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右腦開發的傳聞與真相

科學松鼠會_96
・2012/04/25 ・2293字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 470 ・五年級

作者:圓兒

當今社會上,兒童右腦開發的宣傳鋪天蓋地,右腦的功用被描述的十分重要,遠遠勝過左腦。右腦開發簡直刻不容緩,萬分緊迫。可事實上,關於右腦的傳言很多,孰真孰假,你對右腦瞭解多少呢?

讓我們先來看看下面的判斷題,你能做對幾個:

1. 右腦主導的人和左腦主導的人數相當,可以通過簡單的測試測出你是哪個腦主導。
2. 愛因斯坦是左撇子,他比常人聰明因為他右腦極其發達。
3. 右腦儲存的信息是左腦的10萬倍。
4. 左腦掌管語言邏輯,而右腦負責情緒藝術和創造力
5. 嬰幼兒是右腦開發的關鍵時期

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答案是,上面幾個判斷題只有最後一題是真的,別的都是沒有科學依據的傳言,你答對了幾題呢?假如你對答案疑惑不已,下面就讓我們就來看看更詳細的解釋吧。

1. 右腦主導的人和左腦主導的人數相當,可以通過簡單的測試測出你是哪個腦主導

答:我們都知道左腦控制右半邊的身體,而右腦控制左半邊的身體。世界上大部分人都是習慣使用右手的,也就是右撇子。而左撇子約佔總人口數的百分之十。但並不是所有的左撇子都是右腦佔主導的。一項美國的統計研究表明,對於語言功能來說,95%的右撇子都是左腦型的,而只有不到20%的左撇子是右腦型的(a)。千萬別相信那些簡單的看圖或者各種題目的小測試,它們並不能測出一個人是左腦型的還是右腦型的,只有通過複雜的腦掃瞄實驗才能確定哪個腦佔主導。

2.愛因斯坦是左撇子,他比常人聰明因為他右腦極其發達

答:沒有任何資料顯示愛因斯坦是左撇子。恰恰相反,很多資料照片證明,他是使用右手握筆並寫字的,這表明他其實更有可能是個右撇子。還有傳聞宣稱愛因斯坦的右腦超級發達,這導致他天才的成就。1999年,三位美國科學家在著名醫學雜誌The Lancet (《柳葉刀》)上發表了對愛因斯坦大腦切片進行研究的論文。他們的一個重要發現是,愛因斯坦的大腦頂葉部分比一般人對稱,這主要是由於他的左頂葉比常人要大,大小和形態類似於右頂葉(b)。而頂葉這片腦區主管著視覺空間認知、數學能力和運動想像能力,這很有可能就是導致愛因斯坦超凡的邏輯思維和空間認知能力的主要原因。這說明,愛因斯坦異於常人的主要是左腦,而不是傳聞中的右腦。

3.右腦儲存的信息是左腦的10萬倍

左腦和右腦在形態和結構上是基本相同的,神經細胞數量和突觸接觸點的數量至少在數量級上也是一致的。沒有任何科學實驗顯示右腦和左腦在信息儲存功能上存在巨大的差別,「右腦儲存的信息是左腦的10萬倍」這種言論基本上可以說純屬是無稽之談。

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4. 左腦掌管語言邏輯,而右腦負責情緒藝術和創造力

這個流傳很廣的「左右腦分工明確」的說法其實可以稱為是對腦科學理解的三大誤區之一。(另兩個誤區是「人的大腦利用率只有不到十分之一」和「腦細胞不能再生」,真相是「人的大腦利用率已經很高,接近飽和」和「部分腦細胞是有再生能力的」。)

這個傳聞可能是由上世紀60年代「裂腦」實驗引申出來的。當時在治療某些癲癇患者的時候採取了把連接左右腦的胼胝體割裂的方式,從而導致患者左右腦的信息交流中斷。後來這些患者做了一些實驗,通過實驗結果人們引發出左右腦功能上差異的猜想。而在本世紀初,通過核磁共振掃瞄儀對人腦的掃瞄的實驗發現,其實左右腦的功能劃分並非是嚴格的一刀切。人們發現,其實在完成語言,邏輯思維等任務的時候左右腦都會參與,而左腦對細節更加關注,右腦則更看重大局(c)。所以說,其實左右腦的差別,是處理問題方式上的差別,而非其功能本身的差別。另外,去年一篇概括了63篇學術文章、72項試驗的關於創造性綜述(d)中明確指出,沒有任何證據顯示創造性與右腦有著什麼特殊關係。

