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達文西逝世500週年:地表最強斜槓天才如何養成?

Peggy Sha
・2019/05/01 ・2569字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 496 ・六年級

達文西被譽為世紀天才,除了留下很多達文西密碼外,他最為人熟知的,便是《蒙娜麗莎的微笑》、《最後的晚餐》等等美好細膩的畫作。不過,你知道他除了在藝術方面有卓著貢獻外,也是個超級斜槓的科學愛好者嗎?

能將晚餐吃得風起雲湧,啟發小說和電影的大概也只有達文西了。圖/wikimedia commons

這位文藝復興時代的英才,對於很多事物都有著強烈的好奇心。不同於咱們凡人的三分鐘熱度,但凡是這位大大想要研究的東西,他都會努力鑽研,因此,他在音樂、土木工程、數學幾何、生理解剖、動物植物,乃至於氣象與地質,都有涉獵,在當年可謂是「上知天文、下知地理」,完勝同時代的其他畫家。

東解西剖,揭開人體的秘密

達文西很早就開始接觸人體解剖學,在他的刀下,男人、女人、青年、老人,都無所遁形,他一生中解剖了 30 具左右的屍體。而牛、熊、蛙、鳥,也都是他研究的對象。

他曾與托爾醫生 (dottore Marcantonio della Torre) 合作進行解剖工作,並畫了 200 多篇畫作,並在死後將這些圖畫集結成《繪畫論》出版。(想想當年買的人心裡會有多驚嚇,你以為你買了一本在談繪畫的書,結果裡面充滿了屍體……)

這些解剖讓他深入了解人體的肌肉、骨骼,乃至於血管和神經系統。達文西不僅針對生殖系統、臟器和大腦都做了詳細記錄、描繪視神經在眼球和大腦間的連結,更第一次畫出了子宮內的胎兒。

達文西第一位畫出了子宮內的嬰兒。圖/By Leonardo da Vinci – Hi! Magazine, wikimedia commons

而你我都很有印象、也被無限惡搞的《維特魯威人》,這幅畫的名稱,來自於達文西很喜歡的一位古羅馬建築師。藉由維特魯威在《建築十書》中的敘述,達文西創作了這幅畫作,在其中也藏了許多數學的概念。

圖/giphy

我們可以從圖片看出來,人體分別嵌進一個圓形和矩形中,這是怎麼做到的呢?維特魯威認為,如果以人的肚臍為圓心,可以描出一個圓形,而此人的手指和腳趾將與圓周接觸。另一方面,人們雙臂打直的長度約等於人的身高,因此,我們也可以將人放進正方形中。如此一來,你就可以得到一個又正又圓的人囉!(並不是)

一步~兩步~摩擦~有了力學天黑都不怕

達文西對於各種機械、力學都非常著迷,而他的研究成果,都藏在筆記中。幾年前,有人藉由研究他的手稿,發現達文西早在數百年前,便對摩擦力有了史上第一次系統性的研究。

研究人員認為,「達文西知道兩個滑動表面間的摩擦力與正向力有關,而與兩個表面間的接觸面積無關。」

而他對摩擦力的認識,也有助於各種機械的設計、發明。他曾經擔任軍事工程師,根據紀錄,他曾設計過弩箭、機關槍、降落傘、潛水裝和武裝坦克車等等機具。此外,他也設計過齒輪、腳踏車等等物品。

達文西雖然愛好和平,卻設計過坦克等軍事武器。圖/wikipedia

我在天上飛!達文西的飛行夢

除了地上跑的各種機械,達文西對天上飛的東西也充滿興趣。他用了很長的時間觀察鳥類飛行,藉由觀察牠們拍翅的動作,發明出各式「飛行器撲翼機」(ornithopter)。

想要操作這樣的機器,首先呢,你需要一位飛行員,他要非常忙碌地以手腳操作滑輪組、槓桿,再加上踏板。同時,達文西也貼心地裝上了落地架,要是飛得累了,可以伸縮支架以便安全落地。可惜的是,他進行的幾次試驗都失敗了。

而另一個看上去十分酷炫的「空中螺旋器」(aerial screw),則是用螺絲起子般的葉片來壓縮空氣、輔助起飛。恩……但是這樣的設計讓機身過於笨重,所以螺旋器還是只能留在地上轉轉轉了。

達文西留下的手稿,讓人得以一窺他的創意。圖/泛科市集

…..這麼說,達文西也沒這麼聰明嘛?欸欸,可別小看人家啊,像他發明的三角形降落傘雖然看上去很神秘,卻是十分厲害的呢!曾有人在 2000 年時利用他的設計草圖打造原型機,結果完美通過測試,可以讓人隨風飄搖。

天才之星,始終閃耀

也正是因為達文西在各領域都給了我們很多啟發,大家很喜歡用他來命名各種東西,比如說,美國天文學家 Schelte J. Bus 於 1981 年發現新的小行星時,便以達文西為其命名,稱之為「小行星 3000 李奧納多」。

近幾年引起許多關注的「微創手術」中,也可以見到達文西的名字。發明這種「達文西手術系統」(Da Vinci Surgical System) 的研發公司透露,這種器械的靈感來源便是達文西設計過的機器人。

即便過了五百年,達文西的靈光仍是讓人讚嘆。對於你來說,最吸引你的是達文西哪個部份呢?

