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我們能從核彈學到什麼?《大數據時代》 / S1 E6 / Netflix

鄭國威 Portnoy_96
鄭國威 Portnoy ・2022/03/05 ・2893字 ・閱讀時間約 6 分鐘
本評論由科夥伴自行發表,相關內容遵守會員內容發表規範與責任,此刊登內容泛科學編輯部並未干涉。

俄羅斯侵略烏克蘭後,受到世界多國制裁,蒲亭立刻把核武拿到檯面上威脅,牽制美、英、法、德等國的軍事行動。像我這樣,對冷戰時期核武緊張情勢沒有什麼印象的人,也不禁心慌。

慌,來自於知識太少,那就利用這動機來多學習吧!

本週要介紹的影片是 Netflix 上的獨家科學節目《大數據時代》,英文名稱為「Connected」。這個節目由 Latif Nasser 這位黎巴嫩裔加拿大科學史研究者主持,他主持過廣播節目與 Podcast,風格活潑生動,講話聲音也很好聽,頂著爆炸頭、戴著眼鏡的他有點像是印度版李明璁。

《大數據時代》2020 年推出第一季,共有 6 集。如同英文 Connected的意思,在每一集節目中,他會帶著觀眾從核心主題挖掘那些超乎想像卻緊密相連的科學,但跟「大數據」或「時代」這兩個詞,其實都沒什麼關係,我得說中文譯名是個錯誤選擇。

這個節目的特色是介紹那些會讓你覺得「蛤?」的科學故事。科學發現或許循著「觀察-提出假說-實驗-結論」的順序,但其實過程都有許多「蛤?」的時刻。在第 6 集《核彈》中,他以核彈與核試的歷史為軸,介紹了許多「無心插柳柳成蔭」的科學發現,只不過這裡的柳是核子武器。

節目一開始,他回到 1945 年 7/16 第一顆核彈「Trinity」(三位一體)在新墨西哥的試爆原點。他跟一位核武歷史專家進入管制區,在裡頭尋找「玻璃石」(Trinitite) ,這種石頭誕生於試爆時,巨大火球將沙子吸到上空,融化後如綠色的雨,落至地面而形成。

看起來毫不起眼的玻璃石,卻能幫助科學家解開月球起源之謎。

主流的「大撞擊理論」認為在地球形成早期,有一顆火星那麼大的小行星 Theia (忒伊亞) 撞到地球,產生超級爆炸,然後噴出的碎屑(來自小行星跟地球)才形成月球,詳細說明可見台北天文館的介紹

但在地球上要怎麼複製這麼大的爆炸來驗證理論呢?對喔,有核子試爆。當然,沒有要特地來一發,科學家是拿月球上的岩石來跟玻璃石比較,科學家發現兩者之間的共通點很多,特別是缺乏揮發性元素如鋅,這就成為了支持月球是大爆炸產物的證據,甚至可以估計月岩形成當時的溫度跟狀況。

第一次試爆後,原子彈很快降落在廣島(8 月 6 號)跟長崎(8 月 9 號),節目裡,物理學史家說核彈之父歐本海默原以為只會殺死兩萬人,結果死了 20 萬人。另外,當時沒有人知道核彈會對(沒死的)人造成什麼影響,因此投在日本的兩顆核彈也可說是最殘忍的試爆。

Nasser 拜訪了日裔美籍的大里傑克老先生,他還小的時候,在二戰初期跟父親回到日本。那時戰場主要在歐洲,美國對日裔的警覺或監控還不高,傑克跟父親覺得沒什麼。然而珍珠港事變爆發後,美國參戰,無法回美的傑克只好待在廣島親戚家,幸運也不幸地,成為原爆倖存者之一。

為了解核爆對人體的影響,科學家不斷尋找倖存者,追蹤了數千人包括其子孫的身體狀況,長達 50 多年,是期間最長的健康研究計畫。研究的結果,讓科學家更有根據判斷人類承受放射線的範圍,讓核電廠員工、鈾礦礦工、需要接受放射治療的病人等能獲得保障。傑克說,他之所以加入研究,50 多年來不間斷接受調查,就是希望能幫助未來的世代,讓這樣的慘痛不再發生。

