分类: 生活科学

生活,可以不只是生活。与你一齐挖掘藏在细节里的科学新知,让我们把生活变得更有趣!

藏在东京奥运 logo 设计里的数学彩蛋

  • 作者/numeracy

你对东京奥运的 logo 有什麽印象呢?有些人会觉得,看上去像是许多矩形凑在一块,缺口有点多,边缘凹凸不平。可神奇的是,视觉上却显得十分和谐。

关键大家多半已经知道我们要说什麽了,没错,数学,东奥 logo 是不折不扣的设计 × 数学跨域创作。

和炭治郎一样的「市松纹」

东奥 logo 是由擅长运用几何图形的设计师野老朝雄所操刀,使用了日本江户时代传统图纹「市松纹」,上面的矩形花纹,如果变成绿与黑的配色,你脑海里大概就会浮现《鬼灭之刃》主角炭治郎的身影。

为了凸显在奥运时,齐聚世界各地的运动员,野老朝雄在原始的市松纹以外,新增了 2 种不同长宽的矩形。3 种尺寸相异的蓝色矩形,分别象徵国家、文化及思想的「多样性」。矩形与矩形相接的顶点,则代表各国在奥运中「调和」差异,连结彼此的精神。

120° 的旋转对称

那麽,明明 logo 有棱有角,为什麽看起来却很和谐呢?仔细观察一下 logo,可以看见所谓的「松叶」,是由 3 组细长矩形所组成。整个 logo 共计刚好也有 3 套松叶,而且呢,再仔细看看,整个 logo 其实正是以松叶做为分界线,由 3 块一模一样的弧形图案组成。

换句话说,东奥 logo 是由一组弧形图案重复 3 次,每次旋转 120 度所组成。正是因为隐藏了这样的旋转对称,我们在视觉上便会感到和谐、规律。…

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想教导孩子,提升数学成绩?关键在於父母的心态!

  • 作者/numeracy

孩子还在小学阶段时,爸妈如果时间允许,多半会帮忙看看孩子的功课。有些父母特别认真,会陪孩子一起写回家作业。照理来说,有父母的客制化指导,理当成绩会有所进步。然而,几年前有一项研究发现一件残酷的事实:某些父母花越多时间指导,孩子的数学成绩反而越差。

适得其反的数学陪伴研究中这麽说:「在缺少 XXX 的前提下,尽管父母立意良好,愿意指导孩子写作业,但这项举动却适得其反(backfire),对孩子的数学成就有着负面影响。」

这个 XXX 就是「对数学的正面态度(positive math attitude)」。用更学术一点的说法就是,这些父母患有数学焦虑,例如害怕、讨厌、认为不实用等等对数学的负面态度。

研究结果说明什麽?

研究针对四百多组低年级家庭,进行长达一年的调查,包括学年初、学年末孩子的数学成绩比较,以及学年中调查家长的数学焦虑程度。後者有几套常用的问卷,如果大家有兴趣的话欢迎留言「+1」,之後我们再来将几套问卷翻译给大家。

研究发现,当父母有严重数学焦虑时,父母越帮助孩子写回家作业,孩子成绩会越差。

这边的 y 轴「预期一学年的数学成长」即是字面上的意义,1.0 表示学了一学年,也具备了一学年该累积的数学能力,0.8 则表示只有学到 80% 的能力。可以看见,如果父母有严重的数学焦虑,认真教了孩子一年,孩子却只能学到六成。讽刺的是,这些父母不帮孩子看作业,孩子的成绩还比较好。跟同样不怎麽教,父母也没有数学焦虑的孩子差不多。

挖掘背後的原因

明明小学数学难不倒爸妈,为什麽会有这种让人丧气的「越教越差」结果呢?研究发现,这可能是因为数学焦虑的父母在不经意间作了以下几件事:

  1. 让孩子感受到自己讨厌数学、认为数学没用等想法。这些由父母传递出来的负面态度会让孩子失去动力(demotivate),从而减少学习的心力、时间。学得比较少,容易表现不佳,表现不佳,接着孩子便也开始对数学感到焦虑。
  2. 当孩子表现不好时,有数学焦虑的父母容易较没耐心,或流露出挫折感。这其实不一定针对孩子,有些只是连结到自己过去的学习经验。但,这样的态度对孩子来说可能是种无形的惩罚。
  3. 当父母有数学焦虑时,比较倾向使用固定的思考模式与解题策略,如果跟学校老师的解法不同,但双方又各自坚持己见时,孩子就会感到困扰。

不需要放弃与孩子互动

老实说,这项研究结果还真是有些令人丧气,明明是为了孩子好,到头来却好像害了孩子。「我可能也有数学焦虑,那以後我还是不要教孩子好了。」或许有爸爸妈妈此刻已经这麽想了。从研究结果来看这样或许会有帮助,而且还落得轻松,可这终究是比较消极的做法,我相信原本就愿意花时间陪孩子写作业的爸妈,应该会希望能有更积极的应对。

