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輕鬆使用Android 裝置控制樂高機器人:讓機器人前進指定距離

馥林文化_96
・2013/09/26 ・2827字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 552 ・八年級
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文/曾吉弘(CAVE教育團隊

在7 月號的專欄中, 我們介紹了如何使用Slider 滑桿元件來控制樂高機器人馬達的轉速與方向。本期我們將介紹如何使用樂高馬達中的編碼器(encoder)來讓機器人前進指定的距離,並且深入介紹App Inventor 中對於樂高機器人的SetOutputState 低階控制指令。

樂高NXT 伺服馬達

樂高NXT 的馬達是所有樂高馬達中輸出扭矩最大也是最有份量的一款,另一方面,它也是唯一有配置角度感應器的馬達,經過計算之後可求出機器人行走的距離或轉動的方位角,非常方便。

本期專題將使用App Inventor 中,NxtDrive 元件的MoveForward 指令與NxtDirectCommand 的setOutputState 指令來控制樂高NXT 馬達。圖1 中是NxtDrive 的屬性設定欄位,由於本範例要控制機器人上的兩個馬達,所以需要兩個NxtDrive 元件, 將其DriveMotors 欄位分別設為B 與C ,代表控制樂高NXT 機器人的B 與C馬達。WheelDiameter 代表目前所使用的輪胎直徑,單位為公分。以本範例所使用的輪胎直徑為5.6 公分,因此請填入5.6。樂高的輪胎胎皮上都會標示輪胎的尺寸(圖2),請依照您所選用的輪胎填入正確的數字,否則機器人行走的距離就不正確啦。


圖1NxtDrive 的屬性設定欄位。

 


圖2樂高NXT 機器人的5.6公分馬達。

 

接著看到NxtDrive 的正轉MoveForward 與反轉MoveBackward 指令, 我們須給定電力power 與距離distance 兩個參數,但事實上也能以負數讓馬達反向轉動。圖3 中兩個指令都會讓B 馬達以電力50% 反向轉動10 公分。


圖3 NxtDrive 的轉動指令。

 

回想一下國小的圓周長公式:2πr ,r 代表半徑。以本範例使用的5.6公分輪胎來說,圓周長就是2π X2.8=17.6 公分,代表馬達每轉一度所代表的圓周長為17.6 / 360 =0.049公分。換言之如果要讓機器人前進一公分的話,馬達大約要轉動20.4 度。

什麼是編碼器?

編碼器的功能主要是得知馬達轉軸的位置,並推估馬達的轉速。由於馬達會受到電力、負載與其他種種外在因素,沒有編碼器的馬達就無法得知其正確位置而導致誤差愈來愈大。因此應用在機器人上的馬達大部分都會有編碼器來得到更好的精確度與控制效果。樂高馬達的編碼器解析度為1度,高級馬達的編碼器解析度會更精細,當然也就愈貴囉!

開始玩機器人

請把NXT 機器人組裝好,並將左側馬達接在NXT 的輸出端B , 右側則是輸出端C( 註1)。為了完整測試,請將第三個馬達接上輸出端A。請確認NXT 主機的藍牙是啟動的,接著將NXT 主機與Android 手機進行藍牙配對(註2),完成之後就可以把機器人放到一邊了。啟動藍牙之後您可以從NXT主機的螢幕左上角看到藍牙的符號。

接下來依序介紹程式的各個功能:

STEP1 登入畫面:

首次進入程式的畫面如圖4a , 只有「NXT 裝置清單/ 連線」按鈕可以按,其它所有按鈕都無法操作。點選「NXT 裝置清單/ 連線」按鈕後進入藍牙裝置清單(圖4b),請找到剛剛配對完成的NXT 主機名稱(本範例為abc),點選之後就會由Android 裝置對NXT 主機發起藍牙連線。順利連線成功的話,就可拉動Slider 滑桿元件來控制馬達轉速(圖4c)。

圖4a 程式首次執行的畫面。
圖4b 點選連線按鈕後進入藍牙裝置清單。
圖4c 連線成功後才可進行相關操作。

 

