科學傳播 – PanSci 泛科學

集集大地震後倒塌的東星大樓。source：wikipedia

這篇我們來聊聊稍微難一點點的地震科學，不過會盡可能用簡單方式切入。

過去，如果有機會和對小朋友講到地震成因時，我經常會提一個很簡單又不簡單的問題：

我：「地震是怎麼來的？」
小朋友：「是板塊運動！」
我：「那板塊是什麼？」
小朋友：「是我們腳下的地方」
我：「板塊『運動』就會地震？那板塊是地震時才運動？還是一直都在動呢？」

這可不是故意要刁難孩子們，而是在科普推廣的經驗中發現了許多常見的盲點，一有機會我就會想盡辦法導正。過往許多教育或某些片段的科普知識，在「地震成因」的部分，經常會以板塊構造運動的學說，來解釋板塊運動伴隨而生的地震。

臺灣處於板塊交界處，地震頻繁，小孩對於地震都有基本認知，但認知都是對的嗎？圖／By Aaron Siirila，創用CC 姓名標示-相同方式分享 2.5，wikimedia commons

不過，事情才沒這麼簡單呢！人們嘗試用不同方式去了解地震成因的歷史已有數千年，不過到了 1906 年舊金山地震後，人們才連結了地震與斷層的關聯，至於 1960 年代才興起板塊學說，也和地震的關係密不可分，板塊學說可以用來解釋地震，地震其實也是建構板塊學說模型的佐證，今天我們不止談科學，也談歷史，從地震的科學史來看人們探尋地震成因的脈絡。

將地震和斷層摻在一起的第一人：萊尹爾爵士

最早的人們觀測地震的狀況，不過就是「地在搖晃」而已，但因為大地沒事不會搖晃，加上古代人也不會知道地下除了石頭之外還有些什麼，所以也根本想不懂地震是哪來的。

自古以來有許多人嘗試了解地震，不過因為距離理論仍太遙遠，我們直接跳到較重要的一位主角：英國地質學家萊尹爾爵士。

你可能沒聽過他，但他是在地質學和演化論的發展上皆扮演了重要角色，他支持赫登的「均變說」，覺得世間的許多地質的現象都是經年累月慢慢形成的，就像滴水能穿石般的緩慢……而後來達爾文在發展演化論時，多少也受到地質學的影響（這又是另一個故事，我們之後再聊）。

萊伊爾爵士（1865~1870 之間拍攝照片）圖／By John & Charles Watkins，公有領域，wikimedia commons

回到正題，萊伊爾走遍大江南北，看了很多「斷層」，他的想法是：

「斷層不是一天造成的！」

我們在國中課本上看到的斷層，經常都會看得出它的「錯動」方向，但實際上很多時候斷層長得又是另一種樣子，甚至斷層兩側是八竿子打不著邊的岩層，認真一算，搞不好從古至今滑動了好幾十公尺。所以，萊伊爾就覺得這應該是一點一滴累積而成的。

這時，恰巧有一起證萊伊爾想法的地震發生，1855 年地震發生時紐西蘭雖不能算是殖民地，但也是英國的好朋友，萊尹爾就從紐西蘭地震後得到的資料，確認了地震與斷層的關聯。

不過對於當時萊伊爾的想法僅止於找出「相關」而非「因果」，這就像是雞生蛋在先，還是蛋生雞在先的問題一般，到底地震是「怎麼樣發生」，還無法解釋。

感謝那些地震後變形的圍籬

時間跳到近 50 年後，1906 年舊金山地震造成加州灣區嚴重的傷亡，但也因為它發生在人們已充分開發的地區，所以有完整的測量資料，就像是我們現在家家戶戶都有畫好地圖地籍一樣。地震後重新測量，發現有些地方的錯動量十分驚人啊！

欸？不對啊，這件事不是跟萊伊爾看到的狀況一致？到底是要怎麼看出斷層「怎麼動」的？

這時就要感謝辛勤的加州的畜牧業者，幫我們記下了斷層在地面留下的痕跡，如果要開個牧場，勢必要蓋圍籬。有些牧場的圍籬就正好蓋在斷層線上，在地震過後，正好就發現了這些先來後到的圍籬，記下了截然不同的變形。

