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【《SAMPLE》第十九期「昆蟲的後人類時代」】蟲系科技的發展歷史

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【《SAMPLE》第十九期「昆蟲的後人類時代」】蟲系科技的發展歷史

前言

  為何閃電的形狀總是開裂而分岔的?假如我們以慢鏡細察閃電的行進過程,就會發現,在閃電真實發生之前,會有一些較不明亮的電流,以樹狀的形態,從雲層向下開岔蔓延,試圖接通雲層和地面。那一種樹狀的圖案,名為利希騰貝格圖樣(Lichtenberg figures),開裂分岔的模樣,其實是電流同時在測試所有可能的、最低電阻的路徑,當一條通道接通天地,所有的電力就會在一瞬間通過,所有分支都會同時亮起,形成肉眼可見的閃電。也許,生物的演化方式,同樣與利希騰貝格圖樣相近。每一個生物均會向諸多路徑進發,以肉身一再測試各樣生物形式,倘若其中一段路徑能夠與周遭的生態有相對穩定的關係,就會稍稍固定下來。我們今日看見的生物,其實都是某種暫時的形式,環境一變,分岔的路徑又會再度延展。

  演化至此,昆蟲似乎與我們人類至為遙遠。在某些更為着重物質互動的理論中,世界不是一個外在的空間,而是一道亟待解決的難題,不同的生物形式,正是物質世界這道難題的諸種答案。如何感知世界,如何攝取能量,如何與其他物質、物種互動⋯⋯答案就陳情於生物的肉身之中。在演化的過程中,人類選取了工具,將各種物質加工,以符各種生理需要,把科技外置;昆蟲則把科技織入身軀,以自身的身體特徵直接應對世界。兩種不同的進路,帶來了截然不同的生存模式。

  許多年後,人類回看螻蟻,才終於發現一個不一樣的世界。在十九世紀,隨着目光轉移,昆蟲成了一時狂熱。人們從蟲豸身上重新學習,精進學問,範疇橫跨工程學、建築學、飛行學、社會學⋯⋯昆蟲與我們殊異的習性和身體結構,恰恰解決了好些多年未解的難題,甚至成為某種值得參照的社會模型。它們處理自然的技術,到底有何特異之處?它們所接收的感官感覺,究竟有何差異?回到最初,人類為何會因昆蟲而驚詫?

 

Locomotion

在膜翅目中,最強大的飛行者就是蜜蜂了。一如金龜子,它們會按圓弧的軌跡飛行,弧形時左時右。如果可以計量的話,我們會發現,以蜜蜂的體型大小來說,它們飛行的速度極快,遠超所有鳥類,這一件事已有觀察可以證明,曾有一個坐在時速二十英里的火車車廂上的旅客發現,身旁跟着一隻蜜蜂,即使它逆風飛行,仍然與旅客並行好一段距離,速度不僅相同,甚至更快,因為蜜蜂間或就會在車廂中往返復回,又或採取之字型的軌跡飛行。

──《昆蟲學入門:昆蟲自然史原理》/威廉.科爾比、威廉.史賓斯著

  對於人類來說,昆蟲的飛行能力顯然是奇異的。細小的身軀如何驅動翅翼?法國科學家馬萊(Étienne-Jules Marey)早年曾研究動物的動作結構,並於1873年推出著作《動物機構學》(La Machine Animale),後來啟發了攝影師邁布里奇(Eadweard Muybridge),拍攝出著名的Horse in Motion系列,證實馬匹奔跑時四肢均會離地。馬萊認為,研究自然動物的活動方式,不僅有科學作用,更能指導人類的發展,透視動力學的基本原理。這些科學研究的成果,可以反饋至工業發展中,除了有助發展火車、飛機等技術以外,更強調了動物動作中的重複性,可以應用於勞工的機械性工作之中。《動物機構學》一書共有三大章節,首章研究動物的肌肉及骨骼構造如何轉化力量,第二章處理陸上動物的運動(locomotion),而最後一章則處理動物的飛行運動,其中昆蟲正是特例之一。

