科學傳播 – PanSci 泛科學

文／許經夌｜中原大學物理系副教授
中原大學物理系副教授，更為人所知的身分是動漫畫評論團體「傻呼嚕同盟」的 ZERO 老師。自幼被《科學小飛俠》中的大反派物理博士辛格萊爵士所製造的機械鐵獸吸引，因而「誤入歧途」投身物理學界。擅長從熱門動漫中找出有趣的物理問題，曾因「超級英雄的物理學」線上開放課程獲得教學特優教師獎。

你能預測未來的科技嗎？

對於沒有哆啦 A 夢時光機的我們來說，預測未來可是件非常困難的事，但是漫畫家士郎正宗在《攻殼機動隊》這部傑作中做到了！

這部漫畫最早是從 1989 年開始連載的，至今已經超過了 28 個年頭，但是現今看起來不但不過時，其中種種關於未來科技的想像，更可說是在逐漸實現中。

讓士兵像變色龍一樣的「光學迷彩」

翻開漫畫，一開始最讓人印象深刻的，可能就是主角草薙素子在執行暗殺任務時所使用的「光學迷彩」（Optical Camouflage）。迷彩的概念大家應該都不陌生，在軍事上已被廣泛採用，士兵的迷彩服不僅平時看起來帥氣，在戰場上更可融入背景，不易被敵人發現，提高了存活率。

草薙素子在執行暗殺任務時便使用了「光學迷彩」。圖／臉譜出版提供© Shirow Masamune／Kodansha Ltd.

但是，傳統迷彩有著一個大弱點：它的圖案是固定的，一旦環境背景改變了，例如穿著綠色叢林迷彩服的士兵進入了灰濛濛的城鎮中時，就很容易暴露出來，被敵人逮個正著！

而所謂的光學迷彩，就是利用光學的原理，主動地隨著環境改變其表面的顏色與圖案，隨時保持在與背景融合的狀態中，所以又被稱為「主動式迷彩」（Active Camouflage）。這個概念推到極致，也會讓人聯想起《哈利波特》中的「隱形斗篷」（Invisible Cloak）。

source：IMDb

要實現光學迷彩，其中的關鍵問題是在於：要如何將「原本應該被身體擋住的背景」重現在身體表面上？

只要能解決這個問題，身體看起來就會有如「透明人」，難以被人發現。東京大學的館暲教授實驗室是這方面研究的先驅，有趣的是，《攻殼機動隊》也正是他們實驗室必讀的參考文獻。他們的設計原理說穿了相當容易理解，就是利用有著高反射特性的材料來製作服裝，然後用攝影機拍攝身體後面的影像，再投影到身體的前方。

這個方法雖然簡單有效，但是目前還難以真正運用在軍事上，因為要讓一位士兵的身影「消失」，就至少得出動一台攝影機及一台投影機跟著他，這也太不實際了吧！

可是隨著科技發展，只要利用裝在身上的微型攝影機取代大型攝影機，並且以軟性顯示器技術來製作可以顯示影像的服裝，取代投影機的投影成像，光學迷彩的實現也許不是那麼遙遠。

圖中央為東京大學館暲教授實驗室呈現的光學迷彩示意圖。圖／截自實驗室官網

也有科學家嘗試以另一個思路來實現光學迷彩：所謂的「透明」，就是光線可以直接穿透而不受阻礙，如果有某種材料能讓光線轉彎而「繞過」物體，那麼該物體看起來就會像是透明的了。

這種可以讓光線大幅度轉彎的材料，就是近年來備受矚目的「超穎材料」（Metamaterial，或譯為「超材料」），它是以奈米科技製作的人造材料，其中的週期性奈米結構，可以讓特定波段的電磁波產生顯著的偏折，而我們熟悉的可見光，其實也是一種電磁波，當然也可以藉由設計恰當的超穎材料加以偏折，現在杜克大學等研究機構已經製作出可使微波、紅外線轉彎的超穎材料，他們也期待未來能將這項技術應用到可見光波段上。

當然，以目前的發展情況看起來，這些光學迷彩的技術就算是成功了，一時之間大概還是難以緊緻化。我們可以開玩笑地說，要做出有如《攻殼機動隊》動漫畫或電影裡的光學迷彩「緊身衣」，以凸顯出穿著者玲瓏有致的好身材，大概會是下一個階段的發展難題。

「腦機介面」：可以意識或是靈魂可以被上傳嗎？

source：IMDb

除了光學迷彩之外，《攻殼機動隊》世界中無所不在的「腦機介面」（Brain-Computer Interface）技術，更是預言了當今科技的努力方向。透過腦機介面，人腦可以直接向電腦或機器下達指令，也能直接接收電腦所傳送過來的資訊，甚至能夠透過電腦與網路相連，使自己的意識遨遊在廣大的網路資訊之海。

對於越來越依賴行動裝置及網路的現代人來說，腦機介面如果成真，那可是不得了的方便！

我們只要頭腦動念一想，隨時隨地都可以調閱電腦裡的資料，也能直接喚出電腦進行複雜的計算，更可以即時上網搜尋大量的資訊，與成千上萬的網民交流。這麼一來，傳統教育中的「記憶」與「背誦」就不再重要，人腦的價值可以更發揮在「思考」與「創意」的方向上。

當然，《攻殼機動隊》也預言了這樣「方便」的世界，可能會帶來怎麼樣的麻煩。個人的隱私權會大受影響不說，當電腦病毒或駭客入侵，出問題的可不只是電腦，連人的腦袋都會跟著遭殃，輕則記憶遭到竄改，重則整個大腦神經迴路跟著電腦一起被燒掉！

以腦機介面目前的發展趨勢來看，要達到《攻殼機動隊》所呈現的世界，還有一大段路要走。非侵入式的腦機介面，像是在頭部接上電極所讀取的腦電圖（Electroencephalography, EEG），雖然在醫療上已被廣泛應用，甚至有腦波控制的玩具產品面市，但是其訊號讀取及解析方面仍有許多困難。而侵入式的腦機介面，例如以人工手術的方式植入電極直接與腦部神經相連，或像《攻殼機動隊》漫畫中所想像的，利用微機械（Micromachine, MM）來執行相關的腦機連接手術，除了技術上的難題要克服之外，人類對於「異物」侵入身體的先天性恐懼，更是心理層面上的大障礙。

《攻殼機動隊》的腦機連接裝置屬於侵入性的介面。圖／臉譜出版提供© Shirow Masamune／Kodansha Ltd.

但還是有許多科學家十分樂觀，他們認為，目前腦機介面發展的最主要應用，就是連接人工裝置（也就是所謂的「義體」或「假體」）去取代原有功能已經喪失的神經或器官，例如使殘障人士藉由仿生義肢、電子耳、電子眼等裝置去重獲運動或感知的能力，長遠來看，這也會是人類對抗老化衰弱的有效手段，企冀永生的人類，未來不但不會排斥這樣的技術，甚至像《攻殼機動隊》中全身「義體化」的生化人（Cyborg）的出現也將是大勢所趨。

就算是全身義體化了，腦細胞也總有一天會衰老，那麼，能不能逐漸地把人腦的功能轉移到電子腦中？甚至把人格與意識也一併轉移過去？沿著腦機融合的話題往前走，就一定要問到人類的終極問題：到底什麼是「生命」？什麼是「靈魂」？

現在的科學對這些問題還沒有解答，甚至對人類意識的運作機制都還搞不大清楚。但是科學界主流的看法是：我們的「意識」（Consciousness），或者你要套用《攻殼機動隊》中的慣用詞，叫它「靈魂」（Ghost）也可以，和我們的腦部神經網路結構密不可分。甚至有學者主張，我們人類思考的根源，推到大腦神經元連結上的電傳導訊號時，是和量子力學中所呈現的隨機現象息息相關的。

如果我們的意識真的是基於量子現象，那麼根據量子力學中的不可複製定理（No-Cloning theorem），我們每一刻的意識與思考都是獨一無二的，不可能複製到別的個體或是轉移到電腦上。就這個觀點來看，《攻殼機動隊》漫畫中所描繪的「靈魂翻印」技術會伴隨著「資訊劣化」現象，也不算是沒有道理的想像呢。

《攻殼機動隊》中充滿了對未來科技的前瞻想像，讓人不得不佩服士郎正宗研讀相關資料的認真態度，以及他天馬行空的想像力。我們沒有時光機，但是藉由《攻殼機動隊》這扇「窗戶」，我們可以窺見未來世界各式各樣可能實現的科技風貌，還真是充滿樂趣的享受啊！

文章轉載自OKAPI，原文為「不是幻想，是真的！《攻殼機動隊》中的未來科技大解析」。文章圖片由臉譜出版社© Shirow Masamune / Kodansha Ltd.提供，更多內容請參考《攻殼機動隊 Complete Box》。

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這一系列文章為 2016泛 · 知識節「翻牆吧！知識」的活動紀實，我們將當下求知求真地感動盡力留下，想與世界某個角落正在努力翻牆的你分享。

知識不只在學校的黑板、不只在安靜的圖書館，當然更不只在名為「學校」那棟被牆包圍的建築。2016泛 · 知識節「翻牆吧！知識」承襲著泛科學年會的精神與架構，變的是讓更多的知識在這裏碰撞，不變的是那渴求知識的靈魂。如果知識是一道牆，現在就讓我們用求知慾翻牆吧！

關於本場次【實驗動物大觀園】的活動介紹，請參考這裡。

講者／秦咸靜｜國研院動物中心企劃推廣組組長
文字紀錄／侯沁歡

我是生醫研究當中常會用到的實驗鼠。圖／Rama, CC BY-SA 2.0 fr, wikimedia commons.

實驗動物是人類為追求更好的生活品質與病痛治療背後的功臣，透過牠們，不僅救了人類，也救了動物，甚或是你家的寵物。只是你真的了解牠們嗎？

國研院動物中心企劃推廣組組長秦咸靜提到，從歷史上來看實驗動物的醫療貢獻，可以發現從 1900 至 2016 年為止，103 位諾貝爾生醫獎得主中就有 84 位做的是動物實驗。人類對器官移植、免疫系統或胃潰瘍等疾病的認識，許多都是從動物實驗而來。換句話說，沒有這些動物的犧牲，我們對於醫療健康的知識不會有這麼大的進展。

國研院動物中心企劃推廣組組長秦咸靜。圖／講者提供

在生物醫學的基礎研究部分，研究人員因為成本、時間等因素，大多使用大小鼠來做研究。醫療器材領域的檢驗多是用兔子；醫療手術方面則是以豬為多數；藥品的檢定則是需要用狗，不同的檢定依照實驗的需求，必須選擇不同的實驗的實驗動物。而操作動物實驗的過程其實就是個「擬人化」的過程，像是運用特殊品系的小鼠模擬人類高血壓的進程，或是利用先天飽食中樞有問題的小鼠，研究因過度進食肥胖而導致的糖尿病，以便順利連接到人類醫學。

每當新的藥品與醫療器材被開發出來，從實驗室到實際面對人體應用前，都需要經過種種的檢測判斷藥品是否安全與有效，這中間的過程我們就會需要實驗動物的幫忙。

各有不同的大小鼠家族成員

實驗動物有許多種，在這場講座中，秦咸靜挑選了大家最熟悉的大小鼠來詳加介紹。之所以大多數的研究都會選擇大小鼠有幾個原因：牠們的成本低、體積小、易操作，並且有著豐富的生理遺傳資料與多樣性，事實上，除了我們常說的小白鼠外，所有品種加上基因改造小鼠，目前一共有兩萬多個品系。

在做動物實驗時，會將大小鼠做近親交配，因為近親交配多代以後，個體間的遺傳差異性變得很小，就像是利用許許多多的雙胞胎鼠在做實驗一樣，能得到穩定的數據。然而這也表示牠們只能代表某一小部分族群，在實驗結果的解讀上更需小心。

在眾多品系中，小白鼠其實是白化突變的品種、而黑鼠則是顯性基因突變而來，小鼠毛皮最自然的顏色其實是栗子色。每種大小鼠的毛色與個性皆有不同，選用來做的實驗種類也不一樣。品系 C57BL/6J（簡稱 B6）的小黑鼠是實驗用途最多的實驗鼠，牠們有著愛吃甜食、不愛帶小孩的個性，被實驗人員們稱做「Party animal」，時常被實驗人員用來做遺傳基因解碼實驗。而 CTH 品系的褐色鼠，對於葡萄糖的耐受性強，但空間記憶力卻很差。實驗人員會依照實驗題目來選擇較適合的品系進行實驗。

由於基因改造技術，現在發展出許多人類疾病模式的大小鼠，讓牠們能被模擬 / 複製人類遺傳疾病以方便研究。

實驗動物居所大公開

實驗動物們平常居住在動物中心的隔離飼育區（barrier）/ 動物房裡，這些動物房除了養動物們之外，還要配備其它多功能場域（functional area），如餵養區、新動物進場檢疫區、清潔消毒區、存放區等等，是整個動物中心佔地最廣的一區，比工作人員的辦公室、廚房、實驗室都還要大。

這些動物中心對於實驗動物居住環境品質的要求其實非常高，凡是進出隔離飼育區的人員、食物、水以及排泄物等等，都需要檢查與檢驗。實驗動物居住品質關係到牠們的健康，也間接影響到實驗結果的準確性。一個好的飼育區 / 動物房，各式外在環境的調控都非常重要：恆溫（攝氏 22~24 度）能使動物們代謝正常、維持濕度在 50~60% 之間有利食物飼料保存與降低疾病感染；新鮮空氣與氣味品質需要靠高換氣率來達成。

實驗動物的居住環境需要嚴謹的管控。圖／By usda, Public Domain, wikimedia commons.

由於動物們在野外生活大多憑藉季節與日照時數的更替來轉換作息與繁殖週期，因此光週期的控制非常重要，為了避免偏差，動物房裡基本上都控制白天黑夜為各 12 小時，只有當需要繁殖時會轉為模擬夏季的較長時間日照；對夜行性動物來說，光度也是很需要注意的一環，動物房會配備兩段式或旋鈕式的可調節光線開關，以滿足動物們平常生活（較暗）與實驗人員進去工作時（較亮）的不同需求。

乾淨是最高準則

飼養實驗動物時，最忌諱的就是讓外面環境中的細菌與髒汙汙染到動物們的生活環境。當工作人員要進入動物房之前，一定要先洗澡並換下全身從裡到外的衣物，有時還要抽檢洗得「乾不乾淨」，檢測細菌的殘留量。動物們每季也都要做一次健康檢查，遠比人類一年一度的頻率來得還高。除了上述大環境的監控，每個小小飼育籠裡的「微環境」也有很多學問，動物中心裡的工作人員每一天都需要為牠們的家做清潔、消毒與更換墊料的工作（純手工！）。也要考量到動物們野外的生活型態，例如替愛做窩小鼠們準備「打造家園的材料」，根據生存需求與本能提供的客製化服務。

實驗鼠的飼育箱。圖／Public Domain, wikimedia commons.

一般，實驗動物會養在俗稱「鞋盒式的飼育籠」裡面，比起上方沒有加蓋的開放式飼育籠，更能層層過濾空氣、隔絕細菌進入。不過，還有一種更高級的住宅區，叫做「獨立空調飼育系統」，顧名思義每個飼育籠都有管線連接到獨立空調，大家呼吸的空氣不會互相干擾，更是避免了疾病或細菌的傳染、穩定動物的品質；每個獨立空調都是由上往下，經過過濾後才傳輸到籠內，廢氣則由下往上到屋頂之後分流排出，為了維持下方飼育籠的乾淨品質，所有的管線都藏在天花板下的貓道裡，而這些貓道同時也方便維修人員進出工作，讓他們不必經過層層的滅菌手續，一切事情都從上往下處理。

除此之外，秦咸靜也提到，動物房內所有的牆面都是防撞牆，每一個轉折處都是弧狀轉角，這樣才能確保牆面的乾淨、不藏污；整棟建築物也是隔震建築，當地震來臨時，建築體下方的支撐物能保持建物的垂直，避免裡面的飼育籠經過搖晃後全都東倒西歪。

2016年11月20日秦咸靜組長在泛．知識節上的分享。

飼養實驗動物其實是非常繁瑣和辛苦的一件事，許多複雜的手續和規則，都需要大家共同來維持和遵守，雖然實驗動物們被養育的目的是為了幫助實驗的研究，但工作人員仍然希望牠們在有生之年能擁有最好的生活品質。許多人會直覺地想像養實驗動物大概就和在家中養寵物差不多，但看完這些，你是否對實驗動物的想像改觀了呢？

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雖然目前科學界對於恐龍與其他爬行動物之間的關係已經有了相當明確的認識，但是由於化石素材的缺乏、出土的素材保存狀況不佳，使得我們至今仍難以一窺這中間形態上的演變。維吉尼亞理工學院（Virginia Tech）的古生物學家涅斯彼特（Sterling Nesbitt）等人於本月 14 日描述了一個奇特的新物種－纖細完臼龍（Teleocrater rhadinus），或許能填補這當中的空缺。

纖細完臼龍的骨骼復原圖及目前所發現之骨骼部位。圖／By S. Nesbitt et al.

纖細完臼龍出土於東非坦尚尼亞的曼達組（Manda Formation），雖然直到現在曾正式被描述命名，第一塊屬於完臼龍的化石早在 1930 年代就被英國古生物學家派靈頓（Francis Rex Parrington）所採集，並存放於倫敦自然史博物館（Natural History Museum, London）。1950 年間，當時仍是博士生的凱瑞格（Alan Charig）依據骨盆上的凹槽將其命名為——「完臼龍」（Teleocrater）。

根據當時僅有的素材，只知道完臼龍應該是主龍類（Archosauria）的一員。由於缺少了像踝關節這樣的有效辨識特徵，所以當年凱瑞格無法確認完臼龍到底是比較靠近鱷魚或恐龍，也就一直未將其研究出版。直到涅斯彼特與他的研究團隊在 2015 年重回原處採集到更多完臼龍的化石後，才正式的描述了此一物種，並採用了原先凱瑞格所使用的名稱作為屬名。種小名則是描述其纖細的身型。

有著纖細體態的完臼龍。圖／By Gabriel Lio.

主龍類是一群相對較進步的爬行動物，除了現存的鳥類和鱷魚，同時也包含了所有已滅絕的非鳥類恐龍。這些動物曾經統治了地球上主要的陸域生態細長達 1 億 6 千萬年之久，可說是演化上相當成功的一群動物。根據涅斯彼特等人在 2011 年針對早期主龍類成員所整理出來的系統發生樹顯示，這些主龍類成員在距今約 2.5 億年前分化為兩個主要的演化支，分別為：偽鱷類（Pseudosuchia）以及鳥蹠類（Avemetatarsalia）主龍。

纖細完臼龍的復原圖。圖／By Gabriel Lio.

偽鱷類主龍包含了所有主龍類家族中較為接近鱷形超目（Crocodylomorpha）的所有成員，牠們是三疊紀時期的霸主，成員組成相當多樣化，從身披盔甲的植食動物─堅蜥（Aetosaur）、還有中大型的掠食動物─波波龍（Poposauroid）和迅猛鱷（Prestosuchid）。雖然牠們大多數的成員都沒能撐過三疊紀末期的大滅絕事件，但在牠們統治大地的這段時間裡所演化出的性狀也都能夠在往後出現的恐龍身上找到。

鳥蹠類主龍則是其他比較靠近恐龍跟鳥類的成員，是主龍類成員當中較進階的一個演化支，最早化石紀錄是在三疊紀中期的安尼西階（Anisian）。這個演化支除了大家最熟悉的恐龍之外，還包含了第一種成功翱翔於天際的脊椎動物─翼龍（Pterosaur）。踝關節連接的方式是辨識不同主龍類成員的重要特徵，鳥蹠類的踝關節結構看起來比較類似現今的鳥類，而其他較原始的主龍類成員的踝關節則有個球狀的凹槽將其鑲嵌在一起。

各種不同類群的主龍類及其踝關節。左：鱷形超目的美洲短吻鱷；中：鑲嵌踝類主龍（Crurotarsi）的雷留圖龍（Revueltosaurus）；右：恐龍總目的賴索托龍（Lesothosaurus）。圖／By Jeff Martz.

