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科學人 5月號/2016第171期
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科學人 5月號/2016第171期

  • 雜誌名稱：科學人    新功能介紹
  • 刊別：月刊
  • 出版地區：台灣
  • 語言：繁體中文
  • 出版日期：2016/04/28
  • 定價：220元
  • 優惠價：95折209元
  • 運送方式：
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封面故事

手作讓人類更聰明
 
我們如何發展出其他動物所沒有的智能？史前人類在徒手製作石器時，對大腦產生的刺激是一大關鍵。利用先進的腦造影技術，觀察現代人製作石器時的大腦變化，已經找到演化線索！
 
撰文／史陶特（Dietrich Stout）
翻譯／謝伯讓
 
重點提要
■再現史前人類的技藝，是回答人類演化問題的方法之一，特別是語言和文化發展。
■透過腦造影這種高科技儀器，我們可以觀察哪些腦區在人們敲製石斧時會變得活躍。
■考古學家與神經科學家的跨領域合作，已經讓一個先前的想法死灰復燃：製作工具的行為是驅動人類演化的關鍵。
■事實上，教導並學習石器時代的工具製作，對我們的祖先可能是一項嚴峻的挑戰，甚至刺激了人類語言的演化。
 
 
我現在還保留著第一次自己做的石斧，這把不算精緻的石斧，是我在英格蘭的西薩西克斯郡一塊農地上散步時，從一塊撿到的霜裂燧石上粗魯地敲出來的。人類的祖先海德堡人（Homo Heidelbergenisis）如果看到這把石斧，一定會嗤之以鼻，這些智人表親50萬年前在附近的巴克斯谷考古遺址中所留下的手斧，遠比我這把要精緻許多。
 
無論如何，我很努力才製作出這把簡單的切割工具，而且我也因此自豪。不過，重點並不在於我正在培養一項新嗜好，而是這項嗜好將可以幫助我們回答一些問題：人類演化以及人類特有語言文化是如何發生的。
 
我們並不是第一個想要透過再現史前人類技能來了解人類起源的人，考古學家在數十年前就嘗試過了。不過，在過去15年中，我們已經為這種方法找到了許多令人興奮的新方向。
 
考古學家和神經科學家正合作利用腦造影儀器，觀察現代人在耐心敲製手斧時的大腦反應。透過這種方式，我們希望找出是哪一個腦區在演化過程中，幫助舊石器時代人類從一塊不規則的石頭中敲鑿出精緻刀斧。
 
考古學家與神經科學家的合作成果，讓一個曾經被遺棄的想法死灰復燃：製作工具是人類演化的重要驅力之一。英國的人類學家奧克利（Kenneth Oakley）在他70年前那本影響力十足的《人類：工具製作者》一書中就曾經表示，工具製作是人類的「主要生物特徵」，它驅動著人類「心智與身體協調能力」的演化。
 
只不過，當行為科學家發現許多非人物種（例如猿類、烏鴉、海豚和章魚）也會使用工具或甚至製造工具後，上述的想法就不再受到重視。1960年，人類學家李奇（Louis Leakey）針對珍古德（Jane Goodall）首次發現黑猩猩會使用工具的研究報告做出了有名的回應：「現在我們必須重新定義工具、重新定義人類，或者接受黑猩猩也是人類。」對很多科學家來說，複雜的社會關係取代了工具製作，成為靈長類大腦演化的主因。在1980和1990年代，十分具有影響力的「馬基維利智能假說」與「社會腦假說」認為，靈長類所面臨的最大心智挑戰，並不是來自於體質環境上的精進，而是必須比自己的同類更聰明。這些假說可從一些觀察得到經驗證據，例如群體數量較多的靈長類往往擁有較大的腦。
 
但是包括我們在內的一些近期研究發現，「人類乃工具製作者」的想法並非澈底失敗（不過奧克利的語彙確實已經過時了）。即使製作工具的能力未必是人類獨有，但仍可以在演化中扮演重要角色。真正的關鍵在於我們製作了哪些工具，以及我們如何學會製作它們。在靈長類中，人類彼此相互學習的能力確實出類拔萃：我們特別擅長模仿其他人的行為。模仿的能力是學習複雜技藝的先決條件，而且是人類文化得以不斷累積知識，但其他猿類卻無法辦到的根本原因。因此，現在要放棄「遠古石器也許能提供人類認知演化的重要資訊」這個想法還算太早。教導和學習日益複雜的工具製作方法，甚至有可能是遠古人類祖先所面臨的一項艱鉅挑戰，並因此刺激了人類語言的演化。事實上，許多神經科學家現在都相信，語言與手部技巧仰賴著某些相同的大腦結構。
 
