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【2022 搞笑諾貝爾物理獎】小鴨游泳為什麼要排成一排?母鴨身後的「加速相位」推著小鴨走

ntucase_96
・2022/01/01 ・2482字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 撰文/劉詠鯤

本文轉載自 CASE 科學報鴨子游泳為什麼要排成一排?

水禽寶寶游泳時常自動排成一列。圖/Pixabay

在湖邊散步時,有時會看到鴨子家族在水中遨遊。若是仔細觀察,會發現小鴨們並不僅僅是跟在母鴨的後面,而是以整齊的隊列前進著。是鴨子們的家教甚嚴,還是背後有什麼其他的原因驅使牠們這樣做呢?

生物特殊的行為,背後通常都有其獨特的意義,才會在漫長的演化中被保留下來。如果被問到小鴨子為什麼要緊跟在母鴨後面游泳,我們腦中可能冒出數個解釋:也許是母鴨可以保護小鴨?或形成隊列可以幫助小鴨們省力?…等。

自行車競賽中,騎手們會形成一個隊伍,第一位選手負責破風,使得後方的選手可以受到較小的空氣阻力,節省力氣;大雁在長距離遷徙時,也會形成 V 字形,讓後方的雁可以較為省力。我們不難想像,小鴨子跟在母鴨後方游泳,很有可能也是為了省力。這個猜測在經過研究者測量後,得到了證實。但是為什麼鴨子是形成直排,而雁則是 V 字型;若是可以省力,又可以節省多少力呢?這些問題在 9 月流體力學領域著名的《流體力學期刊》中出現的一篇論文,研究者藉由簡化的數學模型,進行了詳細的研究。

首先,鴨子游泳和自行車、大雁等運動,有一個明顯的差異:後兩者的運動是發生在空氣中,而鴨子們則是在「空氣-水」交界面。當母鴨在水中游動時,會在後方形成水波,就如同一艘船行駛時,後方會出現的「尾波」。小鴨子們藉由處在水波的正確位置,便有機會獲得向前的推力,大幅減少跟上母鴨需要耗費的能量。因此若是要在腦中進行類比,比起腳踏車騎士,小鴨子們其實更像是在衝浪!

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尾波衝浪(Wakesurfing)利用的是船隻的尾浪,衝浪手如果能維持在尾浪上的正確位置,就會自然而然被推著向前,小鴨也是用相同的技巧在省力。 圖/Pexels

「衝浪」的鴨子們

接下來,讓我們看看母鴨子引起的水波,是如何幫助小鴨子們省力前進的。要能省力,代表小鴨子會受到一個向前推的力,因此,我們從鴨子在水中受到的作用力來開始分析。圖一(a)是一隻鴨子在靜止水面所受到的力。在水中主要力的來源是水壓力,它會與水深成正比,且方向垂直於物體的表面。我們可以看到,對於一隻對稱的鴨子來說,此時受力前後抵銷,只留下一個向上的力,也就是水給鴨子的浮力。那如果鴨子遇到水波時會如何呢?圖一(b)、(c)分別對應到鴨子處於水波不同的位置,我們可以發現,在(b)中,除了向上的浮力,還有一個向後的拉力,也就是此時水波傾向阻止鴨子前進;在(c)中,情況則相反,合力向前,會給予鴨子向前的推力。因此,當領頭的母鴨在水中前進時,會在後方形成水波,如果小鴨子們可以處在水波中正確的「加速相位」(如 c 的情況),那不就可以搭上這個「順波車」了嗎!

圖一、鴨子在不同水面受力示意圖(綠色線:水面位置;藍色小箭頭:壓力方向示意;淡藍色粗箭頭:合力方向。)(a):靜止水面下,鴨子受向上之合力。(b)、(c)在有水波的情況下,由於水面改變,使得合力可能向前或向後,給予鴨子阻力或推力。 圖/Case 科學報

從上述描述,我們了解到「加速相位」的存在,與領頭鴨子產生的波關係十分密切。因此,我們先來了解一下,一個物體在水中運動時,會在那些地方產生波動。

讀者們坐船或是看到水中移動的物體時,可能也有留意過。以一艘船為例,形成的波大致上可以被分為兩個區域:在前方以及側邊的船首波(又稱弓形波,Bow Waves),以及船後的尾波(Wake)(如圖二)。因此加速相位其實不只存在母鴨的後方,小鴨也可以乘上前方或側邊的波浪。但這兩個位置,有各自的問題:首先,在側邊的波由於左右不對稱,因此小鴨子在這裡受到的力,除了前後方向,還會有左右的作用力,使得小鴨子容易被推離出合適的加速位置;在前方雖然沒有左右的作用力,但由於只有在非常靠近母鴨的位置,才有水波的產生,因此小鴨必須非常靠近母鴨才有辦法享受到省力的效果,再加上生物傾向於將幼體保護於成熟個體後方的習性,母鴨前方也不是個好位置。綜合以上考量之下,小鴨們最適合的選項便是母鴨正後方的波了!

