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動物與我:野生動物哪有這麼可愛!

Gilver
・2015/01/29 ・5187字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 493 ・六年級
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在森林、在海洋、在草原沙漠裡,存在與人類社會迥然不同的野生動物生態圈。人類亟欲窺伺動物們的日常生活,駐足於動物園以及電視播放的動物特輯前,卻難得有機會能夠真正一探究竟。實際與野生動物們相處是什麼感覺?有什麼樣的撇步?如果短期內無法親身參與,那麼就來本次的M.I.C.,讓長期與野生動物相處的生態攝影導演許鴻龍,以及曾在南非擔任獸醫志工的胡雁宜,一同分享與動物親密接觸的每一瞬間!

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要存活,得是行家

《動物魔法師》為視群傳播公司所發行的節目,由許鴻龍先生擔任製作人兼導演,偶爾也參加編劇和攝影的工作。今天許鴻龍先生來與大家介紹這個節目的的企畫內容,也分享一些他對節目拍攝的心得。

「為什麼現生的生物會留存下來?為什麼其他的生物就這麼不見了?留下來的生物一定有過人之處!」這個點子,是許鴻龍先生在拍攝動物生態影片過程中的啟發,因此企劃中統整了現今生物的「生存密技」,分成六大類:「捕食」、「擬態」、「生殖交配」、「築巢」、「親代照顧」、「遷徙」,各配上一段演化學之父·達爾文的格言詮釋,並將每個單元冠以行家之名串聯成系列節目。

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( 動物魔法師節目預告 )

影片中最後出現的鏡頭是台灣夜鷹的夜空飛行,一面發出「錐—錐—」的聲音,很是響亮。至於破蛋而出的鏡頭是在臺中旱溪的河床拍攝,當時氣溫超過三十五度,母鳥會沾濕牠的身體、再用羽毛來替牠的蛋降溫。那時,我們從早上一路拍到下午四點多,蛋就在面前孵化了。老實說,要捕捉珍貴的生態畫面,有時身處的環境條件其實是還蠻惡劣的,但生命誕生的悸動真的會將身上的辛勞感一掃而空,讓你願意用一輩子來投入。

生存原則:「能量經濟學」

在第一集《超級策略家》,我們探討的主題是野生動物的覓食行為。牠們得從生存的環境裡找到足以維生的食物,不過得遵守一個原則—「能量經濟學」:收入必須大於支出。如果一趟覓食之旅耗費的能量超過獲得的報酬,這樣子的動物就會滅絕掉。在這集的內容裡,動物的覓食行為分成兩種類型,一種是像蜘蛛一樣結網、守網待蟲,一種是像石虎主動出擊、打獵食物,但無論是哪種策略都必須斤斤計較著能量的收支平衡。

灰面鵟鷹 )

灰面鵟鷹(灰面鷲)有許多別名,像是國慶鳥、掃墓鳥、南路鷹,這些別名都和牠們十月南下墾丁、四月飛返北上的習性有關。對牠們來說,台灣是短暫的居所,牠們繁殖的地點主要在北亞,如日本、中國大陸、西伯利亞。當牠們群起南下避冬時,在極盛期甚至可以在墾丁上空看見盤旋的「鷹柱」,吸引賞鳥者雲集。而在牠們要飛回北方繁殖前,會在台灣中部的八卦山地區稍作停留,此時正好是三、四月的清明時節,台灣人掃墓時所放的火將蛇、蜥蜴、昆蟲驅出草堆,正好讓鷹群飽餐一頓。如果哪一年開始我們不再掃墓,灰面鷲就會失去一個重要的棲地了。要想保育一個物種,尤其是季節性候鳥的保育,經常不只是保護單一一個地區,而是得將繁殖地、過境區、度冬地三個地區一起保護。

攝影的技法

拍攝這些生態影像時,有所謂六大常用的技法—空中攝影、水底攝影、望遠攝影、近攝攝影、顯微攝影、曠時攝影。空中攝影如模擬灰面鷲的視角,俯瞰墓園;水底攝影,如記錄奧氏後相手蟹(一種陸蟹)在水中釋幼的畫面;望遠攝影,如利用望遠鏡頭,觀察只可遠觀、不可靠近的灰面鷲;近攝攝影,用來特寫容易靠近的昆蟲等,拍下台灣大蝗的臉譜;顯微攝影,用來精準描繪陸蟹的大眼幼蟲形態;曠時攝影,則可以用來呈現植物幼苗在一段時間裡生長的動態。

