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算命師會心電感應？他們只是善用冷讀術

一個冬日傍晚，我出門前去體驗讀心術，這次是塔羅牌算命占卜。我熟知冷讀術（cold reading），知道哪些特徵或線索會讓算命師讀出我的未來。我苦心思索該透露哪些細節又該抹去哪些線索。我該把婚戒拿下嗎？或者別帶皮夾？我該穿什麼？最後，我決定以真實形象上場（但不用真名），讓這個實驗更加逼真。

占卜師開口問道，你想問什麼問題？我選擇事業。很快地，這個男人忙不迭地告訴我出版業的麻煩困擾、事業生涯充滿各種不確定，數位化更讓出版業雪上加霜。占卜師提到我可能工作不保，但不時加上樂觀說辭，據他所說，儘管一切難以掌握，但總會雨過天晴。他甚至知道當我最徬徨無措的時刻，曾想過要放棄一切。如果這一行逐漸沒落，我能順利轉行嗎？

通靈人士（包括詐欺犯）不只是厲害的冷讀大師和心理學家。他練習過無數次好讓技巧臻於純熟，熱切地避免犯下任何錯誤。圖／By Ricardo Rosado @ flickr, CC BY-SA 2.0

當然，塔羅牌先生並不是真的在講出版業，他根本不知道我是個作家。他只是說些通用於不同行業的評論，以及大部分年輕女性在事業初期會遇到的困境與瓶頸，那些我們會捫心自問的問題。誰不擔憂他們的事業會如何發展？誰不認為他們的行業面臨轉折點，正在載浮載沉？

誰不曾想過放棄一切，轉身離開？塔羅牌先生所說的每句話都適用於各行各業，但對我來說，他似乎真有過人的洞察力，知道我的生活和工作。他對我下了一個振奮人心的結語：終會雨過天晴，我不用擔心失業或失去賺錢能力——只要我別懷疑自己，壞了好事。我是自己最大的敵人，我可能會阻礙自己成功。我得停止那些侵蝕人心的思考模式，從更正面、更有建設性的角度去思考。如果我做得到，就能站上世界峰巔。這建議還真不賴，我心懷感激地點頭同意，接著離開走回街上。也許，塔羅占卜真有兩把刷子。

通靈人士（包括詐欺犯）不只是厲害的冷讀大師和心理學家。他練習過無數次好讓技巧臻於純熟，熱切地避免犯下任何錯誤。若在判讀下手目標、對症下藥的過程中出了差錯，那可是得不償失，足以毀掉整個詐騙大計。事實上，即使是一般人，只要你熟知冷讀術，就能講中不少別人的事，甚至讓人大為吃驚。

只要用一些小技巧，算命師就能讓你以為他無所不知。圖／By Albert Anker, Public Domain,Wikimedia Commons

1988 年，心理學家琳達．阿貝萊特（Linda Albright）和康乃狄克大學的研究團隊做了三項研究，試圖理解當雙方在完全不認識的情況下——阿貝萊特稱為「零相識」（zero acquaintance）條件——人若有明確動機，是否能夠精準判讀對方。她發現受試者在個性外向和嚴謹自律兩項的判讀都很準確，觀察者注意到這些特質，而被觀察者也認同自己帶給人這種印象。在另一系列的調查研究中，動機強的人比較擅於分辨陌生人的臉部情緒表達和聲音抑揚頓挫。同時，有動機的人也會比較精準判斷陌生人的內在情緒。

心電感應怎麼做？抽離身體放開自己

2010 年，艾普利和本古里昂大學的塔爾．艾亞（Tal Eyal）公布一連串增進人際與心理認知技巧的實驗研究結果。他們的論文標題定為〈如何像是有心電感應？〉（How to Seem Telepathic）。學者們發現常人所犯的錯誤，都歸因於我們把自我分析與分析他人混淆在一塊。

我們在分析自己時會鉅細靡遺、注意每個旁枝末節與當下情境。然而，在分析他人時，容易概略化、抽象化，而不會深入探究。舉例來說，當我們回答與自身或他人相關的問題時，我們的思考模式截然不同。比如面對像「你多有魅力？」的問題，我們馬上想到自己的外表，回想今天早上的髮型如何，是否睡飽、精神抖擻，身上穿的襯衫是否能讓氣色看起來更好。當問的是別人多有魅力時，我們會依整體印象構成表面判斷。因此，我們混淆了兩件重要事情：第一，我們不知道別人對我們的印象；第二，我們搞不懂別人對他們自己的印象。

然而，若我們調整分析他人與自己的方式，馬上就會變得直覺敏銳且精準。有一項研究發現，受試者若以為別人不會在當下評價自己的照片，而是幾個月後才評價時，他們突然能精確指出別人眼中的自己是什麼模樣。而在另一項實驗中，受試者錄下一段形容自己的話，研究人員告訴他們這段錄音將在幾個月後播放。突然間，就像前面的試驗一樣，受試者的觀察角度改變了。藉由增加時間距離，受試者換成旁觀者的視角，用比較抽象的角度看待自己的行為，因此，他們意識到實際生活中別人眼中的自己，不再陷於自己的想法中。

對事業心強的讀心者來說（也就是正在物色下手目標的騙子）這技巧非常重要，你得懂得別人用什麼線索來評斷你，而哪些線索毫無用處。如果你覺得自己看來精神不濟，那麼自信心就會隨之降低，因而欠缺說服力。但若你明白根本沒人會注意到你氣色不佳，你的整體風度舉止才有決定性的影響，你就會著重於加強整體印象，而不因旁支末節影響自信。

艾普利和艾亞在第二次的系列研究中觀察到兩個相斥的效果：我們和旁人處在如同我們與自我一樣親密的解釋水平（level of construal）¹時，我們是否能夠精準地判讀別人？這次，艾普利和艾亞把其他學生的照片交給受試者，分別告訴他們這些照片是在當天或幾個月前拍攝。顯而易見地，比起幾個月前的照片，受試者在判斷時比較注重當天拍攝的照片的瑣碎細節——他們觀看當天的照片和觀看自己的水平相同，因此特別注意微小細節。想法上的簡單變化，卻能帶來可觀的利益。詐欺犯觀察每個人都一樣縝密周詳。若要選定下手目標，精確性舉足輕重。

詐欺者想知道的不只是別人如何看待他們，他們想要毫釐不差地展現自己希望在別人心中留下的印象與影響力。

和別人充滿共通點？熟悉感可能讓你更悲劇

不僅如此，詐欺犯會在與目標相處的過程中得到新資訊並善加利用，讓我們損失更多。人們傾向信任感到熟悉、和自己有共通點的人，在我們心中他們和一般陌生人不同，我們會向他們敞開心房：那些和我們類似、彼此認識或認知相近的人，比較不會傷害我們。而且，他們比較瞭解我們。如果你初識某人，發現對方和你一樣都喜歡看同一種喜劇表演，還喜歡同一種休閒洋裝，那說不定你們在其他領域也有相同喜好，能相處愉快。而我們難以理解那些和我們差異很大的人的動機想法，而且那些人說不定心存惡意。

剛開始進行塔羅占卜時，我的靈媒拋出一個聽來無關緊要的問題：「你不是土生土長的紐約人吧？」我回答，不，我不是。他語帶認同地回答，他也不是，但他絕不會搬去別的地方生活。我同意地點點頭。占卜過程中，他不斷提出這些「共通點」——他對自己的事業也猶疑不安，他想做些改變，他其實喜歡藝術創作，而且有時覺得自己似乎在出賣靈魂，但他還有帳單要付。占卜結束時，我認為他根本是我的知音（我相信他大部分的客戶也都有這種感受，就像米歇爾的客人視她為知交，認為兩人有很多共通點，都和他們一樣在煩惱和抱負中掙扎）。

心理學家麗莎．德布伊恩博士（Lisa DeBruine）請受試者玩一個連貫的信任遊戲。在遊戲中受試者臆測夥伴會怎麼做，據此做出反應（其中最著名的就是「囚徒困境」測驗〔prisoner’s dilemma〕，每個人都保持沉默就沒事，但若有人開口而你沒有，那就倒大楣了）。然而，受試者的夥伴其實並不存在。受試者以為的同伴只是出現在照片中的人物，照片用兩種方式動過手腳：經過電腦處理，一張看來是毫不相關的陌生人，而另一張看起來像受試者本人。研究發現，若照片處理得愈像受試者，受試者對假想夥伴的信任度也愈高。看看那張臉，有誰能懷疑它、不尊重它？甚至其他表面共通點，比如生日是同一天（或在同一個月）、名字相似，都會促使受試者對假想夥伴產生更強烈的好感——同時也更願意彼此幫助、互相合作。

由於詐欺犯能輕鬆識破你的喜好，因此他能裝出與你有共通點，讓你感到熟悉——詐欺犯愈擅於偽裝，愈能得到真實資訊。偽裝共通點很簡單，當我們喜歡對方或彼此相處愉快，我們會無意識地模仿他們的行為、表情、手勢，這現象叫做「變色龍效應」（chameleon effect）。

「變色龍效應」指的是我們會在無意識間模仿別人。圖／By Pixel-mixer@Pixabay

善用變色龍效應，釣魚比你想的容易

把變色龍效應反過來利用，也能達到效果。若我們模仿別人，他們就會親近我們、在我們身上找到相似感。偽裝這種自然的吸引過程並不困難。我們每天常不自覺地運用一些無關緊要的詐騙技巧，有時甚至對自己擅長偽裝的能力心知肚明。我們會重複別人說的話或嗜好興趣，假裝支持同一個球隊，或討厭同一個品牌。這些我們愛用的小手段往往很快就能帶來好處，也是詐欺犯必備的法寶。

美國人際關係學大師戴爾．卡內基（Dale Carnegie）建議：「試著真誠地從別人的角度看待事情。」他致力寫就贏得朋友與影響別人的專論，無意間成為詐欺者的培訓寶典。若你身陷麻煩之中？「談論對方能獲得的好處。」某人不經心地提到某件事？記起來，從各種面向再次提及。你是否正確地掌握線索——也許從不符節氣的黝黑皮膚獲悉一個佛羅里達州地址？抓住它，機不可失。只要你能掌握這些訣竅，將處處受人歡迎，你在別人眼中將比實際上更有吸引力。我們的心防消失，你突然間贏得眾人信任，足以影響種種利害關係，物色下手目標並對症下藥只是探囊取物。

熟悉感當然也能偽裝，而且你還能藉此賺取對方的信任與情感——這是詐欺者施展騙局的起點。2005 年 4 月，印第安納州立大學的湯姆．傑卡提克（Tom Jagatic）和同事做了一項實驗，想瞭解哪些人比較容易成為網路釣魚（phishing）的受害者，或當有人冒充合法的第三方機構，如銀行或電話公司，哪些人會輕易交出敏感的個人資料。他們的目標對象是同校校友，湯姆和研究團隊想瞭解怎麼做能得到別人的信任，讓他們坦誠相告。

第一步，他們先在社群網路上尋找公開資訊，從臉書、LinkedIn 專業人脈網站、MySpace 社交網站、Friendster 交友網站（別忘了，當時可是 2005 年），還有 LiveJournal 網站的「你朋友就是我朋友」計畫。隔天，他們假扮成受害者的大學友人，向這些人發送電郵。若收信人點擊電郵裡附的網址，就會通往和印第安納大學毫無關聯的網站，網站上會要求對方輸入印第安納大學網站需要的登入資訊。

只要收信人點擊電郵裡的網址，並在網站上輸入他們校園的使用者名稱與密碼，釣魚攻擊即告成功。結果顯示，超過 70% 的學生輸入他們的登入資訊，畢竟，電郵是朋友寄來的嘛。換句話說，受害者覺得一切都很合理。容易上當的不只是一般大學生。在一項針對西點軍校生的調查中，每五個學生中有四人會點擊來自假「上校」提供的網路連結，誤信那是閱覽成績報告的網站。

• 註 1：解釋水平理論的概念為：「人們解釋對於心理距離較遠的事情時，會用高水平（High-Level）、抽象（Abstract）、穩定（Stable）的方式進行評估；而相對於心理距離較近的事件，則會改由用低水平（Low-Level）、細節（Detailed）、結構式（Contextualized）的方式解釋事情。心理距離可以分為以下四個面向：時間距離（Temporal Distance）、空間距離（Spatial Distance）、社交距離（Social Distance），以及可能性距離（Hypotheticality Distance）。這些不一樣的心理距離確實會影響人們對於同一事件的解釋，進而產生不同的預測、評估及行為反應。」（來源：台灣大學第十七屆資訊管理暨實務研討會論文，論文作者：林佳燕、徐斌碩、林韋廷）

本文摘自《騙局：為什麼聰明人容易上當》，商周出版

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• 【科科愛看書】「安安，可以幫我買遊戲點數嗎……」聰明如你，絕對不會輕易被拙劣的垃圾訊息騙到，但你知道，其實很多高端騙術難以察覺嗎？有多少次，你在不知不覺間就被占了便宜？《騙局：為什麼聰明人容易上當？》用心理學的角度告訴你各種騙局背後的原理，讓你從此如有神助，再也不怕白白吃虧！

詐騙專家是邪惡可憎的小人，心懷不軌又厚顏無恥。若真是如此，人生就簡單明瞭多了，只要揪出壞蛋就能世界和平。然而，真實人生往往更加複雜晦暗。

愛倫．坡（Edgar Allan Poe）在他的著作《欺騙》（Diddling ）裡描述騙子的特徵：「一絲不苟，注重利益，不屈不撓，機智大膽，漠不關心，不落俗套，魯莽傲慢，且不忘露齒微笑。」

騙子表示：你的痛苦，關我何事？

現代心理學特別同意愛倫．坡指出的「漠不關心」這項騙子特質。大部分人類歷經演化成為合作共享的動物，我們彼此信任互相依賴，走在路上時不會擔心路人衝來搶走錢包，夜裡上床睡覺時不怕有人半夜闖入殺了我們。久而久之，我們的情感也隨之演化。當人們互相幫助，內心自然湧起一陣暖意。說謊或傷害別人會讓心裡滿懷愧疚不安。雖然人們仍偶爾疏忽犯錯，但大部分的人都值得信賴，和冷漠無情的騙子正好相反。絕大多數的人類都在乎別人，也知道別人多少關心著自己。不然的話，社會早就崩潰瓦解了。

愛倫．坡在他的著作《欺騙》裡描述騙子的特徵，現代心理學特別同意愛倫．坡指出的「漠不關心」這項騙子特質。圖／By Jon Wallach @ flickr, CC BY-NC 2.0

萬事總有例外，少數人演化後變得擅長利用人們的善心好意，這種對人性的淡漠，就是讓騙子成功詐欺的人格特質。這些人對於造成他人的痛苦毫不在乎，只在乎自己能否占上風。他們認為這才是生存之道。如果身邊盡是正派人物，即使說謊欺騙甚至偷拐搶騙，你仍能一帆風順，過著大好日子。只有圖謀己利的壞蛋為數不多，這種情況才能實現，若人人都是騙子，這招不但不管用，反而會讓大家叫苦連天。身為少數的騙子，為了存活下來產生了冷漠絕情的特質。賓州大學的心理學家艾德里安．雷恩（Adrian Raine）專門研究反社會行為：「長期的悖德行為可視為社會上少數人的另類演化戰略。他們欠缺阻止悖德行為的感情機制，藉由欺騙與玩弄人心，他們能夠成功騙過一世人。」

這種算計過的冷漠無情可能是天生的，也被稱為心理病態（psychopathy），亦即對身邊的人欠缺基本同理心。

這是生物學上的極端無情。詐欺犯是否有心理病態？我們是否能說，像戴瑪哈這樣的匪類是未經臨床確認的心理病患呢？或者他們只是人們心中小惡魔的現形？日常生活裡的善意謊言和詐欺犯老奸巨猾的騙術，兩者是本質不同，或者只是程度的差異？

犯罪心理學家羅伯特．海爾（Robert Hare）的「病態人格檢測表修訂版」（Psychopathy Checklist-Revised）最常用來檢測反社會、心理病態的傾向，內容包括責任感、愧疚、病理欺騙、心機狡詐、濫交、一般衝動性、外表魅力、浮誇等項目。得到高分的受測者即符合人格病態特徵，或被稱為「受折磨的靈魂」，自己不僅深受折磨，也折磨著別人。

心理病態者的決定因素之一，在於他們無法像常人一樣表達、理解人類情感。真正的心理病態不在乎別人的痛苦。他們沒有同理心，也不知悔恨為何物。心理病態者即使看到常人無法承受的景象，比如悲慘可怖的圖像等，依舊脈搏穩定、心跳平緩，也不會緊張冒汗。大多數人遇到道德難題往往痛苦不堪，舉例來說：若有嬰兒吵鬧不休，此時若悶死嬰兒能解救全村，不悶死嬰兒的話，天降大禍危及全村，連嬰兒也將難逃一死。絕大多數的人必會萬分躊躇。根據心理病態的臨床研究指出，一般人的大腦裡，情感區塊與功利主義區塊爭執不休，而心理病態者毫不遲疑作下選擇，這正是漠不關心、冷漠無情的極致表現。

據海爾所言，全球男性總人口中有 1% 的心理病態者，而在女性人口中極為少數，幾近於零。因此，你所遇到的每一百個人裡，有一人可被臨床確診為心理病態。但所有的心理病態者都是天生的詐欺高手嗎？

就某方面來說，騙子和心理病態者極為相似。研究證據顯示，一般人若擁有和心理病態相似的神經功能障礙，便會有類似詐欺的行為。心理創傷研究指出，腦部額葉極皮層與腹內側額葉皮質（polar and ventromedial cortex，與心理病態相關的區塊）遭受早期創傷的人，會有激似心理病患與詐欺犯的行為和人格變化。其中兩位曾受心理創傷的病患愛說謊，心機重且反抗規範。他人形容這兩位病患「欠缺同理心、無恥、不知悔改、無所畏懼、完全不在乎自己的悖德行為」。因此，我們可說心理病態是種生物學傾向，心理病態者有許多和詐欺犯如出一轍的行為。

騙子有三寶：自戀、冷漠、我爽就好

但騙子並非僅有心理病態的特質，心理病態只是所謂黑暗人性三面向（dark triad of traits）之一。事實上，其中另外兩面：自戀與馬基維利¹主義（Machiavellianism），也可視為騙子的特徵。

有自戀傾向的人喜好浮誇、自命不凡，高估自己的價值，且心機重、擅於操縱他人。基本上聽起來和我們的戴瑪哈相去不遠，他無法接受自己低人一等，渴望受人注目，不顧代價以償夙願。自戀者一心只想保持形象，正如戴瑪哈寧願向糖果店說謊也不願蒙受羞辱。這雖然不是什麼驚人騙術，但顯示他多麼自我中心。

也許馬基維利主義更符合詐欺者的思考模式。馬基維利認為君主為達目的，不管手段多殘暴都無妨，這和詐欺者的想法不謀而合。

心理學文獻正式將「馬基維利主義」定義為操縱別人以達己利的一系列行為傾向——這根本是詐欺的書面定義。北卡羅萊納大學的行銷學教授理查．卡魯（Richard Calhoon）在 1969 年形容馬基維利主義者「使用侵略手段利用與剝削他人，只為達成自己或組織的目的」。

「馬基維利主義」在心理學上定義為：操縱別人以達己利的一系列行為傾向。圖／By Santi di Tito, public domain, wikimedia commons

心理學家理查．克斯蒂（Richard Christie）和佛羅倫斯．吉斯（Florence Geis）在 70 年代著手設計馬基維利量表，想要瞭解領導者的操縱性格傾向。所謂高馬基維利主義者（high Machs）指的是在馬基維利量表上拿到高分的人，他們通常是社會上成功的人心操弄者。在一連串的研究中發現，當高馬基維利主義者和低馬基維利主義者處在同一情境裡，不管情況如何，往往是前者占上風。低馬基維利主義者易受情緒影響。反之，高馬基維利主義者不為情感所動。

