2017年5月20日 星期六

第四維?



<關於座標>
『XXX在哪?』要怎麼描述一個人或一個物體切確的位置呢?
『我在台北車站,東邊,三公尺處』就是一個清楚的表達方式
當一句話含有 參考點(台北車站)、方向(東邊)、距離(三公尺處)
有了這些資訊我們就可以得到物體的位置。
再舉一個例子:你到前面紅綠燈右轉,大概再騎三分鐘就到了
『你到前面紅綠燈(參考點)右轉(方向),大概再騎三分鐘就到了(距離)』
(這邊的三分鐘是用時間乘上一般認知的車子速度得到距離)

雖然有了明確表達位置的方式,但只有這樣是不夠的,所以引進了『座標』
用二維座標來看台北車站這個例子


畫出一個二維座標,十字的中心(原點、參考點)就是台北車站,座標軸中的每一格都代表一公尺,所以當目標物出現在東邊第三個點上,一樣可以清楚的得到『我在台北車站,東邊,三公尺處』這個資訊。除了用語言描述的方式,也可以直接畫一個座標圖,看到座標圖的人一樣可以很快的清楚物體的位置。

利用座標點的表示法,更能夠快速的知道一些比較難表達的位置,比如下張圖

要怎麼描述綠點位置呢?如果用一般口語的描述會是:
『大概在台北車站的東北方』(模糊板)
或『台北車站往東走三公尺,再往北兩公尺』(清楚板)
但如果是用座標來表示,只要明定X的正方向為東,Y的正方向為北
則物體的位置就在
(3,2)
的位置。

所以座標就超方便的,座標本身就把『參考點、方向、距離』涵蓋在其中了,最後要表示物體的座標,只要在兩個維度上面 (X,Y) 給定XY 其位置座標馬上就可以知道物體在哪了。甚至於利用"向量"可以有更多靈活的運用(不贅述)

<座標小結論>

要清楚第四維度為什麼要先講座標? 因為要先知道什麼是一維、二維、三維
而"空間"在有些部分其實是抽像難以簡單描述的,所以利用座標可以將空間量化
化為一些線條,這樣也比較好想像。

如同古時第谷和克卜勒等人是如何記錄星體位置的? 當然也是利用座標,將天空畫上虛擬的線條,並記錄這些數字。看著數字,就可以在腦內翻譯出星體位置。

<維度與數學>

先看一張圖


依照前述,要表達綠點位置可以以 (3) 來表示,而藍點可以使用 (-4) 表示。
因為在一維座標當中,僅有兩個方向,所以括號內只有單一數字。如果是二維可能就會有如前面所說的 (3,2) 這種表示方式。那如果是三維呢?
(3,8,-4)、(5.2 , -71 , 0.235) 三個數字在括號中,其表達分別為 X Y Z 三個維度。
而這些數字是可以化為"向量"做計算的。
比方說你現在往天空丟一顆球,最後落下的地點在哪? 只要有足夠的資訊,這些都是可以被記算出來的。

當維度的表示利用座標的數學呈現後,就成為了可計算的東西。

<三維生物>

所以我們這些活在三維生物的人可以計算並且繪畫,畫出一維空間的樣子,比如一條繩子,又可能是一張2D的場景美術圖,比我們低維度的都可以輕易的操作。

當然三維可能要多費一些功夫,像是3D列印出的模型,使得你在每個位置每個角度,都可以看到模型不同的樣貌。

但二維生物就沒這麼幸運(如果有二維生物的話) 低維度世界是無法看得到較高維世界的。
舉個例子:在紙上畫出一個火柴人,這個火柴人他可以隨意的在紙張上亂走,但也因為他是二維的生物,所以他無法跳脫這張紙,但我們三維生物就不同了,我們可以把這張紙舉起來,或把它放在地板上。對我們來說,因為紙張的"高低"不同了,自然紙上的火柴人"位置"也會有變化,但如果你有機會問火柴人,火柴人可能會告訴你『我沒有動啊? 我從頭到尾都沒動,我的"位置"沒有改變』為什麼他會這麼說? 因為它無法感受到第三維。

兩個座標(3,2,8)、(3,2,-1)火柴人能感受能知道的只有他在(3,2)無法辨別第三個數字(也就是第三個維度) 這就是低維無法用直觀的方式描述、畫出、感受高維度的原因。