纖細完臼龍的外表看起來就像典型的大型爬行動物，以四肢著地行走，纖細的體態看起來有點像現存的巨蜥。但如果細看那些四肢的骨骼結構就能夠發現……

纖細完臼龍其實是比較接近恐龍和鳥類的鳥蹠類主龍！

這個形象完全顛覆了過往多數古生物學家對於鳥蹠類主龍的想像─以後肢二足直立行走的動物。

完臼龍的外觀看起來就像是巨蜥一類的爬行動物。圖／By Mark Witton.

目前沒有適當的分類群能夠包含這些四足行走、看起來比較像傳統爬行動物的進階主龍類，所以涅斯彼特等人創建了一個新的類群─隱蜥類（Aphanosauria），藉此容納這些特徵上呈現過度型態的進階主龍類成員，並和恐龍、鳥類所屬的鳥頸類主龍（Ornithodira）互為姊妹群。

其他可能屬於隱蜥類成員的尚有曾經被歸類為基礎恐龍的椎體龍（Spondylosoma）、過去被歸類為波波龍類的亞拉鱷（Yarasuchus）以及其近親唐古斯鱷（Dongusuchus），這些物種多半是過去難以在演化上確立其定位的物種。這項發現不僅改變了過往看待恐龍祖先及其近親的觀點，同時也顯示那些屬於恐龍和鳥類的近親其實在三疊紀時期的分布遠比原先預想的更為廣泛，完臼龍的發現以及隱蜥類群的建立將有助於了解這些動物在解剖特徵上演化的趨勢。

資料來源：Sterling J. Nesbitt. et al. The earliest bird-line archosaurs and the assembly of the dinosaur body plan. Nature, (2017). DOI: 10.1038/nature22037

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

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在眾多的食材裡，香菜是最容易引發兩派對立的食物之一。只要在食物裡加一把香菜，馬上就可以知道眼前的人是敵是友。

是擅長起爭議的朋友呢！圖／TZA @Flickr

香菜（Coriandrum sativum），或稱芫荽，是全球料理使用的調味香草，從中國、印度、南亞到墨西哥、南美洲都能在餐桌上面見到它。它的種子能夠製成多種功效的精油[1]，新鮮的莖和葉則能應用在料理當中，為食物增添風味，或是用來掩蓋不好的味道。在日本，甚至有狂熱的香菜愛好者開發出香菜主題餐廳、香菜飲料，甚至是香菜浴，只為了讓身心都抵達香菜芬芳的究極領域。

日本上市的香菜檸檬飲料。圖／泛科學y編無償提供　效果素材／小樽総合デザイン事務局

不僅香味妙不可言，還能殺菌和除臭

香菜新鮮的葉子氣味多元，但主要的揮發成分包含醇類和醛類。其中，醛類（aldehydes）不但在香菜的氣味扮演著重要角色，還能夠殺死食物中的細菌。

香菜的殺菌效果實驗，最早是從一杯莎莎醬（salsa）開始的，科學家發現含有番茄、洋蔥、香菜和綠辣椒的莎莎醬具有抑制大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌生長的效果。[2] 2004年，Kubo等人深入分析香菜的揮發成分，發現「2-十二烯醛」這種醛類能夠有效殺死沙門氏菌（Salmonella choleraesuis），這種汙染食物的細菌經常引起敗血症（septicemia）。除此之外，他們也發現香菜葉中的「2-己烯醛」對植物病原菌．綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）也有抑制效果。[3][4]

墨西哥料理：莎莎醬被發現具有殺菌功效。圖／Sea-Turtle @Flickr

除了殺菌，香菜在烹飪上的除臭應用也有科學實驗間接支持，例如料理豬腸（chitlins）。豬腸不只台灣人愛吃，在韓國的烤肉店也很受歡迎；在美國，豬腸則是南方的傳統料理，可煮可炸，適合在感恩節到新年之間的冬季食用。[5] 但是，豬腸散發的騷臭卻容易讓人不敢領教。

針對豬腸帶來的騷臭問題，Kohara等人率先在香菜中找到答案，以科學實驗支持了香菜能為豬腸除臭的想法。[6]其後，Ikeura等人更進一步發現「(E,E)-2,4-十一烷二烯醛」對豬大腸的除臭效果最佳，而且本身還有烘烤過的油脂香氣（roasted oil aroma），當其濃度達到10 ppb時能夠有效除臭，讓10名專業的嗅覺測試員幾乎聞不到臭味。[7]

加了香菜的豬腸料理。圖／mswine @Flickr

除此之外，香菜葉在傳統醫學中經常用來治療腸胃疾病。在老鼠實驗裡，香菜具有降血糖的效果，萃取精油能幫助老鼠的記憶和學習能力，水相萃取物能降低焦慮。此外，它的萃取物含有黃酮類（flavonoids）、酚酸（phenolic acids）和多酚類（polyphenols），能夠捕捉自由基。[1]

不過，雖然香菜有這麼多的好處，卻不是每個人都喜歡它。在某些人的心目中，香菜根本就不是食物。國外有反香菜網站iHateCilantro，國內則有強力譴責香菜存在的知名網紅。為什麼他們會對香菜如此深惡痛絕呢？

答案，可能很複雜。

反香菜人士。圖／IHateCilantro.com

「我會把它挑起來，並且丟到地上。」美國知名的廚師茱莉亞．柴爾德（Julia Child），曾在2002年的電視受訪時表示她對香菜的厭惡。[8]

反香菜，可能跟族裔有關

Mauer和El-Sohemy兩位科學家曾在2012年調查了1639名大學生對香菜的喜好程度。受試者的年齡介於20~29歲，而且都來自加拿大多倫多大學。調查結果發現：香菜厭惡在不同族裔的人之間有所差別。討厭香菜比例最高的族裔是東亞裔（21%），接著依序是高加索裔（17%）、非洲裔（14%）、南亞裔（7%）、西班牙裔（4%），最低的是中東裔（3%）。

然而，這份研究我們可能得要小心的解釋它。兩位科學家針對他們的研究結果，推論香菜厭惡情節最少的三個族裔（中東、西班牙、南亞），可能的原因是香菜在他們的家鄉料理中相當常見。另一方面，討厭香菜比例相對較高的東亞裔和高加索裔受試者，實際上國籍的異質性很高，像是東亞裔的受試者就包含了泰國、韓國、日本、越南和中國人，但是泰式和越式料理中使用香菜的頻率卻比其他國家來得高。[9] 另外，也別忘了這份研究的調查對象僅限多倫多大學的青年抽樣。

不過，它算是第一份針對香菜喜好和族裔關聯的研究，仍有其參考價值。

泰式料理也常用香菜調味。圖／Pixabay

基因決定我討厭香菜？

許多厭惡香菜的人會形容它像的味道像肥皂、泥土、甚至是蟲子，對香菜表現出強烈的厭惡。其實香菜的英文 “coriander" ，其命名字源正是希臘文中的 “korion"，意思就是"蟲"，只是現代人比起蟲子，更常聞到肥皂的味道，因此比較傾向使用肥皂味作為討厭香菜的理由。[8]

事實上，無論是美好的花香、柑橘香、烘烤油脂香，或是肥皂味／蟲臭味，都是香菜所含的醛類散發出來的味道。能聞到多少，就要取決於遺傳基因了。

圖中黃色的嗅覺神經，位在鼻腔內部的嗅覺受器負責感受氣味分子，並且傳遞訊息給大腦。圖／Patrick J. Lynch @ WikiCommons

同樣也是在2012年，Eriksson等人嘗試了比前述研究規模更大的樣本數，用線上問卷號招了14604名受試者，其中有1994名受試者認為香菜嘗起來像肥皂。研究團隊利用全基因組關聯分析（genome-wide association）的方法，試圖透過比對兩群人的遺傳資訊，找出可能與「把香菜嘗成肥皂味」相關的基因多樣性位點。

結果發現，有個多樣性的位點就落在名為OR6A2的嗅覺受器基因上，而這個基因它負責辨識鼻腔中聞到的氣味分子，並且傳達給大腦。這個實驗結果在另一個11851人的受試團體中重複了一次，結果也是支持。這意味著OR6A2基因的核苷酸密碼差異，可能會使得討厭香菜的人聞到的肥皂味比喜歡香菜的人來得強烈，或者喜歡香菜的人聞不到香菜的肥皂味。[10]

與香菜肥皂味相關的位點：SNX9和OR6A2，其中OR6A2位在第11號染色體上。圖片擷取自原研究Eriksson et al. (2012)。

減肥市場的新寵兒——胃氣球

膠囊胃氣球是一款用來幫助病人減肥的醫療器材，他的產品概念是膨脹的氣球會佔據胃的大部分的空間，且帶有一定重量，會使病人產生飽足感，有效的降低病人的進食慾望。醫生可以透過內視鏡將帶有扁平氣球的膠囊送到病人的胃裡，再利用內視鏡注射 700 到 900 毫升的食鹽水到氣球內，讓氣球在胃裡膨脹到一定的程度。這個氣球可以在胃裡維持六個月，接著就會慢慢縮水，再用內視鏡取出胃氣球的殘骸。

在膠囊胃氣球上市之前，並沒有類似的產品，胃氣球被認定為創新的醫療器材，美國 FDA 對於創新性醫材的審核極為嚴格，廠商需要舉行大量的臨床試驗，還有提出可靠的報告才能說服美國 FDA，因此目前有成功申請到美國上市許可的廠商只有 ReShape 跟 Apollo。

意想不到的產品風險

然而，理想是美好的現實是骨感的。這款創新產品從 2015 年推出後，便陸陸續續傳出產品使用不當或是病人植入胃氣球後出現不好的症狀等負面消息。

在產品使用不當的案例中，最常見的是醫師沒有依說明書上建議的食鹽水體積，自行決定注射更多的食鹽水到氣球內，使得氣球過度膨脹，導致病人有嘔吐或是呼吸困難的症狀。

為什麼醫生會注射過多的食鹽水呢？原因可能是醫師或是病人希望有更好的治療效果，所以想藉由增加氣球體積來降低食慾。不過廠商提供的說明書裡，沒有特別強調如果注射過量的食鹽水會發生什麼事情，也沒有禁止或是警告醫生進行這樣的行為。

在安裝胃氣球的時候，醫生會利用內視鏡注射食鹽水到氣球裡。圖／copyright by polygon

所有廠商提供的說明書都是有經過美國食品藥物管理局（FDA）審核，很顯然地，美國 FDA 官員們亦沒有想到會有這樣子的操作風險，所以他們沒有要求廠商特別加註。

另外一種不良事件是，有些病人在植入胃氣球的三天內會有腹痛和背痛的症狀，經確診後，發現這些病人罹患了急性胰臟炎。目前初步推測原因可能是膨脹後的胃氣球帶有一定的重量（約 700 到 900 克），他會長時間的壓迫胃下方的胰臟；也有可能是膨脹的胃氣球會改變腸胃之間的結構，影響胰臟正常運作。

除了嘔吐或是呼吸困難的症狀，還有病人有腹痛和背痛的症狀，經確診後，發現這些病人罹患了急性胰臟炎。圖／By Holly Lay @ flickr, CC BY 2.0

像是急性胰臟炎這類型的不良事件就很有意思了，我們發現在廠商說明書中，有提到病人在植入後幾天內可能會發生腹痛，但是並沒有提到會發生急性胰臟炎。就因果順序來看，這些病人應該是先得了急性胰臟炎，才產生腹痛的現象，那麼廠商當初在說明書上寫道可能會發生腹痛的副作用時，是否有先去探討時什麼原因導致腹痛嗎？美國 FDA 在審查過程中，是否有從廠商提供的臨床報告裡看到發生腹痛的臨床案例呢？這些報告裡有沒有去分析腹痛的背後原因？由於這些都是非公開資料，我們也無從得知。

美國 FDA 的處理方式

FDA 在2017/2 發佈的公告，提到關於胃氣球的潛在風險。圖/ 截圖自“The FDA alerts health care providers about potential risks with fluid-filled intragastric balloons”

在接獲數十起不良事件通報後，美國 FDA 也在官方網站上發表聲明，提醒供應商們須注意植入膠囊胃氣球後可能會發生ㄧ些異常狀況，如果有發現異常狀時，請務必自主通報給 FDA，供應商可以利用手機上的 MedWatch APP 進行通報，也可以直接上美國 FDA 官網進行通報程序。美國 FDA 會與 ReShape、Apollo 這兩家廠商聯合調查不良事件的實際狀況，美國 FDA 亦會視情形嚴重程度發布產品召回的公告。

醫勞器材法規小學堂

不論是我國還是美國的藥事法裡，都有專屬的法規來規定醫材事故通報，裡面包含了發現不良醫材時我們該如何通報，還有通報給當地衛生主管機關時需要提供那些資訊。負責的主管機關會依據通報內容，將不良事件分類到「藥物不良反應」、「產品本身問題」、「產品操作錯誤」其中之一。

「藥物不良反應」是泛指所有患者在使用醫療器材時產生任何的不舒適，像是頭痛，腹痛……等都會被記錄在內。但是，政府會特別注意是否有發生「嚴重不良反應」，嚴重不良反應的定義是患者在使用醫療器材時發生「死亡」、「危及生命」、「造成永久性殘疾」、「胎嬰兒先天性畸形」、「導致病人住院或是延長病人住院時間」和「其他可能導致永久性傷害」這六種情形其中之一，只要發現這上述情況，就需要在通報申請書裡特別加註。

追求創新與安全的平衡

每項醫療器材需要先獲得當地衛生主管機關的核准，才能在市面上販售，在審核階段時，主管機關會要求廠商提供產品的相關資料，來證實醫療器材的安全性和有效性，另外，政府也能利用目前市面上相似的醫療器材，來訂定相關的規範。但是創新的醫療器材，往往是無例可循的，政府只能依據廠商宣稱的產品功能，用想像力去推測產品在使用的過程中可能會有哪些風險，或是產品會對人體造成那些傷害，但很遺憾的是，總是有無法預測的情況出現。

我們不能因為害怕創新產品帶有較多的未知風險，而捨棄追求更好的醫療器材。創新的醫療產品不是未爆彈，而是需要去思考，如何在創新與安全之間找出一個最佳平衡點。圖／By ArghMonkey @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

然而，無可否認的是，現在我們能享有先進的醫療，很大一部分是由於醫療器材的進步。我們不能因為害怕創新產品帶有較多的未知風險，而捨棄追求更好的醫療器材。我們應該要去思考，如何在創新與安全之間找出一個最佳平衡點。

參考資料：

1. The FDA alerts health care providers about potential risks with fluid-filled intragastric balloons
2. 美國ＦＤＡ網站

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文／陳勁豪｜臺大梁次震宇宙學與粒子天文物理學中心專案計畫助理研究員

Credit: Esfahlani et al.

瑞士洛桑聯邦理工學院的科學家發明了聲學稜鏡，可以用物理方法來分離出聲波中不同頻率的成份。

早在 1672 年，牛頓就已經利用一系列的實驗證明，我們常見的白色光是由許多不同顏色的色光所組成。他的作法是讓白光通過一個由玻璃做成的三稜鏡。不同顏色的光從物理的角度就是指不同頻率的光。玻璃的折射率對不同頻率的光都不太相同，因此當白光經過三稜鏡中的兩次折射後，便可以分離出各種不同頻率的光。當然自然界中有許多方法可以作到類似的效果，即便是透過一個小水滴也可以得到相似的現象。

1672 年，牛頓就已經利用一系列的實驗證明，我們常見的白色光是由許多不同顏色的色光所組成。圖／By D-Kuru – Own work, CC BY-SA 3.0 at, wikimedia commons

但是同樣是波動，聲波基本上就沒有辦法用類似的方法來分出不同頻率的成份。要把聲波中不同頻率的成份分出來，基本上只能用電子方法，先把聲波用傅立葉變換轉換成頻譜，然後取出或濾掉想要的頻率，再轉換回聲波。這一系列的過程相當麻煩。

瑞士洛桑聯邦理工學院的科學家發明了一個新的方法，他們可以透過純物理的方法，不須透過各種電子元件就可以把聲波中不同頻率的成份分開。他們的器材是以十個完全相同的方形鋁塊做成。鋁塊的中間跟上方各有鑽孔，十個鋁塊接起來後，看起來就像個上方有挖洞的鋁製方管，外貌也有些類似長笛。關鍵的部份是在鋁塊與鋁塊之間貼有薄膜。當聲波要透過薄膜傳遞時，不同頻率的聲波經過薄膜時會因為頻率不同而產生傳遞的時間差，因此頻率較高的聲波比較容易轉彎，頻率較低的聲波偏折的方向會小一點。

聲學稜鏡的外貌有些類似長笛，關鍵是在鋁塊與鋁塊之間貼有薄膜。當聲波要透過薄膜傳遞時，不同頻率的聲波經過薄膜時會因為頻率不同而產生傳遞的時間差。圖／By By Petar Milošević, CC BY-SA 4.0, wikimedia commons

當他們進行實驗的時候，他們輸入了 600-1400 Hz 的聲波。他們發現頻率越高的聲波會被導向較接近音源的表面，而頻率越低的部份則會出現在鋁管的末端。換句話說，這個鋁管就像一個聲學的稜鏡一樣，可以以物理方法把不同頻率的聲波分離出來。

這個研究立刻產生了許多可能的應用方向。其中一個可能的應用是拿來作為聲學天線用。當來自遠方的聲音被這個聲學稜鏡接收到，由於不同的頻率會對應到不同的反射角，只要測量接收到的訊號中，訊號最強的頻率，就可以反推回聲源的方向。更重要的，是這個分離頻率的方法其實相當簡單，因此應該可以很快的把這個方法優化並且產生更多大量的應用。

原始論文：

Exploiting the leaky-wave properties of transmission-line metamaterials for single-microphone direction finding, J. Acoust. Soc. Am. 139, 3259 (2016)

相關報導：

EPFL News 2016/08/09: Researchers invent acoustic prism
Scientific American 2016/11/01: Engineers Debut the Acoustic Prism
跟著鄭大師玩科學 2017/05/04：淺談聲學稜鏡

本文摘自《物理雙月刊》39 卷 2 月號，更多文章請見物理雙月刊網站。

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生物分類的馬屬（Equus）之下包含許多物種，馬和驢都在其中。數萬年前人類就會捕捉野馬作為食物，在人馴化馬以前，牠們主要被當成食用肉類的來源。

Source: kaboompics.com

在歐亞草原被馴化

後來被馴化的「野馬（Equus ferus）」本來不存在於中東的低地地區。儘管安那托利亞高原與伊朗，西元前 5 – 8 世紀時曾有過野生的馬屬動物－－亞洲野驢（Equus hemionus）和歐洲野驢（Equus hydruntinus）－－但兩者皆於西元前 4 世紀消失。