15643023126_356d4957dc_z前輩有言:「攝影,就是用光(Photo)來畫畫(graphy)。」掌握環境的光、所打的光不衝擊到攝影對象,再控制質與量,你就能拍出好的生態作品。甚至,攝影工作者能和科學家合作,一起將珍貴的生物生態介紹給大家,例如這支介紹墾丁陸蟹產卵艱辛過程的《月光海岸》


 

跟著南非大個子獸醫出診去

就讀台大獸醫四年級的胡雁宜,在大三升大四的暑假去南非的野生動物農場實習,今天她要來和我們分享她的農場實習甘苦談。

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南非的動物農場是片只有藍天、沒有白雲、一望無際的原野,而視野所及之處盡是「農場」,草原上那些我們所認知的野生動物,在這裡都成為「農場動物」。一般的動物若是要看獸醫,只要飼主把動物帶去給獸醫看就好,但在這裡,只要一通來電,我們就必須開兩三個小時的車趕去農場,有時候甚至還要用直升機來做地毯式搜索,找出行蹤不定又善於躲藏的動物。

醫療對象都不是些小動物,都是像羚羊、獅子、長頸鹿這種我們不能直接去抓牠的動物。如果服務對象是獅子農場,我們就還要坐有籠子保護的越野車,把我們自己關起來,有時候運氣不好,獅子還會把你的車子給弄翻,但至少不會被咬啦!這時候就要用無線電、手機向其他工人求救。

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我們會使用麻醉槍來麻醉牠們,而且射出去的麻醉針還得盡早回收,不然可能會造成感染,甚至可能被誤食,那樣子就糟了。我們的治療對象有像是非洲水牛,蛇(比較少)、獅子、長頸鹿、羚羊、大象。比較特別的是,獅子農場要單獨經營,不可以跟其他動物混養,不然其他動物可能就會越來越少~至於獅子以外的動物就比較沒有這種被吃掉的問題,牠們頂多就打打架。

南非的冬天氣候乾旱,一場草原大火兩小時之內就可以燒掉三分之一的農場,造成巨大損失,就得花大筆錢去買牧草給動物吃。為避免火勢蔓延到自家,農場之間會互助合作通報火訊。南非的植物無論是樹叢或樹,常常上面都長滿尖刺,一不小心就會被扎到流血。

仰賴團結合作的動物運輸

15480596908_9023e5c5cd_z我們最常做的事情,是在譬如買賣時需要的動物運輸。像是一隻水牛,就會需要五到八名人力來搬運。野生動物要比較麻醉比較困難,因此一旦完成麻醉,就要出動所有人力盡快完成所有能趁此時作的工作,比如說適孕能力的評估,還有動物軀體部分的測量。有些測量項目會影響到這隻動物販售的價格,例如角越長能賣到越高的價格,同時也能推測動物的年齡和生長狀況。另外,我們的工作環境不像獸醫院那麼完善,有時候動物在樹叢裡被麻倒,我們就得衝到樹叢去做測量。

有些動物實在太大,或是具有危險性,我們就有需要在麻倒動物後,綁住牠們的肢體、蒙住眼耳,等事情做完以後再用回復藥處理。比如說長頸鹿,我們用繩子綁著牠,這時候牠的臉和眼耳都被遮住,還用馭馬的轡頭來控制牠的方向。長頸鹿真的非常高,而且脖子肌肉很有力,需要三四個人來拉繩、謹慎地控制,不然有時候長頸鹿脖子一甩,拉繩的人就飛起來了。長頸鹿每次的跌倒都可能會摔斷脖子,牠也是一種容易緊迫而死亡的動物,我們必須要確保行動能將牠擋下來,還要確定倒下的位置是能夠迅速進行處理的地方。等到控制就緒,就可以開始遛長頸鹿了~

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獅子的處理比較特別。為了就近觀察,我們必須要把獅子移到某個小小的園區。不過,釋放獅子後我們必須要處除掉所有人為可能留下的痕跡或氣味,不然下次行動時,牠們可能就會查覺到,到時候要捕捉就沒那麼容易了。順帶一提,雖然這些動物體型都算大,但保護色讓尋找牠們變成難事。當沒有直升機的時候,我們就會築起高台,利用偵測器和發號台來偵測牠們的行蹤。