在星際效應的電影當中,為了涉及 "三維與四維" 的說明,科學家卻是拿了一個"二維的紙"作示範,為什麼? 就是因為我們三維生物是無法感受到 四維、五維,所以才會用二維物體與三維空間(科學家所在空間)來示範,用這樣的方式讓人們自己去想像 三與四之間的關係。

以上的"感受"皆指 人體、肉體的感官,比如"看到" "摸到" 等等

<計算高維>

那怎麼辦? 身為三維生物,要怎麼延伸討論到四維五維?
還記得前面講座標那邊嗎,雖然我們無法直接用我們三維生物的器官去感受這些,但是我們有數學。

會不會我們也像二維生物一樣只感受到前面幾個維度 (3,2,8) 其實有第四個 (3,2,8,31) 之類的呢? 有的,答案一樣是數學。

講"數學"可能有點太廣義,如果要細分的話,可能是結合不同領域科學的數學,比如弦論、量子力學..等等,這些不同的領域用以計算高維度,當然所得到的意義也會不同。


<所以說,什麼是第四維?>

第四維有兩種討論方式,第一種一樣就是所謂的空間,也就是說在現有空間中、我們所在的空間中,其實一直有第四個維度(也是空間維度之一)只是我們就如同那個火柴人一樣,當把這張"紙"放在不同"高低"的時候,我們斯毫無法靠人體感官去感受。如此一來我們只能用三維的方式去模擬四維、五維... 等等高維度的空間,如同星際效應最後出線的超立方空間。

第二種,愛因斯坦為了探討時空,所以將第四維設為時間,藉此探討了狹義、廣義相對論。對於時間是第四維的想像,也讓很多科幻作品有了"時空穿越"的想像。

所以"第四維" 是要討論時間,還是空間呢?
兩種討論方式走向不同的方向
如果是要討論穿越時空的話,當然是少不了時間了。

2015年12月5日 星期六

奧伯斯悖論─思考宇宙的起源

wiki: Milky_way

  如果宇宙是張沒有邊際的圖畫紙,要畫幾顆恆星才夠?那些已知和未知的恆星充滿宇宙,閃耀的光芒經過數個光年的距離來到地球,從恆星的光我們看到了過去。但思考到這不禁想問,若宇宙是亙古無窮的,找不到起始點更沒有終點,宇宙一直『存在』,數不清的恆星分佈在其中,會不會眾多恆星的光芒使天空失去了黑夜?



每個方向的視線都對應得到一個恆星

  夜裡只要抬頭仰望,天空的每個區塊不論多遠都找得到恆星對應的話,眼前的視野將會被宇宙中無窮的恆星所照亮。事實是,每天晚上抬頭所看到的天空都是黑夜,那要怎麼解釋看得到黑夜的事實呢?為了思考這個問題產生了許多對於宇宙的想法。



然而星體本身也並非永恆的,有生有滅

  『如果宇宙不是無窮的而是有起點的...』打破宇宙永恆存在的說法,恆星有限的存在於視線之中,更尤其有了起點,也許只是那些光還沒到達罷了,人們所能見的僅只是某段有限時間內的歷史而已。



  那麼宇宙又是怎麼開始的?遙遠地方的恆星在這有限的宇宙中是否在遠離我們?



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補充:

  關於圖三,這是其中一種思考脈絡的示意圖,並非真實宇宙的狀況,所以要拿來跟真實宇宙狀況比較的話會有許多錯誤存在。


2015年9月28日 星期一

【國中理化】力矩 (重點提醒)



本篇僅講解在國中理化中,力矩所需要注意的地方

假設大家已經讀過力矩的章節以及算過一些題目。



1. 力矩 = 力臂 x 力?

公式大家都會背,但這裡的力臂指的是"有效力臂"

何謂有效力臂 (有笑?)

