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沒有「引力」,只有「時空扭曲」——《高手相對論》

遠流出版_96
・2022/04/30 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

廣義相對論的基本

廣義相對論,簡單地說就是兩點。

  • 第一,一個有質量的物質,會彎曲它周圍的時空。這是「物質告訴時空如何彎曲」。
  • 第二,在不受外力的情況下,一個物體總是沿著時空中的測地線運動。這是「時空告訴物質如何運動」。

這裡根本沒有引力的事,根本不需要引力。

這個畫面是這樣的。你可以將時空想像成一張彈簧床,本來彈簧床是平的,往上面放幾顆球,彈簧床上有球的地方周圍就變成彎曲的了——這幾顆球,彎曲了各自周圍的時空。

地球為什麼繞著太陽轉?牛頓認為那是因為太陽對地球有引力。但是廣義相對論認為,地球根本不知道太陽在哪裡,只是太陽把時空彎曲得比較厲害,地球是根據自己所在時空的測地線運動而已。就好像彈簧床上的小球可以繞著大球滾動,而你知道大球並沒有吸引小球,那只是因為彈簧床上大球的周圍有凹陷。

廣義相對論認為,地球根本不知道太陽在哪裡,只是太陽把時空彎曲得比較厲害,地球是根據自己所在時空的測地線運動而已。

同樣的時空,每個物體的速度不一樣,它們遵循的測地線也不一樣。有的物體會直接掉向太陽,有的會繞著太陽做橢圓運動,有的與太陽擦肩而過,這些都只不過是物體在沿著自己的測地線運動而已。

同一個時空不同的物體,測地線也不一樣。

當然,每個有質量的物體在彎曲時空當中運動的同時,也是在彎曲著自己周圍的時空,只是彎曲的程度不同。時空的形狀由這些物質共同決定,而所有物質都會沿著自己周圍時空的測地線運動。

用彈簧床打比方是不得已而為之,物質彎曲時空並不是如同小球在彈簧床上往下「壓」的結果,而是自然地彎曲周圍所有方向上的時空,所造成的結果。而且請注意,被彎曲的不僅僅是空間,還有時間,只是這部分,我們留到後面的章節再細說。

在這裡,我還要澄清一點。你也許會有這樣的疑問:既然高速運動物體的質量會增加,那多出來的質量是不是也會彎曲空間呢?答案是不會。廣義相對論裡說的「物質彎曲了空間」,可以理解成是物質的「靜止質量」在彎曲空間,靜止質量是所有座標系都同意的不變數。時空的內在幾何形狀是絕對的,但是時空在不同的座標系中被看成了不同的樣子。

廣義相對論就是這麼簡單。

自然運動狀態

愛因斯坦再一次看破了紅塵。什麼是引力?可以說根本沒有引力,有的只是時空的彎曲。

或者也可以說,所謂引力,就是在大尺度下才能看出來的、時空的彎曲。鯨魚的身體是曲線型的,但是如果近距離看,它身上每個地方都近似一塊很平的小平面。局部的測地線就是很直很直的直線,這就是為什麼我們上一章說「局部沒有引力」。

如果近看鯨魚,會覺得只是一塊平面(?)圖/envato elements

講到這裡,我們要重新定義「自然運動狀態」這個概念。所謂自然運動,就是在沒有任何外力干擾的情況下,一個物體自由自在的狀態。

亞里斯多德(Aristotle)認為自然的運動狀態是靜止。這符合我們的生活經驗——沒有外力干擾的東西好像都是靜止不動的。

後來,伽利略和牛頓說這不對,力並不是讓物體運動的原因,力其實是改變物體運動狀態的原因。一個物體在光滑的平面上滑動,如果沒有任何摩擦力干擾,它就會一直這樣運動下去。所以等速直線運動和靜止沒有差別,它們都是自然運動。

貓咪推了球之後,如果沒有任何摩擦力,球就會永無止盡的運動下去。圖/envato elements

而現在,愛因斯坦表示,一切沿著測地線的運動,都是自然運動。

可以想像太空中有一個周圍非常空曠、沒有任何星體的地方,這裡的時空是平直的,測地線是完美的直線,所以物體沿著測地線運動,正好就是等速直線運動。

如果時空是彎曲的,太空人就會繞著地球轉,而失控的電梯就會直接掉下去,這兩個運動看似不同,但其實都是自由落體運動,它們謹守本分地沿著自己的測地線運動。所以它們雖然有加速度,仍然是自然運動。