答案也不难,其实就是只要我们为人父母不害怕数学,能对数学具备正面、积极的态度,或是在教导孩子时,能先具备一些简单的教学知识,引导技巧。这样应该就能避免越教越差的状况。更重要的是,往好方面想,这项研究至少有可能打破了一项迷思:

数学不好不一定是「遗传」,更有可能是後天不经意的互动所造成的负面影响。

只要是後天因素,就是我们能一起克服的。之後,我们将分享更多帮助爸妈与孩子互动数学的小技巧,与更多有价值、有趣的研究成果!

参考资料

  • Maloney, E. A., Ramirez, G., Gunderson, E. A., Levine,
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莫德纳曾经是失败的新药,如今却是完美的疫苗!——《疫苗商战》

  • 作者/古格里.祖克曼(Gregory Zuckerman)
  • 译者/廖月娟、张玄竺、锺榕芳、黄瑜安

莫德纳的研究人员第一次做实验时,利用的是几乎「全裸」的 mRNA,他们在实验室里创造出一种包含指令的 mRNA 分子,只包覆一层非常粗糙的化学物质,就将它直接注入体内。这种裸露的 mRNA 能反覆实验,使小鼠体内生成足够的 VEGF 蛋白质(血管内皮生长因子),AZ 因此寄予厚望,希望利用莫德纳的 mRNA 技术来制造心血管药物。

然而,到了 2013 年初,显然 VEGF 蛋白质的生成是个例外。莫德纳团队试图研发可以治疗其他罕见疾病的 mRNA 分子,发现几乎无法生成足够的蛋白质,无法帮助任何人。几乎所有进入体内的 mRNA,在进入细胞之前,就被核酸酶(nuclease)切割、消灭了。为了解决这个问题,莫德纳的研究人员用 LNP(脂质奈米颗粒)把 mRNA 包裹起来,有这个保护层,mRNA 就能顺利进入细胞中。早在 1970 年代,兰格(Robert Langer)等人已经开始利用脂质和其他物质做实验,最後发现这些物质能保护像 DNA 和 RNA 这样大而复杂的分子,使其容易进入细胞中。於是莫德纳用 LNP 把 mRNA 包裹起来,创造出更有效的分子,注射到肌肉时,LNP 能把 mRNA 直接送到腋下的淋巴结,就像搭上顺风车,进入免疫系统的中心。…

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苏和子维怎麽了?——从《华灯初上》看小妈妈出养心路纠葛

  • 文/鸡汤来了萧子乔
  • 校稿/鸡汤来了张芷晴、陈世芃
  • 制图/鸡汤来了特约美术黄佩甄
  • 编辑/鸡汤来了萧子乔

连续剧《华灯初上》中,不仅有日式酒店里复杂的同事情谊,更有下班回到家中更难解的收出养母子纠葛。苏庆仪(以下简称苏)与子维走在路上,当子维对旁人说出「这我乾妈」,苏只能假笑附和;苏割腕自杀後,子维心急如焚把苏送上救护车,苏说了一堆话却还是无法说出口「不只是乾妈」……。

面对早已挥别,却近在眼前的亲子关系,苏如何一次次咽下自己的复杂心情?

苏谋划夺回儿子的安排看似「不懂感恩」萝丝,其实正反映当年怀孕,在无家庭经济或家人支持下,不得已出养自己亲生骨肉,对於一个青少女而言是生理更是心理的切身之痛,不只影响着青少女时期的苏,更影响了她日後的性格与追寻幸福的态度。

「我应该要谢谢你,但我讨厌只能谢谢你的自己」-《华灯初上》苏庆仪

小妈妈苏:不得已的出养,成为一生的重担

剧中的苏,明明是被叔叔强迫而怀孕,却由她独自承受污名与痛苦,成为小妈妈的苏难以独自承担扶养责任,决定出养亲生骨肉。多年之後,成年的苏藏着这个挥之不去的秘密,成为生活中的反覆拉扯的心理纠葛。

虽然剧中演的是1980年代的故事,而随着时代推进,今日的未成年小妈妈数量仍不容小觑。行政院户政司统计,近十年来(2010-2020)15-19岁未成年少女生育率皆为4‰。以2020年为例,诞生超过2000名未成年小妈妈(2020年15-19岁少女共有约551607位*4‰=2206)。

虽然每个小妈妈怀孕的原由不尽相同,但当物质与身心条件未成熟,部分小妈妈会选择出养。有质性研究深度访谈六位出养孩子的妈妈,发现社会对小妈妈及出养人的污名,成为亲生母亲一辈子脱不去的重担。