STEP2 程式初始化:

在點選連線清單之前(ListPickerConnect 的BeforePicking 事件), 需先將清單內容指定為Android 裝置上的藍牙配對清單(圖5a)。點選之後則先測試連線是否成功,成功則將「斷線」按鈕設為可點選(圖5b)。


圖5a 指定藍牙配對裝置清單。


圖5b 連線成功後啟動相關元件。

 

STEP3 讓馬達前進指定的距離:

本範例的架構相當簡單,點選「前進距離」按鈕就會呼叫MoveForward指令, 讓兩個馬達同時以電力50 來行走我們所輸入的距離。在此我們透過一個if 判斷式,當您尚未輸入任何數字之前,按鈕事件的內容將無法執行,事實上是因為如果該欄位為空的話將造成程式當機按鈕將無法點選。

另外由於速度過快機器人容易衝過頭而導致計算不準,在此不建議您使用太高的電力值(圖6)。


圖6 按下按鈕讓機器人前進指定距離。

STEP4 讓馬達轉動指定的角度:

您應該發現了吧,App Inventor管太多啦! 一般來說我們都是使用馬達編碼器值搭配輪胎尺寸來算出機器人的移動距離。但NxtDrive.MoveForward 指令這樣子包起來的話, 反而使我們無法取得馬達的編碼器值了。幸好, 在NxtDirectCommands元件中有一個設定輸出端狀態(SetOutputState)指令,它的tachoLimit 欄位就是編碼器值,可在此直接指定馬達所要轉動的角度,每次轉動到這個值的時候就會自動停下來。

在圖7a 中,點選「轉動角度」按鈕就會呼叫SetOutputState 指令,讓兩個馬達同時以電力50 來轉動我們所指定的角度值。其實這才是所有AppInventor 中有關樂高機器人輸出指令的真實面貌,它是根據樂高官方所定義的直接指令,以位元陣列的方式來直接與樂高NXT 主機的韌體進行溝通。當然,要達到這樣的效果是需要一點功力的,所以App Inventor 開發小組就幫您把常用的樂高控制指令都包好了,我們只要直接呼叫使用即可。


圖7a 按下按鈕讓馬達轉動指定角度。

以SetOutputState 指令來說, 就是以藍牙通訊的方式,一次向NXT 機器人發送15 個位元組長度的位元陣列,機器人收到之後就可以自動執行對應的內容。這也就是為什麼我們不需要編寫機器人端的程式就可以控制樂高機器人,是不是非常方便呢?

表

如果我們要用SetOutputState 指令來達到與MoveForward 指令一樣的效果的話,就要先算出馬達轉一度所代表的圓周長,再計算出要前進的距離(圖7b)。這樣雖然計算比較繁複,但對於開發者來說,這種作法的彈性是比較大的。由於篇幅關係,我們無法詳細介紹所有欄位的意義,如果您想要對樂高直接控制指令一探究竟的話, 請由樂高MindStorm官方網站下載藍牙開發套件的文件。


圖7b 用SetOutputState 指令達到MoveForward的效果。

 

STEP5 斷線:

按下「斷線」按鈕之後,會中止藍牙連線(BluetoothClient.Disconnect指令),並使畫面上的各個元件恢復到未連線時的狀態(圖8)。


圖8按下「斷線」按鈕時中斷藍牙連線。

 

操作

實際執行的時候,請先確認NXT 已經開機且藍牙也啟動了。接著在您的Android 裝置上點選畫面中的「NXT 裝置清單/ 連線」按鈕,會進到如圖4b的藍牙清單畫面,點選您所要的NXT主機名稱並連線成功後,就能輸入距離或是角度來控制機器人了(圖9)。


圖9程式執行畫面。

本範例介紹了如何讓機器人移動指定距離以及讓馬達轉動指定角度,這都是透過。期待您從本期專欄的內容來激盪出更多有趣的火花。請繼續關注CAVE 的機器人專欄唷!

