為什麼屁股不說話？揭開人類13種奇怪本能的趣味科學

生物人類學者
王道還

清大生命科學系教授
李家維

探索頻道雜誌總編輯
陳豫弘

中研院天文及天文物理研究所研究副技師
曾耀寰

PanSci泛科學總編輯
鄭國威

推薦
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《紐約時報》（New York Times）
《華爾街日報》（Wall Street Journal）
《出版人週刊》（Publishers Weekly）
《圖書館學刊》（Library Journal）
《衛報》（The Guardian）
《泰晤士高等教育專刊》（Times Higher Education）
《沙加緬度書評》（Sacramento Book Review）
《美國科學人》（Scientific American）雜誌
《新科學人》（New Scientist）雜誌
《科學人》（The Scientist）雜誌
《自然》（Nature）期刊
《選擇》（Choice）月刊

一致好評
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達爾文說不清的，普羅文大膽告訴你
有趣又奇怪的人類演化行為！

為何性幻想之後會打噴嚏？
為何打嗝是心臟病的前兆？
為何男生比較會打呵欠？
為何憋屁真的會死人？

打噴嚏、打嗝、打呵欠、放屁……這些微不足道的本能不但是人類演化起源的特徵，也能藉此理解我們的大腦如何運作，而有別於其他物種的獨特價值。

這些本能行為具有傳染性！例如打呵欠，雖然常被視為嗜睡與無聊的特徵，但打呵欠的行為能延伸出人類的社會性和同情他人的能力，以及未知的神經元。又如搔癢，可能是機器人編程人格的關鍵；咳嗽具有音樂、醫療和社會性的多重意義；放屁和打嗝隱藏著人類語言的演化。

擅長以淺顯易懂方式介紹日常科學的普羅文，帶領我們一窺這些微不足道卻特殊的人類行為，從日常生活學習趣味的科學！

羅伯‧普羅文（Robert R. Provine）

美國馬里蘭大學心理學與神經科學教授。其研究和寫作在廣播、雜誌，以及電視節目都獲得熱烈回響。他主張，任何人都可以用最簡單的方式接近科學議題，並認為日常科學有其重要的影響。普羅文也是美國科學和心理學促進協會的資深會員。

譯者簡介
陳信宏

台灣大學外國語文學系畢業。曾獲全國大專翻譯比賽文史組首獎、梁實秋文學獎，以及文建會文學翻譯獎等翻譯獎項，目前為專職譯者。譯有《裸女》、《滾滾豬公》、《幸福建築》、《我愛身分地位》、《我可以把妹妹煮來吃嗎？》、《好思辯的印度人》、《幸福的歷史》、《品牌思考很簡單》、《101個兩難的哲學問題》、《猿形畢露》、《66億人的共同繁榮》、《最後的演講》、《只有這本！必讀的西方五大哲學家經典》、《一把鑰匙，走進哲學》、《不開車，在路上：一個無車主義者的環球城市觀察行》等書。

《出版人週刊》（Publishers Weekly）
《美國科學人》（Scientific American）雜誌
《紐約時報》（New York Times）
《華爾街日報》（Wall Street Journal）
《新科學人》（New Scientist）雜誌
《自然》（Nature）期刊
《科學人》（The Scientist）雜誌
《圖書館學刊》（Library Journal）
《衛報》（The Guardian）
《泰晤士高等教育專刊》（Times Higher Education）
《沙加緬度書評》（Sacramento Book Review）
《選擇》（Choice）月刊

