Photo by Noah Silliman on Unsplash
有句名廣告詞是這麼說的：「喝咖啡吃甜食，又讓你胃食道逆流了嗎？」，而在文組的世界裡，大家也口耳相傳的流傳著這句話：「看物理算數學，又讓你生不如死了嗎？」，如果你是念文組卻從沒聽過這句俗語……那是正常的，因為是我瞎掰的。不過最近鄉民間流傳的這句「人生會背叛你，但數學不會，不會就是不會」總該不陌生吧！
從小對於數字與公式就很不敏銳的我來說，科學實在是讓我非常頭痛的科目，只要一接觸到繁雜的計算公式與科學名詞，我的腦袋就會開始lag，最後變成一顆死當的白蘋果，這應該是許多文組朋友心中共同的痛！
然而，撇除學習數學與科學是為了應付升學之外，我相信很多人並非對這些項目毫無興趣，相反的，我們對於地球如何運作，與自然生態的運行抱持著好奇心。
我們生活在這世界上，就注定與物理化學脫離不了關係，周遭的一舉一動都有物理包含其中，甚至是我們自己就是一種生物，都是科學的一部分。而數學，又被稱作科學之母，是支撐眾多理論的基礎，更是科學發展過程中不可或缺的重要基石。看過真實故事改編的電影《關鍵少數》嗎﹖主角凱薩琳．強森在NASA裡，一次又一次次在2層樓高的黑板前用粉筆計算出一長串複雜的計算公式，根本堪稱「人肉電腦」，她負責開發各種太空路線，計算各種至關重要的航空軌道參數，是水星計畫、阿波羅登月計畫中不可或缺的角色，只要稍有差池，整個太空任務就可能完全失敗甚至造成太空人死亡。
圖片取自網路
別以為只有太空計畫中的數學才偉大，我們在生活中也時常運用數學，不論是買東西時計算打折後的價格、修整房屋時要測量面積大小、買咖啡時20fl oz到底是幾ml，究竟要帶多大的隨行杯才夠用，亦或是算出最短路徑節省通勤時間等等，數學與生活息息相關，長大後才發現，學好數學真的很重要，恨不得回到過去叫醒在課堂上打瞌睡的自己。
但是，俗話說的好，活到老學到老，我們不妨用輕鬆的角度，透過這些在科學界裡佔有一席之地的動物們，讓牠們帶領你進入科學的奇幻國度，也許看完你也會覺得，科學真有趣！
一、薛丁格的貓───量子力學的詭論
這隻大名鼎鼎的貓相信許多人應該都有聽過吧！這是來自奧地利物理學家厄文．薛丁格在1935年提出的實驗，他假設將一隻貓關進密閉箱子，裏頭有放射性物質與裝有致命的氰氧氫的燒瓶，若放射性物質的原子發生衰變，就會使燒瓶釋放出毒氣，讓貓死亡。但是，我們無法預期原子會不會發生衰變，因此在打開箱子前，貓同時是「又死又活」的狀態。貓怎麼能這樣？沒錯，這是薛丁格用來反駁量子疊加理論的假說，他認為此假說不能用在真實世界，否則便會出現這類混沌狀況。薛丁格的貓讓後人不斷辯論，1957年有人提出「多世界詮釋」，亦即平行時空來解釋：在Ａ宇宙中，貓是活的，在其他宇宙則是死的，然而，至今仍無確切答案能夠證明此理論，這隻貓也成為量子力學界的難題之一。
嗯……但這印證了寵物界中「貓就是難搞」的理論！
二、巴夫洛夫的狗───習得反應與古典制約
你有過一聽到要考試，肚子就突然開始痛起來的經驗嗎？這代表你可能被身體制約了。俄國生理學家巴夫洛夫發現，當穿著白袍的助手送食物給狗吃時，狗就會開始分泌唾液、流口水，即是反射動作，他想知道若是換做其他與食物無關的訊號，狗是否也會有一樣的反應，因此每當要餵食前，他會打開節拍器給予刺激，實驗久後發現，當狗聽到節拍器聲響時，便會自動開始流口水，儘管沒拿到食物也一樣，他稱為制約反應。最後，他在開啟節拍器時，讓鈴聲同時響起，這麼一來，狗會因為節拍器分泌唾液，也會把鈴聲跟食物連結，之後只要搖鈴就能讓狗流口水，儘管鈴聲根本不曾用來作為食物出現的訊號，這是「古典制約」的由來，也為心理學界投下震撼彈，影響後世無數研究，著名反烏托邦小說《美麗新世界》也以制約反射為主題。
