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引起上古神獸「拉馬克 V.S. 居維葉」演化論戰的埃及木乃伊鳥

寒波_96
・2018/12/24 ・3978字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

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公元 1798 年,尚未成為法蘭西大皇帝的拿破崙率軍入侵埃及此行除了大軍之外,也有一隊學者跟隨。在法國佔領埃及期間獲得一塊石碑,隨後法軍戰敗,石碑落入英國人手中,這塊石碑後來將成為破解古埃及文字的關鍵,並以「羅賽塔石碑」的名號聞名於世。儘管石碑本體沒能運回法國,卻仍是由法國人商博良率先解開古埃及文字的奧秘。

在拿破崙的埃及遠征之戰中,征戰之餘也打開了好奇心的缺口,啓發後來的埃及學。

法國人在埃及並非一無所獲,他們將一批文物成功運回法國;而在1802 年時,30 歲的聖伊萊爾 (Geoffroy Saint-Hilaire) 帶回幾隻埃及古鳥的木乃伊,隨後意外引發兩隻上古神獸 ── 拉馬克 (Jean-Baptiste Lamarck) 與居維葉 (Georges Cuvier) 的演化大論戰。[1][2]

A 是居維葉畫像,B 是拉馬克畫像。圖/取自 ref 1

居維葉表示:生物不演化

木乃伊回國的時候,居維葉與拉馬克是法國國立自然史博物館的同事,兩人對演化的觀點卻截然不同。1769 年出生的居維葉比較年輕,那時的他是 33 歲,已經是最頂尖的古生物學家。居維葉怎麼看演化?與其說他對「演化」的看法,不如說,居維葉徹底反對演化的概念,他堅持:生物不會演化

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居維葉覺得各種生物都有個理想的典型,一種生物的身體每一部分都已經完美適應環境。假如身體任一部位發生改變,害得理想型不再完美,就會危害這位個體的生存。換句話說,居維葉認為物種是固定的 (fixity of species),不會隨著時間改變——雖然現在我們知道這是大錯特錯。居維葉是非常厲害的古生物學家,當然還是言之有物的:他從眾多的化石證據中,了解並證明生物是會滅亡的。雖然現在聽起來這好像是小學生都知道的常識,不過這番話在當年卻是劃時代的革命性創見,也因此奠定他一代宗師的地位。

問題是,居維葉知道古代曾有許多後來滅亡的生物,但他卻不認為那些滅團的生物,與現在的生物之間有任何傳承關係。號稱「古生物學之父」的居維葉,他的成就絕對配得上這個稱號。然而,比起拉馬克、達爾文、孟德爾等幾位上古神獸,他相對沒那麼有名,大概與反演化很有關係。

不過在居維葉那個年代,反演化才是主流,畢竟等到 50 多年後的 1859 年,達爾文正式發表《物種源始》時,多數人仍反對演化。

埃及聖䴉木乃伊引發的演化大戰的重要年代。圖/取自 ref 1

拉馬克你說說看啊:生物持續緩慢改變

拉馬克 1744 年出生,當年木乃伊回國時,他是 58 歲,比居維葉年長 25 歲,但拉馬克對演化的見解卻比年輕人居維葉激進很多。他認為:動物會不斷微幅改變以適應環境,除了少數例外。改變的趨勢通常是由簡單變複雜,而最複雜的是人類,所以人類才會位於演化的頂點(他的演化概念不只有「用進廢退」那麼單純)。拉馬克後來將畢生的演化見解寫成《動物哲學(Philosophie Zoologique)》,於 1809 年發表。

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現在我們知道,拉馬克的演化論點雖然開風氣之先,卻有明顯漏洞,他只是比起反演化的居維葉正確許多。然而在那個時代,兩位都是最出色的學者,都希望可以壓倒對方,此時距今三千年的埃及木乃伊鳥來到他們面前,這恰好成為測試演化概念的絕佳材料。

生物會演化嗎?一個結果,兩種截然不同的解讀

他們見到的木乃伊鳥裝在陶罐裡,當年是難得一見的標本(現在應該還是很難得啦)。一開始多數學者認為,古埃及人製作木乃伊的鳥是黃嘴䴉鸛 (yellow-billed stork,舊學名叫作 Tantalus ibis,現在改為 Mycteria ibis),不過這是錯誤的分類。

