瑞棋_96
・2016/02/29 ・1053字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

1692 年,現今的麻塞諸塞州猶是英國的殖民地。2月29日這一天,靠近海灣的塞勒姆小鎮有三位女性同時遭到拘捕,她們是:黑人女僕蒂圖芭 (Tituba)、39 歲的遊民古德 (Sarah Good)、以及幾乎不上教堂的 39 歲婦人歐斯朋 (Sarah Osborne)。她們共同的罪名是──女巫。

賽勒姆巫審。圖片來源:wikimedia@United States Library of Congress

這起事件源自二月初,兩位 9 歲與 11 歲的小女孩突然全身痙攣,蜷伏桌下,大聲尖叫,亂扔物品。其症狀頗符合相傳的著魔現象,加上醫生檢查她們身體並無異狀,於是耳語開始在鎮上流傳。沒多久另幾位女孩也出現類似症狀,在大人的強力要求下,女孩們指認了這三位對她們作法的女巫。

雖然獵捕女巫不算新鮮事兒,早自十五世紀中期開始,歐洲各地就掀起了民間自發的獵巫運動,許多無辜女性被指與魔鬼訂定契約,使用巫術迷惑或傷害他人,因而被嚴刑逼供、慘遭處決。不過這股熱潮到十七世紀末已開始消退,英國本土更是自 1682 年之後就不再有人因為巫術罪名被處死,沒想到十年之後,反而在她的海外殖民地再現獵巫高潮。

她們三人被拘禁後,事件並未就此平息,越來越多人被指控是女巫,對象擴及中上階層,最後連男性也難倖免,到了五月已有 62 人遭到拘禁(歐斯朋已死於獄中)。鑒於事態越演越烈,麻塞諸塞區的行政首長特別成立了由七人組成的法庭專門審理塞勒姆鎮的巫師案,但他們憑藉的卻多是《女巫之鎚》此類書籍中荒誕無稽、形同逼供的判別方法。

1692 年 6 月 10 日,一位愛著奇裝異服,不守清教徒習俗的婦人成為第一位被吊死的犧牲者;7 月 19 日,一次處決五位女性,之後每月都有人被處以絞刑。直到幾位哈佛大學的意見領袖公開抨擊法官採信幻覺、夢境等心靈證據,行政首長才在十月底解散特別法庭,並在半年後釋放所有被羈押的人,總計已有19人遭吊死,一人被刑求而死,還有數人死於獄中。

回顧這起獵巫事件,科學家推斷一開始那些女孩的症狀是因為食用了被麥角菌汙染的穀物;社會學家則從社會背景分析,指出當時原本安寧穩定的塞勒姆遷入大量新移民,一方面原來的居民對新來者懷有戒心,一方面貧富不均引發階級衝突,形成小鎮內部的緊張對峙,因而醞釀出一發不可收拾的獵巫事件。

即使過了三百多年,現今社會仍時時可見因族群、階級或政治立場不同而劃分敵我、亂扣帽子的亂象;鑑古推今,我們豈能不對披上各種不同外衣的獵巫運動保持警戒呢?!

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

 

張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 577 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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【Gene思書齋】科學史上的每一天
Gene Ng_96
・2015/12/28 ・2728字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 471 ・五年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

科學是人類史上最有意義的活動,是人類理性文明的極致。科學關注所有物質世界的各種問題,從小到基礎粒子、大到宇宙,有生命的、沒生命的,可用文字描述的、必須用數學描述的都有。

西方世界從阿拉伯世界找回古希臘的學術傳統,擺脫了中世紀的愚昧,進而產生了科學革命,從此改變了人類對整個世界的認知。科學在上個世界突飛猛進、一日千里、更上很多層樓,基礎科學讓我們對物質世界更加瞭解,讓人類可以應用知識和智慧設計出創新的科技,雖然乍看之下沒有直接的經濟效益,但是沒有電磁學和量子力學的知識,很多iPhone裡的元件永遠不會被發明,就不須低頭滑手機了。如果沒有基礎生命科學對細胞運作機轉的認識,很多抗癌藥物也不會被發明,更甭提瞭解癌症是怎麼一回事。

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Source: wikimedia

然而,儘管我們現在的社會對科學是有一定的信心,否則也不會讓國家投注大量的資源在數理的教育,可是一般大眾對科學的理解仍有限。甭說是非理工科出身的,連理工科出身的人,都未必能夠輕易瞭解非自己主修的科系以後的科系在幹啥,尤其是在專業高度分工的今天。可是天下合久必分、分久必合,跨科系合作和交流卻愈來愈成為趨勢。因此所謂的科普,哪裡只是對社會大眾傳播知識,連科學人之間都要用白話來互相傳播知識,尤其是在出了校園之後。