一致好評

前言

1 打呵欠
打呵欠與性高潮有何關係？魚也會打呵欠？為何男生比較會打呵欠……

2 笑
為何一搔癢就呵呵笑，而不是大哭？為何女生比男生愛笑……

3 哭聲
為何小孩愛哭？哭泣真的能能引發同情……

4 情感性流淚
大象真的會流淚？女人的淚水會降低男人的性慾……

5 眼白
為何看到別人眼睛發紅、流淚，就忍不住跟著一起流淚……

6 咳嗽
咳嗽代表對他人言語的不滿？看醫生時為何會不自主的咳幾聲……

7 打噴嚏
性幻想之後會立即打噴嚏？打噴嚏也會造成中風……

8 打嗝
為何打嗝是心臟病的前兆？為何性行為後就會停止打嗝……

9 嘔吐與噁心
開車時為何比較不會嘔吐？為何女生會出現集體噁心……

10 呵癢
陌生人對你搔癢，會癢嗎？為何右手搔左腳底比較癢……

11 發癢與搔抓
看別人抓癢，自己也會跟著抓癢？看到抓癢的文章也會不自主抓癢……

12 放屁與噯氣
為何笑太大聲會放屁？憋屁真的會死人？牛是大屁王還是在打嗝……

13 胎中行為
胚胎及其行為只是純粹按照遺傳程式的規定依樣演示嗎？

附錄

有些人具備非比尋常的天賦，從而界定了我們這個物種的能力有可能達到什麼程度。藝名派多曼（Le Pétomane）的法國人普約爾（Joseph Pujol；一八五七至一九四五年），就是這麼樣的一個人。普約爾的獨特天賦在於他能夠由直腸「吸氣」，做法是閉住口鼻，然後擴張腹部。以這種方式吸入的空氣，又能夠用力噴出，力道大得堪可吹熄一英尺外的燭火——實在不簡單。不過，這種把戲不足以反映他真實的藝術才能，而且我們後續會看到，也不足以反映他沒有受到肯定的科學貢獻。
普約爾的突破發生於兒時，當時他在海灘上玩耍，突然遭到一道波浪沖激。他被突如其來的冷水嚇了一跳，而不曉得怎麼的將海水吸入了直腸。身為一個充滿好奇心又頗具實驗精神的孩子，小普約爾在不久之後就發現自己不但能夠以直腸吸入海水，也能吸入空氣，而且還能夠控制空氣的排出。和其他平凡人不同，普約爾是個企業家，懂得能夠受到控制且持續時間達十至十五秒的肛門氣流所具備的喜劇及音樂潛力。他先在鄉下地區磨練技藝，然後才前往巴黎，到全世界最著名的夜總會紅磨坊應徵演出機會，並且以他的面試演出，讓紅磨坊老闆紀德勒（Charles Zidler）驚訝得目瞪口呆。
普約爾做事直來直往，認為面試就該開門見山，立刻切入正題。於是，在一段傳統的自我介紹之後，他隨即脫下長褲，把屁股浸入紀德勒辦公室裡的一個大臉盆，將水吸入直腸，然後隨即把水注回臉盆裡，藉此清洗他的樂器。這種面試的做法顯然不是成局就是破局，結果普約爾大獲成功，從而造就了一段非凡的演藝事業。歷史沒有記載普約爾在面試當中有沒有表演他的另一項神技——從直腸裡噴出距離可達十二至十六英尺的強力水柱——不過，他倒是示範了自己這項樂器涵蓋男高音與男中音的音域。以下對於普約爾的演藝事業的敘述，都將採用他的藝名「派多曼」——此一法文的字面意義為「放屁狂」。
派多曼的表演充滿新奇、笑料與精湛的技藝（圖十二‧一）。在巔峰時期，派多曼的收入遠超過他最接近的對手：著名女演員伯恩哈特（Sarah Bernhardt）。這位「不支付作者版稅」的藝人所表演的內容是什麼呢？他會先放一連串普通的屁，並且一一描述那是什麼聲音——小女孩；岳母；新娘在新婚之夜的輕聲細語，以及次晨的宏亮嗓門；撕裂布帛；砲火聲；以及打雷。他可以在肛門裡插一根管子抽菸，也能夠插一根笛子吹奏曲調。不過，他最卓越的技藝卻是出於自然。
