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北極流言終結者:大便冰刀不太好用──2020搞笑諾貝爾材料科學獎

寒波_96
・2020/09/24 ・4287字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

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搞笑諾貝爾獎每年都是新的開始,2020 年也不例外。今年「第 30 次第一屆搞笑諾貝爾獎」的材料科學獎頒給 7 位科學家,得獎理由是發現「冰凍人類大便做成的刀不好用(knives manufactured from frozen human feces do not work well)」。1

人類大便結凍後製成的冰刀,由金屬銼刀處理過邊緣,再置入攝氏−50 度的乾冰強化結構。圖/取自 ref 3

這個實驗其實算是人類學研究,也很有流言終結者的味道。今年 10 個獎項中它與管理學獎:「5 位中國殺手層層轉包,卻都沒有人下手」大概是最引人熱議的。不過為什麼有人想測試,冰凍大便的切割能力呢?起因自一則流傳的北極小故事。

延伸閱讀:疫情也阻止不了的2020搞笑諾貝爾獎!宅在家慶祝這充滿 BUG 的一年

人類學家的北極小故事

小故事的宣傳者不是普通天橋下的說書人,他是加拿大的不列顛哥倫比亞大學(University of British Columbia)的人類學家戴維斯(Wade Davis)。他在 1998 年出版的《Shadows in the Sun》書中記錄一則北極的伊努特人*故事,後來還在幾次演講時提到。

*註:伊努特人或翻譯為因紐特人,或發音類似單字的組合。

以北極伊努特人為主題的遊戲《永不孤獨》。圖/取自 ref 5

戴維斯自述,這個故事是加拿大北極區的巴芬島,一位伊努特獵人納基塔維克(Olayuk Narqitarvik)告訴他的。事情發生在 1950 年代,那時納基塔維克的爺爺不想隨眾人搬家,一個人留下;其他人為了促使他上路,把裝備、資源通通拿走。

納基塔維克的爺爺突發奇想,缺乏工具,就自己生產!於是他把自己的大便冰凍,做成刀的形狀,再用口水讓邊緣鋒利;接著殺掉一隻路過的狗,用狗的肋骨做成雪橇,又抓到一隻狗拉雪橇,就這麼消失在黑暗之中⋯⋯

這個故事據說流傳甚廣,不過有基本邏輯的人,一聽便能判斷是唬爛的。假如這些事都是由一個人單獨完成,旁邊沒有任何人,他最後又消失在黑暗中,那麼整個過程怎麼可能留下記錄呢?即使是作者戴維斯自己,也認為這則故事的真實性「可疑(apocryphal)」。

話說回來,人類從古至今利用過各種材料製作工具,不管北極小故事有沒有發生過,假如故事內容是真的,也可謂材料科學的一大發現。於是以美國的肯特州立大學為主的一隊科學家,真的進行測試,實驗結果強烈否決大便冰刀的可能性。2, 3

用大便冰刀和美豬做實驗囉

實驗過程其實不算複雜。一位研究者連續多天,吃高蛋白質、高脂肪的伊努特式傳統食物,然後把大便做成刀的形狀(用模型或是用手塑形),擺在攝氏−20 度到實驗開始為止。實驗開始前先以金屬銼刀把冰刀削利,再浸入攝氏−50 度的乾冰數分鐘,確保實驗時冰刀夠堅硬。

用人類大便製成的冰刀切割豬皮。圖/取自 ref 3

故事中的動物是狗,不過實驗切割的材料不是狗,是豬(在美國做的實驗,所以應該是美豬)。豬皮、豬肉、豬肌腱 3 種材料,先擺在攝氏−20 度很多天,實驗開始前 2 天再移到攝氏 4 度解凍。切割則是在攝氏 10 度左右的環境進行。

實驗結果非常清楚,冰刀連最軟的豬皮都無法無法切割,更不用說比較硬的豬肉、肌腱。即使冰刀一開始非常堅硬,與冷藏取出的美豬接觸後仍開始融化,甚至無法留下刀割的痕跡。另一位吃普通西洋食物的研究者,用一樣的步驟製作冰刀重複實驗,同樣無法成功。