知識就是力量,可是不管任何學科都一樣,如果只是淺層的知道一些知識,那可能就只是佔了腦中一些記憶量而已。科學的發展當中,最重要的不是在問我們知識了什麼?這不是科學有別於其他知性活動之處,科學最關鍵在是在提問,試圖探討有什麼重要的事情是我們還不知道的?那些不知道的事情有可能有什麼道理?我們怎麼利用邏輯分析和實驗設計來為問題提供解答。要瞭解科學這理性的文明活動,除了知識現在我們有了什麼知識,更重要的是懂得歷史上為何會出現那些問題,過去的人們在不知識問題答案的情況下,誰提出了哪些問題,他們用了什麼方法來解開謎題。

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Source: uni-log

因此,學科學其實也要學科學史,這在西方的科學教育裡,是很重要的一環,我唸博班還有一門課「遺傳學史」(History of Genetics),要求我們閱讀經典的論文,上課討論為何他們當時會問那些問題,以及先賢在面對未知時是怎麼思考的。可惜,在亞洲的科學教育,科學史往往只是小點綴,很多大學科系連一門和該學科有關的歷史的課程都沒有。因為對科學問題的由來和解答的過程不解,所以在亞洲,連科學都能用填鴨的方式來教和學,我還遇到記憶超強的高手,連數學、物理的解題都是用背的。在這樣的情況下,科學怎麼紮根到理工科學生腦中呢?於是科學變成了課堂和實驗室中才需要面對的,在課堂以外的生活和科學不大有關。

也可能是過去歷史才注重背誦,也可能大家對科學家這些怪胎有刻板印象,大家覺得科學史是個冷門的領域。其實,如果我們的科學教育裡,愈早讓學生知道科學的發展史,我們是可能讓理性的科學在我們的社會紮得更穩。可惜考試不考的東西,老師要不要教,那就看老師的熱誠了,但熟誠這東西不科學啊。不過別灰心,現在都什麼時代了,教育還一定要靠校園和教師嗎?現在已開始是個人人都能在網路上找到教育資源的時代了,學校不教的,自己的知識自己學習,自己的智慧自己長!

全台最大的科學社群網站「泛科學 PanSci」,現在就成長到了在臉書有超過26萬粉絲了,很多和科學沾得上邊的議題,網友還聽主流媒體放屁鬼扯嗎?泛科學常常為大家獻上更可靠資訊,有趣程度不下新聞台的腥、羶、色,搞到現在誰是主流和非主流都已難說了!剛剛吃飯看到一個有趣的現象,新聞又在用YouTube的影片或者無關緊要的唬嚨人,餐館裡大家看了看,面露不耐就各自掏出手機邊吃邊滑了。說不定過不了多久,新聞台就會來向泛科學求救了吧。

泛科學臉書粉絲頁前陣子不知不覺多了一個每日的報導,稱作「科學史上的今天」,報導過去某年的同一天,科學史上發生的大事件,或者某位科學家的誕辰,這個小專欄受到大家的喜愛,有些重要的人物或事件,我的臉書朋友們就瘋傳。這個專欄用很淺白的文字為大家介紹了一整年的各種事件和科學家,那是張瑞棋(Richard)的貢獻,一年來的心血也由泛科學企畫集結成好書《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》

Richard非常熱心地提出「科學史上的今天」的專欄計畫,為了尋找每一天科學史上的重大事件和偉大科學家誕辰,他是絞盡了腦汁、作足了功課,全年無休地為「科學史上的今天」撰作文章,沒寫文章的時日,也在尋找資料的路上。他從科技業退休,原本可以享清福,他卻接了這吃力的工作,還出資讓大家有個好社群平台,這毅力和用心是令人非常欽佩的。

《科學史上的今天》有兩大冊,總共超過一千頁,為大家一次準備好一年份的「科學史上的今天」,裡頭的內容涵蓋幾乎所有科學領域!《科學史上的今天》可以讓我們一窺科學史上的百態,裡頭有各種各樣有趣的發現和發明,還有許許多多科學家的生平和豐功偉業!《科學史上的今天》不僅提供了科普知識,也讓大家能夠瞭解到,科學的發展有多麼不容易,是建築在許多有遠見的科學家的辛勤下的!

牛頓 Source: The guardian

偉大的牛頓(Sir Isaac Newton,1653-1727)說過:

「如果說我看得比別人遠些,那是因為我站在巨人的肩膀上。」

而我們如果能看得比牛頓更遠,是因為我們站在了許許多多站在巨人的肩膀上的巨人的肩膀。讀了《科學史上的今天》,我們是不是會看得更遠呢?

一年只有365天(閏年多一天),這本《科學史上的今天》也只有366篇文章。當然,科學史上的重大事件和偉大科學家絕對不止是書中這些,但是只要啟發了大家,今天,對,就是今天,也可能會有重大突破,而你生日當天也可能成為未來「科學史上的今天」的主角!所以還等什麼?趕快去買本回家向科學史上的重大事件和偉大科學家致敬和看齊吧!

Gene Ng_96
295 篇文章 ・ 23 位粉絲
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