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我與科學共舞
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商品簡介

作者簡介

目次

書摘/試閱

走出實驗室,從生活的場景出發,無論是在餐廳、球場、劇場、博物館、圖書館甚至日常行進間,集好奇心、敏感度、想像力和理想性於一身的大腦科學家,左思右想全都透露出知識的興味;正如在台上行雲流水的舞蹈家,舉手投足之間都富含文化的底蘊,餘韻繚繞,值得玩味。

聽最會說故事的科學家娓娓道來:穿梭古今的歷史對照,與時俱進的跨界寫照,觸類旁通的社會觀照。其「寓複雜科學於簡明洞察」的獨特風格,是集豐富多樣的觀察角度+突破框架的跳躍思考+天馬行空的想像熱情+抒情平易的生命經驗分享。這28個故事,將一些本來看似不相干的觀念、問題或難題串在一起,共譜出科學之舞,不僅開拓了科學的新疆界,甚至觸動每個人的「創造力神經」,邀請所有人以最自然的方式親近科學,隨之律動。

曾志朗

熱愛運動、看電影、讀小說。西元四年級生,但保有赤子之心。一頭白髮,但身手敏捷。現職中央研究院語言學研究所特聘研究員、陽明大學神經科學研究所特聘講座教授。

學經歷和身份眾多,但最喜歡的角色是科學家。在美期間,開創了漢語文神經語言學的研究領域,也是研究記憶、閱讀歷程和注意力形成與分配的知名認知科學家。1990年回台,致力推展台灣認知神經科學的基礎研究,先後在中正大學成立認知科學研究中心和籌設中央大學認知神經科學研究所,並整合各種與腦科學研究相關的儀器與跨校合作平台。

2000和2008年兩度出任公職,為教育、科學和文化效力,將其視為科學家的社會責任。歷經台灣兩次政黨輪替,也兩次見證了輪替後的政府運作。曾任教育部長、行政院政務委員、政務委員兼文建會主委。部長任內,提出閱讀、生命教育、資訊教育、創造力教育等四項政策,其中閱讀和創造力被稱為十年來影響深遠的教育政策;對高等教育和科學發展熱情莫名,尤重高教競爭力和科學文化的提升。

1992年開始寫科普小品,在《聯合報》繽紛版的「科學向前看」,以充滿新奇的想像力引介科學知識,獨創「科學生活化」的寫作風格。十年後於《科學人》雜誌的「科學人觀點」,以突破框架的跳躍思考,寫識寫智,寫景寫意,寫人寫情,再樹「科學故事化」的書寫情調,曾獲金鼎獎最佳專欄寫作獎。2010年於「教育廣播電台」製播「人人都是科學人」,再獲金鐘獎教育文化節目共同主持人獎。

從基礎研究、學術行政、公職服務到科普推廣,他說,這些年來推動的每一件工作,想要傳達的是:台灣不但要有大學,更要有大學文化;不但要有科學家,更要有科學文化。

台灣、科學、電影、教育四個關懷,曾志朗猶待實現的是電影夢。一部以三寶太監下西洋為背景,探討語言和文化變遷的電影。一個集歷史、宗教、族群、食物、舞蹈、航海、遺忘……的科學故事。
Once Upon a Time....

自序                     
           
未來科學的挑戰:希望、威脅和心靈的自由

到達倫敦機場是九月一日下午七點十分,雖然已到了黃昏時刻,又是入秋的季節,但機場外,陽光仍然高照(北半球的高緯度),路面熱氣騰騰,完全不符合我對歐洲地區秋高氣爽的期待。汗滴下臉頰的時候,我坐上了一部出租車,車子裡沒有冷氣,司機不疾不徐的說:「節能減碳!同心協力,大家一起來幫忙對抗全球暖化(Help us to help fighting the global warming)!」

看他一臉嚴肅的樣子,不像是開玩笑,我正要請他打開冷氣,這會兒不得不把話吞下去,摸摸鼻子開了窗。吹進來的氣流雖然熱熱的,但總是風,應該可以吹乾我滿頭滿臉的汗珠吧!其實我滿感動,這個國家的人民,真的把永續發展的理念落實在生活中。

一個小時後,車子來到白金漢郡(Buckinghamshire)郊外的一座大莊園。莊園坐落在樹林和廣大的麥田中間,兩、三座古老的紅磚建築物圍繞著清澈的小湖邊。再望過去,一大片的綠色草地上,有好幾個整修得乾淨俐落、生機蓬勃的花園,紅、黃、白相間的花朵傳來陣陣的花香,真是令人陶醉。我下車走到一棟飄著英國國旗的五層樓高的建築前,拾級而上,大門忽然開了,兩位年輕的小姐走出來,對著我說:「曾教授,歡迎你來到皇家學院的卡孚力國際中心(Kavli Royal Society International Centre)!」

