邀我演講的國文領域主輔小白老師，開給我的演講題目居然是科學密碼，想想也蠻合理的，對於一些不懂的文字或詞語，我們不都認為那是密碼嗎？
翻閱國文課本和講義的之後，我很驚訝地發現，裡頭有好多科學性質的文章。課本裡有科普文章，講義裡則是在閱讀測驗裡頭出現科學類的文章。我猜想國文老師教這類型文章的方式，應該和科學老師很不同吧？
這裡有篇曾志朗先生的螞蟻雄兵，出現在國文課本裡南一版第3冊第6課以及翰林版第2冊第8課，文章是摘自《用心動腦話科學》。
夏天真的到了，天氣越來越熱了。屋外陽光猛照的日子，你寧可窩在房裡，任炎炎的夏日把柏油路面晒得熱氣直冒。你只要往外面望一眼，就會被烈日嚇得不敢再往外移動。其實房子外面再熱也不過是攝氏三十五度而已，你能想像在攝氏六十度的沙漠裡，竟然還會有生物敢頂著陽光出巡嗎？
瑞士的一組生物研究人員，花了好幾年的工夫，守在撒哈拉沙漠的不毛之地，耐心地觀測非洲銀蟻冒熱在沙上尋食的壯舉。但見一望無際的沙漠，在中午的陽光下燃燒。幾乎所有的動物都被熱乎乎的烈日照得骨頭都癱掉了。只有那一隻一隻的銀色螞蟻，正趁著「眾物皆癱」的時刻，來個「唯我獨行」的覓食活動，以求在極端惡劣的環境之下，能突破危險，來求取一線生機。為什麼牠們要這麼辛苦呢？原來在牠們的螞蟻洞外頭，經常有蜥蜴在一旁「虎」視眈眈，正在扮演著「守洞待蟻」的勾當。只要這些螞蟻一不小心爬出洞外，則一口一蟻，這些蜥蜴是毫不容情的。
銀蟻們總不能在洞裡坐以待斃吧！為了逃避蜥蜴的「虎」口，銀蟻就發展出一套在逆境中求生的策略。只見牠們選擇在日正當中的時刻才冒熱出擊。那時候，但見一隻隻蜥蜴都已被烤得全身動彈不得，只能眼睜睜的看那銀螞蟻在面前橫行而過。更氣人的是這些銀蟻得意著跳躍而去，簡直是欺人太甚！其實，跳躍不是因為牠得意忘形，而是為了沙粒實在是太燙腳了，牠必須經常的換腳前進。每一次只能以一隻腳輕輕點在沙上，讓其他的五隻腳輪番休息，手舞足蹈為的是讓剛剛才被燙到的腳有風涼的機會！你如果也有過赤腳走在滾燙的沙灘上的經驗，就會對這些銀螞蟻的跳躍動作發出會心的微笑了！
更重要的是這些瑞士的研究者還有一個令人大開眼界的發現。原來這些銀蟻趁著正午的時候出巡，還有一個原因：牠們會利用日光反映在沙漠上的偏振光來幫助確定遊走的方位。牠們那小小的螞蟻腦，竟然能完成如此複雜的計算工作，不得不令人嘆為觀止。瑞士的科學家很感慨的說：「好像看到好幾部『平行分散系統』的電腦在滾燙的沙漠上移動！」
每次教生態的時候，如果剛好遇上國文課本選到翰林版，學生就會告訴我沙漠生態系裡有螞蟻，而且還可以非常仔細地說出牠們的行為模式。我第一次遇上這個情形的時候，訝異他們怎麼這麼厲害，全班都對沙漠中的螞蟻瞭若指掌，後來才知道原來他們剛剛才教完這課呢。
我們現在看到的科普文章大多都是由研究論文改寫而來的，我在讀這樣的文章時，更想知道的這是根據哪些研究做了哪些事情？以前年輕的時候，看到書上寫了什麼科學知識，馬上就會相信，但是後來才慢慢知道原來很多都只是唬爛的而已，並沒有什麼科學根據。
螞蟻雄兵的研究何來
在看這篇螞蟻雄兵這篇文章時，我就想知道到底這些研究是打哪裡來，這不是說我在懷疑作者唬爛，而是我想從這裡獲得更多資訊。國文課本裡沒有提供參考文獻，而我手邊又沒有那本書，不過還好這並不難查，用「沙漠銀蟻」這個名字的英文很容易就查到這篇研究的主角：The Sahara Desert ant (Cataglyphis bicolor)
有了主角的名字，再繼續搜尋下去，我猜想文章所稱的研究人員應該是蘇黎世大學的 Dr. Rüdiger Wehner （http://www.neuroscience.ethz.ch/research/sensory_systems/wehner ）
他花了非常多年的時間，做了很多篇這螞蟻的研究，最重要的就是發現這些螞蟻是怎麼定位的。下圖中藍色曲折的線段是螞蟻出巢之後搜尋食物時所走的路徑，當找到食物之後，就會立刻手刀快跑立刻叼著食物衝回巢，就是圖中的土黃色線，瞧！幾乎是直線回程呢。
