《BBC知識》國際中文版

Snapshot
●鋁球防護
●林中蝌蚪
●湖上藍鑽
Discoveries
●英國科學家製造出有史以來最「黑」的材料。
●中國發現的新化石顯示恐龍可能早就會飛了。
●人類四足行走的罕見症狀或許根本不是反向演化。
看看科學家有什麼新發現與新見解！

文／約翰‧葛瑞賓（John Gribbin）　　譯者／甘錫安】
 

一個生一個的多重宇宙模型。我們生存在這樣宇宙的可能性似乎越來越高。
 
想親眼目睹宇宙誕生時的狀況，地球上只有一個地方可去，就是南極。南極十分寒冷（溫度鮮少高於攝氏零下30度），所以空氣永遠清澈，很適合觀察宇宙誕生爆炸留存至今的極微小能量。所以在這個極南之地，有三具望遠鏡描繪分散在太空各處的輻射的微小波長，這種輻射稱為宇宙微波背景輻射（CWB）。這三具望遠鏡中的BICEP2及研究人員今年稍早疑似偵測到重力波，可能證實了愛因斯坦的暴脹理論。
暴脹解釋了我們的宇宙如何誕生，但它也指出可能有其他宇宙以相同的方式誕生，因此暴脹的證據同時也證明多重宇宙確實存在（至少在某些情況下是如此）。BICEP2科學家宣稱發現的正是暴脹的證據。
 
無中生有
 
大霹靂理論在科學界的地位穩固。這個理論解釋了宇宙如何從灼熱的緻密狀態（密度和原子核相仿）快速膨脹，成為我們目前所見的恆星和星系。這個灼熱的緻密狀態就是「大霹靂」，這個概念在1980年代初期就已確立，但宇宙如何演變成這灼熱的緻密狀態，仍然是個大謎團。大霹靂之前究竟發生了什麼事？美國宇宙學家艾倫‧古斯（Alan Guth）發現在宇宙誕生的瞬間，「對稱破缺」（symmetry breaking）的過程可能釋出極大的能量（類似蒸汽凝結成水時釋出潛熱），使宇宙歷經急速膨脹的「暴脹」階段，然後才是先前一般所熟知的大霹靂。在暴脹過程中，宇宙呈指數變大，每百兆兆兆分之一秒1038分之一秒）膨脹一倍。生於俄國的美國人安德烈‧林德（Andrei Linde）和其他科學家進一步發展這個概念，用以解釋我們的宇宙為何能憑空出現。
這個概念完全依靠「量子擾動」的概念，以及重力位能為負的奇特事實。量子理論指出，粒子能憑空冒出，只要它們在極短的時間內再度消失就行了。舉例來說，成對的電子和正子可能會向虛空「借用」能量而突然出現，又在不到一秒內很快地消失，歸還借來的能量。這類粒子稱為「虛粒子」，儘管我們無法直接看見它們，但可由「真實」粒子間的互動觀察到虛粒子造成的影響。最重要的是，參與這類擾動的質量越大，可存在的時間越短。因此「質子與反質子對」存在的時間比「電子與正子對」來得短，依此類推。重力位能為負的性質在這裡發揮很大的作用。如果構成太陽的所有原子分散到無限遠，則它們擁有的重力位能為0，因為兩個粒子間的重力與兩者間距離的平方成反比。但如果這些粒子集中起來形成恆星，就會互相推擠，釋出重力位能轉換為動能而變熱（太陽等恆星形成時確實會經歷類似的生熱過程）。重力位能一開始是0，所以現在的能量應該小於0。簡單計算就可得知，如果所有物質塌縮成一個點，依據愛因斯坦的著名方程式，這些物質釋出的總重力位能將等於這顆恆星的質能。也就是說，此時這些物質的重力位能為負，這些物質的質能與重力位能相加會完全抵銷。這樣就會形成質量等於一顆恆星的一團物質，但總能量等於0。某方面而言，這表示讓這些聚集在一點的物質膨脹開來，就能「憑空」製造出恆星。如果你覺得這樣很難想像，跟你一樣的人其實很多。物理學家喬治‧伽莫夫（George Gamow）回憶，有一天他向愛因斯坦提到這個構想時，「愛因斯坦驚訝得突然停下腳步，當時我們正在過馬路，好幾輛車不得不停下來，以免撞到我們。」
 