派多曼的演出曲目包括動物叫聲——公雞的啼聲、幼犬的叫聲、狗兒的尾巴被門夾住的哀號聲，還有畫眉鳥、貓頭鷹、鴨子、蜜蜂、雄貓、蟾蜍與豬隻所發出的聲響。此外，還有樂器的聲音，包括小提琴、低音提琴與伸縮喇叭。派多曼演出的高潮，是一首演奏得慷慨激昂的〈馬賽曲〉，演奏完畢後總能博得滿堂彩。他的表演讓觀眾欣喜若狂，在座位上手舞足蹈，熱淚盈眶，有些打扮時髦、身穿束腹的女性觀眾，甚至因為激動過度而昏厥，以致必須被抬到走廊上救治。令人驚奇的是，他的表演完全沒有虛假之處，因為他曾在一群嚴肅認真又充滿好奇的內科醫師所組成的驗證小組面前，全身赤裸演出。
可惜我們無從體驗派多曼的技藝，因為他的表演沒有留下錄音，儘管謠傳指稱有一份圓形蠟筒錄音保存了下來。此外，他又出生得太晚，來不及讓莫札特為他著迷。畢竟，莫札特對於胃腸脹氣曾經有過長久而認真的思索，若是有幸目睹派多曼的表演，說不定會靈感大作，為他那件極為特殊的樂器寫下一首協奏曲。
聖奧古斯汀（西元三五四至四三○年）必然會對派多曼深為欣賞。在《上帝之城》（City of God；第十四卷第二十四章）裡，這位意志力的虔誠倡導者聲稱他認識一名對於自己的直腸擁有高度控制力的人士，能夠隨心所欲地連續放屁，並且製造出歌唱的效果。派多曼想必可為奧古斯汀帶來靈性上的啟發。對於我們這些興趣比較偏向科學方面的人來說，則只能在心中猜想派多曼要是把他的精湛技藝運用在屁股說話上，不曉得會有什麼樣的結果。不諱言，在口語演化當中，用屁股說話的可行性看起來實在不高，但檢視此一語言來源的選項，卻能夠為我們帶來不少啟發。
§
我踏入放屁科學的腳步其實有點膽怯。單是納入這項主題，就不免令人唯恐會有損於本書的智識色彩。不過，一項陰錯陽差的巧合，硬是把這項主題拋到了我面前。在早先的一項研究裡為笑聲錄音的時候，我的一名受試者因為笑得太激烈而忍不住放了個屁。我既然已經錄下了這段聲音，又身在聲音實驗室裡，為什麼不乾脆探究一下放屁的聲學呢？那是個決定性的時刻。我會不會退縮，就像伽利略受到宗教裁判所「以刑具伺候」時那樣呢？在已經取得了終身教職的情況下，我於是勇敢前進。原本僅是一時興起的聲學分析，後來卻促使我認真思考為什麼人類說話乃是透過嘴巴而不是直腸。在此一探究過程中，我發現了一份引人莞爾的古怪文獻，可望提振放屁在科學討論裡的地位。
自古以來，放屁（胃腸脹氣）造就了許許多多的笑話、民間傳說、禮儀規範與少數法律制裁，但是卻沒有引來多少研究。傳奇人物希波克拉底（西元前四六○至三七七年）在《論風》（The Winds）裡探究了腸胃裡氣體過多的醫學病症，並且提出這樣的忠告：「寧可排出這些氣體而發出聲響，也不要將這些氣體攔截起來，累積於體內」（1.24—25）。
這項議題在通俗文學當中較為常見，包括在喬叟、富蘭克林與馬克‧吐溫的幽默作品裡。在亞里斯多芬的《雲》（The Clouds）這齣戲的一開幕，以及喬叟《坎特伯里故事集》裡的〈磨坊主的故事〉那個令人難忘的結尾當中，都可以看到放屁的笑話。放屁雖然通常被視為一種失禮的舉動，一般人遇到這種行為，卻也通常只是一笑置之，不會認為是什麼大不了的事情。