「无力」的小妈妈:选择出养多是为孩子好

台湾学者以儿福联盟接获出养个案的访谈内容统计,发现小妈妈决定出养孩子的5大因素为:经济问题、家人无法支持、无力照顾孩子、教养问题、希望给孩子一个完整的家。

身心尚未准备好,物质与心理上的资源不足,以及希望无辜的孩子仍有好的发展,是小妈妈在未成年生育的状况下,选择与亲身骨肉说再见的关键。

---以下爆雷---

当苏听见子维叫自己乾妈:出养重聚成为重大课题

特别的是,苏的出养并非从此和亲生儿子不复相见,而恰好是将抚养权交给朝夕相处的好闺蜜萝丝。国内外研究指出,与出养子女「重聚经验」是一段复杂的情绪之旅。而苏的重聚不只是一段旅程,更是紮根在生活每一个细节中的纠葛,心情肯定更为复杂。

当苏与子维相处,时时刻刻将苏拉回当年的记忆,再次经历着伤痛的焦虑,同时也因重新与儿子连结而感受疗癒与释放。这或许正是苏即便心里经历着翻云覆雨,仍乐於与子维出门逛街,以感情最好的乾妈/乾儿子相称的原因。

另一方面,在萝丝入狱,苏「代替」萝丝照顾子维时,就像是苏与儿子的「关键重聚」;萝丝出狱後,苏则感受到与儿子「重聚後被迫分离」的痛苦。苏与子维没有拉开距离、保持界线,却也没有重新建立妥善的关系定位、重聚意义,使得苏的心理一直卡在模糊不清,不知自己意义为何的状态,成为最後心理失衡的重要原因之一。

苏&子维的刚刚好距离?拉开距离VS有预备的重聚

或许,成为小妈妈情非得已,出养也是无奈之下的选择。然而今日的我们知道,身为出养者,和亲生孩子的距离和意义都需要更明确的定位、更有意识地处理。

  • 选择1|拉开界线、生活圈不重叠
    亲生骨肉的情感连结渴望无可厚非,然而既已出养,双方皆需要注意拉开生活距离,建立适当界线,避免情感与出养决策互相矛盾,造成复杂的心理纠葛。
  • 选择2|讨论後相聚,厘清彼此关系与意义
    若因任何一方希望重聚,出养者、收养者、孩子都需要有心理准备,并在有预备的前提下,一同面对新的角色意义与关系定位,过程中有相关单位协助引导较佳。

出养小妈妈可以怎麽做?相关资源:

  • 卫福部社家署儿童及少年收出养流程
  • 儿福联盟出养服务介绍

如此以来,才能保护出养者、收养者,也保护孩子,有面对彼此更适当的界定与勇气。期待今日的「苏」与「子维」都能找到更适当的距离,更舒心的关系。

  • 延伸阅读:步母後尘?《2049》母女小妈妈人生的走向差别
  • 延伸阅读:《华灯初上》关系纠葛剖析专区

参考资料

  1. 王枝灿(2003)。家庭面临出养事件之因素与需求分析。儿童福利期刊,4,111-131。
  2. 郑君纹、刘世闵(2011)。一位未婚女性在青少女时期怀孕的生育决定与出养经验之叙事研究。教育科学期刊,10(2),139-172。
  3. 杨淑宜(2015)。亲生母亲与被出养子女的重聚经验探究。国立台湾大学社会工作学系未出版之硕士论文。
  4. 行政院重要性别统计资料库:未成年妇女生育率。
  5. 行政院重要性别统计资料库:现住人口数按性别及年龄分。

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面对痛苦的遗传性疾病时,我们选择道德还是解决苦痛?——《窜改基因:改写人类未来的 CRISPR 和基因编辑》

对生殖细胞进行基因编辑,这件事最主要的争议在於有人担心如此一来会制造出基因体变强的超级人类,他们变得更高、更快、更吸引人。

其实,对於这些特徵的遗传基础,我们所知相当有限。但我们确实知道,要用这种方式来强化人类是非常困难的,因为这些特徵大部分是许多遗传变异相互影响产生的结果,对於最後呈现的样貌,每一个遗传变异都有些许贡献。要对这些遗传变异进行足够的编辑致使特徵产生差异,是做不到的。

基因编辑本身的复杂性和所需要的成本,也说明我们不太可能把这项技术用在让父母确定他们的小孩可以有蓝色眼睛搭配金色头发,或黑色皮肤和姜黄色头发,或者任何想要的特徵组合。

