為什麼的科學

名人推薦：本書介紹許多生活科學冷知識，以實驗結果或歷史研究的方式分享給讀者，如同一篇篇生動有趣的科學故事，閱讀起來輕鬆有趣。回顧教學經驗，常遇到孩子提出無厘頭的科學疑問，翻翻《為什麼的科學》，答案可能就在其中！

——《親子FUN科學》作者／中華大眾科學推廣協會理事 許兆芳

曾幾何時，那埋藏在年少時對大自然和生活周遭的好奇心被此書一一引動。本書最特別的地方在於探索角度由生活出發，又能深入淺出以故事的方式說明前人探討的過程，而非深奧的學理探究，角度多元奇特，不僅引人入勝又十分有趣。畢竟誰能想到物理中的「...

問題23 如果有人盯著我看，我真的能發現嗎？

有過這種經驗嗎：突然間覺得背後有人盯著你看？你一轉身，確實發現真的有人盯著你瞧。你怎麼可能知道有人在看你？

幾百年來人們一直相信，如果背後有人盯著你瞧，你是可以感覺得到的。直到一百年前，才開始有人試圖以科學的角度解釋這件事，不再將它視為魔法或超心理學（parapsychology）。英國心理學家鐵欽納於一八九八年提出的解釋依然沿用至今。他發現那些在意背後是否有人在觀察自己的人，如果坐在擁擠體育場的前排，會不斷整理頭髮、衣領，甚至會不時回頭看。而這些動作，會吸引後方人的注意。

所以當坐在前排的人剛好往後看的時候，便會無可避免地發現有人在看他，讓他更覺得「我就知道有人在看我」。鐵欽納的理論巧妙地指出這個現象的真正原因。而且，時機也很重要：轉頭大概要花一秒的時間，但盯著你看的人大概只需要五分之一秒就能別開視線。

一九一三年，心理學家約翰．庫佛（John Edgar Coover）接續鐵欽納的研究。他設計了兩人一組的實驗，一個負責「盯人」，一個負責「被盯」。盯人者要擲骰子，擲出奇數時，他可以盯著被盯者看，每次盯著看十五秒；擲出偶數的話則不能。同時，被盯者的任務就是在不轉頭的前提下，猜測自己是不是正被另一人盯著看。實驗結果顯示，被盯者並無法準確地猜對結果，猜對的機率為百分之五○．二，就跟擲銅板的機率差不多。

這項實驗和其他相關的研究中，仍有一些爭議持續挑戰著看似明確的答案。盯人者選擇盯人的時機是隨機的嗎？如果不是，那麼被盯者在被盯的時候，也許可以藉著感受規律而猜出正確答案。每次盯人的時間間隔必須是隨機的，如此才能得到精確的實驗結果。而且實驗環境中也不能有其他聲響─不能搬動椅子，不能有衣服摩擦的聲音，不能有任何線索透漏盯人者的行動。

一九九三年，加州超個人心理學學院（Institute of Transpersonal Psychology）的威廉．布勞德（William Braud）進行了一些令人大開眼界的實驗。他認為之前的實驗，問題可能出在被盯者的回答本身：他們專注著感受有沒有人盯著自己，同時又不太確定真的被人盯著瞧到底是什麼感覺，這些都有可能會影響被盯者接收細微的直覺性訊號。因此，布勞德在被盯者身上安裝電極，記錄他們的生理變化。這個裝置有點像測謊器。

他把盯人者與被盯者分別安排在不同的房間裡，並且先讓被盯者在攝影機前靜靜坐上二十分鐘，不用猜測此時到底有沒有人盯著他看。盯人者則在另一個房間等待指示，以便透過監視器畫面看著被盯者的後腦勺。實驗設計讓盯人者先盯著看十秒，接著放鬆十秒，最後三十秒由研究人員隨機提出指示。

實驗結果出乎意料。被盯者出現生理反應的時機，和身在另一個房間的盯人者真正盯著看的時機，有顯著的相關性。不只如此，還有奇怪的證據顯示這兩人之間出現了生理連結：盯人者對於盯著別人的後腦勺看感到越來越放鬆之際，被盯者的生理反應程度也開始下降。別忘了，這兩個人身在不同房間，面前各有一台攝影機和監視器。真是令人大感驚奇的實驗結果！

