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永晝計算國度-《科學發現幕後的黑色喜劇》

PanSci_96
・2014/08/24 ・1485字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

黑色喜劇寒冷的北歐冬日,孤獨沮喪的瑞典化學家與美麗研究助理的婚姻瀕臨破碎。一個人的耶誕夜要幹嘛呢?該到熱鬧的市中心為自己尋覓下一段良緣,還是待在家為逝去的愛情傷懷?對阿瑞尼斯來說,這兩樣都不是他的選擇。1894 年的耶誕夜,阿瑞尼斯捲起袖子,開始了每天十四小時,維持超過一年的馬拉松式數學計算。計算完成時,他幾乎算是獨立創造了溫室氣體造成全球暖化的理論,同時衍生出近代全球氣候模擬的原理。還不只這樣,阿瑞尼斯所計算「大氣的二氧化碳增加造成暖化加劇」的數據,與國際氣候變遷委員會算出來的結果幾乎一模一樣。不過不幸的是,好像沒有人對他辛苦完成的計算結果有興趣。

阿瑞尼斯(Svante Arrhenius)是頑固的傢伙,以常在無意間惹毛同事而臭名遠播。當北歐的永夜結束、永晝開始時,阿瑞尼斯工作得更努力,把溫室氣體濃度變化對全球各地的影響化為繁複的計算,填滿了一本又一本計算簿;不過現今的超級電腦僅需數秒就能完成這些複雜的計算。他後來承認:「真不敢相信這件無聊的事情竟然花了我整整一年的時間。」不過當時妻子蘇菲雅離他而去,阿瑞尼斯沒有其他事好做。這個計算工作變成一種執迷。

最早開始這個工作的誘因是為了解開當時最熱門的科學迷團,也就是地球如何降溫進入冰河期。阿瑞尼斯的計算顯示,當大氣中二氧化碳的濃度下降三分之一到一半時,地球會降溫攝氏4 到5 度,這個溫度變化足以讓大部分的北歐地區受永凍層覆蓋。八十年後,研究者在最後一個冰河期的南極冰層中發現的二氧化碳濃度,就如阿瑞尼斯所推估。

當計算工作接近尾聲,阿瑞尼斯也開始對「溫室氣體濃度增加」引發「全球暖化」的可能性感興趣。他總結當大氣中二氧化碳濃度加倍時,會引發全球溫度平均上升攝氏5 到6 度。

他是怎麼算出來的?阿瑞尼斯用的方法跟現今氣候模擬學家所用的非常類似。他先利用一些基本公式算出二氧化碳和水蒸汽等氣體在大氣中蓄熱的能力,這些公式是19世紀一群才智出眾的人發明的,這些人當中最有名的要算是法國數學家傅立葉(Jean Baptiste Furier)了。

就傅立葉所知,這些氣體會讓來自太陽的紫外線輻射穿透。但是地表會把大部分的輻射能轉換成紅外線熱能,而紅外線會受溫室氣體阻擋在大氣層內,讓大氣升溫。傅立葉自己並沒深入探討這個問題。阿瑞尼斯是第一個發現這種效應算是某種大氣恆溫裝置的人。

他發現,恆溫器的設定溫度取決於有多少紫外線由地表反射回太空,有多少轉換成紅外線。這個變因又與地表是否受冰或海洋覆蓋、當時是否有雲層遮蔽等因素有關。

利用傅立葉的方程式,阿瑞尼斯著手把地表分成很多小區域,然後評估這些區域吸收及反射太陽輻射的能力。從這些數據以及大氣二氧化碳的變化,他建立了一系列不同季節、不同緯度的氣溫預測,他設定的二氧化碳變化範圍,最小是當時濃度的三分之二,最大到三倍。最引人矚目的是,阿瑞尼斯算出當二氧化碳濃度增加一倍,溫度會上升攝氏5 到6 度,這個結果幾乎完全吻合最近國際氣候變遷委員會公布的攝氏5.8 度的溫度上升範圍。

阿瑞尼斯把結果發表在名為〈空氣中碳酸對地表溫度之影響〉的論文,並且在1895 年把文章提交給斯德哥爾摩物理學會。阿瑞尼斯不僅在預測全球暖化的相關數字上十分準確,他還辨認出許多與今日預測相同的暖化關鍵因素。他說,跟熱帶地區相比,高緯度地區受暖化的影響較劇烈。夜晚、冬天還有陸地的暖化現象會較明顯。

不過他解決的好像是一個沒人感興趣的問題。人們很快忘記阿瑞尼斯的理論,直到1990 年代,他這篇已有一個世紀之久,探討全球暖化的論文成了那十年引用次數最多的科學論文。

本文摘自《科學發現幕後的黑色喜劇》,由天下文化出版

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PanSci_96
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從族群耆老的死亡,看見黑猩猩的「同理心」——《我們與動物的距離》

馬可孛羅_96
・2022/01/16 ・2063字 ・閱讀時間約 4 分鐘
  • 作者:法蘭斯・德瓦爾(Frans De Waal)
  • 譯者:陳信宏

人類為何會發展出宗教,其中一個最常被提及的原因便是我們對死亡的體認。我們對生命有限的理解,經常和「人類有沒有可能是唯一擁有宗教的生物」這個問題一起提出。我對這個問題沒有明確的答案,只能說我們沒有理由假設別的靈長類動物對其他個體的死亡一無所知。

