Scientific American Traditional Chinese Edition 科學人中文版 No.238_Dec-21

新冠疫情降溫，雖然政府尚未下修二級警戒，但對公共場所的限制慢慢鬆綁了，大學和研究機構的活動也越來越活絡，儘管學術演講和研討會仍以視訊為主，不過也開始開放實體參與，感覺朝向正常的社會生活又邁進了一小步！所以接到高雄長庚醫院邀約，希望我能和院內醫師分享認知神經科學在人類智慧進展和人腦演化關聯性的新近發現，就算是一大清早7點半的演講，我還是很開心地答應。…

19世紀80 年代，法國微生物學家巴斯德在巴黎的實驗室裡進行了大規模實驗，尋找治療狂犬病的藥物。巴斯德和他的助手在兔子的脊髓中培養弱化的狂犬病毒，想藉由免疫反應阻止感染與發病。1885年，該療法首次成功應用於人體後，世界各地的患者都因為這種注射而獲得救治。 隨著時間的推移，人們發現，大約每千人接種這個疫苗，會有一人發展成癱瘓的疾病。這些病人康復後，證明禍首不是狂犬病毒，而是對兔子脊髓中的蛋白質產生了免疫反應。在少數人中，他們的免疫系統無法正確區分某些物質，因而發動攻擊，演變成免疫疾病。我們對這一進程的日益了解，是當今研究自身免疫力的基礎。 巴斯德是歷史上公認對人類最有貢獻的科學家之一。他發現微生物是造成人類疾病的主要原因，控制病菌就可以治療、甚至預防疾病。他在傳染病與免疫學上的貢獻，使世界上每一個角落的人都受到幫助。巴斯德曾說：「Dans les champs de l'observation lehasard ne favorise que les esprits…

〈極音速飛彈吹捧上天〉 10月底美國證實中共解放軍的極音速飛彈情報，媒體稱這是第二次史波尼克危機（Sputnik crisis）。極音速飛彈是軍備競賽中極受關注的兵器，正好本期《科學人》解釋極音速飛彈究竟真的是天大威脅？還是耀武揚威？內容深入淺出，點出這類武器在物理學上的難解之處，讓我們認清極音速飛彈的真面目。 ―嘉義 張書維 〈動物為何玩耍？〉 多年前當兵，連上官兵分成兩派鬧對立，新來的連長於是把全連分成兩隊踢球，比賽沒多久氣氛就變了，場上笑聲不斷，不小心撞倒對方時，還會拉對方起身。球賽後兩派的衝突化為無形。退伍至今，這始終是我心中的小小謎團。直到讀了這篇文章，原來當時全連官兵就像文中分裂的大象家族，透過嬉戲而重新融合。誠如文末所述：「良性的嬉鬧能以意想不到的方式改變我們。」 ―高雄 許真瑜 〈天橋保育美洲獅〉 設計天橋解決美洲獅近親繁殖問題，還可能有意料之外的發展。從國外建造生物廊道的經驗來看，掠食者通常獲益較大，因為掠食者可以在生物廊道守株待兔，獵食往返廊道兩端的動物。遭捕獵的物種可能因此較少利用廊道，或許像美洲獅這樣的頂層掠食者，才是最大受益者吧！ ―新北 呂仲軒…

在北美洲休倫湖底一處滲穴（sinkhole）裡，當克拉特（Judith Klatt）開始研究色彩繽紛的原始微生物層時，為的是想更了解地球的早期生態系。結果，這位德國馬克士普朗克海洋微生物學研究所的生物地球化學家，解答了一個地質學的大哉問：地球究竟如何成為唯一已知大氣層富含氧氣的行星？ 地質線索顯示，可能早在30億年前或甚至更早，微生物就已開始透過光合作用釋出氧氣。但不知何故，大氣層積聚氧氣需時5億年，接著又過了10 億年，大氣層的氧氣含量才達到現代濃度，並奠定複雜生命誕生的基礎。科學家長久以來困擾為何其間經歷這麼久的時間。有些科學家提出，是因為化學反應消耗大部份氣體，或者是因為缺乏必需養份而限制氧氣生成量。 克拉特的團隊從滲穴研究得到靈感，他們發表在今年8月《自然．地球科學》（Nature Geoscience ）的論文提出另一種可能性：早期地球的一天太短了。…

從電腦、信用卡到雲端伺服器，今日科技仰賴磁鐵把編碼資料正確存放在儲存裝置上。但磁鐵的大小限制了儲存容量，即使是像紙一樣薄的磁鐵也會佔用更適合用於編碼資訊的空間。 今年6月發表於《自然．通訊》的一篇論文指出，研究人員設計出一款全球最薄的磁鐵：厚度僅一原子、由氧化鋅和鈷所構成的可撓性薄片。論文資深作者、美國加州大學柏克萊分校的工程師姚杰（Jie Yao）說：「這表示可以利用同樣質量的材料來儲存更大量的資料。」 不到一奈米厚的磁鐵除了能讓傳統的資料儲存方式變得更加精簡，對於發展自旋電子學來說也是不可或缺；自旋電子學運用電子的自旋方向來編碼資料，而非電荷。因為這類磁鐵能激發電子產生量子疊加，同時處於好幾種狀態。資料就可能以三種狀態（上自旋、下自旋，或同時兩個方向）儲存，而非平常的兩種。 奈米等級的磁鐵要維持磁場，一般必須冷卻到約-195℃，對於研發商用自旋電子學裝置或縮小傳統資料儲存裝置，如此低溫構成了巨大障礙。未參與這項研究的芝加哥大學自旋電子學研究人員奧沙隆（David Awschalom）評論：「你不會想要隨身攜帶低溫冷卻器，所以開發出一種在室溫下可撓性的袖珍材料相當重要。」…

每年，數百萬隻海鳥從四面八方飛抵蘇格蘭和百慕達中間的遼闊海域。今年8月發表在《保育通訊》的一項新研究，透過數十年的追蹤數據，記錄到至少有20多種來自南北半球的500 萬隻候鳥，在北大西洋近60萬平方公里的海域覓食。 長久以來，生態學家推論北大西洋是遷徙性海鳥的重要覓食區，但缺乏鳥類遷徙模式的數據來推動保護公海的舉措。國際鳥盟的保育科學家戴維斯（Tammy Davies）是論文主要作者，他表示遷徙性海鳥是「現今最受威脅的鳥類類群之一」。該研究觀察的21 種鳥類中，有17 種的數量持續減少，例如大西洋海鸚（Atlantic puffin）、北極燕鷗（Arctic tern）和百慕達海燕（Bermuda petrel）。這些鳥類受到的危害，包括污染、過度捕撈以及會網住周遭動物的商業捕魚活動。儘管海鳥在陸地上的繁殖區往往受到保護，但覓食地點通常位於公海，不歸任一國家管轄。…