雖然這個實驗結果看來極具說服力，不過還不能替「就知道有人在看我」的這種直覺做出最後定論。一九九○年代中期，深信心靈效應（psychic phenomena）的瑪莉琳．舒立茲（Marilyn Schlitz）和堅決不信心靈效應的李察．韋斯曼組成兩人團隊，進行了類似實驗。為了科學研究，他們決定共同進行實驗。他們採用和布勞德相當類似的實驗設置，在韋斯曼位於英國的實驗室，和舒立茲位於加州的實驗室進行實驗。實驗步驟和布勞德完全相同，驚人的是，當舒立茲扮演盯人者的時候，被盯者（不管是誰）預測被盯的準確率皆遠遠超過隨機機率（rate of chance）；然而，盯人者換成韋斯曼的時候，被盯者預測被盯的準確率跟隨機機率相差無幾。這樣的實驗結果讓舒立茲和魏斯曼感到挫折，因此他們採取進一步行動，設計了一個讓彼此角色互換的實驗。實驗一開始，兩人中有一人負責招呼被盯者，另一人負責擔任盯人者；輪到下一輪實驗時，兩人角色互換。之前的實驗中，舒立茲的被盯者之所以有較高的準確率，可能是因為她接觸被盯者時，彼此間的關係比較和諧，新實驗的設計就是為了去除這個可能有些微影響的因素。在新實驗進行的過程中，舒立茲不會接觸到每一位被盯者。

結果，不管誰負責招呼被盯者，誰負責擔任盯人者，實驗結果都無法證實有任何心靈活動存在的跡象。這也給他們留下了難題，兩人總共進行三次幾乎一模一樣的實驗，其中兩次至少有部分跡象顯示確實有心靈活動存在（由舒立茲擔任盯人者），而由兩人分別擔任盯人者的實驗，並沒有出現任何和心靈活動有關的跡象。

讓我再做點補充說明：一九八○年代，叛逆的英國科學家魯伯特．謝爾錣克（Rupert Sheldrake）深究這個問題的核心。他是個反體制分子，他認為以正統的科學研究方法進行實驗，根本不可能證實這種「就知道有人在看我」的心靈活動。他打算證明這件事情的真實性，甚至發表了相關言論。

謝爾錣克認為關鍵在於人類的視覺機制。科學把視覺形成視為一系列的步驟：光進入眼睛，觸動腦中的神經訊號傳遞，腦對光的分布進行分析，最後形成影像。光線進入眼睛之後，就再也不會離開了，而所有有關視覺的證據都支持這個說法。不過，謝爾錣克覺得這只把事情

說了一半。他認為眼睛也會發出人眼察覺不到的訊號，或稱為「場」（field），這會影響眼睛看向何處。謝爾錣克的理論只有一個問題：沒有半點證據。

「場」可說是個萬用字，而因為科學領域有著各式各樣的「場」（重力場、電磁場），因此那樣的「場」或許真的存在。除非有確鑿的證據證實在受控的實驗環境下可以產生一致性的結果，否則這種「就知道有人在看我」的預感，依然只是個引人好奇的想法罷了。也許「視覺場」真的存在，但目前為止我們還無法證明。



歷史謎團

阿基米德真的用太陽讓羅馬船艦著火了嗎？

比起伽利略從比薩斜塔上丟球，或牛頓坐在蘋果樹下的故事，這個故事沒有那麼廣為人知，不過戲劇張力更強，傳奇色彩更濃厚，爭議也比較多。

公元前二一三年，羅馬正和迦太基帝國（Carthage）作戰，這個面海國家的領土所在地相當於當今的突尼西亞（Tunisia）。羅馬控制了西西里島（The island of Sicily）大半區域，但是夕拉庫沙城（Syracuse）仍掌握在迦太基帝國手中。羅馬出動陸海軍攻擊夕拉庫沙城，但城牆圍起的港口形成牢固防禦，何況還有希臘天才阿基米德（Archimedes）負責指揮軍事行動。就算阿基米德不是史上最偉大的科學家、數學家和工程家，也是當時最偉大的人物。

科學假象！

阿基米德最著名的故事（雖然這個故事真實性存疑），就是光著身體跳出浴缸，在大街上邊跑邊喊「我發現了！」。他發現從浴缸排出的水，其體積會等於身體浸在浴缸裡的體積。這項發現讓阿基米德解決判別國王皇冠是否摻銀的難題。他在泡澡時發現的靈感，讓他可以藉著測量物體體積，經過重量比較得出物體的密度，是判別物體純度的重要指標（金的密度將近銀的兩倍）。

公元前二一三年，阿基米德的功績簡直令人驚嘆。當時羅馬軍隊出動巨大的槳帆船，配備下方以數噸石頭平衡重量的巨大攻城梯（sambucae）。攻城梯斜靠在港口圍牆上，好讓羅馬士兵爬進城內。

如果羅馬大軍以為攻城梯這項新科技給他們帶來莫大優勢，他們可錯得離譜了。阿基米德早設下各種用來驅逐羅馬船艦的裝置，其中最厲害的就是一面巨大的鏡子（先假設這個故事是真的），用來反射陽光讓羅馬軍艦著火。想想這可怕又令人疑惑的場面：前一分鐘你正準備攻破城牆，下一分鐘你的船就著火了！