 

歡迎大家由此連結或掃描以下的QRCode 來下載本程式


本程式已上架Google play,請到Google Play 搜尋「CAVE 教育團隊」就找得到我們的樂高機器人系列app 了。在App Inventor 中文教學網上直接下載本範例的App Inventor 原始檔與apk 安裝檔。

註1: 想學如何開發App Inventor 程式嗎? 請到AppInventor 中文學習網(http://www.appinventor.tw)與我們一同學習。
註2: 將Android 手機設定為可安裝非Google Play 下載的程式以及讓手機與樂高NXT 主機連線等說明請參考此連結
註3: 與NXT 連線後如果出現[Error 402] 之錯誤訊息請不必理會,程式依然能正確執行。

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2013/9月號

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馥林文化_96
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馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

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口罩影響幼兒「讀」懂情緒?口罩新生代:幼兒情緒 3 大關鍵發現
雞湯來了
・2022/10/02 ・2250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!!

  • 文/雞湯來了特派員 林威廷
  • 校稿/雞湯來了 陳世芃
  • 製圖/雞湯來了 黃珮甄、雞湯來了實習生 翁欣容
  • 編輯/雞湯來了 蕭子喬
圖/雞湯來了

自從 COVID-19 疫情爆發,戴口罩已成為日常生活的新常態。口罩遮住了人們大部分的臉,讓彼此看不到完整長相,更看不到豐富的臉部表情。究竟,這是否對人與人之間的互動有深遠的影響?

更值得注意的是,臉部表情屬於肢體語言的一部份,是言語溝通之外,辨識與表達情緒相當重要的管道。各級學校教師和照護中心人員,為了避免傳播病毒,多會戴上口罩。

然而,在這種環境下成長,年紀還小且對於情緒辨識還在初步學習中的幼兒,是否會因此失去與人正常互動和判斷情緒的機會呢?對於他們情緒辨識的發展,又有什麼影響呢?

「口罩是否會影響幼兒判斷他人情緒」一題,雞湯來了綜整多篇研究,發現西方相關研究較多,而結果其實眾說紛紜。許多研究藉由不同實驗設計,不同切入視角、樣本對照,便得出了不同結果。不過,我們也因而從中歸納出幾個關於口罩新生代幼兒情緒發展的重要發現。

關鍵發現 1|年齡發展階段:3-5 歲最受口罩影響

2021 年 5 月一組研究團隊發表一篇研究,他們測試「3-5 歲幼兒」、「6-8 歲兒童」和「成人」三個群體判斷人臉情緒的正確率:他們準備了不同情緒的人臉,將人臉的照片後製放上口罩,讓這三群人判斷情緒。

圖/雞湯來了

結果發現:不同年齡層的群體中,「3-5 歲幼兒」面對戴或沒戴口罩的人,回答對方情緒的「答對與否」比例差距最大,可說上述三種對象中最受口罩遮臉影響的群體。研究也推論,因為「3-5 歲幼兒」判斷情緒的主要來源仍是臉部表情;6 到 8 歲兒童和成人,則較懂得運用其他情境線索來判斷情緒。

圖/雞湯來了

關鍵發現 2|容易被混淆的情緒:生氣與難過

另一篇 2021 年 11 月的研究,從 9 間照護中心招募 276 位 3-6 歲的幼兒, 讓他們判斷 15 個演員所拍的 90 張人臉照片的情緒。這些幼兒判斷「照片中沒戴口罩的人之情緒」正確率為 70.6%,若將照片換成戴上口罩的人,這些幼兒判斷的正確率仍為 66.9%!

特別的是,有約 25% 無法區分生氣和難過這兩種情緒,占了辨識情緒錯誤之中的多數,可見對於幼兒而言,「生氣」和「難過」在臉部表情上有許多相似的特徵,如何進一步區分情緒,是可以進一步討論的課題。

圖/雞湯來了

關鍵發現 3|表情之外的辨識來源:聲音的判斷力

其實在疫情之前,2019 年就有研究團隊關注過幼兒的情緒判斷能力。他們不只關心臉部表情,也關注聲音。他們讓 313 位就讀幼兒園的 3-6 歲幼兒:分別透過觀察「臉部表情」和「聽聲音」來判斷情緒。