馬被馴化的地點應該位於歐亞草原西部（阿爾泰山以西）的某處，然而確切年代與地點仍不太清楚。由某些遺址看來，馬也許最早在 7200 年前已為人馴化，但那些遺址不論是定年的結果，或該處的馬是否真的已經馴化完成，都無法讓人肯定。

圖中粉紅色的區域為歐亞草原帶，為歐亞遊牧民族的活動地域。圖／Türkic Archeology；作者編輯

一些學者根據考古記錄，認為介於 5000 到 5500 年前，多處本來沒什麼馬的地方開始明顯出現馬的蹤影，或許可作為那時馬已被馴化的指標。位於今日的哈薩克北部，距今約 5100 到 5600 年前的 Botai 文化，出土了 30 萬件動物遺骸，其中高達 99.9% 都是馬的骨頭。

Botai 出土的馬顱骨及頸椎。圖／KU

Botai 文化的居民生活與馬息息相關，他們吃馬肉，陶器裝過馬乳，也處理馬的排泄物；根據馬的牙齒判斷有些馬生前很可能還被配戴「馬銜（bit）」騎乘過。以上證據表示五千多年前的 Botai 文化中至少已有部分的馬屬於馴化馬。不過如上所述，馬可能更早之前已經在別的地方被馴化。

傳入中東

在中東早期遺址出土的馬很少，例如新石器時代，距今約 7700 到 9500 年，位於安那托利亞的加泰土丘（Çatal Höyük），動物遺骸中馬的比例不到 1%。相較於馬，中東和埃及人較早跟驢子結緣。

古埃及關於驢子的壁畫。source：Wikimedia

馴化的驢子（Equus asinus）被美索不達米亞、敘利亞以及埃及人，從五千多年前起當成駝獸；4500 到 4700 年前時則被訓練拖拉戰車，用於軍事用途（不過驢戰車無法衝鋒，戰力遠不如馬戰車）；後來曾有人將馴化與野生驢配種，試圖培養更強壯的品系，然而之後從外地傳入的馬遠比本地的驢子更高大，也更強壯。

中東與高加索一帶，要等到距今 6000 年後馬的數目才開始增加。馬在歐亞草原被馴化後傳入中東，約 4200 到 4400 年前的美索不達米亞，阿卡德王朝（Dynasty of Akkad）的藝術作品中曾有馬相關的創作；而 4100 年前左右，蘇美人最早留下描述馬的文字記錄。

現存最早能確定人在騎馬，而非騎驢的畫像，距今約 4000 年。有意思的是，許多中東青銅時代畫作中的騎馬，騎乘姿勢看來跟騎驢一樣。假如用騎驢的方式騎馬將無法發揮騎馬該有的效率；然而也有可能只是因為中東畫師畫慣了騎驢，所以繼續用本來的風格畫騎馬，當時實際上卻不是那樣騎馬。

泰伊皇后印章，其王名圖章兩側各有一匹馬。整體意思為「富有馬的泰伊皇后」（Queen Tiy, rich in horse）。圖／UCL

引進埃及

馬對軍事的影響極大，將馬用於作戰，馬戰車（chariot）曾是相當重要的發明。馬戰車在考古記錄中最早出現在 3800 到 4100 年前，烏拉草原屬於 Sintashta-Petrovka 文化的遺址，比中東稍早；但隨後的草原地區，似乎沒有繼續發展這種兵器，因此馬戰車究竟起源何處，仍有爭議。能確定的是，自從馬戰車問世以後，馬在中東與埃及有了全新的角色。

中王國結束以前，埃及沒有馬。大概 3700 年前希克索人（Hyksos）進入埃及時，應該曾將馬帶到埃及；然而馬是否是由希克索人引進並不清楚，因為希克索人相關遺址，例如以色列的 Tel Haror，當中絕大部分馬屬動物都是驢子。值得一提的是，該遺址中出土的青銅馬銜，是全中東最早的金屬製馬銜（後來的馬銜大多是金屬製品，早期的卻是非金屬材質），那個款式的馬銜控制力更好，在幾百年後被用於馬戰車。

埃及最早馴化馬的可靠記錄，出土於努比亞的 Buhen 堡壘，年代是西元前 1675 年（距今約 3700 年），剛好是中王國即將結束，邁入第二中間期之際。等到西元前 1425 年（3400 多年前），法老圖特摩斯三世（Thutmose III）去世的時候，埃及的馬至少已有兩種品系，其中一種接近現代的阿拉伯馬，這種馬特別能適應炎熱的環境。

Kadesh 戰役的拉美西斯二世，站在馬戰車上拉弓進擊。圖／Echos of Antiquity

埃及距今 3300 多年的阿馬納文書（Amarna letters）記載，巴比倫的加西特（Kassites）王朝國王時常將馬匹作為禮物贈予法老。西臺國王哈圖西里三世（Hattusili III）也曾向巴比倫索求馬匹。或許身處伊朗西方的巴比倫，得利於其地理位置，快樂地扮演馬匹貿易的轉運中心。

馬與戰士

目前留下最古早的養馬手冊，原作於西元前 15 世紀的西臺，記載如何飼養軍馬；而此刻，馬戰車的發展也達到巔峰。縱橫後世數千年的「騎兵（cavalry）」要等到西元前 9 世紀才在中東地區首次出現，不過很迅速地，於西元前 6 世紀時已經超越馬戰車。

這裡要解釋一下，假如能根據牙齒上的咬痕判斷馬銜留下的痕跡，那麼至少在五千多年前的 Botai 文化就已有人騎馬。當時的人也許會騎馬參加武裝衝突，卻不一定是騎去打仗，更可能是為了逃跑；假如狀況真是如此，並不能稱之「騎兵」，或至少不能與後世騎馬射箭、作戰時進攻的騎馬戰士混淆。

法老Tutunkhamun在馬戰車上。source：MaxPixel

為什麼人類早已馴服馬匹能夠騎乘，卻要等到 3000 年前才能騎馬打仗，更早以前都要依靠馬戰車？

真實原因並不清楚。一個合理的解釋是，早期作戰威力來自弓箭，但銅石並用與青銅時代的弓都是長弓，騎在馬背上不好發射，而且當時的箭頭品質不齊。整體而言，與其騎在馬上晃來晃去，用難以出手的長弓，發射射品質不一的箭，實戰時不如駕駛相對平穩，能穩定發揮弓箭火力，還能丟標槍的馬戰車。

等到進入鐵器時代，發明尺寸變小，又能保持威力的反曲弓，加上品質更加整齊的箭頭後，馬背開弓不再是障礙，兼具機動力與致命火力的弓箭手騎兵至此誕生。人類的暴力對抗史從此進入新紀元，由數輛馬戰車配合一群步兵的戰術，落伍後被逐漸淘汰。

很久很久以後

馬，曾經扮演過人類的食物、載具、武器等等角色，不過時至今日，馬戰車和騎兵都跟埃及法老一樣，進入歷史的洪流，成為考古研究的題材。馬的歷史就和神秘古埃及一樣，仍有許多未解之謎，等待探索。（最近有更多馬的新發現！《馬改變了人類文明，人又如何改變了馬？》）

原作《馬的馴化，古埃及與中東的馬》，發表於古埃及練習曲，歡迎追蹤粉絲頁。

參考資料：

Anthony, D. W. (2013). Horses, ancient Near East and Pharaoni Egypt. The Encyclopedia of Ancient History.
Anthony, D. W., & Brown, D. R. (2011). The secondary products revolution, horse-riding, and mounted warfare. Journal of World Prehistory, 24(2-3), 131.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。

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文／林孟均｜行政院農業委員會苗栗區農業改良場副研究員

我們常覺得植物是種沒腦的生物，它們無法思考，更別說是學習了。但真的是這樣嗎？

西澳大學（The University of Western Australia, UWA）的研究團隊發現植物可能也有學習力！植物受到訓練可以學習事件間的關聯，並透過觀察環境的變化，出現類似動物的記憶及覓食等行為，這項研究 2016 年發表於著名的《科學報導》（Scientific Reports）期刊，受到國際植物學家的關注。

小豌豆想多「吃」點光，就去找風吧！

光線是植物生存的要素之一，植物運用光行光合作用製造養分，因此光線被視為是植物的糧食，西澳大學副教授 Monica Gagliano 偕同牛津及蘇黎世大學研究人員組成的研究團隊，想要了解植物是否可以透過訓練學習，並對於光線出現「覓食」行為？

將豌豆栽培於 Y 型迷宮中，在訓練期間先以風扇吹拂一段時間後，再照藍光（植物所需的光），建立豌豆對於風吹與藍光的聯想學習；接著在測試階段，僅以風扇在 Y 型迷宮的某一端吹拂，受訓的豌豆就像知道該方向比較容易出現光源般，會在黑暗的迷宮中傾向朝有風扇吹拂的方向生長，而未受訓練的豌豆則不會對風扇有特殊的偏好行為。

研究團隊認為這種現象就像豌豆具有覓食的行為，能透過訓練來記憶並建立事件間的特定聯結，「聯想」並朝著可能有糧食的方向生長。

科學家發現豌豆能透過訓練來「聯想」並朝著可能有糧食的方向生長。圖／By qtree @ pixabay, CC0 Public Domain

研究團隊更進一步調整訓練時間，先建立植物的生理時鐘一段時間，接著在植物認定是白天或夜間的時間，分別進行藍光與風扇的聯結學習，發現植物的學習行為會受到生理時鐘影響，僅有在白天接受訓練的植物會有聯結學習力，出現朝向風吹方向生長的覓食行為，夜間受訓的豌豆均不會出現聯結學習反應。

掌握制約實驗，讓你稱霸動／植物界

Gagliano 教授表示，他們的研究靈感來自於著名的巴夫洛夫古典制約試驗［註 1］，狗可以透過訓練建立食物及鈴聲的聯結關係，在聽到鈴聲就聯想到食物，並出現流口水的行為。而他們的研究也發現相似的結果，豌豆也會學習光線及風吹的關係，感受到風吹而出現覓食行為。

過去的研究指出植物朝向光線處生長的向光性現象，是受到植物賀爾蒙──生長素（auxin）含量高低影響細胞生長大小的被動變化，這項研究卻顛覆這項理論，植物可透過學習，主動出現促進光合作用的覓食行為。

Gagliano 教授表示，動物有大腦可以用來記憶或學習，植物則可能是利用類似神經網絡（neural networks）的組織來進行記憶及學習能力的建構。

過去的研究指出植物朝向光線處生長的向光性現象，是受到植物賀爾蒙－生長素含量高低影響細胞生長大小的被動變化，這項研究卻顛覆這項理論，植物可透過學習，主動出現促進光合作用的覓食行為。圖／By MacKhayman, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

有趣的是主導這項研究的 Gagliano 教授過去是研究熱帶魚生態的專家，或許是這個原因，讓研究團隊可以發現植物這個激似動物的學習力大發現！

Gagliano 也表示：植物學習力的發現，警示我們應該更加重視環境的破壞問題，因為這些破壞可能會加速植物朝著有利於生存的目標繁衍，並大大改變未來的環境生態樣貌，而植物是否有其他動物般的行為模式？也等著我們繼續深入的探索與發現！

註 1：「巴夫洛夫古典制約試驗」：巴夫洛夫為俄羅斯生理學家，他觀察狗看到食物會分泌唾液，運用食物加上搖鈴聲來刺激狗分泌唾液，達到聯想學習訓練。爾後被訓練過的狗只要聽到搖鈴聲就會分泌唾液，對於狗的學習與記憶做出了詮釋，此項研究被視為古典制約理論的先驅。巴夫洛夫並在 1904 年因為對消化系統的研究得到諾貝爾醫學獎。

參考資料：

Monica Gagliano, Vladyslav V. Vyazovskiy, Alexander A. Borbély, Mavra Grimonprez, and Martial Depczynski. 2016. Learning by Association in Plants. Scientific Reports 6:38427
Smart plants learn new habits, The University of Western Australia, 2016.12.6
維基百科：巴夫洛夫

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採訪／趙軒翎、施靜沂
文／沙珮琦

Photo source：采昌國際多媒體

隨著電影《聲之形》的上映，聽損兒童在同儕間遭遇霸凌的問題開始受到一般民眾的重視。其實，對於聽損兒來說，除了有面對霸凌的可能外，更有各式挑戰等著他們。

這一次泛科學拜訪雅文兒童聽語文教基金會，他們長期關注台灣的聽損兒童，幫助他們學習聽與說，陪伴聽損兒走過艱辛的冒險之旅。透過雅文基金會，我們要一起來認識聽損兒的冒險旅程，你準備好了嗎？

冒險開始前，角色特質確立好

在漫長的冒險開始之前，首先需要確認角色的特質為何，才能夠迎接挑戰。現今對於聽損兒的檢查已相對完善，新生兒聽力篩檢通常在出生後 36～72 小時進行，若在此時婦產科或小兒科醫生發現異常，會轉至耳鼻喉科做更詳細的診斷。

完整的聽力檢查包含：

聽性腦幹誘發反應檢查（ABR）
中耳檢查
耳聲傳射檢查（OAE）
聽性穩定狀態誘發反應檢查（ASSR）
行為聽力檢查

透過以上種種檢查，便可更加準確地判斷聽力損失的類型、程度，其中，藉由行為聽力檢查更能夠進一步繪製出專屬的聽力圖。藉由聽力圖和各種診斷結果，便可以得知聽力損失狀況。

聽力圖中的兩個參考數值分別為橫軸的頻率（單位：赫茲）和縱軸的音量（單位：分貝）。測試時，會對受測者播放不同音量和頻率的聲音，並記錄下測得的「聽力閾值」（即聽到聲音的最小音量），將各點連接起來後，形成的折線圖便是聽力圖。兒童正常聽力閾值為 15 分貝，下圖的灰色區域標示出了聽力正常的範圍，超出灰色區域代表有聽力損失。

灰色區域標示出了聽力正常的範圍，超出灰色區域代表有聽力損失。圖／By Chandramaas, CC BY-SA 4.0, wikimedia commons

這些詳細的檢查資料也有助於評估兒童的殘存聽力，並協助判斷兒童所需要的輔具類型。而在確定聽損狀況後，耳鼻喉科便會將兒童轉介給聽語教學單位，以便進行後續協助。

確定聽損狀況→給予輔具→檢驗輔具是否恰當→轉交老師做後續教學

一道又一道檢查程序，對於家長和兒童來說，就如跑關一樣，其實並不容易。而不同的「關主」也會影響到跑關的速度：有些醫生在確立兒童有聽損的當下便會進行轉介，有些謹慎的醫生則會再三確認。如果孩子有聽力以外的狀況（例：腦性麻痺）或是受測兒童在檢測時哭鬧（情緒不佳），也都有可能影響檢查結果。

無論如何，在這個階段需要謹記八字箴言：「早期發現早期介入」，如果能盡快確定孩子的聽損類型，也能早日開始給予必要的訓練和協助。

裝備買齊後，「戴好戴滿」最重要

確定了聽損類型後，接著便要找到適合的裝備了。

就像近視的人要配戴不同度數的眼鏡，聽損兒也需依聽損狀況配戴助聽器或開刀裝上電子耳。

現今常見的聽力輔具大致分為助聽器和電子耳，兩種輔具的原理並不相同：助聽器的作用在於放大音量，而電子耳則是在耳蝸內植入電極，將聲波轉換為電波，進而直接刺激聽覺神經。

電子耳會藉由電極直接刺激聽覺神經。圖／By 蔡善清, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

一般而言，透過電子耳所聽到的聲音和平常的聲音具有一定的差異，兒童聽損若是達 90 分貝以上、本身殘餘聽力不足，需動手術將電子耳放入內耳；由於手術要麻醉，需醫師完成術前評估後才可進行手術。

無論使用哪種聽覺輔具，都有各自的考量，應當徵詢醫師及專業聽力師的建議。而對於親友來說，堅持將聽覺輔具「戴好戴滿」才是關鍵，不可以因為自身判斷輔具太大聲而停止配戴。除了穩定配戴之外，更要天天保養、1～3 個月回廠檢修，以確保輔具維持在良好狀態。

不同聽力損失程度可能適合不同的聽覺輔具，圖中男孩左耳使用助聽器，右耳則配電子耳。圖／雅文基金會提供

把握剩餘聽力，解開聽覺口語成就

百分之九十五以上的聽損兒童都擁有可加以運用的剩餘聽力

雖然每一個聽損兒童的聽損程度各有差異，但大多數聽損兒童擁有剩餘聽力可以運用，若能盡早開始進行訓練，聽損兒便能把握這項能力，進而增加透過聽覺學習語言的機會，讓口語表達不再是天方夜譚。

每一次的聽覺口語教學課程中，必定會有聽覺口語師、照顧者和孩子本人在場。

聽覺口語教學課程需由聽覺口語師、照顧者和孩子本人一起進行。圖／雅文基金會提供

聽覺口語教學法中，第一項訓練重點便是如何「聽」。

對於一般人來說，聽實在是一件太自然的事情，不過，聽損兒童雖能聽見聲音，卻不易區分哪個才是主要聲音，因此會不知道要專注在哪個聲音，學習時間因而較一般兒童來得長，需要多次複習。

因此，在學習過程中，老師便須一而再再而三地提醒兒童「要注意聽！」或是問他們「剛剛聽見了什麼？」兒童如果回答正確，老師會適時給予正向鼓勵，如此反覆練習、循序漸進，讓兒童越來越熟悉該如何運用自己的聽力去聽到該懂聽的聲音內容。

由於聽覺是學習說話的必備條件，兒童如果學會了「聽」，才有辦法進一步開口「說」。社工提到，有些家長就是在學語期發現孩子口語發展較同齡孩子慢，才知道小孩有聽力損失的情形。聽覺口語師表示，若是沒有盡早開始訓練，則需要更加倍地努力才能學會聽與說。聽語學習是在和時間賽跑，一旦發現聽損，都不應該有所延誤，方能讓兒童把握剩餘聽力。

閱讀理解不簡單，支線任務有難度

除了聽覺口語的相關訓練外，聽損兒童需要面對的另一個重要關卡便是閱讀理解上的困難。由於閱讀理解包含識字解碼和語言理解兩部分，而聽損兒童在語言理解上會較一般人弱，雖能識字，卻可能無法連段成文，也因此在閱讀時無法完整理解內容的描述。

Butterflies in my stomach.

