時報出版--大人的社會課:從阻撓議事到邊際效應,搞懂世界的真實運作

中央網路報 02-14 00:23
大人的社會課:從阻撓議事到邊際效應,搞懂世界的真實運作/時報出版大人的社會課》納米比沙漠裡的神奇生物

法國知名經濟學家、政治學家艾瑞克.歐森納(Erik Orsenna)走遍世界各地,看到許多和水有關的事和物,寫成了《水的未來》這本書。歐森納來到非洲西南角的國家納米比亞(Namibia)和納米比沙漠(Namib Desert)。

非洲最大的沙漠其實是撒哈拉沙漠(Sahara),橫跨非洲的北部,東接紅海,北接地中海,西接大西洋,總面積九百四十萬平方公里,差不多等於整個美國,但它只是全世界第二大的沙漠而已。全世界第一大沙漠在哪?答案是南極洲。沙漠的定義是一個地區每年平均降雨和降雪總量在四十公分以下,更嚴格的定義則是每年平均降雨和降雪的總量在二十五公分之內。南極洲的總面積是一千四百萬平方公里,每年的平均降雨和降雪總量只有二十公分,非常冷但也非常乾燥。換言之,沙漠的定義只和平均水分有關,和平均溫度沒有關係。以跨越中國和蒙古的戈壁沙漠為例,冬天冷到攝氏零下四十度,夏天熱到攝氏五十度。

納米比沙漠被認為是世界上最老的沙漠,有五千萬年到一億年歷史。相鄰納米比沙漠,自北而南的三個國家是安哥拉(Angola)、納米比亞(Namibia)和南非共和國(South Africa)。從安哥拉西南到納米比亞,沿著南大西洋海岸綿延兩千多公里,每年平均雨量只有十公分。

歐森納在納米比沙漠看到了只有在此才找得到、被稱為世界十大最奇特植物之一的「千歲蘭」。千歲蘭的外形相當特別,只有兩片葉子,一根粗壯的莖和根,莖的直徑在一公尺左右,高出地面僅二、三十公分,葉子則長達兩、三公尺,還會裂開來分成許多狹窄的條狀物,狹條堆在一起就像一隻爬在沙灘上的青色大章魚。千歲蘭的存活方式是倚靠葉子上的氣孔吸收大氣中非常少量的水分,通常可以存活五百年到兩千年。但為什麼一片葉子能活幾百年以上呢?其實千歲蘭的葉子後端,也就是接近根的基部之處的細胞,擁有不斷產生新的葉片組織的能力,葉子的前端或因氣候乾燥而枯化,或因風沙撲打而斷裂,彷彿印證著後浪推前浪,也是一片葉子能存活上千年的原因。

歐森納還在納米比沙漠找到一些有趣的昆蟲,靠著吸取霧裡的水氣存活。

首先說明一下納米比沙漠的氣候。從東邊的印度洋吹來的風在穿過陸地時,水分逐漸消失,到達納米比沙漠時已經變得非常乾燥;而從西邊的南大西洋吹來的西風,一遇上東邊的熱空氣,空氣中的水分往往會形成雲和霧,因此在納米比沙漠裡,早晨的霧由海岸吹向內陸是常有的現象,好些沙漠裡的動物和植物就靠著吸收晨霧中的水分維持生存。

第一種叫做聚霧甲蟲(Fog trapping beetle),學名 Lepidochora discoidalis,牠們晚上躲在沙裡,黎明前會爬出來,在沙上迎著風的方向挖一條長長的溝,等到晨霧吹過來時,水氣就會凝結在長溝隆起的邊上,聚霧甲蟲就靠這些水分來維持生命。聚霧甲蟲只是俗稱,聚霧就是用沙溝聚集霧中水氣的意思。