參考資料:

達文西傳》(達文西逝世500周年紀念版)泛科市集 79 折優惠中!

文章難易度
Peggy Sha
58 篇文章 ・ 377 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。


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喝母乳的寶寶能提升神經認知功能?——是真的!而且「曾經喝過就有效」

查克爸
・2021/10/26 ・3015字 ・閱讀時間約 6 分鐘

喝母乳的寶寶,真的會更聰明嗎?母乳不僅能夠提供小寶寶所需的營養以及免疫力,而透過母親的生理機制,更能將各種符合自己孩子需求的成分,客製成孩子專屬的母乳。需要發育大腦,就多給些相關的成分,如果要長肌肉也沒問題,媽媽隨時隨地都準備為孩子產製最適合的母乳,這可是任何產業都難以複製的機能。因此母乳被說是對寶寶是最好的禮物,想當然各種與母乳哺育相關的研究主題,便是眾多學者探討了解的目標。

其中,研究智力發展應該是最吸引人的主題之一,不過目前為止也是有研究指出,母乳哺育的孩子,他們的平均智商與沒有母乳哺育的孩子相差無幾,這不知潑了多少人一身的冷水,掃了無數爸媽的興致。但以前的證據說智商沒差異,不代表新的研究一樣沒差異,科學這件事就是會不斷變化,產出新的結論,全世界仍有不少研究都提出母乳可能使寶寶更聰明。

這次要介紹的羅徹斯特大學醫學中心(URMC)神經科學研究所(Del Monte Institute for Neuroscience)的成果就是其中之一,他們這次提出的新證據是與認知能力有關,而且他們的結論應該會讓人眼睛一亮,因為他們發現,母乳哺育的時間長短與 9-10 歲兒童的部分認知發展有關連,而且只要孩子有吃母乳一段時間就可以看出差異[1]

人類積極探索智力,母乳與智力的關係更是熱門主題之一。圖/Pixabay

改變研究方向,找出母乳與智力之間的正向證據

隨著各種研究產出,我們得以知道智力受到很多變項影響,尤其是與父母親直接相關的因素,例如父母的社經地位、智力程度、學經歷等都可能使孩子擁有較高的智力。換句話說,也就是研究者比較了相同教育程度或是經濟程度的母親後,結論是不管有沒有哺餵母乳,他們孩子的智商分數可能相近。

既然知道多種因素可以影響智力,便要在研究方法的設計下足功夫,因為要盡可能控制所有影響,讓母乳哺育的小孩,以及沒有母乳哺育的小孩都能在同一個基準線上比較,才能看出客觀上的差異,或可說是未能控制好混雜因素[2]

不過就如開頭所說,研究目標、方法不同,看到的成果就不一樣,羅徹斯特大學醫學中心這篇藉由分析青少年大腦認知發展研究計畫[3](The Adolescent Brain Cognitive Development Study;ABCD Study)數據的報告,就看到了母乳與認知的正向關係,改而分析更細項的各種認知能力[4],其涉及了執行與感知、學習、記憶、理解、意識、推理、判斷、直覺和語言相關的等各種任務技能。

認知能力分好多,研究分析哪些?

這個認知研究採用 ABCD 研究數據來探討,但為了減少測量誤差的影響(例如孩童曾經暴露會接觸酒精的環境、未參加訪視的兒童等因素),研究者最終保留了 9,116 名兒童的數據,並以此分析母乳哺育時間與神經認知能力之間的關係。那列入分析的認知能力向度有哪些?

向度一共有三項,而且跟每個人都有關,分別是一般能力(general ability)、執行能力(executive function)以及記憶力(memory),而這三項能力各自有其解釋在,如一般能力,美國心理學會對此提出的解釋定義是,一種可以被衡量的能力,且被認為是基礎能力,用來處理所有與智力相關的任務。

再來是執行能力,這個能力則可用來管理和控制工作記憶、注意力,也跟抽象思考等種種認知過程有關,像是設定目標、想像並預見;最後一個是大家耳熟能詳的記憶力,是透過大腦系統所儲存的訊息,是能回憶特定訊息或曾經有過的經歷。

不過這些能力的發展程度真的能評量嗎?放心,各項認知能力背後有眾多的研究依據,也發展出各種不同的測量方式來評定。像是「魏氏兒童智力量表的矩陣推理測驗」就在這個研究被用來測量知覺推理和組織、空間訊息處理等相關的能力;而美國國立衛生研究院的 NIH Toolbox®-Cognition battery,也在這個研究裡被整合運用評估兒童的神經和行為功能。最後通過次數以極多的神經認知測驗,也才讓研究結果得出有吃母乳的小朋友,是能改善某個認知能力。

針對各種能力、認知所開發的測驗,不斷的被開發出來並應用。圖/Pexels

母乳真的有助於認知能力!是哪一項呢?