居維葉正確判斷出,木乃伊鳥是另一個沒見過的物種,他將其命名為 Numenius ibis,後來學名改為 Threskiornis aethiopicus,也就是埃及聖䴉 (Sacred Ibis)。

A 是黃嘴䴉鸛,B 是古埃及人製作木乃伊的埃及聖䴉。圖/取自 ref 1

居維葉獲得難得的樣本後,首度能夠實測他的演化觀點,或是說不演化理論;但是假如拉馬克是對的,距今三千年的古埃及鳥和現代鳥之間,型態將能觀察到差異。

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在居維葉仔細測量埃及古鳥各項型態特徵後,結果令他滿意極了:埃及古鳥和現代同類相比,解剖特徵上沒有任何改變!

埃及古鳥三千年來沒有改變,居維葉喜吱吱宣告勝利:物種果然固定不變!

居維葉 1825 年正式發表論文,當時已經高齡 81 歲的拉馬克,仍然勇於捍衛畢生心血。拉馬克同意居維葉的量測結果,埃及鳥確實缺乏改變,但是他反駁:埃及三千年前的環境與現在沒什麼不同,而生物改變是為了適應環境。環境沒變的情況下,型態缺乏改變也只是剛好。演化的過程連續而緩慢,只經過三千年,又處於少有變動的環境中,累積的差異不足以被觀察到……

以下為設計對白:

「三千年都沒變化,就算更久也不會變啦!假如演化是漸變,不就是隨著時間慢慢累積嗎?三千年累積的結果是零,零乘以幾萬年還是零,更長時間也不會累積更多啦!」

演化大辯論

兩人持續交鋒,直到 1829 年拉馬克以 85 歲高齡去世為止。然而,拉馬克的演化概念已經影響一些當時的人。就在他去世隔年,法國爆發「大辯論 (Great Debate)」,兩派人馬激辯著那時尚未獲得演化之名的演化議題。

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赫胥黎與威伯福斯……的特色畫像。圖/取自 wiki

《物種源始》發表隔年,也就是 1860 年時,演化論支持者赫胥黎 (Thomas Henry Huxley) 與反對者威伯福斯 (Samuel Wilberforce)在英國進行生物是否會演化的辯論,史稱「牛津辯論」。但事實上 30 年前的法國,就已經上演過類似的論戰。

大辯論一方主將是聖伊萊爾,他當年隨著拿破崙前往埃及,後來將木乃伊鳥帶回法國後引爆論戰。聖伊萊爾受到拉馬克影響,在運回木乃伊 28 年後接下火炬。他大致上支持拉馬克的觀點,主張生物會改變,不過他更加強調,生物是符合生物學法則 (laws and principles of biology) 的產物。(「生物學法則」就是後來的「演化」)

聖伊萊爾畫像。圖/取自 wiki

聖伊萊爾主要的對手當然是居維葉,那時也已經 62 歲。居維葉堅定不移,仍然認為物種固定不變,要解釋生物機能的存在,必需訴諸「神聖造物者的意志 (will of a divine creator)」。

居維葉的小正確與大錯誤

這段歷史能給我們什麼啟示?居維葉不是浪得虛名,他對解剖型態十分敏感,研究也符合科學方法。他獲得被錯誤分類的罕見標本後,先由微小的型態差異,正確判斷出那是一種從未記錄過的新物種。他又為了測試生物是否會改變的假說,比較埃及古鳥與現代鳥,由量測得到數據,做出三千年來沒有型態改變的結果。

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居維葉行事按照科學方法,研究所得的結果也正確無誤,可是他反而更堅持己見,因此無法看穿演化的迷霧,最後做出錯誤的大結論「生物不演化」。

科學史上,居維葉不是唯一掌握正確結果,卻提出錯誤觀點的研究者;但是聲望像他如此崇高,被學界主流推崇,卻因錯誤觀點而不幸帶來長久負面影響的研究者,卻也不是那麼常見。

現在事後諸葛的我們可以說,單一研究不足以證實複雜的大議題,可是自己假如處於爭論當下,我們能明白科學證據的侷限性嗎?當主流權威提出詳實的證據,以堅定的語調發言,支持某一立場時,我們是根據證據與推演而認同他的觀點?或是因為權威講話一定是對的,由於信仰權威而盲目跟從呢?再者,兩百年後的我們能記取居維葉的教訓嗎?