自由落體運動、等速直線運動,以及靜止,它們沒有本質上的差別。你在一個封閉的實驗室裡不管做什麼實驗,都沒有辦法區分它們。愛因斯坦表示它們是同一回事,都是沿著測地線運動,都是自然運動。

反過來說,你站在地面不動,站一會兒就累了,這其實是一種不自然的運動。你本來想沿著測地線往下掉,可是地板阻止了你。想要體驗真正的自由,你應該做自由落體運動。

都怪地板阻止了我們自由落體!(⋯⋯?)圖/envato elements

為什麼引力質量正好等於慣性質量,為什麼一輕一重兩個鐵球會同時著地?現在,廣義相對論給這個巧合提供了一個解釋——因為只要質量沒有大到能與地球相提並論、足以顯著影響周圍時空的形狀的程度,測地線就只和物體的初始速度有關,與質量無關!

回頭再看上一章中講的兩個想像實驗。不管你是在加速的火箭上,還是站在地面不動,都有一個外力在阻止你沿著測地線走,所以它們是一樣的。

無論是在地球附近自由落體,還是在太空中空曠、沒有任何星體的地方做等速直線運動,都是沿著該地測地線的自然運動,所以它們也是一樣的。

無論是在地球附近自由落體,還是在太空中空曠的地方做等速直線運動,都是沿著該地測地線的自然運動。圖/envato elements

只要你接受時空尺寸是相對的,你就能接受狹義相對論;只要你接受時空可以彎曲,你就能接受廣義相對論。接受了時空的這兩個性質,光速為什麼不變、慣性質量為什麼等於引力質量、引力到底是不是真實的存在⋯⋯這些問題就不用再糾結了。

所以,相對論是個簡單理論,它只是相當深刻;其實我覺得廣義相對論比狹義相對論還容易理解,它只是美麗非常。

也許下次看見鯨魚的時候,你可以想起廣義相對論。

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遠流出版_96
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遠流出版公司成立於1975年,致力於台灣本土文化的紮根與出版的工作,向以專業的編輯團隊及嚴謹的製作態度著稱,曾獲日本出版之《台灣百科》評為「台灣最具影響力的民營出版社」。遠流以「建立沒有圍牆的學校」、滿足廣大讀者「一生的讀書計畫」自期,積極引進西方新知,開發作家資源,提供全方位、多元化的閱讀生活,矢志將遠流經營成一個「理想與勇氣的實踐之地」。

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如果整個地球由質子構成,月球由電子構成,那會怎樣?——《如果這樣,會怎樣?2》
天下文化_96
・2023/04/26 ・2141字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

如果整個地球都由質子構成,而整個月球都由電子構成,那會怎樣?
——諾亞.威廉斯(Noah Williams)

質子地球,電子月球

這可能是我寫過最具破壞性的假設情境。

你可能會想像電子月球繞著質子地球運行,有點像是巨大的氫原子。某方面來說,這還有點道理;畢竟,電子繞著質子運行,而衛星繞著行星運行。事實上,原子的行星模型曾流行一時(不過,拿來解釋原子竟然不太管用)。

如果你把兩個電子放在一起,它們會想要分開。電子帶負電,而來自電荷的排斥力比將它們拉在一起的重力強了大約 20 個數量級。

如果你把 1052 個電子放在一起(構成月球),它們會劇烈的互相排斥,以致每個電子會被大到不可思議的能量推開。

事實證明,對諾亞假設的「質子地球和電子月球」情境來說,行星模型更是大錯特錯。月球不會繞著地球運行,因為它們根本沒有機會影響彼此;使兩者各自分別炸開的力量,會遠大於兩者之間的任何吸引力。

如果暫時忽略廣義相對論(等一下會回來談),我們可以算出,來自這些電子相互排斥的能量,足以使它們向外加速到接近光速。將粒子加速到那樣的速率並不少見;桌上型粒子加速器(例如映像管螢幕)可以將電子加速到光速的相當比例。

但是,諾亞月球的電子所攜帶的能量,會遠遠大於普通加速器中的電子所攜帶的能量。它們的能量會超過普朗克能量的數量級,普朗克能量本身則是比最大的加速器中,所能達到的能量又大了很多數量級。換句話說,諾亞的問題遠遠超出普通物理學的程度,帶我們進入到量子重力與弦理論之類的高等理論領域。

