慢得跟糖蜜一樣:《萬物運動大歷史》


我準備好要走了,無論去向何方……

──巴布.狄倫(Bob Dylan),〈鈴鼓先生〉(Mr. Tambourine Man),1964

 

美國天文科普作家鮑伯‧博曼,曾為《發現》雜誌撰寫「守夜人」(Night Watchman)專欄十七年之久。 

文|鮑伯‧博曼(Bob Berman)

譯|林志懋 

 

 

  人的大腦有偏見。我們天生就是會去注意突發動作。

 

  當我們呆望窗外,想著要繳多少稅,如果突然有什麼風吹草動打破這寧靜時刻,馬上便會抓住我們的目光。比方說,兔子從灌木叢裡衝出來。這個場景裡可能早就有數不清的東西在慢速移動──毛毛蟲、樹枝微微晃動、雲影變幻──但我們不會去注意。真丟臉。雖然我們會注意突如其來的快動作,但地球上慢速緩步、匍匐行進的物體,對我們生活的影響遠大於兔子的衝刺。

 

  我們對速度的偏見,最晚打從有書寫文字就開始了。儘管古時候的生活步調遠比今天悠閒,但古代的重要文獻資料也表現出對「慢」興趣缺缺。沒錯,大家都知道,太陽下山的地方與它黎明首次現身處差了180度。農業社會在乎麥子有沒有長得更高,但重要的是最後的結果。他們不知道、不然就是不在乎玉米一天長高2.5公分,一種難以察覺、連鐘的時針都比它快上20倍的動作。

 

  我們全都是受縛於自身經驗的囚徒,而人類的運動便是我們名之曰快或慢的標準。速度最快的真實人物至今仍在世:牙買加的波特(Usain Bolt)。他在2009年柏林世錦賽的百米賽跑中跑出9秒58,相當於每小時37公里的速度。這是人類只憑自己雙腿最快的行進速度。彷彿要證明這不只是曇花一現的僥倖,他在2012年倫敦奧運時把所有競爭者全甩在後頭,跑出幾乎分毫不差的速度。

 

  當然,沒有人能長時間維持這樣的速度。1.6公里的最快速度為3分43秒13,相當於每小時25.8公里。馬拉松跑者所達到的最佳紀錄平均為每小時20公里。我們衡量動物快或慢,是根據「牠們能不能從後面趕上我們」這個古代重要課題。

 

  但我們此刻所要探索的,是比快普遍得多的懶散。說到懶散,那些三蹄哺乳類不應揹上一無是處的名聲。樹獺即使有充分動機,每小時也只走0.1公里。就像電影《西城故事》裡的Ice唱的:「腳步輕,聲音小,輕鬆把事辦」;單單1.6公里,最興奮的樹獺需要一整天漫長夏日才能走完。連大海龜慢慢跑都比牠快25%。

 

  速度感知這種事有點微妙。某物只要在短時間內移動相當於自己身體長度的距離,我們就認為它快。舉例來說,旗魚每秒游10倍自體長度的距離,因而被認為非常快速。但即將降落的波音747客機一秒內只能飛越1倍自體長度:70公尺。它因為自身的巨大而在視覺上吃了虧。從遠處看,下降中的大型噴射機看似幾乎沒在動,那是因為它要花整整一秒才能完全離開現在的位置。但實際上,它移動得比旗魚快4倍。

 

  現在來想想細菌。已知細菌有半數能夠自己前進,通常是靠著揮動其鞭毛──看起來像尾巴的螺旋狀長附肢。細菌慢不慢?在某種意義上,是慢。最快的細菌每秒能跨越一根人髮粗細的距離。我們應該要覺得印象深刻嗎?

 

  不過,把鏡頭拉近來看,這種運動就變得不同凡響。首先,這種細菌每秒移動了100倍自體長度的距離,有些能做到200倍的自體長度。按其相對大小,細菌游得比魚快20倍,這等於短跑運動員突破音速障礙一樣。

 

  而且,所行經的距離快速增加。微生物每小時可移動0.3、0.6公尺,難怪疾病會傳播。

 

  其他令人害怕的運動也隨時在我們家中出現。例如空氣中的灰塵,許多灰塵的組成成分是細小的死皮碎片。注意看陽光穿過窗戶射進來的光線,你家裡無所不在的浮塵便會變得明顯。畢竟,單就其本身而論,光線是看不見的。在家裡,只有當光線擊中數不清的慢速飄浮粒子時,我們才看見光線。在非常潮濕的情況下,微細的水滴捕捉到光,但乾燥的空氣中都是灰塵。

 

  乍看之下,懸浮微粒好像哪兒都不去。這些粒子隨著最微弱的氣流或上或下地移動。但要是讓房間空著──比如說晚上,那時候沒有人會去動任何東西──那麼這種死皮和其他碎屑會以每小時2.5公分的速率下降。那些到處亂竄的細菌都比這快10倍。有誰曾想過我們的家是這麼令人毛骨悚然?