先來看一張一點都不有效的力臂



左側為固定端,中間有根桿子,右側有個力量F用水平方向的力量拉扯

桿子根本不會旋轉對吧,因為有效力臂為零

我們嘗試用別的力量方向,再來畫出有效力臂試試看



藍色的線條不是桿子,實際生活上你看不到那條藍藍的線

藍線就是所謂的有效力臂

有效力臂 = 從固定點出發畫到垂直於F方向的長度

比如藍線與桿子的夾角是37度,而桿子剛好是5公尺

所以有效力臂就是4公尺

(藍線黑線與紅線中間的三角形是個3、4、5的直角三角型)

若F = 8N

力矩 = 4*8 = 32

最後看一般最常看到的狀況

桿子和力量F方向本身就是互相垂直的

圖型就像這樣



因此畫出的有效力臂剛好等於桿子長

這也是為什麼多數題目可以直接用 "桿長乘以力量F"的原因



2. 力矩平衡

若一個系統力矩平衡,那麼就要定好

"所有讓桿子逆時針轉的力矩 " = "所有讓桿子順時針轉的力矩 "


3. 力平衡 + 力矩平衡

看一下這個圖



我先給一個完整公式再來解釋

F1 = F2 + F3 ...... (1)

F2 * R1 = F3 * R2 .......... (2)

式子(1) 指的是力平衡,也就是之前所學的靜力平衡

因為系統保持靜止,所以所有往上抬升的力量會等於往下的力量

式子(2) 就是力矩平衡 ,R1、R2無庸置疑就是力臂

當列出這兩個式子,就得到一組聯立方程式

大致上這類型的題目就可以解決



2015年9月26日 星期六

月曆上的數學



『重要的日曆缺了一部份,被遺忘的月份將會被盛大地弔唁 ..... 』
(摘自"畫到你孫子的孫子都出生了還是畫不完"作品) 

在月曆上可以發現一些有趣的事,本篇不囉嗦,直接來看有哪些吧!

1. 每過七天(或7的倍數天)剛好會是同一星期


以2015年的九月每個星期六為例子:



九月的5、12、19、26號,都是星期六

而這些數字間剛好都差七的倍數

比如 5號與 12號差了7天、12號與26號差了14天

為什麼同一星期剛好會差七的倍數呢?

因為一週剛好就是七天,學過因數倍數的你想想看怎麼回事吧!

2. 同一年的 4/4、6/6、8/8、10/10 剛好是同一星期


以2015年為例,4/4、6/6、8/8、10/10 都是星期六

這個巧合怎麼來的呢? 不是巧合是數學!




我們把 4/4與6/6 標示在數線上,同時也把5/4、 6/4也標上

因為我們發現 4/4~5/4剛好經過一個小月(30天)的時間

而5/4~6/4經過一個大月(31天),這樣一小一大剛好會是61天!

然而我們要找尋的6/6就是比原來的4號多兩天,再加上2就是63天

63剛好是七的倍數,如此一來再利用第一點所說的:

"相隔7的倍數天,一定會是同一星期"

得到4/4與6/6一定會是同一星期。

同理可推 6/6 ~ 8/8 也是相隔一個大月和一個小月,然後再外加兩天。




最後,利用以上的說明,來找找看 12/12是不是也是星期六吧!




補充知識:


若x月有N天,從x月y日要到x+1月y日,剛好會經過N天



2015年6月24日 星期三

高中物理: 功與動能 - 『碰撞』題型觀念整理


(延續上一章節力學能守恆本篇討論的是功與動能章節中的碰撞)


【觀念整理】


兩個具有質量的物體相撞會發生什麼事情?
"彈性碰撞" 與 "非彈性碰撞"!

彈性碰撞:碰撞時,動能沒有轉變為其他型式的能量
非彈性碰撞:有轉變 (例如轉成熱能的型式)

若非彈性碰撞中,原來動能完全轉換成其它能量型式
就會變成 "完全非彈性碰撞"

若我們用一個由0~1稱為恢復系數的數來表示碰撞情形
恢復係數e與碰撞的關係可表示成:

彈性碰撞    e=1
非彈性碰撞   0<e<1
完全非彈性碰撞 e=0

以下這邊開始是本章重點

[1] 彈性碰撞公式

V1V2皆為碰前;V1V2表碰後速度

是的,如果你現在要準備的是段考,就先努力的背下來這個公式吧!
建議背法:先將黑色的部分記起來,因為上下兩個公式寫起來很對稱
較不容易寫錯,再來紅色的部分就看你要用什麼絕竅去記憶,譬如:

V1是1號的地盤,所以在V1區是 1-2 、V2區是兩倍的m2 
V2是2號的地盤,所以在V1兩倍的m1 、V2區是 2-1 

[2] 接近速度等於遠離速度

彈性碰撞公式背不起來沒關係,因為彈性碰撞公式就是從以下三個式子來的
(1) 能量守恆:前動能總和 = 後動能總和
(2) 動量守恆:前動量總和 = 後動量總和
(3) 由以上兩個守恆所推導出的 『接近速度=遠離速度』


第一、二式守恆的條件前面已經學過了,而第三式能使用的條件是彈性碰撞
從這三個式子就能推導出[1]的彈性碰撞公式,所以忘了也沒關係
還是可以利用這些我們學過的東西求得碰撞結果,不過若能背下彈碰公式當然最好。

我們直接看個例子



一質量m的球以V的速度撞擊2m靜止的球;
假設兩者進行的是彈性碰撞,求碰後兩者速度?

