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古埃及人如何運送金字塔石塊,謎底揭曉了?

ntucase_96
・2014/08/05 ・1171字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

幾千年前雄偉的金字塔究竟是怎麼建成的?現在可能有答案了。

撰文|Janet Fang
編譯|柯宗佑

此為傑胡提和闐墓中描繪運送雕像的概圖。圖中,站立在雕像腳邊的人正在倒水,弄溼車子前方的沙。來源|Wikimedia
此為傑胡提和闐墓中描繪運送雕像的概圖。圖中,站立在雕像腳邊的人正在倒水,弄溼車子前方的沙。    來源|Wikimedia

古埃及人搬運巨大雕像或運送重達2.5噸的金字塔石塊時,一向以滑車當載具,一路運過整片沙漠,不過當時沒有任何現代機械輔助。最新的研究報告指出,只要將些許水份混入沙中,再施用於滑車上,就能有效降低摩擦力,而古埃及人正是靠著這項妙招,才將所需人力砍至原先的一半。

堆沙堡時,我們不會只用乾沙來堆,而是要加點水,沙粒才會牢牢相黏,沙堡才能屹立不搖。在沙地上運物時,同樣得灑點水,方能讓沙粒相互黏合,以使物體與地面的動摩擦力下降。

任職阿姆斯特丹大學(University of Amsterdam),的丹尼爾.波恩(Daniel Bonn)率領一支國際研究團隊,在盆子中分別裝進乾沙與溼沙,再以滑車於其上拖物,企圖測試摩擦力大小。滑車在乾沙盆中移動時,車前會形成小沙丘,阻礙車子移動。當乾沙加水形成溼沙時,所需拉力及受到的摩擦力就減少了;而當水越加越多,沙團越來越結實後,車前的沙丘也越來越小,直至消失殆盡。

實驗結果顯示,滑車所需拉力與沙粒結實程度彼此相關。沙子混入水後,裡頭會形成毛細水橋(capillary bridge),而其中的小水滴會像膠水一樣,把沙粒黏在一起。若水量控制得宜,溼沙會比乾沙結實一倍,讓滑車更容易在上面移動。

波恩向《華盛頓郵報》表示:「我非常意外,原來所需拉力可以降到這麼低,少了50%。也就是說,埃及人如果在溼沙上拖物,只需要一半的人力就夠了。」下圖中即為實驗室用的模型:左邊是在乾沙上拖滑車的情形,車前有小沙丘,右邊則是溼沙,車前並無小沙丘。

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不過,這跟堆沙堡一樣,加太多水絕非好事。要是水量過飽,原本提供黏著作用的毛細水橋會凝成一團並逐漸消失,讓沙子的結實度下降,導致拖行物體的摩擦力增加。波恩表示,這是個微妙的平衡:「既不能用乾沙,也不能用過溼的沙。要維持最佳比例才行。」最理想的比例,大約是倒入沙子總體積2%到5%的水。

事實上,這項研究結果早就展現在世人眼前了。傑胡提和闐(Djehutihotep)的墓中有一幅圖畫,上頭畫著一名工人站在拖著巨大雕像的拖車前,朝沙地上倒水的動作,而拖車則是一塊邊緣上翹的大木板。波恩說:「在埃及學家看來,倒水是淨化儀式的一部分,且從未以科學原理來解釋。」

資料來源:Mystery Of How The Egyptians Moved Pyramid Stones Solved IFLS [May 5, 2014]
研究論文:A. Fall, B. Weber, M. Pakpour, N. Lenoir, N. Shahidzadeh, J. Fiscina, C. Wagner, and D. Bonn. Sliding Friction on Wet and Dry Sand. Phys. Rev. Lett. 112, 175502
譯者:柯宗佑 科教中心特約寫手,從事科普文章編譯。
責任編輯:Kerina Huang
原刊載於台大科教中心 CASE press

文章難易度
ntucase_96
30 篇文章 ・ 233 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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提早部署「免疫負債」!接種流感疫苗,有助於降低新冠肺炎死亡率

careonline_96
・2022/01/20 ・2436字 ・閱讀時間約 5 分鐘
接種流感疫苗,有助降低新冠肺炎死亡率,感染科醫師圖解說明

新冠肺炎 COVID-19 疫情是大家高度關注的問題,不過流感病毒可沒有沉寂,流感會不會出現大反撲,是目前全世界都很關心的議題。臺大兒童醫院黃立民院長表示,流感疫情與邊境管制措施有關,隨著政策的調整,流感再流行的機會相當大。因為已經兩年沒有流行,加上監視結果顯示,流感病毒株已經改變,所以當流感疫情升溫,可能出現大流行。

大家常聽到的「免疫負債」意思就是說,大家為了預防新冠肺炎 COVID-19,所以會戴口罩、勤洗手、保持距離,使得呼吸道感染、腸胃道感染的機會降低,因此一些本來容易得到的傳染病,例如流感、腸病毒等在這兩年都少了許多。黃立民醫師解釋,造成的結果就是,一旦解除防疫限制,民眾開始不戴口罩、洗手頻率減少、社交距離拉近,其他病毒就會開始流行。由於已經連續兩年都較少人感染,可以感染的人數就會變多,這個時候就容易爆發流行,把過去兩年沒有爆發的流行補回來,所以叫做「免疫負債」,像是還債的概念。