5.嬰幼兒是右腦開發的關鍵時期

這些判斷題裡只有這條是真的。嬰兒時期是大腦發育最迅速的時期,不僅是右腦開發的最佳時期,也是左腦開發的最佳時期。好的訓練不僅僅要開發一半的大腦,而是要調動左右腦共同完成,只有這樣,才能開發出整個大腦最大的潛能。2009年,一個美國的研究小組發現,平時喜歡共同使用雙手的測試者要比只喜歡單手操作的測試者在一些創造性的測試題目中得分高很多。而如果讓那些單手實驗者在做一些創造性的題目之前雙眼左右的平行移動30秒鐘,他們的創造性會大大的增加(e)。研究人員猜測,左右腦的交流增多的時候,人解決問題的能力也增強。各位爸爸媽媽是不是聽聞上面的研究發現都開始摩拳擦掌,打算讓寶寶多做眼睛左右移動的「運動」了?不過很遺憾,研究人員發現雖然這個增強創造性的方法十分簡單有效,但是創造性的增加只是暫時的,也就90分鐘的時間就過期了,所以並不能作為一個可靠的訓練方法。要想提高左右腦的交流,還要讓孩子多做左右腦同時進行的活動,讓左右腦交流成為一種習慣,比如多做左右兩邊同時調動起來的運動,比如學一門雙手演奏的樂器,比如講故事的時候既講注重細節,也顧全大局,這樣才能有效的調動整個大腦,合理的開發整個大腦。

右腦潛能沒有傳說中的那麼巨大,右腦開發也並不比左腦開發重要很多。一個人在思考,處事,判斷,思維,和語言應用的時候都是協調了左右腦共同完成的,左右腦還是需要協調平衡發展才是關鍵。家長在選擇「早教」方法的時候也應該仔細考察其基本的理念和科學基礎,切勿被華麗的外衣所迷惑。

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發表在《時尚育兒》,有刪改。

參考資料

  • a. Taylor, Insep and Taylor, M. Martin (1990) “Psycholinguistics: Learning and using Language”. page 362
  • b. Sandra F Witelson, Debra L Kigar, Thomas Harvey, The exceptional brain of Albert Einstein, The Lancet, Vol 353, 2149-2153, 1999
  • c. G. R. Fink, P. W. Halligan, J. C. Marshall, C. D. Frith, R. S. J. Frackowiak & R. J. Dolan, Where in the brain does visual attention select the forest and the trees? Nature 382, 626 – 628 (15 August 1996)
  • d. Dietrich A, Kanso R., A review of EEG, ERP, and neuroimaging studies of creativity and insight. Psychol Bull. 2010 Sep;136(5):822-48
  • e. Shobe ER, Ross NM, & Fleck JI (2009). Influence of handedness and bilateral eye movements on creativity. Brain and cognition, 71 (3), 204-14

原文發表於科學松鼠會

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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跳脫古典數學邏輯!直覺主義的興起——《大話題:邏輯》
大家出版_96
・2023/04/08 ・1479字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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非古典邏輯:直覺主義

布勞威爾 (1881 – 1966)是最早脫離所謂「古典邏輯」系統的學者之一。他反對弗雷格和羅素將數學化約為邏輯的構想,認為數學根基於我們對某些基本數學物件(如數字和直線)的「直覺」,因此他的學說便稱為「直覺主義」。

直覺主義。圖/大話題:邏輯

惡魔論證

布勞威爾主要將焦點擺在無限集合和序列上,例如所有正數的集合和無理數(如 π 和)小數點後的數字形成的序列等等。他的論證大致如下:

我邏輯上能證明 666 這個序列一定會出現在任何無理數(如 π)的擴張裡。因為若主張 666 不在裡面,就代表 666 不出現在 π 的小數點後數字的任何地方,但這一點在數學上是無法證明的。就算世界上所有白紙都寫滿π的小數點後數字,還是有無限多的數字沒檢查到。

惡魔論證。圖/大話題:邏輯。

直覺邏輯的興起

雖然布勞威爾只想證明有些數學證明的方式和邏輯證明不同,但有些人發現他的論證也能用來證明某些數學領域的邏輯和其他數學領域不同,甚至有些人還據以建構出一套邏輯系統,並嘗試證明這套邏輯適用於所有數學領域。這套系統就叫「直覺邏輯」。

直覺邏輯系統。圖/大話題:邏輯。

直覺主義 v.s. 歸謬法

直覺邏輯有一個關鍵特點,就是不能用萊布尼茲的歸謬法。歸謬法是先假設某個數學陳述的否定為真,然後導出矛盾,進而證明該陳述為真。但要從「某事的否定為假」推導出「某事為真」就得仰賴排中律,因此在某些數學領域裡,歸謬法並不符合數學應該運作的方式,也就是從公理推導出數學語句。

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直覺邏輯與歸謬法互相對立。圖/大話題:邏輯。

直覺主義的數學熱潮

上述問題在 1930 年代引發了一波新的數學熱潮,不少學者嘗試用直覺邏輯替一些常用的基本數學陳述找到證明,也確實找到了不少。

數學系和哲學系紛紛成立,新的學術領域也隨之誕生。就連希爾伯特的方法明明是直覺邏輯的對手,也被加以改造,只使用得到認可的直覺主義程序。直到這股風潮引起了哥德爾的注意。

儘管後來學者對這場爭辯的興趣削弱了一些,但「唯有構造性證明才能確保一個陳述句為真」的基本看法至今仍然得到不少邏輯學家、數學家、科學家和哲學家支持。

許多人試著用直覺邏輯替數學陳述找證明。圖/大話題:邏輯。

處理未來陳述句的老問題

大約同一時期,波蘭數學家盧卡西維茨(1897 – 1956)1920 年提出的構想勾起了一些學者的興趣。此前十多年,這個構想從來不曾在波蘭以外的地區引起多大反應。盧卡西維茨當時想解決的,是從亞里斯多德到羅素都面對過的老問題。

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編按:「如何判斷大笨鐘一千年後會遇上大雪」這句話的真值?

未來陳述句是邏輯無法確認之事。圖/大話題:邏輯。

——本文摘自《大話題:邏輯》,2023 年 3 月,大家出版出版,未經同意請勿轉載。

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名為大家,在藝術人文中,指「大師」的作品;在生活旅遊中,指「眾人」的興趣。

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白馬 ≠ 馬?當陳述句變成數學邏輯等式!——《大話題:邏輯》
大家出版_96
・2023/04/07 ・2243字 ・閱讀時間約 4 分鐘

從簡單陳述句轉變為複合句——「連接詞」

大約一百年後,克律西波斯(c.280 – c.206 BC)改變了邏輯的關注焦點,從簡單的主述詞陳述句轉向「蘇格拉底是人,且芝諾也是人」之類的複合句。

這是很大的進展。當時甚至有人說「克律西波斯的邏輯就是神會用的邏輯」。我們稍後會見到,克律西波斯的邏輯也是人類使用的邏輯,只不過我們還得等兩千年才會明白這一點。

複合句使用的連接詞不同,其真假受個別句子影響的方式也不同。

出現了「且」、「和」等連接詞。圖/大話題:邏輯。

譬如「不是…就是…」這個連接詞組可以這樣用,也只有「不是…就是…」這個連接詞組可以這樣用:

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編按:「不是」穆罕默德到山那邊,「就是」山到穆罕默德這邊。