圖片來源 http://www.neuroscience.ethz.ch/research/sensory_systems/wehner
能作到這事情可不簡單，看看這段BBC的影片，大衛先生遠征沙漠拍了這段很有趣的沙漠銀蟻，請注意牠們出巢之後就會邊走邊回看四周，他們在定位呢！。
牠們是怎麼定位的呢？根據Rüdiger Wehner的研究，牠們可以辨識空中的偏振光，也會看地景、看天色、算步伐等等。
課文的謬誤
在課本裡曾志朗提到的「牠們會利用日光反映在沙漠上的偏振光來幫助確定遊走的方位」。這句話非常有意思。第1個有趣的地方是，關鍵字不對！
我在網路上找這篇文章時，發現同樣是這篇文章，卻有著不同的關鍵字：有的寫「偏振光」，有的寫的是「兩極光弧」。(請點一下這個 Google搜尋的連結)。怎麼同一個作者的文章，會有兩種說法呢？
「
至於「兩極光弧」是什麼？某版國文課本煞有介事地還為這課文寫了注釋：「天文學名詞，指南、北半球兩極高緯度的地方，常有高空大氣稀薄處所起的大規模放電現象，呈弧狀流光射出，蔚為奇觀」。
那不就是極光嗎？我倒是沒看過可以用極光來定位的研究啊，看來大概是作者把polarized light誤翻成了兩極光弧，結果國文課本的編輯就硬是寫出了條注釋。後來這篇文章也許經過了修訂，改成了正確的「偏振光」。
其實就算改回了偏振光，這句話「牠們會利用日光反映在沙漠上的偏振光來幫助確定遊走的方位」也還是有問題。
辨認天空偏振光的方法
因為螞蟻辨認的是天空中的偏振光，而不是沙漠上的。辨認的方式是靠組成複眼的小眼，其中有著特殊排列模式的微絨毛。
圖片來源 http://arthropoda.wordpress.com/2009/12/06/how-arthropods-see-polarized-light/
這個機制在這篇麗山高中的科展作品裡有一些說明。
天空有偏振光，這對攝影的人來說，並不陌生。要拍到晴朗的藍天，只要在鏡頭前裝一片偏光鏡，轉轉角度就可以了。
圖片來源 http://en.wikipedia.org/wiki/File:CircularPolarizer.jpg
甚至也可以將水面的反光去除。
圖片來源 http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mudflats-polariser.jpg
但並不是拍天空每一個地方都能有很棒的效果。要找出能用偏光鏡拍出最佳效果的天空，，只要，用食指指著太陽，再伸出大拇指，讓大拇指和食指成九十度，這時轉動食指，讓拇指繞出一個圓，這個圓就是用偏光鏡拍出漂亮天空最佳的地方。
圖片來源 http://sites.sinauer.com/animalcommunication2e/chapter05.02.html
那些能辨認天空偏振光的螞蟻和蜜蜂，牠們知道天空哪個地方的偏光角度是怎麼樣的情形，就靠這個，就能知道太陽在哪。
圖片來源 http://www.imls.uzh.ch/research/fgrimls/Labhart.html
牠們眼中的天空也許就像下面這張照片一樣，這是用魚眼鏡頭拍攝整個日落的天空。太陽在右邊接近地平線的地方，在畫面正中央，畫過整個天頂成一圈就是偏光最明顯的地方。
圖片來源 http://www.pentaxforums.com/forums/pentax-camera-field-accessories/146622-nd-filter-s-do-you-use-3.html
如果我們也想看到這樣的偏光情形，一種方式就是用相機的偏光鏡，還有一種方式就是用科博館或是天文館的立體眼鏡就可以了。像下圖那樣對著天空看，就可以發現天空的不同位置有著不同的偏光方向，藉此可以知道太陽在哪裡。
或者再費功夫一點，剪下好幾片立體眼鏡的偏光片，讓每片的偏光片的偏振方向組成一個近似圓的多邊形，對著天空邊看邊移動。啊！如果我們有蜜蜂或沙漠銀蟻的眼睛，就可以像這樣實際看到天空的偏光了啊。