 

  好吧,所以,糖蜜有多黏、多慢?還有,它到底是什麼?

 

好吧,所以糖蜜到底有多慢?

 

  糖蜜其實有三種形態,這三種形態全都源自於糖的精製。扼要言之,你榨甘蔗然後煮汁、萃取蔗糖並加以乾燥,剩下來的液體就是糖蜜。最初的流體剩餘物稱為第一糖蜜。如果你接著再次加以煮沸並萃取出更多的糖,便會得到第二糖蜜,這種糖蜜有一種非常淡的苦味,我希望你把這些都記下來。第三次煮沸糖汁會產生赤糖糊,這是1920年前後發明的詞。因為甘蔗原汁裡的糖此時大半已被取出,所以赤糖糊是一種低卡路里的產品,這是由於其中剩餘的葡萄糖含量低落之故。好消息是赤糖糊含有一些沒有在製程中被取出的優良成分,包括數種維生素和大部分的礦物質,像是鐵和鎂。但我們真正關心的不是這些。重要的是它有多慢。

 

  黏度就是液體或氣體的濃稠度,即其內在摩擦的程度。流體越不黏,越容易進行運動。黏滯流體不只是「跑」得比較慢,在傾倒時還可以明顯看出比較不會飛濺。

 

  理所當然,我們常會拿水的黏度來做比較。如果水在科學化黏度分級表上的級數被定為1,那麼一般來說,血液的級數是3.4。所以,血液真的比水濃稠一點。

 

  硫酸的黏度為24。你以前知道這種可怕的酸這麼像糖漿嗎?美國汽車工程師協會SAE級數10的冬季用稀薄機油黏度為65。相較之下,炎熱地區使用的SAE 40濃稠機油黏度非常高,達319。這在一般印象中是年輕人的玩意兒。

 

  閒話說夠,言歸正傳。下面是真正慢速的流體:

 

常見流體黏度

橄欖油 81
蜂蜜 2,000~10,000
糖蜜 5,000~10,000
番茄醬 50,000~100,000
熔化的玻璃 10,000~1,000,000
花生醬 250,000

 

  所以,把糖蜜忘了吧。「慢得跟花生醬一樣」比較能表達出對流動的阻抗。然而,大多數人可能不認為花生醬是液體,因而取消它的運動競賽資格。當無聊的孩子們能用一根湯匙把東西弄得尖而不倒,就很難認為這東西是流體。

 

  糖蜜確實曾有過曇花一現的名氣。就是那次,它戲劇化地砸了自己遲滯緩慢的招牌。世界史上最壯觀的糖蜜事件發生在1919年的波士頓,在一個異常暖和的1月天,剛過中午。攝氏6度,比一年中這個時節的正常氣溫暖了10度。當時,在商業街上靠近北端公園的地方,有一個銲接不良的六層樓高巨型圓柱體儲存槽突然破裂,946萬公升的糖蜜噴了出來。要不是有二十一條生命,有男、有女、有青少年,還有幾匹馬,因為遭吞陷淹沒在黏稠的巨浪中慘死,這倒是幅有趣的景象。

 

  在災難現場上方,一列滿載的高架火車正好經過,車上無法置信的乘客眼看著儲存槽解體及黑牆般的滲出物逼近。黏稠的流體破壞了高架列車的鋼構支架。當支架發出喀擦聲折斷時,軌道坍塌幾乎觸地──不過列車已經前進得夠遠,留在往前幾百碼處的半空中平安無事。

 

波士頓糖蜜災難,1919年時的營救景象。

 

  慢得跟糖蜜一樣,這種說法在1919年流行用語中已牢不可破,即使這四層樓高海嘯般流體的速度據估計有每小時56公里,追上每一個想逃離的人,這樣還是無法抹滅糖蜜作為遲滯象徵的老掉牙名聲。俗語照舊。

 

  當然,當我們想著遲滯液體所引發的危險時,心裡第一個浮現的通常不是糖蜜,而是熔岩。

 

  說到天災地變,自古至今沒有任何事件像龐貝和赫庫蘭尼姆(Herculaneum)的徹底毀滅那般,一直根深柢固於我們的集體意識之中。

 

羅馬皇帝提圖斯只有執政兩年,羅馬卻發生了三件重大災難。

 

  且讓我們設身處地,想像西元79年提圖斯(Titus)稱帝那年的古羅馬。那是一個騷亂的時代,因為在他取得帝位之前、在他父親短暫統治期間,他一方面指揮猶太戰爭獲勝並摧毀耶路撒冷,同時與猶太女王碧荷妮絲(Berenice)發生桃色醜聞。真是面子要了、裡子也拿了。接著,就在他即位兩個月後,維蘇威火山染黑了天空。在當時,少有人不把這場天災聯想成諸神對新皇帝似乎靠不住的個性頗有意見。他的麻煩才剛開始。