豬皮下方的皮下脂肪,倒是能被冰刀切下一絲絲,但是冰刀接觸皮下脂肪後也迅速融化,無法繼續使用。

用人類大便製成的冰刀,切割豬皮的結果。冰刀融化後在豬皮表面留下痕跡,卻幾乎無法對豬皮造成傷害。圖/取自 ref 3

沒有任何狗受到傷害

戴維斯為了增加北極小故事的真實感,引用丹麥探險家福祿陳(Peter Freuchen)1953 年自傳的內容。福祿陳自述有一次在冰上被雪困住,他將自己的大便冰凍後作為鑿子,才成功脫困。

論文認為,儘管沒有理由認為福祿陳說謊,但是他的說法真實性存疑。而且就算福祿陳講的是真的,用鑿子除雪和用刀子切肉,難度不可一概而論。假如連最軟的豬皮都無法切割,要穿透一隻完整的狗根本毫無可能。

丹麥探險家福祿陳(左)的北極留影。圖/取自 alchetron

故事中另一段劇情:用口水讓冰刀邊緣變鋒利,論文沒有實際操作,但是強烈懷疑這會有幫助。因為早已知道水結凍製成的冰刀,只要接觸就會開始融化。

一系列實驗證實,用冰凍大便做成的刀肯定無法切割美豬,推論狗應該也沒辦法,所以戴維斯的小故事劇情不可能發生。

論文主張,人類學家會蒐集大量故事、謠言、口述歷史、都市傳奇等等記錄,有些情節卻不一定符合實際狀況。

人們愛聽千奇百怪的故事,而人類學家應該勇於驗證故事情節的真實性。

此研究在 2019 年發表於專業的考古學期刊《考古科學期刊:報告(Journal of Archaeological Science: Reports)》,由於題材奇妙,當時就引起一陣討論;隔年(2020年)獲得搞笑諾貝爾獎的材料科學獎,又引發一波轟動。

一位得主坐在馬桶上發表得獎感言。圖/取自搞笑諾貝爾獎頒獎影片

北極小故事原作者的反駁

論文在 2019 年發表後,小故事原作者戴維斯寫文章表達意見。從文字看來他不是很高興,他覺得在伊努特傳統文化逐漸消失之際,還有人浪費錢跟時間搞這種研究,實在不可接受。4

戴維斯自稱從未強調過故事情節的真實性,他沒有發表在正式的學術期刊、科學期刊,只在演講與普通文章中提及這個情節可疑、卻有象徵意義的小故事,目的是闡述伊努特人與冰的獨特關係:伊努特人不畏懼寒冷,懂得利用冰,才得以在嚴寒中生存。

儘管宣稱不在意真實性,戴維斯仍然質疑論文的實驗方法,和故事情節不一樣:狗皮和豬皮不同,豬皮切割失敗,不等於狗皮也會失敗;故事中是在冰天雪地下切狗,實驗卻是在攝氏 10 度進行。差異如此明顯,這個實驗一點都不客觀!

我們歸納一下戴維斯的論點:

第一,實驗根本沒意義,關心伊努特人才有意義。

第二,我從來沒說過那是真的故事。

第三,就算我沒說過故事是真的,實驗也無法證明故事不是真的!

小故事原作者戴維斯 2008 年的 TED 演講。圖/取自 TED

雖然冰刀無用,還是要關心逝去中的傳統文化

戴維斯展現出人類學家對現實人類的關懷姿態,但是他對科學的意見有沒有道理呢?我個人推測,就算改變條件,不會成功的實驗還是不會成功。

即使是在攝氏 10 度下實驗,冰刀的硬度多半不是問題,因為經過攝氏−50 度的乾冰處理,冰刀至少能保持一段時間的堅挺。如果一開始最硬的時候完全切不下去,狀況過更久應該也不會改變。

凍結人類大便製作的冰刀,角度正確的話可以擊倒狗,但是要再取出狗的肋骨,勢必需要切割。豬跟狗的身體當然不一樣,可是冰刀在已經分離過的豬皮組織,都無法留下切割痕跡,難以想像對一條完整的狗還有機會成功。(冰刀在北極可以隨處取材,要是真的能這樣用,探險還要帶那麼多裝備嗎?)