不过,人类基因体中也有些单一且独立的遗传变异,会对个体产生可预测性极高的巨大影响,而且这些影响有高度的病理性质。这才是对生殖细胞进行基因编辑的争议所在。

折磨人的遗传疾病——勒-奈二氏症

勒-奈二氏症是一种遗传疾病,患者的症状既严重又吓人,几乎到了不可思议的程度。罹患这种疾病的男孩(几乎只有男孩会受到这种疾病影响),要忍受严重的关节疼痛,肾脏功能也不正常。

这是因为有大量尿酸沉积在患者身体各个部位,就跟成人常罹患的痛风一样。痛风病人常说,那种痛楚是你所能想像得到的疼痛里,最椎心刺骨的一种。现在,各位想像一下,罹患勒-奈二氏症的男孩得要承受这种折磨。

令人难过的是,这还不是最惨的状况,勒-奈二氏症的病童会发展出许多带有伤害性的神经行为,其中最恼人的就是自残行为,包括四肢和嘴唇的大面积咬伤。为了预防这种状况,大约有百分之七十五的病人,身体多数时间是受到约束的,而且这通常是出自於他们自己的要求。

勒-奈二氏症的病童很少活过二十岁,最常见的死因是尿酸沉积导致肾功能障碍。肾功能障碍还算容易处理的问题,但这也给病童的家人和临床医生带来令人心碎的道德困境。对许多勒-奈二氏症的病人来说,活着就得忍受身体极大的痛楚,那麽,处理肾脏问题来延长他们的寿命,是合乎道德伦理的做法吗?

矫正基因遗传缺陷所遇到的困境

就算我们拥有正在发展的基因编辑技术,要矫正病童脑中的遗传缺陷依旧相当困难。因为人脑有一种特殊屏障,可以阻止身体其他部位的「污染源」进入,所以药物和其他制剂要进入脑部组织可谓难如登天。

各类脑细胞当中,神经元很可能是我们真正会执行基因编辑的对象,但神经元是一种不会分裂的细胞,遇到这种细胞,基因编辑的效率往往会下降。而且,人脑大约有一千亿个神经元,这又是另一个大问题。

再者,我们无法确知神经伤害发生多久之後,就会变成不可逆的伤害,因此我们不知道有多少时间空档可以用来执行基因编辑。

基因编辑技术遇到的道德问题

假设我们已经知道一对夫妻有可能生下罹患勒-奈二氏症的孩子,如果能够尽可能地及早干预,让症状无从发生,这样不是比较好吗?

理想情况下,医疗干预措施会在生命最早期,当生命还是单一个细胞的时候就介入。精卵结合形成受精卵,既然这一颗单细胞受精卵最後会分化成人体的七十兆个细胞,那麽,何不直接矫正受精卵的突变序列就好了?

这样的方法并非只能应用在勒-奈二氏症。杭丁顿氏舞蹈症患者拥有一个会引发致命性神经退化的突变,虽然有些患者在童年时期就发病,但常见的发病时间在成年晚期。

到了这个时候,患者通常已经生育後代,他们除了知道自己正面对非常可怕,令人极度沮丧的退化现象,还会知道自己的每个孩子都有百分之五十的机率会遗传到这颗基因手榴弹。

当临床医生一知道某个家族有杭丁顿氏舞蹈症的病史,就对受精卵进行基因编辑,确保这个突变不会继续传递下去,这不是很好吗?每一个经过编辑,又重新植入母体的受精卵,都可以发育成一个崭新个体,基因编辑可以阻止这个令人绝望的状况在家族谱系里继续蔓延。

透过基因编辑,我们甚至有可能在恐怖的疾病发生之前就加以阻止,在这样的世界里,我们面临的道德困境会有所转变吗?在道德层面上,现在已经不再需要证明这种做法的正当性了吗?现在,我们的处境是要去证明不作为的正当性吗?

——本文摘自《窜改基因:改写人类未来的CRISPR和基因编辑》,2022 年 1 月,猫头鹰出版社。

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天气学家看《天气之子》:雨灾不只是淹水,是极端气候下的慢性死亡

新海诚,对大家来说是这五年高品质动画电影的代表,不管是《你的名字》、《天气之子》,都让大家耳熟能详,而其中的灾害主题则扣住了他的爱情主题,不论陨石来时的避难,或是气候异常的降雨,都是非常值得讨论的主题。

笔者做为大气科学从业人员,本篇文章,想要从《天气之子》来讨论极端气候,因为极端气候不仅是联合国《永续发展目标 (Sustainable Development Goals)》的主要议题,也在近年来深深地影响人们生活。

天气之子的气候状况

这次新海诚用了一个很大胆的主题,也就是主角再也不是为了地球飞去宇宙深处作战的女高中生(《星之声》),也不是挽救过去将被陨石毁灭的村子的男高中生(《你的名字》),而是在犯罪边缘的少年少女,而他们并未为了日本跟地球,而牺牲自己成为人柱。