為了測試這些想法，我們必須仔細分析古代工具的製作方式，並且把它們和相關腦區的演化過程進行比較。在研究這些問題時，最直接面臨的難題就在於大腦和行為都不會留下化石記錄。由於證據不足，我們只能在實驗室中模擬數百萬年前的人類代代相傳的技藝。也因此，我們團隊已經花了好幾年的時間，試圖模仿舊石器時代工具製作者的技藝。
 
考古學的實驗課
「透過現代的腦造影技術來研究人類某些最古老的技藝」，這聽起來可能有點奇怪。當我們把一車又一車的石頭搬進高科技的神經造影實驗室時，確實遭到不少側目。但是，考古學家做實驗並沒有什麼好讓人訝異的。研究「現在」一直是了解過去的最好方法之一。科學家早就已經在使用實驗方法來複製古代的熔煉技術（考古冶金學），並且也會透過觀察動物屍體的持續腐敗過程來了解牠們如何變成化石（埋葬學）。早在19世紀，就有人進行過非正式的石器製作實驗，考古學家稱之為「打製」（knapping），現在則有更多操控精良的實驗運用在石器技術的研究上。
 
近年來，這些實驗的規模越來越大。我的研究所指導教授、現任職於印第安納大學布隆明頓分校和石器時代研究所的陶特和謝克，曾經在1990年提議利用當時的一種新造影技術來研究人們在製作舊石器時代工具時的腦部反應。我在最近15年來一直追尋著這個想法，試圖找出人們在製作石器時的大腦變化。
 
我的實驗室現在就像一間石器製造教室。當我在寫這篇文章時，還能聽到新手們正在發出鏗鏗鏗的打製聲，他們敲出的碎片，在我辦公室外的工作區堆出一座燧石小丘。去年，那座小丘直徑3公尺、高13公分，有重達1360公斤的破碎石塊。從我的窗戶望去，我看到博士後研究員克瑞席正在教導一位受挫的學生。
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編者的話

手作當道，你也跟上風潮了嗎？手作卡片、手作拼布、手作家俱、手作望遠鏡……但，你一定沒手作過石斧！
 
260萬年前舊石器時代之初，我們的祖先以石塊敲出碎片，開始了手作人生；20萬年前，石斧已經有銳利的剖面、精緻的紋路、優雅的形狀。有一派人類學家相信：手作驅動了智能演化，並刺激語言與文化的發展。然而，大腦和行為不會留下化石，於是考古學家和神經科學家合作，讓研究生學習製作不同時代的石斧，再用磁振造影（MRI）、正子斷層掃描（PET）、擴散張量造影（DTI）觀察他們大腦的活化與神經連結的改變。
 
不意外！負責認知操控的前額葉右下額葉回正是關鍵區域，而且練習時間越長，變化就越大。演化，不會在你一個人身上完成；現在開始手作，能否開啟下一個文明時代？
 
宇宙加速膨脹的原因至今不明，最後將是〈暗能量撕裂宇宙？〉，還是第五元素勝出？睡覺很重要，因為大腦專屬的〈大腦排毒系統〉就是在這個時候清除代謝廢物。
 
生技醫藥是台灣重點發展的科技產業，然而研發藥物成功的機會本就不高，還需要龐大的資金。2016年5月號《科學人》雜誌特別企劃了〈孤兒藥成就之路〉〈科學家技術價值實現之路〉，從案例故事和法規，帶您技轉、上市走一遭。
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雜誌目錄

認知心理學 
34 手作讓人類更聰明
 文／史陶特（Dietrich Stout） 
 人們如何發展出其他動物所沒有的智能？史前人類在徒手製作石器時，對大腦產生的刺激是一大關鍵。利用先進的腦造影技術，觀察現代人製作石器時的大腦變化，已經找到演化線索！ 
 
宇宙學 
42 暗能量撕裂宇宙？ 
 文／黎斯（Adam G. Riess）、利維歐（Mario Livio） 
 宇宙為何加速膨脹？我們歷經20年的研究，仍不知道原因，卻產生更多疑惑。未來數年會是這項研究的關鍵時刻，它將告訴我們宇宙的結局。
 
永續發展 
48 敘利亞氣候難民
 文／溫道爾（John Wendle） 
 旱災及政府貪腐如何引發社會動亂？聽逃離戰亂的敘利亞民眾娓娓道來。
 
神經科學 
54 大腦排毒系統
 文／內德加（Maiken Nedergaard）、高德曼（Steven A. Goldman） 
 科學家發現，大腦擁有自己獨特的廢物清除系統；宛如深夜裡城市中的清道夫，睡眠是這套排毒系統運作的重要時刻。
 
健康 
60 吃「苦」耐勞的體內保鏢
 文／李（Robert J. Lee）、科恩（Noam A. Cohen）
 腦、心、肺、腸，就連膀胱都有苦味受體！這類蛋白質可協助我們抵禦入侵的微生物，近來發現，甚至可能降低鼻竇炎感染率。
 
