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【2022 年搞笑諾貝爾經濟獎】不想努力的我,把運氣點滿就對了

超中二物理宅_96
・2022/09/21 ・6128字 ・閱讀時間約 12 分鐘

  • 文/東海大學應用物理學系  施奇廷

天才是百分之一的靈感加上百分之九十九的努力。

——愛迪生(Thomas Alva Edison, 1872-1946),並不是第一個這麼說的人

上面這句話,一開始其實是一位女作家凱特‧桑伯恩(Kate Sanborn)說的,愛迪生引用之後變得廣為人知,不過愛迪生分配給「靈感」的趴數不太一定,有時候變兩趴,有時候不屑一顧:「天才才不是來自靈感,靈感其實也是努力來的啦!」,有就是:零趴。

不過「天才」並不代表「成功」。2022 年「第 32 次的第一屆」搞笑諾貝爾經濟獎,獲獎的研究告訴我們,「成功是百分之一的天才加上百分之九十九的運氣」。這下努力再也不是決定性的因素,只剩萬分之九十九;靈感更慘,只佔萬分之一。

運氣最重要啦!

(背景音樂:別人的身命,是框金又包銀,阮的身命不值錢……by 蔡秋鳳)

先說一下,為什麼「經濟獎」會是由物理學家(也就是我)來介紹呢?因為這次獲獎論文的三位來自義大利卡塔尼亞大學(University of Catania)的作者中,有兩位是物理學家(Alessandro Pluchino 以及 Andrea Rapisarda),只有一位是經濟學家(Alessio Emanuele Biondo),研究的方法也「很物理」,將「人生的成功」用一個簡單到令人髮指的模型來模擬,可說是「化約主義」(reductionism)的極致。所以正常的經濟學家可能會覺得「你們用這種方法來研究經濟學簡直是在搞笑」,因此才得獎的吧。

一般媒體的報導多半僅止於此,並不是!其實還有一個重點是如何扭轉這個「萬事天注定」的宿命論,讓具有才能的人出頭天。

他們的研究是利用「代理人模型」(agent-based model),也就是模型中的基本單元就是一個一個虛擬世界中的人,然後根據研究的問題「假設」來制訂行動規則,接著就讓這些「代理人」依照規則行動,看看結果如何。如果模擬出來的結果符合我們看到的社會現象,那麼上述的「假設」就可能為真。

在這個「TvL 模型」(Talent vs Luck, 天才對運氣)中有 1000 個代理人,他們被隨機灑在一個 201×201 的方格棋盤上面,每個人佔據一個空格,每個人身上帶著 10 塊錢——這裡我們姑且用金錢來衡量「成功的程度」,它也可以是在政治界官位的高度、學術界發表論文的數量與影響力……等其他面向量化後的「成就點數」。

接著同樣在這個棋盤上面隨機灑出一些綠色跟紅色的點,它們代表「人生中可能會遇到的事件」,綠色代表「幸運事件」,紅色代表「不幸事件」。事件的總數是人數的一半,也就是 500 個,其中紅綠各有 250 個。

(圖一)TvL初始狀態一例。

假設每個人的「才能」是標準化後,介於 0 到 1 之間的常態分布,平均值為 0.6,標準差為 0.1。這裡用單一的變數 T 來代表才能,它包含了智商、個性、努力、教育……等出道前養成的所有個人屬性。

(圖二)TvL 模型中,1000 人的才能分布圖。

這個世界變化的規則如下:

  1. 「人」不會動,從頭到尾待在原地。
  2. 每一步中,每個「事件」會任選一個方向,移動兩格。
  3. 如果某個人剛好在某個事件移動的路徑上(直接撞到)、或者是與路徑相鄰(擦身而過),表示他身上「出事了」。
    • 如果碰到的是綠點,表示「好事發生」。不過「運氣屬於準備好的人」,手裡錢(或成就點數)有機會翻倍,發生的機率就是才能值 T。所以才能較高的人,比較能掌握幸運的機會。
    • 如果碰到的是紅點,表示「發生不幸」,跟幸運不一樣的是:「不幸」是公平的,遇上的人金錢一律減半。這個設定的基礎是這樣:不管上智或下愚,路上被車撞就是得送醫、住院;被地震颱風直接命中就是會變成受災戶,你有再高的才能也無用武之地。
  4. 沒有被事件撞到或擦到的人,金錢不變。
  5. 回到 1。

假設每個人從菜鳥出道一直到退休一共奮鬥 40 年,而每半年就可能碰到一次重大的事件,所以整個模型需要模擬的就是每半年一次的變化,一共 80 步後,遊戲結束,來計算一下成績,最後大家手裡有多少錢呢?