从某个角度来说,人都有年轻不懂事过,为了爱牺牲理性也非意想不到,但是主角在「拯救世界」与「拯救恋人」之间,选择恋人而放弃世界,也算是少有的故事情节,因此开映之後,的确造成了一些话题性。

不过,笔者比较有兴趣的,是其中的降雨情节。日本降雨从 2021 年持续到 2024 年,的确是不可能的,除了要有足够的水气,以及足够的对流将气团推往较冷的高空外,还须要足够的气溶胶来形成足够大的水滴,才有机会造成降雨。

如果电影中的「神」希望靠物理作用,让日本持续下雨三年,那我想这不会是对流造成的雨:因为在连续降雨而缺乏晴天的日本,潜热(单纯的水蒸发与植物的发散作用)与显热(因为地表与空气温差造成的热量传播)都将成历史。在夏天时,缺乏地面形成低气压的情况下,也无法产生梅雨所需要的对流作用。

所以最有可能的,就是在太平洋上,生成一个热带性低气压造成的风暴,但又因为气压带的影响,让此风暴持续盘旋在日本外海,替日本带来大量的水气。

这样的风暴若持续一整年不停歇,即使粗估每小时不到 2mm 的降雨量,一年下来也会带给日本超过 10000mm 的降雨。日本年均降雨约在 1500mm 到 1800mm 左右,此风暴将造成四到五倍的年降雨量,这可能会对日本造成破坏力仅次於《日本沉没》的最大自然灾害。也就是说,光是一直下雨,的确有可能淹没整个日本的都会区。实际上,2021 年的夏天,德国西部与比利时东部大小城镇,就在低气压气旋 Bernd[1] 带来的豪雨下,受到了重大的打击。

但可惜的是新海诚对於日本淹没这个概念有点夸大,在影片结尾,日本的「彩虹大桥」被淹没,彩虹大桥塔高 126 公尺[2],动画中大约被淹没超过一半,这边就先估仅 63 公尺高。

这应该是天气之子的Bug,因为要淹到 63 公尺的高度,唯一合理的解释只有全球气候异常,造成冰河融解。在《自然》科学期刊中,Gregory & Oerlemans …

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让你一看就懂的无人机原理!——《世界第一简单无人机》

为什麽无人机飞得起来?

不管是载人的直升机,还是无人机,飞起来的原因都相同。转子可带动螺旋桨旋转,使螺旋桨上下的气压产生差异。当螺旋桨上方的气压比下方的气压低,就会有一股拉力将螺旋桨往上拉(升力,将物体垂直向上拉升的力量),如此一来便能让机体上升。

再来,同时使用多个螺旋桨,并分别调整各螺旋桨的转速,就可以让无人机自由上升 / 下降、前进 / 後退、左 / 右移动。事实上,仔细观察飞行中的无人机螺旋桨,会发现相邻的螺旋桨旋转方向刚好相反。

想让无人机前进时,会让机体前方下倾。左右移动时也一样,会让前进方向的机体部份下倾。只要让其中一侧的螺旋桨转速下降,就可以让那一侧的机体下倾,往那个方向移动。如果要让四轴无人机旋转,则需让其中一条对角线上的螺旋桨转速降低。

无人机的运动机制

无人机需靠转子(马达)转动螺旋桨才能移动。大疆 Phantom 系列的多轴无人机所搭载的马达,是所谓的无刷马达(brushless motor)。

无刷马达顾名思义,就是没有电刷的马达。相对的,学校自然科课程中提到的电刷马达则是需要让电刷与整流子持续摩擦旋转,使用时会逐渐磨损。无刷马达则是透过特殊电路驱动其旋转,可以减轻维护的负担。而且,无刷马达可以透过名为 Hall IC 的磁场感应器持续监测马达状态,故可稳定控制其速度,当发生马达负荷过重、线路接触不良、断线等异常状况,可以马上停止马达运作,并发出警告讯号,以提高无人机的安全性。其他还有速度可控范围广、均匀扭矩(flat torque)、高功率等优点。

另外,将讯号送至转子的零件叫做 ESC(Electric Speed Controller)。也可以说,ESC 就是控制转子旋转速度的零件。原则上,无人机搭载的 ESC 数量会与转子数量相同。

ESC 的输出端有三条电线,电流可控制转子的旋转。随着转子位置的不同,ESC 会输出不同方向、不同大小的电流,使转子能够持续旋转。也就是说,无刷马达中的 ESC,扮演着一般马达中整流子及电刷的角色。

相对的,ESC 的输入端也有三条电线,分别是连接到电源正负极的电源线,以及从 FC(Flight Controller)接收讯号的讯号线。其中,FC 会蒐集来自陀螺仪感应器、加速度感应器、气压感应器、超音波感应器、磁场方位感应器、GPS 等装置的资讯,以控制机体的行动。