測試用的動物材料,若是用不久前還活跳跳的動物,殘留的體溫只會讓冰刀加速融化。經過一段時間讓肉體在雪地降溫後,太硬的肉還是會讓冰刀接觸摩擦時融化。處於冷藏狀態的肉,條件或許相對平衡,不過論文的實驗已經證明,切割攝氏 4 度的肉便足以令冰刀融化。

實驗失敗的關鍵,恐怕還是在於切割這件事會毀滅冰刀,只要開始切割,就註定會失敗。

北極伊努特人,與世界各地許多傳統文化正在消逝。圖/取自 ref 5

我想這個看似搞笑的研究背後,至少有兩件事值得認真, 一是科學,另一是人:

第一,故事不用在意真實性,但是仍然可以驗證,小處不可隨便。

第二,大家有興趣能多關注伊努特人,以及現代世界中漸漸消逝的傳統文化。

身為印地安人的遊戲評論員 Daniel Starkey,曾經在主打伊努特文化的遊戲《永不孤獨 (Never Alone,Kisima Inŋitchuŋa》評論中提到:5

「當我的文化益漸衰弱,我們曾經的一切彷彿也漸漸淡出而變得晦澀朦朧。要接受數百個文化豐富的歷史步入死亡,實在是再簡單不過了」

想看其他?第 30 次第一屆搞笑諾貝爾獎頒獎影片在這裡:

延伸閱讀

  1. 箕形門齒 X 美洲原住民 X 母乳——這三者源自冰河時期的神秘關係是?
  2. 黑曜石8000年前冰原歷險記,旅行1500公里
  3. 兩岸一家親的西伯利亞與北美洲,過去回來又過去的情慾流動
  4. 北境永不遺忘,西伯利亞,美洲人的交流分合
  5. 流言終結者:一場14年的「科普」爆炸!

參考資料

  1. 搞笑諾貝爾獎得主 https://www.improbable.com/ig-about/winners/
  2. Eren, M. I., Bebber, M. R., Norris, J. D., Perrone, A., Rutkoski, A., Wilson, M., & Raghanti, M. A. (2019). Experimental replication shows knives manufactured from frozen human feces do not work. Journal of Archaeological Science: Reports, 27, 102002.
  3. Scientists test to see if knives made from frozen feces can cut animal tissue
  4. The Problem with the Frozen Poop Knife Study
  5. 《Never Alone》:交織遊戲、群族記憶和生命文化的嘗試

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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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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3 萬年前截肢手術,婆羅洲有史前黑傑克?
寒波_96
・2022/12/02 ・2362字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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即使沒有現代的醫療知識,古人也能進行截肢這類外科手術,不過手術很成功,但是病人死掉的狀況也不意外。一項考古研究宣稱發現已知最早的截肢手術,地點位於東南亞的婆羅洲雨林,年代距今 3.1 萬年。那麼久以前的原始人,真的有能力截肢嗎?

請注意,本文包含人類遺骸的圖像。

3.1 萬年前手術成功,而且病人活著?

之前知道最早的截肢手術年代是 7000 年前,法國新石器時代的 Buthiers-Boulancourt 遺址。

這項研究調查的地點是一處名喚 Liang Tebo 的石灰岩洞,位於婆羅洲東部。考古學家在這兒尋獲一位長眠者 TB1,估計於 3.1 萬年前去世。此時處於舊石器時代,一小群一小群人們不長期定居,沒有農業,以採集、狩獵維生。

考古學家由埋葬狀況判斷,排場儘管簡陋,應該為他人有意識的體面墓葬,骨頭保存相當完整。估計去世時 20 歲左右,憑藉骨盆無法判斷性別,他的身高不矮,可能是男生或高個子的女生。