如同巴諾布猿天堂裡的巴諾布猿,其他猿類也相當熟悉死亡與失去親友的現象。有時候牠們自己就是凶手,例如有一天那群巴諾布猿打死了一條劇毒的加彭膨蝰。那條蛇令牠們深感恐懼,只要一動就嚇得所有巴諾布猿往後跳開。牠們用樹枝小心戳牠,最後瑪雅才把牠高高拋起並且重重甩在地上。值得注意的是,那條蛇死了之後,牠們的表現就完全顯示牠們並不認為牠會再起死回生。死了就是死了。幼猿開開心心地拖著沒有性命的蛇屍當成玩具,掛在脖子上,甚至撬開牠的嘴巴檢視牠巨大的毒牙。

加彭膨蝰,是一種毒性極強的噝蝰屬毒蛇,分布在非洲撒哈拉沙漠以南的熱帶雨林地區,它是世界上毒性最強的蛇類動物之一,擁有世界上最長的毒牙。圖/Wikipedia

那幕情景令我想起以前目睹過的一場黑猩猩狩獵行動。我們在坦尚尼亞的馬哈勒山脈(Mahale Mountains)跟隨一群黑猩猩,突然聽到樹上高處傳來一陣騷動。黑猩猩抓到獵物的時候會發出一種特殊的尖叫聲,單是這麼一種特殊聲響的存在,就顯示了牠們想要分一杯羹的意願。若不是這樣,保持安靜顯然才是聰明的做法。那陣尖叫聲吸引了其他許多黑猩猩聚集過來。有幾頭公黑猩猩抓到了一隻紅疣猴,這是黑猩猩難以自行捕捉的一種獵物,通常要團體合作才抓得到。

我抬頭透過枝葉的縫隙觀察,看見那幾頭黑猩猩在那隻猴子還活著的情況下就開始吃起牠的肉。由於黑猩猩不是「專業」掠食者,所以沒有演化出貓科動物那種有效的獵殺技巧,而牠們對待獵物的方式也反映了牠們的同理心有時而窮,就和人類一樣。許多黑猩猩都聚集過來形成一種進食集合,包括生殖器腫脹的母黑猩猩,她們通常享有進食的優先權。那整個場景非常吵雜混亂,但所有成員終究都分到了一塊猴肉。第二天,我注意到一頭母黑猩猩經過,背上騎著一頭幼黑猩猩。牠的女兒開開心心地高高揮舞著一根毛茸茸的東西,我才發現那個東西屬於那隻可憐的猴子所有:一頭靈長類動物的尾巴成了另一頭靈長類動物的玩具。

黑猩猩對「死亡」的體悟

某天早上,蓋扎.泰萊基(Geza Teleki)跟隨一群黑猩猩行動,聽到遠處傳來刺耳的尖叫聲。六頭公黑猩猩狂野地來回猛衝,一面發出「喇啊」的叫聲,迴盪在山谷之中。在一條小沖溝裡,只見瑞克斯(一頭公黑猩猩)的身軀一動也不動地癱倒在亂石之間。泰萊基雖然沒有看到他跌落的過程,但覺得自己目睹的乃是這頭公黑猩猩從樹上跌落而摔斷脖子所引發的最初反應。

幾頭黑猩猩停下來看了看瑞克斯的屍體,然後猛力向外衝,並且朝四面八方丟擲大石塊。在那樣的喧鬧狀況下,黑猩猩紛紛互相擁抱、交合、撫摸以及輕拍,臉上則是咧開嘴露出緊張的表情。接著,牠們又花了不少時間盯著屍體看。一頭公黑猩猩在一根樹枝上俯身看著屍體,發出嗚咽的聲音。其他黑猩猩則是觸摸或者嗅聞瑞克斯的屍身。一頭青年母黑猩猩更是一動也不動地靜靜盯著他的屍體看了整整一個小時以上。經過三個小時的擾攘之後,其中一頭年紀較大的公黑猩猩終於離開那片林中空地,朝下游走去。其他黑猩猩一一跟上,慢慢離開,同時不斷回頭望向那具屍體。

猿類面對死亡的反應已有愈來愈多的報導敘述。二○○九年,桃樂絲死後的一張照片在網路上爆紅,因為她的遺體引來保護區內黑猩猩群的圍觀,猩群們相當專注(但靜默得令人發毛)。這在蘇格蘭的布萊爾德拉蒙野生動物園(Blair Drummond Safari Park),一頭名叫潘希的年老母黑猩猩死亡了,其過程透過影片仔細分析,原來在她死前的十分鐘,其他黑猩猩為潘希理毛或者撫摸了十幾次,潘希的成年女兒也整夜陪在她身旁。潘希死後引起的反應從猩群成員觸碰她的嘴巴與四肢(也許是想要檢視她是否還在呼吸或者是否還能動)到某頭公黑猩猩猛擊她的遺體,這種行為也曾經在其他黑猩猩死亡之後被人觀察過。

這種表現看起來雖然像是麻木不仁,卻有可能是一種想要喚醒死者的行為。猿類面對死亡的反應通常綜合了兩件事,一是對死者的毫無回應感到挫折,二是繼續測試看看還有沒有辦法引起死者的回應。不過,圍聚在死者身旁的大多數個體都會默不作聲,彷彿意識到發生了什麼可怕的事情。研究人員觀察潘希臨終前的狀況之後,得出的結論指出:「黑猩猩對死亡的體認受到了低估。」

——本文摘自《我們與動物的距離:在動物身上發現無私的人性》,2021 年 12 月,馬可孛羅

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馬可孛羅_96
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