若用彈碰公式可直接求得m球速度為 -(1/3)V,因為是向後所以速度為負
2m碰後速度為(2/3)V。

若用"動量守恆"與"接近速度等於遠離速度"
可列出以下:
(1) mV + 0 = mV1‘ + 2mV2
(2) V - 0 = - (V1‘ V2)
解聯立就可以得到V1‘ 和 V2

[3] 完全非彈性碰撞

因為完全非彈性碰撞考的反而比非彈性碰撞多
所以直接討論完全非彈性碰撞。

完全非彈性碰撞因為動能轉變為其他型式,所以無法用前後動能守恆來做題
更無法用彈性碰撞公式來解決,但是通常題目都會是系統無外力作用的狀況下
簡而言之就是可以使用 動量守恆來著手解題。

【各個題型】


1. 二維彈性碰撞

二維彈性碰撞和上一節處理動量一樣分成X與Y討論


2m球與靜止之m球彈性碰撞,m球與水平方向夾角37°射出
求2m球碰後速度V1與m球碰後速度V2為多少?

[X部分] 一樣用彈碰公式或使用動量守恆可求得V1x與V2x
[Y部分] 因為有了V2x可以利用三角函數得到V2與V2y
最後V2y會與V1y動量守恆,推得V1

2. 衝擊擺 - 完全非彈性碰撞

一個衝擊擺可以測試出子彈的速度,至於怎麼測?
看到下面這個題目:



子彈質量m射入質量M木塊內,木塊擺至h的高度
以知重力加速度為g求子彈的速度為何?

首先假設子彈速度是v
然後依力學能守恆可以寫出....
是的這樣答案就出來了
重點就在於要分成兩步驟進行
第一是求得木塊擺上去前的速度
再來由動量守恆得到原速 (當然也有可能反著考你高度多少)

3. 質心速度

紅花不見的原因是被壓過去了

在一個充滿小草的光滑無摩擦的平面上 ...
好啦我知道有小草不可能光滑無摩擦,手上有綠筆誰都不能阻止我畫小草
總之上面有一個質量m的木塊以速度v撞擊一個質量M的斜面 (彈性碰撞)
斜面也是光滑的,過程中木塊最高爬升垂直高度是h
問爬升到h時m與M的速度為何?h是多少?木塊離開斜坡後速度為何?

(1) 當木塊爬升到最大高度的時候,木塊相對斜面是靜止的
所以木塊跟斜面都會以質心速度向前移動。
質心速度 vc = mv/(m+M)

(2) 依能量守恆

(1/2)mv^2 = (1/2)mvc^2 + mgh

↑整理上式即可得到h

(3) 可以直接想作是m與M的碰撞
求m的彈性碰撞碰後速度即可。


好吧整理就到這邊,記得在以上幾題當中學得的觀念
瞭解這些觀念為什麼可以在這邊使用?
為什麼會想到下一步是這麼作?
瞭解之後才能用這些觀念去解更多沒看過的題目
也不要忘了先前所學的物理觀念,才不會被綜合題型問倒。


高中物理: 功與動能 - 『力學能守恆』題型觀念整理

(本篇討論的是功與動能章節中的力學能守恆)

【觀念整理】


1. 能量守恆&力學能守恆

力學能守恆:位能轉換成動能的例子

在一個封閉的系統中能量必守恆,能量可能以各種形式存在
比如動能、重力位能、彈力位能、熱能...等等。

『原來的總能量 = 後來的總能量』

若一封閉系統中只有保守力作功,則力學能守恆。
同樣地,原來的總能會等於後來的總能,更可以寫成以下:

『原來總動能 + 原來總位能 = 後來總動能 + 後來總位能』

2. 動量守恆

前後總動量守恆


動量守恆的條件是系統不受外力的作用,或所受外力合力為零。

『原來的總動量 = 後來的總動量』

不過動量是種向量,所以在討論動量守恆的時候最好分方向討論
比如說下面這個例子:


一質量為2m的球以(√2/2)v的速度延正x方向等速運動,途中炸裂
為兩個等質量的小球,且分別與原行進方向夾角45度的方向離開
請問兩小球速度為何?
好的直接公布答案,兩小球以v速離開。
有些人會困惑怎麼可能會是v速?