遺址位於圖中的紅框內。婆羅洲如今是東南亞外海的島嶼,冰河時期海平面較低時,卻直接連結東南亞大陸。圖/參考資料 1

經歷好幾萬年的歲月,遺骸少掉一些部位也很合理。然而,這位就是少掉左小腿中段以下的骨頭。考古學家仔細分析後,判斷他經歷過小腿的截肢(amputation)手術,之後至少又經過 6 到 9 年,直到去世。

考古學家根據什麼理由判斷他是截肢,而不是一般的斷腿呢?主因是他的小腿骨斷面非常平整,不像是事故摔斷,也沒有感染的跡象,表示腿骨離開身體後沒有造成嚴重的病變。

他左小腿保留的脛骨(tibia)和腓骨(fibula)尺寸比右邊小,明顯有生長落差。推論他在 10 歲多時由於未知原因,被身邊的人用某種利器將左邊小腿骨切斷,而且照護得宜,又生活至少 6 年,去世時受到妥善埋葬。

如果上述推論正確,這位 3.1 萬年前的東南亞人,就是世上截肢手術最早的成功紀錄。

遺骸 TB1 的下半身。圖/參考資料 2

東南亞的史前黑傑克

執行手術的工具不明,肯定不是金屬,可能是黑曜石或某種石材,或是鋒利的貝殼或骨製器具,甚至是加工處理過的竹子,都可能用於切斷骨骼,或是在手術中使用。

截肢不是簡單的小手術,當時的婆羅洲人懂得截肢手術需要的消毒、麻醉、止痛嗎?

即使是身強體壯的(十幾歲)原始人,完全沒有藥物輔助下,要在截肢後全身而退,連明顯感染都沒有,想來不太可能。當地環境一定找得到可供藥用的植物,雖然缺乏直接證據,不過可以假設施術者懂得這些知識。

手塚治虫創作的角色「怪醫黑傑克」開刀出神入化,黑傑克也成為動手術的代名詞。婆羅洲的史前黑傑克是如何習得開刀技能呢?

我自己的想法是,古早人處理動物時,可以獲得不少練習機會,對於骨、肉、血想必不會陌生。在決定截肢的時候,操刀者應該自認有成功的機會,有信心又技術熟練地下刀,否則不會有如此漂亮的手術結果。

截肢者想像圖。圖/參考資料 4

光憑極為零星的考古調查,無法估計當時的截肢狀況,不清楚這位是成功的特例,或是大批犧牲者中唯一的幸運兒。只能確定當時的婆羅洲人,不只已經有相關的醫療知識,還有團隊照顧的精神。

考古沒有發現,不等於真的沒有,也要考慮到遺骸保存的狀況。成功的截肢手術會在四肢留下痕跡,但是舊石器時代的遺骸,四肢骨頭保存往往不全,考古上難以辨識。我猜舊石器時代應該有更多截肢的成功案例,大部分卻無法被我們知曉。

之前研究得知東南亞的婆羅洲、蘇拉威西這塊區域,超過 4 萬年前便有壁畫等藝術創作。史前黑傑克與截肢者所屬的人群,應該和藝術家有關連。醫療、藝術,果然皆為高端的人類技能。

延伸閱讀

參考資料

  1. Maloney, T. R., Dilkes-Hall, I. E., Vlok, M., Oktaviana, A. A., Setiawan, P., Priyatno, A. A. D., … & Aubert, M. (2022). Surgical amputation of a limb 31,000 years ago in Borneo. Nature, 609(7927), 547-551.
  2. Earliest known surgery was of a child in Borneo 31,000 years ago
  3. Prehistoric child’s amputation is oldest surgery of its kind
  4. World’s oldest amputation: Foot removed 31,000 years ago—without modern antibiotics or painkillers
  5. Buquet-Marcon, C., Philippe, C., & Anaick, S. (2007). The oldest amputation on a Neolithic human skeleton in France. Nature Precedings, 1-1.

