2

5
0

文字

分享

2
5
0

鬼擋牆是真的

陳俊堯
・2009/08/31 ・1324字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 542 ・八年級

作者:丘耀華

當運氣不好的角色在繞圈圈走路的時候,探險故事或是恐怖電影總會將觀眾的情緒瞬間拉到高潮。

打個比方,The Blair Witch Project(美國九零年代的恐怖紀錄片,電影敘述三位學生到馬里蘭山裡拍片,但不幸迷路後在人間消失)這部紀錄片裡,倘若這些學生可以有辦法延著直線在森林內尋找出路,這部紀錄片的恐怖程度一定會減半。然而,無法正確的導航是真的,還是編劇為了劇情所擬寫的故事而已?最新的研究指出,當人類缺乏地標指引的時候,將傾向於繞圈圈走。

本研究的第一作者,德國杜賓根 Max Planck 生物模控學研究所的心理學家 Jan Souman 指出,這研究的想法啟發自於德國一部科學電視節目,名為「頂球」(德語 Koftball,用頭頂足球的意思),此節目主旨在於回答觀眾提出的問題。這節目的製作人連絡在研究觀感與動作的 Souman 和其工作夥伴,以尋求他們的協助,證實「人會繞圈圈走路」這個傳聞是否是屬實。Souman 指出,「我們真的不知道,不過我們覺得這是一個有趣的問題。」因此,這群科學家和此節目合作,結果於 2007 年播出。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

其中一個研究邀請了十五位志願者,蒙著眼睛並攜帶著全球定位系統接收器(GPS),嘗試以直線方式穿越大草原。大部分志願者緩慢的行走,有時候會繞著圓圈走路,而圓圈的最小直徑至少有二十公里。然而,曾經有學者指出,繞著圈子行走或許是因為受試者兩腳之間的力量和雙腳之間的長度有微小的差異,而造成一個人偏向左或右旋轉的趨勢。

然而,在 Souman 的實驗中,絕大部分的受試者並沒有強烈向左或向右轉的趨勢。雖然受試者的雙腳確實有施力上的差異,研究人員發現,這些差異和受試者旋轉的傾向並沒有相關型。此外,當研究人員利用十二毫米厚的鞋底,顯著性的誇大受試者兩腳之間的長度的同時,他們並沒有發現系統型的左右偏的傾向。

這研究結果告訴 Souman,人類偶爾繞著圓圈行走的原因和大腦有關係。當人類被蒙著眼睛的時候,大腦必須藉由有限的資訊來計畫一條直線的路線,包括了來自前庭系統(Vestibular system)的訊息傳入-一個可以告訴大腦平衡感、肌肉和關節動作的感受器。Souman 指出:「所有訊息都有少許的誤差。」簡單而言,這就是造成人類隨機照著曲折的路線行走的原因。然而有時候,一些特定方向的錯誤訊息傳入,就會使我們繞著圈子走路。

Robert Klatzky,一位賓州匹茲堡卡內基美隆大學(Carnegie Mellon University in Pittsburgh, Pennsylvania)的心理學家稱 Souman 提出的解釋「非常簡練確切。」將時間點拉回一九二零年代,當時的研究就已經發現,當無法看見的時候,人類原本筆直的路線會讓人產生偏移的傾向。她指出,在那沒有全球定位系統(GPS)的年代,研究人員無法長時間和遠距離的監控受試者是否有繞著完整的圓圈行走。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

然而,當人們可以看見他們行走的方向時,這又是另一回事情了。Souman 和他的工作夥伴同時也監控受試者在看得見,但卻不熟悉的環境下的步行路線,也就是在德國的一個森林和要感謝製作單位安排位於突尼西亞的公費郊遊--沙哈拉沙漠。在森林裡,受試者只有在陰天的時候會繞著圈子行走。當太陽可以被看見的情況下,受試者可以多多少少延著直線行走好幾個小時。在晴空萬里的沙哈拉沙漠亦有相同的結果。Souman 指出,視覺的線索,例如太陽和影子可以讓人類克服繞著圈子走的傾向。

資料來源:ScienceNow: Why We Walk in Circles [20 August 2009]

原刊載於 30.6 kJ

文章難易度
所有討論 2
陳俊堯
109 篇文章 ・ 22 位粉絲
慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。