生物學 
68 細胞羅盤
 文╱艾德勒（Paul N. Adler）、納森（Jeremy Nathans）
 從昆蟲到哺乳類，動物細胞操控迷你羅盤，依循正確方位堆積出各種複雜的組織形態。如今，打造羅盤的幕後推手終於現身，竟是五億年前就存在的六個古老基因！
 
地球科學 
74 火山引爆大滅絕
 文╱李（Howard Lee）
 地球上的生物曾經遭遇五次大滅絕事件，如今新證據指出，後面這四次可能是由大規模的火山爆發造成。
 
考古學 
76 金字塔效應
 文／佐利希（Zach Zorich）
 金字塔不僅是古埃及的建築奇蹟，打造這些巨大陵墓的建築工人，更帶動了貿易繁榮與經濟革命的社會奇蹟！
 
醫學 
84 孤兒藥成就之路
 文／龐中培
 藥物從研發到上市，是一條漫長而艱辛的道路，如果科學家是千里馬，也要遇到伯樂，才可能實現理想，造服人群！
 
科技與產業 
89 科學家技術價值實現之路
 文／徐雪舫、黃彥倫
 握有技術的科學家要把研發成果做最佳利用，路上還有很多石頭！ 
 
 
科學人觀點 
6 生命的顏色，既藍又綠
／曾志朗
 
總編輯的話 
8 成就綠能與生技之夢
／李家維 
 
讀者論壇
10 
 
科學人新聞 
12 萬獸之王回來了 
 隕石在你家 
 蕈菇漢堡的逆襲 
 搭便車上太空！ 
 世界頂峰的氣象預報員 
 一覽世界科技進展 
 自幼失親，日後為母難強 
 癌症同盟 
 絲路之旅，翻山越嶺
 
形上集 
21 費曼如何做研究
／高涌泉
 
網路不打烊 
24 人工智慧下出罕見妙手
／葉平
 
不可勝數 
26 從三角學看立竿見影
／張海潮
 
健康與科學 
28 精準醫學面臨矛盾
／英特藍迪（Jeneen Interlandi） 
 
專家看新聞 
30 車諾比事件 扼殺核電發展？
／馮希普爾（Frank von Hippel） 
 
資訊世界 
32 不貼心，就是笨設計
／波哥（David Pogue） 
 
真真假假 
92 假深度，真胡說
／薛莫（Michael Shermer）
 
反重力思考 
93 無以名狀的幸福
／米爾斯基（Steve Mirsky）
 
解讀心智 
94 滋養心智的地中海飲食
／陳瑀葳
 
生物手記 
98 原趾樹蛙尋親記
／吳書平、吳聲海
 
科學創藝術 
100 地景藝術，以大地為畫布
／沈伯丞
 
科學人書摘 
104 原子為什麼這麼小？
／摘自《薛丁格生命物理學講義》
 
圖表會說話 
108 美國茲卡病毒疫情升溫
／馬隆（Dina Fine Maron） 
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內容簡介

《科學人》雜誌－全球科普雜誌第一品牌

自2002年創刊以來共11年榮獲出版界最高榮譽雜誌出版金鼎獎！身為全球科普雜誌的第一品牌，《科學人》一直領先報導全球最先進的科學脈動與產業趨勢，除生命演化及天文奧秘的探索外，也包括成就未來經濟創新的各種工具：「NBIC，Nano-Bio-Info-Cogno（奈米科技、生物科技、資訊科技與神經科技）」，及其聚合衍生的「長壽醫學」、「未來能源」、「淨化科技」、「即時通訊」、「人工智慧」及「前進太空」等產業趨勢內容。除了原Scientific American文章精確編譯外，台灣延伸企劃採訪篇章更佔40%以上，藉由淺顯易懂的編輯呈現方式，帶給產業精英、知識家庭、高中及大專院校師生最具未來性的知識力。

《科學人》雜誌即將於2017年2月滿15週年！15年來，在「廣」的方面，《科學人》月月帶給台灣讀者科學新知、科學新聞、重要科學研究；而在「精」的方面，《科學人》推出15週年特別獻禮：「博學誌」系列文集，滿足您在單一領域更深入、更全方位的知識渴望。

「博學誌」系列文集

問，時間為何物？（2016/9/20全新出版） 台灣大學物理系教授 高涌泉 專文導讀

窺探大腦（2016/10/20修訂版）  中央研究院院士 曾志朗 專文導讀

發現天文之美（2016/11/20修訂版） 國立自然科學博物館館長 孫維新 專文導讀

掌握數位生活（2016/12/20全新出版） 台灣大學資工系教授 林守德專文導讀 活靈活現動物行為（2017/1/20全新出版）金鼎獎科普作家 張東君 專文導讀

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