  研究昆蟲的飛行方式,必須回到昆蟲的身體構造之上。對馬萊而言,昆蟲飛行的有趣之處,在於昆蟲的振翼速度和聲響。因此,在著作中,他首先處理的,就是三個問題:昆蟲翅翼的振動頻率為何;翅翼在整個振動過程中佔據什麼位置;及,支撐昆蟲軀體飛行的力量如何傳遞。為了研究這些問題,馬萊採用了不同的方法,設計實驗。貫穿這些實驗的思想,其實就是一種描圖法(graphic method)。十九世紀中期,科學家研發出諸多描圖記錄儀,藉以測定人體的各種機能(比如肌動描記器、心電圖儀等)。當時的科學家信奉描圖法,相信經機械自動記錄,不經人手中介,能夠客觀地直抵物體的真象,以實驗捕捉生命的運作機理,結果具備科學性及可靠性。馬萊將昆蟲固定於一處,在翅翼的末端置放一張會不斷捲動的炭紙,隨着翅翼振動,炭紙上就會繪出痕跡。除此以外,馬萊也在黃蜂的翅翼末端黏上金箔,加以日光照射,得出一幅非常清晰的正面圖像,展示黃蜂飛行時翅翼的軌跡。透過這個方法及變體,馬萊得出了昆蟲振翅的頻率和軌跡,終於發現昆蟲乃以8字形拍翼。

  描圖法的特別之處,正正在於將一個連續的運動,拆細為均一的單位,以便科學家分析重複的結構。馬萊甚至認為,描圖法不僅能夠取代觀察者的位置,更是一種嶄新而精準的感官。可以說,正是在描圖法的基礎上,昆蟲研究才得以進深。後來,馬萊的研究更大力推動了電影攝錄機及投影機的發展,繼而打開了更多對影像的研究及應用。正是在馬萊的基礎上,我們可以把科技分成兩種路向,一種是直覺(instinct),另一種則是理智(intelligence)。昆蟲以直覺行事,生命與世界之間的關係是連綿而不斷的,人類則可借助理智,抽取特定的動作,重複以作分析。直覺與理智之間的辯證關係,正是人類對昆蟲抱有興趣的一大原因。

 

Vision

如果我想跟蹤觀察一只大孔雀蛾夜間婚禮中的親暱舉動,那是頗為困難的。獻殷勤的雄性為達到目的肯定是無須亮光的,但是人的視力微弱,在夜間無亮光時是看不見什麽的。我起碼得點上一支蠟燭,但又常常被飛舞的群蛾扇滅。提燈倒是可以免此煩惱,但是它光線昏暗,又會出現陰影,根本無法讓你看得清清楚楚。

還不僅是這一點。燈的亮光還會把蛾子從它們的目標旁邊引開,無法成其美事,而且照得太久,還會嚴重影響整個晚會的成功。來訪者一飛進屋內,便會瘋狂地撲向火光,燒壞身上的絨毛,而且,從此因為被燒傷而瘋狂,就無法用來取證了。如果它們沒有被燒着,被隔在玻璃罩外面,落在火光旁邊,便會像被施了魔法似的,不再動彈。

──《昆蟲記》/讓-亨利.法布爾著,陳筱卿譯。

  與其他動物相比,昆蟲(及其他節肢動物)的複眼顯然是異乎尋常的器官。1665年,英國科學家虎克(Robert Hooke)經皇家學會出版的《顯微圖譜》(Micrographia),首次展示出經顯微鏡下觀察的昆蟲及植物畫像,為讀者帶來一種截然不同的視覺世界。書中包括一幅蜂蠅頭部的正面照片,將複眼的形貌展露無遺。三十年後,以奠定光學顯微鏡及微生物學發展著稱的荷蘭科學家范.雷文霍克(Antonie van Leeuwenhoek),以自行研發的複式顯微鏡,試圖觀察昆蟲的視覺運作方式。他在昆蟲的角膜前置放燭光,再透過顯微鏡觀察,發現燭光竟分成數百個倒置的影像,從而推斷昆蟲的複眼視覺竟是支離破碎的,由多重影像組成,與人類大不相同。

  1891年,奧地利生理學家艾斯納(Sigmund Exner)出版《昆蟲及甲殼動物的複眼生理學》(The Physiology of the Compound Eyes of Insects and Crustaceans),仔細地分析昆蟲的視覺結構,卻發現自己得出的結果與范·雷文霍克並不相同。艾斯納採用了一頭螢火蟲的複眼,並透過其角膜拍攝照片,得出的成果卻是一張正放的單一影像。原來,複眼的外部結構看來雖然相近,內部結構卻有兩種。范.雷文霍克觀察到的,是並置眼(apposition eyes)結構,光線會穿過不同的小眼(ommatidia),通過圓錐晶體,穿越感桿束(rhabdom),抵達感光細胞。各個小眼獨立得到的影像,將會分開送到腦部處理。艾斯納觀察到的,則是疊置眼(superposition eyes)結構,視網膜置在複眼內部的中央,不同的小眼會將光線集中,經感桿束送至視網膜,從而產出一幅單一的影像。兩種結構的分別,可能出於昆蟲習性的差異。並置眼圖像較為清晰,但相對較暗,更常出現於日行性的節肢動物身上;疊置眼雖然成像模糊,但對光線更為敏感,常出現於夜行性的節肢動物身上。