无人机的感应器

  • 陀螺仪感应器与加速度感应器

陀螺仪感应器可以计算机体倾斜的角度,是稳定机体时不可或缺的感应器。相对的,与陀螺仪感应器十分相似的加速度感应器,则用於检测速度。陀螺仪感应器与加速度感应器的组合,可以同时计算「倾斜状况」与「速度」两者的变化量,并控制机体往倾斜方向的反方向拉回,保持机体平衡,悬停於空中。简单来说,陀螺仪感应器与加速度感应器就是能够保持无人机姿态平衡的重点感应器。…

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从色彩恒常性的两个实验,来理解人类怎麽看见色彩

  • 文/陈彦谚

大脑是很有趣的东西,聪明的大脑,可以帮我们快速判断、掌握当下状况,有助於我们适应多变的环境。不过,有时候却会聪明反被聪明误——大脑判读的颜色,和真实的颜色竟然不一样!

前阵子引起网路上疯狂讨论的「蓝黑还是白金洋装」以及「灰绿还是粉白的鞋子」,就是两个经典案例。

蓝黑还是白金洋装的案例中,同样一张双色相间的条纹洋装图,有人看到的是「蓝黑条纹」,另一部分的人,看到的则是「白金条纹」。看到蓝黑条纹的人,因为大脑主动帮你忽略了图片右上角的光源,因此判断出来的颜色,比较接近裙子的原始色像素。而看到白金条纹的人,大脑可能是太聪明了,主动帮你将图片右上方的光源考量进去,根据过往的经验,大脑认为,在金色背光光源的照射下,如果画面中出现了偏蓝的颜色,那麽这个部分的原始色应该是白色,因此,感谢聪明的大脑,你看到的是白金条纹洋装。

灰绿还是粉白鞋子的案例,也是同样道理。某些人的大脑,会自动将光源颜色的因素考量进去,快速提供根据过去经验判断後的结果,导致最终看到的是鞋带、LOGO、鞋底处是绿色,鞋体是灰色的结果;另一些人,看到的则是鞋带、LOGO、鞋底处是粉红色,鞋体是白色。

这些案例背後的运作机制,其实可以理解为「大脑的自动白平衡功能」,也就是心理学家或神经生物学家所说的「色彩恒常性」。

发现色彩恒常性——蒙德里安色板实验

为了理解「色彩恒常性」到底是怎麽发生的,科学家兰德(Edwin H. Land)进一步做了着名的「蒙德里安色板实验」。蒙德里安(Piet Cornelies Mondrian)是 1940 年代的荷兰画家,他为了达到艺术创作中的「纯粹实在」,终身致力於进行色彩实验。他的代表作有《构成第十号》与《百老汇爵士乐》,都以非常简单的线条、极为单纯的红黄蓝色块,构成了画面上的和谐平衡。而兰德所做的色彩恒常性实验中,刺激物的图板与蒙德里安的画作非常相像,因此就称之为「蒙德里安色板实验」。

1964 年,兰德运用不同波长(即不同颜色。不同颜色的波长便不同。)的光源,照射在蒙德里安色板上,让受试者在回答特定区域是什麽颜色的同时,一面用机器侦测反射光的波长。如图所示。左边三台装置是 RGB 三原色的光源,用来控制光线的颜色,右方的黑色装置,则用来侦测反射光的颜色。

兰德透过这个实验,发现人们即使在不同光线的照射下,仍然可以准确地回答该色块的颜色,这说明了一件事——人类辨识物体颜色的方式,并不是单纯靠着该物体的反射光来决定的,还会受到周围物体反射光的影响。进一步来说,人类对於颜色的判断,并不是绝对的,而是相对比较出来的。

如此一来,也就可以解释另一个有趣的小实验了。当灰色的小女孩图片,加上了红色的滤镜,猛然一看,加上红色滤镜图的那一侧,小女孩眼珠的颜色似乎就变成了蓝色。不过,再拉近仔细一看,其实小女孩眼珠的颜色并没有改变,仍然是原先的灰色,只是由於色彩恒常性,当大脑侦测到画面中的环境偏红,便自动补色,补出了原先根本不存在的蓝色。

启动色彩恒常性——马克西莫夫的鞋盒实验

所以说,人体的色彩恒常性,在什麽时候会开启呢?有趣的鞋盒实验告诉我们答案。

科学家马克西莫夫(Vadim Maximov),以一个鞋盒做成实验装置。他在鞋盒一侧,开了一个小孔作为观看孔,另一侧内壁则有类似於榻榻米的色块图案。从正上方打入特定光源进入盒中後,要求受试者观看刺激物,结果发现,两张画面结构相同,但色块完全不同的原图,在不同的特定光源照射下,受试者的色彩恒常性并没有发挥作用,他们所看到的图案颜色,是两张一模一样的图。

接着,在图案上加入一圈白色色块後,再次请受试者观看,受试者的色彩恒常性开始发挥作用,能分辨出图案的原图颜色了。实验结果再次确认了,我们所认定的物体颜色其实是相对的,会随着周遭颜色进行修正,而当白色有颜色变化的时候,特别能启动我们的色彩恒常性机制。

AERO 创作者笔电,帮助创作者看见最真实的色彩

大脑太聪明了,会根据状况,自动帮我们把某些真实的部分,转换成另一种样子。只是,从古至今,作为创作者,最需要的就是传达真实了。那麽,该怎麽办呢?