所以我聯繫了尼爾斯.波耳研究所(Niels Bohr Institute)的弦理論科學家基勒博士(Dr. Cindy Keeler),請教她關於諾亞的假設情境。

基勒博士同意,我們不應該信賴任何涉及「在每個電子中放這麼多能量」的計算,因為這遠遠超出加速器測試的能力範圍。「我不相信粒子能量超過普朗克尺度的任何事情,」她說。「我們實際觀測到的最大能量存在於宇宙射線中;我認為比大型強子對撞機大了差不多 106,但還是離普朗克能量很遠。身為弦理論科學家,我很想說會發生什麼關於弦理論的事情——但說老實話,我們也不知道。」

幸好,故事還沒結束。還記得我們先前決定忽略廣義相對論嗎?嗯,這是「帶入廣義相對論反而使問題更容易解決」的罕見情況之一。

在這種情境下,存在巨大的位能——使所有這些電子遠離彼此的能量。這樣的能量會扭曲空間和時間,和質量一樣。結果證明,電子月球中的能量大約等於整個可見宇宙的質量與能量總和。

相當於整個宇宙的質能集中在(相對較小的)月球的空間裡,會使時空強烈扭曲,甚至會比那 1052 個電子的排斥力還要強。

基勒博士斷言:「沒錯,黑洞。」但這可不是普通的黑洞,而是帶有大量電荷的黑洞。為此,你需要一組不同的方程式——不是標準的史瓦西(Schwarzschild)方程式,而是萊斯納—諾德斯特洛姆(Reissner-Nordström)方程式。

萊斯納—諾德斯特洛姆方程式比較了向外的電荷作用力和向內的重力之間的平衡。如果來自電荷的向外推力夠大,黑洞周圍的事件視界可能會完全消失。那樣會留下密度無限大的物體,光可以從中逸出——這就是所謂的裸奇點(naked singularity)。

一旦有了裸奇點,物理學就會開始分崩離析。

量子力學和廣義相對論給出荒謬的答案,甚至是不同的荒謬答案。有人認為,物理定律根本不容許出現這種情況。正如基勒博士所言,「沒有人喜歡裸奇點。」

以電子月球的例子來說,來自所有這些電子互相排斥的能量會非常大,以致重力會獲勝,而奇點會形成正常的黑洞。至少,某方面來說是「正常的」;它會是和可觀測宇宙一樣大的黑洞。這個黑洞會導致宇宙塌縮嗎?很難說。答案取決於暗能量是怎麼回事,沒有人知道暗能量是怎麼回事。

但就目前而言,至少附近的星系是安全的。由於黑洞的重力影響只能以光速向外擴展,因此我們周圍的大部分宇宙仍會天下太平,對我們荒謬的電子實驗毫不知情。

——本文摘自《如果這樣,會怎樣?2:千奇百怪的問題 嚴肅精確的回答》,2023 年 3 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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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30 年後,我們將活在什麼樣的世界?——臺灣的淨零轉型之路
研之有物│中央研究院_96
・2023/04/19 ・6308字 ・閱讀時間約 13 分鐘

本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文/田偲妤
  • 美術設計/蔡宛潔

迎接我們的是什麼樣的未來?

想像 30 年後,生活將發生什麼改變?行政院國家發展委員會於 2022 年 3 月 30 日公布「臺灣 2050 淨零排放路徑及策略」,針對能源、產業、生活與社會轉型提出多項政策,倡導人們逐步展開淨零新生活。中央研究院「研之有物」專訪《臺灣淨零科技研發政策建議書》諮詢委員──中研院經濟研究所蕭代基兼任研究員、臺灣大學國家發展研究所周桂田教授,從與生活最貼近的經濟及社會政策出發,深入剖析臺灣如何在淨零路徑上穩健前行。迎接我們的是什麼樣的未來?一起來關心!

2022 年聯合國氣候峰會 COP27 綠區(Green Zone)場館一隅。圖/UNclimatechange

時間來到 2050 年,一覺醒來,生活將發生什麼改變?望向窗外,鄰居的屋頂架設了太陽能板,馬路上一輛輛電動車川流不息。打開衣櫃,穿上隨租隨送的流行服飾。走進早餐店,煎台上的人造雞肉散發迷人香氣。打卡進辦公室,充滿朝氣的一天在高強度木竹構造大樓展開,固碳的木竹建材來自永續經營的森林。

上述情景啟發自行政院國家發展委員會的「淨零生活藍圖」,究竟什麼是「淨零」(Net zero)?推動的原因為何?又將對我們的生活產生什麼影響?

淨零風潮席捲全球,臺灣該如何因應挑戰?