 

  當然,我們可能會好奇,為什麼今天在神志清明的狀況下,還會有人選擇住在比方說拿坡里,距離傾向爆裂式噴發的活火山才8公里,而且是普林尼式噴發(Plinian-type eruption)〔譯注:因古羅馬作家小普林尼﹝Pliny the Younger﹞在信中描述維蘇威火山爆發情形而得名〕。更何況是在那座山的山坡上購買房地產。

 

一隻原本屬於龐貝城的狗,在火山灰下成為雕塑。

 

  科學讓我們得以回顧這座山的起源。鑽探約2000公尺到其側翼取得現代岩心樣本,並運用鉀氬定年技術測定年代,顯示維蘇威火山誕生於僅僅兩萬五千年前郭多拉山(Codola)的普林尼式噴發,儘管這整個地區歷經全面性火山活動已有約五十萬年之久。

 

  這座山是由接連幾次的熔岩流所造成,其間散布著幾次較小型的爆裂式噴發。大約一萬九千年前,遊戲型態變得危險起來,當時維蘇威火山的定期噴發活動變得更加爆裂式、甚或普林尼式。

 

  在龐貝之前,大約三千八百年前的阿韋利諾(Avellino)噴發摧毀了幾個青銅時期的聚落。2001年,研究此一事件的考古學家發掘出幾千個人類腳印,這些人顯然都試圖往北逃,往亞平寧山脈的方向,放棄即將如同龐貝一般、埋葬在無數噸灰燼與浮石之下的村落。流動快速的火山碎屑狂潮沉積在16公里外,不幸的是,此處就是今天的現代拿坡里建城之地。

 

  任何一位龐貝和赫庫蘭尼姆的居民要是能讀到典籍文件,應該都有充分的理由對此區位表示憂心。僅僅三個世紀前,西元前217年的一次普林尼式噴發,引發義大利各地的地震,普魯塔克(Plutarch)曾寫道拿坡里附近的天空著了火。

 

  但到了西元79年,山麓低坡處處是花園、葡萄園,吸取肥沃火山土壤的滋養,其中含有高比重的氮、磷、鉀和鐵。這是一個繁榮興盛、人見人愛的所在。靠近山頂的平坦處有陡峭的斷崖屏障,西元前73年,才幾年前而已,斯巴達叛軍在該處設立大本營。

 

小普林尼是火山爆發的目擊者,留下了許多見證的文字。

 

  後來提圖斯登基即位,僅僅八個星期後,至少造成一萬人死亡的天災地變就來了。我們不需要去猜發生了什麼事,小普林尼在寫給羅馬歷史學家塔西陀(Tacitus, c. 55–c. 117)的信中,提供了扣人心弦的第一手紀錄:

 

令人畏懼的烏雲被鋸齒狀的疾馳閃電撕裂,露出雲後形狀變化多端的一團團火焰……。過後不久,雲開始下沉,覆蓋海面。先前,雲早已包覆遮蔽了卡布列阿耶島(Capreae,即今之卡布里島)和米塞努岬(Misenum,即今之米塞諾)……。此時灰燼開始落在我們身上,雖然量不多。我回頭望,一片漆黑的濃霧似乎正跟隨我們之後,像雲一樣遍布鄉野。「我們轉向離開大路吧,」我說:「雖然現在還看得見,但萬一我們在路上跌倒,恐怕會在黑暗中被跟在我們後面的群眾推擠至死。」

 

  普林尼接著寫道:

 

當夜幕降臨,我們很少坐下來,不是像天陰多雲之時,或是無月之夜,而是像房門關上且燈火盡滅的室內。你可能聽到女人尖叫、孩童哭喊、男人嘶吼;有的在找他們的孩子、有的在找雙親、有的在找丈夫,試圖藉由回應的嗓音認出彼此……

 

  北邊240公里的羅馬城中,噴發的雲霧和關於這場噴發的驚狂之語,幾乎轉眼便至。提圖斯反應迅速。

 

  雖然羅馬帝國行政官員的名聲,很難和今天的紅十字會這一類富於同情心的機構相提並論,但許多皇帝其實對於自然災難的反應真的滿慷慨。面對大型災變,提圖斯指派兩名前執政官組織一場令人印象深刻的賑災募款,並由帝國國庫捐贈大筆金錢,以援助火山受難者。不只如此,他還在噴發後不久就去探視被掩埋的城市,西元80年又去了一趟。原本這樣應該足以保住他的民意支持度,但他沒能把瘟疫處理好。

 

