科學人雜誌, 五月 | 誠品線上

科學人雜誌, 五月

內容簡介

內容簡介 你不是怪，只是基因很特別早期智人與尼安德塔人發生混血，這些已滅絕近親的DNA可能與我們的健康、腦部發育、自閉症等病症有關。撰文／卡薩諾瓦（Emily L. Casanova）、費爾圖斯（F.Alex Feltus）繪圖／福肯納（Sam Falconer）翻譯／姚若潔170年前首次發現尼安德塔人時，當時他們被認為思考能力與現代人類差距甚遠。科學家偏頗地認為尼安德塔人是原始的野蠻人，比大猿聰明不了多少，也缺乏進步的高階思考能力才讓他們走向滅絕。然而，研究人員至今已有大量證據，顯示他們有多種曾被認為屬於我們智人（Homo sapiens）獨有的認知能力：他們能製作複雜的工具、生產糧食（如麵粉）、利用草藥治療病痛、以符號來溝通、對亡者進行儀式。2010年，研究人員首次發表尼安德塔人的基因組序列，縮短了他們與我們譜系之間的差距。比較他們與現代人類的DNA，發現兩個物種曾有混血，甚至現代人類至今身上仍有交流後留下的遺傳指紋。從此，便有大量的研究探討尼安德塔人的DNA如何影響現代人的生理學，澈底改變我們對於滅絕近親的認識，也顛覆我們關於自身為「混種」的理解。這個新興的研究領域稱為「臨床古基因組學」（clinical paleogenomics），目前還有許多複雜的問題未解，仍在有待探索的萌芽階段，因此看待這些研究結果必須謹慎。儘管如此，目前的研究提出一個有趣的可能性：尼安德塔人的DNA對我們這個物種有廣泛的影響，不僅在於整體健康，還包括腦的發育，甚至是自閉症等病症的傾向。換句話說，這種已滅絕近親的DNA，某種程度塑造了我們今天的認知能力⋯⋯

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產品目錄 【關於封面】我們每個人身上都帶有一些尼安德塔人的 DNA，這個遠古近親與我們的祖先智人曾發生過混血。他們的基因也改變了我們的外貌、生理，甚至與神經發育和心理疾病有關，例如自閉症。但這些看似有害的 DNA 之所以能保留下來，也許與高智力或創造力有關。24 遺傳學 你不是怪，只是基因很特別文／卡薩諾瓦（Emily L. Casanova）、費爾圖斯（F. Alex Feltus）34 神經科學 為什麼靈感總在洗澡時出現？文／約翰・庫尼歐斯（John Kounios）、伊薇特・庫尼歐斯（Yvette Kounios）46 物理學 準時有什麼用？秒的定義都要改變了文／班奈特（Jay Bennett）60 環境科學 不只是阿兵哥：當軍人和專家一起守護自然文／吉斯（Erica Gies）74 行星科學 就你最特別，尺寸跟別人不一樣文／泰勒（Dakotah Tyler）86 永續發展 重口味糧食：當作物吃得比人類更鹹文／帕森斯（Rachel Parsons）98 太空科學 我們的征途是星辰大海：航海家號的無限之戰文／巴泰爾（Meghan Bartels）行家領路 GUIDES6 總編輯的話 我們不孤獨，但也不特殊――談系外行星的極端哥白尼原則文／孫維新8 科學人觀點 失憶的嬰兒記憶：沒忘，就是不易回憶文／曾志朗10 我是企業家，也是科學人 懂技術，也要知世局――專訪遠傳電信總經理井琪採訪／林詠翔、整理／陳碩甫12 科學人新聞 NEWS SCAN太陽閃焰警報器│維基解密好奇心│拿原子核來計時│企鵝羽毛畫汞污染地圖│你也有馬斯克錯覺嗎？思想漫遊 COLUMNS21 機器思維 Pascal語言之父：沃斯（一）文／林一平22 科學棋談 科學史上的靈光乍現時刻文／張瑞棋108 健康與科學 新藥和飲食可舒緩發炎性腸道疾病文／丹維斯（Lydia Denworth）110 教養好科學 男兒就該有淚不輕彈？文／阿加渥（Pragya Agarwal）114 圖表會說話 乾旱氣候的回馬鞭文／莫斯柯維茨（Clara Moskowitz）圖表／葛魯比斯（Wesley Grubbs）、音高互動工作室（Pitch Interactive）知識搖籃116 創意是人類的生存本能，不是天才的專利文／黃貞祥118 誰能擁有一個孩子？整理／陳碩甫時事解析 COMMENTS攸關心智別繃著臉，笑一個更有魅力文／卡瓦納（Eithne Kavanagh）、懷特豪斯（Jamie Whitehouse）、沃勒（Bridget Waller）專家看新聞野火燒到天文學文／麥克馬洪（Peter McMahon）不只數學別被高額獎金騙了！樂透的「價值」是負的！文／莫塔（Jack Murtagh）名家問答誰造成防疫失敗？美國公衛專家佛奇的真心話文／路易斯（Tanya Lewis）請見官網 scitw.cc

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內文 : 我們不孤獨，但也不特殊
——談系外行星的極端哥白尼原則

天文學越是進步，人們就發現自己越是平凡而不特殊，地球如此、太陽如此、銀河如此，甚至連宇宙都如此。現在「系外行星」的發現與日俱增，「多行星系統」也如雨後春筍，這樣下去，連我們的太陽系都不再特殊。順著這個趨勢，有一天我們是否會發現地球生命也不再特殊？