早期一項研究的十一個例案裡，參與者遍及不同行業和身分，包括學生、教職人員、父母、子女、運動員，以及精神病院和商業公司員工等，研究發現馬基維利主義者擅長虛張聲勢、作弊、討價還價、想要贏得別人的喜愛欣賞，而且總能成功。

另一研究指出，馬基維利主義者說起謊來比一般人更具說服力。當受試者被指控偷錢（其中一半的人很誠實，另一半人則真的偷了錢），側錄結果顯示，高馬基維利主義者說的話聽來比其他人可信。在第三個研究裡，商學院學生必須決定要不要違反道德與法律給某人回扣。案例裡詳細解釋給佣金的前因後果與合理性，若強調付出回扣是較划算的選擇，高馬基維利主義者通常認同給回扣。

馬基維利主義似乎和心理病態一樣，可用來解釋人們的詐欺傾向，並且能讓這些人辦到常人難以想像的事。英屬哥倫比亞大學的心理學家德爾羅伊．鮑休斯（Delroy Paulhus）專精於研究黑暗三人格，認為馬基維利主義者比心理病態者一詞更符合詐欺者的人格特質。「像馬多夫這樣邪惡的股票經紀人算不上心理病態，」他寫道：「他們是一群有組織的馬基維利主義者，蓄意運用策略手段來剝削別人。」

• 註 1：馬基維利（1469-1527）是義大利政治家、哲學家，著有《君主論》。

本文摘自《騙局：為什麼聰明人容易上當》，商周出版

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說到侏儸紀，不知你會想到什麼？兇猛橫行的異特龍？龐然巨大的腕龍？翱翔空中的翼龍？還是水中來去自如的蛇頸龍和魚龍？其實侏儸紀的生物相不僅於此，雖然巨型史前昆蟲在二疊紀末期的大滅絕中悉數滅亡，然而在中侏儸世的陸地上仍有著多樣的昆蟲相。

針對於中國大陸產的中生代甲蟲 （鞘翅目）化石的研究始於20世紀初期，並且在過去三十年獲得長足發展，有超過200個種級分類元被描述發表，然而，這其中擬步行蟲總科的成員特別地少，僅包含了擬步行蟲、花蚤、遼西花蚤等科成員。

大花蚤：寄生昆蟲的甲蟲

大花蚤科（Ripiphoridae）是一群具楔形身軀、側面看為駝背狀的陸生甲蟲，外表相當多樣化，目前已命名記述38屬、超過 400 個現生物種。

牠們的幼生期為寄生性，寄生的對象包括蜚蠊目（蟑螂）、膜翅目（蜂類）和鞘翅目（甲蟲），不同的亞科則對象不同。舉例來說：Macrosiagon屬的大花蚤雌蟲會先把卵產在蜂類拜訪的所在，例如花的附近。孵化出來的三爪幼蟲（自由生活）會在蜂類到訪時牢牢攀在牠們身上、被帶回巢內，接著寄生在蜂類幼蟲身上。一開始為內寄生，二齡後再鑽出體外行外寄生。

圖一、大花蚤科的外表相當多樣化，圖為Rhipidius屬的成員。（林義祥 攝）

圖二、Macrosiagon屬的大花蚤體態修長，幼蟲會寄生在蜂類身上。（林義祥 攝）

大花蚤科在擬步行蟲總科的譜系位置爭議許久，有些人認為其與芫菁科（Meloidae）接近，有些則認為是花蚤科（Mordellidae）的近親，分子系統發育研究則偏向支持本類群與花蚤科的近緣，並闡明大花蚤在擬步總科的基群位置。而各個亞科間的關係上，則普遍認為翅鞘完整覆蓋住腹部的兩個亞科：Pelecotominae 及 Ptilophorinae，為本科最原始的兩個亞科。

圖三、Micropelecotomoides屬的種類體態渾圓，翅鞘完整覆蓋腹部，為較原始的大花蚤類群，本屬尚未有寄生生物學相關記錄。（林義祥 攝）

以創世女神為名的古老大花蚤

大花蚤的化石紀錄不多，大部分為新生代的琥珀化石，僅有的四例中生代的種類描述自緬甸和法國琥珀，年代均為白堊紀。位於內蒙古自治區的道虎溝村由於出土了相當多的昆蟲化石，成為了古昆蟲學研究材料的寶庫之一，這個區域同時也是不少長有羽毛的恐龍的發現地，如：道虎溝足羽龍Pedopenna daohugouensis （Xu and Zhang, 2005）和寧城樹息龍 Epidendrosaurus ninchengensis （Zhang et al., 2002）。

我們在檢視了內蒙古道虎溝化石層生物群 （九龍山組，中侏儸紀，約1.65億年前）的甲蟲化石時，發現了大花蚤科的成員，經過形態比對確認為尚未描述過的物種，我們以中華創世神話神祇女媧將其命名為媧皇始源大花蚤 Archaeoripiphorus nuwa Hsiao, Yu and Deng, 2017。

本種是已知大花蚤科年代最早的化石紀錄，約為1.65億年前的中侏儸紀，比起前人根據分子序列對於大花蚤科推估的起源時間還早，因此本發現可對日後類群分化的定年研究進行輔助校正。

圖四、媧皇始源大花蚤 Archaeoripiphorus nuwa Hsiao， Yu & Deng, 2017，是已知大花蚤科年代最早的化石紀錄，約為1.65億年前的中侏儸紀。

圖五、媧皇始源大花蚤古生態復原想像圖，本種可能跟現生的近似成員一樣會在朽木尋找適合產卵的地方，讓初齡幼蟲可以去找適合寄生的甲蟲幼蟲。

我們也對媧皇始源大花蚤的系統位置和古生物學做了以下推測和討論：

1) 形態上本種與Pelecotominae 和 Ptilophorinae兩個亞科最為近似，翅鞘均完整覆蓋腹部。然而本種足脛節末端簡單，不若此兩亞科成員有叢簇或成列脛刺，此外也互有一些特徵無法吻合這兩個亞科。由於無法輕易的進行亞科的歸類，因此我們暫時將其歸類為亞科地位未定位。

2) 本種非常近似Pelecotominae 和 Ptilophorinae兩個亞科成員，已知Pelecotominae的成員會寄生木棲的甲蟲類群幼蟲，從外型的相似性，以及九龍山組也出土不少幼生期朽木棲的甲蟲類群的化石物種，因此推測本種可能已建立與朽木棲甲蟲的寄生關係，有關於此部份則需要未來更多的化石證據去證實。

3) 從現生大花蚤成蟲會訪花、中侏儸紀的內蒙古曾為一片蓊鬱的森林（主要優勢種為裸子植物）來推測，本種的成蟲可能跟他的現生後裔一樣會訪花取食花粉，且應該是以裸子植物為主（此時的被子植物並不興盛，僅有極少數小型開花植物被報導）。

媧皇始源大花蚤 Archaeoripiphorus nuwa Hsiao, Yu & Deng, 2017的想像復原圖。

此研究成果於2017年2月14日，線上刊載於分類學領域國際期刊《歐洲分類學期刊》（European Journal of Taxonomy）。

• 此文由國立臺灣大學昆蟲學系學士蕭昀撰寫，響應 PanSci 「自己的研究自己寫」，以增進眾人對基礎科學研究的了解。

參考文獻：

• Hsiao Y., Yu Y., Deng C & Pang H. 2017. The first fossil wedge-shaped beetle (Coleoptera, Ripiphoridae) from the middle Jurassic of China. European Journal of Taxonomy 277: 1–13.
  Doi: http://dx.doi.org/10.5852/ejt.2017.277

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• 文／Fafnir 恐龍愛好者，粉絲團《遠古巨獸與他們的傳奇》作者。致力於將最新的脊椎古生物學與化石生物學新知帶進華文世界，藉此讓大家認識這些遠古巨獸最真實的面貌。

過往的古生物學家怎麼分類恐龍？

自理查歐文（Richard Owen）爵士於 1842 年創立「恐龍」（Dinosauria）此一類群起，越來越多的恐龍化石在英格蘭與西歐各地被發現，當時的科學家也開始逐漸發覺這群動物的高度多樣性。如果要進一步了解這些獨特的滅絕動物，建立新的分類絕對是必要的，於是眾多的科學家開始以牙齒或足部的結構作為區辨的方式，試圖區隔各種不同的恐龍。

像美國知名的古生物學家馬許（Othniel Charles Marsh）就利用這點將所有的恐龍大致被歸類為三個演化支，分別為：獸腳類（Theropod）、蜥腳類（Sauropod）與鳥腳類（Ornithopod）。

傳統上以解剖特徵作為依據的恐龍演化樹。

1888 年，英國古生物學家哈利希里（Harry Seeley）建立了以骨盆形式作為依據的分類方式，將所有的恐龍區分為蜥臀目（Saurischia）與鳥臀目（Ornithischia）兩大類，開啟了當代恐龍分類的濫觴。於是獸腳類和蜥腳類恐龍基於骨盆的形式較類似原始的爬行動物而被併入蜥臀目底下，鳥臀目則被認為是另一個獨立的演化支。不同於當時多數科學家的想法，希里認為「恐龍」其實是一個主龍類（Archosauria）底下的人工分類，而非享有一個共同祖先的演化支。

這個將恐龍視為複系群的概念直到「恐龍文藝復興」（Dinosaur renaissance）才被推翻，而鳥類與恐龍之間的關係也被重新確立，恐龍被重新定義為「包含了恐怖三角龍（Triceratops horridus）與家麻雀（Passer domesticus）的最近共同祖先，以及其最近共同祖先的所有後代」。但是將恐龍歸納為蜥臀目與鳥臀目兩個分類單元的概念仍完整地保留了下來，並沿用了整整一百多年。

巴隆等人（Baron, M. G. et al）發表的新假說，鳥臀目恐龍就像夾心一樣落在「蜥臀目」恐龍中間。圖／Credit: Nobumichi Tamura.

恐龍分類大革命！？

傳統恐龍分類與提出的新分類比較。source：Nature

而2017 年 3 月 23 日發表於《自然》（Nature）期刊上一份新的研究很可能將撼動既有的傳統分類法！劍橋大學（University of Cambridge）和倫敦自然史博物館（Natural History Museum, London）的研究員巴隆（Matthew Baron）等人重新檢視了七十多種基礎的恐龍與恐龍形類（Dinosauriformes）共 457 項解剖特徵，並重新提出了全新的分類方式。

「鳥腿目」的解剖特徵比較。圖／Credit: Baron, M. G. et al.

不同於現行的分類方式，巴隆等人將蜥腳形類（Sauropodomorpha）與那些傳統上認為較接近獸腳類恐龍的艾雷拉龍科（Herrerasauridae）組織為同一系群；而原先被認為與鳥類親緣關係上較疏遠的鳥臀類恐龍則與獸腳類恐龍並列為姊妹類群。在研究中，巴隆等人找到了 21 個明確的共衍徵來支持鳥臀類與基礎獸腳類恐龍之間的關係，並指出艾雷拉龍科和基礎蜥腳形類演化支骨盆型態上與獸腳類恐龍的相似性很可能只是趨同演化的結果而非共有衍徵。並建議恢復已經棄置不用的鳥腿類群（Ornithoscelida）來描述這個演化支。

鳥腿類一詞源自於演化生物學的巨擘湯瑪斯赫胥黎（Thomas Henry Huxley），創建於 1869 年。作為鳥類起源於爬行動物的支持者，赫胥黎原先將這個分類單元用以描述鳥類與那些親緣關係上較為親近的爬行動物，其中包含了：美頜龍科（Compsognatha，現稱 Compsognathidae）、禽龍科（Iguanodontidae）、斑龍科（Megalosauridae）與腿龍科（Scelidosauridae）。

根據巴隆等人的假說，艾雷拉龍的骨盆結構與食性很可能與獸腳類恐龍僅是趨同演化的結果。圖／Credit: Sergey Krasovskiy.

如果巴隆等人的假設為真，那按照現行的定義方式，包含艾雷拉龍科與蜥腳形類的恐龍將被排除於恐龍總目之外，勢必得針對現行的分類定義做出適度的修正。所以巴隆根據這樣的分析提出的修正提議如下：

1. 恐龍總目（Dinosauria）：至少涵蓋了所有包含家麻雀（P. domesticus）、恐怖三角龍（T. horridus）和卡內基梁龍（Diplodocus carnegii）在內的所有物種。

2. 鳥腿類（Ornithoscelida）：至少涵蓋了所有包含家麻雀（P. domesticus）與恐怖三角龍（T. horridus）在內的所有物種。

3. 蜥臀類（Saurischia）：涵蓋了所有親緣上較接近卡內基梁龍（D. carnegii）而遠離恐怖三角龍（T. horridus）的所有物種。

4. 獸腳類（Theropoda）：涵蓋了所有親緣上較接近家麻雀（P. domesticus）而遠離恐怖三角龍（T. horridus）或卡內基梁龍（D. carnegii）的所有物種。

5. 鳥臀類（Ornithischia）：涵蓋了所有親緣上較接近恐怖三角龍（T. horridus）而遠離家麻雀（P. domesticus）或卡內基梁龍（D. carnegii）的所有物種。

6. 蜥腳形類（Sauropodomorpha）：涵蓋了所有親緣上較接近卡內基梁龍（D. carnegii）而遠離家麻雀（P. domesticus）、恐怖三角龍（T. horridus）或伊斯基瓜拉斯托艾雷拉龍（Herrerasaurus ischigualastensis）的所有物種。

7. 艾雷拉龍科（Herrerasauridae）：至少涵蓋了所有包含伊斯基瓜拉斯托艾雷拉龍（H. ischigualastensis）與普氏南十字龍（Staurikosaurus pricei）在內的所有物種。

雖然這樣的分類法或許填補了部分早期恐龍演化關係上的鴻溝，但這樣的劃分又能說明什麼事呢？

鳥臀類的三角龍或許比原先想像的更靠近鳥類？圖／Credit: Lucifer Monzala.

其中不得不談的便是關於恐龍身上的覆蓋物，目前除了獸腳類恐龍以外，部分鳥臀類恐龍身上也具有鬃毛狀的覆蓋物。由於過去一直認為這些鳥臀類恐龍親緣關係與鳥類和獸腳類恐龍較遠，而無法解釋其身上的針狀鬃毛是否和羽毛為同源結構。但既然艾雷拉龍科與蜥腳形類在關係上遠離鳥腿類，便可解釋這些鳥臀類恐龍身上的覆蓋物其實也是一種原始的羽毛以及長久以來只在蜥腳類恐龍身上只找到鱗片的緣故了。

看了這麼多複雜的定義是不是有點暈頭轉向？當然現階段要驗證這個新的種系分析正確與否仍言之過早，同時也必須謹記在一百多年前馬許或希里試圖運用解剖特徵來建構祖徵與裔徵之間的關係有其時代背景。本研究最大的目的在於重新導入當代支序學的概念來重新梳理基礎恐龍以及其下各個演化支彼此之間的關聯性，並非全盤否定與推翻過去我們對恐龍的既定認知。

科學的過程便是不斷的懷疑與辯證，在生物學的領域裡高階分類單元的異動其實並不罕見，此一研究開啟了我們重新檢視基礎分類學定義的開端，可以想見後續還有更多可以深入探討之處！

資料來源：

• Baron, M. G., Norman, D. B. & Barrett, P. M. 2017. A new hypothesis of dinosaur relationships and early dinosaur evolution. Nature doi:10.1038/nature21700

本文轉載自作者部落格：PREHISTORIC BEASTS ，歡迎追蹤作者粉絲頁：遠古巨獸與他們的傳奇

• 首圖來源：Dinosaurios

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《異星入侵》（Arrival）主要是描述外星人突然降臨地球，毫無緣由的突然出現，世界各國對於此一狀況倍感困擾，但又無計可施。因為對方只是停在那邊，不戰、不降、不走，也不說話，列強們不知如何反應，只好委託語言學家 Louise Banks 和物理學家 Ian Donnelly 來看看能怎麼跟外星人溝通或互動？

外星人突然降臨，列強都束手無策。圖／IMDb

————————————（以下有雷，自行逃避）———————————-

這部片其實很有意思，如果我們真的遇到外星人，大概會出現電影中所出現的狀況。他們沒有語言，或者說，他們的溝通方式是表意式溝通（有點像象形文字，但所象的形不是可以指稱物品的，而是指稱概念或情緒）。這完全跟我們語言文字系統不相容，那我們該如何理解他們的意圖？

這部片的主角是語言學家，解析外星人的方式也用語言學的方式。影片中所描述的情況，確實是第一線的語言學家可能會做的事情。電影中是用文明世界的人遇到與世隔絕的原住民時所可能採取的行動：先從名詞開始，接著聽聽看他們怎麼對這個物品發出聲音。接著再加上動作或表情，逐一採集他們所發出的聲音或符號，如此反覆再三，確實有可能整理出專屬於特定族群的語言結構（事實上，這是很花時間的事，電影只能壓縮在兩個小時，兩者無法相提並論）。

但我看到這些外星人的反應，第一個想法不是語言學，而是自閉症的小孩。自閉症的孩童中，大約有百分之五十終其一生都無法使用語言。有一小部分孩子，則是會發出一連串的語音，但外人難以理解其意義。我們有時會戲稱這是「外星語言」，雖然他們想表達一些事情，但是沒有文法，也沒有結構，當然也無從辨識是哪一國語言。而且最為困難的是，會說這種「外星話」的小孩，他們的講法都不一樣。（註 1）

我們從來也不會說這些外星話，但我們還是可以跟他們溝通。我們怎麼辦到的？天賦異稟？天生神力？都不是，我們會同理他，進而理解他的意圖。我想這是心理學家跟語言學家不同的地方（有興趣的讀者可進一步參閱：「自閉症」到底是什麼？或是高功能自閉症個案天寶葛蘭汀博士相關著作及以其生平所拍攝的電影：星星的孩子—Temple Grandin）。

星星的孩子。

那同理是什麼？相信很多初識心理學人中心治療學派（Person-Centered Therapy）的人都略知一二。「真誠一致、無條件的正向關懷、同理式的理解」即能促成人的改變，讓人回到內外一致（congruence）的狀態。Carl R. Rogers 後期甚至將此概念推廣到跨文化的溝通，協助不同族群相互理解。六零年代冷戰時期所發生的古巴危機可緩和下來，此一理念在其中著墨甚深。不然美蘇雙方可能會引發第三次世界大戰。

若回過頭來檢視此電影，也會發現此概念在電影中扮演核心的角色。若我們無法真誠一致，無法關懷外星人的需求，就無法真正同理外星人的感受。若我們只在乎列強想要侵佔、控制局面，只會發展成大肆開戰的零和遊戲。仔細想來，電影的轉折其實是在當 Louise Banks 使用同理時。當女主角多次面對外星人後，每次都毫無進展。有一次，突然覺得應該要脫掉防護衣，平等面對外星人時，「溫暖接納」出現了，「真誠一致」出現了，同理心在此時展顯無與倫比的力量，外星人也因而開始釋出各種豐富的意象與符號。善意的解讀外星人的訊息，才能理解外星人真正的內涵。

電影的轉折其實是在當 Louise Banks 使用同理時，她脫掉防護衣真誠的平等面對外星人，而外星人此時才願意釋出各種豐富的意象與符號。圖／IMDb

這樣說來，語言學只是外衣，心理學才是真正的核心。如果我們不同理外星人，也無法協助人類好好活下去。生命體所共同需要的是共存共榮，而非你死我活（註 2）。或許，下次遇到自己不理解的事物，不要先批判，不要先武裝自己，改換成停下來傾聽對方，理解其表達之意義，才可能真正得知其內心的意圖。

• 註 1：有興趣的人可以先參考此段影片：goo.gl/AGHMlq。影片中的低音傳唱方式跟電影中很像，只能說外星人真的跟自閉症的孩童表達方式很類似。目前科學對於為何會如此的解釋還不是很完整，只能說自閉症的孩子，他們的大腦細部連結與別人不同，造成他們對於聲音很敏感，他們以自己的方式在理解世界，與一般人不同。
• 註 2：我知道眾多鄉民們並不想跟外星人共存共榮，只是想辦法要入侵正妹。電影中的男主角想得也跟大家一樣，所以電影非常貼心，同理了大家的心態，演出了一段把妹橋段。我幫大家筆記起來了，有興趣的鄉民可以抄錄下來：「You know I’ve had my head tilted up to the stars for as long as I can remember. You know what surprised me the most? It wasn’t meeting them. It was meeting you.」（我過去都在追每一顆我所記得的星星。你知道哪一顆星星使我最驚訝？都沒有。最讓我驚艷的是，遇見你。）

參考文獻：

• 宋文里（譯）（2014）。成為一個人：一個治療者對心理治療的觀點（Carl R. Rogers）。台北：左岸文化。
• American Psychiatric Association: Diagnostic and Statistical Manual of
  Mental Disorders, 5th edition. Arlington, VA., American Psychiatric
  Association, 2013.