阿基米德是怎麼做到的？有許多專家各自發表看法。

首先，這片鏡子的形狀只要對了，是有可能讓陽光聚焦。不過在這個故事裡，如果只使用一面鏡子，這面鏡子恐怕會太大，使用起來不方便。再說，羅馬船艦距離岸邊起碼有一支弓箭的飛行距離。如果用上許多小塊的正方形鏡子，只要每面鏡子的角度夠精確，作用應該跟一面大鏡子相去不遠。

如果阿基米德命令士兵在岸邊排成緊密隊形，每名士兵各自握著一面鏡子反射陽光，應該有機會讓木材著火。

不過，每一名士兵怎麼知道要朝哪裡對焦？一九七三年，物理學家亞伯特．克勞斯（Albert Claus）想出了一套理論：也許士兵手上拿著的是中間有個小孔的雙面鏡。士兵把手上的鏡子對準羅馬船艦，這時從鏡子上的洞可以看見羅馬船艦，穿過小洞的光線會落在士兵的臉頰上，士兵也能從向著自己的鏡面上，看見反射的光點。這時士兵調整鏡子的位置，讓光點消失在洞中，就能讓光線聚焦在羅馬船艦上。

現在，想像幾百名士兵做著一樣的事，肯定能打造出非常「火熱」的武器─雖然近來有項分析結果顯示，這得要四百二十名士兵同時手持一張牌桌大小的鏡子，才能反射足夠的春日陽光，使羅馬船艦起火。說不定真的是這樣？

許多人都試過用鏡子聚焦光線點燃物品，最瘋狂的可能就是偉大的科學家布豐（Comte de Buffon）。一七四七年，他弄了許多長二十公分、寬十五公分的鏡子，把光線反射在表面塗有焦油的木材上。那是個晴朗的春日，地點在巴黎，一百二十八面鏡子使一塊四十五公分長的木材起火燃燒─真是高招！布豐還嘗試了各種距離和鏡子的數量，而且也成功點燃許多物體。

科學真相！

二○一三年，英國倫敦有一位捷豹汽車的車主回到停車場時，發現車子的側鏡和鏡座受損，部分車體變形，而且還有塑膠燃燒過的味道。結果竟是因為附近一棟大樓的凹面鏡玻璃外層把陽光聚焦在他的車子上。後來，這棟大樓加蓋遮罩，那輛捷豹汽車也修好了。

一九七○年代初期，一群希臘水手站在沙灘上，手持銅鏡，讓五十公尺外一艘夾板製造的羅馬船艦複製品燒了起來。不過，近來的相關試驗，包括《流言終結者》（MythBusters ）節目和麻省理工學院（MIT）的試驗，都沒有產生令人振奮的燃燒現象。麻省理工學院和《流言終結者》製作團隊燒焦了不少東西，但火焰都很小。

這些實驗顯示，鏡子可以讓木材起火燃燒，只要各項條件精準配合，就能一舉成功。但是夕拉庫沙城外的港口，未必發生了同樣情形。畢竟，羅馬船艦被風吹得左搖右晃，幾乎不可能讓陽光穩定聚焦在同一處，而且聚焦時間還要夠久才能讓木船起火燃燒。再說了，船體外殼的木材可能是溼的，天上白雲也會大大影響反射陽光的威力。

此外，阿基米德早就發明了絕妙的戰爭裝置─好比一種巨大的爪子，可以勾住羅馬船艦的船頭將之一把舉起─看來實在不需要花時間研究這種由鏡子和陽光組成、既容易出錯又無法預期功效的戰爭科技。

再者，阿基米德真的有想出這個點子嗎？這都還是個疑問。當時的歷史學家波利比烏斯（Polybius）描述了許多由阿基米德發明、用來對抗羅馬帝國的戰爭科技，其中未曾提到鏡子。另外兩位描寫這場守城攻防戰的當代作家也都沒有提到鏡子。

公元前二一三年過後幾十年，曾有一位名為迪奧克利斯（Diocles）的數學家描述過「燃燒的鏡子」，他也確實在一份有關數學的文章中提到阿基米德，但是從來沒有提過夕拉庫沙攻城戰中有使用鏡子。不只如此，迪奧克利斯還宣稱自己是證明拋物面鏡可以聚集陽光的第一人。

面對如此這般的懷疑聲浪，鏡子唯一的小小用武之地，也許就是可以利用光線給羅馬水手來個出奇不意，使他們短暫失明，替夕拉庫沙城爭取時間，部署阿基米德發明的其他戰爭武器。