居維葉雕像。圖/取自 BESAC

我名叫居維葉,學者中的學者,看看我的功蹟,以為物種會改變的對手們,誰能與我相提並論!

另一方面,「演化」不只是支持或反對這麼簡單,就算都是演化的支持者,對於生物怎麼演化也有不同見解。拉馬克是超越時代,主張演化論的先驅,但是他提出的演化機制,解釋現實世界卻不太管用。我們面對複雜的問題時,能避免陷入二分法思考的陷阱嗎?

就在居維葉與聖伊萊爾大辯論的同時,英國有位家世良好的青年,儘管就讀名校劍橋大學,卻常常不務正業四處遊蕩,讓他爸爸覺得這小鬼哪一天總要敗壞家門。隔年,畢業即失業而混不下去的英國青年,只好跳上一艘叫作「小獵犬號」的遠航船出國深造……大辯論後兩年,居維葉 1832 年 5 月也去世了,此時英國小鬼出海還不到半年。

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延伸閱讀:

參考文獻:

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
193 篇文章 ・ 1093 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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從一片荒蕪到綠色星球:細菌與光合作用如何重塑地球——《你的身體怎麼來的?》
商周出版_96
・2025/01/27 ・3861字 ・閱讀時間約 8 分鐘

喜出望外

海中糟粕化為盎然綠意

這個星球現在仰仗光合作用運轉。

──史緹耶可.戈盧比奇(Stjepko Golubic)

四十億年前,地球的陸塊相當單調,黑色、褐色、灰色的岩石上一片荒蕪,火山朝著無氧的大氣噴發毒素,人類乘坐時光機回到那時間點會立刻窒息。當時地球上僅有的生命形態是細菌,以及比英文句號還小得多的單細胞生物。然而若往前快轉幾十億年,來到距今僅三億五千萬年前後,會發現大氣中氧含量接近人類已經習慣了的百分之二十一,這是個很奢華的數字。

那個年代,海洋中滿是巨大生物四處洄游,植物入侵陸地並為人類的演化鋪路。地球從無法居住的荒土蛻變為藍綠色的生命樂園,這麼戲劇性的轉折是什麼力量在背後推動?

種種因素之中有一項特別醒目:直到一九六〇年代人類才開始意識到光合作用的力量不下於各種地質學事件,改造這顆星球的手段神祕且驚奇,非常難以想像。

地球從荒土到生命樂園的蛻變,歸功於光合作用的出現。圖 / unsplash

改造過程中,光合作用或許曾經引發大規模生物滅絕。科學家一度認為其威力能夠與核戰浩劫相提並論,使這顆行星被寒冰覆蓋化作巨型雪球。但同時光合作用又輔助、甚至促成「不可能」的演化捷徑,進而提高生命多樣性,最終使植物甚至人類得以存在。科學家如何研究太古時代的自然變動?而光合作用又如何將地球鬧得天翻地覆?

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疊層石背後的生命故事

十九世紀末期,有人找到能夠追溯光合作用悠久歷史的第一條線索。那時候沒有任何證據指向距今大約五億五千萬年的寒武紀之前有生命存在,然而一八八二年冬天美國大峽谷深處名叫查爾斯.沃爾科特(Charles Walcott)的岩石收藏家改變了一切,後來還當上史密森尼學會的主席。

沃爾科特的故鄉是化石天堂紐約州由提卡市(Utica)。小時候他生得瘦瘦高高,喜歡在父母的農場以及附近未來岳父擁有的採石場內找化石,十八歲離開校園之後先去五金行當店員,卻自己閱讀教科書、研究化石並撰寫論文、與著名地質學家通信來維繫心中熱情。他曾經蒐集古代海洋生物三葉蟲的化石標本,品質在全世界而言也是數一數二,後來慷慨出售給了哈佛大學。