0

4
0

文字

分享

0
4
0
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!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
193 篇文章 ・ 297 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
1

文字

分享

0
0
1
為什麼腿短短,走路還搖搖晃晃?解密企鵝賣萌的背後真相!——《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》
晨星出版
・2023/10/24 ・1652字 ・閱讀時間約 3 分鐘

企鵝搖搖晃晃地走路

圖/giphy

說到用兩隻腳走路的鳥類,就不得不提企鵝。企鵝用兩隻腳在冰上搖搖晃晃走路的樣子非常可愛。在水中卻可以自由自在地高速游泳、追捕魚,這兩種樣子帶給人的印象有非常大的不同。

話說,企鵝意外地可以走很長一段距離。牠們會在地上蒐集石頭來作巢,所以當然要可以走到築巢的地點。通常企鵝類的繁殖群會位在距離海岸線幾百公尺的地方,但有時會在距離海岸 3 公里以上的內陸,想像企鵝排成一列搖搖晃晃地走 3 公里,實在是可愛至極。

說是這樣說,但是走 3 公里,我們人類都覺得有點遠了,企鵝真的可以搖搖晃晃走過去嗎?

牠們的走路方式感覺效率很差,好像很累。企鵝走路時腳會使用的力量以及計算其所需能量的研究顯示,企鵝的走路方式一如外表印象,效率很差。大概所有人都會覺得「我想也是」吧,但我們不妨來仔細思考為什麼會效率很差。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
圖/giphy

鵝生好累!企鵝其實一直蹲著?

在討論企鵝的步行時,首先得要知道的是其獨特的體型。企鵝看起來是用兩隻腳站著,腳感覺極端的短。大概因為身上的毛色彷彿穿著燕尾服一樣,總覺得像是人類的喜劇演員一般。

但是牠嚴格說來並不是「站著」。看企鵝的骨骼圖(圖一)就很清楚。髖關節跟膝關節強烈彎曲的姿勢,以人類來說就是「蹲著」。換言之,企鵝時時刻刻都是蹲著的,連走路時也是蹲著的狀態。試著自己蹲著走路看看,就會像企鵝那樣搖搖晃晃地。牠們搖搖晃晃的姿態,背後的祕密就是體型與姿勢。

而由此延伸,企鵝的步行方式非常沒效率的理由,可能就是身體橫向搖擺和轉動幅度非常大。搖擺跟旋轉的動作,對前進而言怎麼看都是不必要的舉動,但是根據之前的研究,其實企鵝不搖晃反而效率會更差。之前也說過雙足步行的動能跟位能要有效率地轉換,才能有效率地運動,但企鵝似乎是用橫向搖擺的動作來進行這種能量轉換。

圖一、企鵝的樣子跟人很像,所以如果讓企鵝在山手線月台上排隊,也不會有人發現(右),但是如果看骨骼(左),企鵝蹲下來就可以跟站著的人類簡單區分開來。

短腿優先?

也就是說,企鵝走路效率不佳的理由,跟牠們這種體型跟姿勢有關。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

企鵝的腳確實很短,以現在還活著的企鵝種類來說,體型最大的皇帝企鵝的體重將近 20 公斤,和澳洲的平胸鳥類鶆䴈幾乎相同,然而比較這兩種鳥類的腿長的話,鶆䴈的髖關節大概在 80 公分高的位置,而皇帝企鵝大概在 30 公分高左右。明明體重差不多相同,企鵝的腳的長度卻只有鶆䴈的一半以下,步行效率差也是沒辦法的事。

本章已經反覆提過好幾次,腿愈長一般來說會步行速度愈快、效率也愈好,企鵝的短腳和蹲下的姿勢非常不適合走路,這點沒有人能否定。

圖/giphy

企鵝的腳會這麼短,恐怕是為了在寒冷地帶保住體溫。雖然也有棲息在熱帶的企鵝,但多數企鵝都棲息在極地,在水中跟地面上不失去體溫就是牠們最重要的課題。四肢末梢要是比較長,就會因為體積的表面積變大,容易失去體溫。所以在寒冷地帶演化的物種,耳朵等突出部位通常都會比較小。

雖然意外地能走很長距離,但企鵝仍然主要屬於在寒冷地區游泳的鳥類,為此演化出的短腿跟蹲著的姿勢,必須讓身體左右搖晃走路來補足才更有效率。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