在解開「淨零」謎團之前,我們先來看看聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在 2018 年公布的全球暖化特別報告,當中預測 2030 年左右,地球表面均溫將比工業革命前高出 1.5℃。

如不在 2030 年前有效減碳、發展生質能源與除碳技術,並在 2050 年左右達到「淨零排放」,將引發更劇烈的極端氣候、糧食與水資源短缺、海平面上升等危機,嚴重威脅全人類與自然萬物的生存。

4 種不同情境的模型皆指出,2030 年左右需大量減碳,並在 2050 年左右達到淨零排放,方可避免溫升超過 1.5℃ 引發的不可回復危機。本圖橫軸指年代;縱軸指二氧化碳(CO2)排放量,不是溫室氣體(GHG)。圖/研之有物(資料來源|Figure SPM.3B, IPCC, 2018, Special report Global Warming of 1.5°C.

「淨零排放」指的是,在特定時間內,人為產生的溫室氣體(主要為二氧化碳)排放量,與人為移除量相互抵消,達到「淨零」目標。

為此,全球掀起一股淨零風潮,其中以 1994 年生效、多達 197 個締約國的「聯合國氣候變化綱要公約」(UNFCCC)最具指標性,各國領袖定期出席氣候變遷大會,做出減碳承諾,簽定了「京都議定書」、「巴黎協定」等重要協議。

臺灣雖然不是聯合國會員,也無法置身事外,隨著各國紛紛祭出碳邊境稅、綠色供應鏈等政策,出口導向的臺灣必須盡快做出應變。

另一個棘手問題是,臺灣的慣用能源、主要產業多偏向高碳排、高耗能、高汙染性質,養成高度碳鎖定的褐色經濟體質。產出的低附加價值商品,使勞工的薪資水準難以提升,生產過程造成的環境汙染更會損害人民健康。

淨零轉型政策有助挽救瀕臨崩潰的地球環境,更是臺灣百年難得一遇的經濟綠色轉型契機!

2022 年 3 月 30 日,在眾人的期盼下,行政院國家發展委員會公布了「臺灣 2050 淨零排放路徑及策略」,預計在 2030 年前編列約 9 千億預算,執行能源、產業、生活、社會四大轉型策略,以及科技研發、氣候法制兩大治理基礎,並輔以十二項關鍵戰略,計畫於 2050 年與世界同步邁向淨零目標。

然而,比較可惜的是,當中並沒有納入「碳定價」制度,也沒有針對「社會公正轉型」提出細緻的規劃,這些都是推動產業轉型、兼顧民眾權益的重要政策。

有鑑於此,中央研究院召集各界專家研擬《臺灣淨零科技研發政策建議書》,其中〈經濟與社會促成因素〉一章由多位經濟與社會學者集思廣益而成。

研之有物專訪中研院經濟研究所蕭代基兼任研究員、臺大國家發展研究所周桂田教授,就經濟與社會政策提出建言。究竟臺灣的產業現況如何?有哪些推動淨零的誘因工具?如何降低淨零轉型對民生的衝擊?

我們必須先面對什麼問題?

臺灣現在比較大的難題是,我們是高碳排的國家。根據臺大風險中心的調查,2019 年臺灣十大溫室氣體排放企業中,有 6 家是石化業、2 家是鋼鐵業,排放總量約 1.034 億公噸,約佔當年度全國溫室氣體總排放量 36.05%。

雖然現在畫出淨零排放路徑,2020 年也宣示發展六大核心戰略產業,還是要以 2050 年為新目標,盤點臺灣產業正面臨的困境與價值。

例如石化業除了要思考如何解決高碳排問題,還需討論要留下什麼價值?畢竟在短鏈經濟時代,石化業是各國關注的戰略產業。否則就要形成區域的經濟聯盟,透過各國的資源交換來維持經濟發展。這都有賴針對產業現狀進行問題盤點,才能討論未來的發展藍圖。

周桂田教授指出,臺灣 2050 淨零轉型的首要工作:盤點國內產業的困境與價值。圖/研之有物

如何兼顧淨零轉型與產業發展?

