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奶奶的百科全書 vs. 你的iPad – 談年齡及世代對能力的影響

Y. M. Huang
・2013/01/16 ・1397字 ・閱讀時間約 2 分鐘


照片中我們看到兩位年輕人用不同的方式來學習,年代不同對於人們的影響是否較老化更大呢?這個研究就是要探討這個議題!

在老化研究中最常使用的方式就是在同一個時間點去比較不同年齡層的人的表現,這是所謂的cross-section的方式;另外一種研究方式就是追蹤一群人,比較他們在不同年齡時的表現,這是所謂的longitudinal的方式。

雖然過去研究已經指出,用cross-section的方式容易誇大年代間的差異,因為同一個時間點不同年紀的人,他們的成長背景是不同的,自然會對於他們的能力造成影響。一個廣為人知的證據弗林效應(Flynn Effect)就是說人類平均的智商會隨著年代而遞增,約略每十年增加三分。但目前仍不清楚究竟老化或是年代改變對於個體會有較大的影響,這次要介紹的研究就是針對這個議題進行探討。

這是一個大樣本,持續十年的研究計畫(Virginia Cognitive Aging Project),從2001年開始至2011年,實驗參與者出生的年份為1907至1989。在樣本中81%是白人,10%是黑人,剩餘的為其他種族背景;又其中的女性占65%。研究者利用魏式智力測驗來檢驗所有實驗參與者的基本智商,並控制在2001-2011年,每一個年度參加研究的實驗參與者,在各個面向上沒有顯著的差異(除了智商外、健康程度、教育程度也受到控制)。每一年受測的對象從205至913人次不等,其中2010年沒有蒐集資料,其他每個年度都有。他們利用多種不同的標準化測驗來檢驗實驗參與者下列五種能力:推理、視覺空間、字彙、文字記憶、知覺速度能力。

首先,他們採用傳統的分析方式,比較再同一個時間點去比較不同年齡的實驗參與者之能力,結果和過去研究的相仿,只有字彙能力隨著年齡而增加,其他的能力都是隨著年齡下降的。再者,他們關切就是年齡和測驗的年份是否對於能力有不同程度的影響,所以他們將年齡及測驗的年份當作因子去做迴歸分析。測驗的年份和年齡是有一個共變的關係(換句話說,2010年65歲的實驗參與者到了2012年就變成67歲了,年份和年齡都增加了兩年),但藉由迴歸分析可以排除這個共變的影響,僅檢驗測驗年份對於能力的影響。

迴歸分析的結果有點令人驚訝,就是測驗年份和年齡對於這五種能力的影響是有相同的解釋量,也就是說老化對能力的影響,很有可能並非年齡造成的,而是因為實驗參與者出生的年份不同所造成的影響(因為分析中排除了年齡的共變,所以可以推論是年份不同所造成的影響)。研究者雖然不能排除年齡對能力的影響,但他提醒所有老化的研究應該要仔細地探討,究竟不同年齡實驗參與者能力上的不同是甚麼原因造成的,若一昧的認為是年齡造成的影響,那可能會對於結果有了錯誤的詮釋

或許是檯面上的主流研究人員都逐漸邁入所謂的老年之際,陸續有研究指出用年齡來定義所謂的老或不老已經不恰當了。例如有研究指出高齡化人口的比例和認知功能退化比例之間並非正相關,意即並年紀上或許年輕但認知能力上已經老化了,反之亦然。再者,也有研究者指出,有些老人是可以健康老化的,認知功能並不會退化。

既然如此,政府在制定退休政策、福利政策時,是否還是把年齡當作唯一的標準呢?健康狀態、收入等等,是否應該都納入考量,否則看似體恤年長者的政策,其實只是另外一種劫貧濟富的展現。

去看研究的原文
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Y. M. Huang
96 篇文章 ・ 1 位粉絲
輔大心理系副教授,主要研究領域:探討情緒與認知之間的關係、老化對認知功能的影響、以及如何在生活中落實認知心理學的研究成果。 部落格網址:認知與情緒新聞網 (http://cogemonews.com)

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災難片成真!?小行星「貝努」行蹤飄忽,撞地球的機率有多大?