結果顯示經過一生的努力後,財富分布滿足大家熟悉的「80-20」法則,前 20% 的人擁有整個社會 80% 的財富。雖然「80-20 法則」通常是拿來批評「貧富不均」這個社會現象,其實它有更深一層的涵意:如果只看前 20% 的有錢人,就會發現這裡面的 20% 也一樣會擁有其中 80% 的財富!也就是「有錢人之間」也是有「貧富不均」的現象。換算一下可以得知,前 4% 的有錢人(前 20% 的前 20%)擁有整個社會 64% 的財富(80% 的 80%);然後再看最有錢的前 4% 的「超有錢俱樂部」中,同樣符合「80-20 法則」!

目前人類社會的財富分布,就符合這個奇妙的法則,在數學上,「財富數量」與「擁有這個數量的人數比例」會呈現「冪次律」(power law)特性,兩邊都取對數做成圖的話,會呈現一直線。

這個超級簡單的 TvL 模型到底能不能反應真實世界的狀況?由圖三看起來,它的確能重現財富分配「80-20 法則」的「冪次律」特性,所以模型雖然簡單,的確有抓到財富分布最重要的特性,也讓後面的結果具有說服力。

(圖三)模擬結束後的財富分布狀況,橫軸是「代理人手中的錢」,縱軸是「擁有這麼多錢的人有幾個」。兩個軸都取了對數,分布成一直線,符合「冪次律」。

那麼,誰是這場遊戲的第一名?

因為人的位置跟事件的移動都是隨機、公平的,而才能高的人抓住幸運事件讓錢倍增的機率較高,所以最後的贏家應該是才能很高的傢伙吧?

很合理的想法,不過結果可能會讓你吃一驚:第一名的才能 T=0.61,非常接近平均值,他最後手上有 2560 元,成長了 256 倍;而最慘的人居然擁有 T=0.74 的才能,以常態分布來說,是排名在前 7%,或是 PR93 的強者。如果覺得只看第一名跟最後一名不準的話,就來看看所有人的成績分布吧!

(圖四)1000 個代理人的才能(橫軸)以及最後的金額(縱軸)。

從圖四可以看出來,以最高的 T=0.61 那一點為中心,左右兩邊大體上是對稱的。看起來,才能高的人,真的好像不見得在這個「人生遊戲」終站到便宜!

那到底你將成為「人生勝利組」或是「魯蛇」,決定性的因素到底是什麼?答案是「運氣」

就算資質平庸,抓住好運的機率稍微差一點,只要你在人生的過程中,碰上好事的機率比別人多很多,你還是可能出人頭地,成為頂尖人物。圖五清楚的顯示了這兩個人的運氣差多少:(a)第一名的人生,發生了八次幸運事件,而且雖然機率只有 61%,很幸運的也每次都掌握到了,而厄運則是一次也沒有!(b)反觀最後一名的人生,厄運連連高達 15 次,而且根據模型規則,毫無招架之力一次也躲不掉!好事只有發生一次,真想幫他寫個「慘」字……。

(圖五)(a)第一名與(b) 最後一名的人生境遇。上圖是財富對時間的關係,下圖是遭遇好事(往上)與厄運(往下),或是無事(持平)的時間軸。

這只是一次的模擬,有可能只是湊巧出現這種令人意外的結果。別擔心,物理學家雖然頭腦簡單,做事情挺小心的,模擬個 100 次吧!然後看看每次的第一名的人的才能值的分布狀況,發現才能還是有差啦!但是並沒有很戲劇性的差別。拿到各次模擬第一名的人,平均才能值是 0.66,比起平均值 0.6 稍大一些,大概是「均標以上、前標未滿」的程度。100 次不夠,來個 10000 次吧!等於是 1000 萬個人生,得出來的結果差不多,10000 個「第一名」的平均才能是 0.667(圖六)。

(圖六)(a) 100 次,(b)10000 次模擬中,各次第一名的才能值分布。

看起來,才能高低對最後的結果是會有影響,但是頗為有限,運氣的影響大很多。而且,檢視才能比平均人高出一個標準差以上,也就是 T > 0.7,或是 PR84 以上的「秀才」,他們的成功率如何呢?這裡「成功」的定亦是,只要你在工作 40 年後,手上的錢不少於剛出道時(10 元)就可以了。天啊這標準也太低,不過在這種低標準之下,這些秀才的成功率也只有 32.05% 而已!人生真的好難!