我國政府長期的產業政策在於幫助產業降低生產成本,因此將許多能源價格維持得很低。例如汽油價格調整的原則之一是保持「亞洲鄰國最低價」,讓業者用較低的成本生產物美價廉的商品,保有與他國競爭的優勢。

然而,長年的低價策略卻導致賺得利潤、附加價值也連帶偏低,而附加價值內很大一塊便是薪資,因此人民的薪資水準難以提升,跟過度的產業保護政策脫不了關係。

國家與產業競爭力大師 Michael Porter 在 1991 年提出「波特假說」(Porter hypothesis),他觀察 1970 年代以來,美國、英國、德國、日本等國的環保政策對產業的影響,發現嚴格的環保政策能促使產業創新,不但減少污染,還能提高生產效率與競爭力。

所謂溫室裡的花朵沒有競爭力,有一個發人深省的故事:美國亞利桑那州有一處佔地廣闊的人造溫室「生物圈二號」(Biosphere 2),宛如另一個自給自足的地球。溫室裡有一棵非常高大的樹木,從小到大沒碰過風,導致枝條橫向生長且越來越長,最後支撐不住、硬生生斷掉!

大自然存在各種壓力,會讓樹木為了生存而長得更堅韌。環保政策就是外在壓力,能促使產業思考,如何在環保與減碳成本增加的情況下,發展新的競爭優勢。

蕭代基教授分析,臺灣產業政策所導致的結構性問題,並舉「波特假說」說明嚴格的環保政策有助產業發展新競爭優勢。圖/研之有物

徵收碳費,但不徵收碳稅——差別是什麼?

國際上常見由政府制定「碳定價」措施,包含:碳稅費、能源稅、碳排放交易等制度,能讓氣候暖化的外部成本轉化成需付費的內部成本,促使企業主動減少碳排量。

我國政府預計 2024 年開始向排放者徵收「碳費」,而原訂徵收的「碳稅」則因財政部有重複課徵疑慮而暫緩。究竟碳費、碳稅有何差別?

首先,兩者的相同之處在於,皆是針對化石能源、商品或服務所產生的碳排放量來課稅,目的為促使排放者自願減量。

不同之處在於徵收機關與用途限制,碳稅由財政部徵收,用途沒有特別限制,為政府財政收入的一部分;碳費則由環保署徵收,只能專款專用於相關污染防治。

註:受限於大法官釋字第 426 號,環保署徵收各種污染防制費,應專供該種污染防制使用。圖/研之有物(資料來源/蕭代基)

照理來說,政府收「費」是為了提供服務,例如收垃圾處理費是為了幫民眾處理垃圾。然而,如今徵收目的是要促使排放者自願減量,為了降低成本壓力,轉而從事綠色投資以推動產業轉型。不應該由政府收了錢去幫排放者做減量,因為政府做不到、也做不好減排!

建議未來要課徵「碳稅」,而不是只收「碳費」。因為碳稅的用途不受限制,能落實污染者付費原則,促使排放者肩負起減碳責任。同時也要完善碳排放交易機制,讓業者可以交易總量管制下的排放額度,增加減碳誘因。

善用「森林碳匯」,不只減碳,更要除碳!

政府除了利用各種政策工具促成排放者主動減少溫室氣體排放量,還要鼓勵大家移除大氣中的溫室氣體,才能達成淨零排放。

現行除碳技術主要有:生物質吸收、自然界無機化學反應、大氣中直接移除。當中最便宜的除碳技術就是「森林碳匯」,透過新植造林、更新造林、永續森林經營,讓植物與土壤發揮固碳功效。

臺灣有多達 60% 土地是森林,應將森林視為再生資源,經營「永續林」。政府可用除碳費帶頭收購森林碳匯,讓業者有誘因將農地改成林場,並在樹木最佳固碳年齡時砍下,同時種植一批新樹,收穫的木材應拿去製成可持久利用的家具和建材。

假設輪伐期是 60 年,我們就能循環經營 60 座森林。而森林生長的過程,對空氣品質、水土保持、生物多樣性等都有莫大好處。

過去 30 年來,政府推行國有林禁伐政策,讓森林健康及永續林經營受到很大限制,連帶影響森林碳匯的預估值。

行政院在「臺灣 2050 淨零排放路徑及策略」中,規劃碳匯將從 2019 年 21.4 百萬公噸成長到 2050 年 22.5 百萬公噸,等於 30 年來只成長 1.1 百萬公噸的碳匯量,是相當保守的做法。如改成經營永續林,加入造林誘因及持久利用木材,應可增加更多碳匯量。

「森林碳匯」是最便宜的除碳技術,臺灣多達 60% 土地是森林,如改成經營永續林、由政府帶頭收購碳匯,有潛力吸引業者投入造林、增加碳匯量。圖為林業盛行一時的阿里山,如今只留下公共藝術追憶過往的林業發展史。圖/研之有物

如何落實淨零轉型政策?