其後一千五百年甚至更久,克律西波斯沒有對邏輯留下多少影響。不僅因為他的作品失傳了,只留下他人的轉述,也因為亞里斯多德成了天主教會的心頭好。

「不是」;「就是」的應用。圖/大話題:邏輯。

萊布尼茲定律

接下來兩千年,邏輯學家建構出愈來愈多三段論,有些甚至前提不只兩個。這些邏輯學家就像煉金術士,拿著概念拼拼湊湊,想辦法生出有效論證。最後有一個人在這股狂熱當中想出了方法,那人就是萊布尼茲(1646 – 1716)。

萊布尼茲想到的方法是將陳述句看成代數裡的等式。等式使用等號(=)來表達式子兩邊數值相等。

例如:x2 + y2 = z2

萊布尼茲將等號帶進邏輯裡,用來指稱 a 和 b 等同。

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萊布尼茲定律的陳述句。圖/大話題:邏輯。

自此之後,這個等同式就叫做「萊布尼茲定律」。萊布尼茲將 a = b 拆成兩個不可分割的述句「a 是 b」和「b 是 a」,意思是「所有 a 都是 b」和「所有 b 都是 a」。

例如:「所有單身漢都是沒結婚的男人,且所有沒結婚的男人都是單身漢。」

若 a 和 b 等同,那麼陳述句裡的 a 就算換成 b,這個陳述句的真假顯然不會隨之改變。例如,「蘇格拉底是沒結婚的男人,沒結婚的男人是單身漢,因此蘇格拉底是單身漢」。

這個定律很重要,因為有了它,我們就能以有限多的步驟來判斷近乎無限多的句子的真值。萊布尼茲使用的步驟數是四個。

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陳述句中的等同式。圖/大話題:邏輯。

1. a = a

例:「蘇格拉底是蘇格拉底。」

2. 若 a 是 b,且 b 是 c,則 a 是 c

例:「所有人都會死,蘇格拉底是人,所以蘇格拉底會死。」

說「a 是 b」就等於說「所有 a 都是 b」。

3. a =非(非 a)

例:「如果蘇格拉底會死,則蘇格拉底不是不會死的。」

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4. a 是 b = 非 b 是非 a

例:「蘇格拉底是人,意思是如果你不是人,你就不是蘇格拉底。」

利用這四個簡單的法則,萊布尼茲就能證明所有可能出現的三段論。比起亞里斯多德的四角對當,這才是人類史上第一個真正的真理理論,因為它使用事先定下的法則,藉由代換等同的符號(同義詞)來導出結論。

非真即假的歸謬法

萊布尼茲最常用的證明方法是一個極為重要的邏輯工具,深受後世邏輯學家和哲學家喜愛。他稱呼這個方法為歸謬法。

這個工具很簡單,卻好用得驚人,自萊布尼茲發明以來便廣獲使用。我們用一個例子來講最清楚。

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檢驗「打籃球」得陳述句是否為真?圖/大話題:邏輯。

使用歸謬法時,我們先假設要檢驗的那個陳述句為真,再看它能導出哪些結論。如果導出的結論互相矛盾,我們就知道那個陳述句是假的,因為矛盾永遠為假。

歸謬法有一大好處,那就是即使我們不知道如何證明,也能判斷一個陳述句的真假;只要證明這個陳述句的否定會導出矛盾,就知道它是真的了。

歸謬法僅用真假二分,但卻沒有提出證明。圖/大話題:邏輯.

新工具

「我發明的這個工具完全使用理性,是裁決爭議的判官、解釋概念的權威、衡量可能性的天平、指引我們穿越經驗之海的指南針,是萬物的清單、思想的表格、檢視事物的顯微鏡、預測遙遠事物的望遠鏡、通用的演算法、不使詐的魔術、不空妄的計謀,也是人人都能用自己的語言閱讀,所及之處皆會帶來真宗教的經文。」

萊布尼茲致信漢諾威公爵,1679 年

不難想見,天主教會將萊布尼茲視為異端。但「思想有其必然法則」的想法卻對西方哲學家產生了深遠的影響,包括康德、黑格爾、馬克思和羅素。

萊布尼茲的思想影響到後世許多西方哲學家。圖/大話題:邏輯。

——本文摘自《大話題:邏輯》,2023 年 3 月,大家出版出版,未經同意請勿轉載。

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