不怕不怕,来到了 21 世纪,现代的方法要用现代方式解决。作为一个创作者,我们不能关闭自己脑中的自动白平衡,但我们有选择最真实与最优质的可能!

AERO 创作者笔电,考量了创作者从「设计原稿」到「完成作品」的全方位需求。视觉设计师们心中的痛,就是当颜色稍有偏离,造成了整体作品的大走钟,努力的心血就彻底埋没。

为了让创作者能有绝佳发挥,AERO 16 创作者笔电从前端到後端,通通都考量了。在前端设计上,搭载 4K AMOLED 的面板,支援 100% …

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每个人都有「创造色彩」的能力,回顾「蓝黑白金裙」与「色彩恒常性」——《全光谱》

  • 作者/亚当.罗杰斯 
  • 译者/ 王婉卉

一件让全球流量暴增的裙子

二○一五年二月七日,瑟希莉亚.布利斯戴尔(Cecilia Bleasdale)整个下午都在逛街,想要买出席女儿葛蕾丝婚礼所穿的连衣裙。下午三点半,在英国柴郡(Cheshire)的一间店里,布利斯戴尔找到了一件镶着黑色花边的蓝裙,用手机拍了下来。她把照片传给葛蕾丝,问她觉得如何。

葛蕾丝觉得那是一件以金色装饰的白裙。她母亲告诉她才不是。这还真怪,事实上,怪到葛蕾丝把照片上传到脸书,问大家为什麽她和母亲看到的颜色不一样。

葛蕾丝的友人凯特琳.麦克尼尔(Caitlin McNeil)也同样觉得很困惑,於是在婚礼结束後,把同一张图转贴到自己在社群网路平台 Tumblr 的页面上。

不久後, 麦克尼尔将以下讯息传给了网路新闻媒体 BuzzFeed 的 Tumblr 帐号:

「buzzfeed 帮帮忙——我发了这件裙子的照片(就是我 tumblr 帐号上的最新贴文)。好了,有人觉得是蓝色,有人觉得是白色,你可以解释为什麽吗? 因为我们快想.破.头.了。」

负责管理 BuzzFeed Tumblr 帐号的凯兹.霍德内斯(Cates Holderness),看到这则讯息後,基本上只是耸了耸肩,继续做自己的工作。但到了美国东岸下午五点,也就是霍德内斯所在的时区,这则 Tumblr 贴文下面已经有超过五万则的回覆。

霍德内斯叫了几名同事过来看那张照片,问他们那件连衣裙是什麽颜色。这群人立刻出现了共识被打破的知觉式有丝分裂,有如酵母细胞一分为二。霍德内斯发现自己被夹在两群生气的人中间,他们像坐在肩上大声叫喊的天使与恶魔:白与金对上蓝与黑。

霍德内斯对网路乡民喜欢的话题有超乎寻常的直觉,於是决定进行投票调查,把照片上传到 BuzzFeed 的网站。「Tumblr 上现在吵得不可开交,我们得来解决这场争议。这件事很重要,因为我觉得我快发疯了,」她写道。投票调查在下午六点十四分上传。之後,霍德内斯下班,赶搭地铁回家。

她从地铁站走出来时,发现大量的手机通知轰炸开来。她收到的简讯有如海啸来袭。她那篇投票调查的流量就像曲棍球杆效应般,冲高闯进了数位平流层。她上不了推特,页面一直当掉,也许是因为微网志网路本身的全球流量暴增,每分钟就有一万一千笔推文,其中看到白与金以及蓝与黑的人各占一半。

在 Tumblr 上调查的结果,两边的人数也差不多。这件连衣裙变成了所谓的「蓝黑白金裙」(The Dress)。

到底是什麽颜色?