我在展示這個東西時，有人就問起「不是看太陽就好了嗎？幹嗎一定要靠偏振光定位啊？」，能夠用偏振光定位的好處就在於，就算是多雲看不到太陽的陰天，也能夠定位啊，這在這篇研究裡，已有詳述。
肉眼也看得見偏振光
偏振光一定得靠器具才能看到嗎？可不可以用肉眼看到呢？
可以的，我在找偏光資料的時候，看到這篇眼球內發生的(影像)現象 Entoptic (imagery) phenomena，原來我們可以用肉眼看見偏光現象啊，不過得特訓一下。
海丁格條紋(Haidinger's brushes)：當眼睛注視由平面偏極光(plane-polarized light)均勻照射的背景時，在視中心周圍視野會出現如沙漏般藍色與黃色的葉片(視線移動時會旋轉)。目前認為此一現象主要是因為視小凹周圍的葉黃素，具有一定的排列方式，因為不等比例的吸收偏極光所造成。
圖片來源 http://en.wikipedia.org/wiki/Haidinger's_brush
要怎麼練習，才能看出這樣的條紋呢？去哪找一個平面偏極光照射的背景呢？別急，你現在看的就是了。不管是筆電的螢幕、iPad或是一般桌上型的液晶螢幕，它們發出的光線就是經過偏振的光線，你只要換成全白的畫面就可以了，最簡單的作法就是開個簡報軟體，直接播映出空白的畫面就可以。
請盯著畫面不動，過十幾秒之後，再轉動頭的角度（或是螢幕的角度），沒意外的話應該可以看到那個Haidinger's brushes。黃色的部份比較容易看到，而藍色的就比較不容易了，偏振方向是和黃色的方向成垂直。當你練習久了之後，就可以到戶外盯著藍天試試看，看看你能不能像那些蟲一樣辨識天空的偏振光(意思就是，黃色的方向應該會指向太陽)。
坦白說，人要靠這樣辨認天空偏振光還是有點難啦，不過歷史上可能還真的有人可以像昆蟲一樣靠偏振光得知方向喔，那就是維京人。
看得見偏振光的維京人
來來來，北海小英雄就是維京海盜啊，如果你不小心跟著一起唱「我愛北海小英雄 四海逞威風」，你可能也跟我一樣是帥氣中年大叔啊。
維京人怎麼樣在北大西洋航行？這件事一直沒有確定的答案，用星星？指南針？還是太陽？有人提出他們可能是用太陽石來導航的！
太陽石？那是什麼呢？據最新的研究，那可能就是方解石。自然光通過方解石時，會分成兩束偏振光。維京人可能就是拿這個東西對著天空，就可以知道方向了，其實用法就像是現代的偏光片一樣，你有張偏光片就可以定位太陽的位置。
當然，也有人懷疑，陰天的時候何需太陽石來定位，透過雲層不也可以判斷太陽位置啊。陰天時，用肉眼可以判斷太陽位置嗎？這篇研究拍了好幾張陰天的全天圖片，讓一群受試者猜測太陽在哪裡，結果，非常多人都猜錯了太陽在哪。但同樣是陰天的時候，我們卻可以用偏振光來得知太陽的位置。
無論你是住在低緯度的沙漠銀蟻，或是高緯度的維京人，只要有心，都可以靠偏振光定位啊。
參考資料
昆蟲如何用偏振光
http://sites.sinauer.com/animalcommunication2e/chapter05.02.html
天空偏振光的資料
http://www.polarization.com/sky/sky.html
簡體中文 http://www.huanqiukexue.com/html/diqiugushi/kaogufaxian/2011/0131/15141.html
英文http://www.nature.com/news/2011/110131/full/news.2011.58.html#B2
現代太陽石的新聞
http://www.wired.com/wiredscience/2011/11/viking-polarized-navigation/
現代太陽石的研究論文
http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/early/2011/10/28/rspa.2011.0369.full.pdf+html