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【2022 年搞笑諾貝爾和平獎】用八卦守護世界和平!先等等,你聽到八卦是真的嗎?
Yiting_96
・2022/10/14 ・2950字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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「欸欸你知道嗎隔壁班的雅婷又換一個男朋友了啦,而且看起來比她大很多歲耶!」

「我同事的弟弟的老公的姊姊的小孩,最近考上醫學系但又說他不想當醫生啦,現在的小孩吼⋯⋯」

八卦一般指的是閒言閒語、對他人說長道短,也常被用來代稱為演藝圈的小道消息、緋聞等。圖/Pixabay

你是個喜歡八卦的人嗎?根據維基百科上面的定義,八卦一般指的是閒言閒語、對他人說長道短,也常被用來代稱為演藝圈的小道消息、緋聞等。但如果讓我對八卦做名詞釋義的話,大概就是「關心身旁朋友身體健康感情糾葛工作學業順不順利」這種與朋朋間的正向交流(眨眼比心)。

身為一位喜歡與朋朋交流八卦的人,資訊的正確性就很重要了。但要怎麼知道這個八卦內容是真是假?今年(2022)搞笑諾貝爾和平獎用數學模型告訴你答案:人們傾向對想合作的人說真話,對不願為伍的人說假話

講八卦到底有什麼幫助?

「我絕對不可能得到諾貝爾獎,這大概是我最接近諾貝爾獎的一次!」今年和平獎的得獎研究來自一個跨國合作團隊,成員之一的艾希特大學(University of Exeter)管理學教授 Kim Peters ,在接受澳洲科普媒體 COSMOS 訪問時說到。

在研究領域中,「八卦」的定義其實非常廣泛,只要我們跟他人聊到當事者,而那個當事者恰好不在現場的時候,就會被認定是在講八卦——這幾乎是我們每天都在做的事!但講八卦到底有什麼幫助?Kim Peters 說明,八卦其實可以幫助我們更了解社會環境。例如誰該相信、誰又是個騙子,這也對我們在社會互動中選擇跟哪些人合作、做出哪些行為而言相當重要,可以幫助人們更適應社會生活。

八卦其實可以幫助我們更了解社會環境,也可以幫助人們更適應社會生活。圖/Pixabay

讓我們回到研究內容,雖然八卦對人們的社會生活來說很重要,但我們要怎麼在這個真真假假的花花世界中,知道八卦的內容是真、是假?為了分辨出八卦的真假、哪些人會對你說真話,研究團隊以經濟學中的訊號理論(signaling theory)、適應性相互依賴(fitness interdependence)為基礎設計了一個新的分析模型。

用訊號理論當基礎建立一個分析模型

先來談談什麼是訊號理論。假設今天有A、B兩個人要進行交易,A就會對B釋出一部分自己商品的內容,讓交易能夠順利完成;若是將交易的物品換成「資訊」的話,資訊提供者A就會對資訊接收者B說出這項資訊的一部分內容,以最大化自己最終能得到的效益。而「誠實訊號」(honest signaling)模型,則是用來分析在什麼條件下這種效益最大化可以導致誠實均衡(honest equilibrium),也就是B從A那邊獲取可靠的資訊後,可以反過來幫助A得到更多的效益。由於要完成一個八卦的最小單位是三個人——發出訊息的八掛者、接收者、被談論的目標,若是想分析真、假八卦與人際互動之間的關係,就不能直接挪用訊號理論。

為了建立分析模型,團隊還需要另一個理論基礎——適應性相互依賴,描述了生物體之間的相互影響。生物體之間適應性相互依賴的高低,能以利害關係指數(stake index, s)表示,這項指數能顯示一個人的適應度變化與另一個人適應度變化的相關程度。例如A、B兩個人共同工作以維持生計,那麼彼此之間的福祉就會取決於另一個人是否做得好。正適應性相互依賴(s>0)顯示個體對彼此的生存、繁衍有正面影響;負適應性相互依賴(s<0),則代表個體對彼此的生存、繁衍為負面影響;當然也可能有不存在適應性相互依賴(s=0)的情況產生,表示個體對彼此的生存、繁殖沒有任何影響。