就像這句直譯為「蝴蝶在肚裡飛舞」的短語一樣，即便知道每個字的單獨意義，但如果無法從生活的口語經驗中理解這種用法，便不知道它真正要表達的意思其實是「緊張」；因此，對於聽損兒童來說，在閱讀該片語時將產生困難。

此外，有許多研究顯示 17、18 歲的聽損青少年，雖然認知能力已經相對成熟，卻只有 3、4 年級兒童的閱讀能力。會造成這樣的落後情形，有很大一部份是由於聽損兒童語言理解不佳之故。其中一個造成聽損兒童語言理解薄弱的原因是因為聽損兒童的並不習慣「跨聽」。

聽損兒童易有跨聽困難，無法像一般人一樣同時處理多項聲音訊息。圖／By Couleur@Pixabay

想像我們正在咖啡廳跟朋友聊天，除了談話內容外，我們還會聽見咖啡煮沸的泡泡、服務生走近的腳步，甚至知道了隔壁阿姨的女兒最近偷交新男朋友，她正準備要棒打鴛鴦（誤）。

對於聽力正常的我們來說，不但可以同時接收到各式各樣的聲音，更能夠從中分辨對自己有用的資訊；這些零碎的訊息不但可以讓我們獲得小知識，也可以增進我們的人際技巧、促進邏輯連結。

相反地，對於聽損兒童來說，光是要聽到朋友說出的主要訊息就已經吃力了，自然沒有力氣注意到隔壁大媽的八卦。

在《聲之形》中，女主角的同學曾指控她都不去接收別人拒絕的訊息、自以為是地活著。這樣的指控除了女主角的心理因素外，其實有很大部分是因為聽損兒童無力捕捉和處理各種細節聲音，在心有餘而力不足的狀況下，常會被人誤解是自私或沒禮貌的人。

Photo source：采昌國際多媒體

擁有正確認知，不怕終極 Boss

大大小小的誤解累積在一起，聽損兒童便可能被迫在生活上面對許多「小怪」──這些源於不了解的惡意會讓聽損兒的生活越發艱難，更有甚者，也可能會出現類似於電影中的霸凌問題。

根據雅文基金會的社工分享，超過半數的聽損兒都曾經透露出自己在校園生活有不好的人際相處經驗，然而，由於自身的生理因素和相關遭遇，讓他們很容易將一切問題都歸因在自己身上，甚至認為自己不應該擁有幸福快樂的權利。

這樣錯誤的歸因可說是聽損兒冒險途中的「終極 Boss」，這可怕的大魔王會不斷打擊他們的自信；而一旦完全失去了信心，聽損兒便有可能自暴自棄，對於一切都抱持著消極態度。

錯誤歸因可說是聽損兒要面對的大魔王，如果世界能更溫柔地對待他們，或許就可避免這種結果。圖／By Toni Birrer@flickr

其實，無論是聽損兒本身，或是周遭的人們，都應該建立起正確的認知，正如前文所提到的眼鏡比喻一樣，若我們不曾用歧視的眼光看待近視族群，又何須對聽損兒另眼相待呢？

只要我們用健康而正確的態度去對待他們，了解他們可能遭遇的難處，並在能力可及的範圍內提供協助，便能成為聽損兒最強大的補師。

相信我們都可以成為聽損兒童的戰友，而不是敵人。

致謝：感謝雅文基金會聽力師林淑芬、聽覺口語師賴紀閩、社工員陳暐文、聽語科學研究中心研究員詹益智、研究員陳姵樺、宣傳教育部專案執行呂雅雯接受採訪。

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為什麼要研究「遙遠星系」？

天文學家在黑夜裡觀測，搶在天未明之前，透過望遠鏡取得他們所需的資料。中研院天文所王為豪副研究員，利用遠紅外光及次毫米波觀測遙遠星系，揭開宇宙演化的奧妙。而美麗的天文影像，能夠傳達給大家許多科學的想法。

中研院天文及天文物理研究所王為豪副研究員，利用遠紅外光與次毫米波，揭開遙遠星系的奧秘。圖／張語辰

在山頂上度過黑夜，和越來越少有的觀測生活

海拔 3000 公尺的中繼站，那邊有給天文學家吃飯、晚上睡覺休息的地方。喔，不是晚上，是白天睡覺休息，因為晚上要觀測。

王為豪娓娓道來，他們去夏威夷觀測，要先飛到檀香山，再飛到大島。天文台都在大島上，海拔 4200 公尺的毛納基（Mauna Kea）山頂。為了安全，必須先在海拔 3000 公尺的中繼站停留一天。隔天下午四點吃晚餐，五點就跟天文台的工作人員，開車上山頂觀測，直到隔天早上六、七點天亮，再開車下來吃早餐。

夏威夷毛納基山頂上的次毫米波陣列 (SMA) ，是中研院天文所參與的重要計畫。圖／王為豪

不同波長的觀測，作息其實不太一樣，這是因為不同波長的「天亮」時間不同。可見光的天空之所以會亮，是因為大氣散射陽光；近紅外光的天空之所以會亮，是因為高層大氣的原子被陽光激發而放出輻射。因此，近紅外光可以多觀測半個小時。至於次毫米波的天空，並不受太陽影響，但還是會避免在白天觀測，避免望遠鏡的元件受熱變形。話鋒一轉，王為豪說，「這是老人觀測了啦！」

現在天文學家做觀測，很少實際飛到某個地方觀測，大部分都是遠距進行，直接在山下的辦公室裡控制山上的望遠鏡，甚至在台灣就能控制夏威夷的望遠鏡。

現在只剩下少數天文台，會要求申請到觀測時間的天文學家到現場。主要的原因，並不是需要你去做觀測，而是因為山頂的環境非常危險，所以天文台都有個規定──任何時刻，天文台裡面至少要有兩個人。但是天文台經費可能有限，只能安排一位觀測員，於是天文學家就需要有人上山。

那些「陪觀測員」的時間，天文學家都在做什麼呢？王為豪說，可以在觀測員旁邊不斷問問題，學著操作。而他現在去天文台，通常就是做自己的事情，看卡通、拍照。在山上若做研究也不容易，因為氧氣含量太低，「就算我真的要想辦法寫論文，下山一看，可能會覺得：這是什麼東西啊！」

另一種情況，是天文台剛蓋好的時候，人們對於它的脾氣不熟悉，常有突發狀況，因而要求天文學家來到現場。例如日本的昴星團（Subaru）望遠鏡，當年剛蓋好的時候，所有人都要親自飛到山頂觀測，但是現在不需要了。

現在大多數望遠鏡，都是由遠距操控，或者是另外一種模式──根本不用去控制望遠鏡，只要在所謂的「腳本（script）」上寫你要做什麼，把它寄給天文台，天文台就會在合適的時間幫你執行，再把資料寄給你。例如現在最好的次毫米波望遠鏡「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）」就是如此，人們不必到智利觀測。

中研院參與建造：世界最強大的電波望遠鏡

位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列 (ALMA) ，於 2013 年正式啟用，中研院參與其建造及營運。其靈敏度比前一代的 SMA 高出幾個數量級。圖／王為豪

談到 ALMA ，王為豪說，比起前一代的「次毫米波陣列（SMA）」， ALMA 的靈敏度高出好幾個數量級。之所以有這麼大的差異，主要是因為望遠鏡大了很多，再來是來自接收機的技術進步。

在無線電波裡面，高頻率的接收機特別難做，例如微波通訊是近二十年才發達的技術。次毫米波又比微波更高頻，近二、三十年才有較好的儀器。另一方面，次毫米波很容易被水分子吸收，而最近人們在智利找到了比夏威夷更乾燥的地點。這兩個因素使得 ALMA 可以接收到比較暗的訊號，也可提高觀測的解析力。

過去你要花一百個晚上才能完成的觀測，用 ALMA 不用一個晚上就能完成。所以我們辛辛苦苦用夏威夷的次毫米陣列做七、八年的研究， ALMA 只要一個禮拜就能從頭到尾幫你做完一次，這是過去完全不能想像的。

中研院參與了 SMA 和 ALMA 的建造和營運，並以此取得重要的科學成就。王為豪利用這兩台望遠鏡，研究「次毫米波星系」。

什麼是次毫米波星系呢？我們的銀河系，大部分的輻射來自可見光，因為銀河系最重要的組成份子是恆星，恆星放出來的輻射主要是可見光，就像我們的太陽一樣。不過，在一些遙遠的星系裡面，灰塵非常多。灰塵的大小約 0.1 微米到幾微米，善於吸收可見光和紫外光，再放出遠紅外光。

灰塵多的星系中，灰塵把恆星的光幾乎都吸收掉，使得絕大部分的輻射在遠紅外光，用可見光觀察反而覺得它不亮。這種星系，就稱為「亮紅外星系」。但宇宙膨脹導致波長增加（紅移），灰塵放出的遠紅外光會移到毫米或次毫米波，也就成為「次毫米波星系」了。也就是說，「亮紅外星系」與「次毫米波星系」是同一回事，指的都是這種灰塵很多的星系。

「亮紅外星系」描述的是星系的本質，說明它放出很多遠紅外光；「次毫米波星系」描述的是我們是在次毫米波觀測到它。

遙遠的「次毫米波星系」告訴我們什麼？

宇宙中這麼多星系為什麼會變成現在這個樣子？我們不能只研究它們現在的樣子，也要研究它們過去的樣子。

王為豪說，宇宙的年齡和星系的生命期，比星系中個別的物理過程還要長。研究星系現在的狀態，我們能夠回溯的時間很短，難以推知是什麼原因導致它現在長成這樣。打個比方，研究動物排出的大便，我們可以知道牠最近兩三天吃了什麼，但無法知道牠兩年前吃了什麼。那如何看到從前的星系？

「宇宙本身就是一個大的時光機」王為豪說，因為光傳遞需要時間。我們看很遠很遠的東西，表示看到的是宇宙很久以前的狀態。那就是我們為什麼要研究遙遠的星系。

宇宙早期的星系與現在的星系，成長模式非常不同。一開始宇宙中只有「氫」和「氦」，這些氣體聚集形成恆星、星系。從宇宙早期到現在，氣體的含量是越早期越高，現在則較少。因為星系形成需要氣體，所以宇宙早期星系成長比較快。

此外，最早期的宇宙沒有恆星、沒有星系，也沒有黑洞放出很強烈的輻射，所以那時候的氣體都是中性，也就是電子和質子在一起。等到有了恆星，有了大質量黑洞放出很強的紫外線，紫外線就會讓氫氣游離。被游離的氣體溫度很高，很難透過重力壓縮，也就很難形成新的恆星。以上因素彼此相互影響，導致早期宇宙的星系形成與成長模式，與現在相當不同。

由「哈伯深空」擷取的一小塊影像，包含了眾多的遙遠星系。有些遙遠星系會發出遠紅外光，也有些會發出 X 光、無線電波或紫外光。圖／哈伯太空望遠鏡

次毫米波星系出現在較早期的宇宙，主要原因就是早期宇宙的氣體比較多。氣體裡面的「氧」、「碳」、「矽」這些比較重的元素，會凝聚成灰塵。因此，早期宇宙容易出現灰塵多的星系。氣體以及它夾帶的灰塵，可能因為某些物理作用被壓縮，譬如說形成年輕的恆星，或者掉到星系的重力位能井中，使得它們分布範圍很小、密度很高，於是對星光的吸收能力就非常強。這時，就有辦法把星系裡絕大部分的星光吸收掉，並放出遠紅外光。

還有另一個有趣的現象：亮紅外星系、次毫米波星系中央的大質量黑洞，通常也比較活躍。一個星系的紅外線輻射變很強，通常是有很多氣體，有很多恆星形成。觀測結果告訴我們，這種星系裡的黑洞，經常也是快速成長的。王為豪說明，這兩件事情好像是連在一起的，但是現在還不清楚其中的因果關係。一般而言，星系越大，裡面的超大質量黑洞也越大，所以星系與星系中黑洞的形成，可能透過某個物理過程連在一起。

美麗的天文圖可以傳達科學的想法

問到為何投入天文研究，王為豪表示，從小就對天文有興趣，但不是早早立志踏入專業天文研究。高中參加了天文社，看了一些天文書籍，發覺能夠言之有物的書，裡面都是物理，於是決定大學讀物理。

不過，即使讀了物理系，他也沒有一定要念天文。到了大三，修了袁旂老師的天文物理導論，才開始了解天文與物理如何結合，於是決定念天文所碩士班試試看。碩班念完發現自己還是有興趣，就念天文所博士班試試看。一步一步試試看，才一直走下去。

就覺得試試看、做做看，做得不錯再走一步，是這樣子才最後一直走下去的。

王為豪不僅在專業天文有所成就，亦是業餘天文攝影的翹楚，讓人好奇兩者之間有何有趣的聯繫。王為豪表示，雖然同時身為業餘天文學家跟專業天文學家，但他把這兩塊切得很乾淨，很少有交集。而另一方面，王為豪總是樂意將攝影作品提供給天文所使用，作為教育用途。更有意思的是，他著作的天文攝影書籍很特別，「講攝影的書竟然沒放多少照片，裡面都是方程式。」背後的目的，其實是把科學的想法帶進攝影當中。

我是用這種方式在教育對天文有興趣的人。就算你是想拍漂亮的照片，你也可以用科學的方法來進行。

王為豪不但是專業天文學家，也是天文攝影的專家。圖為王為豪拍攝的獵戶座，為 18 幅馬賽克，總曝光時間 27 小時。圖／王為豪

王為豪說，雖然自己長年從事天文攝影，但十年前他其實不太鼓勵年輕人從事天文攝影，因為許多天文社團所做的只剩下攝影。不過，現在想法完全相反了，因為現在的天文攝影使用數位相機，這就與專業天文觀測用的 CCD 原理類似。數位相機照片的後製，與真正專業的科學觀測非常接近，所以不管是為了推銷某種科學的想法，或幫助想研究天文的學生接觸真正的天文觀測，攝影都是很好的媒介。

說到天文教育，王為豪說，他真正關注的是國民的科學素養，而不是天文。大家並沒有一定要懂天文，但是天文教育在台灣可以很有用。

增進科學素養有許多方法，但我們知道告訴學生「這個考試要考」並沒有用，必須要讓人打從心裡喜歡。王為豪認為，天文的好處，是它可以很吸引人，有漂亮的照片，可以說出很多故事。雖然現在大部分的人，在大部分的時間都看不到天上的星星，但是大多數人到了山上，如果天氣好，剛好沒有月亮，可以看到天上星星，十個裡面有九個都還是很開心──天文有這種魅力，在科學教育當中何必放棄它呢？

透過天文教育這個包裝得很漂亮的糖衣，真正我希望餵給別人的是科學的想法。當你開始問天上為什麼那麼多星星，或者當你開始問銀河為什麼有兩道中間是黑的，那中間黑的是怎麼一回事，科學已經在裡頭了。

延伸閱讀

採訪編輯｜歐柏昇美術編輯｜張語辰

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近來，嬰幼兒游泳課程成為新手父母的新風潮，很多朋友當了家長之後也讓自己的孩子參與其中。關於這樣的流行，我個人也曾經動搖過，但由於養育雙胞胎過於疲累，我們總是慢上別人很多拍，再加上自己也是困惑居多，也就沒有真的採取行動。我們頂多就是去游泳池旁的嬰兒池，讓小孩玩玩水罷了。

關於嬰幼兒是否應該參加游泳課程，我個人是有很多疑問的。關於坊間那些廣告詞彙，如建立親子關係、提升學習能力、改善身體問題等等目的，其實在陸地上一樣都可以辦到。況且人類本來就是陸生動物，我們早已脫離水中生活夠久了，以為回到水中就可以培養許多陸地上本來就能養成的能力，這根本是緣木求魚。

嬰幼兒游泳課程成為新手父母的新風潮，但它真的對嬰幼兒有幫助嗎？圖／By Jade Alexandra Allen @ flickr, CC BY-ND 2.0

面對自己的疑問，我依舊試圖從資料庫中搜尋答案，看看過去的科學論文能否給予我們些微解答。結果非常有趣，美國小兒科醫學會（American Academy of Pediatrics）從 1980 年，就陸續針對這個問題發表政策性聲明，結果不令人意外，他們其實並不贊成太小的小孩參與游泳課程（註）。因為此類課程，會讓父母錯誤的以為小孩在水中是安全的，但其實不然，水中危機處處，一不小心可能就會造成不可逆的後果。

玩水雖然可以提供樂趣，但並不適合直接教他們游泳技能，更遑論是水中生存方法。太小的小孩（五歲以下），認知能力與身體能力都未成熟，根本不可能理解游泳相關知識與技能，也不是上了幾堂游泳課，就會變成「浪裡白條」。曾有研究者針對 34 個月大的小孩進行水中安全訓練，但結果顯示，並無法真的增加他們水中安全技能。很多家長都想贏在起跑點，但是游泳這件事千萬不要落入輸贏迷思中，越早開始不會因此就學到更高深的技巧，更不會成為游泳高手。

在還未出現更多清楚的科學結果之前，美國小兒科醫學會是非常謹慎、中立的，值得所有新手父母思量再三。如果嬰幼兒真的要參加游泳課程，他們的建議如下：

1. 目前未有足夠的科學證據，認為嬰幼兒參與游泳課程可以獲得效益。也就是說，參與此課程並無法減低溺水的危險。

2. 生理發展上，至少要四足歲才能發展合宜的游泳技能。

3. 父母親不應認為小孩在水中是安全的。

4. 當小孩在水中時，最好要一對一看顧，並且在大人伸手可及之處。最好的方式是有成年人要一直觸摸著小孩（touch supervision），確保小孩是在安全的情境，並即早發現孩子有不良狀況的徵兆。

如果真要讓嬰幼兒游泳，最好要一對一看顧，並且在大人伸手可及之處。最好的方式是有成年人要一直觸摸著小孩，確保小孩是在安全的情境，並即早發現孩子有不良狀況的徵兆。圖／By Stephen Ramsay @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

5. 在下水之前，所有成年人要知道自己的角色，也要明白在水裡就是有風險。當然也要知道小孩的認知能力、動作能力都是有限制的，無法明白所有游泳技能。在岸邊的大人要知道各種安全知識，包含如何使用緊急鈴、如何急救（心肺復甦術）等等。

6. 若小孩已經有各種疾病狀況，如水中毒、在水中容易失溫、恐水症、溝通障礙等等，就需要更細緻的醫療指引。若一不小心一閃神，很可能會造成悲劇性的後果。

註：美國小兒科學會（American Academy of Pediatrics）的政策性聲明（Policy Statement）有一個原則，發表五年後就會自動失效，除非有經過合適的改版。目前這裡所討論的論點，主要來自 2010 與 2000 的聲明。當然你可以說這個聲明已經失效，但是目前尚未找到更合適的研究與說法之前，個人認為此聲明仍值得採信。

※本文感謝中正大學心理系鄧閔鴻老師的提點，方能完成此文。

資料來源與延伸閱讀：

American Academy of Pediatrics. Committee on Pediatric Aspects of Physical Fitness, Recreation, and Sports. Swimming Instructions for Infants. Thomas G. Flynn et al., Pediatrics , 1980.
American Academy of Pediatrics, Committee on Sports Medicine and Fitness and Committee on Injury, Violence, and Poison Prevention. Swimming programs for infants and toddlers. Pediatrics. 2000;105(4pt 1):868–870.
American Academy of Pediatrics, Committee on Injury, Violence, and Poison Prevention. Prevention of drowning. Pediatrics. 2010;126(1). Available at: www.pediatrics.org/cgi/doi/10.1542/peds.2010-1264

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洗臉這麼簡單的事情也要人教？沒錯，真的需要人教千萬不要覺得洗臉很簡單啊！

保養是科學，不是儀式。

每個動作我們都會告訴你「為什麼」要這麼做。不信你看完這篇，可能就會發現，自己有很多步驟搞錯噢～清潔是整個保養程序的第一步，這個沒做好，後續都白費工。所以大家有耐心一點，我們一起把這個關鍵知識搞清楚吧！

洗臉前必須懂的生理機制！看完就懂到底要冷水還熱水

「學習」洗臉前須知的皮膚切面圖。圖／MedPartner 提供

大家先一起看這張皮膚的切面圖。

．豎毛肌與毛孔收縮：豎毛肌是非常細小的肌肉，主要是控制毛孔收縮與張開的作用。在熱的時候傾向打開，冷的時候傾向收縮。但它控制毛孔的大小，是「暫時性」的，除了受到溫度影響以外，也會受神經支配。

．角化細胞與角質層：基底層的角化細胞需要 14 天來轉化成角質細胞，構成角質層，然後再花另外 14 天來自然脫落。角質層是皮膚最薄的一層，但它是皮膚最重要的基礎屏障。

