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拿杯咖啡走路,為什麼咖啡會濺出來?-2012年搞笑諾貝爾流體力學獎

吳京
・2014/12/11 ・1439字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

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數學家說這是波動方程式於幾合規範下局部不穩定的模式。
化學家表示這是黃嘌呤生物鹼化合物溶液彼此擠壓下的反應。
工程師認為這是接收液面晃動feedback之control loop有bug。
筒衣企業代表則宣示會儘速將6號塑膠杯蓋換成5號杯蓋。
負責會議記錄的文青寫下「在晨光中   蕩漾著一杯咖啡的   微   確幸….」
抗議民眾在場外舉起標語「這是咖啡的自由!要擺脫馬克杯的框架!」
最終,國家元首做了結論:「一杯咖啡濺出來不夠喝,那要買兩杯啊!」

以上當然是玩笑話,畢竟貴為國家元首應該不會說出那麼天真無知的話。(!?)

但拿杯咖啡走路,為什麼咖啡容易濺出來呢?

Credit:Simon James
Credit:Simon James

這雖然是一個普通的現象,卻不是一個簡單的問題。因為這個力學系統所牽涉到的兩個單元是生物(持咖啡者)及流體(咖啡),生物的運動模式不若機械般穩定,而流體力學也是出了名的難搞,兩者合一,創造出更多不確定的變因。

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然而,也許是被濺出的咖啡惹毛了,加州大學聖塔巴巴拉分校機械系的Mayer及Krechetnikov決定尋找這問題的答案。他們拍攝了多位實驗參與者拿著裝有咖啡的杯子走路之畫面,經由影像分析軟體及咖啡杯上的感測器,可得到人員及咖啡杯上下、左右、前後及斜傾的運動狀態,並套用非線性單擺的力學模式來類比咖啡液面,用電腦解算這個模型。經由實測及電腦模擬,總算摸清了這個系統的樣貌。

經由實驗觀察到,人們拿起咖啡杯開始走路後,在跨出的第七步到第十步之間,是咖啡最容易濺出的時刻

這個問題當然跟咖啡杯的幾何大小有關,液體的材質及形狀影響其振盪的自然頻率。用一般常見的馬克杯所盛裝的咖啡,其自然頻率約為2.6至4.3赫茲;而人們走路的頻率則約1至2.5赫茲,屬同一個數量級,因此杯中咖啡的振盪易受持杯者步伐的影響。另外,咖啡杯平滑的內緣,讓咖啡的振盪幾乎沒有阻礙。

進一步分析,人們從靜止狀態起步時,通常於第一步到第四步之間是一小段加速運動,杯中咖啡就如公車上的乘客一般,會受起步加速度影響而讓液面傾斜,提供後續晃動的初始位能。第四步之後,人們多半就定速前進了,但每一步之間還是會有微小的速度差,這讓杯中咖啡處於一個前後搖擺的加速度力場之下,更助長了咖啡要越出杯子的氣燄。

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降低初始位能和減少後續搖擺是防止咖啡溢出的不二法門,然而這個實驗揭露一個弔詭的現象:走路快的人,通常起步加速猛烈,造成液面初始位能大;而走路慢的人,步伐反而沒有走路快的人來得穩定,不斷地強化液面的晃動。所以說,不論你走得快或走得慢,都有很好的理由把咖啡濺出來。

當然,只要人們能專注於咖啡液面晃動的情況,就可以自然而然的讓自已有緩和的加速和穩健的步伐。此外,研究人員也建議使用彈性材質、或內圍有環狀構造的杯子,以吸收其內液體晃動的力道或增加阻力,都能有效避免咖啡濺出。

除了防止咖啡濺出外,這個研究還有工程應用的價值。在建築管線或大型機具中,常可以看到許帶有液面的管柱,如汙水管、液壓管等,此研究建立出的數學模型可模擬管柱中液體受到振動影響所產生的沖激運動(sloshing dynamics),有利於防濺設計的開發。

但撇開工程應用之價值不談,用如此「厚工」的實驗架構去看這個濺出咖啡這種芝麻綠豆般的事,大有殺雞用牛刀之感,讓這兩位科學家戴上了2012年搞笑諾貝爾「流體力學獎」的桂冠。

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再說,在咖啡杯上加個杯蓋不就好了嗎?