圖二、移動物體產生水波示意圖。(a) 在航行小艇的側方以及後方可以看到明顯的波浪產生。(b) 加拿大鵝在水中游泳,母鵝的前方及側邊(淡黃色虛線處)以及後方(白色虛線處)有水波產生。圖片來源:筆者後製於 Pixabay 公開圖片。 圖/Case 科學報

研究者藉由電腦模擬計算發現,在母鴨後方的第一個加速相位效果最好,和自己游泳相比,除了原本受到的水阻力可以被完全抵消,還能夠獲得額外約 60% 的推力。距離母鴨愈遠的位置,由於水波的振幅逐漸減小,因此加速的效果會逐漸降低。那會不會排在最後面的小鴨子,就非常吃虧呢?研究者發現排在前頭的小鴨子,並不只是躺著享受向前的推力,牠們在水中運動會產生的水波和母鴨的水波疊加在一起,綜合起來的效果便可以幫助母鴨將產生的波動「傳遞下去」,如此形成一個整齊的鴨子隊列!

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有趣的是,本篇論文的作者中有著不少船舶工程的專家,在論文結尾處提到本研究對於船體的省力設計也許能激發不同的創意。大自然經過了數十億年的演化,形成了許多看起來「理所當然」的現象,但這其中其實藏有非常多值得人類學習的巧思與創意,等著我們更深入的探索。

更多奇妙的研究,請到【2022 搞笑諾貝爾獎專區】

參考資料

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ntucase_96
30 篇文章 ・ 1347 位粉絲
CASE的全名是 Center for the Advancement of Science Education,也就是台灣大學科學教育發展中心。創立於2008年10月,成立的宗旨是透過台大的自然科學學術資源,奠立全國基礎科學教育的優質文化與環境。

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【2023 年搞笑諾貝爾化學與地質獎】舔石頭以外,猛獁象竟是海龜湯?
寒波_96
・2023/10/20 ・2211字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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搞笑諾貝爾獎每年都是新的開始,2023 年也不例外。今年「第 33 次第一屆搞笑諾貝爾獎」頒發十個獎項,「化學與地質獎」以看似獵奇的舔石頭博取不少眼球,不過得主揚.扎拉謝維奇( Jan Zalasiewicz)的文章中,其實還提到另一件知名的歷史公案。

1951 年晚宴真相,竟然是海龜湯?!圖/americanoceans

1951 年晚宴真相,竟然是海龜湯?!圖/americanoceans

文學史上用味覺帶出情節,最知名的案例之一是普魯斯特的小說《追憶似水年華》開頭,由瑪德蓮的味道切入,接著進入意識的海洋游泳。扎拉謝維奇的文章開頭,也從品嚐岩石的味道切入,自由切換不同的題材。

地質學家為什麼要舔石頭?《舌頭、石頭,迸出新滋味?科學家為什麼要舔石頭?——2023 搞笑諾貝爾獎》一文有精簡介紹。最主要的理由是,缺乏現代儀器之際,舌頭可謂方便的化學感應器,能提供有用的資訊。

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當然,即使有了現代儀器,舌頭還是很方便的工具。

處於意識流科學史中,扎拉謝維奇的文章從舌頭感應器,十分合理地切換到一場宴會。那場 1951 年的晚宴中,據說提供猛獁象肉製作的餐點。

這場晚宴由美國的「探險俱樂部(The Explorers Club)」舉行,主辦方宣稱當天有道菜,來自已經滅絕的動物大地懶(Megatherium)。但是幾天後有報紙披露,宴會中的奇珍異獸不是大地懶,而是來自阿留申群島,25 萬年久遠的猛獁象!