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以下內容承接上集，《懷疑的化學家》的出現就像是在科學界裡投下了一顆照明彈，將原本充滿神秘色彩的部分抽離科學，並且將科學實驗赤裸裸的攤在眾人面前。這本書參考了伽利略的《兩大世界體系的對話》以對話的手法來進行寫作，不過這回波以耳使用四個角色來進行對談。

書中的卡尼阿德斯，是波以耳的代言人（以下簡稱波派），波以耳藉他提出自己的疑問，表達自己的觀點；彌修斯是亞里斯多德學說的信徒（以下簡稱亞派）；菲洛波努斯是三要素說的代言人（以下簡稱三派）；埃留提利烏斯則是是一位中立者（中派？）。

至於內容就像你看漫畫一樣，每一個章節都是類似的套路，身為懷疑的化學家的卡尼阿德斯對現實或是過去的理論提出疑問，其他學者提出看法，接著卡尼阿德斯在拿出他的實驗觀察結果打其他人臉，接著再提出自己的看法。簡單來說就是主角先提出問題然後引誘其他人回答，等他們上鉤以後就說「哈哈！！你們錯了，你看我做的實驗結果根本不是這樣！所以你們給我乖乖聽我說」大概就是這麼嘲諷的一本書。

亞里斯多德。圖 / By After Lysippos – Jastrow, 公有領域, wikimedia commons

不過嘲諷歸嘲諷，波以耳也算是相當理性在討論各個問題，他維持了身為科學家的嚴謹風格，為了避免大家各說各的最後變成嘴砲大戰，在一開始波以耳就提出元素的定義（不過這個定義並不是在波以耳這時才出現的）：

「我們說的『元素』就是指某些原始的、簡單的物體，或者說完全沒有混雜的物體，它們既不能由其他任何物體混成，也不能由它們自身相互混成，所以它們只能是結合物的成分，是它們直接組成成結合物，而結合物最終也將分解成它們。」

以上是書中文言的定義，簡單來說我們所說的元素，就是最原始的原料，物質由這些原料組成，而物質被分解到最後也是變回這些元素。如果聽不懂我舉個例子好了，雞蛋加麵粉可以做成蛋糕，所以說雞蛋和麵粉是蛋糕的原料，而蛋糕就是由雞蛋和麵粉所組成的結合物，那雞蛋裡有哪些原料？裡面有…..蛋白 + 蛋黃 + 蛋殼……，那蛋白裡面又有哪些原料？蛋白有可以分成蛋白質 + 水，那水再分下去有……，當我們分類到不能再分的原料，就叫元素。

雞蛋裡有哪些原料？裡面有…..蛋白 + 蛋黃 + 蛋殼……，那蛋白裡面又有哪些原料？蛋白有可以分成蛋白質 + 水，那水再分下去有……，當我們分類到不能再分的原料，就叫元素。圖 / By Susan Murtaugh @ flickr, CC BY-ND 2.0

在前頭把定義講完之後，波以耳開始對過去的科學家發動攻擊，第一題：請問水、火、土、氣或是汞、硫、鹽他們算是元素嗎？懷疑的化學家不愧是懷疑的科學家，立馬就懷疑了歷史悠久的四元素說以及當時科學主流的三元素說。

這時彌修斯（亞派）和菲洛波努斯（三派）就開始闡述他們認為自己學說正確的地方在哪裡，接著主角卡尼阿德斯（波派）嘴角一斜，拿出了實驗小本本，嚴肅地說道：「你們誰可以告訴我，如果物質都是由你們所說的元素組成的，那誰可以從金屬中提煉出硫或是鹽呢？那金屬能提出水土火氣嗎？就這個論點，我還認為黃金才是一種元素，我們可以取出雜質，但是黃金始終是黃金，怎麼也提鍊不出三元素說裡的鹽類，任何的反應都只會讓它的質量增加，這代表黃金本身就是最純的狀態存在。而且就這個例子我還拿了雲母做實驗，結果還是沒辦法像你們所說的那樣分離出你們所謂的元素，另外四元素裡你的實驗中燃燒出的煙霧在密閉的瓶子中會凝結成水，所以你所說的氣本質上就是水，敢問你們的元素觀的例子究竟是特例還是通則呢？」從這麽長的一段敘述中，我們不只能夠看出波以耳對這些理論的懷疑，裡面還有對這些學說的實驗依據感到荒謬。

此話一出，其他兩人頓時嘴歪，想反駁卻被波派一一駁回，於是這時就是身為中立派的埃留提利烏斯出來假裝打圓場的時候了：「好了好了，就我看來大家都有可取之處，波派講得十分有道理，但也沒說三派和亞派都錯呀，你說是不？只是大家有質疑的部分我們可以再多做討論就是了。既然這樣我們來聊聊別的吧？」

果然這種時候需要一個代表中立的人來控制一下場內情緒，主持人在這種場合還是很重要的。接下來這本書裡面波派大概問了十題來打三派和亞派的臉，不過裡面有些問題本身就和現今的化學觀有所衝突（像是物質本身都存有燃素嗎？可是燃素在過去被視為元素現在卻只是能量釋放的一種方式之類的），我們在此就只提幾個概念新穎又和現今化學觀相似的題目來談談。

波派在一開始得到了巨大的成功，在氣勢上佔了上風，於是他接著問：「那請問什麼東西才是元素呢？」亞派和三派又開始講他們的理論，而波派慢慢等他們說完，這回不拿實驗本本，冷靜地說道：「你們說的元素雖然我們定義一樣，但你們的元素不是物質，而是物質特性」。「對呀！那又怎樣！」三派和亞派異口同聲地說。

「你們依據一些微不足道的性質來定義元素，不覺得很可笑嗎？你說你用火分解出某種物質他不溶於水，你稱它叫硫；若是溶於水又有味道，你就稱他為鹽；照這個邏輯推下來，我敢說，接下來你不問這個物質的組成，只要他有揮發性，你就會叫他是汞，對吧？」「唔……對……」三派好像聽出來哪裡出問題了。

俗話說真金不怕火煉，馬桶不怕小便（？）那做個黃金馬桶也是剛好而已。圖／The New Yorker

「這哪有什麼問題！！」亞派一個暴走，看來他還沒發現他的理論比三元素說更有瑕疵，「唉……無知不值得炫耀呀，哥哥。當我們在探討物質組成的時候，我們就是在討論物質而非性質，雖然有物質就會有性質，但是你們用性質直接做分類，根本上就太過於粗糙了吧？」「喔～～，唔！？」亞派閉嘴了，因為他知道他再講話又要被嫌無知了。

波派眼看現場有點混亂，他便接著說：「前面我們定義了元素，他是物質最原始的原料，最純，又最無法再分類下去的物質，就我看來，元素應該有相當多種絕對不只有三種會四種，像前面的黃金我就認為可能就是元素，至於其他還有哪些元素我沒辦法給你所有的答案，但是可以確定的是，造物者在一開始就準備好了所有元素，接著將世界構築出來。」在這段談話中我們也能了解到波以耳對於宗教與科學在他的思考中是不牴觸的，而當時多數科學家也是如此。

這回合全場都被波派 HOLD 住了，接下來的幾回合也是這個狀態，誰叫寫這本書的人是波以耳呢？選手兼裁判要輸也很難。

還有下回喔。

參考資料

• 《化學通史》凡異出版
• 《門得列夫之夢—從煉金術到週期表的誕生》究竟出版
• 《數理化通俗演義》好讀出版
• 《不朽的科學家》洪建全出版
• 《懷疑的化學家》北京大學出版
• 波以耳—前人的足跡
• 波以耳與近代化學的誕生—台灣化學教育
• Robert Boyle—chemcal heritage foundation

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文／何翰蓁｜慈濟大學醫學系解剖學科副教授。熱愛形態學，以研究精子細胞內各胞器變化開啟研究生涯，目前觀察對象小至細菌，大至人體。著有《我的十堂大體解剖課》。

電子顯微鏡的世界只有黑白？

顯微鏡的發明，讓我們得以觀察人眼難以分辨的微小世界。光學顯微鏡以可見光成像，好處是可以利用不同顏色的染劑讓組織不同結構呈現不同顏色，人眼容易判別；缺點則是解像力有限，小於 0.2 微米的構造，細節難以清楚在顯微鏡下呈現。電子顯微鏡以電子成像，好處是解像力至少比光學顯微鏡好上 1000 倍，奈米等級的構造能清晰辨識；缺點則是電子顯微鏡下的世界只有黑白。

光學顯微鏡以可見光成像，好處是可以利用不同顏色的染劑讓組織不同結構呈現不同顏色，讓人眼容易判別。圖／Pinterest

電子顯微鏡下的花粉。source：wikimedia

因為利用電子成像，偏偏人眼無法接收電子訊號，於是電子顯微鏡的設計中，需要將電子訊號轉換成人眼可接收的光訊號，我們才能觀察到樣本在電子束照射下呈現出來的影像。只是，電子訊號轉換成光訊號時，單純以光強度顯示差異：較多電子訊號的地方較亮，較少電子訊號的地方較暗，也因此，影像通常以灰階、也就是黑白的方式呈現。

黑白與彩色影像在細胞或胞器形態的研究上或許沒有太大的差別，例如：雙凹圓盤狀的紅血球不會因為顏色不同而呈現不同形狀。然而，光學顯微鏡的一大利器是可以配合不同顏色染劑的使用，藉由色彩的輔助使得不同構造間的區別變得容易許多，同時也使得光學顯微鏡下的世界繽紛多彩。

近年來螢光蛋白的發現與改良，更增添了光學顯微鏡應用的廣度與深度。例如：利用免疫螢光技術標定細胞內特定的分子，或將特定蛋白質基因序列前加上螢光蛋白的序列，不止能觀察蛋白質在細胞內分佈的情形，甚至還能以螢光追蹤該蛋白質的動態。尤其螢光染劑有多種不同顏色，使我們得以在同一切片下同時標定，並觀察多種帶有不同色彩訊號的蛋白質。

電子顯微鏡雖然有較高的解像力，但是無法輸出彩色影像。圖／生物型穿透式及掃描式電子顯微鏡，清華大學貴重儀器中心

魚與熊掌能否兼得？

然而，光學顯微鏡的解像力有限，即使有了螢光的輔助，很多時候還是必須借助電子顯微鏡，才能釐清發出螢光的區域到底有什麼細微結構，或發生什麼變化。「如果電子顯微鏡能像光學顯微鏡那樣，可以同時觀察、分別出不同的螢光，那該有多好！」這是許多研究人員都曾有的願望，雖然大家也都清楚電子顯微鏡下看不到可見光的顏色，切片雖然也可透過染色增加對比，但染的是重金屬染劑，藉由蛋白質或核酸等物質與重金屬結合後，產生深染黑灰色的電子緻密區（electron-dense），以便和背景等淡染灰白色的電子透明區（electron-lucent）做區隔。

2016 年去世的錢永健博士以他在螢光蛋白的研發及對相關領域的重要貢獻，於 2008 年獲得了諾貝爾化學獎，他的研究團隊除了擴增螢光在不同技術的應用上，也試圖找出能在電子顯微鏡下觀察螢光的方式，目的除了希望以高解像力的電子顯微鏡進一步確認光學顯微鏡下的發現，更希望能使電子顯微鏡下的影像也呈現不同顏色，使研究人員能更加清楚的辨識不同結構。

馬蘭托（Robert Maranto）是第一個成功在電子顯微鏡下觀察到螢光分子的科學家。早在 1982 年，他率先在光學顯微鏡下觀察注射了螢光黃（Lucifer yellow）染劑的神經細胞，接著將切片浸泡在含二氨基聯苯胺（diaminobenzidine, DAB）的溶液中，並以藍光照射切片，被激發的螢光黃分子釋出自由基促使 DAB 氧化，由於氧化的 DAB 形成的沉澱物可以與重金屬鋨酸結合，因此成功在電子顯微鏡下看到原本螢光黃所在區域出現許多電子緻密的沉澱物。

依據此原理，包含錢永健博士在內的許多研究團隊在接下來的數年間不斷改良此技術，於是有了分子更小、更容易注射到細胞內的螢光染劑；也開發出光氧化後能產生更多沉澱物的螢光染劑等，使螢光轉換成電子緻密沉澱物的效率更好，間接達成在電子顯微鏡下觀察螢光的願望。

傳統的電子顯微鏡在將電子訊號轉換成光訊號時，單純以光強度顯示差異：較多電子訊號的地方較亮，較少電子訊號的地方較暗，也因此，影像通常以灰階、也就是黑白的方式呈現。圖／wormbook.org

新技術遇上的困難

可是，不同顏色的螢光在轉換成電子緻密沉澱物後，基本上全變成黑色，無法區別。前面提過，光學顯微鏡的一大優勢是能在同一切片上，以不同螢光顏色區別不同分子或構造，這在電子顯微鏡下相對困難。雖然在電子顯微鏡下也有辦法標定及觀察特定分子，利用免疫標定，使帶有黃金顆粒的抗體與標定分子結合上，因為黃金顆粒電子密度高，容易在電子顯微鏡下觀察到，加上可以選擇特定不同大小的黃金顆粒，所以要同時在一片切片上標定兩種以上分子，技術上也是可行的。

然而，攜帶黃金顆粒的抗體分子較大，在已固定的細胞或組織間滲透效果不好，限制了使用的範圍。雖然這問題可以改用上述氧化 DAB 產生電子緻密產物的方式解決，也就是讓抗體帶有可氧化 DAB 的染劑或酵素，或是直接以基因轉殖方式，使欲觀察的蛋白質與螢光蛋白結合，這些方法解決了大分子不易滲透的問題，但是原來電子顯微鏡下的影像就是黑白，沉積的產物也是黑色，反而增加了辨識的難度。

替細胞「染色」的新解答— 鑭系元素

去（2016）年 11 月由錢永健博士研究團隊發表在 Cell Chemical Biology 的文章，則提供了解決方式。研究團隊合成了帶有特定鑭系元素的 DAB，如鑭–DAB、鈰–DAB、鐠–DAB 等，以專一性螢光染劑滲透或基因轉殖方式，讓欲觀察的細胞內結構或蛋白質帶有不同的螢光，接著在螢光顯微鏡下，先激發第一種螢光，加入第一種帶鑭系元素的 DAB，使沉澱產物中有第一種鑭系元素；適當的去除未反應物後，再激發第二種螢光，加入第二種帶鑭系元素的 DAB，使沉澱物中有第二種鑭系元素沉積。

反應後的切片依電子顯微鏡樣本製備方式處理後，在一般穿透式電子顯微鏡下，可以觀察細胞內細微的各式結構，但此時不管何種帶鑭系元素的 DAB 產物，在顯微鏡下還是不容易和其他深染構造區分。作者接著以加裝了「電子能量損失能譜儀（Electron energy loss spectroscopy, EELS）」的電子顯微鏡觀察樣本，分析切片中兩種鑭系元素訊號分別出自何處，得到兩種元素的分佈圖，最後將傳統電子顯微鏡影像與兩種鑭系元素分佈圖於繪圖軟體中重疊在一起，並為元素分佈圖套色，使各自帶有不同顏色，如綠色代表鑭，紅色代表鈰，於是得到黑白的電子顯微鏡照片上有綠色和紅色等色彩的呈現。

以鑭系重金屬替電子顯微鏡下的細胞「染色」的示意圖。圖／MRSBulletin

作者選擇鑭系元素有幾個原因，一是他們都是重金屬，在 EELS 元素分析下訊號容易辨識，另一個則是在 DAB 氧化時易一起形成沉澱且不易流失。嚴格說來，作者並非直接在電子顯微鏡下看到彩色的影像，畢竟成像的還是電子，不是光子。不過本篇文章採用的技術，讓我們可以先利用光學顯微鏡及螢光蛋白科技等優勢，觀察大範圍組織獲得較整體的概念，再藉由電子顯微鏡的高解析度了解奈米層級的結構，同時對標定的分子在細胞內的分佈狀況或交互作用，能藉由顏色的呈現更清楚的與背景影像區別，這對未來細胞顯微結構及分子分佈與功能的研究開啟了另一種可能性。

圖／MRSBulletin

〈本文選自《科學月刊》2017年3月號〉

什麼？！你還不知道《科學月刊》，我們47歲囉！

入不惑之年還是可以當個科青

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「這個產品的控油效果好嗎？」在網站上常會有人來問這個問題。控油氣墊粉餅、控油蜜粉也是網路上常被討論的產品。但其實我每次都想先回他一句：「施主，這個問題要問問你自己啊！」

為什麼要這樣問呢？因為到底什麼是控油，沒有明確的定義，每個人的想像也都不一樣。如果搞不清楚大家在講得是不是一樣的事，那就無從討論起。

今天這篇文章，我們要帶領大家了解到底什麼是真的「控油」，並且認識一些常被拿來當「控油」話術使用的成分喔！

你想像的「控油」是什麼呢？讓臉暫時不要太油好上妝？還是控制皮脂分泌？

在化妝品、保養品產業中，所謂的「控油」通常講的是：讓你臉上的油不要太失控，好上妝。

在專櫃常會有人把你的手或臉抓去試用，擦了當下，馬上還真的會有變得比較不油膩的感覺。專櫃的銷售人員就會跟你說 「我們家的產品控油功能特別好」這類的話，接下來你就會覺得對喔馬上不太油了好像有效喔，然後乖乖買單。

這是怎麼做到的呢？這邊我們要介紹大家辨識幾個常見的成分。很多控油產品會加入一些粉體，某些粉體會具有吸油或吸水的效果，所以擦了之後，油自然就感覺變少了。

常見的粉體原料介紹

常見的粉體原料我們整理如下，大家可以拿出自己的產品來對照看看：

• 二氧化鈦 Titanium Dioxide ：超常使用的粉劑。白色無臭無味，不太會刺激皮膚，是化妝品常用的遮蓋劑。素顏霜、BB霜、防曬產品，或擦了會讓你變白的產品中幾乎都少不了這個成分。