參考資料:

  1. 2012年搞笑諾貝爾得主暨得獎內容介紹
  2. Walking with coffee: Why does it spill?” H. C. Mayer and R. Krechetnikov, PHYSICAL REVIEW E 85, 046117 (2012).

本文轉載自作者部落格吳京的量子咖啡館

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吳京
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正職是二個娃兒的奶爸,副業為部落格《吳京的量子咖啡館》之館主。為人雜學而無術、滑稽而多辯,喜讀科學文章,再用自認有趣的方式轉述,企圖塑造博學又詼諧的假象。被吐嘈時會辯稱:「不是我冷,是你們不懂我的幽默。」

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【2023 年搞笑諾貝爾化學與地質獎】舔石頭以外,猛獁象竟是海龜湯?
寒波_96
・2023/10/20 ・2211字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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搞笑諾貝爾獎每年都是新的開始,2023 年也不例外。今年「第 33 次第一屆搞笑諾貝爾獎」頒發十個獎項,「化學與地質獎」以看似獵奇的舔石頭博取不少眼球,不過得主揚.扎拉謝維奇( Jan Zalasiewicz)的文章中,其實還提到另一件知名的歷史公案。

1951 年晚宴真相,竟然是海龜湯?!圖/americanoceans

1951 年晚宴真相,竟然是海龜湯?!圖/americanoceans

文學史上用味覺帶出情節,最知名的案例之一是普魯斯特的小說《追憶似水年華》開頭,由瑪德蓮的味道切入,接著進入意識的海洋游泳。扎拉謝維奇的文章開頭,也從品嚐岩石的味道切入,自由切換不同的題材。

地質學家為什麼要舔石頭?《舌頭、石頭,迸出新滋味?科學家為什麼要舔石頭?——2023 搞笑諾貝爾獎》一文有精簡介紹。最主要的理由是,缺乏現代儀器之際,舌頭可謂方便的化學感應器,能提供有用的資訊。

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當然,即使有了現代儀器,舌頭還是很方便的工具。

處於意識流科學史中,扎拉謝維奇的文章從舌頭感應器,十分合理地切換到一場宴會。那場 1951 年的晚宴中,據說提供猛獁象肉製作的餐點。

這場晚宴由美國的「探險俱樂部(The Explorers Club)」舉行,主辦方宣稱當天有道菜,來自已經滅絕的動物大地懶(Megatherium)。但是幾天後有報紙披露,宴會中的奇珍異獸不是大地懶,而是來自阿留申群島,25 萬年久遠的猛獁象!

1951 年保存至今的晚餐。圖/取自 參考資料3

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奇妙的是,當天的餐點竟然有少量樣本被保留至今。當時沒有參加的豪威斯(Paul Griswold Howes)寫信要到一份樣本,一直保存到他去世為止。後來樣本輾轉來到耶魯大學的皮博迪自然史博物館(Yale Peabody Museum)。

那一餐到底是大地懶,還是猛獁象呢?2014 年,耶魯大學的研究生葛拉斯(Jessica Glass)等人成功由樣本中取得 DNA,結果在 2016 年發表。比對之下相當明顯,答案是綠蠵龜。

現今綠蠵龜是保育類動物,合法的狀況下沒有機會吃到。然而 1951 年那個時候,綠蠵龜尚未面臨滅團威脅,仍然是普遍的食材。

區區綠蠵龜製成的海龜湯,當然無法彰顯晚宴的尊絕不凡。不過俱樂部宣稱的大地懶,怎麼又會變成猛獁象?

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最可疑的是當天在場的俱樂部成員尼可斯(Herbert Bishop Nichols),他也是基督科學箴言報(The Christian Science Monitor)的科學編輯。可考的記錄中,他第一個對外提出相關描述,後來被視為吃猛獁象的證據。

海龜湯的幾位相關人猿。(A) 據說將食材從北極帶回的極區探險家 Father Bernard Rosecrans Hubbard。(B) 極區探險家 George Francis Kosco。(C) 晚宴主辦人 Wendell Phillips Dodge。(D) 保存樣本的 Paul Griswold Howes。圖/取自 參考資料3