恆星如果是如此，那宇宙也不例外。量子物理學指出，含括宇宙所有質能的擾動可能會以緻密小種子的形式憑空出現。如果這就和電子與正子對一樣是在「借用」能量，則量子擾動應該很快就會消失，把「借用」的能量歸還給虛空。但由於質能正好會被負的重力位能抵銷，所以這類擾動沒有量子的存在時間限制。你或許會認為，強大的重力場本身應該會摧毀孕育中的宇宙，但暴脹這時發揮了作用。古斯提出的對稱破缺可使這個宇宙種子快速轉變成灼熱的大霹靂狀態，接著持續數十億年的緩慢膨脹，宇宙則在這段時間逐漸冷卻，形成恆星和星系。大致說來，現在我們觀察到的宇宙萬物，是從比質子還小的區域（其實只有質子的十億分之一）在1030分之一秒內膨脹成籃球般的大小，大霹靂此時才接著發生。古斯表示，「宇宙可說是道地的無中生有。」
 
【完整內容請見《BBC知識國際中文版》第39期（2014年11月號）。版權所有，轉載請註明出處。】

【文／Helen Pilcher；譯者／高英哲】
 

沒有個人色彩的集權社會如同黑白世界。
 
（警告！本文洩露劇情）
 
想像一個沒人有意見、沒人唱反調、沒人膽敢與眾不同的世界，大家都喜歡同樣的音樂，當同一支足球隊的粉絲，或是都認為應當明令禁止英國莫里斯舞。這聽起來真是有夠和諧呀，不過這麼一來世界不會變得很無趣嗎？這是導演菲利普‧諾斯（Phillip Noyce）的科幻電影《記憶傳承人》中的生活常態。在這個反烏托邦的世界中，個性與選擇都被沒有色彩的規矩所取代，只有一個名叫喬納思的人想要戳破這和平的表象。所以為什麼我們有些人循規蹈矩，有些人卻勇於特立獨行呢？
 
「人類有遵從體制的強烈傾向，」瑞士巴塞爾大學的心理學家瓦希利‧克魯查列夫（Vasily Klucharev）說，「不過遵從體制的程度各有差異。」研究指出大部分的人在發覺自己的意見與同儕不同時，經常會修正他們自己的意見，以便配合大家。克魯查列夫發現這與「後內側額葉皮質」這個腦區有關，他認為當個人背離群體時，這塊區域就會產生錯誤訊號，引發一連串的神經反應，使我們遵從群體。「這塊腦區的演化歷史非常悠久，所以我們會不知不覺地這樣做。」克魯查列夫說。
 
然而遵從的天性可以被操弄。克魯查列夫利用強烈的電磁脈衝減緩這塊大腦區域的活動，結果發現受測者變得比較不合群：要給眾多女性臉孔的吸引力打分數時，他們會各執一詞，不因他人意見而動搖。也許這種使人不為所動的大腦活動，能夠解釋為何我是地球上唯一對英國男孩團體1世代團員哈利‧史戴爾斯（Harry Styles）沒有遐想的女性。當然事情也有可能反過來，丹麥研究發現當用來治療注意力不足過動症（ADHD）的藥物「派醋甲酯」大幅提高腦中的神經傳導物質多巴胺濃度時，個人就比較容易採納群體的觀點。
 
這些研究成果都很有意思，然而這跟《記憶傳承人》片中的大眾心理控制術相去甚遠。「若要控制整個國家，不需要透過神經科學才辦得到。」俄羅斯裔的克魯查列夫說，「你可以利用媒體。你若是打開莫斯科的電視，就只會看到一種觀點。你會面對一群意見都一樣的傢伙，要是你跟大家不一樣，內心就會感覺到衝突。」這使得大多數人都會採納同樣的觀點。「這就是宣傳戰的力量，」克魯查列夫說，「真的非常有效。」
 
所以我是真的抱持這些個人觀點，抑或我的大腦迫使我不得不從眾？要找到答案應該挺簡單的：我只要專心聽1世代樂團的音樂，然後看看我是不是仍舊聽了就想吐……。
 
【完整內容請見《BBC知識國際中文版》第39期（2014年11月號）。版權所有，轉載請註明出處。】

【文／東尼‧朱奈普（Tony Juniper）　　譯者／駱香潔】
 
 
多數人提到巴西的森林都會想到濃密溼熱的叢林。但，很少有人知道其東北部乾燥易旱，而且是荊棘灌木林的天下。雖然這種被稱為卡丁加（caatinga）的灌木林看似荒蕪又不適合居住，卻跟亞馬遜雨林一樣都是巴西特產，而且出人意料地擁有豐富的特有野生動物。

【作者／保羅‧艾德蒙森（Paul Edmondson）　　譯者／陳榮彬】
 

1564年的聖喬治節那天，莎士比亞出生於圖中位於埃文河畔史特拉福的老家。
我們如何得知他的生日呢？
人稱英格蘭史上最偉大詩人的莎翁似乎是在1564年4月23日（星期天）來到世上的，那一天正好是聖喬治節，一個用來紀念英格蘭守護聖人的日子。
 