另一種叫做沐霧甲蟲(Fog basking beetle),沐霧就是沐浴在霧裡頭的意思,牠們會爬到沙丘上,頭低下來,後腳撐高,身體形成四十五度角,讓背上的翅膀迎向吹來的晨霧,晨霧裡的水分就會凝聚在翅膀上,往下流到甲蟲的嘴邊。神妙之處不僅如此,在翅膀上形成的晨霧水滴直徑大概只有千分之一公分,很容易就被風吹得四散橫飛,不一定會往下流到甲蟲嘴裡,因此甲蟲的翅膀上有許多隆起的小塊,這些小塊是親水性(hydrophilic)的,小水滴會黏在上面,一旦小水滴黏在這些親水性小塊上面,小水滴的形狀會變成扁平狀,不容易被風吹開,等到小水滴聚合起來,形成直徑約十分之一公分的大水滴時,大水滴就會因為重力作用往下流。此外,圍繞著這些隆起的親水性小塊,是像蠟一樣的疏水性(hydrophobic)物質構成的小槽,讓大水滴能沿著水槽往下流而不會黏在邊上,順利流入甲蟲的嘴裡。

二○○一年,兩位英國牛津大學的動物學家魯布納(Michael F. Rubner)和科恩(Robert E.Cohen)發現了沐霧甲蟲的翅膀結構,指出可以利用同樣的原理製作帳篷布料和屋頂瓦片,以收集空氣中的水氣,一群美國麻省理工學院的科學家也在二○○六年實現了這個想法。

想和沐霧甲蟲一樣從霧裡收集水,有個大家都知道也經過證明的可行方法,只不過用的是網子或帆布。所謂的捕霧網是一張四公尺高、十公尺長的大網,讓水氣凝結在網上並沿著管線向下流,一天可以收集到二百五十公升的水,平均每一平方公尺的網可以收集四.五公升的水。這種收集方法的關鍵因素是天候,在非洲的兩岸如南非,或是南美洲的海岸如智利和秘魯,氣象條件都很適合,當地人都能利用網或帆布進行收集。

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本文節錄:大人的社會課:從阻撓議事到邊際效應,搞懂世界的真實運作一書

作者/劉炯朗

麻省理工學院電腦博士。

為國際知名的電腦資訊學者,在即時系統、電腦輔助設計、VLSI布局、組合最佳化、離散數學等領域均有傑出之貢獻。曾先後當選美國電子電機工程師學會(IEEE)會士、美國計算機協會(ACM)傑出會員。2011年榮獲有「電子設計自動化界的諾貝爾獎」之稱的卡夫曼獎(Phil Kaufman Award);2014年獲IEEE基爾霍夫獎(Gustav Robert Kirchhoff Award);2015年獲中國計算機科學協會海外傑出貢獻獎;2016年獲ACM/SIGDA先驅成就獎。

曾任教於麻省理工學院及伊利諾大學,1998至2002年間擔任臺灣國立清華大學校長,作育英才無數。其於1973年發表於Journal of the ACM之論文截至2015年被引用超過一萬次,影響極大。並以資訊工程之國際學術聲望,2000年獲選為中央研究院院士,是國際上聲譽卓著的科學家、教育家。

2005年起,在竹科IC之音主持談話節目「我愛談天你愛笑」,以幽默的談吐及豐富的學養暢談科學、文學、歷史、科技發展等各領域的知識,深得大眾喜愛,迄今已出版十餘本科普、散文作品。

著作

《語文力向上:國文課沒教的事3》

《公民課該學的事:從自己出發,和社會好好相處》

《你沒聽過的邏輯課:探索魔術、博奕、運動賽事背後的法則》

《從輪子到諾貝爾:學校沒教的創新發明》

《劉炯朗讀三字經:國文課沒教的事2》

《學校沒教的邏輯課:發現八卦、婚姻、網拍背後的定理》

《國文課沒教的事》

《下課後的奇幻補習班》

《一次看懂自然科學》

《一次看懂社會科學》

《20不惑──大學校長親授33堂生涯必修課》
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