原來總動量 = 2m*(√2/2)v = √2mv
後來總動量 = mv + mv = 2mv

一個是根號2mv另一個是2mv,這樣不就不守恆了嗎?
問題就在於後來總動量這部分的計算是不能這樣相加的
因為動量是種向量,兩小球的方向並不是延著同一直線
所以最好是分開成X方向分量與Y方向分量討論

正確應如下:
[X部分] √2mv (原來x方向總動量) = mv*cos45° + mv*cos-45° (後來x方向總動量)
[Y部分] 0  (原來y方向總動量) = mv*sin45° + mv*sin-45° (後來y方向總動量)

好的接下來是題型的部分

【各個題型】


1. 請問m脫離滑車瞬間,滑車速度VM為何?


只有保守力作功,依力學能守恆列出式子1
系統無外力作用,依動量守恆列出式子2
解出兩式子就可以得到VM

2. m以v速延光滑平面撞擊一嵌著彈簧的M
設彈力常數為k,求彈簧的最大壓縮量為何?


本提觀念運用到

『總能 = 質心動能 + 內能』

當彈簧擁有最大壓縮量的時候,M與m皆以相同速度向前移動
此時的速度就是質心速度,所以可以使用質心動能運算
而內能在這裡就是彈簧的彈力位能。
最後將式子列出就可以得到彈簧的長度壓縮量(也就是最大壓縮量)

3. 質量為3m的A木塊置於光滑平面上
質量為m的B木塊置於A的上方,且與A的接觸面摩擦係數為0.5


求 (1) 假設B不會從A木塊上掉落,當B相對停止於A木塊時的速度?
(2) 承上題,B相對停止於A時所花的時間為何?
(3) 若A木塊長度L且不計B木塊長度,L至少要多長B才不至掉落?

第一小題:B木塊相對於A木塊靜止時,A、B兩木塊此時的運動速度相同
也就是整個系統以質心速度VC移動,所以算出VC就等於此時B木塊的速度

第二小題:摩擦力使得B木塊於A上滑行時有一個與運動方向相反的加速度
接著依照F=ma可以求得加速度大小,再利用運動學公式求得所花的時間

第三小題:這題有幾個方法一個是利用能量守恆
『B木塊動能 (也就是一開始的總能) = A、B質心動能 + 摩擦力作功 (內能) 』
另一個方法就是繼續利用已知的資訊 (B初速v、末速VC、加速度a)
加上運動學公式得到L的長度。

4. 接著看到星體運動,設一恆星M質量遠大於繞行行星m
m以v等速圓周運動繞行半徑r,若給予m一能量使其脫離M的重力場
到達無窮遠處,問此能量(脫離能)為何? 脫離速度為何?


此時系統總能 = 動能 + 位能
=> 總能E = (1/2)mv^2 + -GMm/r
而兩星球距無窮遠處時的總能為"零"
原本總能是E,獲得一個脫離能Ee之後總能變為"零"
則可以得到這個關係: E + Ee = 0 ; Ee = -E
總能E當中行星動量的 v 可以利用F=ma求得,為什麼?
F是誰?m是誰?a又是誰的加速度?
F指的是行星繞恆星時的向心力(也是萬有引力)
因此m就是行星質量,且a就是向心加速度
知道了v是多少,我們就可以得到E同時也知道Ee
最後再由 Ee = (1/2)mVe^2求得脫離速度Ve

在第五題開始之前讓我們先把第四題整理一下
幾個重點:
(1) 現在的總能 + 某個能量 = 新的系統總能 →一樣是能量守恆概念
比如這題就是 " 現在的總能 + 脫離能 = 全部脫離到無窮遠處能量(零) "
如果現在有三顆球,給予能量後只有一顆脫離到無窮遠,另兩個固定
則寫成這樣 " 三球能量 + 給予能量 = 兩球能量 "

(2) 作星體繞行運動題目時,可利用F=ma求得其中一些資訊
其中的F是星球間的萬有引力,m是繞行圓周運動的行星質量
a是此行圓周運動行星的向心加速度
而向心加速度看得是 與圓心間的運動情形

好的我們看一下第5題

雙星運動
5. 兩星球行雙星運動,質量皆為m繞行圓周半徑為r
在給予一脫離能Ee後,兩星球脫離彼此重力場達無窮遠處
求Ee = ?