根據埃文河畔史特拉福（Stratford-upon-Avon）聖三一教堂（Holy Trinity Church）的教區紀錄，莎士比亞是在4月26日受洗的。根據《公禱書》（Book of Common
Prayer）的規定，嬰兒出生後必須在下一個週日或最近一次的聖人紀念日受洗。就莎士比亞而言，他出生後的下一個聖人紀念日就在兩天後，紀念的是屍體被偷往威尼斯，後來成為該城守護聖人的聖馬可。然而，伊莉莎白一世在位期間，民間迷信那是個不吉利的日子，因此莎士比亞是在隔天的晨禱或晚禱時受洗的。
 
能夠佐證莎士比亞生於4月23日的，是立於聖三一教堂北邊聖壇牆上的莎翁紀念碑。碑文寫著他在1616年4月23日謝世，享年53歲，而該日正是他來到世上第53年的首日。因此可以假設他的生日與忌日是在同一天。
 
受洗紀錄上用拉丁文寫著莎士比亞的名字：「Gulielmusfilius Johannes Shakespeare」，意思是「威廉，約翰‧莎士比亞之子」。鎮上沒有另一個人與他同名。如今被標示為「莎士比亞出生地」的莎翁故宅，主臥室位於可以俯瞰街道的樓上，自從18世紀以來就一直是人們前去憑弔他的地方。
 
約翰於1601年去世，產業悉數由威廉繼承（約翰並未立下遺囑）。威廉允許姊姊瓊安‧哈特（Joan Hart）與她的家人一起住在家裡（她的子孫在故宅安居至1806年），並把宅邸的另一個部分出租，變成「天鵝與女僕頭酒吧」（Swan and Maidenhead）。
 
今天我們所看到的莎翁故居，是在維多利亞時代經由民間集資於1847年買下後重建而成的。如今，莎士比亞出生地信託基金會（Shakespeare Birthplace Trust）負責保存與維護莎翁出生地以及其他四間與他一生密切相關的房子。
 
年少時莎士比亞是在哪裡學會讀書與寫作的呢？
 
從8歲到15歲期間，莎士比亞就在埃文河畔史特拉福的文法學校念書，那是由英王愛德華六世創立，為鎮上所有男孩提供免費教育的學校。
都鐸王朝於1553年廣設文法學校，以人文主義理念治校，藉此確保政府能實現其所宣稱的目標：「讓好的文學作品與紀律能夠廣為流傳，散播於擁有最佳政府與事務機構的吾國境內。」
 
那些學校都非常認真看待教育。一年到頭，莎士比亞每週都必須上學六天，夏日於晨間六點開始上課，冬天則始於七點，直到薄暮來臨（不過，週四與週六只需上半天課）。碰到基督教的重大節慶時，學校才會放假。學生沒有多少喘息的機會，即使到了遊戲時間他們也必須用拉丁文交談。
 
這種教學方式源自於16世紀荷蘭學者德西德里烏斯‧伊拉斯謨（Desiderius Erasmus），整個教育過程聚焦在培養出流利的說寫能力。其中有一本關鍵教材是威廉‧利里（William Lily）於1540年發表的《文法淺論》（Short Introduction to Grammar ），它讓莎士比亞熟知各種各樣的修辭技巧。
 
學校課程也非常嚴苛。學生必須直接閱讀泰倫斯（Terence）、維吉爾（Virgil）、圖里（Tully）、沙魯斯特（Sallust）、帕林格尼烏斯（Palingenius）、曼圖亞奴斯（Mantuanus）、西塞羅（Cicero）、蘇桑布洛特斯（Susenbrotus）、伊拉斯謨、坤體良（Quintilian）、何瑞修（Horace）、尤維納利斯（Juvenal）以及奧維德（Ovid）寫的拉丁文原典。就讀文法學校期間，莎士比亞最愛的一本書似乎是奧維德所寫的《變形記》（Metamorphoses ），曾於作品中多次提及該書。課綱中出現的唯一希臘文作品是《新約聖經》。
 
文法學校對莎士比亞的影響，在所有作品的字裡行間都清晰可見，最重要的是他學會了雄辯的文字能力。不過，儘管這種教育極其嚴格，卻有所局限，例如課程就不包括算術。
 
【完整內容請見《BBC知識國際中文版》第39期（2014年11月號）。版權所有，轉載請註明出處。】

文／海倫‧澤爾斯基（Helen Czerski）　　譯者／蔡承志】
 

這隻大守宮（Gekko gecko）不只是能看紫外線，還不用靠立體視覺就能判斷距離，這得歸功於牠演化出奇特的虹膜。
我們的身體隨時都在監測這個世界，偵測聲、光、化學和質地的細微變化。這些持續不斷的豐富資訊流對我們非常重要，奪走我們的任何感覺都會引發焦慮和憂鬱。不過我們只能察覺到周遭狀況的極小部分。和某些動物相比，我們無知而快樂地度過一生，完全遺漏牠們賴以存活的種種信號。
 