  除了眼睛結構不同以外,昆蟲的感官也與人類截然不同。單從感光細胞可見,人類的感光細胞對紅藍綠色較為敏感,而昆蟲則按品種各有差異,如蜜蜂較敏感於綠色、藍色及紫外線,某些昆蟲甚至有更多類型的感光細胞。可以想見,它們眼見的世界與我們將截然不同。與人類相比,昆蟲的視覺雖然解像度不高,但視域更大,對物體的動靜也較為敏感。不過,在顏色和結構以外,昆蟲視覺對光線刺激的更新頻率也遠較人類快速。假如人類每秒能夠分辨二十四幅圖畫(靜態畫像變成動畫的閾值),昆蟲則可達五倍至十倍的數值。換句話說,單從這一點上,人蟲之間的時間理解經已大有差異,即使它們的壽命較短,對時間的感覺卻可能更為緩慢。

  假如視覺乃由眼睛與腦部共同協作而生的產物,我們或許無法截取昆蟲真實所見的影像。然而,單就視覺的研究可見,從虎克、范·雷文霍克到艾斯納,我們都必須仗賴最新的視覺科技(顯微鏡、攝影技術),才能觸及昆蟲的視野。從一雙眼睛駁入千萬顆複眼,光學儀器相互接通,才更能顯示,世界在瞳孔中映照出來的千百模樣。

 

Communication

外勤蜂將採集的花蜜放下之後,開始表演某種「環繞舞」(round dance)。本來,它坐在蜂巢的某個位置,然後起步旋轉,繪出一個窄細的圈,它會不停改換方向,有時轉左,有時轉右,交替地按順時針和逆時針方向舞動,每個方向描畫出一兩個圓。這支舞蹈會在蜂巢裡最忙碌的部分上演。最為特別而引人注意的,就是這支舞蹈會感染周遭的蜂;坐在舞蜂旁邊的蜜蜂,也會隨之起舞,一直以向外延展的觸角碰着舞蜂的腹端。它們跟從舞蜂的一切動作,舞蜂的瘋狂旋動,看來就像一顆彗星,帶着一條滿是蜜蜂的彗尾。

──《舞動的蜂:蜜蜂的生命與感官》/卡爾.馮.弗里希著。

  以語言這種符號系統溝通的人類,或許難以想像昆蟲如何交流。相對而言,人類的語言雖然需要語境的輔助,卻總可以隨意抽離,帶到另一處講解或覆述,而昆蟲的溝通方式,卻必然是與一時一地的環境扣連起來的。

  在1953年,奧地利動物行為學家弗里希(Karl von Frisch)出版了《舞動的蜂:蜜蜂的生命與感官》(The Dancing Bees: An Account of the Life and Senses of the Honey Bee)一書,講解自己對蜜蜂溝通機制的研究。他發現,負責採集花蜜的外勤蜂,有時會起舞,隨之帶動蜂群,其後相繼到訪特定地點採蜜。由此可見,外勤蜂的環繞舞,其實意指它發現了採集點,當中帶有某種訊息,可以指示路線,引領其他蜜蜂。透過不同的實驗設定,弗里希逐步發現環繞舞的特點,比如搜索半徑,舞蹈的長短和動作如何指出花朵的方向及距離等等,甚至顯示出蜜蜂會隨着環境改變,更動舞動路徑(在巢內會以垂直的蜂巢為基礎,在室外會以地面為基礎,也能按照太陽的位置調整角度)。

  對於弗里希的發現,許多科學家都抱有疑問,甚至引起論爭。結果,這套「蜜蜂語言學」也連帶廣為流傳,影響許多生物學範疇以外的學者。論爭的其一論點,關乎弗里希所稱的這種「語言」,到底是否能夠與人類相比。顯然,這裡所指的語言,與當時的語言觀並不相同(比如索緒爾式的意符意指系統)。一方面,在我們的觀察之中,蜜蜂雖然按着某種樣式舞動,以視覺的方式呈現於我們眼前,但是蜜蜂的舞蹈往往發生於漆黑的蜂巢內,不是肉眼可見,其他蜜蜂只能透過其他方式感知,弗里希就認為它們只能按感覺和嗅覺確認舞型(後來也有研究指,蜜蜂或是透過江氏器〔Johnston’s organ〕感知磁場及聲波變化來偵測舞動的軌跡)。另一方面,我們也難以形容蜜蜂的舞蹈「裝載」了某種含意,這種語言必須落實於某個特定的環境之中,藉不同物質之間的互動關係,才能具備意義(蜜蜂與花朵之間的距離、蜜蜂之間相互感知的能力、蜂巢內的食物總量等)。換句話說,蜜蜂的舞蹈語言,其實勾勒了蜜蜂與自身、環境、自然、世界的關係,並引發了接收者其後的實踐行動,溝通不再以收與發為絕對界分,而必須取決於各者的感知及反應能力。