1906舊金山震後因斷層錯動變形的圍籬。圖／取自 USGS

如果是已經蓋好非常久的圍籬，地震後幾乎完美的截成兩半，明顯的看出斷層的變形。不過，如果是地震前沒多久才蓋好的圍籬，卻是斷成弧形的，這樣太奇怪了！

型式一：完整的變形；型式二：同震變形。（這兩者差異於後面的文章中將說明）圖／震識提供

然後，在 1906 地震後多達一千六百多頁的報告中，有一篇「地震的機制」，作者里德（Henry Fielding Reid）闡述了地震與斷層的關係，提出彈性回跳理論來解釋斷層上發生的現象和地震之間的關係…真要細講應該寫個三個星期都講不完，所以還是先跳結論－斷層錯動引發地震的過程可以分成三個階段：

第一階段：斷層未受外力的作用也沒產生變形的階段

第二階段：隨著力量的累積，變形也慢慢的變化，而此時斷層面因為摩擦力的作用，是整塊卡住還沒有斷開的，整塊地層像有彈性般變形。

第三階段：斷層上面的作用力和摩擦力的平衡達到臨界點，一口氣錯動開來，並同時發生地震，地震就是釋放突然錯動產生的能量變化。

就加州的聖安德列斯斷層來說，斷層上的地震便以這樣的方式周而復始發生，在一次大地震後，就有點像是重置這個循環回到第一階段一樣。這個理論不是隨便說說，而是建立在精密的震後測量上，包括前面提到的圍籬變形方式。

彈性回跳理論的三個基本階段循環的示意圖，斷層面在地震發生前會「鎖住不動」而累積應力，直到臨界點才會一口氣錯動，並周而復始重覆。圖／震識提供

而前面提到的「型式二」的變形方式與彈性回跳理論並不矛盾，反而是忠實呈現接近同震的變形：

我們可以想成在斷層面開始累積應力與應變時，才蓋上了新的籬笆，所以離斷層較遠的地方已經先變形了，而斷層面在地震當下的錯動才是最劇烈的！圖／震識提供

更重要的是，上述用圍籬的示意方式，不僅僅是個概念上的理論，還能用數學式子來解釋。因此現在我們才能運用地震波、精密測量與地震後的觀察紀錄來研究斷層的行為，雖然並不是每個斷層的特性都相同，但多數經過重覆的觀察後都可以簡化成上述的行為與方式，這也是目前我們對於地震成因的認識。

雖然這個理論至今仍普遍用來解釋地震的成因，不過其實當時的這個理論還沒辦法完全幫我們解開問題。從前文的脈絡至少就可以列出幾點疑問：

1. 這個理論有沒有例外？

2. 讓斷層附近變形和錯動的「外力」是哪來的？

3. 理論上提到的狀況是已經有斷層了，那斷層又怎麼「從無到有？」

我們先來聊聊「例外」的情況，有沒有不是循這種模式的呢？

有！譬如火山地區岩漿庫內的岩漿增加、移動或冷卻時所造成的地震。

source：Wikimedia

而就算是與斷層作用相關的地震，也不是百分之分就能分成這三個階段，有些斷層經常緩緩的錯動，不發生地震或是僅發生規模很小的地震，有些斷層則是既會發生大地震，也會發生無震的滑移或是小地震，這些差異受了很多因素影響，像是斷層面上的摩擦性質、外力作用的大小與變化，甚至鄰近地區的大地震，也可能間接改變了斷層面性質與能量累積的臨界等，這種種差異，也讓現今科學家不斷修正、調整各項理論的看法。

至於第 2 和第 3 點疑問？其實現今的科學已早有解答。板塊構造學說用板塊運動解釋了「為什麼會有外力」讓地表附近的岩層產生各種變形，而斷層怎麼「從無到有」，則又可以從實驗室中岩石力學的實驗來驗證。不過這兩項又得再花個兩篇文章來細說分明，就暫且賣個關子或請參閱延伸閱讀略知一二吧。

各種不同的板塊邊界。source： Wikimedia

讀到這裡，可以發現「地震成因」在科學上仍然是個待解之謎，我們還有更長的路要走，這些假說、理論都還有調整修改的空間。即使如此，也沒什麼好洩氣的，更不要想「這些理論又不一定是真理」而認為地震學者都在做些無意義的事，起碼這些層層疊疊的前人肩膀，逐漸長高到讓我們越來越靠近真理。未來若有人能完全解開所有的地震機制之謎，可以想見他也是像牛頓一樣，站在巨人的肩膀上吧！

本文原發表於《震識：那些你想知道的震事》部落格，或是加入按讚我們的粉絲專頁持續關注。將會得到最科學前緣的地震時事、最淺顯易懂的地震知識、還有最貼近人心的地震故事。

延伸閱讀：

關於地震機制的文獻：

Scholz, C. H. The Mechanics of Earthquakes and Faulting 439New York: Cambridge University Press, 1990.