野生動物的醫護任務非常需要大家的團結合作。即使是其他較小的動物,像是驢子、牛、馬,為了減少緊迫,必須有很多個人一起幫忙固定動物,以順利在原地完成產檢、結紮、甚至處理死胎。有時候甚至不戴手套,整隻手就伸進動物的身體裡!也有時候,你得用手電筒、簡易的手術器材,以彆扭的姿勢完成手術。手術用具可能也有消毒問題,你可能不知道上次消毒是什麼時候,就必須緊急使用手術器具幫動物開刀。若到現場時動物已經不幸死亡,就需要進行屍解分析死因、是否有傳染病。

盜獵與動物買賣

在台灣,我們偶爾會聽到犀牛或大象的盜獵事件。在當地,我們若聽到犀牛被盜獵的消息,就得火速趕往現場,並將犀牛去角、盡快用抗生素和醫藥處理,以消除盜獵的誘因。犀牛角的價格比整隻犀牛還高,獵殺犀牛是非法行為,甚至連持有犀角都要有證照。由於犀牛角就算只留下五公分也會受盜獵者覬覦,因此去角必須去得非常徹底。當地非常痛恨盜獵行為,甚至有盜獵者的睪丸可以治療HIV的宣稱。(小犀牛畫面)順帶一提,去角行動通常是區域性的,一次就要去除整個區域的犀牛角,而且不分公、母,避免整個犀牛族群的角變得越來越短。

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動物運送的時候,我們就在貨車後座跟動物待在一起,偶爾也會有狀況,像是被弄到懸空在車外。在南非的農場一年二次的動物拍賣會,會有像獅子、水牛、長頸鹿的拍賣。動物們關在圍籬中,買家們會從縫隙評估動物商品的狀況。在拍賣會上,大家透過監視器螢幕評估貨況後開始出價。這時候,我們偶爾也幫忙動物餵食。

除了犀牛以外,在當地打獵野生動物的行為是合法的,有人會付錢進農場打獵並把獵物帶走。在那邊,我們也可以吃到各種動物的肉干,像是一種叫英文叫Impala的羚羊(中譯:水羚)。

再來是非洲漂亮的動物們,可以從牠們的屁股辨認,像是數目很多的平原斑馬,或是屁股有一圈馬桶蓋的水羚(Waterbuck),還有黑斑羚(Impala)。其他像是非洲牛羚,要認牛角的方向;還有瀕臨絕種的大犀鳥,和不怕人的網紋長頸鹿。此外,當地還有一種觀光目的的Predator park,在裡面你可以看到老虎、山貓、獅子這些貓科的狩獵者們,牠們很多不是當地的動物,是被進口來展示的。幼獅這裡甚至還像貓一樣,吵著要被撫摸。


 

Q&A時間

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Q: 為什麼還是有人要養犀牛?

A: 有些人養犀牛的原因是在等待它的買賣變得合法,例如在當地象牙是可以販賣的。另外的原因可能是因為農場有時也會成為犀牛的收容所。南非也有些區域是為了主動保護犀牛而去養犀牛。

Q: 養完之後動物的買家有哪些?

A: 買賣者和農場主人許多都是白人,農場管理者可能多是黑人。有些農場是開放打獵的,有些是為了賣動物而養的,那些動物甚至還有保險、落實檢疫。

Q: 想請問許鴻龍先生使用的攝影器材? 影片或攝影的選擇?

A: 常使用的像是Sony FS 700和GH4。其實硬體門檻比起過去已經大大下降,找好主題和好故事反而比較需要花心力。過去從4K到8K的年代,未來數位將會把底片給淘汰……

Q: 許先生在公司裡接的業務案哪些類型比較多?

A: 人和土地間的關係、紀錄片、霧林、生態等,還有HD紀錄補助案。在國內要走得長久,要盡量讓影片和題材傳播到國際,才能吸引投資。

Q: 拍攝台灣生態的過程,是否能喚醒對環境議題的重視?

A: 生態記錄只是一種媒介,守護則是主要的目標。我們做的影片都會在片末呼籲一起守護我們的環境。無論故事怎麼有趣,教育對環境友善都是最終的目的。環境的破壞很快,重建很難,還要多花好幾倍的力氣。

Q: 生態拍攝過程中有沒有跟當地居民或跟其他人有過印象深刻的互動?曾有在螃蟹觀察的過程中聽聞螃蟹保護者和當地支持開發的居民起衝突?