• 氧化鋅 Zinc Oxide：無機不透明的粉體，跟二氧化鈦應用範圍很接近。

• 高嶺土 Kaolin ：主要成分是含水的矽酸鋁，有吸水吸脂的效果。眼影、爽身粉、粉餅這類產很常用。

• 澱粉 Starch ：最常見是玉米或小麥做的。可以吸附水分跟油脂，但會結塊。所以現在用的都是不會結塊的變性澱粉為主。

• 碳酸鹽類 Carbonates：作用類似高嶺土，是偏鹼性的粉體，附著性好但延展性差，最常用的是碳酸鈣跟碳酸鎂。

• 滑石粉 Talc ：就是白色的天然矽酸鹽，主要是含水矽酸鎂（Magnesium Silicate），吸收性跟遮蓋性比較差，主要用在爽身粉、香粉這類產品中。

• 絹雲母 Sericite ：鱗片狀結晶的細粉，因為有絹絲光澤得名，是一種白雲母。無刺激性及毒性，常用來當作滑石粉的替代品。

• 氮化硼 Boron Nitride ：有好的附著性、延展性與分散性，可運用於蜜粉、眼底、眼影、唇膏與護膚配方。

基本上，這些粉體使用上都算安全，但就是吸油，不是「控油」。如果你的期待是「抑制皮脂分泌」，那這些成分會讓你的期望落空，但如果只是希望擦了暫時不會油光滿面，可以好上妝，那這些產品還行。

如果要真的抑制皮脂，可以怎麼做？

別用熱水洗臉

我們從最簡單的開始講起。首先「不要」用過熱的水洗臉。大家應該都有經驗，夏天臉很油，冬天臉變乾，因為溫度對於皮脂的分泌影響很大，如果用熱水洗臉，容易刺激皮脂腺分泌，使用冷水或至多溫水洗臉就可以。想知道怎麼正確洗臉，可以看這篇洗臉全攻略。

正常作息

皮脂分泌跟內分泌攸關，所以熬夜、抽菸、喝酒這類會影響內分泌的不良習慣，要儘量避免。

防曬

日曬也會刺激皮脂腺的分泌，如果沒做好防曬，臉部油脂分泌很難減少。

上面三點日常生活中可做到的，如果都做了，但還是沒效果的話，你可能需要進一步「抑制皮脂腺分泌」，在這篇文章中，就有提到多種可以抑制皮脂分泌的成分，多數是酸類。如果真的很嚴重的話，可以考慮去看醫生，一些口服或外用藥物對於異常皮脂分泌會有幫助。

這篇文章，不是要告訴你「粉體」這類的成分就不能用，或者是不好，而是希望大家學會辨識這類的成分，並了解到底這是真的「控油」，還是暫時性在「吸油」而已。每個人都不希望被騙，如果你預期的是控油，但結果只是「吸油」，那不是虧大了嗎？

上面提到的這些物質，基本上都是可合法使用，安全性也算高的物質。如果在成分中看到它，也請不要恐慌，只要科科笑一下，知道自己認出它了，不會被銷售人員的話術唬爛就好啦～～

祝福各位朋友「控油」之路順利！

參考資料：

• 《化妝品化學》，華杏出版。

• 編按：愛美是每個人的天性，不過對你而言光是看滿架的化妝品、保養品，各種醫美產品就令你眼花撩亂，更別說還有玻尿酸、膠原蛋白、類固醇這些有聽沒有懂的名詞來搗亂嗎？如果你想要聰明的美，不想要被各種不實廣告唬得團團轉，那麼泛科學這位合作夥伴 MedPartner 美的好朋友，就是你我的好朋友。

本文轉載自 MedPartner 美的好朋友 控油產品到底是控什麼油？產品銷售話術破解！

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• 【科科愛看書】從印刷機到自拍神器、從罐頭到室內空調，我們的生活因著各種創新發明而越顯便利，然而，這些發展根本不在發明者原先的構想之內，人類到底是如何接力進行創新，才造就今天的世界？在《我們如何走到今天？印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌，一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》中，作者從「玻璃、製冷、聲音、乾淨、時間與光」這六項主題切入，帶你看見跨領域的發明脈絡，讓人不禁驚呼：「傑克，這真是太神奇了！」

冰天雪地吃什麼？難下嚥的布魯茲是唯一選擇

1916 年冬，一名特立獨行且結婚沒多久的自然學家和企業家，舉家搬到北邊拉布拉多半島的偏遠凍原上。在這之前，他自己在那裡度過幾個冬天，開了一家飼養狐狸和偶爾將動物和報告送回美國生物調查局的毛皮公司。他妻子生下兒子五個星期後，她帶著小孩過去與他會合。拉布拉多半島，再怎麼說，都不是新生兒的理想居住地。氣候嚴寒，氣溫常掉到攝氏零下十七度，該地區完全沒有現代醫療設施，吃的也很不理想。拉布拉多半島天候酷寒，冬天的食物若非冷凍的，就是醃製的；除了魚，沒別的新鮮食物。正餐吃的通常是當地人所謂的「布魯茲」（brewis）：鹹鱈魚和硬餅乾。硬餅乾硬得像石頭，放在水裡煮過，並綴以用鹽處理過並炸過的小豬油塊（scrunchion）。凡是冷凍過的肉或農產品，解凍後都會變得爛糊、風味盡失。

正餐吃的通常是當地人所謂的「布魯茲」：鹹鱈魚和硬餅乾（左），並綴以用鹽處理過並炸過的小豬油塊（右）。圖／By Keith Pomakis, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

但這位自然學家在吃的方面愛嘗新，著迷於不同文化的食物。（他在日記裡記載了他所吃過的各種東西，從響尾蛇到臭鼬都有。）於是他開始和當地一些伊努伊特人去冰上釣魚，在結冰的湖面上鑿洞，擲入釣線釣鱒魚。氣溫在零下十七、十八度，因此魚一被拉出湖面，幾秒鐘內就會凍結變硬。

這位年輕的自然學家，在拉布拉多半島坐下來和家人一起用餐時，無意間發現一個有力的科學實驗。他們把從冰湖釣來的鱒魚解凍，發現它吃起來比平常的冷凍魚新鮮得多。差異如此顯著，使他開始一心要弄清楚為何結凍的鱒魚更能有效保住原味。於是克萊倫斯．伯茲艾（Clarence Birdseye）開始調查此現象，從而最終使他的名字出現在全球超市的凍豌豆、凍魚條的包裝袋上。

瞬間冷凍的鱒魚，充滿香甜好滋味！

最初伯茲艾以為鱒魚保住鮮味，純粹因為鱒魚是較晚近才捕獲，但隨著他更深入研究，他開始認為還有別的因素。首先，與其他冷凍魚不同的，從冰下捕來的鱒魚可保住原味數個月。他開始拿冷凍蔬菜做實驗，發現隆冬時冷凍的蔬菜，吃起來比晚秋或初春時冷凍的蔬菜美味。他用顯微鏡分析食物，注意到結凍過程所形成的冰晶體內有個顯著差異：失去原始風味的結凍農產品有明顯較大的晶體，而且那些晶體似乎正瓦解食物本身的分子結構。

最後，伯茲艾想到一說法來說明口感上的顯著差異：關鍵全在於冷凍速度。慢慢冷凍使冰的氫鍵有機會形成較大的晶體狀。幾秒內完成的冷凍，即我們今日所謂的「瞬間冷凍」，產生小上許多而對食物本身損傷較少的晶體。伊努伊特族漁民未從晶體、分子的角度思考這件事，但千百年來他們都藉由將活魚拉出水面，讓魚瞬間置身極寒氣溫裡，享受瞬間冷凍的好處。

伯茲艾想到一說法來說明口感上的顯著差異：關鍵全在於冷凍速度。慢慢冷凍使冰的氫鍵有機會形成較大的晶體狀。幾秒內完成的冷凍，即我們今日所謂的「瞬間冷凍」，產生小上許多而對食物本身損傷較少的晶體。圖／By Paul Wilkinson @ flickr, CC BY 2.0

他繼續實驗，腦海裡開始浮現一構想：由於人工製冷愈來愈普遍，冷凍食品的需求可能非常大，只要能解決品質問題的話。一如他之前的杜鐸，伯茲艾開始記錄他的製冷實驗，且一如杜鐸，這構想會在他腦海裡佇留十年之後，才轉化為可上市獲利的東西。那並非靈光一閃即成形的東西，而是在無比悠閒從容之中，經過一段時日逐步成形的構想。我喜歡把那稱作「慢慢成形的直覺想法」（slow hunch），那與「靈光乍現」的想法截然相反，要經過數十年才變清楚，而非在幾秒內即呈現。

伯茲艾的第一個靈感來源，乃是拉出冰湖的鱒魚保有無比鮮度一事。但第二個靈感來源的性質與前者南轅北轍：一艘裝滿腐爛鱈魚的商業性漁船。在拉布拉多半島闖蕩之後，伯茲艾回到他在紐約的老家，在漁業協會裡覓得工作。這份工作讓他親眼見到商業性漁業慣有的駭人情況。伯茲艾後來寫道：「鮮魚配送作業的無效率和不衛生，令我非常反感，我於是開始想辦法在生產階段就從易腐食物裡移除不可食的廢棄部位，用堅實、便利的容器包裝，讓魚貨在鮮度完好無損下送到家庭主婦手上。」

有了冷凍技術，人人都可以是廚神！

二十世紀頭幾十年，冷凍食品業被認為是最不入流的事業。你能買到冷凍的魚或農產品，但這種東西被普遍認為無法入口。（事實上冷凍食品品質太差，紐約州立監獄以它未達到獄囚的食品標準予以禁用。）關鍵癥結之一在於食品的冷凍溫度較高，往往只達冰點以下幾度。但此前幾十年的科學進步，已使人得以人工製造出和拉布拉多半島一樣的低溫。到了 1920 年代初期，伯茲艾已研發出一瞬間冷凍流程，把魚裝入紙箱，堆疊起來，用攝氏零下四十度的低溫冷凍。受到亨利．福特 T 型車工廠的新工業模式啟發，伯茲艾創造出「雙輸送帶凍結器」（double-belt freezer），以更有效率的生產線完成冷凍流程。他創立了名叫通用海產（General Seafood）的公司，該公司即運用這些新生產技術。伯茲艾發現，他用這方法冷凍的食品（水果、肉、蔬菜），幾乎樣樣在解凍後仍非常新鮮。

受到亨利．福特 T 型車工廠的新工業模式啟發，伯茲艾創造出「雙輸送帶凍結器」（double-belt freezer），以更有效率的生產線完成冷凍流程。圖／By United States Patent Office, wikimedia commons

這時，冷凍食品還要經過十幾年才會成為美國人主食的一部分（這需要超市和家戶廚房的冷凍庫達到足夠數量才會實現，而這數量要到戰後時期才能達到）。但伯茲艾的實驗大受看好，於是 1929 年，在黑色星期五華爾街股市崩盤前幾個月，波斯特姆穀類食品公司（Postum Cereal Company）買下通用海產公司，並迅即將它改名為通用食品（General Foods）公司。伯茲艾的冰上釣魚冒險，最終使他成為百萬富翁。他的名字出現在不帶骨冷凍魚肉的包裝盒上直至今日。

伯茲艾在冷凍食品上的突破，既是慢慢成形的直覺想法的體現，也是幾個大相逕庭的地理空間、知性空間碰撞的產物。要想像出一個瞬間冷凍食品的世界，伯茲艾需要有在嚴寒的北極區氣候養活一家人的艱苦經驗，需要與伊努伊特族漁民相處，需要檢查紐約港鱈魚拖網漁船的惡臭容器，需要具備製造零度以下低溫的科學知識，需要具體打造生產線的工業知識。一如每個重大的構想，伯茲艾的不凡構想，並非單單一個洞見，而是彼此息息相關，且以新配置方式包裝在一塊的其他數個構想。伯茲艾的構想之所以發揮了這麼大的作用，不只因為他個人過人的天賦，還因為他所結合的地方、專門技術非常多樣。

在伯茲艾取得那一發現後的幾十年裡，興起了加熱即可食的冷凍包裝食品。在如今這種講究本地取材、手工料理的時代，那類食品已經失寵，但冷凍食品問世之初，增進了人類健康，為美國人的日常飲食注入更多養分。瞬間冷凍食品擴大了食品供應的時間與空間：夏季採收的農產品能在幾個月後供人食用；在丹佛或達拉斯能吃到在北大西洋捕獲的魚。與其等五個月吃新鮮豌豆，不如一月時就吃冷凍豌豆。

本文摘自《我們如何走到今天？印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌，一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》，麥田出版。

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• 文／嚴融怡｜曾就讀中興大學土壤環境科學系，目前在中央研究院地球科學研究所擔任助理，並且在台北鳥會、胡適國小等地擔任生態解說志工；喜歡生態學、環境科學、地球科學、生物學、與科學史等領域，對科普教育和環境教育有著很大的興趣。居里夫人曾說：「我們應該不虛度一生，應該能夠說我已經做了我能做的事。」希望一生都徜徉在科學的星河當中。

一般人討論土壤生態系的成員時，往往會以微生物為主體；有的會研究土壤中甚為重要的環節動物－－蚯蚓，或是土壤昆蟲，例如膜翅目的螞蟻、蜚蠊目的白蟻與部分土棲的蟑螂，以及一些鞘翅目和半翅目的土棲幼蟲等，還有其他的小型節肢動物，例如等足目的鼠婦；大型動物的部分，可能會想到鼩鼱目的鼴鼠，和一些會鑽地道的嚙齒目鼠類等等。鳥類與土壤生態系的關係則比較少人在討論。

其實有不少鳥類的生活史也和土壤有密切的關係，這包括了育雛階段穴居於土洞的鳥類，以及築巢會使用到土壤材料的鳥類。這些鳥類雖然只有某一階段會運用到土壤環境，卻是聯繫土壤生態系與其他陸域及水域生態系重要的一環。

掘土築巢：自己的家自己挖

翠鳥科（Alcedinidae）有不少物種都是掘穴築巢者，例如翠鳥和斑翡翠。翠鳥通常會選擇河岸邊陡直的土坡育雛，利用雨季沖刷掉邊坡植被、形成裸露土坡的時期挖洞營巢，育雛期間由雌雄鳥共同分擔孵卵的工作。近幾年在臺灣，由於水泥堤岸日益取代土堤，加上氣候變遷使得降雨頻率不規律，使得翠鳥可營巢的地方日趨減少。

翠鳥的築巢需要有河川旁邊的土坡。因此水泥化的堤岸對牠們的育雛不利。圖/作者提供

與翠鳥科同樣屬於佛法僧目的蜂虎科鳥類，也會挖掘土洞或運用天然的樹洞與岩縫作為巢穴。蜂虎科鳥類的築巢方式與翠鳥相似，成群在河岸附近的砂質峭壁或水邊的土坡上掘穴築巢，挖洞由雌雄鳥輪流進行。

蜂虎有時會集體營巢（colonial breeding），有時則單獨營巢（solitary breeding）。

蜂虎的群聚築巢可以協助牠們增加巢位上的防衛能力以及透過群體覓食增加覓食效率等。圖/作者提供

燕科（Hirundinidae）鳥類有大半的鳥巢巢材都與土壤相關。一些早期發展的燕科鳥類，例如棕沙燕、灰沙燕等物種，也會以掘穴為營巢的方式。

棕沙燕的繁殖期在三到七月期間，營巢方式與翠鳥相似，但是牠們的生活群聚性很高，會成群在河岸的砂質峭壁或土坡上掘洞築巢，挖洞也是由雌雄鳥輪流進行。

以燕科和蜂虎科鳥類的集體掘穴聚落來說，牠們群聚的巢窩其實是很類似人類的社區一般。集體繁殖對這些鳥類的好處很多，包括增強對於入侵者的偵查、彼此守望相助以加強巢位上的防衛；群體覓食也能增加覓食效率，並提高幼鳥存活率。

棕沙燕是典型的穴居型燕科鳥類。圖/作者提供

興土木的鳥界有巢氏

燕科鳥類築巢能力較為演進的物種則是一些泥巢鳥（mud nest birds），牠們有辦法以濕泥、乾草等素材混合唾液來塑造碗狀泥巢（例如家燕、洋燕等）。其中築巢最極致者，還能製造封閉型的泥巢（例如赤腰燕和美國的崖燕）。牠們的泥巢相當的精緻，除了穩固的外巢結構，還提供幼雛穩固又柔軟的嬰兒床。以赤腰燕舉例，用泥丸砌好巢形後，通常還要花上一週以上的時間來鋪設巢內環境，且經常使用從其他地方撿拾來的羽毛。

由於泥巢鳥通常會運用土壤作為巢的接著劑，或直接以土壤作為巢窩主要的塑形結構體，因此不同的燕子，對於土壤的選擇其實會有一些不同。不同的燕科鳥類，對泥巢修補上的土壤採集也會有不同的情形。

Delbert等人在1970年代的研究曾發現美國的崖燕和家燕在建造鳥巢時，崖燕所選擇的泥土（mud）相較於家燕有較高的砂粒含量與較低的坋粒含量。高砂量的土壤很可能有利於改善崖燕在築巢進行操作與塑形時的容易度。在土壤有機質的部分，家燕的巢喜歡參入一些草莖、馬鬃與羽毛等較大的物質，而崖燕巢則含有少量的種子與其他細粒物質。崖燕的巢看起來就像好幾個曲頸瓶聚集在一起，對崖燕來說牠們可能想要排除掉一些笨重龐大的材料物質，然而對家燕而言那些粗大的草莖卻是用來綑綁土塊的好材料。

自然界當中還有一些鳥類也善於使用泥土來作築巢材料，像是澳洲的灰鴕鷚（Struthidea cinerea）、鵲鷚（Grallina cyanoleuca），都是以能在樹枝上建造碗型泥巢而著稱的鳥類。

通常如果在河灘地上看到赤腰燕，牠們多半正在撿取泥土或其他材料作為巢材。圖/作者提供

有些鳥類十分喜愛複雜的土洞、但自己不會修築，因此採取和其他物種合作的方式，像是穴鴞（Athene cunicularia）就依賴草原犬鼠淘汰的舊巢穴，牠們則負責幫草原犬鼠協防抵禦較大的掠食者。穴鴞還很喜歡收集牛糞來作為巢穴的填塗材料，牛糞不僅可以調節巢穴的微氣候，還能用來吸引昆蟲的聚集，便於直接在自家門口覓食，有利於哺育幼兒。

紐西蘭的大斑幾維鳥（又稱為大斑鷸鴕，Apteryx haastii），平時喜歡待在巢穴當中。通常巢穴挖成之後會先讓苔蘚與雜草生長覆蓋幾個星期後才進駐，讓偽裝作得更好。牠們甚至還會開挖數十到一百個洞穴作為躲藏之用，且每天都會改變棲息的洞穴。並且通常在夜間才會出來活動捕食各類底棲昆蟲和小型動物。

大斑幾維鳥平時故意挖掘很多個洞穴有助於躲藏，育雛也是在洞穴中進行。圖/作者提供

自然界有一些天然土洞或岩洞也是很多鳥類喜歡進駐棲息的居所，像油鴟（Steatornis caripensis）、金絲燕屬（Aerodramus）的鳥類或是一些貓頭鷹等等。油鴟和金絲燕為了應對洞穴中的活動，還會使用類似蝙蝠的回聲定位法；不過牠們用來回聲定位的聲音是我們耳朵可聽得到的頻率；油鴟的聲音非常吵雜，加上牠們喜歡群聚，國外曾有電視節目錄製了牠們在洞穴當中可怕的吵雜聲響。

這些依土而居的鳥類其實在自然界的生態當中也有著很多有趣的事物。

參考資料

1. 王怡平、袁孝維。金門栗喉蜂虎營巢地及生殖族群變遷監測。國家公園學報 15(2):31-41, 2005。
2. 袁孝維、王力平、丁宗蘇。金門島栗喉蜂虎(Merops philipennus)繁殖生物學研究。國家公園學報 13(2): 71-84, 2003。
3. 劉小如、丁宗蘇、方偉宏、林文宏、蔡牧起、顏重威。台灣鳥類誌第二版。行政院農業委員會林務局。
4. 重返台灣河川 小小翠鳥要成家（環境資訊中心）
5. DELBERT L. KILGORE, JR. AND KATHY L. KNUDSEN. ANALYSIS OF MATERIALS IN CLIFF AND BARN SWALLOW NESTS: RELATIONSHIP BETWEEN MUD SELECTION AND NEST ARCHITECTURE. DEPT. OF ZOOLOGY, UNIV. OF MONTANA, MISSOULA 59801. ACCEPTED 1 AUG. 1976.
6. Great spotted kiwi (Apteryx haastii)（ARKive）
7. Signe Brinklov, M. Brock Fenton, and John M. Ratcliffe. Echolocation in Oilbirds and swiftlets. Front Physiol. 2013; 4: 123.