關於彈性回跳理論的文獻：

Reid, H.F., The Mechanics of the Earthquake, The California Earthquake of April 18, 1906, Report of the State Investigation Commission, Vol.2, Carnegie Institution of Washington, Washington, D.C. 1910

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文／魏百駿｜畢業於清大材料所，現職為中研院物理所博士後研究員（陳洋元實驗室），專攻熱電材料及相關材料物理。

熱電材料可以把熱能轉為電能。而能將廢熱有效率轉為電能，一直是科學家的夢想。但是熱電材料一直有個瓶頸，材料需要同時具導電好卻導熱差的特性。而一般導電好的材料，譬如金、銀、銅等金屬，導熱也同時較好，並不適合作為熱電材料。最近美國柏克萊實驗室發現二氧化釩（VO₂）裡的電荷載子具導電卻不導熱的性質，為熱電材料帶來新契機。

在這張套色的掃描電子顯微鏡的影像中，通過將熱量從懸浮的熱源墊（紅色）傳輸到感測墊（藍色）來測量熱導率。期間以二氧化釩的納米骨架橋接。 Credit: Junqiao Wu/Berkeley Lab

固體內的熱傳導

熱傳導為能量（熱能）從高溫處往低溫傳輸的現象。固體中，熱的傳輸有兩種媒介：

（1）原子晶格的熱振盪以及

（2）利用電子之類的自由載子（free carrier）來承載。

晶格熱振盪形成的彈性波，從量子力學的角度，科學家將之稱為「聲子（phonon）」；自由載子指的是可以自由移動，且帶有電荷的物質微粒，如電子和離子，能同時攜帶電荷及熱能。

一般而言，導電良好的材料內，電子在運動過程中受到的「阻力（電阻）」較小，電荷可快速傳輸。在此同時，自由載子也將熱能快速傳遞。這個現象是 1853 年維德曼（Gustav Wiedemann）和夫蘭茲（Rudolph Franz）在實驗中發現的，它主要描述了金屬電導率 σ 和熱導率 ρ 之間的關係，其中比例常數 L 稱之為羅倫茲常數（Lorentz number），也就是導電率越高，熱傳導率也就愈高。

然而，近期美國柏克萊實驗室在 Science 期刊上發表一項重大發現，二氧化釩奈米線中的自由載子導電不導熱！明顯打破維德曼－夫蘭茲定律（Wiedemann–Franz law）！因為其內的自由載子間具有很強的相互作用，使得電荷和熱能的輸運（transport）分開，不再藉由同一個自由載子來進行輸運！

柏克萊大學研究團隊。Credit: Junqiao Wu/Berkeley Lab

二氧化釩是一個具有「金屬－絕緣體相變（Metal-insulator transition）」的材料。於溫度 68°C 以上的環境，二氧化釩會具有金屬特性，若位於 68°C 以下環境，則會具有絕緣體特性。柏克萊團隊為了證實中的自由載子在輸運電荷的過程中並不肩負熱的傳輸，他們利用懸空的單晶奈米線結構，保證熱流與電流傳導為同一方向，也去除材料中應力與多晶格方向的影響。

如前文所述，熱導率來自於自由載子與聲子，經由實驗測得的熱傳導率減去理論晶格熱傳導率，並比對導電相與絕緣體相的理論及實驗值，該團隊確認金屬性二氧化釩中，電子所貢獻的熱傳導率約為維德曼－夫蘭茲定律預測的 10~20%，也就是自由載子帶的熱能比該理論預測少很多，非常難得一見。

藍色為釩原子，左側為導電階段。source：Atomic Vibrations Stabilize Metallic Vanadium Dioxide

現今我們對這樣電輸運與熱輸運解偶（decouple）的材料系統知道的不多。如果能深入了解其中電與熱解偶的機制，以及其內聲子如何與電子交互作用、電子之間如何交互作用等，對於開發所謂能將熱能直接轉換成電能、或電能直接轉換成溫差的熱電元件，將是極大的助益。