A: 有,像是研究陸蟹的劉烘昌老師在後灣飯店開發案的過程中,在後面幾次開商討會時就不再以委員的身分被邀請…..就算是專家有時也無法抵抗。但還是有逆轉成功的例子,像是七星潭、美麗灣,因此不要放棄希望。我們至少目前還沒有遇到暴力衝突、摔機器啦。

Q: 台灣在國際生態攝影市場上還有沒有要突破的地方?

A: 台灣算是野生動物生態紀錄的天堂,珍貴的拍攝地點之間都不算太遠,自然生態資源又充沛,人的心力跟攝影器材也漸漸足夠。不過,說故事的能力和觀點則是相對比較不足一點,編劇和導演有時還是要請國外的來撰寫。期望國內的科普和文字撰寫能夠有所進展突破。


【關於 M. I. C.】

M. I. C.(Micro Idea Collider,M. I. C.)微型點子對撞機是 PanSci 定期舉辦的小規模科學聚會,約一個月一場,為便於交流討論,人數設定於三十人上下,活動的主要形式是找兩位來自不同領域的講者,針對同一主題,各自在 14 分鐘內與大家分享相關科學知識或有趣的想法,並讓所有人都能參與討論,加速對撞激盪出好點子。請務必認知:參加者被(推入火坑)邀請成為之後場次講者的機率非常的高!

「M.I.C. x 民視科學再發現」系列活動指導單位為科技部,協辦單位為民視文化、PanSci 泛科學。

有任何疑問,歡迎透過聯絡表單電子郵件、或於上班時段撥打 (02)3322-1768(台灣數位文化協會)聯繫。

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Gilver
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畢業於人人唱衰的生科系,但堅信生命會自己找出路,走過的路都是養份,重要的是過程。

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強核力與弱核力理論核心:非阿貝爾理論——《撞出上帝的粒子》
貓頭鷹出版社_96
・2023/01/28 ・1733字 ・閱讀時間約 3 分鐘

非阿貝爾理論

量子色動力學與弱核力理論有個更為奇特的性質,兩者都是「非阿貝爾理論」 (non-Abeliantheories)。非阿貝爾的意思是強核力與弱核力理論核心(參見【科學解釋 6】)的對稱群代數是不可交換的。簡單來說就是「A 乘 B」不等於「B 乘 A」。

一般人的常識會告訴你,如果隨便拿兩個數字 A 和 B,用 A 乘 B 的結果永遠會和用 B 乘 A 一樣,你用計算機怎麼試答案都不變。一個袋子裝三塊錢、兩個袋子總共是六塊錢;一個袋子裝兩塊錢,三個袋子總共還是六塊錢。

如果隨便拿兩個數字 A 和 B,用 A 乘 B 的結果永遠會和用 B 乘 A 一樣。圖/pixabay

這件事對數字永遠都成立,是千真萬確的事實。然而,我們有個很好的方法能定義出一套數學架構,其中的 AB 不等於 BA。實際上,數學家已經鑽研這個領域很多年了。

條條大路通數學

或許更驚人的是,物理學家竟然也在許多地方應用這套數學,因為某些和物理學相關的事物也是 AB 不等於 BA。矩陣就是我們表示這些東西的一種方式。現在我在倫敦大學學院為新生上的數學方法課就有介紹矩陣力學。以前我的學校制定了一套「新數學」的課綱,所以我在年僅十五歲的時候就多少認識一點矩陣了。

數學的一個矩陣是一群按照行列排列整齊的數字。把兩個矩陣 A 和 B 相乘,會得到另一個矩陣 C,方法是把對應的列和行上面的數字依序相乘。

這種矩陣聽起來可能不像某部電影裡面那掌控一切、創造虛擬實境的超級電腦一樣迷人,卻有用的多。這部電影的角色身穿黑色皮衣,還有出現著名的慢動作躲子彈鏡頭

慢動作躲子彈鏡頭。圖/giphy

我來舉個例子。

你可以用一個矩陣來描述你移動某個物體的結果。相乘的順序(AB 或 BA)在這個例子有明顯的區別。物體先在原地轉九十度再向前直直走十公尺,和先走十公尺再轉九十度,兩種移動方式最後的終點顯然不會相同。假設矩陣B代表旋轉,矩陣 A 代表直行,那麼合在一起的「旋轉後直行」就是矩陣(C = AB);這和「直行後旋轉」的矩陣(D = BA)必定不會相同。C 不等於 D,所以 AB 不等於 BA。要是 AB 和 BA 永遠相同,我們就沒辦法用矩陣來描述這類的移動過程了。正是因為矩陣的乘法不可交換―非阿貝爾,這個工具才會如此有用。