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在 2016 年接連發生的兩起黑天鵝事件：英國公投脫歐、川普當選美國總統，讓眾人將目光跟舌根都轉向了「假新聞」。許多牌子老、信用（可能）好的新聞媒體批評 Facebook、Twitter、Google 等網路大公司根本是假新聞的天堂，讓眾多背景不明、沒有真的記者、資料不清不楚的假新聞機構，不僅得以大肆散播偽裝成新聞的宣傳戰，以偏頗的評論取代查證過的事實，還可藉此大賺廣告費。

然而「假新聞」一詞很快就喪失意義。現在只要政客不同意任何一則新聞內容，他們就稱其為假新聞。因此透過研究，正確地定義出哪些新聞是假新聞、這些假新聞流傳地有多廣、選民在選舉期間如何與假新聞互動（特別是在社群媒體上），便是阻止各方繼續打爛仗的唯一方式。英國牛津大學網路研究所（Oxford Internet Institute）的研究團隊決定以 Twitter 上的推文為對象進行分析，把事情講清楚說明白（點開看論文）。

當閱聽人的資訊來源極度仰賴社群媒體，那麼假新聞會對輿論產生什麼影響？圖／Max Pixel

研究方式很簡單，分成四部分：

1. 取得 2016 年 11 月 1 日到 11 月 11 日這段期間，含有跟美國政治以及選舉有關的 #hashtag 的推文，總共 2千2百萬則。
2. 接著根據使用者的資料，篩選出發送位址位於密西根州的推文。選密西根的原因是這州選民在選前對兩位主要候選人柯林頓與川普的支持度不分軒輊。這樣挑出來的推文有 138,686 則。
3. 然後再從這些推文中，篩選出有分享網路鏈結的推文，共有 25,339 則。
4. 最後就是去編碼。

首先，他們發現在 138,686 則密西根人的政治選舉相關推文中，挺川普的推文超過一半以上（56.7%），遠多於挺柯林頓的兩成（20.3%）。可見川普真的是推特總統。

另一個點是，他們原本預期會發現很多機器推文，但可能是因為限定密西根州的原因，機器推文佔比很低，只有 2%。

重點來了，被當成美國人範本的密西根人都分享些什麼網路鏈結呢？研究團隊將包含鏈結的 24,783 則政治推文分成五大類。第一類是來自專業新聞組織（記者跟作者身份明確、報導有憑有據、符合新聞產製道德規範），第二類是專業的政治內容（來自政府單位、政黨與候選人，還有專家），第三類是「其他政治新聞與資訊」，包括：

• 「垃圾新聞」：研究者指的是為了宣傳目的，充滿極端思維、陰謀論、非常偏頗、刻意製作出來的假消息。單位不明確、沒真的雇用專業記者或作者、用許多情緒化的言詞、敘事充滿謬誤、而且愛用大寫！
• 來自維基解密的消息
• 來自獨立公民社群與網站的文章或連署
• 幽默、娛樂類
• 宗教類
• 俄羅斯生產的消息
• 入口網站如 Yahoo, AOL… 等的鏈結

第四類則是連結到其他網站，但與政治無關，第五類是連向已經消失的網頁。結果研究者發現令人尷尬的結果…

圖／politicalbots.org

含鏈結推文中，只有 25.9 ％ 的鏈結是來自於第一類的專業新聞組織，來自第二類專業政治內容的竟然只有 3.4 %。

而含有垃圾新聞鏈結的推文竟然也佔了 25%！跟來自專業新聞的比例幾乎一樣。而如果再把來自未經驗證的維基解密內容、以及俄羅斯產的新聞內容加上來，則高達 46.5%！也就是說，在投票前，在 Twitter 上被熱烈分享轉傳的鏈結中，將近有一半的內容都是不可信的宣傳戰訊息。

而且根據推文發佈的時間點，研究團隊更發現在 11 月 7 日，也就是投票前一天，網友分享垃圾新聞的行為更是猛烈，比例大為提高，相對地就壓縮了來自專業新聞組織的內容。

來自專業新聞組織的資訊和新聞，被分享率在投票前一天（11/7）跌到谷底。圖／politicalbots.org

難道這就是社群媒體時代，民主選舉的宿命嗎？不，研究團隊還找了個對照組。今年年初，德國也舉行了聯邦總統選舉，雖然德國真正的國家領袖是總理（現任為梅克爾），總統沒什麼實權，但總統選舉也有後續大選風向球的代表性，因此一樣是政黨爭奪的目標。

團隊用類似的研究方式（點開看論文），他們收集了今年二月 11~13 日的 121,582 則推文，其中 17,453 則包含外部鏈結，然後再重新檢視，得到 14,852 則推文樣本。他們發現右翼民粹黨派 AfD （德國另類選擇）在推特上聲量頗大，雖然該黨支持的候選人最終沒有出線，但從推特上來看是一股蠻強的力量。

接下來一樣把推文裡包含的鏈結分類，不過跟先前針對美國密西根人的調查，兩國間的差異可真大。

• 來自專業新聞組織的鏈結有 44.9 %  (密西根只有 25.9 %)
• 來自專業政治內容的有 13.7 %  (密西根只有 3.4 %)
• 來自垃圾新聞網站+俄羅斯生產的內容，也就是基本上不可信的占 12.8% （密西根高達 46.5 %）

雖然選制不同、國情不同……眾多因素都不同，但總體而言，德國人看來還是比起美國人來得明理許多。儘管如此，研究者也發現，選前在 Twitter 上獲得最多分享的前三名鏈結都是極端右翼反政府的內容，還是得警惕警惕，慎防納粹如九頭蛇般再起。

兩篇初步研究呈現出美、德兩國人民在社群媒體上不同的文化。不禁讓我好奇要是拿台灣的數據來研究看看，結果會是怎樣？不過台灣人少用 Twitter，肯定得從 Facebook 爬資料了。在此也特別歡迎政治、傳播、社會學領域的研究者分享你對於如何研究「假新聞」的見解喔。

文獻來源：

• Junk News and Bots during the U.S. Election: What Were Michigan Voters Sharing Over Twitter?

• Junk News and Bots during the German Federal Presidency Election: What Were German Voters Sharing Over Twitter?

   

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• 【科科愛看書】從印刷機到自拍神器、從罐頭到室內空調，我們的生活因著各種創新發明而越顯便利，然而，這些發展根本不在發明者原先的構想之內，人類到底是如何接力進行創新，才造就今天的世界？在《我們如何走到今天？印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌，一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》中，作者從「玻璃、製冷、聲音、乾淨、時間與光」這六項主題切入，帶你看見跨領域的發明脈絡，讓人不禁驚呼：「傑克，這真是太神奇了！」

一路走來始終如一的銫原子

精確計時，根本來講，就是要找到或製造出，以始終如一的節奏振盪的東西：東升的太陽、圓缺的月亮、祭壇燈、石英晶體。

二十世紀初期，在尼爾斯．波耳（Niels Bohr）和維爾納．海森堡（Werner Heisenberg）等科學家領軍下發現了原子，啟動了能量和武器方面一連串令人嘆為觀止且致命的創新：核電廠、氫彈。但原子這門新學科也揭露了一項不為人稱道但同樣重要的發現：人類所知最始終如一的振盪器。波耳研究銫原子內繞軌運行的電子的行為，注意到它們以驚人的規律性運動。電子未受擾於山脈或潮汐的混沌牽引，打出一個比地球自轉還要可靠數個數量級的節奏。

最早的原子鐘於 1950 年代中期造出，立即為精確度設下一個新標竿：從此我們能測量毫微秒，精確度比石英的微秒高出千倍。那一躍進最終使國際度量衡大會得以於 1967 年宣布改造時間的時刻已經到來。在這個新時代，地球的主時間將用原子秒來測量：「銫原子同位素 133 基態超精細能階躍遷的 9,192,631,770 個週期所持續的時間」定為一秒。一天不再是地球自轉一圈所花的時間，而是在世界各地兩百七十個同步原子鐘所計算出的八萬六千四百個原子秒。

最早的原子鐘於 1950 年代中期造出，立即為精確度設下一個新標竿：從此我們能測量毫微秒，精確度比石英的微秒高出千倍。圖／By National Physical Laboratory, Public Domain, wikimedia commons

但舊的計時器未就此完全消失。今日的原子鐘其實用石英機械來計秒，倚賴銫原子和其電子來修正石英計時的隨機偏離。世上的原子鐘每年根據地球軌道的混沌漂移重設時間，增添或調快一秒以使原子節奏和太陽節奏不致偏離同步太遠。時間紀律的多種科學領域－天文學、電磁學、亞原子物理學，都牢牢嵌在主鐘裡。

原子時間的魔法無處不在

毫微秒的出現或許讓人覺得像是個深奧難解的轉變，只有出席度量衡大會的那類人會感興趣。但原子時間的出現已徹底改變了日常生活。

當手機試圖確定其所在位置，至少抓下三個來自衛星的這些時間戳，由於信號從衛星傳送到你手上的 GPS 接收器需要一段時間，三個時間戳所報的時間有些微差異。報出較晚時間的衛星，比報出較早時間的衛星來得近。衛星的所在位置完全可以預測，因此手機能用三個時間戳進行三角測量法，算出其確切位置。圖／By El pak, Public Domain, wikimedia commons

全球航空交通、電話網、金融市場，都倚賴原子鐘毫微秒程度的精確。（世界若沒有這些現代鐘，高頻交易這一備受唾棄的行為會於一個毫微秒裡消失無蹤。）每次低頭瞄一眼智慧手機以查看自己所在位置，就是在無意間查看了安置在近地軌道衛星中的二十四個原子鐘所構成的網絡。

那些衛星一再發送出最基本的信號，無休無止：時間是 11 點 48 分 25.084738 秒……時間是 11 點 48 分 25.084739 秒……當手機試圖確定其所在位置，至少抓下三個來自衛星的這些時間戳，由於信號從衛星傳送到你手上的 GPS 接收器需要一段時間，三個時間戳所報的時間有些微差異。報出較晚時間的衛星，比報出較早時間的衛星來得近。衛星的所在位置完全可以預測，因此手機能用三個時間戳進行三角測量法，算出其確切位置。

用 GPS 航向偉大的航道吧！

一如十八世紀的海軍導航員，GPS 藉由比較時鐘來斷定你的所在位置。這在鐘表史上其實屢見不鮮：計時上的每個新進展，都使我們在支配地理上得以有相應的進步―從船，到鐵路，到航空，到 GPS 皆是。那是愛因斯坦若地下有知會大為激賞的一個想法：測量時間成為測量空間的關鍵。

下次你低頭看手機以查明當下幾點幾分或你身在何處，就像僅僅二十年前以同樣動作查看手表或地圖時，想想那個充滿人類巧思的廣大、多層次網絡，那個已架設定位而使那一動作成為可能的網絡。

你能看出當下的時間，全拜以下諸多成就之賜：了解電子如何於銫原子內運行；知道如何從衛星發送微波信號以及如何測出那些信號確切的傳送速度；能把衛星安放在地球上空可靠的軌道，當然還有使衛星離開地表所需要的火箭科學；能在一組二氧化矽裡引發穩定的振動──遑論處理資訊、使資訊呈現於你手機上所不可或缺的計算與微電子學方面和網絡科學方面的種種進步。

如今你不必知道這些東西就能看出現在幾點幾分，但進步就是那樣運行的：我們愈是建造龐大的科學知識庫、技術知識庫，就愈是把它們隱藏。每次你查看手機以了解現在幾點幾分，你就受到那種種知識無聲的幫助，但那些知識你看不到。這當然予人很大的便利，但也使人看不出自伽利略於比薩大教堂對著祭壇燈胡思亂想以來，我們已有多少進展。

本文摘自《我們如何走到今天？印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌，一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》，麥田出版。

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• 文/Ryan Tang
  出生香港的80後，在東京大學成為核子物理博士。現在於日本理化學研究所工作。經常要向親朋好友解釋核子物理不是關於核電廠而煩惱。

最近不少教科書要重寫了，因為科學家發現和人工合成了 4 個新元素。它們分別是第 113 號元素 Nihonium（Nh）、第 115 號元素 Moscovium（Mc）、第 117 號元素 Tennessine（Ts）和第 118 號元素 Oganesson（Og）。我有幸能於元素 113 的發現之地，日本理化學研究所，和大家淺淡元素，發現 Nihonium 的過程及其意義，最後討論基礎科研對社會的關係與貢獻。

source：Engineersonline

原子是由外層電子和中心原子核組成。原子核又分別由質子和中子組成。不同數目的質子構成不同的元素。例如氫是最輕的元素，只由一粒質子組成。生命所必須的元素-炭是由六粒質子組成，加上不同數目的中子組成不同的炭同位素。有些同位素比較穩定，可是更多是不穩定，且有放射性，衰變成另一元素或同位素。

例如穩定的碳-12 是由 6 粒質子和 6 粒中子組成；相反，碳-14 則多了 2 粒中子，變得輕微不穩定了，其半衰期為 5,400 年。另一種同位素碳-10，因少 了 2 粒中子，也是不穩定的。實驗室人工合成的碳-20，質子對中子比例為 6:14，差不多有 2 倍之多，屬於極不穩定的同位素，其半衰期只有十萬分之二秒——就算在宇宙中自然產生也會立即衰變。我們看看核素圖（圖 1），縱軸是中子數，橫軸是質子數。其中黑色的是穩定原子核，其他顏色是不穩定原子核（帶放射性）。可見，只有適當質子數和中子數的原子核才會穩定。越重的穩定原子核就需要越多的中子以維持穩定，讀者不妨想想為什麼（註 1）。

只有適當質子數和中子數的原子核才會穩定。圖／wikimedia

概念上，任何元素（原子核）只是不同數目的質子和中子的組合，好像任何人只要願意也可以合成任何新元素，發現新元素好像只是技術的問題，跟理論無關。現實比想像中複雜，有理論也有技術的限制。簡單的想法是，把兩粒自然界最重的鈾原子核放在一起，不就可以像泥膠混合般得出更重的原子核，不是嗎？神奇的大自然告訴我們不是。

在上圖中，越重的穩定原子核，就需要更多中子才會穩定。若把兩粒鈾原子核合成，就沒有足夠中子束縛整個新原子核，只要一合成就會裂解，分散成數個原子核。而且，要把兩粒帶正電荷的原子核合在一起，就需高速碰撞以抵抗靜電斥力。可是，太高速又會把原子核撞散，太低又不足以其中抵抗靜電斥力。再者，原子核很小，要增加碰撞機會就要加強原子核流束流量，打中後又要再偵測確認，涉及大量尖端科技。

在 2004 年，日本理化學研究所的森田浩介研究組¹，以大約十份之一光速（剛剛可抵抗靜電斥力），讓鋅- 70（註 2）碰撞鉍- 209（註 3）做的環形標靶。標靶同時高速轉動，散發打擊時產生的熱量。當鋅- 70 和鉍- 209 碰撞後，有些融合，有些分裂，產生很多不同原子核。這些原子核會注入一個由大型雙極磁鐵為主的分離器²以分離出元素 113。為了確認是元素 113，分離器後放置多個探測器， 以偵測出元素 113 衰變出的一連串氦-4 （註 4）。實驗總共發現了 4 粒元素 113 ，其合成機率為 1020 分之 1。從實驗可知道元素 113 的物理性質，例如結合能量，半衰期，衰變過程等等，把科學知識界線往前推進。

森田浩介教授（左）。source：Wikimedia

核子物理發展以來，人類一直很好奇為什麼地球上的元素會如此分佈、為什麼黃金那麼稀少，為什麼稀土元素又那麼稀有。這只是地球獨有現象，還是其他行星，甚至其他星系也一樣呢？現在已知原子核有三千多種，只有 278 種是穩定。其它原子核雖不穩定，但也是受束縛（註 5）。那麼究竟邊界在哪裏（註 6）？為什麼邊界在那裏？現今的核力理解仍不足以作準確而一致的預測，而所有預測也必須有實驗證據支持。其中一項預測指元素 126 附近存在一個「穩定島」，有一些未發現的極重穩定元素，若然是真，那就跟希格斯粒子發現一樣有重大意義。由此可見，合成新元素的意義不只合成，還驗證我們對核力理解。嚴格來說，合成新元素和預測未來本質上是沒有太大分別，都是驗證我們對世界的理解。

人們一直很好奇為什麼地球上的元素是這樣分布，這只是在地球上，還是火星金星水星以及其他星系也是這樣呢？圖／By NASA, Public Domain, wikimedia commons

通過合成新元素，我們可以更了解束縛原子核的核力，解開太陽系組成，前世和今生的秘密，從而推論我們在宇宙中的位置。在應用方面，了解原子力有助我們處理核廢料，研發更可靠的反應堆。不少科技也可同步發展，例如冶金、新材料研究、低溫技術、真空技術、超導、新型雷射、高速晶片、資訊處理等。實驗設備和檢測器設計建造都需要和工業合作。有時研究所需的科技未必存在，「迫使」工業（或夥同其他研究所）研發新技術。例如建造大型超導磁鐵，因而開發的低溫、真空、治金、冷卻、測量等技術，為以後建造性能更優越的磁鐵打下基礎。而這些技術均可以廣泛應用於不同領域，例如醫療、災難拯救、交通、輸電等。

由此可見，科研和社會是息息相關，而香港人以為做科研是很「離地」，只是管中窺豹。我以為是因為香港沒有成熟科研體系，很少跨學科研究和合作，缺乏本土工業作為科研與社會的橋樑，知識要很久才能走出研究所。而大眾也誤解「IT」就是科研，身邊很少朋友是研究員，也無從知道科研為何物，就更加不明白科研對社會的關係及貢獻。科研、工業和社會，三者其實是互相支持的。科研帶領工業技術的發展，工業令社會進步，而社會進步又能支持科研。或者反過來，社會的需要推動工業，工業促進科學的發展，科學又培養人材以貢獻社會。其實全球化之下，各國的科研一直為香港帶來好處。例如電腦電信等科技，沒有多少是來自香港的，但香港在售賣和應用這些技術是領先世界。

• 編按：本文作者為香港人，因此此段以作者的角度看香港的科學研究。

總括來說，發現新元素除了需要匯聚頂尖技術與頭腦，也會有助社會發展。合成元素 113雖然是小發現，沒有即時的應用，但是其成功是集合整個日本科學、工業及社會力量，取名為 Nihonium 是當之無愧。縱觀科學發展史，很多科學發展並非憑空誕生，科學進步不是跳躍式，而是一步一步「走出來」：由無數發現累積而成。合成新元素正如當年太空人阿姆斯壯在月球上說：「這是我一小步，卻是人類一大步。」

參考資料：

• K. Morita ​et al. ​: J. Phys. Soc. Jpn. 73(2004) 2593-2596
• K. Morita ​et al. :  J. Phys. Soc. Jpn. 73(2004) 1738