1951 年保存至今的晚餐。圖/取自 參考資料3

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奇妙的是,當天的餐點竟然有少量樣本被保留至今。當時沒有參加的豪威斯(Paul Griswold Howes)寫信要到一份樣本,一直保存到他去世為止。後來樣本輾轉來到耶魯大學的皮博迪自然史博物館(Yale Peabody Museum)。

那一餐到底是大地懶,還是猛獁象呢?2014 年,耶魯大學的研究生葛拉斯(Jessica Glass)等人成功由樣本中取得 DNA,結果在 2016 年發表。比對之下相當明顯,答案是綠蠵龜。

現今綠蠵龜是保育類動物,合法的狀況下沒有機會吃到。然而 1951 年那個時候,綠蠵龜尚未面臨滅團威脅,仍然是普遍的食材。

區區綠蠵龜製成的海龜湯,當然無法彰顯晚宴的尊絕不凡。不過俱樂部宣稱的大地懶,怎麼又會變成猛獁象?

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最可疑的是當天在場的俱樂部成員尼可斯(Herbert Bishop Nichols),他也是基督科學箴言報(The Christian Science Monitor)的科學編輯。可考的記錄中,他第一個對外提出相關描述,後來被視為吃猛獁象的證據。

海龜湯的幾位相關人猿。(A) 據說將食材從北極帶回的極區探險家 Father Bernard Rosecrans Hubbard。(B) 極區探險家 George Francis Kosco。(C) 晚宴主辦人 Wendell Phillips Dodge。(D) 保存樣本的 Paul Griswold Howes。圖/取自 參考資料3

如果真的是那道菜的材料,那麼狀況就是:俱樂部用綠蠵龜做菜,宣稱是大地懶,報紙以訛傳訛寫成猛獁象。

「吃猛獁象」之類的傳聞,雖然不是嚴謹的科學,卻因為有噱頭而容易引人注目。作為沒多少負面影響的玩笑,也沒有人想要特別澄清。使得這類事件的真相,往往不了了之。

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儘管沒有特別獲得搞笑諾貝爾獎關注,對於這道海龜湯的追根究底,倒是相當符合搞笑諾貝爾獎的精神。

海龜湯以後,扎拉謝維奇的文章意識又跳躍到另一種已經滅團的生物:貨幣蟲(Nummulites)。許多古生物,當初也是其他古生物的食物。儘管擁有堅硬的外殼保護,貨幣蟲這種生物依然有機會成為美食。

1912 年的時候,英國古生物學家庫克派崔克(Randolph Kirkpatrick)提出一個觀點:地球有一段時間存在非常大量的貨幣蟲,後來它們變成稱為「貨幣球(Nummulosphere)」的地層,是地殼岩石的源頭。

看起來很搞笑,可是庫克派崔克是認真的。所以他即使生在現代,應該也沒有獲得搞笑諾貝爾獎的機會。

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2023 年搞笑諾貝爾獎頒獎典禮影片(化學與地質獎從 10:18 開始):

延伸閱讀

參考資料

  1. The 33rd First Annual Ig Nobel Prizes
  2. Eating fossils
  3. Was Frozen Mammoth or Giant Ground Sloth Served for Dinner at The Explorers Club?
  4. Mammoth meat was never served at 1950s New York dinner, says researcher

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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寒波_96
193 篇文章 ・ 1016 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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【2023 年搞笑諾貝爾獎快訊】10 項怪奇獲獎研究出爐
PanSci_96
・2023/09/15 ・3874字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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一年一度、讓你廢到笑出來的搞笑諾貝爾獎,今年在美東時間 9 月 14 日下午 6 點準時直播。

今年的主題為「水」,這次 10 項獲獎都或多或少與「水」有關(但大部分是口水),現在就快讓我們一起來看看今年的得獎快訊,並一起期待後續的個別研究報導吧~

化學和地質獎:為什麼地質學家與古生物學家會舔化石

這是一封說明「過去」地質學家與古生物學家,為什麼會有舔化石習慣的「快訊」(發表在期刊上,但被歸類為快訊),這封快訊說了幾個故事,其中最讓我印象深刻的,是「義大利地質之父」的喬瓦尼·阿爾杜伊諾(Giovanni Arduino,1714-1795)用自己的舌頭「品嚐」這些化石,分類出可能是史上第一個「地質時期」