如果真的是那道菜的材料,那麼狀況就是:俱樂部用綠蠵龜做菜,宣稱是大地懶,報紙以訛傳訛寫成猛獁象。

「吃猛獁象」之類的傳聞,雖然不是嚴謹的科學,卻因為有噱頭而容易引人注目。作為沒多少負面影響的玩笑,也沒有人想要特別澄清。使得這類事件的真相,往往不了了之。

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儘管沒有特別獲得搞笑諾貝爾獎關注,對於這道海龜湯的追根究底,倒是相當符合搞笑諾貝爾獎的精神。

海龜湯以後,扎拉謝維奇的文章意識又跳躍到另一種已經滅團的生物:貨幣蟲(Nummulites)。許多古生物,當初也是其他古生物的食物。儘管擁有堅硬的外殼保護,貨幣蟲這種生物依然有機會成為美食。

1912 年的時候,英國古生物學家庫克派崔克(Randolph Kirkpatrick)提出一個觀點:地球有一段時間存在非常大量的貨幣蟲,後來它們變成稱為「貨幣球(Nummulosphere)」的地層,是地殼岩石的源頭。

看起來很搞笑,可是庫克派崔克是認真的。所以他即使生在現代,應該也沒有獲得搞笑諾貝爾獎的機會。

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2023 年搞笑諾貝爾獎頒獎典禮影片(化學與地質獎從 10:18 開始):

延伸閱讀

參考資料

  1. The 33rd First Annual Ig Nobel Prizes
  2. Eating fossils
  3. Was Frozen Mammoth or Giant Ground Sloth Served for Dinner at The Explorers Club?
  4. Mammoth meat was never served at 1950s New York dinner, says researcher

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
193 篇文章 ・ 1016 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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【2023 年搞笑諾貝爾獎快訊】10 項怪奇獲獎研究出爐
PanSci_96
・2023/09/15 ・3874字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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一年一度、讓你廢到笑出來的搞笑諾貝爾獎,今年在美東時間 9 月 14 日下午 6 點準時直播。

今年的主題為「水」,這次 10 項獲獎都或多或少與「水」有關(但大部分是口水),現在就快讓我們一起來看看今年的得獎快訊,並一起期待後續的個別研究報導吧~

化學和地質獎:為什麼地質學家與古生物學家會舔化石

這是一封說明「過去」地質學家與古生物學家,為什麼會有舔化石習慣的「快訊」(發表在期刊上,但被歸類為快訊),這封快訊說了幾個故事,其中最讓我印象深刻的,是「義大利地質之父」的喬瓦尼·阿爾杜伊諾(Giovanni Arduino,1714-1795)用自己的舌頭「品嚐」這些化石,分類出可能是史上第一個「地質時期」

故事的亮點是引用了喬瓦尼·阿爾杜伊諾的研究紀錄,看起來就像是個美食家在品嚐化石。

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文學獎:重複寫字,直到感覺不對勁

A 編小學時,曾被老師罰抄生字 100 遍,寫到一半突然懷疑這個字是不是這樣寫,趕緊回頭看前面寫的字,還把課本翻出來看才確定自己沒有寫錯。

上述的情境,稱為「猶昧感」(Jamais Vu),「猶昧感」是「既視感」(Deja Vu)的反義詞,描述人們對熟悉的事物,突然感到陌生,也是這篇論文主要探討的主題。

這研究的笑點在於他的實驗,他們讓受試者一直重複寫同一個字,跟小學被老師罰抄生字一樣。

實驗中,約有三分之二的受試者體驗到「猶昧感」,這些受試者大約在重複 30 次或一分鐘後開始感到異狀。另外,研究也發現平常越容易發生「既視感」的人,也更容易發生「猶昧感」,未來「猶昧感」的相關研究,可能會加深我們對「既視感」的理解。

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  • 原文研究: “The The The The Induction of Jamais Vu in the Laboratory: Word Alienation and Semantic Satiation,” Chris J. A. Moulin, Nicole Bell, Merita Turunen, Arina Baharin, and Akira R. O’Connor, Memory, vol. 29, no. 7, 2021, pp. 933-942.  doi.org/10.1080/09658211.2020.1727519

機械工程獎:死靈機器蜘蛛

會招喚骷髏或操縱屍體的死靈法師稱為 Necromancer,而科學家再次中二病發作,把用液壓操控的蜘蛛屍體,稱作 Necrorobotics 死靈機器。

我跟同事討論這種死靈機器,算不算是一種仿生科技?他覺得是,我覺得不是,你們覺得呢?