數學和真實世界密不可分

在狄拉克試圖要找出能描述高速電子的量子力學方程式時,矩陣被證實是他所需要的工具。實際上,電子有某項特性讓狄拉克不得不使用矩陣來表示它,這項特性與他描述電子自旋的語言同出一轍;所有原子的行為和元素周期表的規律,都與自旋有深刻的關聯。除此之外,這個性質也啟發狄拉克去預測有反物質的存在。

數學和真實世界之間似乎有緊密的關係,這讓我讚嘆不已。優秀的研究要能解決問題、也要能提出好的問題。而問題永遠比解答還要多,為了研究我們要付出許多的時間和金錢,因此大家得做出抉擇。數學是威力極大的工具,能幫助科學家檢查實驗數據、並從結果當中尋找最有趣的新實驗方向。就算有些方法和結論,好比矩陣及反物質,看起來可是相當古怪的。

秉持著這份精神,我要在繼續討論希格斯粒子搜索實驗之前,先繞個路來講微中子,最後這回要介紹的是一個很重要的真實結果。2012 年 3 月 7 日,中國的大亞灣核反應爐微中子實驗(DayaBay Reactor Neutrino Experiment)發表了最新的研究成果。

One of the Daya Bay detectors.圖/wikipedia

他們的實驗結果不但對標準模型影響重大,也會決定粒子物理學未來的研究走向。如果你只想要繼續讀希格斯粒子的故事,大可跳過這一段沒關係,下一節再見。但是微中子的粉絲可千萬別錯過精彩好戲了!

——本文摘自《撞出上帝的粒子:深入史上最大實驗現場》,2022 年 12 月,貓頭鷹出版,未經同意請勿轉載。

貓頭鷹出版社_96
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貓頭鷹是智慧的象徵。1992年創社,以出版工具書為主。經過十多年的耕耘,逐步擴及各大知識領域的開發與深耕。現在貓頭鷹是全台灣最重要的彩色圖解工具書出版社。最富口碑的書系包括「自然珍藏、文學珍藏、台灣珍藏」等圖鑑系列,不但在國內贏得許多圖書獎,市場上也深受讀者喜愛。貓頭鷹的工具書還包括單卷式百科全書,以及「大學辭典」等專業辭典。貓頭鷹還有幾個個性鮮明的小類型,包括《從空中看台灣》等高成本的視覺影像書;純文字類的「貓頭鷹書房」,是得獎連連的知性人文書系;「科幻推進實驗室」則是重新站穩台灣科幻小說市場的新系列,其中艾西莫夫的科幻小說,已經成為台灣讀者的口碑選擇。

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微擾理論:我們有沒有可能遮蔽了新的物理?——《撞出上帝的粒子》
貓頭鷹出版社_96
・2023/01/27 ・2632字 ・閱讀時間約 5 分鐘

對撞機能夠給出什麼答案?

物理學家想用大型強子對撞機來解答的重要問題,可以總結如下:在大型強子對撞機的能量級下,粒子物理的標準模型是否有效?「對撞機能量級」是個大大的躍進,因為其能量大小超越了電弱對稱破缺尺度;在這個尺度之上,兩種基本作用力相互統一,而 W 和 Z 玻色子、甚至所有其他基本粒子的質量,也許都是起源於此。

從空中鳥瞰大型強子對撞機的地理環境。圖/wikipedia

如果標準模型可以成功描述新能量範疇的現象,希格斯粒子應該就會存在,但看來不會有什麼其他的新發現;反之,如果標準模型失效,也許就沒有希格斯粒子了,不過背後一定會藏著稀奇古怪的事物。其實有個不易察覺的問題會左右這件事:我們究竟有多了解標準模型在此能量級下預測的現象?這並不容易回答。

