文字

殭屍危機爆發，躲哪最安全？

陸子鈞・2015/04/06 ・1184字・閱讀時間約 2 分鐘・SR值 507 ・六年級

從影集《陰屍路》（The Walking Dead）到電玩《最後生還者》（The Last of Us），主角都是在美國，而且當殭屍危機爆發後都往鄉下逃。但是到底要往哪邊的鄉下逃，才能逃過一劫？研究指出，如果你在美國，洛磯山脈北部或許是不錯的選擇。

在電影、電玩或其他虛構的作品中，殭屍（Zombie，或譯為喪屍、活死人）的傳染途徑是帶原者舐咬健康的人，使健康的人染上病原體（註）成為殭屍。美國康乃爾大學（Cornell University）的一位理論物理碩士生阿勒米（ Alex Alemi），利用不同尺度的傳染病學擴散模型，預測當美國爆發殭屍危機時疫情會如何擴散？哪個區域會最晚遭受感染？他說：「你要記得的忠告是，當疫情爆發，你該盡可能遠離人群。」

在預測模擬中有3億多人口，所有「人」依照染病程度分成四級：健康的人、染病的人、變成殭屍、死亡的殭屍；殭屍會移動、會感染健康的人，且健康的人也會殺死殭屍，控制疫情，這些行為被設定為隨機發生。

殭屍雖然也是人與人近距離傳染，但和感冒病毒不同，一旦染病，患者很快地就失去意識，也就無法透過交通工具傳播（你沒看過染病的殭屍還會乖乖搭地鐵站著拉拉環吧？），而且疫情在城市裡擴散很快，大眾運輸系統短時間內就會關閉。阿勒米提到，當疫情在紐約市爆發，一下就全數感染，但光是要擴及近郊紐約上州（upstate New York）就需要花上至少一個月。在這項模擬研究中，團隊還導入了「動態」擴散，因為殭屍疫情在人口稀疏的區域擴散速度還會減緩（因為要咬到下一個人的機會變小了），更不用說是偏僻又難以行走的山區。

此外，並不是每一種殭屍的行動能力都一樣，像是《末日Z戰》（World War Z）還有《28週毀滅倒數：全球封閉》（28 Weeks Later）中的殭屍就會跑，行動敏捷。美國軍方在一份訓練手冊中就將殭屍的種類分成8種，殭屍不同的行動能力，在疫情模擬中就需要不同的參數。

模擬的結果顯示，最危險的區域在洛杉磯與舊金山之間，因為那裡位在兩大城市中間；而城市又是主要的疫情擴散來源。若不考慮補給或者其他措施，最安全－或者說最後才「淪陷」－的地點是在洛磯山脈北部，因為那裡很難到達。

現在看起來這項研究只是在搞笑，但是研究結果能讓既有的疫情模擬更加多元，而且也說不準哪天真的爆發殭屍危機，早點做好預防與準備總是防疫的第一道防線。

註：

這裡只能稱「病原體」，因為不確定是病毒、病菌、真菌（像是《最後生還者》）、其他微生物或蛋白。可以參考〈《惡靈古堡》的喪屍病原體〉一文。

參考資料：

Statisticians have determined the safest hideout for a zombie apocalypse. sciencealert [2 MAR 2015]
Zombie outbreak? Statistical mechanics reveal the ideal hideout. phys.org [Feb 25, 2015 ]
In a Zombie Outbreak, Head for the Rocky Mountains. LiveScience [March 03, 2015]

研究報告：

Alemi, A. A., Bierbaum, M., Myers, C. R., & Sethna, J. P. (2015). You Can Run, You Can Hide: The Epidemiology and Statistical Mechanics of Zombies. arXiv preprint arXiv:1503.01104.