．皮脂腺與皮脂：皮脂腺會分泌出皮脂，可以潤滑毛髮，在皮膚表面形成一層薄薄的保護層。

．汗腺與汗水：汗腺會分泌汗液，分泌在皮膚上，主要幫助散熱，並排出少量的代謝廢物，例如尿素。皮脂、汗液以及一些少許的代謝物質，就形成皮膚表面一層弱酸性的保護薄膜。這層薄膜大約 pH 值介於 4.5-5.5 之間，可以保護皮膚被一些微生物攻擊。

當水溫較低的時候，毛孔會傾向收縮，污垢會比較難洗淨，過低的水溫對皮膚也是一種刺激。當水溫較高的時候油脂會被過度洗淨（洗過碗的就知道，熱水洗有油污的碗比較快），隨之降低皮膚的保濕能力，毛孔角化這類跟皮脂、保濕不足有關的問題就會惡化。

另外熱水也會導致微血管擴張，所以酒糟、敏感性皮膚這種跟微血管異常擴張有關的疾病患者，如果不小心用太熱的水洗，應該都有惡化的慘痛經驗。另外高溫也容易刺激皮脂分泌。這應該不用太多解釋，大家都有經驗夏天皮膚的出油量比冬天多對吧？皮脂在被熱水過度清潔，又因溫度高過度分泌，也容易產生粉刺、青春痘等等跟相關狀況。

稍微冷一點的水是最恰當的。圖／MedPartner 提供

看到這，大家應該可以理解，如果只有熱水跟冷水兩種選擇，那應該要傾向選冷水，熱水導致的問題實在有點多。但如果可以控制水溫，那最好是比體溫低一些，大約二十多度的微冷水喔～

洗臉有三大步驟：沖去殘留的卸妝產品、清除表皮髒污、促進代謝老化角質

如果你有上妝，或使用防曬產品，那記得要卸妝。有關卸妝的注意事項，可以先看這篇文章。卸妝後可以用微冷水或溫水協助沖掉殘留的產品。表皮的髒污可藉由溫和的清潔產品以及微涼的水洗去，適合的洗臉產品怎麼挑，我們之後再寫文章。而已經自然代謝即將脫落的老舊角質，也會隨著洗臉過程輕柔的按摩而洗去。

洗臉何時洗？哪裡先洗？ 7 大標準步驟，注意事項別遺漏

洗臉宜選用溫和、適合自己膚質的清潔產品。洗臉的次數其實一天不宜超過兩次，通常早晚洗臉就可以。臉部皮脂分泌不多的朋友，其實晚上用一次清潔產品就夠，早上用清水洗就行。皮脂分泌較多的朋友，頂多中午左右再清潔一次。如果皮脂分泌真的很旺盛的朋友，應該做的是調整皮脂的分泌，而不是連續過度清潔喔。如果一天連續用清潔劑洗四、五次以上的臉，皮膚可是受不了的。建議可先從生活作息規律、不要熬夜、吃清淡食物做起，如果還是沒改善，可以先看毛孔粉刺全攻略，有關抑制皮脂的文章，自行參考調整。

臉部不同部位皮脂分泌量不同，髒污的程度也不同。原則上，越油、越髒的部位越早洗。這樣可以確保髒、過油的地方被洗乾淨，已經乾燥、不油的地方比較不會過度清潔。

以下是醫師們建議的標準步驟：

只要 7 步驟！洗淨你的臉。圖／MedPartner 提供

1. 先徹底洗手，別漏掉指甲的縫隙喔
2. 用雙手捧水，輕輕將約攝氏 25 度上下的微涼水完整潤濕臉部。冬天如果很怕冷，那就用微微溫的水。實際上不太可能去測量水溫，所以原則就是，肌膚不會特別感到冰或熱的水溫就還行。
3. 將清潔產品取適量於掌心，一邊慢慢加水、慢慢搓揉，讓它產生細小的泡沫
4. 先將泡沫先抹在容易出油的區域（多數人是 T 字部位），再緩緩塗抹到全臉
5. 用指腹輕柔在臉上畫圈按摩，由上而下、由內而外。比較油比較髒的部位就多按摩幾下，但不必太用力。總共的按摩時間不必超過 2 分鐘。
6. 用微涼水沖洗臉部，並照鏡子檢查一些容易殘留泡沫的部位。例如鼻子跟臉頰交界、眼窩、髮際。
7. 用乾淨的毛巾以輕輕按壓的方式，將臉部的水分吸乾。

每天正確完成臉部的清潔，是肌膚保養最重要、也最基礎的一步喔～除了預防許多因為清潔不足造成的問題外，也能避免清潔過度產生的肌膚不適。另外不管後續要進行哪些保養，如果保養前殘留了一堆髒汙在臉上，那效果怎麼會好呢？

從今天起，請讓洗臉不再只是一種儀式，請好好理解這些知識，知道這些步驟背後的道理，要先「洗心」，才能真的「革面」啊～～～（握拳）

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 美的好朋友洗臉用冷水還熱水好？你真的洗對臉了嗎？正確洗臉全攻略！

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超高速光學顯微鏡，有影片有真相

動體視力對於運動員很重要，而研究移動快速的細胞、病毒、細菌時，為了讓顯微鏡底下的世界看得更快更清楚，中研院原子與分子科學研究所的謝佳龍助研究員，與團隊一起研發每秒可拍五十萬張影像的光學顯微技術，有助科學家在對生物系統造成最小干擾的情況下，直接觀察奈米尺度的活體現象。

謝佳龍團隊集結光電、生物、材料專家，研發過程不斷思考「超高速光學顯微影像技術」應用於跨領域的可能性。圖／張語辰

超高速光學顯微鏡，追求速度與激清

2014 年諾貝爾化學獎，頒發給「超解析螢光顯微鏡」的發明團隊，當科學家得以在奈米尺度看見生命中最小「元件」運作時，例如細胞、病毒、細菌，就能發現傳統顯微技術無法察覺到的生物現象。看見各領域都想辦法為生物科學、醫學盡一份力，改善人類的健康，電機和光電工程背景的謝佳龍受到啟發。

我一直在尋找有什麼光學技術既簡單又可靠，而且影響力還能超越光學領域。

謝佳龍運用光學專業，改良廣泛使用的傳統明場（brightfield）顯微鏡，和團隊一起研發 COBRI 顯微鏡，可觀察奈米尺度單粒子在三度空間的高速運動。

COBRI 顯微鏡的核心概念是採用雷射作為光源，取代傳統的白熾燈，再透過干涉的方法，偵測線性散射（linear scattering）光訊號。當一個粒子的折射率和周圍環境不同時，在光的照射下便會將部分的光散射，運用這個特性就可以量測被觀察的粒子位於何處、又移到動哪裡。

當雷射光通過層層關卡穿透樣品後，會產生 COBRI 訊號和激發螢光訊號，並各自投影到高速 CMOS 相機和 EMCCD 相機。資料來源／Coherent Brightfield Microscopy Provides the Spatiotemporal Resolution To Study Early Stage Viral Infection in Live Cells ；圖說改編／林婷嫻、張語辰

超高速光學顯微鏡全貌：這是謝佳龍團隊大幅優化的第二代版本，並同時紀錄傳統的螢光標籤影像以利比較。圖／張語辰

超高速光學顯微鏡局部：雷射光會先穿過 SM 、AOD 、層層透鏡後，再前往樣本放置台。圖／張語辰

追蹤拍攝單粒子時，「快狠準」是最重要的。謝佳龍團隊不斷改進顯微鏡的時間和空間解析度，一開始只想做到每秒拍幾千張影像，但慢慢地團隊越來越貪心，不斷試著超越極限。

目前實作中以一個 20 奈米直徑的金粒子為例，每秒可超高速拍攝五十萬張影像，並將金粒子的中心位置做到準確度 2 奈米的定位。

「要是我們可以做到……就好了」每次我向團隊說出更難的提議時，大家會崩潰吶喊「怎麼可能！」，但現在回頭看，過去不可能的事都是有可能的。

什麼東西跑得快？就決定觀察你了，病毒！

超高速光學顯微鏡，開啟許多過去無法進行的單分子生物研究。在中研院分子生物研究所的張雯博士的協助與建議下，謝佳龍團隊著手觀測牛痘病毒顆粒著陸在細胞表面上的高速運動。

生物學家們可以透過實驗了解病毒降落在細胞後會「發生什麼」，但無法直接看到「怎麼發生」，不知道病毒在過程中做了哪些奇怪的行為。

一開始，謝佳龍團隊在實驗室等了一整個下午，病毒都沒有掉到要觀測的細胞樣本上，比向月老求姻緣更難預測病毒降落細胞表面的時機。後來團隊成員黃逸帆想到一個方式突破困境，各位觀眾，請見下圖。

黃逸帆將牛痘病毒粒子裝在極細的玻璃管中，並將玻璃管移至細胞樣本上方，就能在局部釋放出病毒粒子，提高病毒接觸到細胞表面的機率。圖／張語辰

謝佳龍團隊透過超高速光學顯微鏡看見：當牛痘病毒粒子附著到細胞膜之後，一秒內便被侷限在幾百奈米的範圍中，並在微秒時間尺度下，做非常高速的橫向擴散運動（擴散係數〜1μm2/s）。影像紀錄的 3D 空間精準度 <3 nm，時間解析度高達每秒 100,000 幀。

超高速光學顯微鏡下，牛痘病毒於細胞表面著陸移動軌跡（擴散係數〜1μm2/s），圖中所有數據皆以 5 kHz 記錄。資料來源／Coherent Brightfield Microscopy Provides the Spatiotemporal Resolution To Study Early Stage Viral Infection in Live Cells ；圖說改編／林婷嫻、張語辰

我們看見病毒掉到細胞膜之後，在細胞膜上非常快速的擴散運動（diffusion），短暫地跟一些區域互動，最後找到一個區域停留，這是在我們觀察之前沒有人知道的。

觀測奈米尺度的活體現象，意義是？

以病毒為例，當病毒要入侵宿主細胞時，它如何遊走、它會不會進入細胞，跟病毒如何辨識細胞表面受體很有關連。雖然傳統分子生物實驗方法可以間接推測其關連性，但超高速光學顯微鏡能為整個過程提供第一手直接證據，有畫面有真相。

另外，超高速光學顯微鏡是在對生物系統造成最小干擾的情況下，直接觀察奈米尺度的活體現象，也能協助科學家檢驗傳統螢光標記的觀測方式，有沒有影響活體樣本原本的行為。

每個人都會有夢想，而對於打造出超高速光學顯微鏡的男人而言，謝佳龍希望能應用清楚看見奈米粒子高速運動的特性，協助找出健康問題的解決方案，例如細菌感染、腸病毒、登革熱病毒、或神經細胞的特定狀況。

儘管距離實現夢想還有一段路要走，但是謝佳龍想了想，很有自信地說：

只要朝對的方向走，再慢也會到達目的地。

延伸閱讀

執行編輯｜林婷嫻美術編輯｜張語辰

CC 4.0

本著作由研之有物製作，以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際授權條款釋出。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

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最近每當關於大屯火山的新研究、新發現登上媒體，或是陽明山發生了地震之後，「大屯火山是死是活？」就幾乎是大眾或媒體必備問題之一。但經常問題並不會只有一個，而是一個接著一個，今天我們整理了幾個常見問題，雖不一定能完全說明白，但多少可以幫助大家增加對它的認識。

為什麼現在科學家對大屯火山的判斷「起死回生」？

小油坑噴氣孔。圖／Daniel Guo, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

科學發展是與時俱進的，當新的科技、新的研究方法或是新的理論問世後，依新證據的可靠性不同，可能會微調我們的想法，也可能會顛覆我們的認知。數十年前在地質學上的證據顯示，上一次大屯火山大規模噴發至少是十萬年前，不過近年來更多的火山碎屑定年研究結果顯示，最近一次的噴發時間點可能是六千年前（Belousov et al., 2010），所以就時間經驗的定義上（一萬年內曾經噴發過）就能歸類於「活火山」。

不過，對科學家來說，光有時間經驗的定義還不夠嚴謹，如果有更好的科學證據會更有說服力；而目前更為科學的定義就是火山底下是否有「活躍的岩漿庫」，然而岩漿庫在地底下動輒十幾至數十公里深，真的要確認其存在還真不容易，所以對觀測火山來說，「不知死活」的情況是很常發生的！

回過頭來談談大屯火山，除了前面提到的定年研究之外，近年來大屯火山觀測站和許多科學家都發現，許多活火山的特徵都能在大屯火山的觀測上看到，譬如火山地區特有的地震型態（Lin et al., 2005），或是大油坑、小油坑等地噴氣孔噴出的化學成分的分析結果（Yang and Song, 1999），雖然沒有立即噴發的徵兆，但都是間接支持「大屯火山為活火山」的證據。

所以我們要準備逃離台北了嗎？

那今年初新聞媒體提到「首度證實大屯火山有岩漿庫」是怎麼回事？代表台北下面有顆超級大的不定時炸彈嗎？

喔喔喔先別緊張！我先告訴你結論：

即使地底下「有岩漿庫」，也不代表它即將要噴了！

即使地底下「有岩漿庫」，也不代表它即將要噴了！

就算說這很重要，也不用每次都要講三次了……。

大屯火山觀測站中的即時監測儀器傳回的影像，從左而右分別是大地震量監測、微震監測、地球化學監測，以及即時影像與地磁變化（右邊被裁切處）。

哇咧！那你們科學家告訴我下面有岩漿庫是要我窮緊張嗎？當然不是，就是因為科學上雖然告訴我們大屯活山在分類上較接近活火山，但還是難以確定它是「越來越 high」還是「越來越沒活力」的狀態；也正因為如此，科學家們才極力的要「證明」大屯火山是不是活火山，以及大屯火山有沒有即將要噴發的趨勢。

年初的報導，其實是源自中研院林正洪研究員的研究（Lin, 2016）成果，而這項研究成果幫我們找到了一種可能可以持續監測火山岩漿庫的方式。林老師的方式和醫療上照超音波的原理類似，是透過波經過不同介質時發生波速變化來推測波經過了「有什麼不一樣的東西」，差別在於偵測的是岩漿庫、使用的是天然的地震波。這項研究幫我們「找到了」岩漿庫大致的位置，這樣一來未來就有更好的目標和方向來持續監測。關於此研究詳情，請看阿樹先前寫的這篇文章，還有科普一傳十昨天的直播影片以及馬國鳳教授數月前專訪的，如對此還更有興趣，可以看這個投影片。

所謂新發現大屯火山下的岩漿庫的位置，就是在圖中 Low-V Zone 的地方，是藉由部分通過此區的紅線（地震波）變化求得的，此張投影片截取自此。（？沒有連結）

附帶一提，先不論岩漿庫大小和活動程度，由於目前所知它位在 20 公里深的地方，因此要「噴發」還有某程度的距離，畢竟岩漿要上湧到地表，還有一大段路要走，以目前的科技來說不會什麼都沒觀測注意到就噴發了，與其擔心會發生什麼事，不如給予學者更多鼓勵期待，祈望未來我們更能透徹的了解大屯火山，才能更安心的與之共存啊！

如果大屯火山是活火山，會影響台北的房價嗎？

這不能問我啊（笑）！放眼世界各國，很少有人會來問地球科學家房價問題，舉個例來說，日本的東京、美國的加州都是地震頻繁的地區，過去曾經發生過的強震災害甚至比我們的九二一集集地震還更加慘重，這些地區的開發也未曾因此減少。或許你會想：難道他們（日本人）不怕死嗎？不！反而是非常怕，正因知道地震的可怕、知道地震來時逃無可逃，他們更要了解地震的風險。因此日本設立了「地震調査研究推進本部」，從科學角度評估地震風險，這些資料已公布多年，光是東京附近的直下型地震（規模 7.0 左右）未來 30 年的發生機率高達 70%。這些資料「提醒」著他們，無論是防災規畫、或是籌辦奧運時都會有地震風險需要評估進去。

日本主要活動斷層帶未來發震機率示意圖，截取自地震調查研究推進本部的長期評估報告。

所以，如果國內的科學家，清楚明白的用科學數據告訴我們，住家所在地未來的地震潛勢有多高，或是未來有可能有哪些災害風險要注意，首要第一件事到底是「思考房子的脫手價」還是「假如災害來時該怎麼辦」呢？

至少《震識》的想法是，比起房價，更重要的是人命財產的安危，如果在災害潛勢極高、又難以有預防措施的地方，本就不該住人。但是，大多地方只要有適當的危機意識、適當的防災措施，例如增加建物的耐震度、規畫足夠的災害收容空間與建置完善的救災體系，都能讓我們面對災時有足夠的應變能力，同時也不因對災害的恐懼而影響我們的生活起居，這正是為何許多科學家仍積極從事這些災害風險評估的研究。

最可怕的並不是災害，而是逃避災害的鴕鳥心態！

相關影音連結：

科普一傳十：地球大災問—大屯火山復活了嗎？

關於大屯火山提到的文獻：

Belousov, A. et al. Deposits, character and timing of recent eruptions and gravitational collapses in Tatun Volcanic Group, Northern Taiwan: hazard-related issues. J. Volcanol. Geotherm. Res. 191, 205-221(2010).
Lin, C. H. et al. Preliminary results of seismic monitoring at Tatun volcanic area of northern Taiwan. Terr. Atm. Ocean. Sci. 16, 563-577 (2005).
Lin, C.-H. Evidence for a magma reservoir beneath the Taipei metropolis of Taiwan
from both S-wave shadows and P-wave delays. Sci. Rep. 6, 39500; doi:10.1038/srep39500 (2016).
Yang, T. F. & Song, S. R. 3He/4He ratios of fumaroles and bubbling gases of hot springs in Tatun Volcano Group, North Taiwan. Nuovo Cimento Della SocietaItaliana Di Fisica C22(3-4), 281-286 (1999).