一般而言我們並沒有能耐百分之百準確地解出標準模型。所有人都是用近似法。而絕大多數的近似方法之所以可行,是因為基本作用力的「耦合」,也就是強度,沒有很大。「耦合」就是在物理過程對應的費曼圖中,每個作用頂點帶有的值。(參見【科學解釋 8】)

微擾理論的應用

作用力的強度可以用一個數值來表示。如果說這個數值是 0.1,那麼兩個粒子交互作用的機率就會和 0.1 乘上 0.1,也就是 0.01 成正比。要是有三個粒子,機率就變成 0.1 的三次方,0.001,四個粒子的話就是 0.0001,如此這般。由此可知,如果耦合值很小,你就可以忽略比方說四個粒子以上的粒子交互作用―超過這個臨界值的項對於主要結果都只是極小的微擾罷了,因為前面至少會乘上 0.1 的五次方,也就是 0.00001。

可見更多粒子的反應項只會些微改變原本的結果而已。這就是「微擾理論」的例子,微擾理論廣泛運用於解決物理界和化學界中許多的問題。只要耦合值很小、也就是作用力很弱,這個理論就十分準確。

然而,這種近似法並不是永遠有效。微擾理論失效的地方大多涉及強核力、也就是量子色動力學。這就是為何大家要把這種作用力稱為強核力。我們不是故意要混淆視聽的,強核力的確和它的名字一樣難以應付。

舉例來說,在我們對撞質子,想一探其內部夸克及膠子的種類分布時,某些方面的資訊其實無法從先前所提的原則計算得到(參見 4.5 節)。除此之外,我們也無法算出夸克和膠子最後是如何結合成新的強子的。雖然大家手上有量子色動力學的限制條件,也有一些基本的能量守恆、及動量守恆定律,以及不少從其他地方得到的數據,卻無法用微擾理論。

由二個上夸克及一個下夸克所構成的質子。圖/wikipedia

原因在於強核力的耦合值非常接近一,不論幾次方都還是一。因此,不管你計算的對象是幾個粒子,得到的結果都不會收斂到某個可信的值。最終我們只好依據自己的經驗來猜測結果、或建立模型。而這樣的結論一直都有調整空間。

因此我們要嚴肅看待一個問題:大家在調整模型的時候,實際上可能會遮蔽了令人興奮的新物理。要避免這個問題,你得拿自己熟悉、以微擾理論計算的結果,連結上自己還不太明白、有調整空間的模型。我想像出一個比較毛骨悚然的情景來譬喻這件事――一具以精準預測架構的骨架,嵌在以最佳猜想組成的濕軟肉體內。

肉體的形狀可以改變。你可以重搥它的肚子,或捏它的臉頰(相對來說比較不痛);但是它有兩隻手兩隻腳,如果你打斷了某根骨頭,自己一定會知道。

用既有的知識探索未知

無論如何,大家利用電腦程式來把可塑的模型、與不易動搖的微擾理論整合在一起,而且絕大部分的工作都已經完成了;這種程式就是蒙地卡羅事件產生器(Monte Carlo event generator)。程式不但能編譯大部分我們擁有的粒子對撞現象的相關知識,同時也是個珍貴的工具,能協助物理學家設計新的實驗,並釐清既有的實驗對不同模擬數據會如何反應與解讀。「蒙地卡羅」這個名字有其典故,因為就和俄羅斯輪盤賭注一樣,這種事件產生器用上了很多隨機的數字。

這一切其實都牽涉到一點有趣的科學社會學。身為一位理論學家,有時你會因為投入某類蒙地卡羅事件產生器相關的研究而吃虧。你的一篇論文可能已經被引用了數千次,大家還是會說:「不過是電腦軟體罷了。」或是「這只是蒙地卡羅那類的玩意兒。」反之,要是你是發表一篇弦論的論文,又被引用這麼多次的話,你就能像個巨人般橫行全世界了。但說到底,弦論努力想預測的現象距離實證還是很遙遠,蒙地卡羅事件產生器卻可以實際解釋數據。

蒙地卡羅事件產生器雖然不是唯一的辦法,大致上仍是物理學家在理解標準模型的意義、與儘量試著利用模型精確預測現象時,所付出的一份心血。

粒子物理標準模型。圖/wikipedia

雖然和大型強子對撞機的學界相比,蒙地卡羅事件產生器的研究社群規模較小,但相對來說,這個領域的成員盡的心力甚至不會比大家建造對撞機的付出還要少。美國物理學會也許是考量到了這一點,將 2011 年的櫻井獎(J.J. Sakurai Prize)頒給在這個領域工作的三位理論學家,分別是韋伯(Bryan Webber)、阿塔瑞利(Guido Altarelli)、斯舍斯特蘭(Torbjörn Sjöstrand)。頒獎典禮的引言如下:

因為三位物理學家的洞見,我們得以縝密驗證粒子物理的標準模型,實現高能物理實驗的目標、並從中學習量子色動力學、電弱交互作用、與可能的新物理的確切知識。

我很開心他們獲獎,因為其中兩位是我很親近的朋友,也更是因為三人所寫的計算方法及程式對大型強子對撞機幾乎所有的研究都十分重要,像是確保大家不會在不知情的情況下遮蔽任何新的物理。當前,我們正在嘗試確認希格斯粒子搜尋實驗的不定變數大小,並縮減其數量;人人都在尋找關鍵的三標準差證據、甚至是五標準差的大發現。為了這個目標,許多人夜以繼日持續比對新的數據和蒙地卡羅事件產生器的結果。

——本文摘自《撞出上帝的粒子:深入史上最大實驗現場》,2022 年 12 月,貓頭鷹出版,未經同意請勿轉載。

貓頭鷹出版社_96
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貓頭鷹是智慧的象徵。1992年創社,以出版工具書為主。經過十多年的耕耘,逐步擴及各大知識領域的開發與深耕。現在貓頭鷹是全台灣最重要的彩色圖解工具書出版社。最富口碑的書系包括「自然珍藏、文學珍藏、台灣珍藏」等圖鑑系列,不但在國內贏得許多圖書獎,市場上也深受讀者喜愛。貓頭鷹的工具書還包括單卷式百科全書,以及「大學辭典」等專業辭典。貓頭鷹還有幾個個性鮮明的小類型,包括《從空中看台灣》等高成本的視覺影像書;純文字類的「貓頭鷹書房」,是得獎連連的知性人文書系;「科幻推進實驗室」則是重新站穩台灣科幻小說市場的新系列,其中艾西莫夫的科幻小說,已經成為台灣讀者的口碑選擇。

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精神個案系列:不可愛的兔子症候群
胡中行_96
・2023/01/26 ・1914字 ・閱讀時間約 3 分鐘

修長的雙耳、無辜的眼神、強勁的後肢、柔順的絨毛、蓬鬆的短尾,以及鼓起的腮幫子…他都沒有。但是止不住的口部運動,仍使他像極了嚼草的兔子。[1]他不可愛,應該說現在可愛不起來。這不全然基於中年大叔的外型,更因為那藥物副作用所帶來的無奈。

兔子進食示意圖。圖/Barry Hall on Flickr(CC BY-ND 2.0)

雙極性疾患

還是個 20 歲青春少年兄的時候,他有陣子心情緊張,睡眠需求銳減,出現視聽幻覺以及關係妄想(referential delusions)。[1]深信一些隨機遇上的事物,跟自己有特定關係。[2]當時的醫師診斷他處於雙極性疾患(舊稱「躁鬱症」;bipolar disorder)的躁期(manic episode)。從此他屢次住院,接受各式治療。二十年來,總共經歷 8 次躁期;與 2 次狀況相反,情緒低落的鬱期(depressive episodes),更在墜至谷底時試圖自殺。[1]

40 歲那年,他又陷入躁期:具攻擊性、亢奮少睡、躁動不寧、被害妄想,並且無法控制心中怒火。住進土耳其科尼亞研究暨訓練醫院(Konya Research and Training Hospital)前,他理應每日服用情緒穩定劑lamotrigine和valproic acid,以及抗精神病藥物risperidone。然而最末項,卻被他自行停藥。醫師決定保留前二者,再加上口服的抗精神病藥物aripiprazole,稍後又將其改為同成份的長效型肌肉注射。[1]

土耳其科尼亞市景。圖/Perencal on Wikimedia Commons(CC BY-SA 3.0)