——本文摘自《鴿子為什麼要邊走邊搖頭?》,2023 年 8 月,晨星出版,未經同意請勿轉載。

晨星出版
12 篇文章 ・ 3 位粉絲

0

2
0

文字

分享

0
2
0
住在大城市的人走路真的比較快嗎?為什麼?——《走路的科學》
八旗文化_96
・2020/03/04 ・3051字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

  • 作者/謝恩・歐馬洛(Shane O’mara);譯者/謝雯伃

每個城市的步調都不太一樣

一般來說,一個城市越大、越富裕,特別是經濟成長率越高,居民就走得越快。

1974 年,心理學家博恩斯坦夫婦(Bornstein and Bornstein)測量了歐洲、亞洲以及北美 15 個城市行人的步行速度,結果發現日常步調會隨著當地人口多寡而不同,獨立於特定文化之外。

所以到底為何要走這麼快呢?圖/pixabay

一般來說,無論哪個國家或哪個文化,較大城市中的行人走得較快。以這些基本觀察為基礎,這些實驗後來又重覆做了數次,用來觀察城市居民的走路速度是否會因為城市的獎勵密度較大(更多餐廳,或火車、公車上更多座位等等),而這些獎勵的競爭也較大,導致日常步調加快?

地理學家吉姆.瓦萊斯萊(JimWalmsley)和加里思.路易斯(Gareth Lewis)在 1989 年提出:「有效率使用時間的需求變得更迫切,生活越來越匆忙」,這都是因為收入以及生活成本增加,導致都會居民的時間價值變得更高。這反映出,對於資源的競爭許多方面細微地改變了我們的行為。我們加快步行速度,無意識地與尋求同樣資源的人競爭。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我們加快步伐,全是為了與他人競爭資源?

博恩斯坦夫婦的論文深受好評,也被廣為引用,但這並非事情全貌。

據推測,有些都市因為特有的因素,影響了人們的走路速度。舉例來說,像孟買這個人口密度特別高的城市,人們走路速度實際上很慢,純粹因為要避開與他人相撞的風險。

我們同樣可以想像在某些特定地方,人們的步行速度可能很快。舉例而言,在某些特別炎熱或寒冷的城市中,人們可能為了要避開高溫酷熱或低溫酷寒,而快步行走於汽車以及建築之間。

影響走路速度的原因不一定只有資源的競爭。圖/GIPHY

生物學家彼得.沃茲(Peter Wirtz)和葛利格.雷斯(Gregor Ries)認為,博恩斯坦夫婦之所以得出這樣的結論,是因為未將他們研究城市鄉鎮人們的年齡或性別組成考慮進去。

換句話說,在其他條件都相同的情況下,城市人口往往較年輕,而較年輕族群平均行走速度會比年長者快。同樣地,男性平均來說比女性走得快;而城市或較小型鄉鎮之間的明顯差異,可能反應出城市裡較年輕、走路較快的男性比小型城鎮或鄉村裡的多。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

沃茲和雷斯也做了一系列樣本數更大且將性別以及預計年齡列入考慮的研究,結果得出:都會居民的平均行走速度,事實上並不比鄉村或城鎮居民更快。

但這並不是結論,這個想法持續被研究者測試。

看來加上年齡與性別組成因素還不夠!

1999 年,一項史上最大的日常生活步調研究,利用了來自 31 個國家最大城市的數據展開調查。該研究檢驗了人口組成以外會造成日常步調差異的各種因素,以及日常步調對於都會居民的哪些福祉會產生影響。該研究檢驗了三個可用來預測步調快慢的不同概念。

  • 第一個是經濟活力。經濟成長率越高,經濟就越有活力,而居民日常步調就可能越快。
  • 第二個是平均來說,越熱的城市居民往往會是較慢的步行者。
  • 第三個則是,在個人主義文化相對盛行的國家,居民的日常步調會比集體主義國家的步調快。

造成不同城市步調差異的原因會是什麼呢?圖/pixabay

研究者把焦點放在都柏林、香港以及聖薩爾瓦多等分歧性極大的城市,測量了這幾個城市中居民的行走速度(在兩個市中心區域間行走 60 英呎要花多少時間)、寄信速度(你多快能走到郵局去買郵票)以及時鐘準確度。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