相關標籤：

熱門標籤：

文章難易度

剛好

太難

所有討論 0

登入與大家一起討論

陸子鈞

295 篇文章・ 4 位粉絲

Z編｜台灣大學昆蟲所畢業，興趣廣泛，自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS，克制不了跟別人分享生物故事的衝動，就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

RELATED 相關文章

什麼是「造父變星」？標準燭光如何幫助人類量測天體距離？——天文學中的距離（四）

史前人類能靠划船橫渡黑潮嗎？臺日合作航海實驗證明「可以」——東京大學綜合研究博物館教授海部陽介專訪

淺談 JWST 的科學意義：探索宇宙深處與塵埃後的外星世界！——認識韋伯太空望遠鏡（四）

什麼是「骨髓纖維化」？為什麼它會讓患者失去造血功能？

文字

太空天文專欄文明足跡科學傳播萬物之理

什麼是「造父變星」？標準燭光如何幫助人類量測天體距離？——天文學中的距離（四）

CASE PRESS ・2021/10/22 ・3033字・閱讀時間約 6 分鐘

撰文｜許世穎

「造父」是周穆王的專屬司機，也是現在「趙」姓的始祖。以它為名的「造父變星」則是標準燭光的一種，讓我們可以量測外星系的距離。這幫助哈柏發現了宇宙膨脹，大大開拓了人們對宇宙的視野。然而發現這件事情的天文學家勒梅特卻沒有獲得她該有的榮譽。

宇宙中的距離指引：標準燭光

經過了三篇文章的鋪陳以後，我們終於要離開銀河系，開始量測銀河系以外的星系距離。在前作＜天有多大？宇宙中的距離（3）—「人口普查」＞中，介紹了距離和亮度的關係。想像一支燃燒中、正在發光的蠟燭。距離愈遠，發出來的光照射到的範圍就愈大，看起來就會愈暗。

我們把「所有發射出來的光」稱為「光度」，而用「亮度」來描述實際上看到的亮暗程度，而它們之間的關係就是平方反比。一旦我們知道一支蠟燭的光度，再搭配我們看到的亮度，很自然地就可以推算出這支蠟燭所在區域的距離。

舉例來說，我們可以在台北望遠鏡觀測金門上的某支路燈亮度。如果能夠找到到那支路燈的規格書，得知這支路燈的光度，就可以用亮度、光度來得到這支路燈的距離。如果英國倫敦也安裝了這支路燈，那我們也可以用一樣的方法來得知倫敦離我們有多遠。

我們把「知道光度的天體」稱為「標準燭光（Standard Candle）」。可是下一個問題馬上就來了：我們哪知道誰是標準燭光啊？經過許多的研究、推論、歸納、計算等方法，我們還是可以去「猜」出一些標準燭光的候選。接下來，我們就來實際認識一個最著名的標準燭光吧！

「造父」與「造父變星」

「造父」是中國的星官之一。傳說中，「造父」原本是五帝之一「顓頊」的後代。根據《史記‧本紀‧秦本紀》記載：造父很會駕車，因此當了西周天子周穆王的專屬司機。後來徐偃王叛亂，造父駕車載周穆王火速回城平亂。平亂後，周穆王把「趙城」（現在的中國山西省洪洞縣一帶）封給造父，而後造父就把他的姓氏就從本來地「嬴」改成了「趙」。因此，造父可是趙姓的始祖呢！（《史記‧本紀‧秦本紀》：造父以善御幸於周繆王……徐偃王作亂，造父為繆王御，長驅歸周，一日千里以救亂。繆王以趙城封造父，造父族由此為趙氏。）

回到星官「造父」上。造父是「北方七宿」中「危宿」的一員（圖一），位於西洋星座中的「仙王座（Cepheus）」。一共有五顆恆星（造父一到造父五），清代的星表《儀象考成》又加了另外五顆（造父增一到造父增五）。^[3]

英籍荷蘭裔天文學家約翰‧古德利克（John Goodricke，1764-1786）幼年因為發燒而失聰，也無法說話。1784 年古德利克（John Goodricke，1764-1786）發現「造父一」的光度會變化，代表它是一顆「變星（Variable）」。2 年後，年僅 22 歲的他就當選了英國皇家學會的會員。卻在 2 週後就就不幸因病去世。^[4]