結果發現:觀察「臉部表情」的視覺判斷正確率最高達 8 成,但以「聽聲音」聽覺判斷的正確率只有 5-6 成。由此可知,對於幼兒而言,視覺很可能比聽覺更容易判斷情緒。

研究也進一步分析,發現觀察「臉部表情」時,「開心」的情緒比起「生氣和難過」更容易透過視覺判斷出來;但若只有「聽聲音」的話,悲傷的情緒比較容易被察覺。

圖/雞湯來了

幼兒情緒教育可以怎麼做?疫情之下把握可控的 2 個安心實踐

由上述的幾項研究結果,我們可以發現兩個重點:

  1. 喜怒哀樂,判斷各種情緒的難易度不同
    幼兒判斷不同情緒的能力程度是有差異性的,差異性的原因可能來自於年齡,或者為情緒的不同性質,比如說幼兒最容易辨識開心,但容易混淆難過與生氣。
  2. 除了表情,還有多種判斷情緒的來源
    判斷情緒的依據不只有臉部表情,肢體、聲音語調、各種情境線索也能幫助我們判斷情緒。

或許,在口罩還是一種日常必須之時,我們可以多著眼於其他「可控」的因素,例如引導孩子判斷情緒的多元方法,從聲音、其他肢體語言等判斷;又或者更進一步和孩子透過故事或案例,討論生氣與難過的的差異,嘗試學習更多口罩日常的情緒辨識之道。

圖/雞湯來了

大人可以透過繪本共讀的方式,討論繪本中的角色在故事中的情境中「產生了什麼情緒」、「為什麼會產生這樣的情緒」。共讀討論時,不只從圖片中角色的表情,還可以從書中角色的肢體動作、其他角色的反應等多元脈絡,練習判斷角色的情緒類型和產生原因。

甚至,我們可以進一步在日常生活中,引導孩子正視自己的情緒、接納並以合適的方式表達情緒。同時引導幼兒觀察目前身處的情境,例如現在是什麼場合、現場的人們在做什麼、我應該如何表現等等。

相關推薦:繪本推薦與引導孩子情緒的方法

延伸閱讀:雞湯來了

參考資料

  1. Covic, A., von Steinbüchel, N., & Kiese-Himmel, C. (2020). Emotion Recognition in Kindergarten Children. Folia phoniatrica et logopaedica : official organ of the International Association of Logopedics and Phoniatrics (IALP), 72(4), 273–281.
  2. Gori, M., Schiatti, L., & Amadeo, M. B. (2021). Masking Emotions: Face Masks Impair How We Read Emotions. Frontiers in psychology, 12, 669432.
  3. Schneider J., Sandoz V., Equey L., Williams-Smith J., Horsch A., Bickle Graz M. (2022) The Role of Face Masks in the Recognition of Emotions by Preschool Children. JAMA Pediatr. 176(1): 96-98.
雞湯來了
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好吃一直吃,一直吃一直爽?要小心「超常刺激」成癮——《情緒的三把鑰匙》
大塊文化_96
・2022/10/02 ・2730字 ・閱讀時間約 5 分鐘

廷貝亨是在某個意外情況下偶然發現「超常刺激」概念的。

當時,他在荷蘭實驗室研究有著亮紅色腹部的公刺魚:即使養在水族缸裡,公刺魚依然保有領域行為,會攻擊其他侵入領域的公刺魚。

顏色鮮豔的「超常刺激」實驗

為了研究這種行為,廷貝亨和他的學生利用鐵絲操作死魚,接近守護領域的公刺魚;為方便操作,他們改用木假魚,結果沒多久就發現原來是公魚腹部的紅顏色會誘發攻擊行為——就算假魚再怎麼逼真,只要它的腹部不是紅色的,公刺魚似乎便完全不在意,但牠們會攻擊所有底部為紅色的物體,即使長得再不像魚也照樣攻擊不誤;養在窗邊的公刺魚就連看見路上駛過的紅色廂型車也會起反應。最重要的是,廷貝亨注意到:如果假魚身上的紅色比真魚更耀眼,公刺魚會無視真魚、攻擊假魚。