故事的亮點是引用了喬瓦尼·阿爾杜伊諾的研究紀錄,看起來就像是個美食家在品嚐化石。

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文學獎:重複寫字,直到感覺不對勁

A 編小學時,曾被老師罰抄生字 100 遍,寫到一半突然懷疑這個字是不是這樣寫,趕緊回頭看前面寫的字,還把課本翻出來看才確定自己沒有寫錯。

上述的情境,稱為「猶昧感」(Jamais Vu),「猶昧感」是「既視感」(Deja Vu)的反義詞,描述人們對熟悉的事物,突然感到陌生,也是這篇論文主要探討的主題。

這研究的笑點在於他的實驗,他們讓受試者一直重複寫同一個字,跟小學被老師罰抄生字一樣。

實驗中,約有三分之二的受試者體驗到「猶昧感」,這些受試者大約在重複 30 次或一分鐘後開始感到異狀。另外,研究也發現平常越容易發生「既視感」的人,也更容易發生「猶昧感」,未來「猶昧感」的相關研究,可能會加深我們對「既視感」的理解。

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  • 原文研究: “The The The The Induction of Jamais Vu in the Laboratory: Word Alienation and Semantic Satiation,” Chris J. A. Moulin, Nicole Bell, Merita Turunen, Arina Baharin, and Akira R. O’Connor, Memory, vol. 29, no. 7, 2021, pp. 933-942.  doi.org/10.1080/09658211.2020.1727519

機械工程獎:死靈機器蜘蛛

會招喚骷髏或操縱屍體的死靈法師稱為 Necromancer,而科學家再次中二病發作,把用液壓操控的蜘蛛屍體,稱作 Necrorobotics 死靈機器。

我跟同事討論這種死靈機器,算不算是一種仿生科技?他覺得是,我覺得不是,你們覺得呢?

  • 原文研究:“Necrobotics: Biotic Materials as Ready-to-Use Actuators,” Te Faye Yap, Zhen Liu, Anoop Rajappan, Trevor J. Shimokusu, and Daniel J. Preston, Advanced Science, vol. 9, no. 29, 2022, article 2201174.  doi.org/10.1002/advs.202201174
死靈機器蜘蛛。

公共醫學獎:斯坦福馬桶

恩,就是接上各種感應器的物聯網馬桶,能即時檢測使用者的糞便與尿液。這東西最酷的是能「肛門辨識」,只要坐到馬桶上,斯坦福馬桶就能透過肛門的型態,辨識出使用者!

因為這個獎項,我才知道原來每個人的肛門都長得不一樣……謝謝你,搞笑諾貝爾獎。

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  • 原文研究:
    •  “A Mountable Toilet System for Personalized Health Monitoring via the Analysis of Excreta,” Seung-min Park, Daeyoun D. Won, Brian J. Lee, Diego Escobedo, Andre Esteva, Amin Aalipour, T. Jessie Ge, et al., Nature Biomedical Engineering, vol. 4, no. 6, 2020, pp. 624-635.  doi.org/10.1038/s41551-020-0534-9
    • “Digital Biomarkers in Human Excreta,” Seung-min Park, T. Jessie Ge, Daeyoun D. Won, Jong Kyun Lee, and Joseph C. Liao, Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, vol. 18, no. 8, 2021, pp. 521-522.  doi.org/10.1038/s41575-021-00462-0
    • “Smart Toilets for Monitoring COVID-19 Surges: Passive Diagnostics and Public Health,” T. Jessie Ge, Carmel T. Chan, Brian J. Lee, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, NPJ Digital Medicine, vol. 5, no. 1, 2022, article 39.  doi.org/10.1038/s41746-022-00582-0
    • “Passive Monitoring by Smart Toilets for Precision Health,” T. Jessie Ge, Vasiliki Nataly Rahimzadeh, Kevin Mintz, Walter G. Park, Nicole Martinez-Martin, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, Science Translational Medicine, vol. 15, no. 681, 2023, article eabk3489.  doi.org/10.1126/scitranslmed.abk3489

傳播獎:嗎話說著倒能你?

趣有超也獎學播傳,心擔別,的常正是來過反來起看子句得覺在現你!