沃爾科特的勘探技巧十分高明,也藉此就職於新成立的美國地質調查局。一八八二年十一月,地質調查局局長、同時自己也是探險家的約翰.威斯利.鮑威爾(John Wesley Powell)要求沃爾科特勘測迄今為止無法進入的大峽谷深處。

鮑威爾之前嘗試過,但只能乘坐小木舟趁漂流時稍微觀察最底層岩石,後來他就在偶爾有「刺骨寒霧、雪花飛旋」的地方紮營監督,帶人修建一條從峽谷邊緣延伸到下方三千英尺(約九百一十四公尺)處溫暖地帶的陡峭馬徑,並且讓時年三十三歲的沃爾科特帶著三名工人和足夠支撐三個月的食物、九匹上鞍的騾子沿著那條臨時小徑進入谷底。

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「高原之後就會積滿雪,」鮑威爾告訴他:「春天之前你和搬運工無法離開峽谷。希望這段時間裡,你能好好研究地層序列,盡量收集化石。祝好運!」

對沃爾科特而言,這是千載難逢的機會。他已經發現一些已知的最古老化石,例如神似甲殼類但奇形怪狀的三葉蟲。此外,達爾文發表《物種起源》不過四十年前,但因為缺乏最原始的動植物或細菌化石而遭到很多抨擊。批評者仗著沒有化石這點堅稱所有物種都是神造,懷疑論者也要求達爾文證明古代有過更單純的生物,可惜他只能委婉表示若生物體很小就不容易留下化石,希望有朝一日會出現。

充滿驚喜的山谷

沃爾科特深知達爾文的窘境。他沿著陡峭原始小徑下降到幾乎沒有生命跡象的大峽谷谷底,然後用心觀察周遭環境。山谷、懸崖,除了石頭還是石頭,但這一隅紅色天地很得他喜愛,不過同行的化石收集家、廚師和馱獸管理員就未必能夠分享那份悸動了。

他們沿著八百英尺(約兩百四十四公尺)峭壁吃力前行,其中一段就是現在的南科維山徑(NankoweapTrail),一般認為是大峽谷裡最危險的路線,河流地形坡陡水急即使沿岸也難以行走,有時候不得不自己開路以求深入。後來一頭騾子死亡、另外兩頭受傷。旅程中至少一次,沃爾科特筆中的墨水結凍了,但又必須在篝火邊融冰為水給騾子飲用。但最可怕的其實是死寂與孤獨,才三個星期就導致那位化石收集家夥伴憂鬱求去。但沃爾科特不同,能來到谷底他太興奮了,堅持了七十二天才踏上歸途。

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有一天他爬上爬下,對部分岩石中層層線條感到好奇,乍看很像切開的包心菜。這些圖案極不尋常,所以沃爾科特認定是生物,後來將其命名為藍綠菌(最初曾視為藻類)。他還聯想到自己在紐約州看過來自寒武紀時期的類似化石,取「隱含生命」的含義命名為隱藻化石(Cryptozoön)。然而大峽谷的情況有點不同,這些化石明顯可見,卻又位於更古老的岩層內,因此歷史比任何其他已發現的化石都久遠。

沃爾科特在大峽谷的古老岩層中發現了類似藍綠菌的化石,命名為隱藻化石,揭示比已知更古老的生命存在。圖 / unsplash

沃爾科特後來在蒙大拿州等地持續發現同樣古老的隱藻化石,接著其他古生物學家也在前寒武紀岩石內察覺到疑似化石的特殊圖案,種種線索指向最原始生命形式的證據可能保存在寒武紀前的石頭裡。即便如此懷疑論調不斷,尤其某個長期存在爭議的標本被證明了並非化石,而是火山石灰岩經過壓力和高溫形成獨特的礦物沉積。

