幾點鐘去看牙比較不會痛？：德國最熱門科學節目為你知識充電

【前言】
每個問題都值得我們認真看待

我們的世界充滿驚奇。木蘭樹清楚知道要在春天的哪個時節綻放花朵，蒼蠅用後腳來清潔牠們透明的翅膀。貓咪抖動腳掌做著白日夢，沒有人知道牠夢見了什麼。渺小的單細胞生物在牠們安靜的微小天地裡盡情舒展，宛如太空船般緩緩行過一滴水滴形成的汪洋。

忙碌的日常生活中，我們太容易忘記自己身處的世界是多麼美妙，這個世界充滿了大大小小的謎題和祕密。

陽光照耀的秋日草地上，為什麼露珠總是會往草莖的末稍移動？為什麼蜘蛛不會像蒼蠅那樣被牠自己所結的網黏住？放眼望去，處處都隱藏著疑問，許多問題卻不見得有實用的答案。對日常生活沒有幫助，不能帶來商機，沒有實際的用處！

然而，正是這種看似不切實際的問題一向吸引著我。小時候，我能好幾個鐘頭直盯著蚯蚓吃東西，有時連功課都忘了做。觀察雲朵在天空堆積變幻是莫大的樂趣，有些雲朵述說著故事，它們的臉孔會慢慢變老，最後在藍天裡消散。把腦袋深深埋進夏天的草地，昆蟲的小宇宙就會在我眼前開展，牠們在由草莖和樹根構成的城市裡找到前進的路。牠們永遠在移動著，可是，牠們怎麼知道自己該去哪兒呢？

我一再碰到這些看似沒有用的問題，不過，和在炙熱爐面上跳舞的水滴相比，世人認為知道水管的口徑大小或稅率等級比較重要。

後來我明白，並沒有所謂「重要」和「不重要」的問題，因為每一個問題都值得我們認真看待。

然而我的工具書和教科書卻洋溢著自大的篤定，因為書裡絕口不提那些懷疑和失敗的嘗試，不提那些疑惑和走錯的路，不提錯誤的假說和理論，不提過往歷史上在通往認知途中那無數次的繞路而行。

那些教科書把公式、定理和現象當成不可動搖的真理傳授給我們，當成無需追問的絕對事實。畢氏定理就像一條教義，世世代代的學生滿心敬畏地臣服於學校的拷問，在這場拷問中不是「對」就是「錯」。數學計算只有唯一一種方法，如果你選擇另一種方法，說不定還能更快算出答案，但你就有被退學的危險。我們不是在學習，我們是在惡補，就算在學校裡待了二十年，大多數的人還是連最簡單的問題也答不出來。例如：「一面鏡子要有多大，才能把整個人照進去？」（我會在本書裡告訴你！）

在漫長而驚奇處處的探究過程中，「認知」絕不是最終的結果，頂多只是期中結算。

進步是許多「胡思亂想」的結果，有賴好奇的人勇敢地走自己的路。在十八世紀賈法尼（Luigi Galvani, 1737-1798）的時代，很多人可能都認為他瘋了。他研究了青蛙腿抽搐的確切原因！他觀察到蛙腿在接觸解剖刀時會有反應，儘管青蛙已經死了！然而這種現象只有在解剖刀的銅質跟鐵質部位互相接觸時才會發生。當其他人都致力於日常生活的「重要」事物，這位義大利生物學家用不同的金屬、金屬線、解剖刀和青蛙來做實驗，向未知的電流領域開出了一條路。如今他被奉為進步的開路先鋒。

一九二一年夏天，印度物理學家拉曼（C. V. Raman, 1888-1970）搭船前往歐洲。也許他有很多空暇來欣賞海水的顏色，不過和其他乘客不同，地中海的湛藍讓他百思不解。一回到他的故鄉加爾各答，他就著手研究這個現象，結果在光波的探索上為認知開啟了另一道門。一九三○年，他以光的分子散射獲得諾貝爾獎。「拉曼散射」替許多現代醫學診療奠定了基礎。

抽搐的蛙腿、海水的顏色⋯⋯這些看似「不重要」的問題，有時候會有出人意料的「重要」答案，哪怕不見得是原先所尋找的答案，我們只不過在事前無法預知。不知道有多少次，難解的問題、失敗的嘗試，和對既有知識的懷疑，導致了驚人的進步；不知道有多少次，不被看好的人改變了我們的世界！