不過，這種現象並非向來都是如此。羅馬帝國曾經立法禁止在公共場所放屁，這項禁令必然不免在古羅馬廣場上造成許多的搧風舉動與交相指責。這條法律在克勞狄烏斯（Claudius）掌權期間廢止，因為他是羅馬帝國歷史上放屁頻率最高的皇帝之一。
玻里尼西亞蒂蔻皮亞島（Tikopia）的普掃（Pu Sao）是個命運非常悲慘的案例。他因為在酋長面前放屁而深感羞恥，結果爬上一顆棕櫚樹，用尖銳的樹枝刺入自己的直腸自殺。坦尚尼亞的查加人（Chagga）對於放屁行為的制裁沒有那麼嚴厲，但女權主義者在那裡可是有許多工作要做。在那裡，丈夫若是放屁，妻子必須假裝放屁的人是自己，而且還得為此接受責罵。妻子如果一時疏忽，沒有承擔起責任，就必須付出高達三桶啤酒的代價。不同於查加人，現代美國人卻沒有放屁禮儀可供依循，即便是像茱迪絲•馬汀（Judith Martin）這樣的禮儀專家（她的筆名為「禮儀小姐」）也沒有提出任何指導。
放屁禮儀雖有多種樣貌，醫學界卻大致上支持希波克拉底的立場，認為氣體還是排出為宜，不要憋在體內。將近兩千年後，總是語出驚人又學識廣博的蒙田在〈論想像的力量〉（Of the Force of Imagination）這篇散文中以嚴峻的語氣指出：「天知道我們的肚子有多少次只因為憋住一個屁，就令人痛苦欲死。」確實如此！現代醫學提供了若干證據，指稱憋屁是大腸憩室症的主要原因。
造成放屁的氣體究竟源自何處，是個自古以來就備受猜測的議題。古代博學家老普林尼（Pliny the Elder；西元二三至七九年）聲稱萵苣能夠消除脹氣，但蒜頭、韭菜與洋蔥卻會導致脹氣，並且提到德謨克利特（Democritus；西元前四六○至三七○年）就因為蕪菁會導致脹氣，而徹底反對食用這種植物。
兩千年後的今天，我們已進入脹氣研究的黃金時代。分析化學家告訴我們，腸內氣體至少有百分之九十九都是由氮氣、氧氣、二氧化碳、氫氣與甲烷（沼氣）構成，而且除了氧氣與氮氣之外，其他氣體都是因為腸子的運作而產生。這些氣體都無法由嗅覺察知；屁的氣味必然來自腸道細菌產生的其他微量氣體。
由於屁含有甲烷，放屁點火這種古怪的男性儀式才得以存在——做法是把火柴放在肛門邊，藉此讓屁著火。屁裡的甲烷一旦點燃，會產生美麗的藍色火焰，而不是像金‧凱瑞的電影《阿呆與阿瓜》，或是《淘氣阿丹》與艾迪‧墨菲的《隨身變二》等片中呈現出來的橘色火焰。所幸，大約只有三分之一的人口能夠排放出足以著火的甲烷量。
從比較嚴肅的面向來看，腸道充滿可燃氣體也有可能造成致命的後果，例如一名病患接受大腸息肉燒灼手術，結果一顆電火花引爆了他的腸子，結腸鏡因此飛出，導致他的大腸破了個六英寸的洞口。派多曼的屁不會造成失火的危險，因為那些氣體都是他從外界吸入直腸的正常空氣。
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放屁不僅是化學事件，也是聲學事件，而我也希望以先前分析笑聲、咳嗽、打噴嚏及打嗝的方式分析放屁的聲音。收集放屁聲響以供分析應該不難，因為二十至三十歲間的人士，平均每天會放屁十三次。不過，為了避免收集更多資料所引起的尷尬，我只好將我的分析限定在已經從笑聲受試者身上收集到的樣本。