註解：

• 註​ 1​：質子帶正電荷，會產生強大的靜電斥力，只靠質子和質子間的強核力不足以束縛整個原子核。而且靜電斥力是長程力，整個原子核都感受到，但強核力則為短程力，只有附近的核子才能感受到。所以，需要更多的中子，加強強核力的強度和分布，才能維持原子核穩定。不過，太多中子又會令原子核變得不穩定。這是因為 中子和中子之間的強核力也不足以束縛這兩粒中子。原子核複雜及神奇之處可由此可略知。
• 註 2：鋅（Zn），30 粒質子，又稱亞鉛。穩定同位素是鋅-66，鋅-67，和鋅-68。鋅廣泛應用於工 業，也是很多合金不可或缺的元素。
• 註 3：鉍（Bi），音必，83 粒質子。鉍-209是穩定的。由於化學特性跟鉛相似，而又不像鉛般傷害人體，所以經常替代鉛。例如在很多化妝品和藥物中。
• 註 4：氦（He），由兩粒質子組成。氦-4 是穩定的原子核。其結合能為所有原子核中最高。
• 註 5：就如在一口井中，在井底是穩定。在井中間是不穩定，會掉落井底。在井中，沒有外力下不能離開井，所以是受束縛的。在井外，就沒有受井的束縛。
• 註 6：以註 5 的比喻，即井口有多大，形狀如何。

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文／蔡坤憲｜St. John’s College Hamilton 物理教師

紐西蘭的國民義務教育有 13 年。 15、16 歲之前的學生，約是台灣的國三畢業生，在紐西蘭受教育，其實是沒有很大的「升學」壓力。相較於在台灣，有升高中與升大學這兩個大型的考試關卡。紐西蘭的學生則是從 Year 11 開始，約為台灣國三或高一的年紀，連續三年，每年都要接受全國性的評量，所謂的「 NCEA 評量」。

NCEA 是 The National Certificate of Educational Achievement（教育成就國家證書）的縮寫，從 1997 年開始計畫，於 2002 年開始 Level 1 的評量，之後於 2003 年與 2004 年陸續開始 Level 2 與 Level 3 的評量。至此， NCEA 算是正式上路，是紐西蘭一系列教改的產物之一，也是紐西蘭獨創的教育品牌。

紐西蘭獨創的教育品牌 NCEA，賦予學生的成績單除了數字以外更多的意義。圖／ Glenn Minshall, Flickr

 NCEA 源自於對「分數」含義的反思

NCEA 的設計，是出自於對「分數」的反思：在傳統的制度上，學生在學期末的成績單上會得到一個分數，例如物理 80 分。然而，這個數字透露出怎樣的訊息呢？除了知道它比 90 分低，比 70 分高之外，還有哪些有意義呢？舉例來說，一位物理拿 80 分的同學，他比較適合機械系或是光電系呢？

簡單來說， NCEA 就是紐西蘭高中生三年的成績單。這份成績單的內容，不僅僅是一堆數字，而更像是一份「學習歷程表」，詳細地記錄著學生在高中三年的學習成就。以英文（這裡的國文課）為例，未來的雇主或大學教授在選才時，可以清楚地看出來，一位「英文好」的學生是口才好，還是文筆好？而文筆好的同學，專長是在論說文或抒情文？是擅長寫詩或是寫小說等等。

評量的具體做法是，由紐西蘭資格審定局（NZQA）負責，依據課綱的學習領域，把每個科目中，學生需要學會的知識或技能，具體的列出各個「成就標準」（Achievement Standard），再依據這些成就標準的性質，決定評量的方式，以及每個評量的學分數（credit）。評量的方式有兩大類，一是在平時在學校內部舉行的考試，稱為「內部評量」（Internal Assessment），例如英文課的演講或讀書心得報告、音樂課的演奏、戲劇課的表演、物理的實驗或研究報告等；另一類在年底時舉行的全國性考試，方式就是傳統的紙筆測驗，稱為「外部評量」（External Assessment）。

NCEA 的名稱很簡單，就是 Level 1，Level 2 與 Level 3。紐西蘭國家規定，學生至少需要修畢 NCEA Level 1（取得 80 個以上的 Level 1 學分）才可以離開中學，去就業或是就讀其它職業學校或大專院校。換句話說，很多學生在讀完 Year 11 之後，便離開中學了。

沒有「一百分」的考卷

紐西蘭其實是個很講究「甜言蜜語」的國家，回想我剛在這裡開始寫教師評語時，印象最深刻的就是要如何跟家長「告狀」，譬如說，對於上課愛講話的同學，我們說他「傾向於在不恰當的時機進行社交活動」，對於成績不好的同學，則是說他「潛力還沒有完全發揮」。另一方面，一些稱讚學生的用語，例如：Wow、How smart、Awesome、Good boy/gir l等也逐漸成了我的口頭禪。

至於考卷的成績，則不是一個冰冷的數字，而是分為 NA、A、M 與 E 四級，分別代表：不及格（Not Achieve）、及格（Achieve）、優秀（Merit）與卓越（Excellence）。如果你稍微留意，這四個等級之中，表達「負面」訊息的只有一個，另外三個都是說「正面」訊息。

接下來，我以去年 Level 1 Science 的一道力學試題為例，約為台灣國三或高一基礎物理的程度，跟大家分享這裡的考試方式，以及紐西蘭獨創的教育品牌 NCEA 的評量方式。

問題：游泳池

小明和小華準備跳水。

a.  小明從2 m 高的跳板跳水，0.6 s後抵達水面，他的平均速率為何？

b.  小明（48 kg）在爬上2 m高的跳板之後，共做了多少功？

c.  小華的質量為52 kg。與小明爬上2 m高的跳板相比，為什麼小華爬上5 m高的跳板，所做的功會較大？（此問題不需要計算）

d.  小華從5 m 高的跳板跳水進入游泳池。計算小華在剛剛抵達水面時的速率大小（假設能量守恆）。你的答案應該包括：

· 寫出小華在跳水前所具有的能量名稱，以及他在剛剛抵達水面時所具有的能量名稱。

· 計算小華在剛剛抵達水面時的速率大小。

e.  解釋為何小華在真正跳水時，抵達水面時的速率會較你在（d）小題計算的結果。

為方便讀者閱讀，我只把題目中的人名 Chris 改成小明，Ian 改成小華，其餘則是全文翻譯。讀者可以拿一張白紙，以 15-20 分鐘為限，先試著回答這一道試題，再對照稍後的評分標準來評分，親身體驗一下紐西蘭的高一物理試題。

錯綜復雜的階段給分法

這整份力學試卷共有三大題，以 A4 大小印刷，每頁含試題與答題空間（參見附圖一），含封面以及最後兩頁的額外答題空間，共有 15 頁，正文部分含題目與答題空間共 12 頁，因此，每一份紐西蘭的試卷都是「一本小冊子」（參見附圖二）。

附圖一，力學試題範例。圖／物理雙月刊

附圖二，每一份試卷都是一本小冊子。圖／物理雙月刊

評分標準與我們常見的「解答」不同，而是根據每道子題的難易程度，明確地制定出分段給分的的標準，其中的「且」與「或」則是評分時需要特別注意的關鍵字。

表格中的「證據」是指「顯示理解的證據」，類似一般所謂的解答。當然，我們都知道正確的解答與思路往往不只一種，所以老師或閱卷人會有自己專業上的判斷，對於有疑義的部分，則要特別挑出來，再找另一位閱卷人獨立閱卷；這個過程稱為「複審」（Moderation）。

這個複審機制，不僅限於年底的國家考試，包括我們在學校進行的內部考試，在任課老師初次閱卷之後，都會由各科負責人召開複審會議，老師之間會針對有疑義的試卷，互相協調評分的標準。依照評量的等級，每個班級會以亂數產生一份名單，抽樣挑出試卷，依規定送給外校不認識的老師，或是送到紐西蘭資格審定局進行複審，以確保全國的評分標準是統一的。內部評量的試卷，要在學校的檔案室內保存三年，以備抽查複審之用。

每一個題目依難易程度，會有不同的得分等級，以此題為例，（a）小題最多只能得到 A；（b）與（c）小題則依學生回答的內容，分段給分，部分正確的為 A，完全正確的為 M；（d）與（e）小題類似，也是分段給分，最多可獲得到 E，如表一。

表一　評分標準：

這一題的總成績計算方式是：如果學生拿到二個 E，得分是 E8，這也是這一題的滿分。二個 E，但其中有一個小錯誤，則是 E7。拿到三個 M，得分為 M6；二個 M 是 M5。四個 A 是 A4，三個 A 是 A3。二個 A，則是屬於不及格的 N2，只有一個 A，則是 N1。全錯的話就是 N0。摘要如表二。

表二　總成績計算方式：

整份力學試卷，有三道類似這樣的題目，建議答題的時間為一個小時。每一道題的滿分都是 E8。因此，整份試卷的滿分是 24 分，得分介於 0 與 7 之間，會在成績單上顯示 NA；得分介於 8 與 13 之間，會在成績單上顯示 A；得分介於 14 與 19 之間，會在成績單上顯示 M；得分介於 20 與 24 之間，會在成績單上顯示 E。

這份試卷的官方名稱是「展示對於力學相關問題的理解」（Demonstrate understanding of aspects of mechanics）。對於通過這項「成就標準」的同學，在紐西蘭資格審定局發出的正式成績單上，除了列出他有選修 Level 1 Science 之外，還會包括這項成就標準的名稱，4 學分，以及他在這個成就標準上所獲得的成績（A，M 或 E），讓他未來的老師或雇主知道，他對於力學問題的理解程度為何，而不只是籠統的一個「高一基礎科學 80 分」。

結語：為什麼要這麼麻煩？

如果您是老師，不知道你是否已經感覺到，要改這樣一份卷子的難度，這不僅不能用電腦閱卷，也不是單純的打勾或打叉就好。我剛開始學這種閱卷方式時，其實是有點「痛苦」的，然而，仔細一想，老師用這樣的態度來「審視」學生的學習成果，也是應該的，而不是只想著給他一個分數就好。

我們都知道當老師，給學生適當的「回饋」（Feed back）是很重要的。這也是每位老師都會在考試後講解考卷試題的主要理由，透過試後的檢討，我們希望學生知道自己在哪裡犯錯了，下次可以避免相同的錯誤。然而，很多的時候，學生可能知道「不要這麼做」，但卻未必知道「應該要做什麼」。這也是紐西蘭教育當局發明出來的一個新字：老師不僅要給學生 Feed back，更要 Feed forth。意思是，除了事後的回饋之外，事前的建議也很重要。這也就是這個「A、M、E 系統」的精神：對於一位已經「及格」的同學，透過這份評量，他可以知道自己可以如何去增強、改善自己的理解，讓自己往「優秀」、「卓越」去做提升。

這個方式也為「按部就班」提供了很明確的方向。相對於比較傳統的方式，就是只提供學生一個正確的解答（這裡的 E），讓學生自己去摸索出路。這樣的評量方式，可以讓學生很明確的知道自己已經理解到什麼程度，也可以知道該在什麼地方或朝哪個方向去努力。而且也是用「鼓勵」的方式，來取代「責備」的方式，讓學生知道：你已經很好了，如果你可以這樣做，就更好了！

本文摘自《物理雙月刊》38 卷 12 月號 ，更多文章請見物理雙月刊網站。

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3/31是國際跨性別現身日（International Transgender Day of Visibility），此節日是由跨性別權利運動者蕾切爾•克蘭德爾（Rachel Crandall）於2009年發起[1]，跨性別指的是心理狀態與原生性別不完全一致的人，例如說電影《丹麥女孩》的主角莉莉·艾爾伯（Lili Elbe）和《當他們認真編織時》的主角凜子。廣義來說在男女二元光譜之外的非性別二元（Non-binary）的人都包含在內。

有別於11/20的國際跨性別紀念日是以紀念因恐跨（transphobia）而被殺害跨性別的紀念性質，「現身日」則是以正面的方式慶祝跨性別為社會中的一員且為自己感到驕傲。今年在世界許多地方都有慶祝活動：像是英國倫敦舉辦了非競賽型的跨性別駭客松，為了讓大眾了解世界各地經常發生針對跨性別的犯罪活動以及增進跨性別社群的權益；TDoV 2017在加州舊金山舉辦了兩天的活動，30號在推特總部舉辦由YouTube Red原創的「This is Everything: Gigi Gorgeous」影片欣賞會，31號則是有大型的慶祝晚會；美國北卡羅萊納州則是有跨性別藝術家的作品展覽與拍賣會。

代表跨性別的旗幟

今天來聊聊數學和跨性別可以有怎樣的關係呢？這個問題可以從文學裡頭找到答案。知名小說家東野圭吾在《單戀》這本小說裡頭以一貫的懸疑、謀殺為劇情的故事裡頭，探討跨性別的生活處境與多元面貌，用極富詩意的莫比烏斯環（Möbius strip）「Möbius strip」比喻性別狀態。

Photo source：博客來網路書店

莫比烏斯環是一個數學上的拓樸結構，只要將長紙條的一端扭轉180度再接到另一端黏起來，就可以得到只有一個面的莫比烏斯環。莫比烏斯環出現在許多藝術作品中，像是二十世紀的藝術大師艾雪（Maurits Cornelis Escher）創作的三條蛇互相咬住對方的〈莫比烏斯環(一)〉和紅色螞蟻在莫比烏斯環上不斷向前爬像是無限符號∞的〈莫比烏斯環(二)〉以及〈騎士〉。台灣有一部與跨性別有關的紀錄片就叫做《莫比烏斯》。

莫比烏斯環。圖／ByDavid Benbennick, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

小說家用莫比烏斯環描述性別狀態

如果是普通的一張紙，背面不管到哪裡都是背面，而正面永遠都是正面。兩者不會有相遇的一天。但若是莫比烏斯環，心想是正面而往前進的話，不知不覺間就會繞到背面。換句話說，兩者是相通的。這世上的所有人，都身處在這條莫比烏斯環之上。沒有完全的男人，也沒有完全的女人。不但如此，每個人手上的莫比烏斯環都不只一條。

性別氣質或是性向可以變換且非二元的特性經常以光譜做為比喻，小說家超脫出凡人的視角以數學拓樸結構描述性別狀態，可以不知不覺地從裡繞到外又能夠從外繞到裡，而且還是在同一個面上。如同書末〈M/W的悲劇〉一文所寫，人的靈魂同時具有男性和女性，一種有如莫比烏斯環「∞」的狀態，也像是將英文字母M和W上下疊在一起的樣子[1]。

小說中東野圭吾還用了比例這個數學概念解釋性別狀態：

假設男人是黑石，女人是白石，原本所有人就不是徹底的黑或白，而是居於由黑至白的漸層當中。

每個人身處於漸層上的位子，會因為那一天的身體狀況或四周環境而左右挪移。就算是我或你，也會因為日子的不同，有時靠近女人那一端。不過就算百分之九十五的黑變成百分之九十的黑，也不會產生決定性的影響。但如果百分之五十的黑變成百分之四十五的黑，就差的遠了。如此一來，白的部分就多了百分之十。

黑和白之間有無限多種灰階，有些人的顏色和出生時的顏色很接近，有些人的顏色則是在灰階較為中間的位置就像是跨性別，用數學的說法只是比例不同而已。而比例並不是永遠固定不變的，而是在面對不同情境或是人物之下可能有不同的組合。

正好我之前的文章曾經介紹過在花蓮可以看到莫比烏斯環的石雕創作，是德國藝術家瓦勒里歐‧奇瑪裘（Valeriu Ciumacu）製作的〈世界可以是不同的〉，作品說明現實的兩個層面在本質可以是一體的；從不同角度觀看一個物體也會有不同的解釋，因此世界可以是不同的。此作品的色調符合小說中黑和白的比例關係，名稱與內涵也巧妙呼應跨性別呈現的多元氣質。

Photo source：作者提供

莫比烏斯環看似沒有實用功能，卻能夠在文學和藝術作品裡詮釋人類的內心世界，在意想不到的地方發揮了用處。

參考資料：

1. 陳國偉，M/W的悲劇–東野圭吾《單戀》解說
2. 花蓮縣石雕博物館，世界可以是不同的

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文／余海峯｜馬克斯．普朗克地外物理研究所博士後研究員

牛頓曾說過，他之所以有如此科學成就，是因為他站在巨人的肩上。

1906 年的諾貝爾物理獎頒給量度出電子電荷、證明電子是比原子更細小的次原子粒子的約瑟．湯姆森（Joseph Thomson）。上次我們討論過 1905 年的得奬者萊納證明了陰極射線是由電子所構成的，但仍未能量度出電子的電荷和質量。一路回看科學的發展史，就能夠讓我們了解每個重大發現是如何環相扣，互相影響。

湯姆森的諾貝爾獎官方照片。圖／nobelprize.org

當時大部分科學家測量電荷數值都是靠氣體動力學的幫助。略去實驗細節，其原理就是首先產生出一個足夠大、能夠被直接測量的總電荷，然後想辦法計算出粒子（電子或原子）的數量。把總電荷除以粒子數量，就得到每個粒子的電荷大小了。這個方法不但迂迴，誤差也很大。

湯姆森則利用一個當時已知的現象：電荷會吸引空氣中的水蒸汽。他利用 X 光產生出許多電子，並放出水蒸汽。這些電子就會各自吸引水蒸汽，形成可見的水蒸汽粒子。湯姆森通過測量這些水蒸汽粒子受重力影響而下降的速度，就能計算出每個水蒸汽粒子的大小。由於湯姆森知道空氣中有多少水蒸汽，他就能算出有多少個水蒸汽粒子。

最後，因為湯姆森知道實驗中的總電荷，假設每個水蒸汽粒子裡只有一個電子，他就可以計算出一個電子的電荷了。

湯姆森在1934年時拍攝了一支講解他如何發現電子的影片，可以到諾貝爾獎官網觀賞。

湯姆森的計算發現電子的電荷為 -1.1×10^-19 C，與用氣體動力學算出的範圍吻合。現代的測量數值為 -1.602×10＾-19 C，比湯姆森的數值大 30％ 左右。現在看來，雖然湯姆森的實驗結果並不非常準確，他仍把當時的大範圍誤差收窄到允許進一步發展理論的程度。

然而，湯姆森的研究並未停止於此。得到了電子的電荷，他繼續測量電子的質量。原來，就是湯姆森發明了我們在初中科學學過的質譜分析法（mass spectrometry）。利用電場加速電子然後再用磁場使其偏轉，就能得出電子的質荷比（mass-to- charge ratio）。由於湯姆森已經算出電子的電荷大小，他就得出電子的質量小於原子質量千分之一的結論。

因此，湯姆森證明了電子是比原子更小的次原子粒子。他更發展了原子與電子的理論模型，認為電流的成因是電中性的原子失去了帶負電的電子，剩下了帶有同樣數值正電荷的原子核。換句話說，湯姆森證明電流的負電荷的流動而非正電荷。事實上，早於18世紀，著名的班傑明．富蘭克林（Benjamin Franklin）已經提出過這個理論，但一直要等到百多年後才被湯姆森證實。科學發展，就是如此耐人尋味。

圖／Max Pixel

讀科學發展史，往往能把從前學到的科學概念連繫起來。把科學知識與科學家的故事放回一起，更有趣味之餘，也更能豐富理科學生的人文面向。至少，我是這麼認為的，這也是我寫科普文章的原因。

本文摘自《物理雙月刊》38 卷 12 月號 ，更多文章請見物理雙月刊網站。

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• 【科科愛看書】在浩瀚無垠的宇宙中，誰願意寂寞寂寞就好？自古以來，每當人們仰望星空，都希望找到其他生命的痕跡，即便旅途漫長艱辛，我們也從未停止腳步。讓我們跟著《五十億年的孤寂：繁星間尋找生命》了解人類探詢外星生命的故事，或許有生之年，你我便能在光年以外，找到外星好厝邊。