廢熱再利用

導電竟然有可能不導熱？圖／By garycycles8 @ flickr, CC BY 2.0

我們人類活動中產生的電能或動能，大多是以熱的形式浪費掉（廢熱）。熱電元件具備可直接將熱能轉換為可利用的電能（不透過任何機械裝置）的特性，因此具備可回收廢熱的優點！尤其是針對回收不易、介於 100~200°C 之間的低溫廢熱更具優勢。因此若能開發出具備非常高效率的熱－電轉換材料，有益於環境保護及空間節省。科學家利用「熱電優值」ZT 來衡量描述材料的熱電轉換能力，Z 是材料的熱電係數，T 是熱力學溫度。更詳細的來說：ZT= S2σT/κ，也就是說熱電優值的大小直接與熱傳導率（κ）、導電度（σ）及溫度（T）是相互關連的，而 S 為席貝克係數（Seebeck coefficient）。由上述 ZT 的關係式可知，好的熱電材料需要電導高但熱導低的特性，這也是目前熱電材料最大瓶頸。

若在熱電材料中自由載子導電卻不導熱，我們從電子貢獻的 ZTe=S²/L=S²σT/κe，不難看出如果羅倫茲常數趨近於零可以使得該材料中，電子的熱電效率無窮大！因此若能找到完全不遵守維德曼－夫蘭茲定律的材料系統，那麼等於找到夢想中的高效率熱電材料，而「壞金屬（bad metal）」，也就是自由載子傳輸的自由徑（mean free path）小於晶格大小的材料，是非常有潛力的材料系統。

最近幾年有些相關理論及實驗發表於重要國際期刊，探討如導電二氧化釩系統的「壞金屬」。不難發現這些具有非常規電子動力學的材料系統所牽涉的領域相當廣泛，且許多部分仍屬推測或未知。尋找突破維德曼－夫蘭茲定律的系統對於發展高效率熱電材料固然重要，然而在到達終點之前，我們仍有許多問題需要回答。熱電學中的三個主要參數：導電度、席貝克係數、熱傳導率本身每個都是度量材料電子及聲子動力系統的偵測儀，因此在可期待的未來，可藉由熱電物理的手來解開物理中未知且重要的一環。

複雜的社會行為

螞蟻分工合作的行為。圖／By Kasi Metcalf @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

雖然有許多人不喜歡螞蟻，但大多數的人還是會承認，螞蟻是一種神奇的動物。螞蟻似乎有些靈性，可以預知災難的來臨，所以古人會藉由觀察螞蟻搬家的現象來趨吉避凶。生物學家越深入對螞蟻的研究，就益發地對螞蟻的種種感到不可思議，包括螞蟻與蚜蟲（aphids）的共生關係、不同蟻窩之間會發生的部族戰鬥以及彼此掠奪幼蟲與蛹的偷盜行為等。在這些自然發生的現象裡，螞蟻展現了猶如人類般複雜的社會行為（social behavior），令人嘆為觀止。科學家們甚至於以「超個體（super-organism）」（註 1）一詞來形容螞蟻群，盛讚這樣群體協同能力猶如一生物個體。

在獵人蟻王篇中出現的虛擬生物「嵌合蟻」，其特性也部分利用了螞蟻的習性。source：東立

那，螞蟻是如何辦到的呢？長久以來科學家們一直相信，即便昆蟲的社會行為與人類看來相近，但兩者仍然有著根本上的不同。從生物觀點上來說，人類的社會行為是一種群體意志的展現，涉及一些源自動物根底的本能，還有人類之所以為人的人性。雖然複雜，但是其中的一個重要因素是修正的潛能；行為本身可以透過教育訓練，生活經驗進行改變。

而螞蟻的社會行為看起來更像是一種演化後的既定行為模式，是一種無法經過學習產生改變的必然結果。即便信者言之鑿鑿，科學家們似乎一直無法拿出明確而直接的證據來證明這個想法的正確性，再則，就算螞蟻的社會行為真如科學家們所預測的那樣一板一眼，光是想了解螞蟻如何能執行這樣精緻複雜的社會行為，以及演化的過程當中螞蟻如何發展出這樣精緻的社會行為，都是生命科學研究上的重要命題。