屁的聲學結構可見於圖十二‧二。底部的圖形是個聲音頻譜圖，呈現出強烈的諧波結構，這點可見於那疊規律性的頻帶，全都是基頻的倍數，而此一基頻在放屁中段約為一百五十赫茲。放屁聲具有獨特的音質，而且顯然不是頻率隨機分布的嘈雜聲響。放屁聲也具有規律脈動的特質（振幅調變），這點顯示在圖十二‧二中間那幅頻譜圖那些間隔規律的垂直線，以及上圖的波形裡。將舌頭置於雙唇之間吹氣發出的噓聲，就與放屁聲頗為相似。放屁聲不像笑聲、咳嗽、打噴嚏與打嗝那樣具有結構上的刻板性，而且持續長度也取決於變異性極高的排放氣體量。派多曼的技藝見證了這個溝通管道所具備的彈性。
接下來，我們要回頭評估用屁股說話這種溝通媒介。這個問題其實沒有乍看之下那麼荒謬，而且也涉及語音發聲與演化的核心議題。在你對這項可能性嗤之以鼻之前，請先看看以下這些證據。人類的傳統語音發聲結構並不是生物簡潔性的模範。此一結構當中沒有一個部位是專為製造聲音而演化出來的。我們用來說話的這個長滿牙齒的孔洞，同樣也用來呼吸、進食、飲水、嘔吐，而且用來發聲的聲帶只不過是兩片肌肉組織，在吞嚥的時候扮演封蓋的角色，避免食物與飲料誤入氣管。我們對這件笨拙、複雜又細膩的工具如果操作得不正確，就會因此嗆到。不過，這件工具有時候也會自己故障。
肺部與胸廓的肌肉有如風箱，推送空氣穿越聲帶，造成聲帶的振動而產生一種嗡嗡聲，就像木管樂器的簧片一樣。上聲道（喉嚨、嘴巴、舌頭、牙齒、嘴唇）形成共鳴箱，也能夠形塑聲帶發出的嗡嗡聲。我們藉著「演奏」這件生物樂器而發出語言。
我們的發聲結構既然具有如此奇特的承繼歷程，用屁股說話的概念也就不再顯得那麼難以想像。你若是把扮演空氣貯存處與風箱角色的肺與胸廓取代為腹部與結腸，並且把身為振動元素的聲帶取代為肛門括約肌，那麼你就有了另一具可行的語音發聲器。希望路易‧阿姆斯壯與溫頓‧馬沙利斯（Wynton Marsalis）不要介意，不過肛門括約肌的運作方式實在就像是小喇叭手對著吹嘴吹氣的嘴唇。
問題是，在放屁當中，這支小喇叭欠缺其他部位——也就是形塑聲音的部分。（我有個擅長音樂且頗具冒險精神的友人向我證實指出，對著小喇叭放屁確實能夠發出一個中音C的音調，但這名戒慎恐懼的屁股吹喇叭先鋒，卻不願說明其他細節）傳統聲道在形塑以及調校振動聲響上深具彈性，遠勝於派多曼擅長的那個新奇發聲器。他雖能夠奏出〈馬賽曲〉的曲調，卻唱不出曲中那激勵人心的歌詞。
說明了放屁能夠提供一種新奇但有限的溝通管道之後，我們可以接著提出這個問題：是否有任何動物能夠真正善用這種看來不太靠得住的發聲工具？截至目前所知，只有若干種類的鯡魚能夠藉由放屁傳遞信號。這項突破性的研究出現在一篇標題相當含糊隱密論文裡：〈太平洋與大西洋鯡能夠發出爆裂性的脈衝聲〉。加拿大英屬哥倫比亞班菲德海洋科學中心（Bamfield Marine Science Centre）的威爾森（Ben Wilson）與同僚，因為這篇論文而贏得了二○○四年的搞笑諾貝爾生物學獎。這群科學家發現他們養在水槽裡供觀察使用的鯡魚，在晚上都會發出古怪的銼磨聲響，在好奇心起之後，才發現原來是那些魚放屁的聲音。