隱藻化石的爭議:解鎖前寒武紀生命的證據

一九三〇年代,沃爾科特去世的四年後,劍橋大學最具影響力的古植物學家蘇厄德(Albert Charles Seward)決定加入辯論,卻在後來被古生物學家肖普夫(William Schopf)形容是「讓煮熟的鴨子飛了」。蘇厄德在史稱「隱藻化石爭議」的事件中嚴格審視前寒武紀化石證據,得出結論認為這完全是一廂情願,所謂的化石與現存物種之間沒有明顯關係,大型結構並未顯示出由較小細胞組成的特徵。

他主張沃爾科特在隱藻化石找到的環狀圖案可能是海底富含鈣質的淤泥沉積,人類本來就不該期望細菌這樣微小的生物會被保存在化石,最後又語重心長告誡科學家:有些尋找化石的人太過一頭熱,他們宣稱找到特別古老的標本時不能輕信。

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地位如此卓著的人物提出警告,導致地質學家不願再從岩石尋找距今約五億年以上的化石,畢竟找到的機率幾乎等於零。久而久之許多人認定了生命在地球上的歷史很短,這顆星球的前面四十億年、其歷史的九成之中根本沒有生命存在。微生物學家史緹耶可.戈盧比奇指出許多科學家以「前寒武紀」一詞指稱生命尚未問世的太古時期,其實這是陷入「現有工具檢測不到就代表不存在」的思考偏誤,將缺乏證據直接視為否定證據了。

時間來到二十年後的一九五〇年代中期,澳洲年輕研究生布萊恩.洛根(Brian Logan)隨地質學教授菲利普.普萊福德(Philip Playford)探索了位置偏遠的鯊魚灣,也就是澳洲西北海岸一片孤立的鹹水潟湖。站在這兒的海灘,淺藍色海水退潮時會露出如夢似幻的奇景:數百顆三英尺(約九十一公分)高的圓柱狀岩石林立,彼此間距很小,彷彿堅硬粗糙如石塊的蘑菇聚集叢生。

兩人詳細調查了這片怪異石陣,然後意識到理解沃爾科特隱藻化石的關鍵。眼前這些不僅是活化石,還能回答一個經典謎語:什麼東西既死又活?石頭表面曾經活著,是藍綠菌累積起來形成網罩般的構造。海水進出時,這層菌網會捕捉沉積物。而藍綠菌死亡後,沉積物固定在原位如海綿狀的石塔,於是又有新的細菌附著其上、形成新的一層網罩。

細菌以同樣方式在太古海洋中創造出沃爾科特的隱藻化石,現在稱為疊層石,語源是希臘文stroma(層)和lithos(岩)。目前只有鯊魚灣等少數幾個地方能找到疊層石,環境對其他多數生物過於鹹澀無法生存。但另一方面,已經化石化的古老疊層石則在世界各地皆有發現。

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澳洲地質學家偶然發現還活著的疊層石,同時美國兩位地質學家史坦利.泰勒(Stanley Tyler)和埃爾索.巴洪(Elso Barghoorn)也宣布找到了蘇厄德口中不存在的化石標本,其中微生物有單細胞也有多細胞,藍綠菌絲也包括在內,而且這些化石都有大約二十億年歷史。「許多人很震驚的,」戈盧比奇表示:「原本以為生命在寒武紀才爆發,之前什麼都沒有。寒武紀應該是起點才對。」但現在普遍接受最古老的疊層石化石上微生物活在三十五億年前,依舊是地球誕生的十億年之後。達爾文和沃爾科特應該很欣慰。

哪種細菌造出最古老的疊層石?無法確定是已經會行光合作用的藍綠菌,抑或是它們的祖先。不過藍綠菌至少二十四億年前已經存在於海洋。

——本文摘自《你的身體怎麼來的?從大霹靂到昨日晚餐,解密人體原子的故事》,2025 年 01 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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今年跨年該怎麼過?參考一下古埃及人如何慶祝新年
F 編_96
・2024/12/31 ・3339字 ・閱讀時間約 6 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live Science

每逢歲末年初,現代人常以煙火、聚餐與跨年派對迎接新一年的到來;然而,放眼千年以前,古埃及人同樣懷抱著對來年的期盼,也有一系列獨特的慶典活動。表面上看來,他們慶祝的初衷與我們類似:感謝神祇、期盼豐收、送禮祝福親友。然而,古埃及文明在地理與文化方面都有獨到之處,使其新年慶祝方式結合了狩獵、宗教崇拜與曆法運作等多元特色。

