科學人 9月號/2022 第247期

航海家號最後的冒險

撰文／佛爾吉（Tim Folger）、翻譯／甘錫安

如果這些星星沒有排成一列，史上成果最卓越的兩艘太空船將沒有機會發射升空。這裡所說的「星星」其實是行星，也就是太陽系中最大的四顆行星。60年前，這四顆行星緩緩排成一列，前一次則發生在19世紀初傑佛遜（Thomas Jefferson）擔任美國總統時期。長久以來，極少有人留意這種行星連珠景象，首先喚起大眾注意的是美國加州理工學院的航太博士生弗蘭德羅（Gary Flandro）。

當時是1965年，太空探索時代剛剛展開。僅僅八年之前，前蘇聯剛剛發射史上第一枚人造衛星史波尼克一號（Sputnik 1）。弗蘭德羅在美國航太總署（NASA）噴射推進實驗室半工半讀，受指派的任務是找出最有效的方法，把太空船送往木星，甚至土星、天王星或海王星。他使用20 世紀工程師最愛的精密工具── 鉛筆，畫出這幾顆巨行星的軌道路徑，發現一件有趣的事：1970年代晚期到1980年代初期，這四顆行星會像珍珠項鍊一樣連成一串，和地球一起組成行星項鍊。

行星全壘打
 
這個巧合代表太空船可以利用飛掠每一顆巨行星時的重力牽引來加速，就像有一條看不見的繩索拖著，繩索會在最後一刻斷裂，把太空船拋出。弗蘭德羅算出，這些重力輔助（gravity assist）可使地球到海王星之間的路程，從30年縮短到12年。這項計畫只有一個問題：四星連珠每隔176年才出現一次。要在四星連珠期間內飛掠這些行星，太空船必須在1970年代中期發射升空。

因此，NASA得建造兩艘太空船，好抓住這百年難得的機會。1977年夏天，所有細節完全相同的航海家一號和二號在15天內相繼發射升空。它們在太空中遨遊45年，目前仍在運作，每天從太陽系已知最遠的行星以外把資料傳回地球。無論在飛行距離和運作時間，航海家一號和二號都是史上名列第一的太空船。依據已知的太陽影響範圍與銀河系之間的界線，如今它們已經進入星際空間（interstellar space）。航海家一號和二號是史上第一批進入星際空間的人造物，而且這項事蹟在數十年內應該無法超越。它們當初預計的任務時間只有四年，這個紀錄算是相當棒了。

45年前航海家一號和二號剛踏上旅程時，拍攝了史上第一批木星和土星衛星的近距離影像。這批影像顯示，原本認為和月球一樣死氣沉沉又滿佈隕石坑的衛星表面，其實有活火山和遍佈裂縫的冰原，讓研究人員大為驚奇。1986年，航海家二號成為第一艘飛掠天王星的太空船，三年後飛掠海王星，是迄今唯一飛掠這四顆行星的太空船。今日，這兩艘星際探測船先鋒與地球相距超過190億公里，在未知地帶傳回一連串出乎意料的發現，讓理論學家既欣喜又困惑。

然而，航海家一號和二號成果非凡的壯遊步調終將漸漸放緩。NASA預計今年逐步關閉它們的某些系統，盡量節省剩餘的能源，希望把這趟史無前例的太空之旅延長到2030年。......

情緒的遺傳與寄生

文/林一平

關於情緒、個性、人格等心理特質是否會遺傳，一直眾說紛紜。近代科學研究顯示，基因與性格之間存有某種關聯性，但後天的影響更大。這不禁讓我想起20 世紀最知名的心理學大師佛洛伊德（Sigmund Freud）的種種理論。

佛洛伊德把人的精神架構於不同層次的遺傳，最原始的部份為「本我」（id），是與生俱來的。佛洛伊德認為，透過哺育，母親和嬰兒會產生強烈的情感，這個過程是一種種系遺傳。孩子的成長需要父母照顧，人格的養成會受到父母影響，而形成「超我」（superego）。本我和超我都受到過去的影響，本我的影響來自基因，超我的影響則來自雙親的行為。

本期〈精神創傷外遺傳〉作者耶胡達從創傷後壓力症（PTSD）的大規模研究發現，雙親的逆境經驗會經由某些方式，在下一代身上留下生物痕跡。最明顯的一種就是透過雙親行為，亦即「超我」。但是耶胡達更提出本我與超我之外的另類遺傳影響：懷孕時的子宮環境以及卵子和精子的變化。耶胡達的這個新看法是否突破佛洛伊德的理論，抑或僅能視為「超我」的解釋之一？讀者們在閱讀此文後可以自行評論。