淨零轉型政策的研擬需仰賴「社會強健性知識」(Socially robust knowledge),意指在生產跨領域、高度複雜的政策時,必須讓各領域專業人士參與,賦予政策強健的知識基礎。

英國早在 2008 年依據《氣候變遷法》(Climate Change Act)成立「氣候變遷委員會」,這是一個獨立的監督機關,由自然和社會科學領域的專家組成,有權編列各部會的減碳預算、審查減碳計畫,再送交國會複審。

如成立監督機關行不通,可參考歐盟成立「氣候諮詢委員會」,雖然沒有審核碳預算的職權,卻具備監督和專業諮詢的智庫功能。

我國行政院預計將淨零排放督導工作交給國家永續發展委員會,但為了強化執行力道與效率,建議行政院建立具備預算權的「氣候會報」,由行政院長總指揮各部會,畢竟氣候變遷是需要跨部會一起解決的問題。

此外,還要建立鼓勵公民參與的「轉型行動溝通平台」,當中包含中央與地方政府、各領域學者、文史工作者、非營利組織等各方人士。先由政府提出政策、廣邀各界參與討論、檢視現況與問題,最後回饋意見並調整政策方向。

轉型行動溝通平台運作程序。圖/研之有物

碳定價政策可能導致減碳成本被納入生產成本,造成民生物價上漲,建議採取什麼配套措施?

2023 年初修法通過的《氣候變遷因應法》有條文提到:「依二氧化碳當量,推動溫室氣體排放之稅費機制,以因應氣候變遷,並落實中立原則,促進社會公益。」

「中立原則」意指,推動新的稅費機制時,為了不增加人民負擔,會從其他地方減稅,或將新增的碳稅費收入還給人民,使得政府總稅收不增不減。

建議還稅於民的措施加上排富條款,將這筆錢集中移轉給低所得者,有助改善所得分配不均的問題,提升民眾對政策的支持。

應執行還稅於民措施的原因在於,碳稅費是有累退性質的間接稅,會讓所得分配惡化。因為高所得者新增的碳稅費稅負佔所得的比例遠小於低所得者,而且低所得者的有限收入大部分用於民生消費,易受碳稅費引發的物價上漲影響。這就是為什麼要將稅收拿來彌補低所得者增加的花費。

適應淨零新生活的方法

如果擔心影響民生物價,民生用電可制定徵收級距、或暫緩調漲,但工業界的電價沒道理不調漲!這樣的整體思維將擱置臺灣的轉型進度。

事實上,臺灣現階段非常緊張,整個能源轉型進度遲滯,跟不上國際要求的 2030 年減碳 55% 進度,也難以因應各國祭出的碳邊境稅、綠色供應鏈等政策。

因此,業界現在多不會反對淨零轉型政策,反而希望政府趕快制訂規則,業界盡快配合調整內部作業。但目前政府考量民眾觀感,不敢大動作調漲能源價格、推動碳定價政策。

制定改變民眾習慣的政策時,應採取「行動取向的制度主義」,循序漸進設計出人民容易遵守的規定。

以限塑政策為例,從量販店、便利商店、飲料店等開始停供免費的塑膠袋與塑膠餐具,如自備環保餐具可享有優惠,逐漸養成民眾自備環保杯、購物袋的習慣。

淨零轉型政策相對來說更敏感,例如很多弱勢家庭為了省電費,晚上讓孩子到便利商店唸書,或只買得起耗電的二手家電,這些都需納入政策考量,可廣邀企業投身公益,和政府一起補貼弱勢家庭更換節能家電。

限塑政策依循「行動取向的制度主義」,制定民眾容易遵守的規定,養成自備環保杯、購物袋的習慣。圖/Unsplash

留給下一代「零碳未來」

你可能覺得淨零轉型議題遙不可及,但淨零排放路徑告訴我們,只剩不到 30 年的時間守住 1.5℃ 溫升防線,而臺灣起步的時間較他國晚了許多,更要急起直追落後的進度,否則我們將錯失產業轉型契機,承受大自然更殘酷的反撲。

根據臺大風險中心 2020 年民調顯示,臺灣民眾對能源轉型政策的公平性、計畫性、迫切性,平均感受只有 3.83 分,且獲知能源訊息頻率以「一年一次或很少聽到」的 25.5% 最高,顯示政府尚需加強宣導淨零觀念,將零碳理念紮根於教育,提升社會對永續價值的認同。

好消息是,62% 民眾接受因推動能源改革而調漲電價,56.7% 民眾可接受因徵收碳稅而調整油價。整體看來,約一半的民眾願意配合加稅與漲價來節能減碳,雖然多數能接受的幅度不大(約 1-5%),但已是好的開始。

淨零排放路徑的公布只是一個開端,尚需建構完善的治理框架以促成公私協力,許自己與未來世代一個零碳未來!