廷貝亨拿假魚對亮紅色腹部的公刺魚做實驗。圖/Pixabay

顏色鮮豔的假魚即為「超常刺激」,也就是比所有自然刺激更能強烈激發動物反應的人為刺激。廷貝亨發現,要製造這類刺激其實不難:譬如,習慣撿「流浪蛋」回家的鵝媽媽會為了把體積碩大的排球滾回家,而對自己生的一窩蛋置之不理。

如果綁在木棍上的假鳥嘴有著比親鳥嘴喙更鮮明的記號,剛孵化的雛鳥也會無視自己的爸媽,轉而向假鳥嘴索討食物。廷貝亨發現,放諸整個動物界,任何一個為了增強吸引力而刻意設計的人為刺激,似乎都能改變並控制動物的本能行為——這也是加工食品製造商、香菸產業、違禁藥藥頭們、還有那些供應類鴉片藥物的大藥廠對「顧客」所做的勾當。

透過加工讓使用者更容易成癮

最易成癮的物質或行為活動都屬於超常刺激。正如同超常刺激對刺魚世界的影響,它們也會擾亂人類世界的自然平衡。比方說,最容易使人上癮的藥物其實都源自植物,只是它們被精煉成高濃度,意即透過加工製成更強效、使主成份能更快被吸收並進入血液循環的產品。[1]

各位不妨再想想古柯葉(coca leaf):若是放在口中嚼嚼或煮成茶汁,它只會產生輕微刺激,成癮性也不強;若是精煉成古柯鹼或「快克」,不只吸收速度變快,成癮性也會大幅提高。同樣的,如果罌粟花是人類取得類鴉片物質的唯一途徑,大概也就不會有嗎啡濫用的問題了。

古柯葉若是放在口中嚼嚼或煮成茶汁,它只會產生輕微刺激,成癮性也不強。圖/Pixabay

香菸的情況也差不多。由於人類將採集來的菸草加工製成能以「菸氣」的形式抽吸,又加入數百種能增添香氣與風味、且令其能更快進入肺部的添加物,結果做出「香菸」這種明顯比未加工菸草葉更容易使人上癮的菸草產品。

酒也是加工品。如果我們在店裡買不到伏特加,只能靠馬鈴薯自然腐爛發酵的方式取得,或許也就不會有這麼多酒鬼了。

現今的肥胖問題也屬於超常刺激

現代社會的肥胖問題同樣源自超常刺激,食品科學界稱這類食品為「超可口食品」(hyperpalatable food)。為了避免營養不良,演化讓大腦偏好熱量密度高、像是漿果或肉類這種含糖量高或高油脂的食物;不過這種食物在自然界相對不易取得,故肥胖在古代並不常見。

為了避免營養不良,演化讓大腦偏好高熱量的食物。 圖/GIPHY

工業時代以前,人類主要以榖類和富含蛋白質的未加工食物維生,再加上這類食物鹽分不高,因此肥胖問題依舊罕見。

然而,近數十年來,加工食品製造商學會利用類似藥頭製造成癮性藥物的手法,改變食物風味——他們一發現人類酬賞系統會對哪些物質起反應,就馬上把這些物質變成非自然、能更快進入血液循環的高濃度型態。於是,含有這類物質的食品就像違禁藥一樣,憑藉其高濃度和快速吸收的特性,增強酬賞系統反應。

今天,食品公司每年投入數百萬美元研究如何開發超可口食品——業界稱為「食品最適化研究」(food optimization)

某位哈佛出身、從事食品研發的實驗心理學家表示:

「我做過披薩最適化,也改良過沙拉調料和椒鹽餅乾風味。我可以說是改變這個領域遊戲規則的人。」[2]

食品公司每年投入數百萬美元研究如何開發超可口食品——業界稱為「食品最適化研究」。圖/Pixabay

這群食品改良員之所以能改變遊戲規則,理由是超可口食品會干擾人類的自然傾向,就像排球對母鵝母性直覺、或假鳥嘴對雛鳥餵食的超常影響。於是乎,人類對這類最適化食品的渴望程度會遠大於愉悅感激發的需要程度。