EASY天文地科小站_96
・2021/09/19 ・2765字 ・閱讀時間約 5 分鐘
  • 文/陳子翔(現就讀師大地球科學系, EASY 天文地科團隊創辦者)

知名物理學家史蒂芬.霍金(Stephen Hawking)認為,小行星撞擊是宇宙中高等智慧生命最大的威脅之一。而回首地球的過去,六千五百萬年前的白堊紀末期,造成恐龍消失的生物大滅絕,也肇因於一顆直徑約十公里的小行星撞擊。那麼,我們應該擔心小行星帶來如同災難片場景的巨大浩劫嗎,人類又能為這件事做什麼準備呢?

我們該擔心哪些小行星,小行星撞擊能被預測嗎?

太陽系中的小行星不可勝數,但並非所有小行星都對於地球有潛在的危害。那麼,哪些小行星是應該注意的呢?

我們可以簡單從兩個條件,篩選出對地球有潛在威脅的小行星:第一是小行星的軌道,第二則是小行星的大小。如果一個天體的運行軌道與地球的運行軌道沒有交會,那也就不需要擔心它會部會撞到地球了。而直徑越大的小行星,撞擊地球產生的災害就會越大,例如一顆直徑 10 公尺的小行星墜落能造成小範圍的建築物受損,而直徑 50 公尺的小行星撞擊,其威力則足以摧毀整座大型城市。

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/59/Chelyabinsk_meteor_event_consequences_in_Drama_Theatre.jpg/1024px-Chelyabinsk_meteor_event_consequences_in_Drama_Theatre.jpg
2013 年俄羅斯車里亞賓斯克小行星墜落事件,隕石在空中爆炸的震波震碎大片玻璃。圖/Nikita Plekhanov

過去天文學家透過遍布世界的天文台,不斷在夜空中尋找近地小天體,並持續監測它們的動向。而透過觀測資料推算其軌道,就可以算出這些危險的小鄰居未來與地球發生「車禍」的機率有多大,而這篇文章的主角「貝努」,就是一顆被認為有較大機會撞擊地球,因此被重點關注的對象。

貝努撞地球會是未來的災難嗎?

貝努在 1999 年被發現,是一顆直徑約 500 公尺的小行星,它以橢圓軌道繞行太陽,公轉週期大約 437 天。由於貝努的軌道與地球相當接近,它每隔幾年就會接近地球一次,而本世紀貝努最接近我們的時刻將會發生在西元 2060 年,不過別擔心,該年貝努與地球最接近時,距離預計也還有七十萬公里,大約是地球至月球距離的兩倍,撞擊風險微乎其微。

綠色為地球軌道,藍色為貝努軌道。圖/University of Arizona

然而天文學家真正關注,撞擊風險較大的接近事件則會發生在下一個世紀。根據目前的軌道計算,貝努在西元 2135 年和 2182 年的兩次接近,會有較大的撞擊風險。說到這裡可能許多讀者會覺得,既然我們都活不到那個時候,何必去操心那些根本遇不到的事情呢?

那麼,讓我們想像一個情境:

如果今天天文學家突然發現了一顆與貝努一樣大的小行星,並算出它將在一年後撞上地球,那身為這個星球上「最有智慧的物種」,我們能怎麼應對呢?

很遺憾的:我們很可能對於撞擊束手無策。當前人類並沒有任何成熟的技術,能夠在這麼短的時間內改變小行星的軌道。這時候人們可能就會希望前人早點望向星空,調查小行星,好讓人們能夠有多一百年的時間準備應對的方法了!

小行星軌道計算不就是簡單的牛頓力學,為什麼算不準?