他們誠實地提出問題，並且以同樣的誠實尋找答案，而在尋找的過程中，他們不被想當然耳的觀念所矇騙。他們所走的路，每一條都充滿了不安和寂寞，親近大自然及其奧祕卻也帶來美妙的欣喜。

好奇始於一個問題，而且永無止境。有些人願意親自走一趟，好親自去發現、去讚嘆，這個世界的大美會在這些人面前展現。這趟探究之行，得到的犒賞並不在於得到諾貝爾獎，也不是發明科技儀器，而在於認知本身。我們是否是頭一個解開一種現象之謎的人，這一點也不重要，重要的是我們在這個過程中感受到的投入和滿足。

每一個人都是第一次發現這個世界！第一次看見星空，第一次經歷暴風雨，第一次看見果蠅翩翩起舞，還有第一次發現到熱牛奶表面的那層薄膜。而每一個現象都同樣令人著迷：彩虹的璀璨幾千年來都不曾褪色，月亮升起的夜空永遠那麼迷人，彷彿前所未見。睜開眼睛，每一秒鐘都能領受到種種獨一無二的賜予。

在這個令人興奮、驚奇的世界，本書頂多只是個小小的路標。如果在左顧右盼之際，你發覺某樣東西引人入勝，就請你離開這條路，自己去發現！

長程飛行後為什麼會有「時差」？

「各位乘客，我們剛剛降落在法蘭克福機場⋯⋯」窗玻璃外面是個灰濛濛的早晨，下著毛毛雨｜又回到德國了。下飛機之後我覺得冷颼颼的，毛衣塞在行李箱裡，因為在洛杉磯起飛的時候陽光燦爛，而且在攝氏三十度的氣溫下，誰會想到毛衣。
不久之後我看著同機旅客睡眼惺忪的臉孔，我們全都有一個共同點：對我們來說時間還是午夜，就算有人在飛機上能夠小睡一會兒，我們體內的生理時鐘還是在按照加州時間轉動。頭一次做長程飛行的人很快就會體驗到飛行時差是什麼意思，敏感的人往往接連幾個星期都會抱怨睡不好，在不該餓的時間覺得餓，或是在白天裡突然打起瞌睡。原因很簡單：我們的地球被劃分成不同的時區。
在十九世紀，就連德國境內的時鐘都有不同的時間。慕尼黑中午十二點的時候，柏林的鐘塔顯示的時間是十二點零七分。從前每個地方都有自己的時刻！各地的時間是以太陽的移動為準，太陽走到最高點的時刻是正午十二點。也就是說，如果一個人從一個城市旅行到另一個城市，他得先弄清楚當地的時間，並且根據這個時間來調整他的手錶。例如，在從前的火車時刻表上還看得出來，在巴登使用的是卡爾斯魯爾時間，在符騰堡使用的是斯圖加特時間，在奧地利使用的則是布拉格時間。對於在長途旅行中必須多次轉車的旅客來說，那真是夠混亂的了。一八九三年四月一日，德皇威廉二世終於頒訂了統一時間的法律。從那時候開始，全德國的時鐘才有了相同的時間。其他的國家也隨之跟進，以國際標準時間作為依據。
國際標準時間是在零度經線的時間，這條經線通過英國的格林威治。從那裡開始，經線每往東十五度就加一小時，每往西十五度就減一小時。
這樣一來，就很容易看出每個地方的時間和兩地時間的差距：在法蘭克福和紐約之間的時差是減六小時。也就是說，把德國的時間減去六小時，就是紐約此刻的時間。相反的，法蘭克福和莫斯科之間的時間差距是加兩小時，也就是說：德國時間＋兩小時＝莫斯科時間。
在像俄國或美國這樣領土廣大的國家，同一個國家裡還會區分成幾個不同的時區。所以說，時間差距不曾改變，可是我們的世界變大了。例如，如果你讀到這幾行字的時候在德國是黃昏時分，在加州太陽才剛剛升起，在東京的人則睡得正甜，因為那裡是深夜。
一天之內經歷的時差如果超過兩小時，就會讓我們的生理時鐘難以應付。第一個感覺到飛行時差後果的人，是一九三○年代初期的美國飛行家威利．波斯特（Wiley Post），他在八天的時間內沿著地球朝東飛行。比起波斯特的螺旋槳飛機，新型的噴射機能更快地飛越長程距離，所以時差問題如今讓許多旅行的人深感困擾。
雖然從很多年前開始，科學家就嘗試揭開人體「生理時鐘」機制之謎，但直到如今我們知道的還是少得出奇。實驗室在自願受試者身上做過實驗，受試者在以人工照明、沒有時鐘的房間裡度過幾個星期，結果這些人的每日週期很快就調整為一天二十五小時。也就是說，我們的生物時鐘走得比較慢，因此每天都必須重新加以校正。
在這件事情上，明亮的陽光顯然扮演著關鍵性的角色，所以在旅行手冊上也一再向經常飛行的人建議，在一趟長途旅行之後，不管再累，也不要立刻上床睡覺，而要盡可能到室外去吸收陽光。「光線治療」也被用來治療睡眠障礙。誰要是在陽光明亮的白天上床睡覺，就得花更長的時間來調整時差。美國外交部給所屬人員的指示上提到另一個辦法：咖啡因。從起飛開始就依照目的地的時間來飲用每天所喝的咖啡，這樣就比較容易適應時差。這個方法就算有幫助，背後的道理卻很難解釋清楚。我們的生理時鐘關係到許多因素，以特殊的方式影響我們的身體。舉例來說，我們忍受疼痛的程度也受到時間的影響。必須去看牙醫的人最好在下午才去，因為和早上相比，在下午的時候我們對疼痛比較不敏感，而且麻醉藥的效果在下午也比較持久。
究竟哪一種方法最能解決時差的問題，到最後還是要依照個人的經驗來決定。經常旅行的商務人士提供給我各式各樣的小祕訣：從酸黃瓜到冰冷的雙腳，再到兩瓶勃艮地葡萄酒，最好是一起飛之後就喝。不過，關於葡萄酒那一項我會建議你最好別試，否則你會從飛行變成飄浮！


