【2021台積電盃 青年尬科學】「科普書籍閱讀寫作競賽」優選導讀文(葉至宸)

撰文:葉至宸|國立羅東高中

科學出於好奇,想必多數人都曾聽過這句話,最近在新聞上,看到搞笑諾貝爾獎的得獎者名單。裡面不乏是些看似荒謬、可笑的題目。從人與貓之間的語言交流,到用倒掛的方式運送犀牛。每個獎項都頒給了大眾可能嗤之以鼻、不以為然的主題。但正如搞笑諾貝爾獎的宗旨:「乍看之下令人發笑,之後發人深省」,一個看似可笑的題目,背後常令人深思。用倒掛的方式運送犀牛可能早就行之有年,但從沒有人想過該以何種方式才會使犀牛的身體承受最低的負荷。同理,在本書中也可看到許多類似的故事,像是已經獲得此項殊榮的「21秒排尿原則」,或是「蚊子怎麼能在雨中飛」,都是些看似令人發笑,但深入了解後卻會有「原來是這樣啊」的感嘆。

在前面提到的21秒排尿原則一文,可以看到作者從發現問題到開始研究,到最後完成研究,其中的心路歷程。明明這不是甚麼難發現的現象,但作者不僅是紀錄下了觀察到的現象,而是透過動物解剖學的知識,再加上簡單的帕斯卡原理。最後發現因為尿道的長度生長異於其他身體器官的異速生長尺度,它的異速生長尺度是等速生長,而根據作者的猜測,21秒的原因可能是在演化的過程中「夠好即可」,21秒應該已經夠短而不使動物在排尿時承受過大的風險。而如果要更短的時間,則尿道要變更長,使動物生活不便,或是變得更寬,使寄生蟲容易進駐。

而在蚊子怎麼能在雨中飛一文,作者使用高速攝影機觀測實際生活中,蚊子被雨滴打到之後的行動,他們發現,這就像是用一隻手嘗試殺死一隻蚊子,不可能使其死亡,實際上只是在推動牠。而他們也發現了熊蜂與胡蜂在翅膀中的翅脈與「褶皺緩衝區」,藉由實驗測試後,他們推測了這塊區域的功能類似於避震器。而令人驚豔的,這塊區域可以承受高達40萬次的撞擊而不會使該個體無法移動,原因來自於它的材質──節肢彈性蛋白,因為這種材料的彈性,如果使用這種材質來取代人類的肌腱,我們所踏出的每一步將能多出10%的距離。

蟻群是流體還是固體?眾所皆知,螞蟻是一種社會性動物,在許多狀況下表現出來的都是群體而不是個體,像是渡過水面時,牠們會形成蟻筏,一隻隻的螞蟻連結在一起,這時若有外力衝擊,使蟻筏斷裂,牠們可以以最快的速度重新連結,在人類世界,這就稱為自我修復。而若可以模擬螞蟻的這種行為,那就可以達成許多現在科技還無法做到的事,本文提及的是利用演算法模擬蟻群行為,並操縱模組機器人,使其能在許多環境下發揮功用。

近年來仿生學的應用越來越廣,從上山到下海,從救災到提升人類生活品質,從前幾篇文章中不難發現,仿生學的進步往往出自於人類的好奇心,不管是古怪的抑或是令人發笑的,在經過縝密的科學觀察以及實驗之下,常會有意想不到的功效,也許原本蟻群的群體智慧會被拿去救災,也許在昆蟲身上的節肢彈性蛋白將來會取代我們身體的一部分。而這本書就提供了許多這類的想法,而在本書之中不僅有許多有趣的小故事,也有科學家們在仿生的過程中,遇到了哪些困難與如何解決,如果對仿生學有興趣的話,這本書將會是一個良好的媒介。


作品評語

文章中規中矩,能從簡介書籍內容,論述科學研究的價值與潛在貢獻。


書名:破解動物忍術:如何水上行走與飛簷走壁?動物運動與未來的機器人
作者:胡立德(David L. Hu)
譯者:羅亞琪
出版社:三民書局
出版年:2020

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