看到這裡不禁覺得充滿負能量,大家都別再努力了,反正運氣決定一切……。

作者接著問,現實如此殘酷,政府能為我們做些什麼?

政府在挹注資源扶植科技研發、經濟產業等領域時,經常會有一種「菁英主義」思維:「我們如果把資源集中投給那些有才能的人,應該能夠得到更好的效果吧!」不過「才能」很難一下子看得出來,所以就變成「有才能的人應該本來就會表現得比一般人好,那就把資源給那些過去表現比較好的人吧!」

這樣的作法是正確的嗎?

於是研究者設計了一些補助辦法:每隔五年,就會有「政府資金」挹注給模型裡的 1000 個代理人,所以在整個模擬過程中,會有八次補助。補助的策略有幾種精神:

  1. 齊頭主義:給所有的人相同金額的補助,皆大歡喜。實行方式:每次每人補助 1 塊錢、兩塊錢或 5 塊錢,三種方式補助 1000 人、八次的總預算分別為 8000、16000、40000。
  2. 菁英主義:只補助表現較好(手中金額排名在前面特定比例)的人,表現差的人管你去死。實行方式:表現前 50% 的發 5 塊錢(總預算 20000);表現前 25% 的發 5、10、15、20 元(總預算10000、20000、30000、40000);表現前 10% 的發 5、10、20 元(總預算 4000、8000、16000),一共八種方式。
  3. 折衷主義:前兩種極端方式的妥協,一部分的經費給表現名列前茅的人較多補助,剩下的給其他人平分。實行方式:前 25% 的人 5 或 10 元,其他人 1 元(總預算 16000、26000);前 25% 的人 10 元,其他人 5 元(總預算 70000),共三種方式。
  4. 亂槍打鳥主義:隨機抽取一個比例的人,塞錢給他們,用樂透來翻身的概念。實行方式:隨機選取 10% 的人給 5 元(總預算 4000);隨機選取 25% 的人給 5、10 或 20 元(總預算 10000、20000、40000);隨機選取 50% 的人給 5 元(總預算 20000),一共五種方式。

目標是「希望那些有能力的人(具體而言,就是 T > 0.7,比平均值高一個標準差),在政府的幫忙下,能夠好好發揮才能。」用來衡量這個目標的指標,就是經過了八個回合的補助,40 年後這些人「成功」(模擬結束後手上還超過 10 塊錢)的比率增加了多少。上面這些補助方式中,表現最好的方法是哪一個呢?

答案是前「25% 的人 10 元,其他人 5 元」,讓 T>0.7 的「高能力族群」的成功率,從沒有補助的 32.05% 一口氣提高到 94.82%,看起來很成功!幾乎全壘打!

不過總共要花 70000 塊,是所有方案中最貴的。相較之下,無腦式的每個人都發 5 元,也可以達到 94.40,幾乎不相上下,但是花費只需要 40000 元。也就是說,根本不用給名列前茅的人特別獎勵,成效也一樣好。

所以如果要看政府錢有沒有花在刀口上,要看的是「每花一塊錢,可以增加多少高能力族群的成功率?」也就是「效率=(補助後成功率—補助前成功率)÷ 政府總預算」。用這個方式比的話,那個方案是第一名?

答案可能讓你跌破眼鏡,是最簡單的「每次每人補助 1 元」!總共花 8000 元,可以讓成功率提升到 69.48%,提升了 37.43%。剛剛拿第一名的方法,除以所花的錢後,績效也掉到後段班了,是 18 種方案的第 11 名。表現最差的是「表現前 10% 的發 20 元,其他人 0」這個極端的菁英主義方式,它的效率只有前者的 1/25,花了兩倍的 16000元,只提升了 2.93%,成為 34.98%。

事實上,所有的「菁英主義」式的補助,幾乎都是表現最差的。

(圖七)各種補助方式的政府經費效率。數值已經標準化,以第一名的「所有人補助 1 元」的效率為基準的比值。

如果政府經費充裕,總共要砸 80000 元下去,哪一種方法最好呢?模擬的結果顯示,還是「齊頭式平等」所有人均分表現最佳;第二、三名分別是「亂槍打鳥」隨機抽選 50% 的人平分、以及「折衷主義」表現前 25% 的人分掉一半的錢,其他 75% 的人分掉另一半。這三種方式的成績相當接近,都可以達到 96% 以上的成功率。