我們的感覺器官令人讚嘆：我們的身體內建了各種感測器，隨時保持警覺，測量環境中的變化，並把它們轉換成神經衝動。不過聽覺不一定要靠我們這種耳朵，視覺也不一定要用我們這種眼睛。感受世界還有其他方法，動物界就有活生生的實例。
 
幾個月前的古巴之旅，我坐在卡車的保險桿上，一條古巴虹蚺（Chilabothrus
angulifer）平靜地纏繞著我的手臂。當時研究這種蛇的科學家正著迷地探究牠的虹彩體表，這種色澤確實美得令人屏息。不過我對別的特徵更有興趣。我把那條蛇翻過來看牠的頭部側面，牠這一側的兩個視覺器官也應該看得到我。
 
牠的左眼看到的是可見光下的我，而牠顎上的頰窩陣列則是看到發出紅外線的我。每個熱敏感頰窩都會提供一幅影像，不過相當簡陋，簡直稱不上影像。所有頰窩的資訊集結起來，就能建構出一幅比較好的圖像，足以讓牠在漆黑洞穴裡面獵捕溫血的蝙蝠。唯有靠這門技術，才能在昏暗又沒有透鏡的情況下形成影像。人類若要施展同樣的伎倆，必須先開發出強大的電腦來處理資訊。地球軌道上有一台γ射線望遠鏡，正是使用這種編碼孔徑成像技術（coded aperture imaging）來尋找遠方的爆炸星體，因為γ射線威力太強，沒辦法以透鏡對焦。不過蛇類先辦到了。
 
每個物種都會因應特有的演化壓力而隨時間改變。不單是某些物種感受到更寬廣的世界：牠們感官的運作方式往往也不相同。每一種用來感測環境的技術都有它的優點和缺點。擁有紫外線視覺的利大於弊嗎？看一看鳥類，牠們全都能夠看到紫外線。我們人類的眼睛會過濾紫外線，以免紫外線造成傷害，因此紫外線永遠不會觸及我們的視網膜。鳥類的壽命沒那麼長，不必擔心白內障，所以能享有看到額外色彩的好處。
地球上的物種擁有的感覺專長五花八門。不過牠們是怎樣辦到的？要偵測周遭環境的不同層面，身體必須內建哪些東西？演化測試了許多可能性。人類只不過是一個物種，也沒有習得所有的本領。我們錯失了哪些奇特的感官呢？
 
守宮視覺
 
夜行性頭盔守宮（Tarentola chazaliae）的眼睛作用原理基本上和我們相同，不過有幾項奇巧的差別。桿狀細胞讓我們能在暗處看見東西，而這種守宮（守宮也就是我們慣稱的壁虎）的演化史中有某段時期是在白晝活躍，白天光線明亮，不需要敏感的桿狀細胞，於是牠們的桿狀細胞消失了，視網膜上只剩三種錐狀細胞，分別處理綠光、藍光和紫外線。如今牠們在昏暗環境中活動，張大雙眼，在黯淡光線下依然具有彩色視覺。
 
不過這種守宮有時仍會在光亮下外出活動，牠們的雙眼就是在這種時候展現奇特的策略。守宮的瞳孔在亮光下變成狹縫狀，不過兩眼的狹縫瞳孔還各有四道凹槽。守宮的瞳孔遇光閉合時不像我們只有一個孔，而是四孔排成一線，每個孔各會在水晶體後方形成一幅影像。不過當物體位於特定距離時，四幅影像會彼此重疊，守宮可能就是利用這種現象來判斷距離。牠們不像我們有立體視覺，沒辦法靠比較雙眼不同的影像來估算距離。不過牠們每隻眼睛都有四個瞳孔，也不需要這套做法了。
 
【完整內容請見《BBC知識國際中文版》第39期（2014年11月號）。版權所有，轉載請註明出處。】

【作者／彼得‧格林卓（Peter Grindrod）　　譯者／戴凡惟】
 

歐洲太空總署的ExoMars火星探測車將取得地下岩石樣本，告訴我們更多關於這個紅色行星的過去。
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【文／莉莉安‧安奈可（Lilian Anekwe）；譯者／林東翰】
 

黑巧克力所含有的黃烷醇可以有效降低血壓。

【作者／海倫．皮契（Helen Pilcher）；譯者／高英哲】
 
在爆炸現場附近存活下來