延伸閱讀：

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為什麼需要研究分子和化學？

大氣中存在許多分子，雖然看不見，卻跟人類生存密切相關。例如「過氧化氯」加速臭氧層被破壞、「克里奇中間體」影響酸雨的形成。這類基礎研究的成果雖無法賣錢，但對於理解大自然的力量相當重要。中央研究院原子與分子科學所－林志民研究員，將研究分子和化學當作夢想職業，並創辦《科學家在玩什麼？》體驗營，讓高中生體驗科學之趣味與精髓。

化學是「研究變化」的科學，有趣的點在於連「規則」都要變化。學生在化學時，遇到的最大障礙是化學有很多「例外」，其實不是化學有很多例外，而是它的規則不像物理和數學這麼清楚。理解化學的眉角就是「要在適當的地方，挑選適當的規則」，該如何挑對規則就得靠累積經驗，包含動手做實驗、了解理論、參考別人的研究結果。

研究化學不是只為了寫論文，更重要的是透過實驗，尋找自然現象中未知的答案。圖／Clay Banks @StockSnap.io

我不知道水星什麼時候逆行。其實水星逆行是「地心說」的缺陷，最早的天文學家認為地球是宇宙的中心，所有的星星繞著地球走，這產生的問題就是水星會逆行。後來天文學發展得比較好，按照「日心說」來看，水星就好好地順著太陽繞圈，沒有水星逆行這種事。

反而更該注意「莫非定律」，做實驗前會先設想最壞的狀況。實驗時差點燒起來、差點打翻東西，多多少少都會發生，不生氣是不可能，只能隨時提醒學生「命是自己的」，或是旁邊的人的命……。

林志民給實驗室新成員的提醒信：安全第一！圖／林志民提供

實驗失敗是家常便飯，數失敗的次數沒有意義！重點是搞懂「失敗」的原因：是不是不小心、不了解自然律、或是錯估了什麼。當然最後一定要弄對，才能得到想要的結果，只要最後發表的研究成果正確，就算過程中把東西弄壞，這也是學到經驗的機會。

林：小時候會拿放大鏡，聚焦陽光燒螞蟻。國中買了一個三用電表當玩具，可以量電壓、電流，就把鐵釘和銅釘插到水果裡面，量量看電位差，或是量量看什麼東西導電、什麼不導電。高中除了玩暗房、把相機鏡頭拆開來觀察，還有用一些放大鏡的鏡片組望遠鏡，但因為普通的鏡片色散太大了，月亮看起來是彩色的，不是很好用就棄置一旁。因為從小玩這些玩到大，慢慢累積化學和光學知識，所以長大作研究時就能很直覺地進行。

重要的「問題」經常需要新的「量測」來提供答案或解題的方向，而新的量測往往需要新的「儀器」。1994 – 1998 年讀台大化學博士班時，跟著李遠哲老師一起做交叉分子束研究，當時台灣還沒有這類研究設備，所以就自己動手做了一台交叉分子束儀器。做出來的儀器，靈敏度和數據準確性需要能跟全世界競爭，當儀器按照科學原理設計好、組裝好，可以按造自己的想像運作，很有成就感。

和實驗室成員一起 DIY 打造交叉分子束儀器(左側機器)，是科學家的樂趣。圖／林志民提供

林：「模仿」和「想像」這兩個能力很重要。1992 – 1994 年讀台大化學碩士班時，台灣的研究環境比國外落後，指導老師找了一篇國外的論文對我說：「這裡有一個做『高解析度光電子光譜儀』的新方法，我們要不要來做做看？」那時候電腦還沒有網路、也沒有 www，所以我們就去圖書館翻紙本資料，照著資料想像別人大概怎麼做、儀器可能長什麼樣子，就自己也做了一台來研究零動能光電子光譜，順利地發表碩士班的畢業論文。

小孩所擁有的「模仿力」和「想像力」，就是研究化學的大絕招。圖／Olu Eletu @StockSnap.io

在大學教書發現一個問題，越來越少學生願意投入基礎研究，因為基礎研究跟經濟活動沒有直接相關，說白一點就是研究成果不能賣錢、也很難讓人投資。因此我們趁高中生還沒決定要去當比較有錢景的醫生、工程師之前，先舉辦《科學家在玩什麼？》體驗營或演講，透過動手玩實驗，讓高中生發現科學也是一件好玩的事。

來參加《科學家在玩什麼？》的學生有很多種：有的學生對科學有興趣，有的不知道科學是什麼，有的在學校沒有做實驗的機會，但每次一定都有來趴著睡覺的，不過至少是在科學的環境睡覺，比在家裡睡覺好。最重要的是，學生來《科學家在玩什麼？》可以認識不同科學領域的老師，未來想做實驗就有更多管道和機會。

趙彣、謝郡庭參加《科學家在玩什麼？》體驗營後，加入林志民的實驗室，研究克里奇中間體和水分子的反應，論文登上國際期刊《科學（Science）》圖／林志民提供

另外一件苦惱的事情是，2015 年我在台大教大一的普通化學，但第一次考試發現學生幾乎都沒有寫「單位」，考第二次發現還是有一半的學生沒有寫單位的習慣。但現實中，科學家若忽略單位非常嚴重，據聞之前美國登陸火星時，因為單位換算錯誤，登陸艇就炸掉了。可能因為中學生考試都是選擇題，為了改考卷方便採用畫卡作答，所以會忽略單位，這是現在化學教育比較大的問題。

現代人的生活壓力，和以前打獵求生時代很不一樣。以前我們被獅子追要跑，現在被老闆罵不能跑、要乖乖站好，實驗做不好也不能逃跑、窩在椅子上煩惱，這些違反生物本能。就像《為什麼斑馬不會得胃潰瘍？》這本書所說，遇到難題時最好跑一跑、動一動，運動產生的生物反應有助抵銷壓力，這也是「自然」教我們的生存觀念。

無論是研究化學或各行各業，逃避問題可能沒用，但站起來跑一跑對紓壓很有用。圖／遠流出版社

延伸閱讀

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本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

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文／何健民｜美國維奇塔州立大學物理系榮譽講座教授（旅美退休物理講座教授）

博士：知識的追求者

source：R.I.T

我怎麼會是哲學博士？

想當年，我在大學唸了四年化工，又在研究所唸了四年化學，就成了哲學博士（Doctor of Philosophy，簡稱 Ph.D.）。不少朋友、同事也有這麼一個頭銜。偶爾想一想，這個頭銜有點奇怪：哲學問題在我意識中，泛及人道、人本、生命、生存、或是倫理。我只能說是似懂非懂，更不要說它們和我從事的低溫物理研究拉不上什麼關係。至於博士：唸研究所、以及畢業後工作，都講究專、精，偶而有些人可以精而博，倒底是少數。

所以在這裡自問自答「我怎麼會是哲學博士？」。順便在後文中提出一項相關、或可供思考的議題。

先說「博士」，在這裡是一個翻譯名詞，拉丁文中 Doctor 的原意是教師，也代表他們對知識的追求。可是在我們文化裡，一般把讀書人、尤其是作研究的，認為知識淵博，天文地理無所不通。

這種代表群體的觀念，應該不適合在個人。但任何有歷史性的名詞，都免不了這種經久、時過境遷後，名實不符的現象。例如：今天在西方可能有素食的屠夫（Slaughter）女士、或是手無縛雞之力的鐵匠（Blacksmith）先生，他們的姓氏只是反應祖先曾有的職業，不改也罷。何況新的科學產生新的技術、儀器；而新的技術、儀器又導致更新的科學。人類的知識層面隨時間變得寬廣，只要不太挑剔，我們對繼續延用博士一詞也就無可厚非吧？

拉丁文中 Doctor 的原意是教師，也代表他們對知識的追求。圖／By myrfa@Pixabay

哲學：探求萬物之真理

再說「哲學」：假如把哲學換成科學，問題可以說就少了一半，因為我是在作科學研究。有些學校確實頒授科學博士（Doctor of Science）學位，對學科和研究的要求和哲學博士學位要求沒有實質上的差別。所以讓我們看一看科學和哲學的歷史淵源。哲學一詞源自古希臘文，意謂對智慧的熱愛（Love of wisdom）。

我們稱亞里斯多德（Aristotle, 384-322 B.C.）為哲學家，他寫了很多有關在今天會屬於物理、天文、生物、化學及心理的文章。經過千、百年的發展，哲學的多向分枝中出現了一枝所謂的自然哲學（Natural philosophy）。牛頓（Isaac Newton，1643-1727）在 1686／1687 年出版自然哲學的數學原理（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica），反應自然哲學一詞在當時被使用，相當於對自然界系統研究的通稱。

自然哲學的數學原理（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica）。圖／By Zhaladshar, Public Domain, wikimedia commons

15 – 17 世紀間，歐洲文藝復興，自然哲學成就突飛猛進，人才輩出，除了牛頓，其他有絕對貢獻的包括哥白尼（Nicolaus Copernicus, 1473-1543）、布拉赫（Tycho Brahe，1546-1601）、布魯諾（Giodano Bruno，1548-1600）、培根（Francis Bacon，1561-1626）、伽利略（Galilio Galilei， 1564-1642）、克卜勒（Johannes Kepler， 1571-1630）、波義耳（Robert Boyle， 1627-1691），尤其是伽利略引進數學分析、以及培根提出基於經驗（觀察、實驗中取得客觀事實）和理性（邏輯、歸納）的科學方法，對以後的研究產生極大影響。

即使如此，科學一詞仍停留在地位未明階段，可以從一張 17 世紀荷蘭萊頓大學（Leiden University）圖書館簡圖中看出來：大廳中兩行書架，每行 11 排，分別標明為數學一排；哲學、文學及醫學各兩排；歷史四排；法學五排；神學六排。顯然的，科學或是自然哲學仍被包含在哲學架上。凱爾文（Lord Kelvin，1824-1907）和泰特（Peter Tait，1831-1901）在 1867 年所完成，從能量觀點涵蓋大部分物理的專著，仍是名為自然哲學論（Treatise on Natural Philosophy）。

自然哲學論（Treatise on Natural Philosophy）。圖／amazon

想做自然科學？先來觀測、實驗

真正要到 19 世紀末期，對科學的觀念才會進展到現代形式。嚴格來說，其中唯有以觀測或實驗為依據的才是自然科學，它們源自對定量推理和解釋有必然要求的自然哲學。另外一些現代科學是基於定性及描述為主的自然歷史（Natural history），位於美國華盛頓的國家自然歷史博物館（National Museum of Natural History）、紐約的美國自然歷史博物館（American Museum of Natural History）及英國倫敦的自然歷史博物館（Natural History Museum）皆以之為名。當然，自然科學和自然歷史有密切關連，更有很多重疊。

既然科學的前身是「自然哲學」，除非有人堅持戰國時代公孫龍（c. 325-250 B.C.）的白馬非馬辯證法，不然把「哲學」按在我的頭銜上，也就說得過去了。

如此說來，「我怎麼會是哲學博士」的答案，有點像是「眾裡尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處」。

從牛頓及凱爾文和泰特的論著中可以明顯看出：早期的自然哲學主要內容是物理。波義耳在 17 世紀後期就提出和煉金術（Alchemy）截然不同的觀念，但要到 19 世紀中葉，科學家才有物理、化學之分。不久又加入了生物和地質學，院校中開辦了相關科系。到了 20 世紀，科學知識大幅上升，為了「實際需要」，每一學門又經細分，例如天文、固態和核子物理；有機、無機和分析化學；分子、生態和遺傳生物；以及大地、地層和構造地質。再往後，物理學中又增加了量子、高能等領域。其他學門也是日新月異。

就再以物理為例：報告研究成果最主要的期刊是始於 1893 年的物理評論（Physical Review）。因應論文的增加，它在 1970 年將每期分為四冊：簡稱 PRA（原子、分子、光學）、PRB（固態）、 PRC（原子核）及 PRD（粒子）。1993 年又從 PRA 分出 PRE（統計）。PRB 也在 1978 年將固態（Solid State）擴展到凝聚體（Condensed Matter），20 年後再增訂為凝聚體及材料物理（Condensed Matter & Materials Physics）。研究生選擇領域愈來愈廣，結果使得博士們更加學有專精。

跨領域合作，令探索旅程更加豐富

就在整盤科學形勢大好的時候，巳經很少、幾乎沒有人可以或可能橫跨多種領域。同時也出現了一些難免的困擾：有人會說「我作遺傳生物研究，地質對我完全無用」、甚至「我是物理學家，我對化學完全沒有興趣」。久而久之，不同的學門間似乎有了相當的隔距。是否我們忘記了當初學門區分的原因只是為了「實際需要」。

教學與研究可以有純物理、純化學、甚至是純有機化學或是純量子物理的課題，但是想要暸解自然界中任何一環，就常需要從多方面入手，不然就像瞎子摸象。幸好合久必分、分久必合，跨領域的課程、例如生物物理和地質化學，逐漸被接受。再進一步，有了生物化學或類似的新科系，而材料學更使多種科學與應用為主的工程學門結合。

即使如此，針對某些課題，有時也需要兩、三或更多來自相同或不同系所、甚至不同院校或其他單位成員的組合，每人各有專長，互相取長補短，解決研究瓶頸。有了成果，撰寫報告論文時，大家同時列名為共同作者。這種作法可說是很有意義也很有實效，但不時由於人為因素，衍生一些爭論。或是共同作者間爭功；或是有名、位的人自動或被動列為作者之一，無功受祿，遇到論文發表後出了差錯，就又撇開責任。加上院校內行政操作中，遇到申請升遷，列舉研究成果時，共合發表的論文常會引起「你有多少貢獻」甚至「你有百分之幾貢獻」的疑問。

這種爭議的合理性，因事因人而異，本無可厚非。但是回顧科學源於自然哲學，對智慧的熱愛應該是哲學或科學家基本的性格，增進對自然界的整體瞭解應該是首要的目標，而我們已是專而不博，一加一大於二的合作應該受到鼓勵；相反的，太注重「功勞分配」、「名利歸屬」考量不免產生的負面影響，是否可以儘可能減低？至少這是我的希望。

本文摘自《物理雙月刊》39 卷 2 月號，更多文章請見物理雙月刊網站。

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文／陳勁豪｜臺大梁次震宇宙學與粒子天文物理學中心專案計畫助理研究員

CERN 的 ALPHA 實驗發表了對反氫原子的光譜測量結果。結果顯示與氫原子的光譜測量結果一致。

在粒子物理的標準模型裡面，所有的物質都有一個相對應的反物質。物質跟反物質的所有物理性質，例如質量，電荷量等，統統相同，唯一的差別僅在於所帶的電荷相反。當物質與反物質相結合的時候，會相互湮滅而產生兩個光子。這個正反物質的對稱性又稱為 CPT 對稱。這邊的 CPT 分別代表電荷共軛（C），宇稱（P），時間反演（T）。

氫原子與反氫原子的 3D 圖像。圖／By NSF, Public Domain, wikimedia commons

但是對物理學家來說，有了理論預測還不夠，他們希望能夠對所有可見的反物質進行精密測量，把測量到的反物質性質與已知的物質相互比較，看看兩者是否如理論預期一樣一致。如果兩者的結果不一致，那麼表示正反物質之間可能帶有未知的差異，將會暗示新物理的存在。

氫原子的光譜是物理學家所可以作到的最精準的測量之一，同時氫原子的光譜也是少數物理學家可以精確計算的數值，精準度可以到 10¹⁵分之一的水準。在理論與實驗的相互印證下，物理學家對氫原子的光譜有著相當清楚的認識。因此物理學家希望能夠對反氫原子進行類似的光譜測量。透過精密的光譜量測，任何微小的差異都可以被偵測到。

位於瑞士 CERN 的 ALPHA 實驗日前發表了最新的研究結果，他們對反氫原子的 1S-2S 光譜進行了仔細的測量。測量反氫原子的光譜相當困難。反氫原子是由反質子與正電子所結合而成。正電子相當容易產生，但是反質子在自然界中完全無法自然存在。

在 CERN 的實驗中，反質子是由質子同步加速器（Proton Synchrotron, PS）所產生的高能質子束撞擊金屬靶後所產生的次級粒子中收集而得。這些經由撞擊而產生的反質子能量太高，需要透過反質子減速裝置（The Antiproton Decelerator）減速之後，才能與正電子混合，進而形成反氫原子。減速裝置大概每次可以產生約 90,000 個反質子，與正電子混合後，約可以產生 24,000 個反氫原子。

透過 Google 街景服務來探索質子同步加速器吧！圖／Google Street View

形成反氫原子後，由於反氫原子為電中性，ALPHA 實驗的科學家利用磁阱來限制反氫原子的行動，一方面避免反氫原子與物質結合而湮滅，一方面讓物理學家能夠更容易量測其光譜。他們利用雷射測量反氫原子 1S-2S 的光譜至精準度為 2 x 10^-10 的水準。雖然比氫原子的精準度差了十萬倍，不過已經是目前對反氫原子的光譜最精準的測量。而且結果顯示兩者在實驗誤差內一致。

物理學家的下個目標是提昇對反氫原子光譜測量的精密度。目前距離氫原子的精準度還差了十萬倍，所以還有相當大的挑戰空間。配合其它關於反氫原子實驗的結果，物理學家將可以對正反物質的性質進行精準的測量。

原始論文：

M. Ahmadi et al., “Observation of the 1S–2S transition in trapped antihydrogen“, Nature (2016). doi:10.1038/nature21040

相關報導：

Physics World 2016/12/19: Antiatoms yield their first optical spectrum

本文摘自《物理雙月刊》39 卷 2 月號，更多文章請見物理雙月刊網站。

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牛樟芝的先關保健產品。source：DLC

牛樟芝是健康食品嗎？

牛樟芝確實是衛服部規範內的健康食品，它屬於一種保健食用菌，目前官方說法所具有的保健功效是護肝（針對化學性肝損傷）及免疫調節功能。

牛樟薄孔菌，俗稱臺灣紅色國寶的牛樟芝或牛樟菇，屬於多孔菌目（Polyporales）、多孔科（Polyporaceae）、台芝屬（Taiwanofungus），其學名有三種 Antrodia camphorate（= A. cinnamomea =Taiwanofungus camphorata，把學名寫出來是方便讀者可以在網路上查文獻），是台灣特有且珍貴的真菌，僅生長於台灣特有植物牛樟（Cinnamomum kanehirai）樹幹腐朽之心材內壁層。民間用藥以消腫散積、祛風除濕作為功效，而台灣原住民則相傳喜歡食用牛樟芝解酒改善宿醉等不適症狀 [1]。

牛樟標本。soruce：國立台灣大學植物標本館 (2012)，台灣植物資訊整合查詢系統。

菌絲體其生理活性物質有三萜類化合物（Triterpenoids）、超氧歧化酵素 Superoxide Dismutase（SOD）、腺昔（ Adenosine）、β- D- 葡聚醣（β-D-glucan）、維生素 B（Vitamin-B）、麥角固醇（Ergosterol）等；而其中最具生物活性成份的是三萜類化合物及 β- D- 葡聚醣。另，在文獻中也指出牛樟芝子實體所含的生物活性物質較菌絲體多。目前牛樟芝的量產極低，所以栽種是經由人工培育，可分為液體、固態發酵培養法、椴木栽培法或野生樟芝培養。

牛樟芝子實體。圖／Thomaswz19 ，創用CC 姓名標示-相同方式分享 3.0, wikimedia commons

牛樟芝菌絲體經研究證實（文章後面會再詳述）的功效包括：抗氧化、肝臟防護、癌細胞毒殺、增進免疫、抗病毒能力、殺菌及抗發炎能力、降血醣、降血脂、調節血壓能力等。在台灣生技產業以護肝或抗氧化等保健功效作為相關產品的訴求。

現今許多研究團隊紛紛興起研究其抗癌症的功效，例如 2010 年馬偕醫院團隊從牛樟芝中萃取化合物，發現其中一種「去氫硫色多孔菌酸化合物」對胰臟癌、白血病細胞有抑制效果，該活性化合物命名為「馬偕一號」。相關生物機轉的研究成果，已刊登在國際期刊且已申請專利，未來計劃開發做為標靶抗癌藥物。不過研究團隊強調此僅為牛樟芝細胞實驗，運用在人體上還會牽涉到吸收、分解、代謝等因素，要多久才有效，必須進一步實驗。

但在衛生主管機構嚴格把關下，目前市場中基本上沒有宣稱具有可抗癌效果的產品。林口長庚毒物科主任已故學者林杰樑（2013/05/22）：「牛樟芝的話在目前為止，對於身體的幫助，對身體健康的促進作用，並沒有醫學上確定的證據。」這是怎麼回事？為什麼研究結果說可以抗癌抗氧化抗發炎，可是衛福部及林杰樑持相反意見呢？

如何看懂研究結果？

其實，關於研究結果，非科學 / 醫學從業人員很難去了解他的「眉角」。舉個筆者自己的例子來說：筆者以前做實驗曾養過癌細胞，也做過真正的人體試驗。有做過實驗的人就知道，養細胞也要一些訣竅，不然細胞第二天就死給你看。