我当时在《连线》(…

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与原色、光谱、炼金术交织而成的牛顿光学——《全光谱》

  • 作者/亚当.罗杰斯 
  • 译者/ 王婉卉

光谱的故事

牛顿从三棱镜中获得的最大体悟,并非不同色光在穿透同一介质後,折射率会有所不同。席奥多瑞克与他同时代的研究学者已经证实这点了。

就算让单色光再穿透另一个棱镜也不会改变,牛顿甚至不是证明这点的第一人——证明的人是十七世纪的波西米亚科学家约翰尼斯.马克斯.马奇(Johannes Marcus Marci)。

牛顿的独家发现是,那些色彩是如何混合在一起。他发觉,纯粹阳光的白光,其实是所有其他色光混合而成的结果,透过棱镜的折射,才使其分散开来。或者就像牛顿所说的,光是「由形形色色的光线构成,有些光比其他光更容易折射。」我们四周充斥的光是由顺序固定的「纯」色构成,而这个顺序就是自亚里斯多德的时代起,众人不断在寻找的目标。

牛顿为这个顺序想出了一个非常不错的名称,叫做「光谱」(spectrum)。

然後,牛顿谁也没说,就这样返回了剑桥。他协助一位年长导师编辑光学与色彩的着作,却没告诉对方自己的新发现。这位导师退休後,牛顿接任了这家伙的职务:卢卡斯数学教授(Lucasian Professor of Mathematics)荣誉职位。

牛顿这位据说上课很无聊的讲师,这时才终於开始一点一滴发表自己从研究棱镜所得出的结果。

尽管牛顿写出的折射运算式既冰冷又毫不浪漫,却依然有人深感崇拜。当时的皇家学会秘书是德国人亨利.欧登堡(Henry Oldenburg),工作主要是负责让欧洲各地的研究人员能进行书信交流。(欧登堡精通荷兰语、英语、法语、德语、义大利语、拉丁语。)

《自然科学会报》的斗嘴故事

一六六四年,他向皇家学会创始成员的波以耳极力推销一个可以赚钱的构想:把所有书信整合成只供订阅的通讯刊物。

法国才刚开始出版《科学家周刊》(Journal des Sçavans),他们的编辑部也有向欧登堡邀稿。结果,欧登堡反而把先前出版的一本周刊带到了学会的集会上,连同一份他自己想尝试的通讯草稿或校样——一份相似「但本质更偏向哲学」的刊物,他如此表示。

於是,《自然科学会报》(Philosophical Transactions)就这样创刊了,可说是世上首份彻彻底底的科学期刊。一份有两三页,要价一先令。

欧登堡听说了牛顿正在埋首研究的主题,於是开始不断央求他发表成果。最後,在一六七二年二月,牛顿洋洋洒洒写了一封长信,描述自己的研究,以为这封信会在皇家学会的集会上由人朗读。

由於欧登堡假定,任何人寄给自己的任何内容都属於正式公开发表,於是就把那封信的内容刊登在当月的《自然科学会报》上。这时,欧登堡已经把这份期刊改为订阅制,而这种模式是否可行,全取决於独家内容。

《自然科学会报》自创刊以来的七年间,发表的论文格式大多遵循波以耳树立的范本,也就是采时序叙事。现今期刊可能会遵循的格式——绪论、假设、研究方法、实验结果、结论——当时尚未成形。

牛顿写的信一开始有点像做工精良的成品,提出了研究方法与概念,并表达这整个研究到底多有乐趣,他自己对研究发现又是多乐在其中。

然後,他似乎就放弃了。写到一半,牛顿不再试图用数学计算证明任何事,就只是写下自己的理论,描述几个实验。这不是「我的彩虹之旅」。尽管如此,牛顿依然为世上有史以来的第一份科学期刊,写下了有史以来的第一篇科学论文。内容还是关於色彩与光。

几乎没过多久,世上最聪明的一群人就开始酸他。虎克在信件内容发表後的一周内,就写信给欧登堡,表示牛顿对折射性不同的看法错了、对白光的看法错了、对光是由什麽构成的看法也错了。

况且无论如何,虎克说,他早就做过这些实验了,不觉得有什麽了不起。接下来的四年间,《自然科学会报》不断发表针对牛顿研究成果的批评,再刊登牛顿对这些批评的回应。

《光学》终於出版

最终,牛顿投降放弃。他不再跟欧登堡有所交流。虎克则在一七○三年去世,一年後,少了吹毛求疵的批评者,牛顿出版了《光学》(Opticks)。

在这本相当有分量的着作中,牛顿添加了一堆新难题。他先前就一直在思考原色的问题,但现在终於承认光谱是连续的,而这个连续光谱包含了无穷的色彩层次变化,也是色彩何以会改变、色彩顺序何以会渐变的答案。

然而,牛顿也坚决主张,这个光谱具有亚里斯多德式(与炼金术)的七种色彩:他在红、黄、绿、蓝、紫罗兰中,加上了橙与靛蓝,接着将所有色彩围成一圈,透过根本就是他虚构的非光谱紫色,把其中一端的红色与另一端的紫罗兰色连接起来。…

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