  • 原文研究:“Necrobotics: Biotic Materials as Ready-to-Use Actuators,” Te Faye Yap, Zhen Liu, Anoop Rajappan, Trevor J. Shimokusu, and Daniel J. Preston, Advanced Science, vol. 9, no. 29, 2022, article 2201174.  doi.org/10.1002/advs.202201174
死靈機器蜘蛛。

公共醫學獎:斯坦福馬桶

恩,就是接上各種感應器的物聯網馬桶,能即時檢測使用者的糞便與尿液。這東西最酷的是能「肛門辨識」,只要坐到馬桶上,斯坦福馬桶就能透過肛門的型態,辨識出使用者!

因為這個獎項,我才知道原來每個人的肛門都長得不一樣……謝謝你,搞笑諾貝爾獎。

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  • 原文研究:
    •  “A Mountable Toilet System for Personalized Health Monitoring via the Analysis of Excreta,” Seung-min Park, Daeyoun D. Won, Brian J. Lee, Diego Escobedo, Andre Esteva, Amin Aalipour, T. Jessie Ge, et al., Nature Biomedical Engineering, vol. 4, no. 6, 2020, pp. 624-635.  doi.org/10.1038/s41551-020-0534-9
    • “Digital Biomarkers in Human Excreta,” Seung-min Park, T. Jessie Ge, Daeyoun D. Won, Jong Kyun Lee, and Joseph C. Liao, Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, vol. 18, no. 8, 2021, pp. 521-522.  doi.org/10.1038/s41575-021-00462-0
    • “Smart Toilets for Monitoring COVID-19 Surges: Passive Diagnostics and Public Health,” T. Jessie Ge, Carmel T. Chan, Brian J. Lee, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, NPJ Digital Medicine, vol. 5, no. 1, 2022, article 39.  doi.org/10.1038/s41746-022-00582-0
    • “Passive Monitoring by Smart Toilets for Precision Health,” T. Jessie Ge, Vasiliki Nataly Rahimzadeh, Kevin Mintz, Walter G. Park, Nicole Martinez-Martin, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, Science Translational Medicine, vol. 15, no. 681, 2023, article eabk3489.  doi.org/10.1126/scitranslmed.abk3489

傳播獎:嗎話說著倒能你?

趣有超也獎學播傳,心擔別,的常正是來過反來起看子句得覺在現你!

你有試過快速把彩虹的顏色順序倒著背,或是把你說話中的每個名詞都倒過來講嗎?大家都知道這超難,但這份研究中的兩位受試著確有著超強「顛倒單字或語句」的能力。

研究對象以西班牙語為母語,他們能在對話中輕鬆地將 banana 念成 ananab,或是將「 basket is fun」念成「nuf si teksab」。研究著重在這兩位有著特殊能力的人,推理、記憶能力是否優於常人,以及大腦灰質、白質比例與一般人(對照組)是否有差別。

大腦如何組織語言一直都是個有趣的研究題目,像是為什麼中文的序順不會響影到閱讀,這也是 A 編跟大家都一樣好奇的。而了解大腦語言是如何形成的,也能推進對於失語症、癡呆症的症狀研究。

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  • 原文研究:“Neurocognitive Signatures of Phonemic Sequencing in Expert Backward Speakers,” María José Torres-Prioris, Diana López-Barroso, Estela Càmara, Sol Fittipaldi, Lucas Sedeño, Agustín Ibáñez, Marcelo L. Berthier, and Adolfo M. García, Scientific Reports, vol. 10, no. 10621, 2020.  doi.org/10.1038/s41598-020-67551-z

醫學獎:屍體兩個鼻孔的鼻毛數量是否一致?

俗稱鬼剃頭的「圓禿」(Alopecia areata)不只會頭髮脫落,同時睫毛、眉毛與鼻毛也會脫落,其中,鼻毛脫落會增加得到過敏、呼吸道感染的機率。

由於鼻毛的相關研究非常少,為此,研究者調查 20 具「遺體」的鼻毛數量與長度,並收集相關病史、死往原因…等數據,來評估正常人的鼻毛數量與長度。研究結果顯示,平均每個鼻孔的鼻毛數量約為 120~122 根,左右鼻孔並沒有顯著差異,鼻毛平均長度大約是 1 公分。