買樂透為什麼不能選1、2、3、4、5、6？

我賭博總是輸錢，可是有些人因為選中了正確號碼而一夜致富。如果你也這麼期望，讓我告訴你一個有科學根據的小祕訣：絕對不要選1、2、3、4、5、6這組數字。為什麼呢？
在玩49選6大樂透的時候，你在一張選號單從1到49的數字當中劃記出六個「幸運號碼」，把選號單交給投注站，希望自己能中大獎。等到開獎之後，你就會知道自己有沒有變成百萬富翁。
假設你押對了（我說過這種事從不曾發生在我身上），你所選的號碼果真被開了出來。這個機率非常小，準確地說是一比一千三百九十八萬三千八百一十六（1:13983816），因為從1到49這些數字中選出六碼的所有可能組合有這麼多。
不管機率有多小，你贏了！可是在大肆慶祝之前要注意：也許選中這組號碼的人不只你一個⋯⋯因為獎金要由所有選中這組號碼的人平分。如果你是唯一的一個｜恭喜你！但是也可能有很多人剛好都選中了你的幸運組合。這種情形比較容易發生在那種明顯的組合方式上，例如1、2、3、4、5、6這樣的連號。選擇你的生日數字也不是個好主意，因為許多人的出生年份都是一九XX年，這表示很多人都會劃記19這個數字。19之所以是最常被選擇的數字不是沒有原因的，其他常被選擇的數字還有2、3、4、5、6、7、8、10和12。
一九九九年四月十日，在德國甚至開出了下列的中獎號碼：2、3、4、5、6、26（只差沒有1）。這組號碼當時讓三萬八千零八名玩樂透的人對中五碼，而每個人在中了五碼的情況下，才只拿到三百七十九．九馬克！（馬克是德國採用歐元以前所使用的貨幣。）
如果你特別聰明地選擇別種組合，像是個位數與十位數相同的數字：11、22、33、44，情況也好不到哪裡去，因為也不是只有你會這樣做！遞減的連續數字也一樣，例如49、48、47、46⋯⋯之類的組合。
每一種有系統的選號方式都會讓你受到限制，所以選號的藝術就在於「不要」遵循某一種模式，因為中獎的機率反正永遠相同，重點在於成為唯一一個選中那組號碼的人。
這種遊戲還真奇特：玩樂透的人很多，可是每個人都得要注意，永遠要跟別人不同！