成為良好的消費者,做出對的選擇

光是在美國,每年大約有三十萬人死於肥胖問題。[3]由於這種情況就像溫水煮青蛙一樣,並非突然發生,而是漸進使然,導致我們意識到問題時多半已經來不及了——容易取得並導致濫用的藥物和突飛猛進的商業食品加工技術,雙雙愚弄了人類的情緒酬賞系統。

儘管科學能闡釋食品使人上癮的機制,但留心警訊、避免被操縱導致肥胖,仍需仰賴消費者本身的自覺,方能達成。

喜歡和欲求系統的設計與機制、還有發現這些機制的故事,無一不教人驚歎。一旦明白酬賞系統在分子層次的運作方式,有些人便學會以之牟利,譬如利用生化機制操縱人類行為的菸草、食品及藥品製造商(違禁藥頭和某些大藥廠皆然)。

你我都是教育良好的消費者,既然已知他們的所作所為,我們更應該運用知識,做出更好、更健康的選擇,見招拆招。圖/Pixabay

你我都是教育良好的消費者,既然已知他們的所作所為,我們更應該運用知識,做出更好、更健康的選擇,見招拆招。

參考資料

  1. Gearhardt et al., “Addiction Potential of Hyperpalatable Foods.”
  2. Moss, “Extraordinary Science of Addictive Junk Food.”
  3. K. M. Flegal et al., “Estimating Deaths Attributable to Obesity in the United States,” American Journal of Public Health 94 (2004): 1486–89.

——本文摘自《情緒的三把鑰匙:情緒的面貌、情緒的力量、情緒的管理-情緒如何影響思考決策?》,2022 年 8 月,網路與書出版,未經同意請勿轉載。

大塊文化_96
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由郝明義先生創辦於1996年,旗下擁有大辣出版、網路與書、image3 等品牌。出版領域除了涵括文學(fiction)與非文學(non-fiction)多重領域,尤其在圖像語言的領域長期耕耘不同類別出版品,不但出版幾米、蔡志忠、鄭問、李瑾倫、小莊、張妙如、徐玫怡等作品豐富的作品,得到讀者熱切的回應,更把這些作家的出版品推廣到國際市場,以及銷售影視版權、周邊產品的能力與經驗。

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邏輯是絕對的,但情緒是彈性的:淺談物理學家狄拉克與情緒的故事——《情緒的三把鑰匙》
大塊文化_96
・2022/10/01 ・3512字 ・閱讀時間約 7 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

保羅.狄拉克(Paul Dirac)是二十世紀最偉大的物理學家之一,他不僅開創量子力學,也是反粒子理論等領域的研究先鋒。身為量子力學先驅,狄拉克毫無疑問是形塑現代世界的關鍵要角,舉凡主宰當前社會的電子學、電腦、通訊及網路科技,無不以他的理論為基礎。

延伸閱讀:開創了量子電動力學──狄拉克誕辰│科學史上的今天:8/8

保羅.狄拉克是二十世紀最偉大的物理學家之一。圖/Wikipedia

狄拉克在邏輯與理性思考方面的天賦,使他躋身百年來最偉大思想家之列;然而,年輕時的他在與旁人交流時幾乎沒有情緒、極度缺乏親和力,這點也同樣異於常人。他直言自己對其他人、甚至對「人」的感受毫無興趣。

「我從小就不懂喜歡或愛為何物。」狄拉克對朋友如此表示。

即使長大成人,他亦不尋索這類情感。

「我的人生主要關注事實,而非感受。」他說。

狄拉克一九○二年生於英國布里斯托,[1]母親是英國人,父親是瑞士人、也是一名以壞脾氣著稱的學校老師。狄拉克和他的手足、母親成天被父親言語霸凌,他父親甚至堅持三個孩子必須以他的母語「法語」和他交談,不准說英語。