所以研究者用各種方法讓癌細胞活下來之後，再來就會拿一些想實驗的物質（以本文而言你可以說是不同濃度品種的牛樟芝萃取化合物，下文以「神祕物質 A」代替）看看你養的癌細胞會不會因為不開心就不分裂，或者更神奇的就壞死（necrosis）或凋亡（apoptosis）掉。實驗成功後你當然可以宣稱是你實驗的物質對人類癌細胞有抑制 / 殺死的效果。但是要曉得，實驗成功到真的拿你實驗的物質來治病這中間的變數極多：

1. 細胞實驗不等於動物實驗，動物實驗不等於人體實驗，即使進行人體實驗也很有可能失敗（可以參考浩鼎事件）。

雖然成功的細胞 / 動物實驗讓研究者開心（論文 / 報告 / 教職有著落了！）、給藥廠（或病患 / 投資人 / 股市禿鷹……（咦？））希望，但細胞實驗是由人體 / 動物中分離出來，簡化（或直接忽略）整個活體環境有可能對細胞造成的其他影響，所以要複製細胞實驗的結果（例如「神祕物質 A」）到真正的人類身上其實還有一大段路要走。

2. 細胞 / 動物實驗所使用的有效物質「神祕物質 A」，在實驗中所使用的濃度不等於藥用濃度。

當你試著使用研究中的濃度來幫自己治病，很可能需要吃到的健康食品數目會相當驚人（而且同第一點所講的，在實驗中有效不等於在人體內有效）。更何況，對癌細胞有效的藥物濃度也有可能對正常細胞有傷害，而造成正常細胞傷害的濃度，沒做實驗其實不會知道。（但是哪個頭腦正常的廠商會做自己產品對人體傷害濃度的實驗？）

3. 即使你知道人體內有效濃度，你也必須知道跟這個「神祕物質 A」相關的吸收、代謝等藥物動力學資料，才有辦法計算你要吃多少未經提錬的牛璋芝才能達到人體內有效濃度。

舉個例子來說：生體可用率（bioavailability）就是指吃到肚子後吸收的比例，最神奇的大概是類固醇，以口服居然能到接近 100% 吸收。另一個例子是胰島素，口服的生體可用率接近 3%（實驗者加了一大堆佐劑後，看到最高報告的也才 19%），想想你要吃多少牛樟芝，才能達到身體的有效劑量？

4. 佐劑及非主要有效成份的危害。

除了廠商所宣稱的主要有效成份外，還有一個不會拿來打廣告，但事實上很可能在「有效」或「危害」的事件上扮有重要角色的，還有一個東西，就是佐劑。舉個例子來說，在疫苗中為了要讓疫苗更「有效」，所以有的會加入一些佐劑，用以刺激免疫系統。但這些佐劑在刺激免疫系統之餘，也可能造成你（也許不包括廠商）不一定想要的副作用，副作用在此並非負面用詞，僅指非原本藥物想要得到效果。事實上有部份臨床藥物在使用時都是取其副作用當成主要想得到的目的（例如威而剛原本是拿來治心臟病，但現在……你懂的，像筆者都只拿來吃高山症……）。

大部分的產品，即使在臨床前試驗階段，確認其功能，在進入人體臨床試驗後，往往以無一致性的結果收場。但廠商寧願花錢持續進行功能性宣傳，卻不願意投入真正讓產品與人體產生連結的臨床試驗，有兩個原因：一個是人體實驗成功機率實在很低、又很花錢；一個是花小錢宣傳細胞 / 動物實驗結果，無需申請藥證就能從健康食品得到龐大收益，CP 值超高。

媒體所寫的毒性研究報導又該如何解讀呢？

1999 年行政院衛生署食字第 88037803 號公告健康食品安全性評估方法，將健康食品之安全評估分為四個類別。牛樟芝安全評估列為第二類：即檢具基因毒性試驗與 28 天餵食毒性試驗之毒性測試資料即可審核。

2012 年檢驗及品保雜誌第一卷三號，以牛樟芝餵食小鼠之亞急性毒性試驗病理分析的文獻結果發現，為期 28 天觀察其亞急性毒性反應，此所有實驗與對照組之肝臟、腎臟及脾臟皆無中毒特徵。但經濟部生技中心委託昌達生技，進行 91 天的動物實驗，不料老鼠接受口服牛樟芝子實體粉末一定劑量後，竟出現細胞異常增生、空洞化，恐對肝、卵巢造成傷害，且對腎上腺具高毒性，吃愈多傷害愈大（見 2013 年 05 月 22 日之蘋果日報）。

source：蘋果日報截圖。

根據 2013 年 05 月 22 日新聞報導，當時已故學者林杰樑說，葡萄王生技公司曾於 2011 年在國際知名期刊《Food Chem Toxicol》發表 1 項為期 90 天的動物實驗、劑量每公斤 3000 毫克，結果卻顯示一點傷害都沒有 [2]，與昌達的報告完全相反，林質疑：「有一方是錯的，一定要更詳細找出其中的差異。」

2013 年牛樟芝的風暴事件，當時業者與官方委託生技公司兩造進行毒性實驗，若依循健康食品安全性評估方法之毒性規範去做，這兩者結果不一致。根據昌達生技的實驗設計，是取牛樟椴木的牛樟芝子實體粉末，按體重每公斤給予 200、600、2000 毫克 3 種劑量餵老鼠吃。如換算成 60 公斤的人體，約等同每天口服 12、36、120 公克。昌達提出的實驗結果，顯示每天服用 200 毫克的母鼠，腎上腺開始腫大，服用 600 毫克的公鼠也有同樣情形，服用 2000 毫克時，除腎上腺腫大，公鼠、母鼠的肝重量還會增加，母鼠卵巢重量也增加。該報告稱已排除各項環境污染因素。

葡萄王生技公司於該報導中所宣稱安全的實驗是取液體發酵所形成的菌絲體，該研究所描述的方法（見文章之截圖）中有看到該公司在得到菌絲體之後，有再進行一些加工，處理後再磨粉餵老鼠。也就是說，與昌達公司的實驗方法比較，用以實驗之原料不同：一個是牛樟椴木的牛樟芝子實體粉末（昌達），一個是由新竹的食品工業發展研究所生物資源保存及研究中心所購得的牛璋芝菌絲體再加工（葡萄王）。

由本文前段已知，子實體的有效成份比菌絲體要來得高，也就是說，在兩個實驗都沒造假的狀況來看，葡萄王公司用以進行毒理實驗的材料其「有效成份」比較少，而且還進行部份加工。即使給的量比昌達的要來得多，我們仍然可以懷疑其中所含的『有效成份』劑量與屬性都與昌達公司的不同。所以，我個人覺得這兩個實驗都沒錯，得到的結論也都是正確的。但是要怎麼解讀呢？

由昌達的實驗可知，使用牛璋芝子實體的粉末在老鼠實驗每公斤 600 毫克以上可能造成腎上腺毒性；由葡萄王的實驗可知，使用牛璋芝菌絲體經「處理」後，可以到每公斤 3000 毫克也不會有顯著毒性。因此可以推論，就「有效成份」而言，在一定劑量之上，會對腎上腺有傷害，但在「一定劑量」之下則否。

所以牛樟芝傷腎嗎？

在臨床上有病患因大量服用野生牛樟芝，但菌種不對根本無法抑制癌細胞反而造成腎衰竭，或者民眾服用牛樟芝保健食品後，腎功能下降。以醫學證據的角度來說，其實只屬於個案報告及少部份的專家意見。目前的研究報告並無法證明這些腎臟損傷都與牛樟芝（或是其藥物佐劑）有關。所以對腎臟而言，並不能給一個明確的結論說牛璋芝對腎臟有害。

了解了整件事之後，問題到了這個地方，就變成了「我究竟為了什麼要吃一個在一定劑量之上可能對腎上腺有害的『有效成份』呢？」

牛樟芝有哪些保健功效？從動物實驗研究來看

牛璋芝市場上被運用於酒精性肝炎、病毒性肝炎、免疫調節、抗疲勞、抗病毒、抗高血壓、抗氧化（排毒）、降膽固醇、抑制腫瘤及保護肝臟等，但牛樟芝唯一被研究證明的保健功效是護肝功能（針對化學性肝損傷）及免疫調節功能，其它的功效仍有待強力的證據。

下面列一些動物實驗認為有效的功能（由於相關的動物實驗繁多，也非本文所評論之重點，因此未逐一附上 reference，有興趣的讀者可以用關鍵字找找看相關文獻）。

牛樟芝對酒精性肝炎研究

長期過量飲酒會引起酒精性肝病，進展成為酒精性肝炎、肝織維化、肝硬化，最後還可能導致肝癌。據大量文獻實驗結果牛樟芝具有降低酒精所誘發的肝指數 GOT 和 GPT 值上升及降低 SOD 和 Catalase 活性，進而減少肝損傷；研究亦發現能抑制肝纖維化因子的表現量，還可減少化學性肝損傷及急性肝損傷。_{等等，那為什麼不戒酒就好，要花錢買這個來吃呢？}

牛樟芝抗發炎研究

牛樟芝的培養菌絲體萃取物能藉由抑制人類白血球的 reactive oxygen species（ROS）生成，達到抗發炎的效果，其子實體萃取物能抑制嗜中性細胞的 ROS 製造，並降低其附著能力，因此亦具有抗發炎的功效。另於體外試驗中子實體萃取物能抑制 lipopolysaccharide（LPS－細菌細胞壁成份之一）所誘發的發炎物質（TNF-α and IL-6）及其介質（NO and PGE2）的生成。_{等等，細菌來攻擊時免疫系統反擊這不是天經地義的嗎? 為什麼我要吃個東西來阻上我的免疫系統攻擊細菌？}

牛樟芝抗病毒性肝炎研究

多篇文獻結果顯示可於體外試驗中抑制 B 型肝炎病毒生長，樟芝子實體和培養的菌絲體之多糖體不同，所有的樟芝菌絲多糖體均有抗 B 型肝炎抗毒的活性。_{聽說，好吧，不是聽說，B 型肝炎有口服藥，經人體試驗有效，那為何我需要使用這種體外試驗未經人體試驗的食品來達到控制 B 型肝炎的效果呢？}

牛樟芝抗癌功效

牛樟芝子實體酒精萃取物能誘導 HEP G2（某種肝癌細胞）及 PLC / PRF / 5 細胞（另一種肝癌細胞）的凋亡；在菌絲體多醣體研究中多醣體在抗腫瘤的免疫模式中能藉由活化單核細胞（一種免疫細胞）以抑制 U937 細胞（一種淋巴癌細胞）的增殖；同時也抑制血管增生的發生。此外，並發現對大腸癌、肺炎、黑色素瘤、骨肉瘤及胰臟癌等細胞的細胞週期的凋亡進行抑制及活化等調控功能。但別忘了，這些都只是細胞 / 動物實驗。

有另一結果顯示大腸癌細胞使用 amphotericin B 治療時，同時採用牛樟芝對細胞毒殺有增強的效果（註：amphotericin B 是一種治療黴菌的抗生素，某些狀況下可以殺死很多正常的細胞，當然包括癌細胞！）另外對肝癌病人，使用傳統化療藥物（cisplatin and doxorubicin）做治療時又併用牛樟芝可有細胞抑制作用。看到了人體實驗是不是好開心呢？但是，在癌症的人體實驗有另一個取巧的實驗方法。我們要治療癌症是為了要活下去，增加存活率是治療的最終目標。而上面的研究給你看到的目標是「增加細胞毒殺」、「抑制細胞」等。是的，即使你「增加細胞毒殺」或是「抑制細胞」了，並不保證你能在有癌症的狀況下活得更久。

所以下次看到健康食品研究報告時該怎麼辦？

講個小結論，看到媒體報導健康食品研究時，先問問自己幾個問題：

這是細胞 / 動物實驗，還是人體實驗？實驗的目標與媒體宣稱的效果合理嗎？還是廣告想造成讀者自行腦補？
實驗所造成的結果會有理論上的副作用嗎？（例如號稱增強免疫力就有可能造成自體免疫疾病等，能殺癌細胞也可能殺死正常細胞）
換算成人體體重的話，你要每天吃多少該食品才能達到那個報導所宣稱的效果？
有沒有己知的藥物可以達到媒體報導所宣稱的療效？如果有，那麼該藥物的副作用是否可以預期且受控制？如果沒有，那為何我該相信實驗等級比藥物還低的健康食品的研究？

參考文獻

林恭儀, 曹永昌, 邱仲峯: 牛樟芝的傳統與現代用藥考據. 北市中醫會刊 2013, 19(2):13-18.
Chen TI, Chen CC, Lin TW, Tsai YT, Nam MK: A 90-day subchronic toxicological assessment of Antrodia cinnamomea in Sprague-Dawley rats. Food Chem Toxicol 2011, 49(2):429-433.

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文／Joe

假的，你的業障重。圖／好青年荼毒室提供

相傳在公元前六、七世紀，有一位哲學家埃庇米尼得斯（Epimenides of Knossos）對克里特島人（Cretans）開地圖炮，說道：「所有克里特島人都是說謊者。（all Cretans are liars.）」有趣的是，他自己也是克里特島人。如果他說對了，他便是說謊者，那麼他說的是真話還是假話？嚴格而言，埃庇米尼得斯的例子並不是悖論（paradox），但卻衍生出日後著名的「說謊者悖論（liar paradox）」，並開啟日後關於悖論的研究。

說謊的女友

甚麼是說謊者悖論？在看悖論的例子之前，不妨先看一個不是悖論的例子。試想像小賢因為貧嘴，觸怒了他的女朋友小韋，小韋繼而對小賢說：「我不和你說話。」（註 1）

圖／截自 The Big Bang Theory

小韋說她不和小賢說話，根據她所講的內容，她不和小賢說話，可是她卻同一時間做了個動作 ── 和小賢說話。小韋的行為正好推翻自己的話，使得自己的話無論如何也是假的。我們暫稱這情況為「說謊的女友」。

說謊的女友並不是當代研究的悖論，理由有二。第一，說謊的女友要自我推翻，小韋必須同時做某個行為，但悖論並不需要有講者做任何行為，也會出問題。第二，說謊的女友顯示小韋說的不是真話，而是假話，可是悖論無論真或者假也會有問題；自我推翻（self-defeating）的話可以假，悖論卻是連假也會出事。

簡單說謊者（simple liar）

所以，究竟甚麼是說謊者悖論？讓我們看看第一個說謊者悖論的例子：

（1）. 這篇文章的第一個說謊者悖論的例子是假的

為了方便，我用（1）代表這個例子。問題：（1）是真的還是假的？假設只有真（true）和假（false）兩個可能性。首先，如果（1）是真的，代表這篇文章的第一個說謊者悖論的例子是假的，但（1）正正就是第一個例子，所以（1）同時得是假的，產生矛盾。然而，如果（1）是假的，代表第一個例子是假的，而（1）說對了，因此是真的，同樣產生矛盾。（1）這類句子是最簡單的說謊者悖論，若果真會有矛盾，若果假也會有矛盾 ── 無論真假都會有矛盾。

說謊者悖論有其他表達方法，茲舉三例。

（2 ）. 這句話是假的

（3）. 句（3）是假的

（4）. 底線上的句子是假的

須注意，說謊者悖論與說謊的女友有兩個分別。第一，說謊者悖論不需要事實上有某個說話者做某個行為，它依賴的是，我們的語言容許我們建構出（1）、（2）、（3）、（4）這類句子，即使事實上沒有人講過出口；第二，說謊者悖論若果為假，同樣會產生矛盾，可謂「欲真不能，欲假亦不能」。

說謊者循環（liar cycle）

上面的說謊者悖論只涉及一個句子，但有些說謊者悖論卻要由多個句子引發。假設小賢惹怒小韋後，在臉書瘋狂發功，終於哄回小韋，兩人卿卿我我的打情罵俏。小韋問小賢：「你可知道我甚麼時候說真話，甚麼時候說假話？」小賢一臉胸有成竹，以例子示強：

小賢：「你接着說的話是真的。」

小韋聽罷，存心作弄：

小韋：「你剛才說的話是假的。」

問：這對痴男怨女說的到底是真話還是假話。答：他們合力製造了說謊者循環；小賢和小韋的話都是悖論。

假設小賢說的話為真，代表小韋接著說的那句「你（小賢）剛才說的話是假的」是真的，於是小賢說的話便是假的，產生矛盾。假設小賢說的是假話，小韋接著說的便不是真話，使得小賢剛才說的便會是真話，又產生矛盾。類似的推論可以證明小韋那句一樣是說謊者悖論，真假都會有矛盾。這個例子，且稱之為「說謊狗男女」。

真假都會有矛盾。圖／By brett jordan @ flickr, CC BY 2.0

說謊狗男女雖涉及說話的人、說話時間和說話的行為，但說謊者循環本身毋須依賴這幾點。比如，我們大可將說謊者循環寫成：

（5）. 句（6）是真的

（6）. 句（5）是假的

針對（5）和（6）的內容，透過相似的推論，便可證明（5）和（6）都是悖論。

生活中的說謊者

說謊者悖論貌似是「人工產品」，但其實在我們日常生活中隨時已經出現過說謊者悖論，只是大家未必察覺到。試想像兩個初出道的政客因過往一段不為人知的歷史而愛恨交纏，在公眾場合都只講過極少話。其中，政客小韋在公眾場合只說過一句話。

小韋：「小賢在公眾場合講關於我的話大多數都是假的。」

無獨有偶，政客小賢在公眾場合說過關於小韋的話，就只有三句。

小賢：「小韋有五十道陰影。」

小賢：「小韋討厭自大狂。」

小賢：「小韋在公眾場合講關於我的話全都是真的。」

假設小賢的第一句事實上是假話（小韋沒有五十道陰影），第二句事實上是真話（小韋討厭自大狂），小韋所說的話便會是悖論。

小賢在公眾場合只講過三句關於小韋的話，第一句假，第二句真，最後一句的真假於是決定了小韋說的對不對：最後一句真，小賢大多數關於小韋的話便是真的，小韋說的便是不對；最後一句假，小賢說的便大多是假話，小韋說的話便對了。

證明小韋的話是悖論，原理與之前一樣。如果小韋說的是真話，小賢的第三句便是假的（已假定第一句假、第二句真），於是小韋唯一在公眾場合說的話便是假的，矛盾。如果小韋說的是假話，小賢的話並非多數是假話，則小賢的第三句要是真的（否則就多數是假話），由是小韋那句話就是真的，又生矛盾。小韋的話是悖論，小賢的第三句話同樣是悖論，證明不贅。此類例子，可稱為「說謊的政客」。

說謊的政客比前兩種例子更貼近生活，只是日常對話涉及的句子必定更多，也更難為人察覺裡面是否有悖論。難以察覺的悖論尚有其他，比如，邏輯巨擘羅素（Bertrand Russell）稱讚摩爾（G. E. Moore），便沒有發現自己不小心製造了悖論。

與此同時，說謊的政客顯示，有時悖論出現與否取決於某些經驗因素，上述例子便取決於小賢的頭兩句話是否符合事實，這點為日後的「解悖工程」設下一道門檻：合格的解悖理論必須能處理受經驗因素影響而浮動的例子。（註 2）

無限說謊者

上述的例子全部都有一個特徵，那就是：產生悖論的句子要麼直接談到自己，要麼它所談的對象掉轉頭談到自己。在簡單說謊者，有個句子說自己是假的；在說謊者循環和說謊的政客，一個句子說到另一句是真的，另一個句子倒過來說原本的句子是假的。