劃時代望遠鏡，揭開宇宙面紗

當哈伯望遠鏡在二十一世紀頭十年或二十年達到使用年限後，它就會脫離軌道墜入太平洋，一台更具革命性的全新自動軌道天文台，將會取代它的位置。1996 年，發布了哈伯望遠鏡的後繼者──「新一代太空望遠鏡」（Next Generation Space Telescope）；2002 年，為了向在阿波羅計畫光榮時代帶領 NASA 團隊的局長致敬，而改名為「詹姆士．韋伯太空望遠鏡」（James Webb Space Telescope，JWST）。

這台望遠鏡的任務是全面揭開宇宙最初星系的面紗，這個星系在哈伯望遠鏡的最深空影像中，只顯現為一個小紅點。詹姆士．韋伯太空望遠鏡將只是個開頭，因為美國天文學社群很快就會擬定計畫，設計出更多又大又有野心的太空望遠鏡；就像一名貪得無厭的饕客，在菜單上選了好幾道足以撐破肚皮的前菜一樣。

向在阿波羅計畫光榮時代帶領 NASA 團隊的局長致敬的「詹姆士．韋伯太空望遠鏡」。圖／By NASA, Public Domain, wikimedia commons

正當 NASA 持續加碼在詹姆士．韋伯太空望遠鏡上的時候，系外行星學也開始快速興起。天文學家第一次能理性地討論找到另一個類地行星的可能，並得到可觀的公眾利益和人們的讚揚。

這些行星獵人計算出來，若是隔著星際距離觀看我們的行星，在一張哈伯深空的影像中，地球會比一個典型的星系還要稍微黯淡一些。理論上來說，那是詹姆士．韋伯太空望遠鏡可以偵測到的東西，且該望遠鏡確實在「讓和恆星有段距離的年輕氣體巨行星呈現在影像中」這點上表現傑出。

但實際上，可居住行星太靠近比它們亮太多的母星，這會導致計畫中的望遠鏡，無法獲取能滿足行星獵人或其大眾粉絲所需的高動態影像。舉例來說，在可見光的範圍內，我們的地球就比太陽暗了大約一百億倍，這個數字代表著，地球每反射一個光子到太空，太陽就會噴出超過一百億個。在紅外線中，其對比則會稍微好一些—在這個波段中，太陽只比地球亮大約一千萬倍。

天文學家喜歡把「拍下繞著似日恆星的另一個地球」和「從幾千英哩外，拍攝一隻螢火蟲在一個明亮光點附近飛舞」做類比，但簡單的事實更有力：要拍下一顆環繞恆星的岩石行星，就有如捕捉一粒靠在熱核能火球邊緣的灰暗砂粒，或是像拍攝一根緊貼著點燃氫彈但自己沒有點燃的火柴一般。要做到這點，你得先要有辦法擋住上百萬或十億個熱核光子，才能讓行星的光子被看見。對幾乎所有的恆星來說，地球大氣的模糊干擾，排除了從地面做出準確測量的可能性—只有太空中的軌道天文台，才能傳收任何環繞其他恆星的可能可居住行星光芒。

想找外星生命？重重考驗等著你

在 1996 年初美國天文學會於德州聖安東尼奧（San Antonio）舉行的一場會議上，就在傑佛瑞．馬西揭露其研究團隊首度發現熱木星後不久，日後將成為 NASA 局長的丹．高丁（Dan Goldin）登台報告了關於「NASA 在後詹姆士．韋伯太空望遠鏡時代可以立刻做些什麼，來支援搜索其他可居住行星」的誘人前景。

高丁企圖重塑 NASA 與天體生物學相關的整體科學計畫，並由新的生命搜索太空望遠鏡擔任主打明星。他解釋，「大約從現在開始的十年後，」NASA 將準備好發射「行星發現者」這種軌道天文台，它不但可以定位可能可居住的行星，還能透過多種星光阻擋技術，拍攝該行星的低解析影像。這個軌道天文台將在每一小團行星碎點的光譜中，尋找大氣中的生物標識。

這是 NASA 第一次向公眾提及日後所謂的「類地行星發現者」任務概念，高丁對入迷的觀眾說，如果「類地行星發現者」在鄰近恆星發現了有機會的行星，那麼「或許在二十五年內」就會打造企圖心更大的望遠鏡，以「能看見海洋、雲朵、大陸和山脈的解析度」，來拍攝那些行星。高丁為一個並不遙遠的未來做出排程，在那之中，多虧美國的財富智慧，外星地表地圖可讓全球各地學校教室的牆壁增色。他接著又說，在二十一世紀的某一刻，那些顯現為可居住的行星，會成為自動星際探測機的首要目標。

在高丁的如意算盤中，「類地行星發現者」可能會在 2006 年升空，未來則由一座 2020 年代前半登場的太空望遠鏡接班；屆時那台新望遠鏡將開始在任一鄰近的系外類地行星上，實施蘭德麥奈利（Rand McNally）地圖繪製。

然而不幸地，詹姆士．韋伯太空望遠鏡的發展，最終比計畫要困難許多。為了要拍攝最早的恆星和星系，這台望遠鏡需要比哈伯大上很多的主鏡，並且需要為拍攝分子雲、巨行星和最早星系最明亮放射的紅外線而特別進行優化。它也得要進行低溫冷卻，好讓其內在熱度不會洗去宇宙曙光期的微弱光線。最後，它不能在近地軌道上運作，因為我們地球有如電燈泡一樣的紅外線光芒，會污染精細的觀測結果。

經過許多年的眾多開發週期，設計終於拍板定案：詹姆士．韋伯太空望遠鏡將配備 6.5 公尺的主鏡，其集光區域將近哈伯的七倍，並安置於地球與太陽連線上的一個穩定點，離地球有一百萬英哩，約比地球跟月球的距離遠四倍。

這望遠鏡的每一個方面，都需要大規模的新技術。一面有波音七三七那麼長、那麼寬的多層「太陽罩」，保護著望遠鏡以及整套特製最先進的儀器和偵測器。這整套組合無法讓任何現有火箭裝載，因此為了要發射出去，整個軌道天文台要像摺紙一樣折疊起來；在它於太空深處張開之前，就像蛹中的蝴蝶一樣。為了要能摺疊，詹姆士．韋伯太空望遠鏡的主鏡會分成十八片可調整角度的鍍金六角形，每一片都以極輕且高毒性的鈹金屬雕製而成。

韋伯太空望遠鏡將安置於地球與太陽連線上的一個穩定點，離地球有一百萬英哩，約比地球跟月球的距離遠四倍。然而它所需要的技術實在太高，發展比預期難上非常多。圖／By NASA/ESA, Public Domain, wikimedia commons

多個國際夥伴簽約打造這個儀器或是提供發射載具，但 NASA 將負擔主要成本，初估大約是十五億美元。發射時間則預定在 2010 年前後。隨著該計畫真正的複雜度和實際規模逐漸明朗，成本預估不斷持續上修，但該增加的資助卻越來越不見蹤影，以至於詹姆士．韋伯太空望遠鏡所需的費用，得從 NASA 其他太空科學計畫挪來使用。到最後，光是技術開發就要花上二十億美元。

詹姆士．韋伯太空望遠鏡的進度表開始失控，計畫總成本不斷膨脹，只好將越來越多的主要支出向後挪移。到了 2012 年，詹姆士．韋伯太空望遠鏡的建造、測試、發射，以及頭五年的運作費用，總共估計將近九十億美元，而發射日期不會早於 2018 年。

被金融海嘯沖垮的太空計畫

詹姆士．韋伯太空望遠鏡的「分娩痛」，又因為反覆的國家與全球經濟災難加劇，並在 2008 年開始的經濟大衰退達到頂點。在大衰退中，美國政府花了上兆美元，來防止主要銀行和其他金融機構全面崩盤。一度預期會穩定成長的 NASA 預算，此刻還幸運地維持平盤，但即便如此仍無法趕上通貨膨脹的速度。1990 年代由總統柯林頓所儲存建立的上兆元聯邦剩餘資產，在 2000 年代因減稅和繼任總統小布希的失控開支，轉為數兆美元的虧損。

在哥倫比亞號太空梭事故之後，小布希委任一項大膽的新任務給 NASA，讓這單位又回到 NASA 原本的後阿波羅時代計畫：打造新的重型運載火箭，然後用它們回到月球，並把人送往火星。這任務日後被稱做「星座計畫」（Constellation program）。

但小布希其實並沒有提供足夠的資助，也沒有來自美國國會的大力支持，更沒有在他首度發表後再度提起這計畫。就跟小布希任內開始的眾多政府計畫一樣，星座計畫看起來唯一的長處，就是把幾十億美元的公共資金與聯邦資金，轉移到與此脈脈相連的私人承包商金庫裡，而那些單位總是只回報一丁點結果而已。

小布希委任一項新任務給 NASA，後阿波羅時代計畫：打造新的重型運載火箭，然後用它們回到月球，並把人送往火星。這任務日後被稱做「星座計畫」。然而這個計畫更加劇了韋伯太空望遠鏡的難產。圖／By NASA, Public Domain, wikimedia commons

2006 年，NASA 選擇從它的科學預算中挪用數十億美元，支撐小布希這個失敗的計畫，而讓詹姆士．韋伯太空望遠鏡的開發陷入混亂之中，並讓一個即刻的 TPF 開發與發射計畫正式宣告「無限期延遲」，而沒了指望。並不是每個人都為這損失哀悼—許多不是研究系外行星的天文學家已經開始覺得，「類地行星發現者」的狹隘目標和預計成本，對於他們同樣需要太空望遠鏡但乏人關照的子領域來說，幾乎是種生存威脅。確實，有些人甚至主動透過具影響力的研究團體和計畫委員會，以遊說方式阻止它的進行。

經過多年不上不下的結果和超過一百億的支出後，星座計畫在 2010 年由總統歐巴馬中止，但這已經對 NASA 科學計畫造成損害。為了資助詹姆士．韋伯太空望遠鏡，整個單位被迫縮編，延後或取消幾乎所有下一代天文物理學及行星科學的主要任務。這個軌道天文台若想成功，只有在有效排除 NASA 絕大多數太空科學代表作的龐大花費下，才有可能辦到。隨著前一代老化的太空望遠鏡一台接一台地破損故障，不論詹姆士．韋伯太空望遠鏡最終何時升空，屆時天上都可能只剩下這台望遠鏡，獨自在一個突然沒有其他大型軌道天文台的天空中，望向宇宙的邊緣以及時間的起點。

在缺乏金錢和強大機構支援的情況下，「類地行星發現者」就跟那些遙遠的恆星一樣，如此地遙不可及。因為計畫持續延遲超支，美國國會也反覆威脅要把支助詹姆士．韋伯太空望遠鏡的資金抽掉，哈伯望遠鏡的接班計畫也就可能無法達成。就算達成，望遠鏡的可用年限也只有十年，因為屆時其燃料儲存將會用盡，設備也會退化。天文學家私下議論，由哈伯開啟的黃金時代恐怕就要結束了。

哈伯大夫：我們並不孤單

這個想法讓約翰．格朗菲德（John Grunsfeld）的心情格外沉重。這位留著大八字鬍的天文物理學家，也是歷經五次太空梭任務的 NASA 太空人。他的五次任務中，其中三次就是造訪哈伯望遠鏡。哈伯望遠鏡能夠成功，有不少部分得歸功於格朗菲德在三次哈伯維修任務中，在創紀錄的五十八小時半太空漫步時，套著太空裝展現了精湛的修復工夫。媒體盛讚格朗菲德是個英雄，稱他為「哈伯大夫」。透過將太空梭駛入軌道，維修史上最具生產力的太空望遠鏡，再以同一台望遠鏡研究脈衝雙星以及其他異常迷人的天文現象，格朗菲德經歷到 NASA 載人太空計畫與科學太空計畫的強大協同利益。

約翰．格朗菲德是歷經五次太空梭任務的 NASA 太空人。哈伯望遠鏡能夠成功，有不少部分得歸功於格朗菲德在三次哈伯維修任務中，在創紀錄的五十八小時半太空漫步時，套著太空裝展現了精湛的修復工夫，因此被稱為「哈伯大夫」。圖／By NASA, Public Domain, wikimedia commons

他針對花在國際太空站與太空梭上的上億美元，以及維持太空望遠鏡黃金時代所需的資助深思。並思考 NASA 生氣蓬勃的載人探索計畫，該怎麼像太空梭和大型軌道天文台計畫一樣，再一次與這機構純然的科學研究一同打造強大的合作關係，好讓雙方都大幅獲益。2003 和 2004 年間，他擔任 NASA 的首席科學家，協助開發小布希星座計畫的科學應用；結果發現，巨大火箭拿來發射特大號天文望遠鏡，跟把太空人送往月球一樣管用。舉例來說，這樣的火箭可以在不耗費大量成本且把主鏡切片折疊的艱難條件下，就把詹姆士．韋伯太空望遠鏡發射出去。它也能讓更大的 TPF 式軌道天文台變得更便宜。然而，當這計畫的科學預算蒙上一層飢餓的陰影時，事情變得事與願違。

在完成最後一次哈伯維修任務後，2010 年年初，格朗菲德離開 NASA，前往馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所擔任副所長。在差不多兩年的任期內，他與研究所所長—天文學家麥特．曼騰（Matt Mountain）緊密合作，替該研究所某天可能也會著手的 TPF 式望遠鏡打下基礎。他們把自家設計很巧妙地縮寫為 ATLAST（總算），全名為技術進階大口徑太空望遠鏡（Advanced Technology Large- Aperture Space Telescope），讓它成為一台除了其他功能外，還能傳送可能可居住的系外行星影像的重負荷天文學儀器。哈伯大夫就此成為了「類地行星發現者大夫」，或是「總算大夫」。

格朗菲德擺脫了備受矚目的 NASA 公僕角色之後，在新職位任職的他講起話來變得熱心而詳盡，甚至會主動提及打造新軌道天文台，來尋找其他行星及生命的重要性和價值。然而，2011 年下半年，格朗菲德的電話響起，那通電話來自一個 NASA 工作的朋友。NASA 希望他回來擔任科學任務部的副行政官—這職位將會讓格朗菲德執掌全球最大一筆純科學預算，儘管這筆預算過去未曾達成 NASA 的無數任務。

他接受了，並在回歸 NASA 後，馬上收斂起自己過去對打造「生命搜索用太空望遠鏡」暢所欲言的擁護，取而代之的是一種強調 NASA 所有科學計畫都要保持平衡的謹慎公眾人格。雖然在外星地球搜尋方面沒有給予大膽的新資助，但格朗菲德的好友和舊交都沒忘記他以前的熱情。在我花了將近一年與 NASA 媒體團隊進行徒勞的 e-mail 往來，期盼能採訪到格朗菲德副行政官後，我對先前訪談中格朗菲德副所長的暢所欲言，充滿了欣慰與確幸之情。

「哈伯和韋伯太空望遠鏡，可能會讓宇宙中是否有其他生命的問題懸而未決，」他說。「在下一世代的大型太空望遠鏡中，我們需要的能力，是觀察最靠近我們的一千顆恆星周圍，每顆可能可居住行星的大氣層和其表面特色。」

我們終將發現自己並不孤單，我們終將發現其他可居住行星，原則上每一顆人類都能造訪，這就是未來的大局面。

「而我想說服公眾、美國國會以及未來的政府當局，這樣的下一步是值得投資的。」很明顯地，格朗菲德讀過齊奧爾科夫斯基。

本文摘自《五十億年的孤寂：繁星間尋找生命》，八旗文化出版。

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• 【科科愛看書】從印刷機到自拍神器、從罐頭到室內空調，我們的生活因著各種創新發明而越顯便利，然而，這些發展根本不在發明者原先的構想之內，人類到底是如何接力進行創新，才造就今天的世界？在《我們如何走到今天？印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌，一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》中，作者從「玻璃、製冷、聲音、乾淨、時間與光」這六項主題切入，帶你看見跨領域的發明脈絡，讓人不禁驚呼：「傑克，這真是太神奇了！」

只許成功不許失敗的氯革命

顯微鏡和測量方法兩者迅即在打擊細菌上開闢一個新戰線：藉由替廢棄物安排好輸送路線，使其遠離飲用水，人類可用新化學物質來直接打擊細菌，而非間接予以打擊。在這個第二戰線上，美國紐澤西州醫生約翰．李爾（John Leal）是關鍵戰士之一。一如他之前的約翰．斯諾，李爾是個既替人治病的醫生，也對更廣泛的公共衛生問題非常關注，特別是與受污染的供水有關的問題。

他的關注源於切身之痛：內戰期間他父親喝了充斥細菌的水，而在痛苦煎熬中慢慢死去。他父親的戰時遭遇，為受污染的水和其他健康風險在那個期間所造成的威脅，提供了有力的統計數據說明。第一四四團有十九人戰死，但有一百七十八人於戰時病死。

在美國南北戰爭時死於衛生環境的士兵比戰死的還多，約翰．李爾的父親就是受害者之一。圖／By Thure de Thulstrup, Public Domain, wikimedia commons

李爾嘗試用多種方法來殺菌，但早在 1898 年，就有種毒物特別引他關注：次氯酸鈣。那是種具有潛在致命性的化學物質，較為人知的名稱是氯，但當時也被稱作「漂白粉」（chloride of lime）。這個化學物質當時已作為公共衛生藥品廣為流通：爆發傷寒或霍亂疫情的房子和鄰里常用此化學物質殺菌。

但此舉完全未能壓制住靠水傳播的病，因為把氯投入水中的觀念，此時尚未獲普遍認可。歐美各地的城市居民，一想到漂白粉的刺鼻味，就必然聯想起傳染病。那肯定不是人希望在自己的飲用水裡聞到的氣味。大部分醫生和公衛當局不接受這一作法。

有個著名化學家說：「化學殺菌這想法本身就讓人很反感。」

但有了工具讓李爾既可看到傷寒、痢疾之類疾病的病原體，又可測量病原體在水中的多寡，他始相信氯在用量得當的情況下，能比其他任何方法更有效地除去水中的危險細菌，且不會對飲水的人帶來任何威脅。

李爾後來在澤西市供水公司找到工作，負責監管帕塞伊克河（Passaic River）流域的七十億加侖飲用水。這一新工作，為公共衛生史上最古怪、最大膽的干預行動創造了有利條件。1908 年，該公司因為他們不久前完工的水庫、供水管承包工程（相當於今日價值數億美元的工程），陷入漫長的法律訴訟。此案法官批評該公司未能供應「純淨無害」的水，命令他們另外建造昂貴的污水管，以將病原體阻絕在該市飲用水之外。但李爾知道污水管效用有限，特別是在大暴雨時，於是他決定把他最近進行的氯實驗付諸最後測試。

在幾乎完全保密且未得到政府當局許可（和未知會一般大眾）的情況下，李爾決定把氯加入澤西市水庫。在工程師喬治．華倫．富勒（George Warren Fuller）協助下，李爾在澤西市外的布恩頓水庫（Boonton Reservoir）蓋了一個「漂白粉添加設施」。這作法風險極大，因為當時一般大眾反對以化學物質過濾，但法庭的裁定沒給他充裕的時間，而且他知道實驗室測試對外行人來說毫無意義。

「李爾沒時間做試點研究。他的確沒時間建造一個示範規格的設施來測試這項新技術，」麥可．麥圭爾（Michael J. McQuire）在《氯革命》（The Chlorine Revolution）中寫道：「李爾知道，如果漂白粉添加系統無法控制加入的化學物質的數量，輸送到澤西市的水裡殘留有大量高濃度的氯，這道工法就算失敗。」

李爾後來在澤西市供水公司找到工作，負責監管帕塞伊克河流域的七十億加侖飲用水。這一新工作，為公共衛生史上最古怪、最大膽的干預行動創造了有利條件－把氯加入澤西市水庫。圖／By Lithium6ion, Public Domain, wikimedia commons