E=MC² 的威力驚人,Nasser 說廣島核彈中,轉化成能量的鈾只有 0.7 克,跟一顆芝麻一樣大。後來美國進行了許多次試爆,蘇聯跟其他國家跟進,在冷戰期間,每九天就有一起試爆。全球從地底海洋到太空都被炸了又炸。根據維基百科,核武持有國進行了 2000 多次試爆,其中一半是美國炸的,將近一半是蘇聯,剩下則來自英、法、中、印、巴基斯坦、朝鮮等。

雖然這些試爆讓當時的人心驚肉跳,但每次試爆留下的影像紀錄,現在被用來研究不同核彈對真實世界造成的破壞,以及輻射強度跟散佈範圍。科學家用最新影像技術從老膠卷中發現,過去紀錄誤差很大,核試的威力時常比預估的更巨大 20-40%。要是後來沒有好好研究,就可能造成誤判,後果嚴重。

在大氣中試爆,產生的輻射塵當然不是好東西,卻也有用途,例如藝術品鑑定,這就得先介紹一下放射性碳定年法。簡單來說,核彈爆炸後射出高速的中子,重擊空氣裡的氮原子,把氮變成了碳。但不是一般的碳12,而是碳14,有些微的放射性,進入大氣層,經過光合作用進入棉花,被紡成紗,或是進入亞麻的種子,被榨成油畫用的油。若作品是在核試高峰 1960 年代後完成的,鑒定師便可以利用作品裡的碳 14 比例,精準定出年份範圍至 1-4 年內。例如若某人收藏了一幅文藝復興時代的作品,但鑑定後發現畫布是西元 2000 年後的纖維,這臉就疼了。

除此之外,用碳14定年也可以鑑定很多其他東西的年紀,例如脂肪細胞。Nasser 提到,由於過重已經是全球公衛重點課題,科學家想知道為什麼減肥那麼難、瘦下來之後很難維持?便有科學家問了一個基本問題:肥胖者瘦下來之後,脂肪細胞怎麼了?這個問題看似簡單,但沒人知道。關鍵在於,科學家得確定細胞到底活了多久,才能知道肥胖者瘦下來之後,脂肪細胞是消失了、還是換了一批、還是怎麼了。

碳 14 此時又登場救援,因為我們吃下了含有碳14的植物跟肉,所以只要測量 DNA 中的碳 14 含量,就可以知道細胞的年紀。科學家發現,脂肪細胞平均可以活 9-10 年,原來減肥只是讓脂肪細胞變小,而不是消失,而且瘦身後,身體還是會繼續製造一樣多比例的脂肪細胞,幫助我們儲存能量。這個發現的重大啟示就是:如果小時候胖,身體就是會製造那麼多的脂肪細胞,長大之後要瘦比較難,也容易復胖。身為家長得當心。

當細胞的年紀能被精準確定,這資訊還可以用在很多其他研究課題上,有興趣的朋友歡迎自行了解囉。然而,隨著核試幾乎不再發生,大氣層中的碳 14 含量已回到核試高峰前,因此這麼精準的定年法,也將告終。除非……(抖)

1996 年,聯合國大會通過《全面禁止核試驗條約》,但這個條約其實尚未生效,因為還有許多國家沒有簽署或批准,包括中國、美國、印度、伊朗、以色列等。除了幾個肯定有核武的國家以外,有些國家不簽署,像是一種表演性的威嚇,要讓其他人「懷疑我有核武」。有興趣的朋友可以參考聯合國網站

儘管如此,聯合國還是先建構了「國際監測系統」,來確認地球上是否有核子試爆發生,不管在任何地方。這規模巨大的監測網絡分佈在全球 89 國,有 337 個測站,時刻追蹤震波、放射性粒子、海底的聲波、以及低頻聲波。例如在美國阿布奎基某處地下三十層(驚),就有一個測站。而整個系統的數據中心位於奧地利維也納。