1993 年，亞布羅（Stephen Yablo）提出一個特別版的說謊者悖論，裡面每個句子非但沒有直接談及自己，它所談的句子也沒有反過來談到自己，但最終每一句都是說謊者悖論。（註 3）亞布羅提出的悖論由無限多個句子組成，其結構是：

（Y1）. （Y2）及以下的句子都不是真的。

（Y2）. （Y3）及以下的句子都不是真的。

（Y3）. （Y4）及以下的句子都不是真的。

⋮

這類悖論今日稱為「亞布羅悖論」（Yablo’s Paradox），裡面每一行的（Y1）、（Y2）、（Y3）…… 都是悖論。證明有點複雜，但只要稍為思考，相信很快便會想到。

說謊者悖論的重要性，源於它挑戰我們對語言、對世界、對邏輯的理解。說謊者悖論由第一步到最後一步，每一個推論步驟都十分符合直覺，因為每一步背後都是基於我們不自覺接受的語言理論、形上學理論和邏輯理論。例如，我們能夠理解（1）是甚麼意思，反映我們背後有一套意義理論（theory of meaning）；我們明白「（1）為真」代表甚麼、「（1）為假」代表甚麼，反映我們已經有一套真理論（theory of truth）；我們知道怎樣由「（1）為真」或者「（1）為假」推出「（1）有矛盾」，反映我們已經接受某套邏輯理論（logical theory）。是故當代語言哲學、形上學、邏輯學（乃至邏輯哲學）經常觸及說謊者悖論，而理想的解悖方案往往也要從這幾方面下手。

最後，容我回到這篇文章。我在開首說「所有里特島人都是說謊者」的例子嚴格來說不是悖論，其中有兩個理由，可參考我另一篇〈說謊者悖論〉倒數第二點。此外，本文的原文標題：《這篇文章的標題有有兩個錯誤》標題參考 Robert M. Martin 的書名 There Are Two Errors in the the Title of This Book ，裡面其實暗藏悖論。

註：

本文的「悖論」（paradox）專指語意悖論（semantic paradox），不涉及其他更加廣義的「悖論」。例如 Clark（2012）Paradoxes from A to Z（3rd）, Smilansky（2007）10 Moral Paradoxes 和 Sainsbury（2009）Paradoxes（3rd）所討論的悖論，就涵蓋非語意的悖論。〈三類悖論〉介紹另一個分類，裡面便有非語意的悖論。
這例子由 Saul Kripke 提出，可見於 Kripke（1975）“Outline of a Theory of Truth”, in his Philosophical Troubles: Collected Papers（Vol.1）, p.76 。此外也可參考 Richard Kirkham 的解釋，見 Kirkham（1995）Theories of Truth: A Critical Introduction, p. 282 。
參考 Stephen Yablo 的 Yablo（1993）Paradox without Self-Reference. Analysis 。

編按：二千多年前，曾經有個叫蘇格拉底的人，因為荼毒青年而被判死，最終他把毒藥一飲而盡。好青年荼毒室中是一群對於哲學中毒已深的人，希望更多人開始領略、追問這世界的一切事物。在他們的帶領下，我們可能會發現我們習慣的一切不是這麼理所當然，從這一刻起接受好青年荼毒室的哲學荼毒吧！

本文轉載自好青年荼毒室（哲學部），這篇文章的標題有有兩個錯誤

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【科科愛看書之本月選書】軍隊最大的對手是誰？才不是那些顯而易見的持槍敵人，而是疲勞、噪音、酷熱、腹瀉、恐慌……等等你根本料想不到的邪惡角色。快跟著瑪莉羅曲那明快而幽默的腳步，一起深入軍營去見識那些《不為人知的敵人》，看看科學是如何用有趣的方法力抗各式另類殺手。

找不到地方睡嗎？去睡在導彈旁邊吧！

導彈艙最近新增了不少床位。美國海軍潛艦田納西號下水後幾年，因為做了技術升級，需要增加水兵來操作伺服器。但問題是，沒有地方可以設置寢室床位。後來有人想到在兩枚核子飛彈之間有空位可以安置床鋪，於是這些熱騰騰的床位便誕生了。艦上的三叉戟二型飛彈的發射管四十五呎高，貫穿潛艦全部四層甲板，總共二十四座。這幾層的導彈艙是全艦最僻靜的地方，像是老舊大學圖書館的藏書架，安靜、隱密，可以躲進去補眠。

但是我現在講話這一刻卻不是這樣。「全部人員起床！」艦內對講機內的廣播，伴隨著又吵又持續的起床警報：砰！砰！砰！砰！像個討厭的小鬼拿著木棍在敲水壺一樣。

「模擬發射全部飛彈。」真這樣的話，要發射的飛彈可不少。三叉戟飛彈是多彈頭飛彈，每個彈頭都可以設定其目標，精準度──我聽過兩次人家這樣講──「可以擊中投手丘」。

三叉戟飛彈是多彈頭飛彈，每個彈頭都可以設定其目標，精準度極佳。圖／Public Domain, wikimedia commons

美國海軍彈道飛彈潛艦艦隊總共有十四艘潛艦，是一股水下移動式核子武力，和陸地發射井中的飛彈，以及轟炸機上的飛彈，構成了美國戰略性嚇阻（strategic deterrence）的「核子三合一」（nuclear triad）。

這個「核子三合一」戰略性嚇阻所傳達的訊息是：「你瘋了才會用核彈打我，我們的核彈比你多，而且你也無法先發制人，因為你不知道我們的彈道飛彈潛艦在哪裡。」彈道飛彈潛艦可以躲在整個海洋的任何地方，艦上的核子反應爐可以產生動力，並且製水，永遠不必為了加油而浮出水面；糧食用罄之前，可以一直待在海底深處。

田納西號副長納珊．穆瑞（Nathan Murray）邀請我進飛彈艙看他進行演習。（我和一群未來的指揮官一起登艦做評估。）我們沿著艙壁通過一排床位；某些還用黑色聚合物的簾子遮住，看起來像 80 年代某些龐克俱樂部的洗手間。穆瑞指著一位年輕人的床位，他要和牆上的消防水管共享這個空間。他昨晚已被消防演習吵醒，現在又要演習。

一天到晚演習，想睡覺都沒辦法

美國海軍潛艦部隊（The Submarine Force）已經正式承認他們有官兵睡眠問題。

《部隊任務重點通報：船員休息問題特刊》（Force Operational Notes Newsletter: Special Crew Rest Edition）裡面便提到：「個人於海洋中的睡眠未獲保護，使得行政訓練、保養以及『迫切的』問題，常態性地縮短或打斷了人員的睡眠……。」田納西號的船員要做消防演習、進水演習、液壓破裂演習、氣壓破裂演習、人員落水演習、安全違反演習、魚雷發射演習等等，艦上做飛彈發射演習比某些人用牙線還來得頻繁。

一方面，你希望船員都訓練有素，你不想「打錯投手」。但是另一方面，你卻又希望訓練和演習不要這麼頻繁，弄到那些操作炸彈、反應爐的人員長期睡眠不足。

想要士兵訓練有素，又希望他們睡眠充足，到底該怎麼辦？圖／skeeze@Pixabay

1949 年的潛艦作息時間表允許人員一天睡眠十小時。除了這種「長眠」之外，一半船員至少在一天之內還能小睡一次。但從 1954 開始，潛艦由柴油引擎逐漸改為核子動力。結果就是艦上要看守的部位多了起來，不再像以前只是看看溫度計或油量表而已。以田納西號來說，現在人員睡眠時間平均四小時。

此次登艦之前，我和睡眠研究專家葛瑞格．貝蘭奇上校（Colonel Greg Belenky）通過電話。他是位於史波肯的華盛頓州立大學（Washington State University, Spokane）睡眠與效能研究中心（Sleep and Performance Research Center）的創立人。

貝蘭奇很清楚人從一天睡八小時減為四、五小時後有什麼變化。他們的認知能力在幾天之內就開始下降，猶如從高原狀態衰退到一個無法運作的狀態。睡眠時間越少，智能衰退越嚴重，後來才能回升。

但是是哪種心智能力會衰退呢？是大部分。貝蘭奇說，睡眠不足會使記憶力減退，維持思考、決策，整合情緒和理性的網絡弱化。「你是不是也有過那種碰到問題，但想不出該怎麼辦的時候？結果是不是你睡了一晚好覺之後，醒過來，啊，有了！這就是睡眠的功用。睡眠使大腦恢復正常功能。」

短少的睡眠時間會使人的智能退化。圖／Kelsey @Flickr

你是新來的？那睡覺時間再打個折吧！

在潛艦上，新兵的情況更慘。他們除了每天的工作和值更之外，還要準備「資格考」──潛艦版的律師資格考。六十幾題潛艦組件及系統的口試題，再加上本艦特有的──從操舵、到操作深度計，到排出衛生水櫃等等──各種任務實作。

蒸汽瀰漫的士官兵休息室裡，一名臉長長的水兵正在讀潛水液壓學。他說：「我曾經一個晚上只睡三個小時，隔天又完全沒睡。」（休息室裡水氣瀰漫，又有人在打活屍末日〔zombie-apocalypse〕電玩，或是玩桌上足球機，實在不是讀書的好地方。或許因為我是個中年人才這麼想。）

水兵會告訴你他還好，但貝蘭奇知道其實不然。人一天睡眠不足四小時，他們就連復原都沒辦法。他們的智能會一直下滑，最後直達睡眠科學家想出的特殊詞彙才有辦法表達的低點，比如說「災難性代償失調」（catastrophic decompensation）就是其中之一。

「簡單地說就是，每天無法得到適當持續的睡眠，導致人員過於疲憊，在幾天內出現類似於酒醉的『不足』狀態。」《部隊任務重點通報》當中，這幾個句子在編排上被極度強調，又是黑體字，又是底下畫線，又是斜體字。

長期睡眠不足和酒醉一樣，會導致危險加倍；因為，這時人員連自身的損害都無法正確判斷。傑夫．戴克（Jeff Dyche）曾經在潛艦醫學研究實驗室擔任研究心理學家，現在則在詹姆斯．麥迪遜大學（James Maddison University）任職。

他告訴我說，有項研究顯示，人連續兩週每天睡眠六小時，其認知能力會降低到等同於連續四十八小時未眠。長期每天睡六小時的人和整晚沒睡的人不一樣的地方是，他們不覺得需要小心。他們在長時間感到有些疲勞後，已經覺得那是正常狀態。戴克說：「他們會說，『啊，我已經習慣了。』」這兩天我聽過很多人說這句話。

一名水手一面把垃圾推進業務用壓縮機裡面，一面說：「我一晚睡四個半小時；在二十四小時的週期內我覺得還好。」他不知道這個壓縮機要是壓到他的肉或手指，效率會和壓垃圾一樣好。

「我不睡覺我驕傲！」這種心態正確嗎？

穆瑞和潛艦艦長克里斯．包納（Chris Bohner）自告奮勇要在艦上實施一份新的值更表；其目的在於讓官休息得更好，為了他們的健康（近來認為睡眠不足和過重、高血壓、糖尿病與心臟病有關）及所有人的安全。這項任務並不容易。

穆瑞說：「為了弄清楚人的『休息』這回事，我花了相當多的時間。」他是個很受歡迎的領導者；不論舉止或是儀表，都是個值得信賴的人。你絕對不會看到他走路懶散、靠牆站立，或是站三七步，屁股歪一邊。他總是雙腳穩穩地站著，堅定如石，雙手放在腰際，偶爾摸一下理得很短的頭髮。他的髮際線在哪裡，就和潛艦在哪個緯度一樣，對我始終都是個謎。

問題在於總會有事情發生。有人進度落後，值更表就四分五裂。而本周的問題之一就是在下的造訪，小女子的到來讓每個人的工作都受到了干擾，因為組員必須花上四、五個小時，找一處海浪比較小的海域，好讓潛艦和我搭乘的船艦之間能搭上跳板。

海軍要處理官兵睡眠不足的問題，其挑戰有部分在於某些人對此引以為傲。我在潛艦醫學研究實驗室認識一位資深的潛艦艦長雷．吾爾利奇（Ray Woolrich）。他告訴我說：「陸戰隊員在酒吧會告訴你他們可以做多少下伏地挺身，飛行員會告訴你他們可以承受幾 G 重力，潛艦水兵會告訴你他們可以多少個小時不睡覺。」寧可累死，也不願被人說是「愛睏狗」（rack hound） 1 。

我才不是愛睏狗！我沒有在睡覺！圖／GIPHY

睡眠之戰，原來軍方一直抓錯重點

幾十年來，軍方的睡眠研究重點一直一成不變，偏重於怎樣讓官兵可以少睡，而不是怎樣讓官兵好好入眠。他們試行各種模擬狀況來測試飛行員、戰士和水兵，但是一直到近年，維護官兵的睡眠才成為國防部的優先政策。

現行陸軍政策（Current Army Policy）規定戰區內各級主管應擬定並實施一項睡眠管理計畫。（不過針對從伊拉克、阿富汗歸來官兵所做的一次小規模調查顯示，80% 的官兵都不知道有這項計畫。）照貝蘭奇所見，轉捩點在於陸軍野外演訓（Field Training Exercises，簡稱 FTXs）被延長的緣故。

這種大規模的模擬對抗，就等於是官兵在實務上的期末測驗。貝蘭奇說：「在某個階段，擬定教範的人認為，那些值得出兵的戰爭通常會持續一、兩週。所以他們就把野外演訓從三天延長到兩週。」在這之前，傳統是整個演訓期間都不睡覺，目的是要讓官兵「看起來有士氣，並得到好的評定。」他還記得，演訓期延長之後不久，他接到一個部隊指揮官的電話。

「他說：『我需要你給我藥理學的建議。我要我的手下能撐更久不睡覺。』」他以為那名指揮官說的「更久」是指兩、三天。「我說：『你要他們多久不睡？』他說：『兩週。』實際上人們試圖想撐過去。」這無疑是一個生動且有趣的例子，清楚說明了睡眠對戰力表現的重要性。

將軍累了嗎？看他作戰就知道

歷史上也有同樣生動的實例。「石牆」．傑克森（“Stonewall” Jackson）是內戰期間南軍的將領。醫學史學家麥考威克（Philip Mackowiak）藉由比較目擊者和軍官的陳述，做出關於「石牆」．傑克森在南北戰爭一系列戰鬥之前，睡眠機會與戰力表現之間的關係。

他發現，若是戰事發生後前三天傑克森都沒有睡覺，這種情況下，他的領導百分之百被認定為「無方」（poor）。蓋恩斯磨坊戰役（Battle of Gaines’ Mill）之時，他的總參謀長描述他「自始至終完全地混亂。」麾下各旅不僅「表現失常」，他連他們的位置在哪裡都不知道。格蘭岱爾戰役（Battle of Glendale）時，他人「如麻木般……無法深入思考或無法做費力的動作……心不在焉又毫無活力。」瑪爾文山戰役（Battle of Malvern Hill）期間，他「一副旁觀者的樣子」。麥道威戰役（Battle of MacDowell）時，有人看到他在打嗑睡。

只要沒睡飽，傑克森將軍就會有點ㄎㄧㄤ。圖／John Dunne @Flickr

貝蘭奇告訴我，人每二十四小時不睡覺，就會喪失 25% 有效的心智能力。所以傑克森是以清醒狀態下 25% 的能力在率領手下衝鋒（或者根本沒有率領）。我盡量不去想田納西號輪機室一個叫派特森（Patterson）的人。他為了修電解造氧機，已經足足二十二小時沒有睡覺。電解造氧機是一台巨大的鐵殼分子分裂器，「基本就是氫彈，」──他興致高昂地說。

貝蘭奇要實驗受試者不睡覺的時間，最長是八十五小時──超過三天。他說，這大概是人的極限了，「這對任何人都沒有益處。」雖然有人宣稱自己可以一百小時，甚至兩百小時不睡，但由於他們的腦波未受到持續監測，因此難以確定他們沒有「斷續睡眠」（microsleep）。

人要是很累，會墜入第一階段短暫睡眠，眼睛開著，甚至看似手裡照常做著一樣的事。曾在飛機上睡過覺的人都知道，人入睡的時候是可維持肌張力（muscle tone）的；除非進入快速眼動睡眠期，肌肉才會放鬆。人如果在其晝夜循環的非正常時段入睡，會提前進入快速眼動期。如果你白天打瞌睡，嘴巴開開，頭還點個不停，那就要怪「早發性眼動期」（early-onset REM）。

人在飛機上睡著時，同時肌肉也仍維持著張力。圖／mark taylor @Flickr

既然一定要睡覺，那就用半個腦睡吧？

偶爾有報告說軍人──包括「石牆」．傑克森──會在夜間行軍時睡著。貝蘭奇說，當你夠累的時候，大腦似乎會暫時解離，也就是一半睡著、一半醒著。有些鳥類、海洋哺乳類都會這樣；海豚、海豹都可以單腦半球入睡，也就是腦只有一半入睡。這是因為另一半腦還要讓身體能游到海面上呼吸。鴨、鵝類成群趴在地上入睡時，外圍的鴨、鵝會睜著一隻眼睛，並保持對應的腦半球清醒，防備掠食者。

從軍方的觀點看，士兵要是能夠在行軍、游泳甚至索敵期間休息，這是最可取的；這完全符合以軍方未來觀點思考的國防先進研究計畫局（Defense Advanced Research Project Agency）其中一項目標：「要讓士兵最多一連七天，在不使用任何當代興奮劑的前提下，始終保持清醒、警覺、有效，並且生理、心理能力不減退。」就是這個原因，所以你才會發現國防部有在贊助某些單腦半球睡眠基礎研究計畫。

如果科學能夠研究出鴨子是怎麼做的，或許就能用化學或手術方法──只有天曉得！──讓部隊如此。貝蘭奇輕蔑地說：「我們甚至不確定是什麼觸發全腦睡眠的。」

到底要怎麼做才能像鴨子一樣睡覺？圖／Kurt Bauschardt @Flickr

不過軍方單位並未就此不再幻想半腦睡眠。我曾經參加過北約組織的人類效能最佳化（Human Performance Optimization）論壇，其中一個議題就是要收集可用來將戰士能力最佳化的各種醫學技術，其中包括「能夠提供超人體力」的義肢、利用眼球移植物使戰士具備紅外線及紫外線視力，再來就是胼胝體切開術（corpus callosotomy）──製造單腦半球睡眠及不中斷警戒。

現在的醫生有時候也會將病患兩個腦半球之間的連結切斷，以降低癲癇病患抽搐的次數。但病患的睡眠有因此同時改變嗎？南佛羅里達大學綜合性癲癇計畫（University of South Florida Comprehensive Epilepsy Program）主任賽林．班伯迪斯（Selim benbadis）說：「沒有」。他寫過一篇論文專論這種手術。他說，有部分嬰兒胼胝體發育不全，但是兩個腦半球卻能同時且正常地睡眠。

貝蘭奇認為國防先進研究計畫局把「有很多輕率的想法，認為是好的構想。」真的，他們真的是這樣。比如說，他們的想法裡面就有一樣是「以手術植入魚鰓。」

注釋：

在軍中，每個人都有個友善的稱號，比如我就叫做「媒體穢物」（media puke）。

本文摘自《不為人知的敵人：科學家如何面對戰爭中的另類殺手》，八旗文化出版。

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3. 即使你知道人體內有效濃度，你也必須知道跟這個「神祕物質 A」相關的吸收、代謝等藥物動力學資料，才有辦法計算你要吃多少未經提錬的牛璋芝才能達到人體內有效濃度。

4. 佐劑及非主要有效成份的危害。

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