  • 原文研究:“The Quantification and Measurement of Nasal Hairs in a Cadaveric Population,” Christine Pham, Bobak Hedayati, Kiana Hashemi, Ella Csuka, Margit Juhasz, and Natasha Atanaskova Mesinkovska, Journal of The American Academy of Dermatology, vol. 83, no. 6, 2020, pp. AB202-AB202.  doi.org/10.1016/j.jaad.2020.06.902

營養獎:電流有一股「電味」

日本明治大學教授宮下芳明 (Homei Miyashita)與他的團隊,發現在筷子與吸管上附加微弱電流,會改變食物的味道。

他們發現微弱電流刺激舌頭時,會產生一股「電味」(論文上寫 Electric taste,你說我要怎麼翻比較好) 。這股「電味」味道如何呢?基本上沒有味道(不能啟動味覺細胞),但如果有其他味道存在,例如鹹味(氯化鈉)或鮮味(麩胺酸鈉),電味會讓食物吃起來更鹹或更鮮。

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接著,他們發明了連著電線的通電筷子與吸管(看起像整人玩具),證明了通電筷子與吸管確實能在不改變食物味道的情況下,讓人們吃進更少的鹽跟味精。

通電吸管構造
  • 原文研究:“Augmented Gustation Using Electricity,” Hiromi Nakamura and Homei Miyashita, Proceedings of the 2nd Augmented Human International Conference, March 2011, article 34.  doi.org/10.1145/1959826.1959860

教育獎:系統性研究課堂上感覺無聊的學生與老師

你覺得上課無聊嗎?多半人都會問答「是」,而這系列研究仔細分析了為什麼上課無聊,且越來越無聊的原因。

你可能會想:「那不就是老師上課很無聊啊,老師不有趣阿。」我只能說你們這樣太沒同理心了,搞不好老師也在想:「教你們真無聊!」

所以,研究者第一個想探討的問題是:「老師如果覺得無聊,會不會讓學生也覺得無聊。」先說結論,不會。

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雖然學生不會刻意去了解老師的心情。但如果學生明確感受到老師很無聊,像是死氣沉沉地念課文,學生就會覺得這堂課更無聊,進而影響學習動機與學習成效。某種程度上,研究還是印證了「老師不有趣覺得無聊」這件事,但老師是否在強顏歡笑,這就不得而知了。

另一個問題則是:「是不是想著上課很無聊,就會覺得更無聊?」沒錯,的確是這樣!只要上課前預期這堂課很無聊,那這堂課就會比你預期的還要更無聊!

  • 原文研究:
    • “Boredom Begets Boredom: An Experience Sampling Study on the Impact of Teacher Boredom on Student Boredom and Motivation,” Katy Y.Y. Tam, Cyanea Y. S. Poon, Victoria K.Y. Hui, Christy Y. F. Wong, Vivian W.Y. Kwong, Gigi W.C. Yuen, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, vol. 90, no. S1, June 2020, pp. 124-137.  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31342514/
    • “Whatever Will Bore, Will Bore: The Mere Anticipation of Boredom Exacerbates its Occurrence in Lectures,” Katy Y.Y. Tam, Wijnand A.P. Van Tilburg, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, epub 2022.   doi.org/10.1111/bjep.12549

心理學獎:你會跟著抬頭看天空嗎?

他們到底在看什麼?眼前一群人停下腳步抬頭看著上方,你一定會跟著將視線移向相同的地方,看看他們到底在看什麼。

沒錯,這就是著名的從眾效應,或稱做群聚效應、羊群效應。這個1969年進行的經典實驗,應該很多人也聽說過。Stanley Milgram、Leonard Bickman、Lawrence Berkowitz 三人組,在紐約的街道上測試要有多少人同時往上看,才能吸引其他人也駐足湊熱鬧。

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這個實驗能得獎感覺毫不意外,甚至覺得怎麼現在才得獎!

群聚效應引響甚遠,因為整個社會的運作都養類人與人之間的互動與連結。不管是跟風買東西、參與熱鬧的大型活動、政治意識型態的抉擇等等,都能看到群聚效應影響著人們的身影。

大家都有可能是羊群裡面的羊。

  • 原文研究:“Note on the Drawing Power of Crowds of Different Size,” Stanley Milgram, Leonard Bickman, and Lawrence Berkowitz, Journal of Personality and Social Psychology, vol. 13, no. 2, 1969, pp. 79-82. psycnet.apa.org/doi/10.1037/h0028070

物理學獎:一群鯷魚能影響海流?