你有試過快速把彩虹的顏色順序倒著背,或是把你說話中的每個名詞都倒過來講嗎?大家都知道這超難,但這份研究中的兩位受試著確有著超強「顛倒單字或語句」的能力。

研究對象以西班牙語為母語,他們能在對話中輕鬆地將 banana 念成 ananab,或是將「 basket is fun」念成「nuf si teksab」。研究著重在這兩位有著特殊能力的人,推理、記憶能力是否優於常人,以及大腦灰質、白質比例與一般人(對照組)是否有差別。

大腦如何組織語言一直都是個有趣的研究題目,像是為什麼中文的序順不會響影到閱讀,這也是 A 編跟大家都一樣好奇的。而了解大腦語言是如何形成的,也能推進對於失語症、癡呆症的症狀研究。

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  • 原文研究:“Neurocognitive Signatures of Phonemic Sequencing in Expert Backward Speakers,” María José Torres-Prioris, Diana López-Barroso, Estela Càmara, Sol Fittipaldi, Lucas Sedeño, Agustín Ibáñez, Marcelo L. Berthier, and Adolfo M. García, Scientific Reports, vol. 10, no. 10621, 2020.  doi.org/10.1038/s41598-020-67551-z

醫學獎:屍體兩個鼻孔的鼻毛數量是否一致?

俗稱鬼剃頭的「圓禿」(Alopecia areata)不只會頭髮脫落,同時睫毛、眉毛與鼻毛也會脫落,其中,鼻毛脫落會增加得到過敏、呼吸道感染的機率。

由於鼻毛的相關研究非常少,為此,研究者調查 20 具「遺體」的鼻毛數量與長度,並收集相關病史、死往原因…等數據,來評估正常人的鼻毛數量與長度。研究結果顯示,平均每個鼻孔的鼻毛數量約為 120~122 根,左右鼻孔並沒有顯著差異,鼻毛平均長度大約是 1 公分。

  • 原文研究:“The Quantification and Measurement of Nasal Hairs in a Cadaveric Population,” Christine Pham, Bobak Hedayati, Kiana Hashemi, Ella Csuka, Margit Juhasz, and Natasha Atanaskova Mesinkovska, Journal of The American Academy of Dermatology, vol. 83, no. 6, 2020, pp. AB202-AB202.  doi.org/10.1016/j.jaad.2020.06.902

營養獎:電流有一股「電味」

日本明治大學教授宮下芳明 (Homei Miyashita)與他的團隊,發現在筷子與吸管上附加微弱電流,會改變食物的味道。

他們發現微弱電流刺激舌頭時,會產生一股「電味」(論文上寫 Electric taste,你說我要怎麼翻比較好) 。這股「電味」味道如何呢?基本上沒有味道(不能啟動味覺細胞),但如果有其他味道存在,例如鹹味(氯化鈉)或鮮味(麩胺酸鈉),電味會讓食物吃起來更鹹或更鮮。

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接著,他們發明了連著電線的通電筷子與吸管(看起像整人玩具),證明了通電筷子與吸管確實能在不改變食物味道的情況下,讓人們吃進更少的鹽跟味精。

通電吸管構造
  • 原文研究:“Augmented Gustation Using Electricity,” Hiromi Nakamura and Homei Miyashita, Proceedings of the 2nd Augmented Human International Conference, March 2011, article 34.  doi.org/10.1145/1959826.1959860

教育獎:系統性研究課堂上感覺無聊的學生與老師

你覺得上課無聊嗎?多半人都會問答「是」,而這系列研究仔細分析了為什麼上課無聊,且越來越無聊的原因。

你可能會想:「那不就是老師上課很無聊啊,老師不有趣阿。」我只能說你們這樣太沒同理心了,搞不好老師也在想:「教你們真無聊!」

所以,研究者第一個想探討的問題是:「老師如果覺得無聊,會不會讓學生也覺得無聊。」先說結論,不會。

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雖然學生不會刻意去了解老師的心情。但如果學生明確感受到老師很無聊,像是死氣沉沉地念課文,學生就會覺得這堂課更無聊,進而影響學習動機與學習成效。某種程度上,研究還是印證了「老師不有趣覺得無聊」這件事,但老師是否在強顏歡笑,這就不得而知了。

另一個問題則是:「是不是想著上課很無聊,就會覺得更無聊?」沒錯,的確是這樣!只要上課前預期這堂課很無聊,那這堂課就會比你預期的還要更無聊!