一樣 總能 + Ee = 0 ; 求得總能就知道Ee
總能 = 動能 + 位能
先求位能: U = -(Gm^2)/ 2*r
(注意分母是 2r ,因為兩星球距離就是2r)
再求動能: Ek = (1/2)mv^2 + (1/2)mv^2
問題是v會是多少呢? 一樣用F=ma
萬有引力 = 行星質量*向心加速度
(Gm^2)/[(2r)^2] = m*(v^2/r)
上面這個式子當中 (Gm^2)/[(2r)^2] 分母之所以是 (2r)^2 是因為這邊取的距離平方是"兩星球間的萬有引力"自然就是兩者的距離也就是直徑2r
另外向心加速度中v^2/r 分母只有r而不是2r,是因為向心加速度
看的是行星與圓心間的半徑,值得注意。
最後把所有資訊整理就可以得到答案了。


這次的整理先到這邊, "守恆"概念貫穿本章節
問自己幾個問題:什麼守恆?誰守恆?等號兩邊該放誰?
只要前面幾個式子列對了,後面題目不會太困難
還有牽扯到幾個以前學的概念,像是向心加速度的公式
找幾個題目練習並且思考一下自己為什麼寫錯或者為什麼寫對
對於本章節就會更加熟悉。

2015年4月30日 星期四

科學文章翻譯 - 『排擠』背後的科學


今日來自Phys.org的文章 The science behind spite 翻譯。


翻譯內文:


   心理學、生物學和數學共同發表關於利他與排他現象。幫助或傷害其它各體所要付出的成本不僅是取決與兩個個體之間的互動,也跟週圍的個體有關。

  根據Krupp的研究[1],在同一群體中與多數差異很大的少數個體,會對跟自己相似的夥伴有利他的現象,且對其餘具有差異的個體有些微的排他現象。

  然而,群體中一個與多數相似的個體,他們對於相似的夥伴只有些微的利他現象;卻對具有差異、團體中佔少數個體有極大的排他現象,且時常會去傷害他們。

  綜合以上,個體間對於"一般"或"罕見"的其他個體對待的方式可能有所不同。此研究與發現會是進化論的一個轉折,並且可以有助於進一步瞭解種族歧視與個體差異的偏見。

  Krupp博士:『像似的生物體傾向於分享複製自己的基因給彼此,差異個體間較無這種現象。因此進化論認為生物體會時常鑑別彼此,因為幫助相似的夥伴與傷害其他非相似個體會增加基因的鑑別率。』

  新的理論模型是以整體適應度理論建立發展的,整體適應度理論是一個生物學中的一種理論框架,認為生物體的行為不但會影響自身的繁殖也會影響其它周圍的生物體。我們都傾向於認為個體會比較關心其他個體的長相、味道或聲音,但這個模型顯示自身周圍的生物體也是影響的關鍵。

  這項工作預計在那些與周圍相似或非相似的生物體,以及我們所謂的一般罕見當中找到之間的行為差異。


[1]:研究者有 Krupp ( 心理學 ) 、Peter Taylor (數學、統計學、生物學) 


文章解釋:

假設在同種生物體當中有兩種不同類型A與B,A屬性的生物佔多數,具有B屬性的生物佔少數。

A屬性佔多數,B屬性為少數。

  這個研究認為佔少數的B屬性人會彼此互相扶持,並且對於A屬性的族群感到些微的排擠;然而A屬性對自己同為A屬性的生物只有些微的互利,但對於B屬性會有極為排擠的效應。

利他與排他間的關係

  親屬選擇在說明一般生物在演化時會將自身有利的條件傳給下一代,並且去除不利於自身的部分,但事實是仍有些不利自身的條件會繁衍下來。因此在親屬選擇的理論中說明,這些不利條件之所以被留下來是因為雖然條件對個體本身不利,但是卻有利於團體。文中的整體適應度理論則相似於親屬選擇,但比親屬選擇更為廣義。