為什麼有些人不能喝牛奶？

在生命的初期，我們由母親哺育，完全靠母奶維持生命，畢竟母奶中含有我們生長發育所需的一切養分。
在人類的發展過程中，我們學會了豢養家畜，喝牠們的奶。嚴格說來是人類搶了無數小牛和小羊的食物，因為牛奶和羊奶是牠們的嬰兒食品！不過我們也遭到了報應，腹痛、痙攣、漲氣和腹瀉是經常出現的結果。
大多數的哺乳類動物在斷奶之後就會喪失消化乳糖的能力，這是可以理解的，因為動物只有在嬰兒時期能從母親那兒得到奶水。每個人在接受哺乳的時期也都能消化乳糖，在這個時期身體會製造乳糖酵素，它就像一把化學剪刀，能把不易消化的乳糖剪開，成為兩個比較容易消化的部分，葡萄糖和半乳糖。
世界上大多數的人都有乳糖不耐症。在德國只有少部分人有這種情形，大約是每六個人當中有一個，然而在世界上的其他地方這種情形卻很普遍。舉例來說，誰要是在中國能喝上一杯牛奶，就算是個罕見的特例，因為百分之九十九的中國人都無法消化牛奶。非洲有些地帶幾乎沒有人能夠消化牛奶，但是在極少數的幾個地區則只有十分之一的人有這個問題。
在歐洲，這種現象呈現出一種南北落差：無法消化牛奶的人口在瑞典和丹麥不到百分之十，在法國和西班牙則大約占百分之五十，在西西里島甚至高達百分之七十。
演化的過程中，成年以後還能分解乳糖的能力，大約在七千年前才發展出來，也就是說相當晚。那時候我們的祖先開始飼養牛、山羊和綿羊。牛奶、羊奶和乳製品漸漸變成了成年人的食物，這是種新的現象，而我們的身體必須要隨之調整。從遺傳學分析中，科學家能夠理解這種還在持續中的發展和擴散。
誰知道呢？也許乳糖不耐症只不過是大自然的另一個伎倆，用以保護嬰兒的食物不會被搶走？因為理論上，成年動物搶走嬰幼兒奶水的危險的確存在。請想像一個匪夷所思的情況：父親喝光了母親的奶水，小寶寶完全沒得喝！不過，大自然用我所知道最精巧的方法，在這件事上做了預防措施：嬰兒的嘴小，加上本來就有反射性的吸吮動作，所以嬰兒的吸吮力比大人更強。雖然嬰兒的體型和力氣都小得多，他們吸吮的能力卻比成人好。
這不是很令人驚奇嗎？從一杯牛奶就能看出：人類的演化還在進行當中！