在古埃及,所謂「新年」所對應的詞彙是「Wepet Renpet」,意指「一年的開端」。相較於現代的公曆新年固定在 1 月 1 日,古埃及的新年時間其實並不穩定。最初,他們的曆法訂有 365 天,但卻缺乏閏日或閏年機制;因此,每經過一段時間,新年的日期便會與自然時節(例如:尼羅河氾濫或冬至)產生偏移。這種「非固定新年」使古埃及人有時在一年之中,過好幾個「新年」。

古埃及的曆法制度,讓他們有時一年中有好幾次新年。 圖/unsplash

一年過三次年:埃及人新年的多重起點

位於古埃及南方的埃斯納(Esna)神廟,就保留了一塊引人注目的曆法刻文,上面竟然出現了三個「新年慶典」記載。根據研究者的分析,這三次新年分別對應了三個特殊時刻:

  1. 曆法年第一天
    這是古埃及官方曆法意義上的新年開端,象徵著行政、祭典與民生運作上的「一切歸零」。
  2. 羅馬皇帝生日
    當時古埃及已被羅馬帝國統治,羅馬皇帝的生日被視為具有重大政治與宗教象徵意義,故亦成「新年」之一。
  3. 天狼星(Sirius)再現
    當天狼星於東方地平線再次升起,象徵尼羅河泛濫臨近,而農業豐收之期即將來臨。古埃及人將此星視為蘇普迪特(Sopdet)女神的化身,代表一年生命與富饒的迴歸。

此現象導致在同一年裡,他們分別「跨」了三次年,而每次都會舉行一連串盛典,從祭祀神像到群眾歡慶,再到向親友贈禮,皆展現古埃及對神祇與自然結合的崇高敬意,也反映其曆法與信仰交織的錯綜樣貌。

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陽光中的重生儀式:曝曬神像

相較於現代人舉辦煙火晚會或觀看「水晶球倒數」,古埃及最顯著的慶典之一是將神像搬離廟宇、帶至屋頂或廣闊戶外,讓神像在陽光下「再生」。他們相信,太陽神的能量能賦予這些神像新的生命力,推動一年新的循環。

根據考古學家席蒙·康納(Simon Connor)的研究,名為「Wepet Renpet」的新年節日期間,廟方人員會將主神或其他神祇的像抬到廟頂,迎接太陽光的洗禮。一些神像在這過程中會進行修補、重新上色或替換為新的雕像,象徵帶來更強的神力去保護城市與民眾。此刻,群眾可在下方圍觀或以儀式參與,共同見證「神祇自太陽中重獲能量」的神聖時刻。

金字塔與亡靈信仰

既然新年是「一年的開端」,那麼對古埃及人來說,如何兼顧祖先或亡靈,是慶典中的另一關鍵。在尼羅河西岸、吉薩金字塔群所在地,除了有聲名遠播的法老陵墓,還聚集許多神廟與祭壇。根據學者馬薩希‧富卡亞(Masashi Fukaya)在博士論文及其著作中的描述,古埃及人在新年時也會到吉薩或塞加拉(Saqqara)地區,一方面慶祝新年的到來,一方面緬懷已故親屬,祈求來年的健康與祥和。

對古埃及人來說,對祖先與神靈的祭祀缺一不可,因此吉薩或塞加拉(Saqqara)地區也是他們有時新年會拜訪的地方之一。 圖/unsplash

有些文獻記載在金字塔區會進行小規模的遊行,並伴隨祭品與供品獻予法老墓葬或神廟。這同時也是與祖先對話的方式,期望藉由「新年伊始」的神力,讓亡靈與在世者都能共享陽光恩典。這點在一定程度上與現代人逢年過節會祭拜祖先的傳統,呈現出相似的文化意涵。

