現代社會中，大部分的人都遵照時間和日曆，過著規律的生活，以你來說，就是起床、上學、回家、寫功課、玩、睡覺......升上下一個年級。其實，野外的動物和植物也跟你一樣，會在每天、每年固定的時間做差不多的事情，像是睡眠、覓食、生長、開花、繁殖等等，只不過它們沒有手錶，也沒有日曆，怎麼能讓生命始終保持著規律的運作呢？難道是身體裡內建了「計時器」？

沒錯！這個與生俱來的計時系統，能左右生物的生理活動與行為，稱為「生理時鐘」。人類是大自然的一份子，當然也不例外！但你聽不見它在滴答滴，因為它不是用指針和電池做的，也沒有齒輪與發條。

這個神祕的時鐘究竟怎麼運作？如何掌握地球的節律？又如何呼應地球的步調呢？一起來認識它吧！計時──開始！

晝夜二重奏

「鈴─」每天早上鬧鐘一響，你就得起床準備上學去。到了晚上，你會自然覺得昏昏欲睡，上床睡覺；等到白天再度降臨，又再一次甦醒、恢復活力。你的身體習慣「日出而作，日入而息」，野外許多動物也跟你一樣，以一天24小時為週期，就連植物也一樣，許多植物的葉片和花朵在白天時會平展張開，到了傍晚下垂閉合，日復一日，循環不已。

為什麼人和大自然裡的生物會以這種24小時的週期運作呢？這是因為我們所在的地球是顆充滿節律的星球：它以地軸為中心不停自轉，產生了白天與黑夜的變化。萬物生活在地球上，為了生存下去，都得配合這個節奏活動。地球自轉一圈要24小時，晝夜交替也就以24小時為週期。

除了光線的明暗變化，氣溫、濕度等也都有24小時的週期變化。生物體內以晝夜24小時為週期的生理時鐘，稱為「約日節律」，每個週期大約就是一日。

約日節律是生物體內最普遍的生理時鐘，除了「睡眠與甦醒」的週期，你的體溫、血壓、荷爾蒙的製造與分泌、腸胃蠕動和新陳代謝等各種生理活動全都配合著晝夜交替。舉例來說，你體內的一種荷爾蒙「褪黑激素」就會在晚上大量分泌，讓你想睡覺；到了天明時停止分泌，你就會逐漸清醒。

生理時鐘交響樂團

你的身體是怎麼知道現在是白天還是晚上，並讓身體各部位的運作與外在時間同步呢？靠的是大腦裡的控時大總管「視叉上核」。

視叉上核由大約兩萬個神經細胞組成，位於兩個大腦半球之間、兩眼視神經交叉的上方，主要負責統整、調校全身各部位的生理時鐘。當陽光和氣溫等外在環境的訊息傳到視叉上核之後，它會整合這些訊息，再把關於節律的訊號傳送給腦部和身體各個部位，讓全身的生理時鐘與外在環境同步，在最恰當的時機進行各項生理活動，像是睡覺、消化、排尿和分泌荷爾蒙等等。

簡單來說，大腦的視叉上核就是「生理時鐘交響樂團」的指揮，身體各部位的生理時鐘就是樂團團員。在視叉上核的指揮下，全身各部位的時鐘抓準節奏、相互配合，讓身體能順利應對環境的變化。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2018年05月 ]

巴瑤族是一支特殊民族，生活在菲律賓、馬來西亞、印尼之間的海域，住在海上船屋，很少踏上陸地，被稱為海洋游牧民族。他們比一般人更會潛水，以捕魚、採集海洋生物為生，總計每天幾乎有一半以上的時間待在海裡。最奇怪的是，他們潛水時竟然不需帶氣瓶，只戴著一個自製的木雕防水目鏡，就這麼潛入水深數十公尺的地方，還能超過五分鐘不換氣！科學家最近發現，巴瑤人有這種超級能力，是因為他們的身體內建天然的氣瓶—比一般人大一半的脾臟！

人類在潛水時，身體機能在幾秒內就會快速變化，例如心跳變慢、四肢血管收縮，而平時用來儲血的脾臟也會收縮，好讓帶氧的紅血球大量進入血液中，如此一來就能延長不換氣的時間。科學家比較了生活在東南亞的巴瑤人及附近區域務農的撒魯安人的脾臟大小，發現巴瑤人的脾臟竟是撒魯安人的1.5倍大，然而巴瑤人不論潛不潛水，脾臟大小都差不多。這個結果顯示，巴瑤人巨大的脾臟，很可能是世世代代為了適應潛水生活而演化出的特徵，而不是從小練習潛水所產生的變化。不只如此，科學家還發現巴瑤和撒魯安這兩族人的基因也有明顯不同，希望未來能藉由研究巴瑤人的基因，了解人類適應潛水生活及低氧環境的祕密。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2018年07月 ]

星系是什麼？

雖然星系和太陽系都是「系」，但星系大得多了。一個星系裡包含的恆星高達數千萬到數兆顆，星際間還有許多的雲氣，這些物質因為重力而聚集，繞著共同的中心旋轉。星系的中心稱為核球，由許多恆星密集的聚在一起而組成。科學家還發現，在許多星系的核球中都有黑洞！例如銀河系的核球中，就有一個質量超大的黑洞，它的質量相當於400萬顆太陽，是不是很驚人？

另一方面，像星系這麼大的系統，宇宙中竟然有數百億個！銀河系只是其中一個不算大的星系，太陽又只是銀河系中數千億顆恆星之一，而地球只是繞著太陽運轉的其中一顆行星......相較於宇宙之大，我們實在渺小得很！

天文學家把這麼多的星系，依照形狀加以分類，主要分成螺旋星系、棒旋星系、橢圓星系、透鏡星系、不規則星系和特殊星系。那我們所在的銀河系是哪一種星系呢？原本天文學家認為銀河系屬於螺旋星系，後來發現它比較像是棒旋星系。

星系的交互作用

因為星系有著龐大的質量，當星系靠得太近，就可能因為互相吸引而發生交互作用，甚至是碰撞。當星系碰撞的程度和角度不同，會造成不一樣的樣貌，形成各種美麗的圖案，有的像車輪，有的像蝌蚪，還有像兩隻老鼠的星系。

這些美麗的星系碰撞，其實都發生在距離我們非常遙遠的地方，距離愈遠，光需要愈長的時間才能傳到地球，所以我們看到的都是很久以前發生的事了。現在，宇宙中大約只有1~2％的星系還在合併中。

不過，我們的身邊也即將發生星系碰撞。有一個比較小的人馬矮星系，因為距離銀河系太近了，正遭到銀河系慢慢吞噬中。而距離銀河系200萬光年的仙女座星系，也因為引力而逐漸靠近銀河系，未來可能會和銀河系合併在一起。

神奇的是，在星系碰撞的過程中，兩個星系裡的恆星與恆星相撞的機會極低，因為恆星和恆星之間的距離原本就很大，所以當銀河系與其他星系碰撞時，太陽（如果那時候還在的話）和其他恆星撞在一起的機會其實很低。那星系撞擊會發生什麼事呢？除了造成星系變形之外，通常還會造成大量恆星誕生，這是因為恆星是由星雲和塵埃聚集、收縮而形成，當星系碰撞時，會使星雲的密度提高，因此容易誕生大量的新恆星。

由於星系碰撞時，恆星相撞的機會很低，因此對太陽系不會有什麼影響，我們可以安心的在地球上，像觀看電影般，欣賞美麗的碰撞事件！

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2018年05月 ]