為什麼羽絨衣特別保暖？

或許你也曾經注意到這樣的差別：在攝氏三十度時躺在陽光照耀的樹蔭下，相較於在水溫為攝氏三十度的室內游泳池裡游泳，你會覺得陽光下的攝氏三十度，比水裡的三十度要暖和得多。為什麼會這樣呢？攝氏三十度不是都一樣嗎？
其實，空氣和水在這一點上有很大的差別，水散熱的速度要比空氣快上大約二十倍。當我們浸泡在水裡，身體不斷被水沖刷，人體的體溫通常是攝氏三十七度，而攝氏三十度的水溫顯然要比我們的體溫冷得多。於是我們不斷散熱到水裡來平衡溫度，在水裡待久了體溫就會開始下降。小孩子在溫暖的水池裡玩水幾個鐘頭就很容易感冒，因為他們失去了太多體溫。
因此，潛水伕即使在溫暖的水域，也會穿上氯丁橡膠材質的潛水衣。潛水衣雖然並不防水，但是可以留住被身體加溫的水，減少體溫散失，延長一個人保持溫暖的時間。
但在空氣中，情形就完全不同了。空氣是一種絕佳的絕緣體，散熱效果很差。就所謂的「感覺上的溫度」而言，氣溫只是其中「一個」因素，風以及空氣中的濕度也同樣扮演著重要的角色。
在無風的情況下，我們皮膚的正上方會形成一層由溫暖的空氣所構成的套子，於是我們就像穿著一件隱形的空氣裝，覺得暖暖的很舒服。這也就是為什麼鳥類會抖抖身子伸展羽毛，而羽絨衣特別保暖，因為在我們和外界之間越是能留住更多的空氣，溫度散失的程度就越小。透過羽毛或是毛皮，就算是有風的時候，也能留住溫暖的空氣。當風吹起，我們身上那層有保護作用的空氣護套不斷遭到破壞，皮膚一再接觸到新的冷空氣，體溫就會不斷散失。這就是為什麼當我們坐在風大的地方，就算是暖和的天氣裡也會感冒。
空氣中的濕度也同樣會影響我們感覺到的溫度。在空氣乾燥而且無風的情況下，攝氏零下十度要比風雨中的攝氏五度更容易忍受。
相反的，空氣濕度高的時候，那種炎熱讓人更難忍受。凡是洗過三溫暖的人都知道，蒸汽室裡的空氣會熱得燙人。小時候在印度，我覺得又濕又熱的雨季特別難以忍受，空氣的濕度高到人體的冷卻系統都失靈了：汗水不再能揮發，因此無法產生稍微緩解熱度的涼爽。就連在夜晚，溫度也從不會降到攝氏三十度以下，雨季期間整個生活都陷入一種昏昏沉沉的狀態，就連家裡的蒼蠅都像是以慢動作在飛行。炎熱比寒冷更難忍受，當印度還是英國殖民地的時候，在夏季那幾個月，整個殖民地政府都會從悶熱的加爾各答和德里遷出，搬到喜馬拉雅山腳下涼爽的西姆拉。「感覺上的溫度」和「量測出的溫度」，就是不一樣！

泡澡的時候，怎樣能讓手指頭不皺？

「爸爸，我的手指頭有好多波浪，這是一種病嗎？」女兒在洗過澡後擔心地問我：「這些波浪會消失嗎？」
各位讀者可能會笑著說，當然會消失囉。但是你可曾想過，為什麼只有手和腳會皺，而肚子卻不會呢？不一樣的地方在哪裡？
我們的皮膚是一種完美的包裝，會不斷更新，大約每二十七天，我們的身體表面就會被整個更新過。最外面一層是所謂的表皮，它就像一種防護罩，外面有好幾層壞死的細胞變成了角質，彼此黏在一塊兒，形成一種能有效阻隔機械刺激與化學刺激的保護層。新細胞就從下面不斷重新生長。表皮通常只有大約○．一公釐那麼厚，可是在手和腳這種經常使用的身體部位，表皮的厚度可以達到○．五公釐，稱為角質化皮膚。
和其他的皮膚細胞相比，角質細胞的含鹽濃度比較高，這些鹽分對於皮膚的皺縮具有決定性的影響。這些鹽分把水分吸進角質層裡，個別的細胞因此而膨脹，於是需要更多的位置，而皮膚就會出現波浪紋。由於手和腳的角質化皮膚比較多，所以手和腳特別容易變皺。此外，手和腳沒有皮脂腺，而皮脂腺會在身體其他部位的皮膚上形成一層含有油脂的保護膜。只有當我們長時間浸在水裡，水分才能滲入這層由油脂所構成的保護外套。
所以，皮膚皺縮的原因，在於鹽分低的自來水和鹽分高而水分少的角質細胞之間要達到濃度平衡。這種濃度平衡也被稱為滲透現象（這個現象在〈糖和鹽為什麼可以保存食物？〉那一章裡還會提到）。你可以做一個簡單的實驗：拿兩個盤子，在其中一個裝進自來水，另一個裝進鹽水，然後把你的兩隻手分別浸在兩個盤子裡二十分鐘左右。鹽分低的自來水會滲入角質細胞，使得這些細胞膨脹起來，手就變得皺皺的。在鹽水中則是濃度達到平衡，因此不會發生滲透現象，皮膚就維持平滑。在鹹鹹的海水中游泳，由於含鹽量的平衡，皮膚起皺的效應就比較小。你可以在死海的鹹水中泡上幾個鐘頭，皮膚也不會起皺。
在一般的泡澡之後，角質化皮膚會逐漸恢復乾燥，水分溢出，皮膚收緊，皺褶就會再度消失。這個說明讓我女兒放下心來。只不過在她下一次享受洗澡的樂趣之後，我太太很納悶鹽罐怎麼會出現在浴室裡。