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新年饗宴:美食、美酒和好友,缺一不可

從古埃及墓葬壁畫以及文獻來看,在「Wepet Renpet」的盛大場合裡,美酒佳餚絕不會缺席。和現今的跨年晚宴相似,古埃及人往往會準備麵包、啤酒、果乾、蔬菜和肉類等多樣食材,用於家族或社群聚會。上層階級更是準備精緻的糕點與香料飲品,尤其是當時盛行「啤酒釀製」,不少繪畫顯示人們載歌載舞,舉杯同樂。

在紛擾的宗教儀式之外,這些飲食活動能拉近社群關係,也給人喘息與娛樂的空間。就如同現代人會邀請親友一同跨年聚餐,古埃及人同樣透過共享美食的方式,在新年轉折時刻互致祝福、凝聚情感。

過年送禮:從「新年瓶」到香料油品

或許最能讓現代人感到熟悉的,就是古埃及也盛行「新年送禮」的風俗。在古埃及的考古發現中,有一類出土文物被稱作「新年瓶」(New Year Flask),通常材質是青瓷(faience)或陶器,容量不大,常用於盛裝香油或珍貴液體。瓶身上還會刻有「願你新年快樂」、「祈求神明保佑」等字樣。

其中,紐約大都會博物館(Metropolitan Museum of Art)收藏的一只新年瓶就有詳細的銘文,表示這件器物是為一位名叫亞蒙荷特普(Amenhotep)的祭司所準備,上面祈求蒙圖神與阿蒙-瑞神賜予他新年的平安與幸福。古埃及學者約翰·貝恩斯(John Baines)指出,這些瓶子常含有香油、水或芳香劑,象徵神祇恩典的傳遞。在充滿宗教色彩的古埃及社會,此類贈禮既代表人與人之間的關愛,也包含了對神祇的崇敬。

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曆法與星象:天狼星再升與尼羅河泛濫

天狼星在古埃及曆法中,佔有重要地位。圖/unsplash

對古埃及而言,曆法並不只是一套抽象的時間度量工具,更牽動著農耕、祭祀與民生的大局。最早訂立的 365 天曆法,是以天狼星(Sirius)的升起作為主要觀測指標;當它自東方地平線再度出現時,象徵尼羅河即將泛濫,孕育肥沃的泥土。

然而,正因沒有閏年的修正機制,古埃及人一年又一年地發現,Wepet Renpet逐漸從夏季「漂移」到冬季,甚至後來落在羅馬帝國統治的歲月裡,也與皇帝的誕辰綁定了同樣的節日意義。如此一來,新年的日期顯得流動性極強,導致有時一年內三次不同的慶祝節點,這種現象在古代文明相當罕見,也成為古埃及曆法最富魅力與矛盾的特色之一。

與現在跨年的相比,哪個比較好玩?

綜觀古埃及的新年慶典,既有與現代相似之處:他們會盛裝慶祝、贈送祝福禮物、與親朋好友共享美食,同時也有著不一樣的宗教信仰特色,如將神像迎接至屋頂或室外曬太陽重獲力量、在吉薩金字塔與亡靈共同迎接新年等。這些傳統因曆法飄移而多次上演,不僅熱鬧,也蘊含著對自然周期的敬畏與對神祇的深層依賴。

對我們而言,古埃及的「新年」透露出一則啟示:人們對更新與希望的期待,自古至今都如出一轍;不論曆法精準與否,我們都需要一個象徵式的時刻,去將過去的遺憾與失敗歸結到「舊時身分」,迎來重頭出發的契機。古埃及人將此時刻與太陽、星象、神明與亡靈結合得天衣無縫,也展現了人類社會在理解時間上的無限想像力。

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古埃及的新年慶祝雖已併入千年歷史之中,但通過考古遺跡與歷史文獻,我們依然能感受到那股對於「開始」的熱情與慎重。金字塔區的祭典煙塵、神廟頂樓的太陽洗禮、親友間互相贈與的祝福小瓶,都在訴說著古人對新一年勝利與豐收的希冀。或許,對古埃及人而言,新年不光是一個日曆換頁的動作,更是一個宇宙、神人合一的神聖時刻——在那瞬間,人與神、陽光與星宿、生者與死者,全都迎來了嶄新的生命循環。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