科學假象！

科幻小說作者亞瑟．克拉克（Arthur C. Clarke）曾寫過一本名為《輕微中暑》（A Slight Case of Sunstroke）的小說，背景設定在南美洲一個杜撰的國家「派瑞維亞」（Perivia）。故事中有一段這麼寫：「體育場裡半數的座位上坐著士兵，手上都拿著背面鍍銀的節目單。當裁判做出一個荒唐判決，士兵全都拿出鍍銀的節目單聚集陽光，讓這名裁判當場起火燃燒。」

雖然不可能，但讀起來挺有趣的！

問題23 如果有人盯著我看，我真的能發現嗎？

有過這種經驗嗎：突然間覺得背後有人盯著你看？你一轉身，確實發現真的有人盯著你瞧。你怎麼可能知道有人在看你？

幾百年來人們一直相信，如果背後有人盯著你瞧，你是可以感覺得到的。直到一百年前，才開始有人試圖以科學的角度解釋這件事，不再將它視為魔法或超心理學（parapsychology）。英國心理學家鐵欽納於一八九八年提出的解釋依然沿用至今。他發現那些在意背後是否有人在觀察自己的人，如果坐在擁擠體育場的前排，會不斷整理頭髮、衣領，甚至會不時回頭看。而這些動作，會吸引後方人...

第一部 人體
問題1：瞳孔洩漏了什麼祕密？ 9
問題2：洋蔥讓你流淚，為什麼？ 13
問題3：我們都流著尼安德塔人的血液嗎？ 15
問題4：為什麼吃蘆筍會讓尿味變得很奇怪？ 23
問題5：有些話到嘴邊就是想不起來，為什麼？ 27
問題6：手指甲長得比腳趾甲快嗎？如果是，為什麼？ 33
問題7：為什麼有人見血就暈？ 39
問題8：為什麼做事情一遇到壓力就會搞砸？ 45
問題9：屁為什麼這麼臭？ 49
問題10：為什麼打呵欠會傳染？ 53
歷史謎團：牛頓真的是被蘋果打到頭，才聯想到重力嗎？ 60

第二部 動物王國
問題11：貓從哪裡來？ 67
問題12：狗從哪裡來？ 71
問題13：貓是真的愛人類，或只是在容忍？ 77
問題14：狗真的是人類最好的朋友嗎？ 81
問題15：人類身上有什麼物質會吸引蚊子過來？（我們又85
有什麼對策？）
問題16：為什麼蚊子只叮我，卻不叮我的朋友？ 89
問題17：蜥蜴幹嘛要做伏地挺身？ 93
問題18：蜥蜴為什麼要斷尾？ 97
問題19：為什麼有些動物會扔自己的糞便？ 101
問題20：為什麼野雁要呈Ｖ字隊伍飛行？ 107
歷史謎團：為什麼暴龍的前肢這麼短？ 112

第三部 超自然現象
問題21：什麼是既視感？ 121
問題22：夢有顏色嗎？ 131
問題23：如果有人盯著我看，我真的能發現嗎？ 135
問題24：潛意識廣告真的有用嗎？ 141
問題25：真的有大腳怪嗎？ 147
歷史謎團：阿基米德真的用太陽讓羅馬船艦著火了嗎？ 154

第四部 自然界
問題26：人類也能做回聲定位嗎？ 163
問題27：為什麼越老越覺得時間過得快？ 171
問題28：為什麼營火的煙會跟著你？ 175
問題29：世界是不是真的很小？ 179
問題30：為什麼浴缸排水孔排水時，水流會有兩個方向？ 183
問題31：為什麼到了秋天，樹葉會變色？ 187
問題32：何謂音障？什麼東西能突破它？ 191
問題33：一張紙最多能對摺幾次？ 197
問題34：香檳氣泡跟啤酒氣泡有什麼不一樣？ 203
問題35：為什麼月亮靠近地平線時看起來比較大？ 209
歷史謎團：伽利略真的把球從比薩斜塔往下丟了嗎？ 212

第一部 人體
問題1：瞳孔洩漏了什麼祕密？ 9
問題2：洋蔥讓你流淚，為什麼？ 13
問題3：我們都流著尼安德塔人的血液嗎？ 15
問題4：為什麼吃蘆筍會讓尿味變得很奇怪？ 23
問題5：有些話到嘴邊就是想不起來，為什麼？ 27
問題6：手指甲長得比腳趾甲快嗎？如果是，為什麼？ 33
問題7：為什麼有人見血就暈？ 39
問題8：為什麼做事情一遇到壓力就會搞砸？ 45
問題9：屁為什麼這麼臭？ 49
問題10：為什麼打呵欠會傳染？ 53
歷史謎團：牛頓真的是被蘋果打到頭，才聯想到重力嗎？ 60

第二部 動物王國
問題11：貓從哪裡來？ 67
問...