造父一這顆變星的星等在 3.48 至 4.73 間週期性地變化，變化週期大約是 5.36 天（圖二）。經由後人持續的觀測，發現了更多不同的變星。其中一群變星的性質（週期、光譜類型、質量……等）與造父一接近，因此將這一類變星統稱為「造父變星（Cepheid Variable）」。^[5]

圖二：造父一的亮度變化圖。橫軸可以看成時間，縱軸可以看成亮度。圖片來源：ThomasK Vbg^[5]

勒維特定律：週光關係

時間接著來到 1893 年，年僅 25 歲的亨麗埃塔‧勒維特（Henrietta Leavitt，1868-1921）她在哈佛大學天文台的工作。當時的哈佛天文台台長愛德華‧皮克林（Edward Pickering，1846-1919）為了減少人事開銷，將負責計算的男性職員換成了女性（當時的薪資只有男性的一半）。^[6]

這些「哈佛計算員（Harvard computers）」（圖三）的工作就是將已經拍攝好的感光板拿來分析、計算、紀錄等。這些計算員們在狹小的空間中分析龐大的天文數據，然而薪資卻比當時一般文書工作來的低。以勒維特來說，她的薪資是時薪 0.3 美元。順帶一提，這相當於現在時薪 9 美元左右，約略是台灣最低時薪的 1.5 倍。^[6][7][8]

勒維特接到的目標是「變星」，工作就是量測、記錄那些感光板上變星的亮度。她在麥哲倫星雲中標示了上千個變星，包含了 47 顆造父變星。從這些造父變星的數據中她注意到：這些造父變星的亮度變化週期與它們的平均亮度有關！愈亮的造父變星，變化的週期就愈久。麥哲倫星雲離地球的距離並不遠，可以利用視差法量測出距離。用距離把亮度還原成光度以後，就能得到一個「光度與週期」的關係（圖四），稱為「週光關係（Period-luminosity relation）」，又稱為「勒維特定律（Leavitt’s Law）」。藉由週光關係，搭配觀測到的造父變星變化週期，就能得知它的平均光度，能把它當作一支標準燭光！^[6][8][10]

圖四：造父變星的週光關係。縱軸為平均光度，橫軸是週期。光度愈大，週期就愈久。圖片來源：NASA ^[11]

從「造父變星」與「宇宙膨脹」

發現造父變星的週光關係的數年後，埃德溫‧哈柏（Edwin Hubble，1889-1953）就在 M31 仙女座大星系中也發現了造父變星（圖五）。數個世紀以來，人們普遍認為 M31 只是銀河系中的一個天體。但在哈柏觀測造父變星之後才發現， M31 的距離遠遠遠遠超出銀河系的大小，最終確認了 M31 是一個獨立於銀河系之外的星系，也更進一步開拓了人類對宇宙尺度的想像。後來哈柏利用造父變星，得到了愈來愈多、愈來愈遠的星系距離。發現距離我們愈遠的星系，就以愈快的速度遠離我們。從中得到了「宇宙膨脹」的結論。^[10]

圖五：M31 仙女座大星系裡的造父變星亮度隨時間改變。圖片來源：NASA/ESA/STSci/AURA/Hubble Heritage Team ^[1]

造父變星作為量測銀河系外星系距離的重要工具，然而勒維特卻沒有獲得該有的榮耀與待遇。當時的週光關係甚至是時任天文台的台長自己掛名發表的，而勒維特只作為一個「負責準備工作」的角色出現在該論文的第一句話。哈柏自己曾數度表示勒維特應受頒諾貝爾獎。1925 年，諾貝爾獎的評選委員之一打算將她列入提名，才得知勒維特已經因為癌症逝世了三年，由於諾貝爾獎原則上不會頒給逝世的學者，勒維特再也無法獲得這個該屬於她的殊榮。^[12]