  • 原文研究:
    • “Boredom Begets Boredom: An Experience Sampling Study on the Impact of Teacher Boredom on Student Boredom and Motivation,” Katy Y.Y. Tam, Cyanea Y. S. Poon, Victoria K.Y. Hui, Christy Y. F. Wong, Vivian W.Y. Kwong, Gigi W.C. Yuen, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, vol. 90, no. S1, June 2020, pp. 124-137.  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31342514/
    • “Whatever Will Bore, Will Bore: The Mere Anticipation of Boredom Exacerbates its Occurrence in Lectures,” Katy Y.Y. Tam, Wijnand A.P. Van Tilburg, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, epub 2022.   doi.org/10.1111/bjep.12549

心理學獎:你會跟著抬頭看天空嗎?

他們到底在看什麼?眼前一群人停下腳步抬頭看著上方,你一定會跟著將視線移向相同的地方,看看他們到底在看什麼。

沒錯,這就是著名的從眾效應,或稱做群聚效應、羊群效應。這個1969年進行的經典實驗,應該很多人也聽說過。Stanley Milgram、Leonard Bickman、Lawrence Berkowitz 三人組,在紐約的街道上測試要有多少人同時往上看,才能吸引其他人也駐足湊熱鬧。

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這個實驗能得獎感覺毫不意外,甚至覺得怎麼現在才得獎!

群聚效應引響甚遠,因為整個社會的運作都養類人與人之間的互動與連結。不管是跟風買東西、參與熱鬧的大型活動、政治意識型態的抉擇等等,都能看到群聚效應影響著人們的身影。

大家都有可能是羊群裡面的羊。

  • 原文研究:“Note on the Drawing Power of Crowds of Different Size,” Stanley Milgram, Leonard Bickman, and Lawrence Berkowitz, Journal of Personality and Social Psychology, vol. 13, no. 2, 1969, pp. 79-82. psycnet.apa.org/doi/10.1037/h0028070

物理學獎:一群鯷魚能影響海流?

一隻拍翅膀的蝴蝶能讓海的對面產生颶風,那一群在海中游泳的鯷魚呢?他們可能直接影響了洋流與海面的大氣流動。

如果要計算颱風能量或是海洋鹽分的變化,我們通常會考慮海面風速與氣壓,要不然就是洋流、海溫和密度的垂直梯度等等。但這份研究發現,我們或許忽視了大海居民造成的影響。

研究發現只要到了鯷魚的產卵季,當天晚上海面附近海水的垂直混合程度會增加10~100倍。也就是這群游動的小魚們,像是攪拌棒一樣攪混了上層海洋,程度相當於地球物理現象造成的影響,對海溫與營養鹽分布的作用可能比我們想像的還大。

  • 原文研究: “Intense Upper Ocean Mixing Due to Large Aggregations of Spawning Fish,” Bieito Fernández Castro, Marian Peña, Enrique Nogueira, Miguel Gilcoto, Esperanza Broullón, Antonio Comesaña, Damien Bouffard, Alberto C. Naveira Garabato, and Beatriz Mouriño-Carballido, Nature Geoscience, vol. 15, 2022, pp. 287–292.  doi.org/10.1038/s41561-022-00916-3
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腦子不能進水,耳朵可以進水嗎?看乾燥戰士和水氣怪獸的對決
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2023/07/18 ・2946字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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  • 文/雅文基金會聽語科學研究中心研究員 詹益智

日常生活中,耳朵是個常被忽視的器官,但卻扮演著重要的角色。耳朵能讓我們感受聲音的美好,因此耳朵保健至關重要。然而,耳朵常面臨一個隱藏的殺手—水氣怪獸。當我們置身於水分過多的環境時,如:游泳池、浴室或雨中,水氣怪獸便可能趁機攻擊我們的耳朵,因而衍生出許多問題。

為了保護耳朵,我們需要乾燥戰士挺身而出,帶領我們投入一場激烈的對決,以乾燥的力量對抗水氣怪獸的侵襲。在這場耳朵乾燥大作戰中,乾燥戰士會使用哪些絕招,讓耳朵遠離水氣怪獸的威脅呢?準備好迎接這場乾燥戰士與水氣怪獸的對決了嗎?讓我們一同展開這場刺激又有趣的冒險吧!