〈航海家號最後的冒險〉回顧了1977 年發射的無人駕駛航海家號太空船。這項任務原定只有四年，卻在45 年後的今日仍然運作，已經進入星際空間，成為有史以來飛行最遠的人造物。若是當時太空船上載了人，執行任務長達45 年，恐怕也要罹患思覺失調症、憂鬱症、妄想症或幻想症等心理疾病！我曾參訪專門培育太空人的莫斯科航空學院，他們也是採用佛洛伊德的理論來分析太空人的精神疾病。

〈寄生蟲研究樂園〉與〈一窺人畜共通寄生蟲〉提到寄生動物和宿主緊密共存，同時消耗宿主的資源。其實情緒也會寄生，也會消耗宿主的資源。佛洛伊德說： 「人的心中似乎一直有一片荒蕪的夜地，留給那個幽暗又寂寞的自我（ego）。」而那個「幽暗又寂寞的自我」很容易成為情緒寄生的宿主。例如當你非常在意某人時，你會被此人的情緒寄生。寄生蟲入侵宿主，情緒寄生卻是宿主自召。

那麼，誰是快樂的寄生者？身為資訊科學家的我很開心讀到〈動量計算，超酷！〉。美國兩位物理學家提出新的計算方式，以粒子的位置和速度資訊進行編碼，大幅減少計算和冷卻電路所需的能源。動量計算可以搭便車，寄生於量子計算社群，真是快樂的寄生者！

關於封面 

航海家號是有史以來飛行最遠、運作時間最長的太空任務。這兩艘太空船的設備如今看來精簡樸實，數十年來傳回一連串令人驚訝的發現。在它們探測星際空間、電力耗盡之後，仍會帶著介紹地球萬物資訊的金唱片，在太空漫遊數百萬年，進行最後的冒險。

太空科學
50 航海家號最後的冒險
文／佛爾吉（Tim Folger） 這兩艘太空船在1977年升空，飛掠太陽系的數顆行星及其衛星，所拍攝的影像改變了我們對行星和衛星的認識。它們接著探測了星際空間，將延續到2030年代才電力耗盡。
56 史上最遠的旅程
58 太陽張開防護罩
60 航海家號經典影像

心理學
66 精神創傷外遺傳
文／耶胡達（Rachel Yehuda）
雙親遭受的逆境經驗會透過多種途徑在孩子身上留下生物痕跡！

生物學
72 寄生蟲研究樂園
文／納維爾（Rachel Nuwer）
寄生蟲形象不討喜，但某些寄生物種在生態系中扮演要角，科學家近年才開始研究：牠們值得保育嗎？

生物學
80 一窺人畜共通寄生蟲
文、電顯攝影／董光中
每一種動物都有其對應的寄生蟲，以意想不到的方式生活在你想像不到的地方。我們親密的寵物身上就有著千奇百怪的寄生蟲，而且是人畜共通傳染。透過獸醫師臨床門診的顯微鏡，揭開這些小生物的神秘面紗。

資訊科學
86 動量計算，超酷！
文／鮑爾（Philip Ball）
傳統電腦在運作時總是「熱呼呼」，利用粒子的位置和速度來編碼資訊，大幅減少執行計算並保持電路冷卻所需的能量。

科學人觀點
6 人之初，性好哭，哭什麼？ 文／曾志朗

總編輯的話
8 情緒的遺傳與寄生 文／林一平

26 讀者論壇

28 科學人新聞
神奇蘑菇合法化之旅｜月球農夫的一小步｜農藥導致雄蜂減雄風｜吉丁蟲虹彩防身術｜AI幫幫橄欖樹｜翼龍輕功水上飛｜牡蠣寶寶循音造礁｜一覽世界科技進展｜科學剪影｜視網膜死而復生

形上集
42 科學家的遺憾 文／高涌泉

教科書之外
44 DNA游泳賽 文、圖／陳文盛

網上世代
46 撲朔迷離的人工智慧 文／莊庭瑞

機器思維
48 ALGOL-60之父──柏利斯 文／林一平

專家看新聞
90 清除馬紹爾群島的輻射污染 文／拉帕波特（Hart Rapaport）、休斯（Ivana Nikolić Hughes）

科學佐以詩文
92 我的父親飛進颶風圈 文／索羅門（Sandy Solomon）

健康與科學
94 糖尿病篩檢標準不平等 文／華立斯（Claudia Wallis）

攸關心智
96 自我感來自腦中何處？ 文／馬騰（Robert Martone）

科學焦點
98 氣候科學家減碳一廂情願 文／歐瑞斯克斯（Naomi Oreskes）

科學人書摘
100 物種起源的奧坎剃刀 文／摘自《越簡單越強大》

科學人關鍵字
104 寄生蟲 文／彭琬芸

圖表會說話
106 31億1727萬5501個鹼基，零缺口 文╱莫斯柯維茨（Clara Moskowitz）、圖表╱克魯茲文斯基（Martin Krzywinski）

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「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