  回過頭說,試圖以語言去界定蜜蜂的理智,將之收歸為某種可以表述的抽象符號系統,畢竟是某種人類中心的看法,之如那些強迫海豚認圖、大象繪畫、猩猩作手語的試驗及實驗,無非也是要切除動物與我們的殊異性,暗暗以人類的思考方式為尊。在蜜蜂的例子裡,所謂的語言總是一時一地的,在此以外即作別論。有說,不同品種的蜂群各有「方言」,一些動作上的細微差異,足以區分不同族群,住處相近的品種,卻也可以隨年月過去,逐步看懂另一品種的方言。顯然,這種無聲的溝通交流,與人類慣用的語言學習及翻譯截然不同,卻正好表現出蜂種之間如何在一個生態中相互扣連的實況。

 

Architecture

考察過蜂巢的精巧構造,見證蜂巢與其目的何其相應,卻不熱烈讚嘆的人,必然是個愚鈍之人。我們聽見,數學家已指出,蜜蜂實際上已解決了一道深奧的難題,懂得將蜂房造成適當的形狀,以最低限度的蜂蠟為築材,收容最大可能的蜂蜜。曾有人指,即使是一個熟練的工人,採取合適的工具和措施,也極難按正確的形態造出蠟製蜂房,但在一個黑暗的蜂巢裡,一群蜜蜂卻可以完美地塑形。無論你想稱之為怎樣的本能也好,蜜蜂能夠造出必要的角和面,甚至感知自己已妥善完成它們,初看確是不可思議的。

──《物種起源》/查爾斯.達爾文著

  在昆蟲個體的身體特質以外,昆蟲的群體習性同樣成為了科學家討論的要點,許多人甚至把昆蟲當為「發明品庫房」,將它們處理自然的方式,嫁接到人類科技之中。昆蟲建造巢穴的方式,就被視為其中一個重要的學習對象。

  蜜蜂建造的蜂巢,對於昆蟲學家而言,成為了重要的啟發。蜜蜂懂得尋覓地方,建立底座,從上而下地建造蜂巢,並在裡面造出一個個重複的六角形蜂房,以供它們存放花粉、蜂蜜,捱過冬天,又或養育幼蟲。問題是,為何蜂房會呈六角形,並以如此精準的方式重複下去?有些昆蟲學家甚至發現,隨着季節變遷,蜜蜂甚至懂得將每個蜂房之間的距離拉長和縮短,以應付不同需要。無論是這種幾何學上的精準度,又或對物料的細緻操作,都難免令人好奇,蜜蜂是否具有智慧,更將它們視作昆蟲界的數學家和建築學家。

  蜂房的六角形設計問題,或可循兩種方向解釋。一方面,我們可以從數學的方向理解。在一個三維世界中,比起圓形、三角形、正方形等形狀,六角形設計耗用的物料最少,容納的空間最多。在數學上,古羅馬數學家帕普斯(Pappus of Alexandria)曾經提出「蜂窩猜想」,認為六角形是把一個表面劃分成面積相等的區域的最佳方法,這個猜想的普遍證明方法,直至1999年才由美國數學家黑爾斯(Thomas C. Hales)解決。單純從外部看進蜂巢,我們或會認為,蜜蜂透過某種方法(比如基因、天性、直覺、創造主等),知曉了這種六角形的設計圖式,從而指導整個蜂巢的總體設計;另一方面,我們也同樣可以從蜜蜂親手調節蜂房的設計,以適應季節的做法,得出另一個理解。一個肥皂泡,常以完美的圓形出現在我們眼前,但它的球狀外觀並非出於某種事前規劃,而僅僅是因為肥皂泡內的分子相互影響,就會自動尋求張力最低的方案,形成球狀。換句話說,蜜蜂的蜂房形狀,不是出於某種理智的設計,而是蜜蜂為蜂蠟塑形,與群體內其他蜜蜂爭逐位置,與自身的體積相較,填充蜂蜜等過程之中,逐步得出的結果。