圖／By Susanne Nilsson @ flickr, CC BY-SA 2.0

基因體修編技術的應用

先前我們曾經提過 CRISPR 這樣一個劃時代，新興的生物基因體編修（gene editing）技術。透過轉染（transfer）一段人工合成的質體（plasmid）片段進入受精卵當中，科學家們便能導引酵素的攻擊，在特定基因序列的位置上誘發 DNA 的雙股斷裂（double strand break），然後造成基因實質上的剔除。即便 CRISPR 技術在實驗上仍有著不確定的模糊地帶，但因為對研究物種的限制低、實驗成本低廉等優點下，目前這樣的技術已經廣泛應用在各種動植物的研究上，以用來了解特定基因以及它的蛋白質產物在生理上所扮演的多元角色。

CRISPR 技術特別適用於具有豐沛子代的物種當中，像是果蠅（drosophila）、斑馬魚（zebrafish）等模式動物的研究，所以用來解答螞蟻社會行為的演化之謎，看來是個相當可行的方法。

source：Wikimedia

意外地困難重重

在英雄所見略同的狀況下，世界上頂尖的螞蟻研究團隊相繼的投入利用基因體編修技術來研究螞蟻，但很快的，這些團隊便發現事情沒有想像中的來得容易。在嘗試的過程當中，科學家們發現螞蟻蛋是一種非常敏感的東西，在顯微注射（microinjection）的操作中很容易就弄死了這些脆弱的蛋，就算通過考驗，成功的在蟻蛋的基因體上完成編修，缺乏工蟻們的照顧，螞蟻的蛋也很難孵化存活，想要生產「一整窩」基因改造的螞蟻其實具有相當的難度。

在多數的生物學研究當中，研究上的瓶頸大多受限於高端分子生物技術上的限制，但這一次，科學家們似乎在培養螞蟻這樣的基本議題中就被困住了。

聰明的選擇露出研究曙光

生命科學研究上的趣味性也許就在這裡，當你覺得在一頭撞入死胡同之際，巷子裡的某些角落裡也許另有一扇為你而開的窗口，提供一條脫困之路。變更研究中所使用的實驗物種有時候也是一個好的研究策略。美國紐約洛克斐勒大學（Rockefeller University）的康勞爾博士（Daniel Kronauer）以及他所領導的團隊在看待這樣的研究議題時，有智慧的選擇了一種特別的螞蟻作為他們的研究材料。

這種螞蟻名為畢氏粗角蟻（Ooceraea biroi），是一種侵略性強，有強烈掠奪行為的突擊蟻（raider ants）。在生殖上，畢氏粗角蟻的族群當中並沒有專司生育的蟻后，每一隻雌性均具有生育的能力，可以自行的孕育自己的後代，比起其他高度分工的螞蟻物種，在人工繁殖上會容易許多。

在生殖上，畢氏粗角蟻的族群當中並沒有專司生育的蟻后，每一隻雌性均具有生育的能力。圖／Ooceraea biroi（Forel, 1907）畢氏粗角蟻《臺灣生物多樣性資訊網-TaiBIF》。

不過，實際的研究工作仍然遠比想像中得來的複雜。在為期 2 年的研究當中，研究團隊致力於研究畢氏粗角蟻卵中的一種可以抑制其他成蟻下蛋的費洛蒙機制。他們相信透過了解這樣的機制，除了可以秣馬厲兵，建立相關分子生物技術研究上的平台之外，透過控制費洛蒙的抑制機轉，才能實現大量生產研究中所需要的「一整窩」螞蟻，為未來的研究鋪上康莊大道。

為了實現這樣的夢想，團隊進行著一系列的分子生物學前置作業研究，挑選適當的目標基因，並將包含這些目標基因以及引發 CRISPR 剔除作用所需之 DNA 序列訊息的質體注射入螞蟻蛋中，靜候基因體修編現象的發生。根據文獻中的描述，光是這部分的研究，團隊就進行了近萬次的顯微注射嘗試；研究者必須小心翼翼的收集這些完好無暇的螞蟻蛋，讓它們整整齊齊的排列在玻璃片上，然後透過顯微注射的方式將適當的 DNA 片段分別的注射到這些蛋裡面，然後個別的進行近 3 個月的培養。