在這個極簡 TvL 模型下,齊頭式平等的補助方式表現最好,表示在「無法明確看出到底誰是高才能者」的前提下,「雨露均沾」才是讓才能高者出頭的最佳方式。不過作者也指出,在真實的世界中,拿到第三名的「折衷主義」方案,在人人有獎的前提下,給表現較好的人更多的鼓勵,可能產生激勵效果讓所有人更加努力,發揮更大的整體效果。未來若能將這個因素加進模型中,有可能會變成由折衷方案勝出。

這些結果,也呼應了本研究中的兩位物理學家在 2010 年獲得「搞笑諾貝爾管理獎」的題目(對,他們是第二次得獎了):老闆要提拔下屬晉升主管時,不要挑之前表現好的,要亂槍打鳥隨機選人,團隊的運作會更有效率。

他們真的很喜歡亂槍打鳥……。

接下來要看的是「整體人口素質」的影響。如果由於完善的教育與職業訓練體制使得全體的才能值 T 都提高,平均值由 0.6 提升到 0.7 的話(標準差維持 0.1),這時候 100 次模擬的最強者的才能值,絕大多數都高於整體的平均值,而且金額也是也才能正相關,如圖八所示。也就是說,在整體人民素值較高的環境中,高才能者更有出頭的機會。

(圖八)才能平均值提高到 0.7 時,一百個回合的勝出者絕大多數高於平均值,最後累積的總財富也是高才能者成績較佳。

最後是「產業環境」,之前的模擬都是「好運」、「厄運」各佔一半,我們可以用較高的好運比率來代表高度成長的產業環境;而較高的厄運比率則是代表產業環境正在走下坡,才能平均值維持在 0.6。好運厄運的機率對所有的人都一樣,不過有趣的是,處在「高度成長環境」(80% 好運、20% 厄運)中時,對高才能者明顯有利(圖九(a)),但是在「產業江河日下」時,影響不太明顯(圖九(b))。

(圖九)(a) 好運 (b) 厄運事件佔 80% 時, 100 次模擬中勝出者的才能與財富關係。

總結這次獲得「搞笑諾貝爾經濟獎」的研究,透過這個極度簡化的 TvL 模型模擬所告訴我們的訊息是:

  1. 這個模型雖然簡單,但它能夠重現真實世界財富分布的「80-20 法則」,所以有抓到一些真實的經濟社會狀況的重點,不是來亂的。
  2. 才能對生涯的表現有影響,但真正具有壓倒性力量的是運氣。
  3. 政府如果想要鼓勵才能較好的人,期待他們有更好的表現的話,「想當然耳」的菁英主義(補助本來表現就比較好的人)是最糟糕的辦法,還不如齊頭式補助,或是亂槍打鳥式的補助。如果政府銀彈充裕的話,折衷式的補助成果也會不錯。
  4. 整體人民素質提高,可以讓才能高的人表現更好,所以教育很重要。
  5. 產業環境好,機會越多的話,也有助於高才能的人有好的表現。如果衰退的話,則是大家一起慘。

看到這裡,您應該也知道,作者雖然強調隨機事件、運氣的重要性,不過倒也不是就叫你跟阿姨說不努力了,以台灣的人民素質與產業活力來說,其實付出努力來充實自己的能力(提高你的 T 值),應該還是能夠讓你更有機會出人頭地的,還是多多加油吧!

圖/GIPHY

更多有趣的研究,請到【2022 搞笑諾貝爾獎】

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超中二物理宅_96
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【2022 年搞笑諾貝爾安全工程獎】交通安全麋鹿有責!用假麋鹿守護行車和平!
Peggy Sha
・2022/09/30 ・2013字 ・閱讀時間約 4 分鐘

夜路走多了,總匯三明治;公路開久了,總會遇麋鹿(咦?)。

好啦,在台灣不管開車開多久,你都不太可能會撞到麋鹿,但若是在北美、西伯利亞或斯堪地那維亞半島這些高緯度的國家,那實在蠻容易碰上突然衝出來的「麋鹿驚喜包」,一不小心就可能造成車禍慘劇。

在瑞典,平均每天會發生 13 起左右的麋鹿車禍事件,可說是道路安全的一大難題。

在台灣的我們,很難想像開車在路上會撞到一隻鹿。但在高緯度國家,這是一個嚴重的交通問題。
在台灣的我們,很難想像開車在路上會撞到一隻鹿。但在高緯度國家,這是一個嚴重的交通問題。 圖/envato.elements

於是,為了防止車輛被破壞、為了守護行車的和平,瑞典道路管理局贊助了一項碩士論文研究,希望可以找出減少車禍損害的方法;為此,研究團隊做出了非常可愛的鹿鹿……然後努力撞爆它!