我放了行李,換上輕便的服裝,就下樓去吃晚餐,和其他學者互相認識,寒喧一陣之後,非正式的聊起對這次會議的一些看法。他們都是各個領域中的資深學者,都在自己的研究上有非凡的成就,但都非常關心這次會議的主題:「在數位時代的未來科學:尋找新的科研指標」,因為大家都有共識,即數位時代的科學研究,在數據處理的方法上,在樣本的數量上,和網上審核的機制上,以及電子出版的形式上,都會有巨大的變化。這些變化當然會影響數據收集與分析的精細度和準確度,但更重要的是,它們會擴大數位落差所引起的知識落差和生命落差。

這些在晚餐中引發的對話與討論,即使到了回房休息時仍盤踞我腦海,我也不斷在思考大會指派給我的報告主題。當天晚上睡不著,索性就起床把原先準備好的演講大綱,整合這些餐桌上的閒聊,整理出一套較深入的論述,變成我這次會議要發表的論文的主要內容了,標題就定為「數位時代的知識落差:希望、威脅和心靈的自由」。

什麼是知識落差呢?在知識經濟的現代社會裡,知識落差指的是有能力去搜尋、管理以及處理資訊與知識的人,和沒有能力(或機會)去做這些事的人所產生的生活條件的差異。由於科技專業知識在現代的社會系統中,越來越佔主導的地位,能有效提升和擴散這些知識的社會,就有改善人民生活的機會;無法提供有效科技教育的社會,就會被邊緣化。因此,在數位時代,為貧窮國家的兒童建立參與創造科學知識的能量(capacity building),是科學的普世原則中最主要的精神!

其實,為貧窮地區的兒童和成人建立數位操作的能量,意義不僅僅是在提高知識增進的機會,更重要的是透過網路上的社群聯結,極權國家的人民也能有機會去體會全球性的心靈活動,也比較有可能去突破強權壓制的恐懼,也學會在朵朵雲中享受呼吸自由空氣的樂趣。當心靈的解放,促發了爭取自由的行動,則其結果就是阿拉伯之春的震撼。數位的潛力,不但讓知識成長,更帶來心靈自由的希望!

但是希望在網路,隨之而至的威脅也同樣來自網路的易受摧殘性上。極權政府很容易以「破網」、「拔網」讓人民再次退回黑暗時代,而助紂為虐的邪惡企業體更是明目張膽販賣監控軟體,幫忙極權政府以更嚴厲的手段去對付爭取在網路上自由航行權利的網友!

新的時代有新的科技,而新的科技確能帶來新的希望,但隨之而來的威脅,則變成新的挑戰。網路有破洞,當然要想辦法「補破網」,但它的解決辦法,絕對不是傳統的技術,而是要靠全球網路使用者的集體智慧,以游擊戰的方式到處「翻牆」,才能隨破隨補,讓極權國家的人民得以在網上呼吸自由的空氣!

以上是我在英國皇家學院所舉辦的會議中的演講內容,一共用了四十張投影片去說明我的觀點。演講後的回應很好,有位學者的評語是「thought-provoking(發人省思)」,另一位則很讚美的說「soul-searching(直探靈魂)」。我很高興有這些稱揚之詞,但我真正想表達的是,人類的文明進展,顯現在使用工具的改變上。

發明、創制工具,以解決生活困境的歷程,塑造了人類異於禽獸的心智能力,突破生物界的自然限制,延長生命的長度。這種心智能力產生了科學的思維,更導致科技的進展。這是一種很特殊的智慧,能擁有和應用它,才能活得健康,活得豐富,才會有增進永續生命的可能。所以讓所有的人,從生活的各個面向中,體驗和養成科學思維的方法和態度,是必要的。

科學是讓人類走出黑暗的一條明徑,也許是唯一的途徑。
這是我持續寫科普文章的主要原因。

曾志朗
二○一二年九月十一日於倫敦
自序 未來科學的挑戰:希望、威脅和心靈的自由
Part1 添想像之翼─科學的疆界,只在你的想像力
未知死,焉知生?/14
似曾相識/21
節能減碳,向鳥學習/30
新人性枷鎖:手機族的「數─音─字」效應/38
看不看?記不記?數位世代的策略適應/48
清淡無味,長壽之道/57
Part2 點好奇的睛─科學就是我好奇,故我在
魚視眈眈,誰是老大?/66
旋轉女舞者,Psych-You-Out!/72
奶水裡的飲食文化/80
謎樣的雙眼對上神秘的笑容/87
姿勢決定論:艾菲爾鐵塔有多高?/96
腹中藏秘:夜行蝙蝠的吸能大法/105
Part3 破今古之格─站在歷史的肩膀上,科學人看得更遠
左晃右搖,舞動生命的規律/114
黑酒成黑金,也是出非洲記/122
時空分離現文明/131
威尼斯人的祖先/139
共享意圖,教人為人/148
Part4 取他山的巧─三心兩意、廣擷善緣才是科學王道
棒棒揮空,出局!/158
姓啥名誰,大有干係?/166
M的啟示/173
熱,火大,別惹我!/181
心裡有「數」的時間相對論/189
Part5 開心思之竅─破解謎中謎:心/腦科學不思議
知足常樂一念間/198
買或不買,那就是腦的問題所在!/207
陌生的一、二、三、四、五/214
人鼠之間/224
短期記憶的長期效應/232
真情或假意?天不知,地不知,腦知!/240