那些魚到水面吸入空氣，將空氣貯存在魚鰾裡，然後從肛門的一個管道排放出來，產生一股高頻率的爆裂聲，音高可達兩萬兩千赫茲。（人類的聽覺範圍介於二十至兩萬赫茲之間）他們獲致的下一個發現，則是這些屁其實是一種信號，能夠集合眾魚以共同迴避掠食者。不過，發送這樣的信號也必須付出代價：像殺人鯨這樣的掠食者可能也會聽到鯡魚放的屁，而得以確知獵物的所在地點。鯡魚只在夜裡放屁，白天則仰賴視覺資訊，不需要這種聽覺信號。
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如同放屁，噯氣也是人類語言演化過程中另一條遭到捨棄的可能途徑。噯氣是上食道括約肌因為空氣通過造成振動而產生的聲音。這個括約肌在吞嚥的時候會反射性張開，然後再閉上，以免食物從食道溢回咽頭。噯氣能夠產生大量聲能——當前的金氏世界紀錄是一百一十八分貝，這是英國倫敦的漢恩（Paul Hunn）在二○○○年創下的紀錄。這樣的音量比一公尺外的電鋸還要大聲。
圖十二‧三呈現了三次典型噯氣的波形與頻譜。如同放屁，噯氣也具有強烈的搏動特質，可見於波形（上圖）與頻譜（下圖）當中的垂直線條（振幅調變）。不過，噯氣的搏動頻率遠低於放屁。噯氣的嘈雜聲響比較不具音調性，也缺乏放屁那種明顯的諧波結構。如同放屁，噯氣的持續長度也受限於可排放氣體的多寡。
造成噯氣的原因，通常是飲食速度太快，導致吞入了空氣。這些空氣事後被排放出來，就形成典型的噯氣聲。噯氣也可能因為飲用非酒精飲料或啤酒等碳酸飲料而造成。在這種情況下，噯氣排出的氣體乃是來自飲料本身的二氧化碳。排出的氣體可以來自胃的消化過程或是胃食道逆流。嬰兒尤其容易在餵食過程中累積氣體於胃裡而導致不適，直到他們藉著噯氣將氣體排放出來為止。
人類噯氣而出的氣體，主要由氮氣與氧氣構成，也就是吞進胃裡的空氣的主要成分。相較
甲烷排放至大氣中。不過，和一般流傳的說法不同，這些氣體有百分之九十五是透過噯氣排出，不是放屁。在澳洲珀斯，聯邦科學與工業研究組織的研究人員正致力減少這種溫室氣體的排放，方法是開發一種抗甲烷疫苗，藉此將牛羊的噯氣與放屁次數降到最低。
一般而言，普通人的噯氣就能夠達到令派多曼汗顏的高超技藝。透過噯氣說話（食道語）是一種能夠自主性達成的效果，藉著吞嚥空氣再吐出來，以聲道操控吐氣產生的聲音，就像正常說話一樣。兒童有時候會以這種新奇的語音發聲方式自娛，但接受過喉頭切開術的病患卻必須認真使用這種發聲法。透過練習，食道語能夠以每口氣五個詞語的速度發出可辨識的語音，約是一分鐘一百二十個詞語，但音調頗低（介於五十到一百赫茲之間）。要產生非喉頭語音所需的振動，還有另一種比較不那麼吃力的方法，就是把電子喉這種小型裝置放在喉嚨上。讀者可能聽過使用這種裝置的人所發出的有如機器人般的語音。
本章的其中一個主題，就是聲音如何透過振動結構產生，然後再經過挑選及形塑以進行聽覺溝通。這項探討其實就是語言演化的分析。產生語音所需的振動能夠來自噯氣中的上食道括約肌、放屁中肛門括約肌，或是終究獲得演化挑選為語音發聲結構的聲道。這些結構都是彈性封蓋，一旦抵擋不住它們所封閉的氣流，就會因此打開。
噯氣、放屁與說話都是利用風箱提供造成振動所需的加壓空氣——在噯氣與說話當中是胸腔，在放屁當中則是直腸。在人類身上，不論這樣的振動是產生自聲帶、食道還是電子喉，後續還是由聲道（喉嚨、嘴巴、舌頭、牙齒）形塑因此發出的聲音，造成可辨識的詞語。

（摘自第十二章 放屁與噯氣）