  也許,蜂巢設計的兩種進路,正好勾勒出兩種不同的立場,側映出科學家對昆蟲建築的兩套理解。一者從外部探入,以目光觀照,將一個蜂巢拆分成多個單位,加以分析,宣稱眼前所見的六角形結構即是全部,卻難免忽視了在當中孜孜摸索的蜜蜂,或可稱作一種分析性的視光學角度;另一者則隨同蜜蜂的細小身軀,與它共同感受、體驗、塑形,與手上的材料親密接觸,建起一個暫時穩妥的住所,日後或會再作修整,這樣就稱得上一種空間的觸覺學了。唯有在後者的角度中,我們才能明白,一個環境裡的各個部分到底如何扣連,合成一個飽含生命及創意的生態。

 

Structure

人類具有抵受某些自然法則的力量;要知曉這種抵抗是對是錯,則是他道德上最為重要而難解的一點。不過,觀察自然的意志如何在另一個世界裡運作,實在是極其有趣的事;而在膜翅目的演化中,自然的意志體現得尤為清晰,這個地球上所有的居民中,膜翅目的理智僅僅次於人類。〔⋯〕自然的目的,顯然是要促進種族的改善;不過,不以個體的自由、權利和快樂為代價,自然就難以成就這些改善,又或拒絕成就這些改善。一個社會越有組織,規模越大,每一個成員的個人生活就越發縮小。進步可以出現,實是因為個體為了大眾的利益,更為完整地捨棄自己。〔⋯〕不消多久,我們就會知道,那些居家的蜜蜂還需要捨棄多少事物,才能換取蜂巢的舒適和安全,換取蜂群建築上、經濟上、政治上的完美狀態。

──《蜜蜂的生活》/莫里斯.梅特林克著

  「勤勞的小蜜蜂」、「勤勞的螞蟻」,這些詞句早已潛入集體意識,卻未必如其給人的印象一般天真單純。昆蟲學家的研究結果,往往也有某種意識形態貫串其中,藉以為人類提供社會模型,從昆蟲的群聚習性中,讀出超乎其內的意義,甚至對昆蟲生活的諸種面向刻意取捨,以求一套完整的說辭。

  在十八、十九世紀期間,大部分的生物學家也會把自然視作某種趨向完美的機器,演化所帶來的,就是透過世代更迭而不斷完善的生命過程。觀察昆蟲,就是要把它們極盡完善的機能解拆取用。相對於人類在工業化過程中產生的諸種問題,科學家將昆蟲視作秩序的體現,從中學習如何將社會組織妥當。在這種情況下,蜜蜂、螞蟻等分級分工的特性,重複工作而看似不需休息的習性,統統被視為理性、效率的象徵,並駁入福特主義的思路:將工作拆解細分,生產、管理各司其職,以流水線的方式重複運轉,才是最具效益的工作方法。正如學者薩卡(Eugene Thacker)歸納,十九世紀的昆蟲學研究主張的,其實是中央控制、由上而下的任務分配及社會功能的模型。有什麼樣的思潮,就會推崇什麼樣的昆蟲,成為社會模型的基礎,繼而撇開其他不談。假如社會思潮並未向資本主義的路向發展,蜜蜂和螞蟻的生活或者同樣令人驚詫,卻未必會是最為人追捧的品種。

  在法國的「舊制度」(Ancien Régime)中,人們會以工蜂對蜂后的臣服關係,論說君主專制的基礎,意味大眾必須絕對忠誠。被基督教會視作異端的摩門教,第二任首領楊百翰攜同教徒到達鹽湖城,逐步建起猶他州,當時採用的徽章,就是一個在桌上倒放的蜂巢,而蜂巢上方則寫上INDUSTRY(勞作不息)一字,時至今日,蜂巢依然清晰可見。納粹黨同樣曾取用蜜蜂的生態,強調蜂群中的社會結構和秩序,並以蜜蜂的直覺解釋民族優越性,試圖解釋雅利安人的特性是其他民族無法學習的。提出這種論調的動物行為學家康拉德.洛倫茲,在申請入黨的信件上寫:「我可以說,我一切的科學工作,都是為納粹主義的理念服務的。」

  科學研究總是難以與時代割離。渺小如蟲,其實也可以左右萬千生靈。尊重昆蟲的真實生活,回到它們在生態中如何與他者、他物共存互動,就是為了令它不致化作某某論述的話柄,不致被強加各種圖像。向昆蟲學習,必須謹慎小心,才能對自己的目光有所自覺。

 

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