一隻拍翅膀的蝴蝶能讓海的對面產生颶風,那一群在海中游泳的鯷魚呢?他們可能直接影響了洋流與海面的大氣流動。

如果要計算颱風能量或是海洋鹽分的變化,我們通常會考慮海面風速與氣壓,要不然就是洋流、海溫和密度的垂直梯度等等。但這份研究發現,我們或許忽視了大海居民造成的影響。

研究發現只要到了鯷魚的產卵季,當天晚上海面附近海水的垂直混合程度會增加10~100倍。也就是這群游動的小魚們,像是攪拌棒一樣攪混了上層海洋,程度相當於地球物理現象造成的影響,對海溫與營養鹽分布的作用可能比我們想像的還大。

  • 原文研究: “Intense Upper Ocean Mixing Due to Large Aggregations of Spawning Fish,” Bieito Fernández Castro, Marian Peña, Enrique Nogueira, Miguel Gilcoto, Esperanza Broullón, Antonio Comesaña, Damien Bouffard, Alberto C. Naveira Garabato, and Beatriz Mouriño-Carballido, Nature Geoscience, vol. 15, 2022, pp. 287–292.  doi.org/10.1038/s41561-022-00916-3
PanSci_96
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現金和消費券差在哪?普發到底好不好?
PanSci_96
・2023/04/10 ・3051字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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過去也有多次政府發錢刺激消費的作法,但他們發的不是錢,而是有使用限制的「消費券」。

既然可以發錢,為什麼之前要發消費券呢?這次又為什麼要發現金?

從經濟學的角度來看,過往的消費券到底是什麼,與這次發現金的使用情境有什麼不一樣?

什麼是消費劵

對消費者來說,消費券就是被限定用途的紙鈔或者是折價券;但從政府的角度,或從經濟學的角度來看,消費券並非這麼簡單。在了解消費券前,要先有兩個概念:「經濟活動循環」及「景氣循環」。

在最簡單的經濟行為流程裡,我們看的是「家計部門」與「廠商」,也就是消費者與生產者之間的互動。「家計部門」需要買各式各樣的產品維持生存或生活品質,「廠商」則提供這些產品,這兩者組成了「產品市場」;「廠商」為生產商品所需的勞動力,就由「家計部門」提供,形成了「勞動市場」或是「生產要素市場」。

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將上述概念再加入相反的資金流向,如:購買產品的消費支出、提供勞動力的薪水所得等,就可繪製成「經濟活動循環圖」。

經濟活動循環圖。圖/PanSci YouTube

而在一次的「景氣循環」中,會分別經歷擴張期與收縮期;根據國家發展研究院的定義,每個時期所持續時間的至少為 5 個月,走完一次循環則需至少 15 個月。

在擴張期中會先經歷探底復甦,接者是穩定成長,最後來到高峰繁榮期;在這之後就會進入收縮期,開始經濟衰退,直到觸底復甦進入新循環。

舉一個不遠的經濟衰退案例,那就是 2008 年全球金融危機。當時由於美國房地產市場崩潰,房價急劇下跌,許多人失去了房屋資產,造成負債問題;導致消費者信心下降、消費減少,進而使生產減少。此外,由於銀行與金融機構資產負債問題激增,使得貸款停止,造成資金不流動;這麼一來企業也必須減少生產,進而裁員、倒閉,失業率隨之攀升。 

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景氣循環週期。圖/PanSci YouTube

有了「經濟活動循環」和「景氣循環」概念,我們可以幫消費券下個定義了:就是透過增加家庭的消費支出,來復甦產品市場;通常在經濟衰退時使用。也就是說,消費券是政府發給我們的消費工具,希望再補點錢把廠商的庫存清光,增加消費來維持市場穩定,避免持續經濟衰退。

發消費券與現金的成效

那麼,直接發錢跟消費券的功能一樣嗎?發現金也會刺激消費,但消費券刺激的力道理論上會再強一些。

由於消費券在設計上會「排除基本必須開支」,這麼一來便會減少用於「消費替代」的機會,像是水電費、勞健保費、或是繳稅跟罰金,而消費券的各種優惠跟加碼活動,都激勵我們花超過原本支出的錢。另外,「限時用完」、「不找零」、「排除儲值跟預付類消費」都是消費券的關鍵設計,目的就是要在短時間內激發經濟流動性。