Aripiprazole

Aripiprazole(阿立哌唑;商品名:Abilify、安立復)是第二代抗精神病藥物,主要用於思覺失調症(schizophrenia)與雙極性疾患;也能治療泛自閉症障礙(autistic spectrum disorder)、重度憂鬱症(major depressive disorder)以及妥瑞症(Tourette syndrome)。[3, 4]療效來自對多巴胺和血清素受器的作用,能降低精神科住院機率。比起第一代以及其他第二代的抗精神病藥物,aripiprazole比較不會在運動和代謝方面,造成副作用;[4]也不容易因為阻斷多巴胺受器,而導致肢體不受控制的錐體外症狀(extrapyramidal symptoms,簡稱EPS)。[4, 5]

在採用肌肉注射前,必須先口服同成份的藥物,建立耐受性(tolerability)。[4]確保病患於可容忍的副作用範圍內,安全地獲得療效。這對將來長期使用此藥的成功與否至關重要。[6]從口服轉換至注射的頭14天,仍得持續使用口服藥物。在施打第一劑aripiprazole後,約 5 至 7 日左右,藥物會達到最高血漿濃度。 [4]

兔子症候群

打完那劑aripiprazole的一個月後,男子的嘴巴不由自主,又開又閉,速度之快,猶如忙碌進食的兔子。[1]

兔子症候群(rabbit syndrome)首見於 1972 年,是一種罕見的錐體外症狀。[1, 7]通常是第一代抗精神病藥物所致;不過偶有第二代的案例出現。[1, 8]整體來說,影響約 1.5 至 4.4% 的抗精神病藥物使用者。[9]病患嘴巴的肌肉會以每秒 4 到 6 次,也就是平均 5 赫茲(Hz)的頻率,規律地垂直運動,神似兔子咀嚼。[1, 7, 9, 10]嘴唇開闔時,多少會發出「啵、啵」聲。[10]此症不涉及舌頭,[8, 10]亦不妨礙口語溝通,甚至在講話時會暫時消失。(請見下方影片。)[9]

非本案的兔子症候群病患,照著醫師指令動作和講話。影/參考資料9(CC BY 4.0)

治療雙極性疾患固然重要,也不能放任惱人的副作用不管。醫師逐漸減少男子 aripiprazole 的劑量,直到完全停用。[1]同時,開立對付動作障礙疾病的抗膽鹼藥物 biperiden,以及能鎮靜神經的苯二氮平類藥物 diazepam,讓他每日服用。[1, 11, 12]花了二個月的時間,兔子症候群的症狀才完全消失。

  

參考資料

  1. 11th International Congress on Psychopharmacology & 7th International Symposium on Child and Adolescent Psychopharmacology’. (2019) Psychiatry and Clinical Psychopharmacology, 29:sup1, 129-263.
  2. Startup M, Startup S. (2005) ‘On two kinds of delusion of reference’. Psychiatry Research, 15;137(1-2):87-92.
  3. Aripiprazole’. (15 JAN 2022) MedlinePlus.
  4. Gettu N, Saadabadi A. (21 MAY 2022) ‘Aripiprazole’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  5. D’Souza RS, Hooten WM. (01 AUG 2022) ‘Extrapyramidal Symptoms’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  6. Stanulović V, Hodolic M, Mitsikostas DD, et al. (2022) ‘Drug tolerability: How much ambiguity can be tolerated? A systematic review of the assessment of tolerability in clinical studies’. British Journal of Clinical Pharmacology, 88(2):551-565.
  7. Rissardo JP, Caprara ALF. (2020) ‘Cinnarizine- and flunarizine-associated movement disorder: a literature review’. The Egyptian Journal of Neurology, Psychiatry and Neurosurgery, 56, 61.
  8. Gundogmus I, Tekin S, Tasdelen Kul A, et al. (2022). ‘Amisulpride-induced late-onset rabbit syndrome: Case report and literature review’. European Psychiatry, 65(S1), S712-S712.
  9. Aniello MS, Altomare S, Difazio P, et al. (2021) ‘Functional Rabbit Syndrome: A Case Report’. Tremor and Other Hyperkinetic Movements, 11(1):56.
  10. Catena Dell’Osso M, Fagiolini A, Ducci F, et al. (2007) ‘Newer antipsychotics and the rabbit syndrome’. Clinical Practice and Epidemiology in Mental Health, 3, 6.
  11. U.S. National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases. (20 JUL 2017) ‘Biperiden’. LiverTox: Clinical and Research Information on Drug-Induced Liver Injury.
  12. Dhaliwal JS, Rosani A, Saadabadi A. (03 SEP 2022) ‘Diazepam’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
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。