我喜歡騎馬,喜歡高坐在馬鞍上,用兩腿悄悄地知會座下馬匹何去何從,也用身體的輕輕擺動,傳達方位與加速或減緩的信息。漫走鄉間,穿過樹林,自由自在,「唯我獨尊」!有時縱馬奔馳,把萬物拋在身後,享受那晃動中的寧靜,看馬的前蹄踢得好高,任清風在耳邊呼嘯而過,與馬同在的感覺真好!

  不騎馬的時候,我更喜歡趴在跑道邊的柵欄上,看馬行走的樣子,尤其看馬由安步當車,到小跑步,再到飛奔時,四條腿相互協調的動作,真的非常好看。我常常看到入迷,特別是馬由快跑到奔馳的那一瞬間,原本是前後腿的交互動作,忽然變成前後兩組各自分合的跳躍動作。一起一落之間,盡是速度與力量的美。英文有特別的詞彙─”gallop”,用來形容躍馬奔馳的畫面。

  四條腿交叉行走的協調工作,與前後腿齊步跳躍的協調工作,從外表看來,是相當不同的。難道說馬由跑步到奔騰,它的腦必須發展出兩套運作機制不成?聽起來是有些不可思議,但眼前清清楚楚的兩種動作,卻不得不讓我做如是想!所以我就帶了錄影機,架在跑道旁,一一拍攝馬由慢走到小跑步,再到快跑步,然後躍奔的動作。

  馬跑起來速度很快,奔馳如飛時,更令人目不暇給。錄影下來,就可以一幕一幕慢慢分析比對。在不同的放影速度下,更能看出四條腿協調互動的情形。我立刻發現一個有趣的現象,即馬在躍奔時,兩隻前蹄並沒有同時、同步的躍動,後兩腿的躍起也不一致。本來以為應該看到的是前兩腿和後兩腿齊步向前躍進的動作,但從慢速放映的畫面中,卻看見了其中細微的不同步現象。我忽然了解,表面上兩組看起來極為不同的協調動作,其實只是由一組共同的神經迴路在運作。

  假如我把馬的四條腿的啟動時間,界定為前兩腿的T1、T2及後兩腿的T3、T4,則馬在慢走時,依序是T1→T2→T3→T4,非常平順;當速度加快,前兩腿之間的時間差漸漸變小,後兩腿之間的時間差也變小;而前兩腿做為一組的啟動與後兩腿做為一組的啟動之間的時間差雖然也變小,但變小的速度比較慢,這是因為馬的前後腿之間的身體有一定的長度,造成神經傳遞的時間差距。也就是說,(T1-T2)和(T3-T4)都趨近於零的時候,(T1,T2)-(T3,T4)卻仍然大於零,結果就變成為前後腿各成一組的跳躍動作。所以,由於馬身體的結構規範,無意中造成同一個神經的運作方式,卻會演變出兩種不同的運動型態,這種由時間的量變造成跑步型態的質變,實在令人不得不嘖嘖稱奇。

  這些想法並非毫無根據,我們可以用一個簡單的實驗加以驗證。例如,我們兩手握拳,只伸出食指,在距離二十公分左右處,讓兩根食指一上一下交替運動,然後,把一上一下的交替速度加快、再加快、更加快些。很快的,我們的擺動速度就到了極限,此時,我們仍然在繼續進行的交替動作,但從外形看來,就變成為同步的上、下動作了,因為速度的變化,使得我們兩根手指的不同步運動,變成同步的型態。所以說,在機械式的結構限制下,量變是會造成質變的!

  生活情境中,實在是充滿了科學的知識,有心求知的人,隨時、隨地,絕對都會有永不歇止的挑戰!你了解我為什麼那麼喜歡騎馬和看馬了嗎?

摘錄自《人人都是科學人