狄拉克一家總是分開用餐:父親和狄拉克在餐室,說法語;母親和另外兩名手足在廚房,講英語。狄拉克法語說得不流利,每次犯錯必遭父親責罰;於是他很快就學會盡可能少開口,這種沉默寡言的性格一直延續到青年時期。

擁有極高的天賦卻缺乏情緒

儘管狄拉克學術天分極高,但這份天賦在處理日常瑣事和挑戰方面幾乎派不上用場。人類演化至今並非單靠理智思維行事,而是在情緒的引導及啟發之下進行理性思考;但狄拉克身上僅有冰冷的智力活動,嚴重缺乏喜悅、希望與愛。

狄拉克身上僅有冰冷的智力活動,嚴重缺乏喜悅、希望與愛。圖/Pixabay

一九三四年九月,狄拉克造訪普林斯頓高等研究院(Institute for Advanced Study)。到訪那天,他信步走進一家名為「巴爾的摩午餐館」的餐廳用餐,在那兒遇見了匈牙利籍、同為物理學家的尤金.維格納(Eugene Wigner)。

與尤金同桌的還有一名正在抽菸、打扮入時的女子——她是維格納的妹妹瑪姬。瑪姬剛離婚,帶著兩個年幼的孩子,她個性活潑,對科學一竅不通。多年後,瑪姬回憶道,當年的狄拉克骨瘦如柴,失魂落魄,看起來有點悲傷又焦慮脆弱,令她有些不捨,於是她請哥哥邀狄拉克一道用餐。

瑪姬可謂狄拉克的「反粒子」——她是個性情中人,健談、浮躁,有些附庸風雅;反觀他則安靜、客觀,慎思熟慮。不過在那日午餐之後,狄拉克與瑪姬不時相約晚餐,兩人的友情即隨著多次「冰淇淋蘇打與龍蝦美饌之約而日益深刻」(狄拉克的自傳作者葛拉漢.法梅洛〔Graham Farmelo〕如此寫道)。數月之後,瑪姬返回布達佩斯,狄拉克也回到倫敦。

瑪姬慢慢喚醒狄拉克的情緒

回國之後,瑪姬每隔幾天就寫信給狄拉克。一封封長信滿是各種新聞消息、流言八卦,但最多的還是心情絮語。狄拉克大概幾週才回信一次,寥寥數語。

「恐怕我不像您這麼會寫信。」他寫道。

「或許是我的感受過於貧乏之故吧。」

回國之後,瑪姬每隔幾天就寫信給狄拉克。圖/Pixabay

兩人的溝通不良令瑪姬倍感挫折,狄拉克卻不明白她因何苦惱。他倆繼續維持柏拉圖式的關係,書信往返、偶爾見面,彼此的羈絆也越來越深。

某次從布達佩斯拜訪瑪姬回來以後,狄拉克寫道:

「那天離開妳以後,我覺得很難過,此刻也仍然非常想念妳。我不明白自己怎麼會這樣。通常我跟別人分開以後,不太會想念對方。」

在那之後不久,兩人於一九三七年一月結為連理,狄拉克也領養瑪姬的兩個孩子。狄拉克在婚姻生活中體會到他曾以為不可能擁有的幸福快樂。狄拉克一家和樂融融,直到一九八四年狄拉克過世;那時,他和瑪姬的十五周年結婚紀念日才剛過不久。

狄拉克在某封信上寫道:

「瑪姬,我親愛的,妳是我最心愛的人。妳把我的人生變得十分美好,使我更像個人。」

狄拉克在婚姻生活中體會到他曾以為不可能擁有的幸福快樂。圖/Pixabay

狄拉克對瑪姬的情感喚醒了他的心。早年,無法觸及情感的他頂多只是「半個人」,然而在找到瑪姬、找回他自己的情感以後,他看世界的眼光不同了,跟其他人的互動方式改變了,也為自己的人生做了不一樣的決定。據同事所言,狄拉克簡直變了一個人。[2]