研究的結果如何呢？文章中提到有關 orco 基因被破壞後的實驗成果。orco 基因，是記錄著螞蟻觸角上一種構成嗅覺受器神經元（odorant receptor neuron）的蛋白質，與螞蟻執行嗅覺的功能有關。在昆蟲的世界裡，螞蟻是著名的「好鼻師」，根據現今的研究，在螞蟻的觸角上至少有 350 種不同種類的嗅覺受器神經元，而大多數的昆蟲則跟果蠅的數量比較接近，大概只有 46 種左右。康勞爾博士以及其他螞蟻學專家們都相信，複雜的嗅覺感官提供了螞蟻執行深度溝通的基礎。

嗅覺並非是 orco 基因剃除對螞蟻所產生的唯一影響

在orco基因遭到剔除的螞蟻實驗中，研究團隊觀察到一些有趣的行為改變。在正常的狀態下，成長中的粗角蟻顯得安份，在頭一個月會與同窩姊妹待在一起，但基因剔除蟻在剛孵化後便顯得格外的活潑躁動，四處不停的隨處遊走。此外，基因剔除蟻也不具備追蹤由其他螞蟻遺留下來的氣味足跡的能力；這種多數螞蟻皆具備的能力被視為是螞蟻得以團隊合作的基礎。有趣的是，不論在壽命或是生育能力上，這些嗅覺障礙的基因剔除蟻都顯得較為羸弱；正常的畢氏粗角蟻平均每 2 周會生產 6 顆蛋，但基因剔除蟻僅能生產 1 顆蛋。正常的畢氏粗角蟻平均壽命大約 6~8 個月，但是基因剔除蟻的壽命則縮短成 2~3 個月。

更有趣的現象則發生在基因剔除蟻的大腦當中。在正常組織結構當中，同一類型的嗅覺受器神經元的神經纖維末梢在進入大腦之後，會連結成為一個稱為「小球（glomeruli）」的結構，然後再向上連結第二級的神經元細胞。在先前以老鼠所作的 orco 基因剔除研究中顯示，這個名為小球的組織結構會隨著基因的破壞而消失，不過在果蠅身上所作的 orco 基因剔除研究則顯示，小球結構則並未有明顯的改變，暗示著隨著物種的差異，orco 基因所記錄的蛋白質產物扮演著不完全相同的角色。雖然血緣上，螞蟻與果蠅的關係比螞蟻與老鼠間親近了許多，但在畢氏粗角蟻身上所作的實驗結果反而與老鼠相似，小球結構在這些基因剔除蟻的組織並未形成。這個結果是否暗示著，除了嗅覺受器神經元種類的差異之外，螞蟻在嗅覺神經系統的演化上也比它的昆蟲親戚們更趨向如同高等動物般的分化發展？

目前整個研究仍處於開端，但無疑的，這是一個全新知識領域的窗口。同為螞蟻專家，來自伊利諾大學（University of Illinois）的羅賓森（Gene E. Robinson）教授盛讚這是一個「大開眼界的研究（the real eyeopeningresult）」。對我而言，大開眼界的不光是獲得螞蟻相關知識的本身，還有研究團隊為了研究這個議題所付出的努力與堅持。

螞蟻作為超個體，難以單獨生存。圖／By Susanne Nilsson @ flickr, CC BY-SA 2.0

註 1：超個體，其定義為一群個體能夠協調的進行一致性的活動，由集體來支配的現象，是一種真社會性動物的社會單位，在此社會中個體被高度分工且專業化，強調個體單位通常無法長時間獨自生存，著名的超個體有螞蟻、裸鼴鼠等。

CRISPR 話外音

自從 CRISPR 系統在 2012 年由加州大學伯克利分校（University of California, Berkeley）杜德納（Jennifer Doudna）與其合作者卡彭蒂耶（Emmanuelle Charpentier）首度在試管實驗中發現，並一舉登上 Science 期刊。相隔一年，麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）以張鋒為首的研究團隊也發表了透過 CRISPR 技術實際應用在動、植物等真核細胞當中，此 CRISPR 系統在科學界掀起一陣波瀾，受到熱烈的討論，也讓卡彭蒂耶、杜德納與張鋒在 2016 年共同獲得了唐獎（Tang Prize）中的生技醫藥獎（Biopharmaceutical Science）。