我們置身於潮濕的環境時,如:游泳池,水氣怪獸便趁機攻擊我們的耳朵。圖/ Pexels

適度保持外耳道乾燥的重要性

外耳道是耳朵開孔至耳膜間長約 2.5 公分的通道,並非呈現直筒狀,而是向後上方彎曲的S形狀,其表皮具有大量的皮脂腺與毛髮,當皮脂腺的分泌物與脫落的表皮細胞相結合時,就形成眾所皆知的耳垢,具有保護外耳道的作用[1]

外耳道感染其實並不罕見,尤其是在水氣怪獸的攻擊下,外耳道更容易滋生細菌(如:鏈球菌、綠膿桿菌和葡萄球菌等[2])與真菌(如:白色念珠菌和黑麴黴菌[3]),因為水氣為這些微生物提供了理想的生長和繁殖環境,若不及時處置,恐會感染外耳道炎(otitis externa)[4]或是俗稱的「游泳耳」(swimmer’s ear)[5],也就是當水進入外耳道時,有可能會將具有保護耳朵作用的耳垢清除,從而破壞了外耳道自然防禦的機制,進而使耳朵疼痛、腫脹、發癢、發炎、流膿、有灼熱感或異物感[1,6]

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此外,若外耳道內的水氣停留過久,也可能會使外耳道皮膚的角質層變薄[7],讓它失去原本的防護能力,一旦受到不當的刺激(如:用棉花棒挖耳朵),就容易造成損傷[8];更甚者,恐導致聽力下降[1]。讀到這,你應該知道水氣怪獸的威脅與適度保持外耳道乾燥的重要性了吧?

外耳道炎或俗稱「游泳耳」的症狀包括紅腫發癢、發炎、腫脹、流膿等。圖/ SickKids

乾燥戰士的戰術:保護外耳道免受水氣怪獸的侵害

難道水氣怪獸就沒有剋星了嗎?我們又要如何應付這難纏又惱人的怪獸呢?就讓我們請出乾燥戰士共同作戰吧!乾燥戰士主要的任務是確保外耳道遠離水氣怪獸的侵襲,使其保持乾爽。乾燥戰士會使用許多戰術幫助我們擊退水氣怪獸,且讓我們屏息以待吧!

避免長時間暴露於水氣過多的環境中是保持外耳道乾燥的關鍵;因此,當我們處在潮濕環境時,如:雨天,應使用雨傘、雨衣或防水耳罩,以阻止雨水滲入外耳道[9]。另一種作法則是,盡量減少長時間暴露在雨中的時間,若突然遇到下雨時,身上又沒帶雨傘或雨衣,建議先找地方躲雨,回到室內後,可使用乾淨的毛巾或紙巾輕輕擦拭耳朵周圍的水分,因為若不及時擦乾耳朵,這些水分很可能會流入外耳道內。但須注意的是,擦拭耳朵周圍時,不宜將毛巾或紙巾插入外耳道內部,只需擦拭耳朵周圍的皮膚即可[10]

還有一種讓外耳道受到水分怪獸襲擊的情況是,參與運動量大或容易出汗的活動時,如:運動場、健身房等,可能會讓外耳道受到汗水的威脅,若要保持外耳道的乾爽,不妨戴上棉質的吸汗頭帶,吸收頭部周圍的汗水,以避免汗水從額頭沿著臉龐流進外耳道內,從而減少耳朵接觸水氣的機會。

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游泳、從事水上活動或洗澡時,若沒有做好防護措施,也會讓水分伺機侵入外耳道內;此時,可使用符合自己耳道大小和舒適的防水耳塞,或利用防水泳帽或髮套覆蓋耳朵,便能將水分有效地阻隔在外耳道之外。若水滲進了外耳道,則可讓積水的耳朵朝向地面,並採單腳跳耀的方式,原地跳數回,透過震動將耳內的水排出[11]。此外,淋浴時,可嘗試保持頭部直立,使水流遠離耳朵,以減少水進入外耳道的機會。再者,應避免使用高壓水柱直接衝擊耳朵,以免外耳道進水。

由於外耳道內壁非常的薄[7] ,且外耳道的末端是耳膜,是一層十分脆弱的組織[12],因此要清除裡面的水氣時,切忌使用棉花棒等尖銳的物品,若稍有不慎,就容易損傷外耳道的皮膚和組織,導致刮傷、撕裂或刺破等情況,進而引起疼痛、出血、發炎或感染[13],也可能不小心觸及耳膜,而使其破裂或穿孔,如此就得不償失了。