旋轉女舞者,Psych-You-Out!
知覺系統對周遭環境的衝突訊息一旦做了選擇,就有了從一而終的執著!

去年(2007)底,中研院物理所所長吳茂昆院士忽然來了一封伊媚兒,附了個網址說:「我兒子在網站上看到這則訊息,覺得很好玩,也許你這位研究認知與腦神經的心理學家可以告訴我們這是什麼現象?為什麼我們的腦會有這樣的反應?!」
伊媚兒上的訊息不夠清楚,我就打電話找到吳院士,問他到底在講什麼?他興致勃勃的說:「你點了網址看到那個旋轉的舞者嗎?還沒有!那你一定要先看一下,真的很令人驚奇!看了之後,再告訴我你們認知神經科學的看法!」

我的好奇心全被勾起來了,就趕快點入網址,不一會兒,一位女舞者的畫面出現了,她的一隻腳直立地上,而另一隻腳往前抬高,以同樣的速度不停轉圈圈。我看到她曼妙的舞姿以順時鐘方向旋轉了起來,但是,等等,她怎麼忽然間就轉了個方向,變成逆時鐘方向旋轉了?我把眼睛眨一眨,再仔細看一會兒。咦!又轉回去了,變成順時鐘旋轉了。怎麼一回事?我可以確定那螢幕上的移動程式是不變的,如果有變化,則一定是來自我這位觀看者的知覺變化。

而且,舞者總是無預期的時而逆時鐘方向,時而又順時鐘方向,再看一會兒,又是逆時鐘旋轉過去……順時鐘……逆時鐘……。天哪!我到底是怎麼了?昏了頭嗎?當然不是!因為我清醒得很呢!

盯著螢幕看了好一陣子,我又發現一個新的現象:我只能看到順時鐘方向的旋轉,不再看到逆時鐘方向了!我眨眼,揉眼,閉上眼,又張開眼,再看畫面,舞者仍在旋轉,我再努力也沒辦法讓她往逆時鐘方向旋轉了!這也告訴我,之前會看到一下順時鐘一下又逆時鐘的旋轉方向,絕不能用習慣化(habituation)和反習慣化(dehabituation)的生理機制來解釋,也許是我們腦在面對環境中的矛盾訊息之後,做了選擇,而一旦確定了選擇的方向,就不再三心二意了!

我關上電腦,拋開女舞者旋轉的身影,就去忙別的日常事務,晚上和同事們去狠狠打了幾場競爭激烈的羽球賽,讓自己累個半死,洗個澡,再到實驗室聽同學報告他們的研究成果,回到家裡已十一點半,看了半小時的小說,眼睛疲倦了,熄上燈,希望好好睡一覺,看看第二天一早,休息夠了,會不會有自發性的復元現象(spontaneous recovery),讓我重新看到舞者順時鐘和逆時鐘交替旋轉的現象。

所以,起床之後,一如平常生活步調,洗臉刷牙,換衣服,乘車,進辦公室和同事打招呼,一切料理妥當,我啟動電腦,打開女舞者的檔案,螢幕上的影像一出現,我就知道,沒有什麼自發性的復原,因為我看到的就是不停的順時鐘旋轉,根本看不到另一個方向的旋轉。當然,這個結果再次證實旋轉方向的輪替變化,不是來自生理的機制,而是知覺系統對周遭環境的衝突訊息所做的選擇,而一旦做了選擇,就有從一而終的執著了!

那天下午,我剛好有一場演講,來了一百多位聽眾,我一開場就把女舞者的畫面投射在大銀幕上,聽眾的眼光馬上被轉動的女舞者所吸引,我等他們看了幾分鐘後,就問他們:「看到順時鐘方向旋轉的請舉手。」大概有三分之二的聽眾舉手,我又問:「看到逆時鐘旋轉的請舉手。」也有三分之二的聽眾舉手!

