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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
  • 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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恐龍稱霸地球的秘訣,竟是牙齒自帶避震器?——《追光之旅:你所不知道的同步輻射》

天下文化_96
・2021/09/12 ・1747字 ・閱讀時間約 3 分鐘

《侏羅紀公園》系列電影掀起大家對恐龍的好奇,但其實科學家早就在研究遠古時代的各種生物。以恐龍為例,平均每星期會發現一種新種恐龍,每年大約會發現五十種新種恐龍。而在探討物種起源及鑑定遠古生物領域,同步輻射分析技術也展現了它的獨特價值。

例如,南非威特沃特斯蘭德大學(University of the Witwatersrand)領導的國際科學家團隊,針對一些世界上最古老的恐龍蛋胚胎頭骨,進行 3D 複製重建,發現牠們的頭骨生長順序與當今的鱷魚、雞、烏龜和蜥蜴相同,研究成果發表在《科學報導》(Scientific Reports)上。

美國自然歷史博物館收藏的恐龍蛋化石,內部留有胚胎構造。圖/WIKIPEDIA

在台灣,由加拿大多倫多大學教授賴茲(Robert Reisz)與台灣學者組成國際團隊,花費兩年時間,運用超高解析二維紅外光譜顯微術,在活躍於一億九千五百萬年前的雲南祿豐龍胚胎股骨化石中,發現殘留有機物,找到古化石內保存複雜有機物的最古老紀錄。這個破天荒的發現在 2013 年登上了《自然》(Nature)雜誌封面。

此外,在祿豐龍肋骨化石的微血管通道中,國輻中心研究員李耀昌也發現全球最古老且保存完整的膠原蛋白與赤鐵礦微粒聚晶。

「即使經過億萬年時空轉換,恐龍的軟組織經血液中鐵的氧化及碳酸鈣化包覆作用後,還是有機會被保存下來,」李耀昌表示,這將有助科學家進一步了解恐龍的生理機能與遺傳密碼。

李耀昌團隊將成果發表於《自然通訊》(Nature Communications)期刊,並獲選為《發現》(Discover)雜誌「 2017 年全球百大發現」第十二名,是近年來台灣學者主導的研究成果首度登上《發現》雜誌全球百大發現。

英國 Dinosaurland 化石博物館的鐮刀龍巢與蛋化石。圖/WIKIPEDIA

發現牙齒裡的避震器

恐龍胚胎裡有膠原蛋白,恐龍的嘴巴裡則是自帶「避震器」。

國輻中心團隊與台灣博物館、台灣石尚博物館、中國大陸北京自然博物館、加拿大安大略皇家博物館,以及中國大陸地質科學院地質研究所合作,蒐集十五種肉食性與植食性恐龍牙齒,利用同步輻射穿透式 X 光顯微術與現代的眼鏡凱門鱷牙齒進行研究比對,首度發現肉食恐龍牙齒具有避震結構。

在肉食性恐龍牙齒的琺瑯質與象牙質中間,存在一層相對柔軟且布滿微細孔洞的被覆牙本質層,可以保護牙齒,避免因撕裂骨肉造成牙齒瞬間斷裂。這項研究結果修正了過去對於原始爬蟲類牙齒結構的認知,因此登上國際知名期刊《科學報導》(Scientific Reports)與各大媒體。為了蒐集恐龍牙齒進行研究比對,國輻中心研究員王俊杰透露了一段小故事。

「當時我到桃園興仁花園夜市拜訪鱷魚攤,沒想到使用斜口鉗幫鱷魚拔牙時,斜口鉗當場應聲斷裂,只好再買一把硬度更高的老虎鉗,費了好大一番功夫才順利拔下鱷魚牙齒。」

透過同步輻射 X 光顯微鏡發現暴龍牙齒藏有「避震器」,保護牙齒不致斷裂。1:X光下的暴龍牙齒構造。2:暴龍牙齒外觀。 3:無避震結構的牙齒內部應力分布。4:有避震結構的牙齒內部應力分布。圖/王俊杰提供

牙齒的特殊結構,使得肉食恐龍成為頂尖獵食者,稱霸地表一億六千五百萬年。相較於人類咬合力約為 40 公斤、眼鏡凱門鱷咬合力約 1,000 公斤,以及咬合力可達 2,000 公斤、目前世上咬合力最大的動物—— 灣鱷,「暴龍的咬合力約 6,000 公斤,且拖行的獵物體重可能超過 1 公噸,但靠著微小的避震結構設計,便不致因巨大應力而造成牙齒斷裂,」王俊杰說。

遠古生物的活動型態一直是科學家亟欲解開的謎題,透過同步光源高解析度檢測技術,可以幫助我們了解古生物化石組織結構的細微差異,提供了一種嶄新的古生物分類與古生態研究檢測方法,而藉由恐龍胚胎化石中探測到的有機質殘留物,未來將可逐步解開更多遠古生物的奧祕。

——本文摘自《追光之旅:你所不知道的同步輻射》,2021 年 8 月,天下文化

天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。
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