結合訊號理論與適應性相互依賴,團隊假設八卦者會選擇一種八卦策略(說真話、說假話)以最大化他們的效益。而八卦者要選擇說真話、假話,又會取決於八卦者與接收者、目標之間之間的適應性相互依賴程度,這些原因共同組成了八卦三元組(gossip triad,圖一)。

圖一:八卦者、接收者、目標之間的互動關係。八卦者會決定對接收者傳送真/假的八卦,接收者則會在遊戲中與目標互動。而八卦者能得到的效益以及他是否決定說真的八卦,則會取決於他與接收者、目標的相互依賴關係。圖/參考資料 1

在分析模型中套入四種不同的依賴關係

在模型建立好之後,團隊透過四種遊戲分析八卦者與目標、接收者之間不同的適應性相互依賴關係:

  1. 獵鹿遊戲:共同合作,接收者與目標互利
  2. 雪堆遊戲:共同合作,但只對接收者有利
  3. 幫助遊戲:共同合作,但只對目標有利
  4. 懲罰遊戲:有懲罰代價,以背叛為主的遊戲

實驗時,八卦者會決定對接收者說真/假八卦,接收者則會在遊戲中與目標互動。而透過模型分析,團隊發現八卦者能得到的效益以及他決定說真話/假話,將會取決於他與接收者、目標之間的相互依賴關係是正向或負向:

  1. 當八卦者與接收者、目標的整體適應度相互依賴關係為正,這項合作對接收者、目標都有利時,八卦者會傳遞真的訊息(獵鹿遊戲)
  2. 在對接收者有利的情況下,若八卦者與接收者的相互依賴關係比較高,那麼八卦者會傳遞真的消息(雪堆遊戲)
  3. 在對目標有利的狀況中,當八卦者與目標的相互依賴關係比較高,則八卦者也會傳遞真的消息(幫助遊戲)
  4. 由於懲罰會降低接收者與目標的效益,如果八卦者與接收者、目標的整體相互依賴關係為,八卦者也會選擇誠實(懲罰遊戲)

若將上面的結果講得白話一點,你可以想成:

  • 果果、千千、梅梅是好朋友(整體相互依賴關係高),如果千千跟果果說:「梅梅玩遊戲課金花了快十萬!」的八卦時,千千說的話大概是真的 ʕ •ᴥ•ʔ
  • 可可跟安安很好(相互依賴關係高),但可可超討厭花花(相互依賴關係低),當可可跟安安說:「欸花花昨天上完廁所沒洗手!」的八卦時,就有可能是可可在說謊 ಠ_ಠ
信賴關係低的時候,說出的八卦就有可能是在說謊 。圖/Pixabay

所以說八卦真的有助於世界和平嗎?

Kim Peters 表示,人們「說謊」是為了幫助盟友、傷害競爭對手。當你是八卦訊息的接收者時,你跟八卦者的之間關係、八卦者與被談論者之間的關係是正向或負向,將決定他說的是真話還是假話。這項模型解釋了人們為什麼會選擇分享真/假八卦,而其實我們在生活中也常直覺性的應用這個概念去分辨話題內容的真假。

所以這項研究真的能幫助世界和平嗎?「我是覺得這有點誇大了啦!」Kim Peters 笑著說。雖然八卦有助於人們的社會生活、維持社會的良好運作,但畢竟也不是每個人都喜歡被他人在背後議論(尤其是那些假消息)。此外,我們也要注意談論八卦可能對他人帶來的影響。在未來,當有人跟你分享他人的負面訊息時更要記得採取保留態度,以避免自己被錯誤的訊息欺騙,而後又將假消息傳播出去!

參考資料

Yiting_96
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在鳳梨田裡唸生科的人類,畢業後意外走上了科普路,目前還在緩慢前行中。喜歡有趣怪知識、諧音爛笑話,還有床。