那麼貝努在未來 100〜200 年到底會不會撞擊地球呢?其實天文學家也說不太準,只能給出大概的機率而已,而且時間越久,預測的不確定性就越大。

你也許會想,天體的運行軌道不就只是簡單的牛頓力學,三百年前的人就已經掌握得很好了,在電腦科技發達的現代怎們會算不準呢?確實,如果要算地球與火星在 100 年後的相對位置,那電腦還能輕鬆算出相當精確的答案,但如果是計算小行星 100 年後的位置,事情就變得棘手多了……

由於小行星的質量很小,就算是相對微小的引力干擾還是足以改變其運行方向,而混沌理論(Chaos theory)告訴我們,任何微小的初始條件差異,都能造成結果極大的不同。因此要對小行星軌道做長期預測,就不能只考慮太陽的引力,而是必須把行星等其他天體的引力也納入計算,才能獲得比較準確的結果。尤其是當這些小行星與地球擦肩而過時,即使只有幾百公尺的位置偏差,受到的引力也會有相當的不同,使得小行星的未來軌跡出現巨大的差異。

而更令天文學家們頭痛的是,有些問題甚至不是萬有引力能夠解決的,其中一個因子就是「亞爾科夫斯基效應」(Yarkovsky Effect)。這個效應是這樣的:當陽光照在自轉中的小行星上,陽光會加熱小行星的受光面,而被加熱的這一面轉向背光面時,釋放的熱能會像是小小的火箭引擎一樣推動小行星。這個作用的推力非常小,但長期下來還是足以對質量很小的天體造成軌跡變化,也讓軌道預測多了很大的不確定性。

亞爾科夫斯基效應的動畫。影片/NASA

OSIRIS-REx 任務揭露貝努的神秘面紗,也讓軌道推估更精確

為了更深入了解貝努,NASA 在 2016 年發射 OSIRIS-REx 探測器探查這顆小行星。OSIRIS-REx 主要的任務包括從貝努表面採取樣本並送回地球分析、對整顆小行星做完整的調查,以及評估各種影響貝努運行軌道的因子,改善貝努軌道的預測模型,評估將來的撞擊風險。

在軌道分析方面,OSIRIS-REx 一方面能在環繞貝努的過程中緊盯貝努的「一舉一動」,讓天文學家透過精確的觀測結果反推貝努的軌道特性。另一方面,要評估亞爾科夫斯基效應對小行星軌道的影響,也需要考量小行星的地形地貌、反照率等等因素,因此 OSIRIS-REx 的各項觀測資料,也有助於建立更精確的軌道預測模型。

OSIRIS-REx 探測器。圖/University of Arizona/NASA Goddard Space Flight Center

目前 OSIRIS-REx 的任務還沒有結束,但是在取得更準確的軌道預測模型與撞擊風險評估上,已經有了初步的成果。根據這次任務提供的觀測資料,天文學家將預測貝努未來軌道的時間極限,從原本的西元 2200 年延長至 2300 年。而西元2300年之前,貝努撞上地球的機率大約是 0.057% (1/1750),最危險的一次接近則會發生在西元 2182 年

「知己知彼,百戰不殆」。面對像貝努這樣的危險鄰居,唯有盡可能認識它的一切,才越能夠掌握其未來的動向,進而在將來思考要如何面對小行星的撞擊的風險。另外,目前 OSIRIS-REx 也正在返航地球的旅途上,期待 2023 年 OSIRIS-REx 能順利的帶著貝努的樣本回到地球,帶給我們更多有關小行星的重要資訊!

參考資料

EASY天文地科小站_96
4 篇文章 ・ 7 位粉絲
EASY 是由一群熱愛地科的學生於2017年創立的團隊,目前主要由研究生與大學生組成。我們透過創作圖文專欄、文章以及舉辦實體活動,分享天文、太空與地球科學的大小事
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