文／孫維新

哥白尼在公元1543年出版的《天體運行論》中，讓太陽取代地球，站到「宇宙中心」的尊貴位置，而地球卻降格和其他七個行星溫順地環繞著太陽運轉。從那之後，哲學中的「哥白尼原則」就意味著「平凡而不特殊」。但不止於此，宇宙學中甚至出現了「極端哥白尼原則」（Extreme Copernican Principle），當年我們在美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）上宇宙學的課，第一次聽到這個極端原則，差點笑死。
到底這個「極端哥白尼原則」是什麼意思？我們先看看人們過去500年來探索宇宙、了解自身的過程：哥白尼把地球從C位拉下，和其他行星並列，人們那時才知道，我們的地球一點也不特殊！但好歹地球還是繞著當時被認為是「宇宙中心」的太陽轉。好景不常，將近400年後的1920年，夏普里（Harlow Shapley）觀察不同方向球狀星團的位置和速度，發現太陽不但不是「宇宙中心」，連「銀河中心」都不是！
我們的太陽位在銀河系的「獵戶座旋臂」（Orion arm）上，距離真正的銀河中心大約2萬6000光年，只是一個中間偏小的黃色星球，和其他兩、三千億顆恆星都是這個銀河的子民，人們那時才知道，我們的太陽一點也不特殊！短短三年之後的1923年，哈伯（Edwin Hubble）觀察了「仙女座大星雲」（M31）中的造父變星，定出我們到M31的距離，發現這個「大星雲」根本就不是我們銀河中的小片雲氣，而是另外一個和我們銀河同樣巨大的星系！就在那一刻，人類眼中的宇宙瞬間擴大了億萬倍，原先我們夜空中的許多小小星雲，現在才知道它們都是遙遠的巨大星系，我們的銀河也不過就是宇宙中億萬星系中的一員，人們那時才知道，我們的銀河一點也不特殊！
走筆至此，您覺得總該適可而止了吧？人類的自尊心已經被摧殘殆盡。但故事還沒結束，1980年代宇宙學家提出了「暴脹宇宙學」（Inflationary universe）理論，說138億年前宇宙大霹靂發生之後，在很短時間裡宇宙發生過一個讓人難以想像的迅速膨脹，需要有這樣一個膨脹，今天宇宙的「平坦」、「均勻」，且「沒有磁單極」等諸多特異現象才能得到解釋。但這個「暴脹」的過程，無可避免地會創造很多個「宇宙」出來。我們的宇宙，只不過是萬千宇宙中的一個！人們那時才知道，我們的宇宙一點也不特殊！連「宇宙」都不再是唯一的，這就叫做「極端哥白尼原則」！
然而現在這個原則毫不客氣地侵入了另一個充滿希望的天文觀測領域：系外行星。上古先民走出山洞，仰首夜空，可能會好奇：Are we alone? 我們是孤獨的嗎？這個問題現代人依然時刻縈懷。想知道宇宙別處是否有生命，比較合理的搜尋方向是先找到別的恆星旁邊的行星，對我們地球人而言，這些行星統稱為「系外行星」（exoplanet），這個字詞無論中英文都是新的發明。
這期《科學人》中〈就你最特別，尺寸跟別人不一樣〉這篇文章，清楚描述了1990年代科學家如何發現了這類天體，從而開啟了這個充滿挑戰和刺激的搜尋過程。從1995年科學家發現飛馬座51號星旁邊存在行星開始，到2025年的30年間，人們已經確認了超過5800顆系外行星，環繞著超過4400顆恆星運轉。行星的總數遠超過恆星的數量，就代表著有些恆星的周遭，環繞著不只一顆行星。
就如巨蟹座55號星（55 Cancri），周遭已經發現了五顆系外行星，靠裡面的四顆緊密環繞著母星，就如同我們的水、金、地、火，而外面一顆離得很遠，繞母星一圈要14年，而木星繞太陽一圈要12年，兩者相近，因此這個結構和我們太陽系裡面五顆行星的位置分佈極端相似，所以我們正在發現大量「別人的太陽系」！人們此時才知道，原來我們的太陽系一點也不特殊！
從1995年開始的前15年，科學家使用「雙星運動法」來找尋系外行星，這種搜尋方式，只會找到質量又大、離母星又近的「熱木星」，因為「實驗方法決定了實驗結果」。但在2009年克卜勒太空望遠鏡升空之後，改用「掩星法」，藉著恆星表面被周邊環繞的行星週期性地遮掩部份光芒，使得發現行星的效率大幅提高，同時也找到越來越多的低質量行星。
2015年7月，美國航太總署（NASA）宣佈在1800光年以外的克卜勒-452（Kepler-452）這顆恆星旁，發現了一顆和地球環境極為相似的行星克卜勒-452b（Kepler-452b，每個恆星旁邊第一個被發現的行星以b命名，接下來是c, d…，不用a）。克卜勒-452這顆恆星和我們的太陽類似，年紀稍微大一點，這顆行星452b和母星距離也和我們的日地距相似，繞母星公轉的週期是385天，我們是365天，學生去那邊上課連課表都不用改，只要寒暑假多放20天就行。這顆行星的質量稍大，是地球的五倍，但半徑是地球的1.6倍，行星表面的重力加速度是「質量除上半徑的平方」，因此這顆行星表面的重力場大約是地球的兩倍。也就是在地球上體重50公斤的人，到了克卜勒-452b上，體重瞬間就成了100公斤，學生一聽有點失望，感覺自己的雙腿應該撐不住，但一會兒就想開了：「老師，可以用爬的，我們可以成為那顆行星上第一代的爬蟲類！」
每次碰到這麼樂觀開朗的學生，我都覺得人類的未來充滿希望！

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