(話說這篇論文的研究對象是肩高可達 2 公尺的那種巨型麋鹿,不是那個拖著聖誕老公公的可愛馴鹿,想知道兩者的差異可以看這篇:「鹿茸」是誰的茸?」)

想守護道路安全?首先,你需要一隻耐撞的鹿鹿

鹿鹿這麼可愛,怎麼可以撞鹿鹿?就算想要守護道路安全,我們也不能夠抓真麋鹿來測試對吧?於是乎,做出一隻既「真實」又「耐撞」的假麋鹿,變成了最重要的功課。

鹿鹿這麼可愛!怎麼可以撞鹿鹿? 圖/GIPHY

真正動手之前,首先要來蒐集一些背景資料。由於麋鹿本身的個體差異很大,要在野外觀察也較不容易,於是,本研究的作者 Magnus Gens 聯繫了科爾莫登野生動物園(Kolmården Zoo)和其中的獸醫,除了取得資料外,也近距離觀察了兩隻 3 歲左右、已馴化的麋鹿。

每年五月左右,當小麋鹿逐漸成熟、長到差不多一歲時,便會被麋鹿媽媽掃地出門。剛離開母親的小麋鹿們會有些懵懂、容易到處亂晃,也因此帶來交通事故的高峰時期。麋鹿雖然看起來笨重,但其實十分苗條,此外,當牠們被撞擊時,會呈現出「柔若無骨」的狀態,肩膀和骨盆的關節甚至可以用超乎想像的方式詭異地扭轉。而當牠們受到驚嚇或是卡在擋風玻璃上時,有時會劇烈掙扎,並對駕駛造成二度傷害。

親愛的,我為你打造了隻超強無頭麋鹿!

資料收集完成後,就準備要來實行「造鹿大業」了!

首先呢,假鹿的材質可得十分講究,需要耐用、容易取得又接近真實數據,千挑萬選之下,Magnus Gens 決定採用由 Trelleborg Industri AB 所製造的一款又軟又韌,約為蕭氏硬度(Shore)40° 的橡膠「RF 19 Red」。

Magnus Gens 共用了 116 塊橡膠搭配鋼製零件,打造出了超強大的假麋鹿,雖然它的外表實在是不太像頭麋鹿,畢竟沒有毛也沒有頭,不過呢,它能很好地模擬真實麋鹿的組織密度和柔軟度,也解決了舊有模型太硬、太脆而導致撞擊測試失準的問題。

接下來,Magnus Gens 找來了三輛舊車來進行撞擊測試,分別是 Volvo 245 和兩輛 Saab 9-5。關於這撞擊的結果呢,只能說非常令人滿意!因為撞毀的車輛看起來跟真正的車禍車輛看起來有 87% 像,實在是可喜可賀啊!

假麋鹿撞擊測試。

別小看假麋鹿的力量!交通安全從假麋鹿做起!

看到這裡,你或許會有點好奇:到底為什麼要花這麼多力氣去做假麋鹿呢?

Magnus Gens 表示,研發這種好做、容易維護又耐用的假麋鹿非常重要,因為它能在各個車廠進行車輛安全測試時發揮巨大效用。假設車廠們能根據相同條件進行反覆測試,便能為潛在的買家提供有價值的比較數據。另一方面,如果消費者開始重視相關議題、要求車廠進行安全測試,便能帶來更多資金和支援,進而打造出更加安全的汽車。

所以說,假麋鹿真的是非常重要而且影響深遠的存在啊!難怪在多年後的今天,這個研究能成功拿下 2022 年搞笑諾貝爾中的「安全工程獎」,讓我們感謝假麋鹿們的努力!