  災難不斷降臨。緊接在維蘇威火山災變之後,就在第二年,羅馬大火。接著,以火災肆虐區為中心向外輻射的模式,毫無疑問是循鼠類逃竄路線而來,爆發了致命的腺鼠疫(俗稱黑死病)。連喜歡提圖斯的占卜師也想不出辦法幫他化解。似乎只要他坐在寶座上,帝國就會一直多災多難。於是,他幫大家鬆了口氣。第二年,他突然發燒,死於四十二歲之年。在提圖斯短暫、狂亂的統治之後,這座山持續平靜,時間超過一整代人的壽命長度。

 

  當然,平靜只是一時。1631年12月,在完全沒有活動超過三世紀之後,維蘇威火山噴發造成遍地傷亡,這座山重新成為目光焦點,不過這次是透過現代科學探索的透鏡。這次噴發成了許多學術論文的靈感泉源,尤其是拿玻里為數眾多的學院,因為文藝復興時代的科學家想知道地球如何從冷涼而穩固變質為流動又火爆。直到此時,科學才開始確認西元79年8月24日至25日的毀滅性事件發生了哪些事;一直要到1990年代,才達到接近透澈了解的程度。

 

  今天我們知道,那次噴發是一齣兩幕式悲劇。最先來的是普林尼式階段,熾熱物質往上爆發噴出成高聳圓柱,最後向外散開,再像冰雹般落下。一開始由噴出物質構成的蘑菇雲看起來就像今天的核爆,從8月24日中午開始,快速上升到約2萬公尺高度。接下來的十八小時出現灰燼與浮石的不祥黑雨──主要在維蘇威火山南方,這是因為那天風向的關係。落下的浮石每顆約有1.3公分寬,總計把龐貝埋了約2.5公尺深,但一開始並沒有對人命造成危害。

 

卡爾·布魯洛夫畫的《龐貝最後一日》,1833。

 

  噴發最初的幾個小時是以慢動作展開。許多人躲在被火山落塵快速掩埋的家裡縮成一團,一邊十指交叉、一邊還是抱著生存的希望,希望他們的屋頂或許撐得住那重量,即使身旁的房屋結構開始往內塌陷。現代的估算顯示,當落下40公分深的浮石,將產生每平方英尺(0.09平方公尺)23公斤重的負荷,那個年代的屋頂就開始撐不住了。即使是少見的、蓋得超級好的原木屋頂,在整個浮石層的重量下也會坍塌,在那一刻所需承受的是不可能負荷的每平方英尺216公斤重。這遠遠超出現行混凝土倉庫建築法規的要求。因此,龐貝城內沒有任何結構物能撐過噴發一開始的普林尼式階段,我們只能期望居民早就被迫逃離,因而有可能他們並未親眼目睹下一個階段:再加上1.2公尺更沉重的灰色浮石,彷彿變態蛋糕上的糖霜。

 

  第二天早上,8月25日,一萬八千名龐貝居民為求活命而奔逃。我們知道這一點,是因為在遭掩埋的塌陷屋頂和樓板廢墟下只找到大約兩千具屍體。此時將展開的,是這齣悲劇極其致命的培雷式階段(Peléan phase)。

 

  可憐那些尚未死亡的居民,這要命第二幕的特點是奔騰轟鳴的火山碎屑流(pyroclastic flow),雪崩般的灼熱氣體和塵埃以每小時96.5公里的速度,從山上緊貼地面直落而下。

 

  大多數的死亡都是這些氣體──過熱到750度、混合了幾乎是燒到發紅的塵埃顆粒──所造成。氣、塵混合物把肺給燒焦了。每一口呼吸都會致命,不可能做任何抵抗。比烤箱還熱的強烈熱度把這一帶許多有機物質都變成了碳。許多受害者被發現時,頭頂蓋不知去向,那是因為他們的腦部沸騰後在顱骨內炸開了。

 

  所以,慢速運動的熔岩不是西元79年龐貝事件的元凶。熔岩後來在1906年害死了一百多人,當時維蘇威火山噴發產生歷來最多的熔岩,而因基拉韋厄火山(Kilauea)之故,熔岩接著又摧毀了夏威夷的地產。

 

  但「慢速運動」不必然意味著「溫和」,細菌就是明證。的確,運動太過悠哉以致不知不覺,如今正令數百萬人憂慮日甚。而有一種這類型的運動,顯現於古往今來鮮少有人造訪之地──一個將來甚至可能不復存在的地點。

 

 

 《萬物運動大歷史》中文版書封。

 

書籍資訊

書名:《萬物運動大歷史:人體的運作、宇宙的擴張、生物的演化,自然界的運動如何改變世界?》 Zoom: How Everything Moves: From Atoms and Galaxies to Blizzards and Bees

作者: 鮑伯‧博曼(Bob Berman)

出版:臉譜

日期:2017

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