看起來在這裡工作很閒?但在監測核爆的同時,科學家也發現許多其他東西。例如偏遠地區的火山噴發、因過熱而裂開的冰山、隕石墜落的地點,空難的位置,鯨群的遷徙等。

正如 Connected 這個節目名的含義,當初科學家在製造這種威力驚人的殺人武器時,並沒有想那麼多,他們不知道融化的玻璃石可以用來替月球起源理論作證、不知道倖存者的健康情況可以幫助其他人衡量輻射威脅、不知道試爆影像紀錄在多年後可以糾正當時的錯誤紀錄、不知道在大氣層中突然增加的碳 14可以用來防藝術詐騙、減少兒童肥胖問題,也不知道為了監測試爆,那麼多國家的人能攜手合作,而得到的資料可以知道那麼多其他事情,例如了解新的全球威脅如氣候危機、海洋生態破壞等。

儘管介紹了那麼多,Nasser 最後強調:我們從核武學到很多,但別感謝核彈。他希望大家帶走的訊息是:「當我們正視人類最殘酷的一刻,最黑暗的衝動,會發現在裡頭,還是有光明,也就是我們想互相照料、想更了解我們共同家園的一股衝動。」

評分:9.2/10

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氣候危機中的雞蛋跟高牆《青年 vs. 政府》/ Netflix

鄭國威 Portnoy_96
鄭國威 Portnoy ・2022/05/15 ・2020字 ・閱讀時間約 4 分鐘
本評論由科夥伴自行發表,相關內容遵守會員內容發表規範與責任,此刊登內容泛科學編輯部並未干涉。

看美國的公共議題紀錄片往往有種感覺,就是會驚訝於這國家怎麼可以那麼糟糕、那麼反人類、那麼說一套做一套?但同時又佩服這個國家竟然讓這樣的紀錄片大量存在,幫這些人的故事傳播開來,激發一代一代人願意奮鬥跟改變。

我知道,這其實是同一套有效的敘事技巧–所謂「恢復的故事」或「英雄旅程」–就跟超級英雄電影一樣,但仍然好看。2020 年上映的《青年 vs. 政府》也是這麼一個故事,簡單來說,從 2016 年起,當時一群未成年的青少年與環境律師組成的原告,試圖把美國聯邦政府告上法庭,理由是政府沒有保護兒童與青少年的生存權,明知人類的行為,特別是開採與使用化石燃料,是造成氣候變遷危機的主因,卻數十年如一日主動且積極地補貼跟鼓勵石化產業,讓問題加速惡化。

這21位年輕人來自美國各地,有著不同的膚色,不同的家庭跟族群背景,共同點就是都在乎環境,自己的生活也已經受到氣候危機帶來的衝擊。紀錄片從 2016 年歐巴馬還是總統時開始記錄,一直到 2019 年川普下台之前。紀錄片也剪接了一些他們小時候的影片,跟著其中多位到他們的居住地區,看氣候變遷為何讓他們如此焦急。

彷彿無止境延伸的油管,一座座油庫跟煉油廠;規模越來越大的野火;連續侵襲的「千年一遇」颶風與連根拔起的樹木;乾旱下焦灼的土地跟死亡的牲畜……這些孩子成長的印記,由一代一代大人對氣候變遷的無所謂刻下,彷彿詛咒這個年輕的世代必然步向毀滅。

說這些其實也沒什麼意思,大家都聽膩了,但是紀錄片最精彩的,應該是把歷屆政府的無作為、假宣言給徹底揭穿,裡頭唯一誠實的只有川普,不過與其說誠實,其實該說:明目張膽、變本加厲。