感謝研究團隊與假麋鹿們的努力! 圖/GIPHY

另一方面,除了麋鹿之外,世界上還有許多地方都苦於大型野生動物所造成的相關車禍;在澳洲有袋鼠,在非洲有駱駝,因此,相關需求始終存在。不知道,未來會不會有更多人開始研發假袋鼠、假駱駝呢?那想必又將會是一場有趣又有意義的奮鬥吧!

參考資料:

http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:673368/FULLTEXT01.pdf

Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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【2022 年搞笑諾貝爾工程學獎】旋鈕大小與手指數之間的完美關係:轉動音量鈕需要用到幾根手指?
linjunJR_96
・2022/09/29 ・1641字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

旋鈕多大才好轉?誰知道啊!

有些問題是生活中不斷遇到,卻從來不會加以思索的。像是當你在開車時調整車上的冷氣溫度,還有聽音樂時調整藍芽音響的音量與音色。此時,指尖所操控的旋鈕該做多大,才是最好轉的呢?

「誰知道啊!」你心裡這麼想。

這種日常體驗的問題看似微不足道,但其實就是產品設計和工業設計這類領域最關注的焦點,甚至能幫你贏得搞笑諾貝爾獎!

本年度的搞笑諾貝爾獎頒獎典禮在線上舉辦,表揚世界各地的研究者如何用專業能力探討奇妙的問題。今天要介紹的工程學獎,頒給了日本千葉工業大學的松崎元教授,以及他扎實的研究論文《如何用手指操控柱狀旋鈕》。透過實驗室中的實際測量,松崎教授紀錄了人們使用各種大小的旋鈕時,如何下意識地將不同手指放在不同位置來操作。

圖/Pexels

當我們看見一顆旋鈕,我們會透過目測其大小,來決定該用怎麼樣的手勢轉它。如果是直徑一公分左右的小旋鈕,我們會選擇只用拇指和食指來操作,更多的手指只會徒增不便;但如果是快十公分的大旋鈕,就需要動用四五根手指。這個決定不單純只是個人偏好,而是跟人類手掌和手指的構造有關聯。只有某種握法才是最舒服方便的。

此外,通常看到旋鈕就直接給它轉下去了,不會在旋鈕上面嘗試並修正來達成「最佳觸感」。也就是說,這個決策過程從小多次練習後,已經完全變成下意識的過程,只能透過實際測試結果來描繪。

下意識的選擇,只有做實驗才知道

在實驗室中,松崎教授的透明桌面上平放一個白色的圓形旋鈕,並請 32 名受試者順時針旋轉這個旋鈕,並從桌面下的攝影機捕捉人們手指的位置。旋鈕的直徑從七毫米到十三公分,總共 45 種。結果顯示,當旋鈕越大,動用的手指數量越多(一如預期)。只要旋鈕直徑超過五公分,大多數受試者便會開始使用五根手指。

根據所有受試者的統計結果,松崎教授整理出了上方這個十分優雅的圖表。標靶一般的同心圓代表各種大小的旋鈕。圖下半的粗黑直線是基準線,所有測試結果的拇指位置統一對齊這條線,以利進行比較。上方的四條曲線,由左到右分別是食指到小指的位置,虛線則是統計標準差(當然,實際上的實驗結果應該是一個一個離散的點,這裡簡單地用二次曲線進行擬合,比較好看)。

圖/參考資料 3

這張圖總結了不同旋鈕大小的情況下,人們手指位置如何變化。有趣的是,隨著旋鈕變大,四根手指的位置並非簡單地輻射向外,而是呈現螺旋狀。猜測是跟手掌張開並旋轉的方式有關。這種細微的趨勢不做實驗還真猜不到。

不是為了搞笑,每份研究都超認真

這份研究其實在 1999 年就已經發表,時隔二十多年獲得搞笑諾貝爾獎。儘管中文翻譯是「搞笑」諾貝爾獎,但是包括松崎教授在內的所有獲獎者,可是從來沒有要搞笑,而是以非常專業的態度在做他們的工作,這些研究成果也都發表在正式的期刊。自 1999 年的旋鈕研究之後,松崎教授又相繼研究了提袋握把和雨傘握把,可說是精通抓握之道的男人。

雖然得到搞笑諾貝爾獎,但研究內容都是超認真。 圖/GIPHY

松崎教授表示,他很樂見這個獎項讓更多人開始關注設計工程的領域。這門學問專注於探索人與物品之間的關係,並藉此創造最舒適的使用體驗,打造出實用的工業產品。

更多有趣的研究,請到【2022 搞笑諾貝爾獎】

參考資料

  1. Japanese professor wins Ig Nobel prize for study on knob turning
  2. Japanese researchers win Ig Nobel for research on knob turning
  3. 松崎元, 大内一雄, 上原勝, 上野義雪, & 井村五郎. (1999). 円柱形つまみの回転操作における指の使用状況について. デザイン学研究, 45(5), 69-76.
linjunJR_96
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清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。

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【2022 年搞笑諾貝爾生物獎】斷尾便祕的蠍子傳宗接代?!
胡中行_96
・2022/09/26 ・2611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!!