找回情緒後狄拉克的改變

一旦找回情緒,狄拉克開始喜歡與人作伴,而且——就本書討論的主題而言,最最重要的是,他也察覺情緒對他的專業思考是有好處的。

這是狄拉克在精神層次的重要頓悟。往後數十年間,曾有許多舉世聞名的物理學家向這位大師請益,請教他物理研究的成功祕訣。狄拉克怎麼回答?法梅洛那本厚達四百三十八頁的狄拉克傳記便是以這段問答劃下句點。

法梅洛寫道,狄拉克建議後生晚輩:「最重要的是:聽從你的情感。」[3]

狄拉克這話是什麼意思?冷冰冰的理論物理邏輯何以受惠於情感?在人類所從事的各行各業中,若要一般人選出他們認為最不需要摻雜情緒的工作,理論物理想必名列前茅。邏輯與精確無疑是在這個領域成功發展的必要條件,但情感扮演的角色同等重要。

若是擁有高超的邏輯分析技巧便足以成功駕馭物理學,那麼物理系應該只需要電腦,用不上物理學家。各位或許以為,物理學不過就是一堆「A+B=C」的方程式,然而在做研究的時候,物理學家經常會碰上「A+B」可能等於C、也可能等於D或E的情形,端賴他們選擇哪一種假設、或如何取近似值而定。其實就連該不該探討「A+B」本身也是個選擇題——也許該換成「A+C」,或試試「A+D」。又或者根本應該放棄這套辦法,另覓其他更簡單的研究方式。

情緒引導著你的思考

我在第二章提過,人類思維的根本基礎受制於固定腳本,情緒則是更有彈性、能應付各種新處境的後起之秀——這套觀念同樣適用於物理學:情緒能引導你根據一些記載了目的和經驗的意識及潛意識思考過程(你可能從未察覺這些是怎麼記錄下來的),選擇用哪一條數學路徑來探討問題。

就像古時候的探險家大多憑藉知識結合直覺尋路、橫越曠野,物理學家不僅仰賴數學理論,也依從感覺:偉大的探險家在決定繼續推進時,通常拿不出像樣的理由支持他的選擇,而物理學想必偶爾也會受到一些「非理性」衝動的刺激,繼續跟那些艱澀的數學計算周旋到底。

就像古時候的探險家大多憑藉知識結合直覺尋路、橫越曠野,物理學家不僅仰賴數學理論,也依從感覺。圖/Pixabay

如果最精確、將分析算計發揮到極致的思考活動都需要情緒調和,方能成功,那麼,若說你我的日常思考與決定也同樣深受情緒影響,想來就不令人意外了。在我們的一生中,鮮少有清晰明確的途徑或行動可供選擇,我們多半根據種種複雜的環境條件、事實、風險、可能性和不完整的資訊做出抉擇。

我們的大腦會處理、分析這些數據資料,算出心智與身體的應對方式。正如同我父親那晚在鐵絲圍籬前猶豫是否該加入同伴,大多數人在做決定時,也會相當程度受到情緒影響、做出很難單憑邏輯解釋的結論。接下來,我們會讀到情緒對心智解析的重要影響——其影響有好(如狄拉克的例子)有壞(請見下一則故事)——,明白箇中含意。

參考資料

  1. 狄拉克的生平故事大多出自葛拉漢.法梅洛(Graham Farmelo)The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Mystic of the Atom (New York: Perseus, 2009), 252–63.
  2. Ibid., 293.
  3. Ibid., 438.

——本文摘自《情緒的三把鑰匙:情緒的面貌、情緒的力量、情緒的管理-情緒如何影響思考決策?》,2022 年 8 月,網路與書出版,未經同意請勿轉載。

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大塊文化_96
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由郝明義先生創辦於1996年,旗下擁有大辣出版、網路與書、image3 等品牌。出版領域除了涵括文學(fiction)與非文學(non-fiction)多重領域,尤其在圖像語言的領域長期耕耘不同類別出版品,不但出版幾米、蔡志忠、鄭問、李瑾倫、小莊、張妙如、徐玫怡等作品豐富的作品,得到讀者熱切的回應,更把這些作家的出版品推廣到國際市場,以及銷售影視版權、周邊產品的能力與經驗。