特別令我感到難堪的片段是歐巴馬,因為他一方面用最誠懇最動聽的語調表示「這個國家已經補助化石產業一個世紀了,夠久了」「沒有任何危機比得上氣候變遷對未來世代的威脅」blahblahblah….然而事實上他驕傲地開放了聯邦土地,他在奧克拉荷馬的公開演講驕傲地說:「在我執政下,如今美國石油產量,來到過去八年的巔峰;在過去三年,我只是政府部門在 23 州開放數千平方公里進行天然氣和石油探勘,現役鑽油設備數量翻了四倍,來到歷史新高;我們增加了長度足以環繞地球的輸油管線,我們正在全面開採石油。」這也是為何當初青年跟律師決定在 2016 年他還在任時提出控告。

紀錄片中呈現,從 1960 年代起,每一任美國總統都說過一樣的好聽話,然後不斷加強跟化石產業的連結,除了川普,只不過川普是直接把所有關心環境的人逼到快絕望。原告律師團為了找到政府明白知道化石造成傷害卻變本加厲的證據,取得了多位過去曾擔任政府科學顧問的科學家證詞,包括我敬佩的詹姆斯・漢森(James Hansen)。準備充分的他們向地方法院提出告訴,但接著開始遭遇政府的連續法律戰,阻止訴訟進行。

法律的拖延遊戲,讓這些孩子都在鏡頭前長大了,感覺十分荒謬。攻防的重點有三個:1. 原告的適格性、2. 被告是否造成傷害、以及 3.法庭有沒有撥亂反正的能耐。在第一點,被告律師(也就是政府的律師)對每一位青少年,提出各種太過專業跟太過不專業的質問,例如有沒有自己做過氣候科學研究,或是有沒有穿越時空回到過去看過每個時期的氣候。

在第二點,由於罪證確鑿,比較無疑義;至於第三點,成為最終的戰場。政府認為司法權若讓這起訴訟成立,會侵犯行政權,而遺憾的是三位法官中的兩位也接受了這種說法,撤銷了青年對政府的訴訟,認為法院沒有權利介入,更無法命令、設計或實施任何補救計畫,而這讓已經拖了四年都無法進入庭審的案子備受打擊。其實這說法很牽強,就好像是說法庭如果要下任何判決,都得自己來執行,否則就不能介入一樣。

原告律師引用了「布朗 vs. 教育局案」與這次訴訟作為對比,1954 美國最高法院判決種族隔離本質上是一種不平等,讓「布朗案」成為經典且具有指標意義的判決。 此外,像是黑人政治權、女權、同性戀結婚權等,也都是經由一次次訴訟,從美國的憲法挖掘出自由與平等的時代真義。

雖然青年 vs 政府的氣候訴訟在美國受到挫折,但片尾提到這起案例在全球各地引起效尤,而現在在全美 50 個州也都有類似訴訟在籌備,有十幾個正在審理或成形中。

儘管我站在提起訴訟的年輕人這邊,也蠻喜歡這部紀錄片,但我也想說歷史其實很複雜,從現在往回找壞人很容易,卻也問題很大:如果沒有這段人類瘋狂燃燒化石燃料、大量用塑膠的歷史,事實上可能發生的是人類生活水準一直無法提升,綠色革命沒有進行,醫藥創新進展遲緩,數位科技創新根本沒發生。數百萬甚至數千萬孩子在 5 歲前死亡,居住在全世界各地的孩子根本沒機會串連、共同關心環境。人類為了溫飽更加速破壞森林以取得燃料、耕地,生物多樣性消亡得更嚴重。若單以台灣來說,我們非常有可能境況淒慘,因為我們就是靠著石化產業、高耗能產業起家。

總之,我同意現在情況真的很糟,但我不認為把事情簡化成「過去的政府要是足夠英明、說話算話、在乎孩子的未來,我們現在的世界肯定更美好」是對的。訴訟的目的是為了加快改變政策,避免改變氣候,這對此刻來說是必要的,呈現歷史的片段是手段,但歷史不能被片段解讀,我建議大家看影片時可以這麼想。

評分:9.1/10

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