「我覺得便祕對求偶過程的影響不大,雄性還是魅力無限,能夠誘惑雌性。……而雌性依然可以生產,只是胎兒數量較少,因為體內充滿糞便。」2022 年搞笑諾貝爾的生物獎得主 Solimary García-Hernández 與 Glauco Machado,手舞足蹈地在視訊頒獎典禮上,拿著蠍子填充玩具認真解說。[1]

2022 搞笑諾貝爾獎頒獎典禮,從 24:08 起為生物獎的段落。影/參考資料1

得獎原因

來自哥倫比亞和巴西,[2]目前任職於巴西聖保羅大學的學者 Solimary García-Hernández 與 Glauco Machado,[3]得獎的理由是「研究便祕如何影響蠍子求偶」。搞笑諾貝爾獎的官網上,列出了三份他們合寫的論文,主題是斷尾又便秘的蠍子,分別在獵食、運動以及生育方面的情形。[2]首先,就讓我們來探討失去尾巴與排便不順之間的關係。

斷尾造成便祕

許多動物在受到掠食者威脅時,會有「自割」(autotomy)的行為。牠們主動切斷自己身體的一部份,例如:蜥蜴的尾巴或蜘蛛的腿,然後趕快逃跑。Ananteris 屬的蠍子也會斷尾求生,自然情況下這麼做的雄性多於雌性。[4]斷肢的重量佔全身的 25%,[3]脫落後多少還能抖一會兒,甚至試圖刺傷他人。儘管截面的傷口在 5 天內便會癒合,往事卻只能追憶,組織不再重生。偏偏牠們的肛門和螫針(aculeus 或 stinger)長在消失的尾巴末端,自此滿腹糞便,武功盡棄,慘度餘生。[4]

雄性 Ananteris solimariae 斷尾後:A. 一小時,正流失體液;B. 一天;C. 二天;D. 三天,疤痕開始出現;E. 四天;F. 五天,停止流失體液,疤痕長成;G. 十天,疤痕顏色變深;H. 二十五天,疤痕完全定型。圖/參考資料4,Figure 2(CC BY 4.0)

斷尾影響獵食

「食色性也。」食擺在色前面,要先吃飽才有體力做愛。根據 García-Hernández 和 Machado 的論文,雄性 Ananteris balzani 自割後,制伏小型獵物的成功率從 90% 降到 17%;對大型獵物則由 47% 落至 1%。相較之下,雌性的表現沒那麼悲催,殺戮小型獵物的勝算頂多從 98% 掉到 93%;而針對大型獵物時,則自 97% 減為 70%。除了最終結果,狩獵所需的時間也會因自割而延長,並且在攻擊大型獵物時,尤為明顯。於是,食物來源被狩獵技巧失常所侷限,特別是斷尾的雄性,從此主要以攝取小型獵物為生。[5]

斷尾與移動速度

吃飽有了體力,那也要「追」求得到心儀的對象,才有機會發生性關係。A. balzani 自割後,無論是正常飲食或營養過剩,而有不同程度的便祕,其移動的快慢皆無差異。此外,牠們短期內奔跑的速度不變;但長期來說,雄性就顯得遲緩,使得尋找性伴侶的路途較為艱辛。[3]不過話說回來,Ananteris 屬的蠍子從失去肛門到便祕致死,最多有 8 個月的餘命,[4]努力點應該還是有機會繁衍下一代。[3]

斷尾前後的雄性 Ananteris balzani。圖/參考資料4,Figure 1(CC BY 4.0)

就在克服身體殘疾的雄性蠍子,好不容易把自己餵飽,並奮力追上雌性的那一刻,關鍵的問題來了:蠍子求偶要用到尾巴![6]