他們也從氣候、經濟指標、個人主義量表、人群大小、冠狀動脈疾病、抽菸比例以及個別健康等其他公開數據搜集資訊。整合這些資訊後,他們算出整體性的日常步調指數。

根據這項研究,瑞士的日常步調最快,愛爾蘭緊追在後(那時正處在為期十多年的大規模經濟成長中期),然後是德國以及日本(義大利、英格蘭、瑞典、奧地利、荷蘭以及香港依序占前十席),墨西哥敬陪末座。

以更大的全球規模來看,日本以及非前蘇聯區的西歐國家日常步調最快,愛爾蘭則是個人行走速度最快的國家。瑞士則符合他們給人的刻板印象,在時鐘準確度上排名第一。

這些研究無法完全解決的一個議題是人口總數以及人口密度如何影響行走速度。

倫敦的牛津圓環在尖峰時刻交通異常繁忙,極難穿越。然而再過幾條街口,人們就能相對輕鬆地移動。開發新時代的智慧型手機計步器及健康應用程式,應該有助於解決這個問題——找出走路速度可以達到最大的最佳人群密度,只要超過這個密度,走路速度就會降低。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

那麼就讓我們先接受城市中的日常步調確實比較快,這情況與人口分布關係較少,與經濟活力以及人口密度較相關。

轉換到不同情境中,步調也會有所改變嗎?

我們在不同情境中,會改變原先的步調嗎?像是在電扶梯上行走?(母湯)圖/GIPHY

那麼我們做為個人,當我們從一個情境(比如安靜的鄉鎮)轉換到另一個情境(比如繁忙的城市)時,我們會改變我們的走路速度嗎?

研究者認為,這取決於城市中既存的經濟獎勵。

假設我們接受大腦會計算「付出與回饋」的觀點(這並非沒有道理),就代表大腦會試圖在努力以及回報之間達到平衡,即以最少努力達到最大的回報。這就出現了一個問題,那就是大腦是如何計算有多少回報,以及付出多少努力才有成果的問題呢?

試想一下街邊那家不能事先預約的熱門新餐廳,為了去那裡,你會走得更快,還因為與其他想得到同樣獎勵(可能是最好的桌位或是僅剩的桌位)的人競爭,再走得快一點。如果你有兩個選擇,你可能會選擇更具獎勵性的選擇,或那個需要最少努力的選擇。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我們在城市裡似乎會走得更快一點,這可能是因為城市裡有許多資源與獎勵,但我們也在與其他人競爭這些獎勵。我們在日常生活中會有不同類型的努力,無論是尋找什麼,或是走向某件事。然而,無論是哪種類型的努力,為了達成某個目標所花的能量總會在達到某個最大值之後降下來

神經科學家瑞查.沙德梅爾(Reza Shadmehr)要我們想像自己站在機場的入境大廳尋覓著某個旅客的臉。當你看到一張又一張臉孔時,你看到了你在等的那個人。現在問問你自己,那人的身分為何會讓你走快點去迎接他呢?他是你的同事,還是你的孩子?

當然是與孩子相見的內在獎勵較大囉~圖/pixabay

答案很明顯。與你孩子相見的內在獎勵特別大,而這個內在獎勵直接調整了你的走路速度,你會想更快接到你的孩子。有更大獎勵時,我們會走得快些。努力以及對於獎勵的期待如此加成在一起。

現在,我們對我們的步行速度為何在不同城市中有所不同有了基本理解。可能的情況是,城市中的豐富資源讓人們願意付出努力去得到它們;與此同時,這些獎勵的競爭也增加了——我們不只要快速走到那間很棒的新餐廳,還要比其他人更快到。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

因此,控制努力的大腦系統與預估可能獎勵的大腦系統之間存在著緊密連結。努力越多,預期從這個努力中獲得的獎勵也會越多。若一個事物帶來的回報較少,我們走向它的速度就會較慢,反之亦然。

這就是我們在城市中的現況:我們走得快,才能得到火車上的座位或是餐廳的用餐保留時間,因為我們在與其他人競爭城市提供的獎勵。

——本文摘自《走路的科學》,2019 年 9 月,八旗文化

八旗文化_96
34 篇文章 ・ 18 位粉絲
外部視野,在地思索, 在分眾人文領域,和你一起定義、詮釋和對話。