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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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沒有樂器,也可以有音樂!人類與音樂的悠久故事——《傾聽地球的聲音》
商周出版_96
・2022/12/14 ・3239字 ・閱讀時間約 6 分鐘

人類的音樂比任何樂器都古老

早在我們雕刻象牙或骨頭之前許久,肯定已經使用聲音戲耍出旋律、和聲與節奏。現代人類所有族群都會唱歌、演奏樂器和舞蹈。

這種普遍性意味著我們的祖先早在發明樂器以前,已經是音樂的愛好者。如今所有已知的人類文化之中,音樂都出現在類似情境裡,比如愛情、搖籃曲、治療和舞蹈。這麼說來,人類的社會行為通常少不了音樂。

如今所有已知的人類文化之中,音樂都出現在類似情境裡,例如搖籃曲。圖/pixabay

化石證據同樣顯示,五十萬年前的人類已經擁有能發出現代口語和歌聲的舌骨。因此,在我們製造樂器之前幾十萬年,人類的喉嚨就已經能夠說或唱出語句或歌詞。

口語和音樂何者先出現,目前還無從確定。其他物種也具有感知語言和音樂所需的神經組織,顯示我們的語言和音樂能力只是原有能力的精緻化。

左右腦的劃分

人類以左腦處理口說語言(其他哺乳類或許也是在同樣的部位處理同類的聲音),其他聲音則是傳送到負責處理音樂的右腦。或許左右腦共同處理,左腦利用聲音在不同時間呈現的細微差異理解語義和語法,右腦則用音頻的差異來捕捉旋律和音色等細節。

但這個劃分並非絕對,顯示語言和音樂之間沒有明確的分隔線。語言的抑揚頓挫和音韻會啟動右腦,歌曲的語義內容卻是點亮左腦,那麼,歌曲和詩文讓我們左右腦的運作相互交織。

所有的人類文化都有這種現象,都將文字融入歌曲裡,而口說語言的意義有一部分來自語言本身的音樂性。在嬰兒時期,我們根據母親聲音的速度和音頻辨識她。成年以後,我們用音頻、拍子、力度、音質和音調傳情表意。

在文化的層面,我們結合音樂和語言,將最珍貴的知識傳遞下去:澳洲的歌行(song line);中東與歐洲的禱文吟誦、聖歌和詩篇;桑族(San)入神舞的「呼喊敘事」;以及全世界不同族群各異其趣的詠唱方式。

在文化的層面,我們結合音樂和語言,將最珍貴的知識傳遞下去。圖/pixabay

這麼說來,器樂(instrumental music)性質特殊,跟歌曲和口語有所區分。它是一種完全脫離語言的音樂。最早的製笛師也許研究出如何創造超越語言特性的音樂。在這方面,他們或許跟其他動物找到了共通性。

動物們也有音樂和語言

昆蟲、鳥類、蛙類和其他物種的聲音也許有自己的文法和句式,卻肯定不屬於人類語言的範疇。如果器樂確實讓我們感受到超越語言或先於語言的聲音,那麼這是一種矛盾的體驗。

人類對工具的使用為時不久又獨一無二,透過這樣的活動,我們超越語言,體驗到聲音的含義與細節。我們的動物親族或許仍然這樣體驗聲音,演化成為人類之前的祖先肯定也是。器樂或許帶領我們的感官回到工具和語言出現之前的體驗。

打擊樂的出現可能也早於口語或歌曲。由於鼓的材質多半是生活中常見的皮革或木頭,不耐久存、容易腐朽,考古學上的證據因此相當稀少。已知最早的鼓只有六千年歷史,出現在中國,但人類打鼓的歷史應該久遠得多。

在非洲,野生黑猩猩、倭黑猩猩和大黑猩猩都使用鼓聲做為社交信號。這些猩猩表親使用雙手、雙腳和石頭敲擊身體、地面或樹木的板根。

這意味著我們的祖先可能會擊鼓,或許用來傳達身分或領域訊息,在此同時凝聚成團結合作、節奏一致的群體。相較於其他類人猿,人類鼓聲的節拍更有規律,也更精準。有趣的是,對許多黑猩猩族群而言,用石塊敲擊樹木可說是一種儀式。