圖片取自網路
三、費波納契的兔子───自然界的數列
你有養過兔子嗎？西元1202年，著名數學家費波納契從這些毛茸茸的小傢伙身上找到有趣的數列。他提出一個假設：有一對幼兔在出生後第一個月還沒有繁殖能力，等到第二個月月底時，生育能力成熟生出一對小兔子，這對小兔子也在出生第二個月後，繁殖出第三對小兔子，之後的兔子也是重複這行為，試問，每個月最初會有幾對兔子？由於在頭兩個月只有當初第一對兔子，因此數列會是1，1，2（小兔子出生），3，5，8，13，21…，而每個數字都是它前面兩個數字相加產生的，大家不妨動筆驗證。這個數列還有一些有趣的特質，比如說，每三個數就出現一個可以被2整除的數字，每四個數就有可被3 整除的數，每五個數就有可被5整除的數，這些數列還出現在巴斯卡三角形、質數相乘數列、「黃金比例」圖形等等，下次可以仔細尋找，它無所不在。
四、勞倫茲的蝴蝶───蝴蝶效應
我最初是從艾希頓．庫奇在2004主演的電影《蝴蝶效應》認識這個名詞，故事敘述男主角透過跳越時空的能力，試圖回到過去來重新做選擇，然而發現每個看似微小的改變，都會對未來造成巨大影響，是部燒腦神片。不過上述提到的超能力畢竟是電影情節，其實是將勞倫茲的原意加以誇示放大，勞倫茲原先想表達的是複雜系統中的小事件，帶來的效應可能很小也很大，且不可能算出是哪一種結果。那麼，「蝴蝶效應」這個詞又是怎麼出現的呢？起因為勞倫茲在氣象年會上的演講，題目為「一隻在巴西的蝴蝶拍打翅膀，會在德州掀起龍捲風嗎？」，這原先只是想引起觀眾集中精神的花招，總結小事件有可能引發極大變化的觀點，並非實際研究，然而，蝴蝶效應的想法真的開始流行，這是勞倫茲沒料想到的，某方面來說，蝴蝶效應已經成了自身的隱喻。
圖片取自網路
五、托爾曼的老鼠───認知地圖
美國教授托爾曼想知道，動物的思考與記憶能力可以到達哪種程度，因此他專門設計一座老鼠迷宮，供二組老鼠測試。終點在迷宮的右上角，迷宮內共有六個T字形的路口，要全走對才能離開，第一組老鼠只要走到終點，就一定會得到食物，結果發現他們找尋出口的時間一天比一天短，到第七天完全都不會迷路了；第二組老鼠在前六天都不會在終點得到食物，因此他們都在亂晃閒逛，然而第七天開始有食物會出現在終點後，老鼠們很快就找到出口，接下來的幾天更直奔食物，沒有迷路。這代表著，雖然老鼠沒有趕赴終點的理由，但當牠們在到處亂晃時，應該就已經在腦海中形成認知地圖，記下物品所在的相對位置。由此可知，當我們想著從A點走到B點時，其實也是在使用同套認知地圖，幫助我們找到更快速的捷徑！
看完五個科學界上有名的動物們，大家有沒有覺得科學其實也是很平易近人的呢？當然還有更多有趣的實驗尚未提到，等待各位一一發掘！
►相關書籍：大石文化《巴夫洛夫的狗：50個改變歷史的心理學實驗》，亞當‧哈特-戴維斯 著
►相關書籍：大石文化《薛丁格的貓：50個改變歷史的物理學實驗》，亞當‧哈特-戴維斯 著
►相關書籍：大石文化《費波納契的兔子：50個改變歷史的數學大觀念》，亞當‧哈特-戴維斯 著