反過來說,發現金不像消費券,有明確的優惠活動可以刺激我們亂花錢,在沒有使用期限跟排除開支項目的情況下,這些錢還可以自由分配到每個月的日常支出裡;假如沒有多花一些錢,發的現金將不會幫助消費增長。

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新冠疫情影響下,美國在 2020 年普發現金:成人發 1200 美元、兒童 500 美元,年底再加碼 600 美元,2021 年又發 1400 美元。根據美國聯準會紐約分行研究,截至 2020 年 6 月底,民眾取得的現金補助中,有 36% 為儲蓄、35% 償還債務,僅 29% 用於消費,民眾甚至表示,在收到 2021 年的補助金後,會花更多錢去還債。

新冠疫情下,美國在 2020 年普發紓困現金。圖/Envato Elements

而日本則於 2021 年底,向全民普發 10 萬日圓的特別定額給付金,日本 Money Forward Lab、早稻田大學與澳洲昆士蘭大學的共同研究研究指出,給民眾的給付金中,只有 6% 到 27% 用於消費,其中非日常用品的支出沒有明顯改變。

那消費券的成效呢?根據經濟部對 2020 發放的振興三倍券評估成效,考量印製、宣傳與行政,包含發給我們的 2000 元,總成本為 510.5 億元,以領取率接近 100% 來計算,大約就是 2300 萬人去攤這 510.5 億,政府在每一個人身上花約 2220 元,而每人平均消費了 5785 元;等於政府花 1 元能換來 2.6 元的消費,是有效果的。

不過由於使用情境不同,不好將日美發放的現金與我們的振興券相比較。

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日美發放的是「紓困金」,目的是幫助人民度過難關;針對這些「紓困金」得用社會投資報酬率(SROI)來考慮,也就是衡量投入資源,所得到「非財務面」的回饋與報酬,例如社會安全、社會價值等。

搞笑諾貝爾經濟學獎

那這次台灣發現金的目的到底是什麼呢?假設是要振興經濟,應該不是個好方法。若用社會投資報酬率來看,不少人提出更該把要拿來發的 1800 億用於投資科學技術研究、大學經費或減免高等教育學費,而非普發 6000。

讓我們回顧 2022 年搞笑諾貝爾經濟學獎,研究團隊以每隔五年會獲得「政府資金」補助,並在模型裡設計了好幾種情境,除了把經費徹底平均分配的普發式外,還有只補助過去表現好的人的菁英式,一部分重點補助菁英,剩下再普發的折衷式,以及最後一個亂槍打鳥樂透式。每一式再加入補助金額高低變化,總共有 18 種方案。

延伸閱讀:
【2022 年搞笑諾貝爾經濟獎】不想努力的我,把運氣點滿就對了

透過這個人生遊戲模組,若以研究定義的成功率來看,折衷式的其中一種方案讓「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%,其結果最好,但也是所有方案中最貴的;相較之下,如果採取普發式的其中一種方案,成功率也可以達到 94.40%,政府花費還低了將近一半。

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若不只看成功率,而是看政府每花一塊錢能增加多少高能力族群成功率的效率來判斷,竟然還是普發式的方案結果最好,能用最少的花費,就讓成功率提升到 69.48%!表現最差的方案,都是菁英式,其中只把錢給過往表現前 10% 的極端菁英方案,效率只有最佳普發方案的 1/25。

研究者也提到,在真實世界中,折衷式方案一方面人人有獎,一方面也給表現較好的人鼓勵,可能產生激勵效果,讓所有人都更加努力,發揮更大的整體效果。

再回到一開始討論的,現在政府有一筆多出來的錢,而預期目標是讓人民的生活過得更好,這筆錢該直接給民眾,還是執行特定的菁英投資政策呢?若是按照搞諾經濟學獎,就是直接普發!(難道政府裡也有和我們一樣熱愛搞笑諾貝爾獎的好捧油?XD)

然而,不管是從經濟學基本原理、過往發現金跟消費券的效益評估,還是搞笑諾貝爾經濟學獎的人生遊戲模型,其實都無法替普發 6000 還稅於民的政策效果背書,一時半刻也很難看出效益。

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說到這裡,6000 元你打算怎麼花呢?

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PanSci_96
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