黑猩猩會選擇特定樹木,在選定的每個地點疊出石堆。牠們不但把石頭存放起來,還會將它們拋或扔向樹木,發出砰或喀嗒聲。牠們敲擊樹木時,通常一面發出洪亮的「噓喘」,一面用手腳擊打樹幹。那麼,黑猩猩和人類都會將敲擊聲、嗓音、社會展演和儀式結合在一起。

黑猩猩和人類都會將敲擊聲、嗓音、社會展演和儀式結合在一起。圖/pixabay

這個現象告訴我們,人類音樂的這些元素,歷史比我們的物種更悠久。

最古老的緣起仍成謎

人類音樂最古老的根源究竟從什麼時間點開始,目前還是個謎,器樂與其他藝術形態之間的關係卻比較清楚。世上已知最古老的樂器,就埋葬在已知最古老的具象雕像旁,二者都來自洞穴裡人類遺跡的最底層。

它們底下的沉積層已經看不到人類的痕跡,而後,在更深處是尼安德塔人的工具。在地球上的這個位置,器樂和具象藝術同時出現,就在解剖學意義上的現代人最早抵達歐洲冰雪大地的時刻。

樂器與具象雕刻品有個共通概念,那就是物質經過三度空間的修改,可以變成活動的物件,刺激我們的感官、心靈和情感,如今我們稱之為「藝術的體驗」。笛子與雕像的並置告訴我們,在奧瑞納文化時期,人類的創意不只展現在單一活動或功能上。工匠的技藝、音樂的創新與具象派藝術彼此連結。

最早期的人類藝術也為藝術形式之間的相關性提供佐證。已知最早的繪畫是抽象的,而非具象。這些繪畫來自七萬三千年前,掩埋在南非布隆伯斯洞窟(Blombos Cave)的沉積層裡。在那個洞穴裡,有人用赭石筆在易碎的岩石上畫出交叉陰影圖案。這個圖案所在的沉積層還有其他創意作品存在,比如貝殼珠子、骨錐、矛頭和赭石鐫刻的作品。

布隆伯斯洞窟的貝殼珠。圖/wikipedia

只是,現階段的紀錄顯示,德國南部洞穴立體藝術品製作工藝發展的速度,可能與使用顏料的具象藝術不一樣。笛子和小雕像似乎沒有經過刻意著色,它們所在的洞穴也沒有壁畫裝飾。在這個地區,要等到更後期的馬格達連文化(Magdalenian,大約這些笛子出現後再經過兩萬年),才有明顯以赭色顏料塗畫的岩石裝飾。

馬格達林洞穴壁畫。圖/wikipedia

歐洲另一個奧瑞納文化遺址、西班牙北部的埃爾卡斯蒂洞窟(El Castillo),發展軌跡卻是不同。洞穴裡的圓盤壁畫時間超過四萬年,在同一面牆壁上有個三萬七千年前的手掌圖案。不過,據我們目前所知,這個時期在這個地區並沒有立體藝術創作。

同樣的,蘇拉威西洞穴的具象壁畫也跟任何已知雕刻作品無關。這些差異透露的,是考古紀錄有欠完整,而不是人類藝術的發展歷程。目前看來,立體藝術作品(雕像與笛子)最早發展的時間和地點似乎與繪畫不同。

見證音樂的悠久歷史

這段悠久的歷史重塑我們對更近期藝術的體驗。望著舊石器時代的笛子和小雕像,我想到大英博物館、紐約大都會藝術博物館和羅浮宮的人潮。有時我們會排隊幾小時,只為了看一眼人類藝術與文化的重要時刻。但在德國鄉間這座小博物館裡,我們見識到藝術更深遠的根源。

我張開雙臂。假設我雙手之間的距離是已知人類音樂與具象藝術存在的時間,冰河期的笛子和雕刻品的位置會在我左手指尖,跟蘇拉威西的洞穴壁畫一起。各大博物館裡的主要藝術品的位置則在我右手伸直的指尖,是過去一千年來的產物。

這絕不代表過去幾百年來的藝術創作不重要,相反的,紀錄遠古人類精湛藝術的遺址和博物館既與更近期的作品相得益彰,也為人類的藝術創作尋根溯源。藝術在與每個地區的動物和環境的關係中誕生,又藉著舊石器時代人類的高超技藝與想像力向上提升。

—本文摘自《傾聽地球之聲》,2022 年 11 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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