乾燥戰士的科技小幫手:耳朵吹風機

在採取了上述乾燥戰士的戰術後,耳道仍舊被水氣怪獸鳩占鵲巢時,乾燥戰士只好使出最後的殺手鐧­—耳朵吹風機(ear dryer),讓水氣怪獸付出應有的代價。

「耳朵吹風機」乍聽之下不就只是利用吹風機把外耳道內的水氣吹乾,不過這樣做會有風險,例如:吹風機所吹出來的熱風可能會傷害外耳道或使耳壓增加,且過大的噪音(可達100分貝)可能損傷聽力[14]。實際上,耳朵吹風機[15]是一種專門用於乾燥外耳道的設備,由耳鼻喉科醫生所研發,它的外觀就像是耳溫槍,擁有攜帶便利和易於操作的特點,並具有特殊的透氣矽膠耳塞,也可讓使用者自行控制溫度、氣流、循環時間與噪音等級。耳朵吹風機不僅能提供一般人安全有效且快速乾燥外耳道的方式外,也可幫聽損人士去除助聽器與耳朵皮膚貼合所產生的水氣。

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乾燥戰士對抗水氣怪獸的殺手鐧­­—耳朵吹風機。圖/ Mack′s

這場乾燥戰士與水氣怪獸的大戰讓我們更加意識到保持耳朵適度乾燥的重要性。乾燥戰士所使出的戰術,如:避免讓耳朵處在具有水氣的環境、將水分隔離在耳朵外、使用耳朵吹風機等,都可有效地讓耳朵抵抗水氣怪獸的襲擊,進而防止細菌和真菌的入侵,減少外耳道感染,也保護了聽力。因此,透過適當的預防措施和良好的衛生習慣,便能維持耳朵的健康喔!

參考資料

  1. 洪偉誠 (2022年2月)。耳朵痛又癢 小心『外耳道炎』找上你。亞東院訊。https://www.femh.org.tw/magazine/viewmag?ID=10650
  2. 健康知識庫(n.d.)什麼是外耳炎?https://kb.commonhealth.com.tw/library/190.html#data-3-collapse
  3. 健康醫療網(2021年7月16日)。耳朵癢罪魁禍首是「它」 醫:嚴重恐致聽力受損。 https://news.tvbs.com.tw/health/1546774
  4. Rosser, E. J. (2004). Causes of otitis externa. Veterinary Clinics: Small Animal Practice, 34(2), 459-468.
  5. Kaushik, V., Malik, T., Saeed, S. R., & Maqbool, M. (2010). Swimmer’s ear: A review. The Journal of Laryngology & Otology, 124(07), 698-702
  6. SickKids. (2022). Swimmer’s ear (otitis externa). https://www.aboutkidshealth.ca/swimmersear
  7. 楊雅棠 (2019年9月3日)。 耳朵好癢好想挖? 醫師提醒:千萬別自行動手
    。 https://health.udn.com/health/story/5969/4026753?from=udn-referralnews_ch1005artbottom
    http://www.navehpharma.co.il/images/products/PDF/Dry-Ears/swimmer.pdf
  8. 陳登郎(2021年7月4日)。外傷性外耳道炎不治療 恐成菜花耳。https://health.ltn.com.tw/article/paper/1458622
  9. Lazar, R. (June 23, 2022). Preventing and treating swimmer’s war during pool season. https://www.entmemphis.com/preventing-and-treating-swimmers-ear- during-pool-season/
  10. 盧映慈(2020年4月29日)。耳朵很癢先別挖!耳科醫師教一招改善搔癢、保持聽力。https://heho.com.tw/archives/80269
  11. 運動星球 (2019年6月13日) 。 小心「游泳耳」!鐵人三項泳者必注意。https://www.sportsplanetmag.com/article/desc/190004815
  12. A+醫學百科(2013年4月20日)。耳廓耳道撕裂傷。http://cht.a-hospital.com/w/%E8%80%B3%E5%BB%93%E8%80%B3%E9%81%93%E6%92%95%E8%A3%82%E4%BC%A4
  13. KingNet 國家網路醫藥(2022年10月18日)。別再用棉花棒掏耳朵,恐影響聽力!專家教你4步驟正確清除耳垢。https://health.udn.com/health/story/5969/6694999
  14. 蔡經謙。(2021-08-30)。吹風機竟會讓聽力損害!還有6種被忽視的耳力殺手。https://www.edh.tw/article/28478/2
  15. Munatones, S. (June 28, 2020). Drying out your ears with Mack’s ear dryer after swimming in pool or open water. https://www.openwaterswimming.com/drying-out-with-macks-ear-dryer/
雅文兒童聽語文教基金會_96
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雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。