「包括法國、紐西蘭,都有觀察到這個現象,一開放邊界,就馬上大爆發」黃立民醫師提醒,「要解決免疫負債,就是要大家趕緊去打疫苗。冬天需要施打的呼吸道疾病疫苗,最強調的還是流感疫苗。」

流行性感冒病毒(Influenza virus)是經由飛沫傳染,感染者的鼻咽部、口腔、還有呼吸道都有病毒,在講話、咳嗽、打噴嚏時,會把病毒噴到環境裡,黃立民醫師說,如果距離一到兩公尺之內,就有機會被飛沫噴到而感染;另外一個模式,叫做媒介物傳染,感染者會污染他的物品,例如杯子、桌面、門把等,如果有人進入這些環境,就可能碰觸病毒而遭到感染。我們生活在城市裡,流感患者可能搭捷運、進餐館,所以扶手、椅子、桌子都可能有病毒,這種傳染模式在大城市相當常見。

流感症狀較嚴重,不同於一般感冒

呼吸道感染可分成兩種,一種叫做一般感冒,一種叫做類流感,黃立民醫師解釋,一般感冒比較輕微,類流感會比較嚴重。類流感的定義,第一個是發燒,第二個是有呼吸道症狀,比如說咳嗽、流鼻水、喉嚨痛等。

類流感跟一般感冒最大的差別就是發燒,成年人得到一般感冒通常不會發燒,如果發燒了,代表狀況比較嚴重,黃立民醫師說,台灣的類流感通常都會伴隨著一些比較不舒服的表現,包括畏寒發燒、全身痠痛、倦怠感、劇烈頭痛、腰酸背痛,這些都是流感的典型症狀。

流感不同於一般感冒

流感除了讓人全身很不舒服外,還可能出現嚴重併發症,黃立民醫師說,流感病毒會跑到肺部引起肺炎、跑到心臟造成心肌炎、跑到腦部造成腦炎,其中最常見是肺炎。流感病毒還可能引起繼發性細菌感染,例如在感染肺部以後出現細菌感染。

「由於流感病毒會攻擊我們的組織,造成全身發炎,進而導致患者原有的慢性病惡化」黃立民醫師說,「例如心臟冠狀動脈本來塞了 75%,得到流感之後可能就會塞到 95%,導致心肌梗塞。無論是慢性心臟病、高血壓、糖尿病、慢性腎臟、肝臟疾病,都可能會惡化,甚至導致死亡。」

預先部屬,預防流感

預防流感就跟預防新冠肺炎 COVID-19 一樣,要戴口罩、勤洗手、保持社交距離,減少接觸病毒的機會,黃立民醫師說,另一方面可以在每年冬天施打流感疫苗,提升身體的保護力。因為流感病毒會突變,每一年流行的病毒株都不太一樣,而且流感疫苗的保護力持續時間較短,一般認為大概三、四個月之後效果就漸漸變差了,所以每年需要重新施打。

預先部屬,預防流感

呼吸道感染發生時常常是兩、三種病原體一起感染,黃立民醫師說,隨著檢驗工具的進步,我們會發現很多人並非只有一種細菌或病毒,而是多重感染。研究發現,新冠肺炎患者亦會同時找到兩種病原,流感與新冠肺炎可能同時感染,而且病情還會加重。

「研究指出,施打過流感疫苗,比較不會被診斷新冠肺炎 COVID-19;而且如果不幸得到新冠肺炎,死亡率也會降低。」黃立民醫師解釋,「因為很多新冠肺炎屬於輕症,如果患者單獨得到新冠肺炎,症狀可能不甚嚴重,而不會就醫。但如果同時得到新冠肺炎和流感,症狀比較嚴重使就醫機率高,也就較容易被診斷出來。」

其實不只流感病毒、新冠肺炎,呼吸道本來就是一個開放的環境,還有多種細菌、病毒都混在裡面,同時遭到兩、三種感染,是很常有的狀況。因此建議可同時接種呼吸道疾病疫苗,例如流感疫苗、百日咳疫苗、肺炎鏈球菌疫苗等,都可降低新冠肺炎死亡率約兩成至三成。

貼心小提醒

五十歲以上,或者是有慢性病,例如心臟病、肝病、癌症、或是服用免疫抑制劑的患者,得到流感時出現重症的機會較高,一定要記得施打流感疫苗,提高保護力。另外,家人之間的傳播是流感病毒很重要的傳染模式,學生是傳播流感病毒的重要族群,所以也需要施打流感疫苗。

黃立民醫師強調,接種疫苗後需要一段時間身體才能產生保護力,建議大家要在流感疫情升溫前趕快施打疫苗!

careonline_96
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