斷尾後的性生活

García-Hernández 與 Machado 為 A. balzani,準備玻璃洞房(長 20 x 寬 10 x 高15公分),裏頭舖有潮濕的細沙、木片和素燒板,並打上浪漫幽暗的燈光。外部的上方和側邊,各架設一台 SONY 攝影機,詳實記錄性愛過程。撇除 27.5% 因為雌性可能已經懷孕而相親失敗,多數蠍子都在一小時內展開親密互動。[6]從 García-Hernández 上傳 YouTube 的論文附帶影片,可見 A. balzani 求偶,大略有三個步驟:

  1. 興奮擺尾:先天體型較小的雄性向巨大的雌性靠近,開始搖動尾巴。就算已經自割的雄性,還是會努力揮舞僅存的殘肢。[7]
  2. 雙蠍跳舞:雄蠍子用自己螯狀的觸肢(pedipalps)與雌蠍子的相扣,再拉著對方往自己這頭倒退。期間雙方口器上像是迷你鉗子的螯肢(chelicerae),猶如親吻般互相碰觸。[4, 7](螯肢其實長得不像螯,只是一對尖尖小小的東西。)
  3. 傳遞精子:一般來講,接下來雄蠍子會將盛裝精子的精胞(spermatophore),排到體外的某個適當地點,[4]然後再把雌蠍子推向那裡。雌蠍子的體重壓得精胞稍微變形,精子便進入牠的生殖器。[8]上述有些細節在影片中不太清楚,[7]但是由於 A. balzani 的精胞是透明的,科學家可以等牠們完事後,用立體顯微鏡檢查到底是成功了,還是有幾隻精子沒被帶走。[6]

在第三個步驟裡,雄性 A. balzani 需要用尾巴末端的螫針撐住地面,奮力一推。實驗中,斷尾者毫無障礙地以殘肢的最後一節替代,[7]而且精子仍有機會被雌性全數打包[6]可謂此生無憾。然而,往後命運艱苦的卻是大腹便便,卵糞滿懷的雌蠍子。基於斷尾後提高的死亡率和下降的生育力,牠們產出子代的數量,比健全的雌蠍子少了 35%。[6, 9]

論文附帶的 A. balzani 性愛紀錄短片:有別於雄性,雌蠍子的尾巴健全,因為科學家事後才脅迫牠們斷尾。[6]影/參考資料7

求愛的意志

搞笑諾貝爾獎的中心思想是「乍看好笑,卻又發人省思」。[2]A. balzani 為了活命而自割,於便祕的痛苦中求愛,又趕在死前傳宗接代。牠們殘而不廢,越挫越勇的精神,是否激起了各位科學宅的生存與戀愛意志呢?

  

延伸閱讀

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參考資料

  1. The 32nd First Annual Ig Nobel Prize Ceremony’. (15 SEP 2022) Improbable Research on YouTube.
  2. The 2022 Ig Nobel Prize Winners’. (15 SEP 2022) Improbable Research.
  3. García-Hernández S, Machado G. (2021) ‘Short- and long-term effects of an extreme case of autotomy: does “tail” loss and subsequent constipation decrease the locomotor performance of male and female scorpions?’. Integrative Zoology, 17(5): 672-688.
  4. Mattoni CI, García-Hernández S, Botero-Trujillo R, et al. (2015) ‘Scorpion Sheds ‘Tail’ to Escape: Consequences and Implications of Autotomy in Scorpions (Buthidae: Ananteris)’. PLOS ONE, 10(1): e0116639.
  5. García-Hernández S, Machado G. (2020) ‘‘Tail’ autotomy and consequent stinger loss decrease predation success in scorpions’. Animal Behaviour, 169, pp.157-167.
  6. Garcia-Hernandez S, Machado G. (2020) ‘Fitness implications of nonlethal injuries in scorpions: females, but not males pay reproductive costs’. Dryad, Dataset.
  7. García-Hernández S. (18 NOV 2020) ‘Courtship behaviour of intact and autotomized males of the scorpion Ananteris balzani’. YouTube.
  8. Olivero PA, Vrech DE, Oviedo-Diego MA, et al. (2019) ‘Courtship performance as function of body condition in an ‘ancient’ form of sperm transfer’. Animal Biology, 69 (1): 33-46.
  9. García-Hernández S, Machado G. (2021) ‘Fitness Implications of Nonlethal Injuries in Scorpions: Females, but Not Males, Pay Reproductive Costs’. The American Naturalist, 197, 3.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。