怎麼會這樣?因為有人和一開始的我一樣,看到順時鐘和逆時鐘旋轉方向的交替!我讓他們再看得更久一點,然後又問了一次,但修改問話方式,強調「只」看到順時鐘或逆時鐘旋轉方向,或者兩者交替的人有多少。結果差不多一半的人「只」看到順時鐘方向,另外不到一半的人「只」看到逆時鐘方向,而剩下來能看到兩個方向交替的人,放眼望去,舉手已零零落落,明顯變少了。

※※※

短期記憶的長期效應
找校友募款,就要在他上次捐款之後,常常提醒,讓他感到距離上次捐款已是很久以前的事了;如果之間不提醒,他就會以為,不是才捐過,怎麼又來了?!

一位博士班一年級的學生手捧著一本厚厚的看起來還很新的英文書,走進我的研究室,興奮的說:「老師,我在亞馬遜(Amazon.com)訂的書剛到,你的名字在裡面被提了好幾次,作者尤其對你發表在1973年的一篇研究論文,讚不絕口!」我好奇的把他手上的新書拿過來,原來是英國劍橋大學退休教授貝德理(AllanBaddeley)所寫的一本談人類記憶的書。

這最新的版本把近半個世紀的人類記憶研究做了很完整的綜合論述,其中一章針對「工作記憶」的發現過程有很詳細的說明,他所引用的我那篇論文,指出當年學者把記憶分成短期記憶與長期記憶的迷思大錯特錯。我的實驗結果展示了所謂「短期」記憶的「長期」效應,證實記憶的歷程是單一的,實在不必要硬分成兩個部件結構,這篇論文改變了記憶理論的建構方向,數十年來一再被引用。

這位學生興奮之餘,接著問了一個有趣的問題:「老師,你當年怎麼想到要去做那個實驗呢?」我那年輕時代的記憶一下子就被引了出來。「為了挑戰教科書上的一張圖表!」我接著說:「因為當時解釋那張圖表的理論就是短、長期記憶的『部件結構論』,而那個解釋和我的生活經驗是不吻合的。」

我看他一臉興奮轉為不解,就從書架上找到一本最有名的心理學導論,翻到記憶那一章,找到那張展示序列位置記憶的圖表,對他說:「這張圖是一個記憶研究的結果,實驗先讓受試學生看完一個又一個不相關的詞,在看完第二十個詞後,馬上要受試學生寫出剛剛看過的那些詞,想到就寫,不要管出現的先後順序。結果呢?當然不可能二十個詞都記得住,有一部份忘了,但有趣的是,最後出現的詞記得最好(因為剛看過,仍很新鮮),然後是最先出現的詞次之,而中間出現的詞就記得很差了。這就是到現在為止每本教科書都會有的序列位置的記憶效應,因為這效應非常穩固,很容易就可以被重複。

「但這個呈現U字型的曲線,也很容易被改變;只要在出現第20個詞之後,不讓受試學生馬上做回憶,而讓他們去做很簡單的數字加、減、乘、除作業,三十秒之後再讓他們去回憶那些詞。結果是最早出現的詞仍然記得不錯,中間的詞像前一個實驗一樣記得不好,而最令人吃驚的是最後出現的詞的記憶就很差很差,幾乎是全忘了,整個序列位置的曲線就變成L字型了。

當年對這兩條不同曲線的解釋是最先出現和中間出現的詞都進了長期記憶,所以即使延宕之後再回憶,也不會有變化;但最後出現的詞,被放入短期記憶,所以一呼即出,如果回憶的時間延宕了,短期記憶就沒有東西,受試者當然也寫不出東西了!這就叫做『消失的時近效應』(absence of the recency effect)。」

我看這位學生一直點頭,表示他是懂的,就再進一步說明:「我當時還在唸博士,對這樣的解釋,也認為很有道理,但我總覺得這『消失的時近效應』和我的生活經驗實在有所矛盾!因為我的車子每天停在停車場不同的位置,但我對最近一次停車位置的記憶是不會那麼差的,即使下班時離我停車時已經『延宕』一整天了。我當時就為這個矛盾煩惱了好一陣子。

「有一天半夜,我從實驗室走回宿舍,外面大風大雪,我撐著傘,一路背著風雪倒退行走,眼前但見來時路的腳印,在路燈下被雪覆蓋過去,我忽然想到,那『消失的時近效應』是否也只是被蓋過去,並沒有真正消失?我的問題是找出一個方法去挽救那些被隱藏起來的最後出現的詞的記憶!

「這個異想天開的念頭一動,我就整晚睡不著覺,好不容易等到天亮,回到實驗室,埋頭設計實驗,找來受試學生,重複教科書上所敘述的實驗,但轉了一個彎,也就是在延宕回憶的那一刻,我『提醒』受試者:要從最後出現的詞開始回憶起。實驗結果顯示,這個簡單的提示,居然把消失的U字型尾巴給恢復了一半。但即使只是恢復一半,已足以證實短期記憶在延宕一段時間後,就全被淨空的說法是不正確的!

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