研究要分析的有一般能力、執行能力以及記憶力,那究竟哪像能力獲得提升呢?鏘鏘,從數據提供的結論是一般能力(general ability)與母乳哺育的時間長短有顯著關聯[1]。但你可能會說「怎麼才提升一種能力?」,這時候我們要關注的是,在心理學上的一般能力也包含多種能力,一般能力只是所有分向能力的統整稱呼。

研究中把這九千多位 9-10 歲的孩子,依照他們吃母乳的時間長短分成四組,第一組是 0 個月的控制組,接著是三組母乳哺育的實驗組,分別是 1-6 個月、7-12 個月以及吃母乳超過 12 個月的寶寶,可以看到在母乳哺育期最短的 1-6 個組別寶寶,他們在一般能力的測驗結果,比起沒吃母乳的寶寶有所提升,而且隨著母乳哺育的時間變長,孩子們在一般能力的發展程度也越來越高。

用另外一個角度來看研究結果就是,今天有某一個家庭選擇餵養母乳,即便哺育期間落在有點長又不算太長的 2 個月或是半年內,對寶寶的神經認知發展來說也是有幫助的,這也符合研究人員的設定目標,因為這有望幫助改善人們的動機,讓更多人想要母乳哺育,不只告訴每個家庭們可以量力而行,也藉此呼籲政府、社會企業能夠更設身處地為媽媽們著想。

母乳哺育與一般能力認知的關聯性較高,且隨著期間變長而增加。資料/參考資料1

研究成果重要,但更該考慮「人」

各種母乳相關的科學證據報告,讓母乳對孩子的好處不言而喻,這次介紹的研究也是,也的確可以藉由這些證據協助家庭做出決定,讓他們決定是否要餵養母乳,但這篇研究成果的重點,是希望能夠「鼓勵」家庭選擇用母乳哺育寶寶,而不是「非得要」。

不可否認的是,母乳哺育對媽媽們是一個壓力來源,常常聽到「給寶寶最好的」,反而讓各種美好變成壓力,像是聽到哪位媽媽不給寶寶吃母乳,各種批評襲來,不餵母乳變成一種罪過。而如果選擇母乳哺育,又可能因為家人不支持而宣告放棄。

母乳對寶寶有幫助,但家人彼此間的支持才更重要。圖/Pixabay


研究也實實在在告訴我們,餵養母乳的意願及時間長短,可是牽涉眾多因素,其中個體因素如教育程度、年齡會改變想法,還有環境和社會文化影素也會影響,例如就業問題、丈夫支持程度、家人態度也都大大的參雜其中[6]

因此每個家庭間的討論、媽媽的個人意願都很重要,有了共識後再來下決定,而當你們決定好要給寶寶母乳,又就差那決定性的臨門一腳時,不妨想想這篇研究提出的結論,「只要曾經給寶寶喝母乳,便有機會提升他特定的認知能力喔」。

參考資料

  1. Lopez, D. A., Foxe, J. J., Mao, Y., Thompson, W. K., Martin, H. J., & Freedman, E. G. (2021). Breastfeeding Duration Is Associated With Domain-Specific Improvements in Cognitive Performance in 9-10-Year-Old Children. Frontiers in public health, 9, 657422. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.657422
  2. Walfisch, A., Sermer, C., Cressman, A., & Koren, G. (2013). Breast milk and cognitive development–the role of confounders: a systematic review. BMJ open, 3(8), e003259. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2013-003259
  3. https://abcdstudy.org/
  4. https://dictionary.apa.org/cognitive-ability
  5. Natland ST, Andersen LF, Nilsen TI, Forsmo S, Jacobsen GW. Maternal recall of breastfeeding duration twenty years after delivery. BMC Med Res Methodol. 2012 Nov 23;12:179. doi: 10.1186/1471-2288-12-179. PMID: 23176436; PMCID: PMC3568415.
  6. Shi, H., Yang, Y., Yin, X. et al. Determinants of exclusive breastfeeding for the first six months in China: a cross-sectional study. Int Breastfeed J 16, 40 (2021). https://doi.org/10.1186/s13006-021-00388-y

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查克爸
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查克爸|醫學生物技術領域 碩士,現職為開發自然科學評量工具的研究 人員,將各種研究設計為科學教育評量工具的同時,也投入喜愛的科普領域。
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