氯化消毒的世界，成為孩子們的快樂天堂

那是史上第一次將城市供水大規模氯化。消息一傳出去，外界初步的反應似乎把李爾看成瘋子或某種恐怖分子，畢竟喝下數杯的次氯酸鈣會要人命。但李爾做過夠多的實驗，知道少量的這種化合物對人體無害，卻能殺死許多種細菌。這項實驗的三個月後，李爾被叫上法庭為他的作為辯護。整個訊問過程中，他極力捍衛他的公共衛生創舉：

問：醫生，你能舉出世上還有哪些地方，試過以同樣方式把漂白粉放進有二十萬城市居民的飲用水裡？
答：二十萬居民？世上沒有這樣的地方，它從未被人這樣試過。
問：從未？
答：它未曾在這樣的條件下或在這樣的情況下試過，但未來它會被使用許多次。
問：澤西市是第一個？
答：受惠於它的第一個。
問：澤西市是第一個被用來證明你的實驗有益或有害的地方？
答：不能這麼說，先生，是第一個受惠於它。實驗已經結束。
問：你有告知市民你要做這個實驗？
答：沒有。
問：你有喝這個水？
答：有，先生。
問：你會毫不猶豫把它拿給你的妻子和家人喝？
答：我認為它是世上最安全的水。

最後，這樁官司李爾幾乎全勝收場。此案的法官特助寫道：「關於那個問題，我裁定並報告，這個裝置能使輸送到澤西市的水純淨無害……能有效除去水中的……危險細菌。」支持李爾之大膽舉動的數據，幾年後即變得不容置疑：澤西市等享用加氯飲用水的城鎮，傷寒之類靠水傳播的疾病劇減。

李爾在澤西市法庭上接受反詰問時，控方檢察官一度指控他從其加氯創舉中牟取龐大金錢報酬。檢察官不屑說道：「如果這個實驗結果良好，那你可就發大財了。」李爾從證人席打斷他的發言，聳聳肩說：「我不知道哪裡可發財；對我來講沒有改變。」與其他人不同的，李爾未想過替他在布恩頓水庫率先使用的氯化技術申請專利。凡是想提供「純淨無害」水給自家客戶的水公司，都可無償採用他的構想。沒有專利限制，不用繳使用許可費，於是，全美，最後全世界，市政當局迅即把氯化列為標準作業程序。

約十年前，大衛．卡特勒（David Cutler）和格蘭特．米勒（Grant Miller）這兩位哈佛大學教授，著手查明 1900 至 1930 年氯化（和其他濾水技術）在全美各地施行期間所帶來的衝擊。由於全美不同地方的疾病率，特別是嬰兒死亡率的現存資料非常廣泛，也由於當年氯化系統是以交錯方式啟用，卡特勒和米勒得以非常精確地掌握氯對公共衛生的影響。他們發現乾淨的飲用水使美國一般城市的總死亡率下降了四成三。更令人驚嘆的，氯與過濾系統使嬰兒死亡率降低了七成四，孩童死亡率也有幾乎一樣程度的降低。

在此應該停下來思考一下那些數據的意義，把它們抽離冷冰冰的公共衛生統計領域，放進實際生活經驗的領域。一直到二十世紀，身為父母者都還得面臨一個無可逃避的事實，即生下的子女裡至少有一個早夭的機率非常高。失去小孩很可能是今日我們最無法承受的悲痛，但在過去，那是稀鬆平常的人生遭遇。

一直到二十世紀，生下的子女裡至少有一個早夭的機率非常高。如今那一稀鬆平常的遭遇已變成難得一見，保住性命―保護自己小孩免受傷害―比以往容易許多。圖／By mulan @ flickr, CC BY-SA 2.0

如今，至少在已開發世界，那一稀鬆平常的遭遇已變成難得一見。保住性命──保護自己小孩免受傷害──比以往容易許多，功臣之一是大規模工程的施行，另一個功臣則是次氯酸鈣化合物和微小細菌兩者看不見的互撞。推動那場革命的人未致富，其中只有少數人出名。但他們在我們生活裡留下的印記，從許多方面來看，比愛迪生或洛克斐勒或福特的影響還要深遠。

自由的比基尼美女？都是「小氯氯」的功勞！

但氯化不只是為了挽救性命，還為了玩樂。一次大戰後，萬座加氯的公共浴室和泳池在美國各地開張；游泳成為必學的技能。在兩次世界大戰之間，新的戲水公共場所帶頭挑戰規範婦女端莊行為的舊規則。市立泳池興起之前，戲水女人通常全身裹得像要去坐雪橇一般。到了 1920 年代中期，女人開始露出小腿；低胸單件式泳衣於數年後出現。不久後，1930 年代，出現露背泳衣，接著出現兩件式泳衣。

「整個來講，1920 至 1940 年，女人的大腿、臀形、肩膀、肚子、背部、乳形都開始公開暴露。」史學家傑夫．維爾策（Jeff Wiltse）在其研究游泳的社會史著作《爭奪的水域》（Contested Waters）中如此寫道。

我們能從單單物質的角度衡量這一轉變：十九、二十世紀之交，一般女人的泳衣需要十碼的布；到了 1930 年代底，一碼布就夠了。我們往往把 1960 年代視為變動的文化態度促使日常時尚有了最劇烈改變的時期，但比起兩次世界大戰之間女人身體愈露愈多一事，還是相形見絀。的確，若沒有游泳池興起，女人的時尚可能還是會找到另一個裸露的門徑，但即使真是如此，似乎也不可能發生得那麼快。

但氯化不只是為了挽救性命，還為了玩樂。一次大戰後，萬座加氯的公共浴室和泳池在美國各地開張；游泳成為必學的技能。在兩次世界大戰之間，新的戲水公共場所帶頭挑戰規範婦女端莊行為的舊規則。圖／IMDb

約翰．李爾把氯倒進澤西市水庫時，當然未特別想到讓戲水女人裸露大腿，但一如蜂鳥的翅膀，某領域的改變，在另一個層次的存在引發看似不相干的改變：一兆隻細菌死在次氯酸鈣之手，二十年後，對女人露出身體一事的基本看法徹底改觀。

一如許許多多文化改變，並非氯化一事獨力改變了女人的時尚。許多社會性、技術性因素合力使泳衣布料變少：各種早期的女權主義、好萊塢鏡頭戀物式的凝視，更別提那些穿著較暴露泳衣的明星。但若非大眾共同將游泳視為休閒活動，那些時尚會少掉一個重要的展示場所。此外，氯化之外的那些說法（同樣言之有理持之有故），通常奪走所有目光。

上街頭隨便找個人問什麼因素在推動女人的時尚，他們必然會指出好萊塢或印刷精美的通俗雜誌，但往往不會提到次氯酸鈣。

本文摘自《我們如何走到今天？印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌，一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》，麥田出版。

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1992 年，著名的古生物學家霍納（Jack Horner）在蒙大拿西北方的雙麥德遜組（Two Medicine Formation）發現了一種暴龍科（Tyrannosauridae）恐龍的化石，並簡短的在其研究中提到了這個發現。

霍納認為這具標本其性質與裘德河組（Judith River Formation）的強健懼龍（Daspletosaurus torosus）相當類似，雖然其地質年代早了約一百萬年，但很可能是強健懼龍與雷克斯霸王龍（Tyrannosaurus rex）之間的過渡物種。在 2001 年，另一具胃裡仍包含著幼年鴨嘴龍殘骸的化石出土於該地層，此後還有至少三件標本被歸類為暴龍科的標本出土於此。

霍氏懼龍的模式標本 MOR 590。圖／By James St. John. Gallery, CC BY 2.0, wikimedia commons.

加拿大的古生物學家柯瑞（Philip J. Currie）在檢視了許多暴龍科化石後，認為這些雙麥德遜組的暴龍科很可能是懼龍的一種，但仍須進一步的確定這些標本彼此間的關係。此後，這些標本很長一段時間被稱之為「雙麥德遜的暴龍」（Two Medicine tyrannosaurid）而沒有被歸類。

經過了 20 多年的漫長歲月，「雙麥德遜的暴龍」現在終於有了正式的身份－「霍氏懼龍」（Daspletosaurus horneri）。霍氏懼龍生存於距今約 7500 萬年前白堊紀的坎帕階（Campanian），身長約 9 公尺，在被霸王龍取代之前，牠們曾是北美洲的頂級掠食者。

幼年的霍氏懼龍頭骨。Tim Evanson, CC BY 2.0, wikimedia commons.

一般而言，動物臉部的軟組織都是相當難以保存的，不僅因為這裡的皮膚覆蓋相對的薄，在動物死後經常最先會被腐食者啃食殆盡。所幸霍氏懼龍的頭部結構保存相當完好，於是古生物學家卡爾（Thomas Carr）對比了北美短吻鱷、鴕鳥和火雞等動物試圖重建霍氏懼龍臉部的軟組織。

單純從骨骼當中重建軟組織似乎事件難以想像的一件事，但生物的骨骼其實充滿了可能的線索，當生物體本身仍活著的時候，這些骨頭上佈滿了肌肉、血管通道與神經，而不同質地的軟組織就會在骨骼上留下不同的紋理，並藉此比對現存的鱷魚和鳥類來重建霍氏懼龍的面部結構。他們發現霍氏懼龍的面部結構與鱷魚具有高度的相似性，相較於鳥類的吻部前端已經演變為堅硬的角質喙，他們推測霍氏懼龍的臉上很可能布滿了大面積的塊狀鱗片。

不同於雷茲（Robert R. Reisz）等人的看法，卡爾（Thomas Carr）等人認為暴龍科的霍氏懼龍可能不帶有嘴唇，且臉部佈滿了大面積的塊狀鱗片。圖／By Dino Pulerà.

過去古生物學上經常討論這些帶有著巨大牙齒的獸腳類恐龍是否也帶有嘴唇，包括保羅（Gregory Paul）和雷茲（Robert R. Reisz）等人認為常見的古生物復原圖中讓霸王龍這樣的獸腳類恐龍牙齒外露顯然是不合邏輯的。因為沒有嘴唇的保護，口腔中分泌的唾液很難滋養暴露在空氣中的牙齒，最終將會使得牙齒表面的牙釉質碎裂，即使是像暴龍科恐龍這樣一生都能夠不斷更換牙齒的動物，經常性的汰換牙齒勢必要付出相當高昂的代價。

不同於雷茲的看法，卡爾等人認為像霍氏懼龍這樣的暴龍類恐龍很可能不帶有嘴唇，他們的嘴邊血管通道顯示霍氏懼龍也很可能像鱷魚一樣佈滿了外皮感測器官（Integumentary Sensory Organ, ISO），而沒有多餘的空間能夠容納嘴唇。

懼龍的重建模型。圖／By 盧楓山

現今的鱷魚能夠透過這層外皮感測器官來探測周遭的環境，其下有著高密度的神經網路連接能夠感應觸覺、震動和壓力的受器，即使是輕觸水面所泛起的漣漪都能使牠們快速的感應到獵物存在！如果像霍氏懼龍這樣的暴龍科恐龍具備這樣的利器，無怪乎他們能夠成為晚白堊紀勞亞大陸（Laurasia）上最成功的頂級掠食者。

資料來源：

• Carr, T. D. et al. A new tyrannosaur with evidence for anagenesis and crocodile-like facial sensory system. Sci. Rep. 7, 44942; doi: 10.1038/srep44942 (2017).

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是的，耳朵加了洋蔥。圖/《食神》影片截圖

近期，一則標榜把洋蔥芯放入耳朵一整夜，就可以緩解耳朵裡的任何炎症，減輕痛苦的神奇妙方，在某些社群傳了開來。這一個標榜自然通俗療法的敘述中指出「洋蔥中含有磷酸，有助於淨化血液、抵抗細菌感染……」而能保持耳朵健康、預防感染或幫助治癒感染。

然而，細究追溯這則訊息，雖有許多無稽之處，但也有一些有趣的古老經驗隱身其中……

你想過把洋蔥放進耳朵裡嗎？圖／By Hafiz Issadeen @ flickr, CC BY 2.0

所以我說，那個磷酸呢？

若說魔鬼藏在細節裡，那麼流言中最荒謬的錯誤，也往往出現在看起來最陌生的名詞身上。這個流言中標榜可以淨化血液抵抗細菌的磷酸，其實是一種肥料、洗滌劑、食品工業常見的無機酸，除了可用來生產製造酸性環境來達到消毒效果的產品以外¹，事實上磷酸並沒有抗菌、消炎的功效。

若多考慮以磷酸為原料所製造的磷酸鹽類，這類物質更廣泛地應用在食品工業中，例如魚、肉類加工；讓蚵仔保水性變好更為肥美²。而在身體中，磷是組成細胞膜上磷脂質的重要元素；磷和鈣能組成磷酸鈣沉積在骨骼與牙齒中；更有調節神經傳導、荷爾蒙分泌等關鍵作用³，但仍沒有抗菌消炎的功效。

更有趣的部分，是洋蔥的成分中其實並沒有磷酸。退一步言，若概括考慮食物中的含磷物質，每一百公克洋蔥的含磷量約為 29mg ^{4, 5}，其實在食物中的含磷量是相當低的。倘若含磷真的能有助於消炎殺菌，或許每一百公克含磷 715mg的干貝⁶，會是更強大的選擇（笑）。

莎草紙上的古埃及秘方

不過，把洋蔥當作耳疾用藥，倒也不是空穴來風的腦補流言。西元前 1550 年古埃及人所創作的埃伯斯紙草文稿（Eber papyrus）中，即記載了多種物質的醫療用途和療效。例如將洋蔥、大蒜、蜂蜜等材質作為傷口敷料；也可將洋蔥汁加熱後，可滴入耳朵內；在考古研究中，更發現一些木乃伊的耳朵裡有洋蔥⁷。

連木乃伊都有發現洋蔥放在耳朵中。圖／By Paul Hudson @ flickr, CC BY 2.0

古埃及的經驗隨著歷史與文化的傳承到了三千年後的英國（這不是神鬼傳奇），1653 年，英國學者 Nicholas Culpeper，在他出版的 Complete Herbal 一書中，以系統化的資料庫方式，編目了數百種草藥特性與醫療方式。他在書中記述了將洋蔥汁滴入耳朵內，可減緩痛苦與噪音⁸。1986 年，一份刊載於耳鼻喉科期刊的研究中，更回顧了近兩世紀以來的文獻，發現洋蔥持續以草藥學和家庭偏方的型態，被人們視為耳疾的治療或舒緩方式⁹。

千年傳統的全新研究成果？

如果洋蔥真的有神奇的療效，這相當可能代表洋蔥身上有著某一種或數種物質，剛好具有抗菌或抑制發炎的作用。而在近年生物化學與臨床實驗上，也能觀察到洋蔥萃取物對部分細菌與真菌，有顯著的生長抑制效果^{10, 11}。

分別分析洋蔥萃取物的成分，一種名為木犀草素（Luteolin）的物質，可能是洋蔥得以抑菌的原因之一。木犀草素是一種黃酮類化合物，富含於芹菜、香菜、花椰菜、洋蔥葉、胡蘿蔔、辣椒、蘋果皮、菊花等植物，可用於治療高血壓、發炎與癌症等疾病¹²。

木犀草素（Luteolin）結構。圖/Wikimedia

另一個可能，是如洋蔥、大蒜、蔥、韭菜等蔥屬植物細胞中，含有大蒜素（Allicin）。近年來也有相當研究證實，大蒜素具有抑制細菌與真菌生長的效果^{13, 14}。此外，當大蒜素從植物細胞釋出後，也會有部分分解為二烯丙基二硫（diallyl disulfide, DADS）這種具有良好抑菌效果的有機硫化物。也因此，確實有廠商正利用大蒜萃取物，來開發具有止痛療效的耳滴藥劑^{15, 16}。

大蒜素（Allicin）結構。圖/Wikimedia

「專業問題，專業解決」

雖然說，以洋蔥作為耳疾替代療法，並不是毫無根據的流言。洋蔥的部分成分，也被證實有抗菌消炎的效果。然而，這樣的替代療法或草藥滴劑，並不被主流醫學界所認可。

美國兒醫學會（AAP）和美國家醫學會（AAFP）在 2004 年的診療指引指出「基於有限和有爭議的數據，補充和替代醫學（CAM），並不推薦用於治療急性中耳炎（AOM）」¹⁷。美國耳鼻喉科學會（AAO-HNS）在 2011 年的臨床診療指引中，也指出「目前仍無充分證據，足以制定補充和替代醫學作為兒童中耳積水（OME）的診療方式」。

前衛生福利部部長林奏延醫師策畫的「華人育兒百科」也建議兩歲以下幼兒是中耳炎好發的年齡層，若發現幼童有耳朵痛等症狀，應由兒科醫師診斷。平時居家也可藉由維持乾淨、避免二手菸環境、施打肺炎鏈球菌與流感疫苗；以及哺餵母乳增加免疫力等方式，來降低罹病機率¹⁸。

雖然說崇尚自然遵循古法也是一種堅持生活的浪漫（咦），但在把洋蔥（或大蒜、辣椒、蔥）塞進不太舒服的耳朵前……還是讓生病的歸醫院，食材的去鍋內吧。

參考資料：

1. “Phosphoric Acid“. En.Wikipedia.Org, 2017
2. 川貝枇杷膏,."肥美蚵仔加「磷酸鹽」有什麼問題？ – Pansci 泛科學“. Pansci 泛科學, 2013
3. 許庭禎,. “期刊 – 藥物食品安全週報 – 衛生福利部食品藥物管理署“. Fda.Gov.Tw, 2016
4. USDA,. “Basic Report: 11282, Onions, Raw“. United States Department Of Agriculture Agricultural Research Service, 2016,
5. 食品藥物管理署,. “食品營養成份資料庫 – 洋葱“. Consumer.Fda.Gov.Tw
6. 食品藥物管理署,. “食品營養成份資料庫 – 干貝(加工)“. Consumer.Fda.Gov.Tw
7. Pahor, Ahmes L. “Ear, nose and throat in ancient Egypt." The Journal of Laryngology & Otology 106.08 (1992): 677-687.
8. Culpeper, Nicholas. Culpeper’s Complete Herbal & English Physician. Applewood Books p.130.
9. Brooks, Denzil N. “An onion in your ear." Journal of laryngology and otology 100.9 (1986): 1043-1046.
10. Elnima, E. I., et al. “The antimicrobial activity of garlic and onion extracts." Die Pharmazie 38.11 (1983): 747-748.
11. Kim, Jung-Haeng. “Anti-bacterial action of onion (Allium cepa L.) extracts against oral pathogenic bacteria." The Journal of Nihon University School of Dentistry 39.3 (1997): 136-141.
12. Lin, Yong, et al. “Luteolin, a flavonoid with potential for cancer prevention and therapy." Current cancer drug targets 8.7 (2008): 634-646.
13. Ankri, Serge, and David Mirelman. “Antimicrobial properties of allicin from garlic." Microbes and infection 1.2 (1999): 125-129.
14. Borlinghaus, Jan, et al. “Allicin: chemistry and biological properties." Molecules 19.8 (2014): 12591-12618.
15. “ABOUT OTIKON – South Africa“. Otikon.Co.Za, 2017
16. Sarrell, E. Michael, Avigdor Mandelberg, and Herman Avner Cohen. “Efficacy of naturopathic extracts in the management of ear pain associated with acute otitis media." Archives of pediatrics & adolescent medicine 155.7 (2001): 796-799.
17. Neff, Matthew J., American Academy of Pediatrics, and American Academy of Family Physicians. “AAP, AAFP release guideline on diagnosis and management of acute otitis media." American family physician 69.11 (2004): 2713.
18. “《華人育兒百科》林奏延：台灣要想辦法，把生兒育女變成一種崇高天職｜人物觀點｜2015-01-13｜天下雜誌出版｜天下雜誌“. 天下雜誌, 2017

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