左至右分別為卡彭蒂耶、杜德納與張鋒。source：唐獎官網

自此之後，CRISPR 技術被運用在各項研究中，許多科學家投入了大量心力，想透過 CRISPR 基因剪輯技術來探討更多的生物生理機制，如本文的研究。然而，最早發現與實際應用的 2 大團隊在近期卻因為 CRISPR 技術專利部分而鬧上法庭，此專利案雖在 3 月初已告一段落，張鋒團隊能夠持續保有已申請通過的 CRISPR 相關專利，而杜德納團隊所申請的專利則與之不相牴觸下持續在美國專利商標局（United States Patent and Trademark Office, USPTO）進行送審。

慶幸的是，在學術的基礎背景下，CRISPR 技術不在專利的收取費用範圍。不過，看著去年 3 位前往臺灣領取獎項及共同進行演講的和樂畫面，或許也是我們當初始料未及的。

〈本文選自《科學月刊》2017 年 4 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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你是不是也對葡萄產業有點陌生呢？圖／By Vitek Kloc @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

文 / Émilie(艾蜜麗)，因為葡萄酒的有趣多元，在2011年到法國便一頭栽進葡萄酒的世界。法國國家釀酒師文憑(DNO)+葡萄與葡萄酒碩士(Master Vigne et vin)雙學位。最喜歡的活動是攀岩。網站及臉書專頁：《釀酒師之路》。

懵懵懂懂踏入葡萄酒產業

因為從小對生物相關的東西非常感興趣，對於數學化學物理的能力也還不差，所以從高中分組開始，我就很篤定的選擇了第三類組作為我未來的職涯導向。我是板橋高中第三類組（生物、化學、物理）畢業，大學則是在以農立校的中興大學動物科學系畢業。因為這樣的背景，我有許多親朋好友都是在生物科學、食品科學、農藝、園藝、森林、醫藥等領域發展。

或許有著同樣生物背景出生的你，跟我一樣在即將畢業的那一刻對未來感到迷惘。其實，如果有著這類型學歷背景，有個台灣人非常不熟悉的領域可以作為未來的發展目標，就是葡萄科學產業。

我在大學開始選修法語為第三外語，畢業工作後仍持續學習法文。在我 24 歲左右，那時對未來非常迷惘，我非常希望可以出國留學，但是又不確定要念什麼。在這個時候，得到了深知我學經歷的法文家教指點（他是法國人），他跟我推薦了釀酒這個課程和行業。在天時地利人和都對的情況下，我決定踏上法國國土，決定由法國做為起點，轉職到葡萄酒業。期間也認識到葡萄酒產業多元和令人興奮的一面。

葡萄產業資訊

葡萄產業在全世界的商業活動非常活躍，根據 OIV（國際葡萄．葡萄酒組織）最新的統計報告，2015 年全世界葡萄酒的出口值已達到 283 億歐元（圖 1），此外，這個統計資料尚不包含內銷還有食用葡萄和白蘭地烈酒（葡萄酒蒸餾而成）所能創造的商業數字。

而葡萄產業的普遍性（圖 2），更是遍及世界各大洲，對於中國葡萄種植的面積，更在2015 年達到了世界第二位，不過中國和亞洲各國仍以食用葡萄的種植為主。

大家都知道葡萄酒產業有時可以算是奢侈品產業，其實，食用葡萄在某些國家（日本、澳洲等國），也能成為重量單價高於釀酒葡萄的精品。（P.S. 最貴的釀酒葡萄在法國香檳地區，一公斤可達 6 歐元）

圖 1，2015 年，全世界葡萄酒出口量和出口總價值已達到 283 億歐元。mhl:million of hectoliters；一億公升 bn:billion 十億。圖／OIV 2016 World Vitiviniculture Situation

圖 2，世界主要的葡萄生產國（葡萄酒、食用葡萄、葡萄乾，參考單位應該是重量）而 2015 年種植面積前五大國排行為：西班牙、中國、法國、義大利、土耳其。圖／OIV 2016 World Vitiviniculture Situation

關於葡萄技術相關產業界職缺

以我所學習的釀酒課程來說，因為在釀酒過程牽涉到許多微生物活動和化學反應的轉換，學校通常只錄取有生物化學相關背景的學生。在於產業界，除了會有高學歷知識的技術管理階層職缺之外（碩士等級學歷），較具規模和資金的酒莊會有自己的 R&D 部門。葡萄酒產業的附屬職業，像是葡萄種植顧問、釀造顧問團隊、公家的研究部門（類似農試所）、定期幫酒莊分析酒質的私人實驗室、販賣農藥肥料的公司、販賣酵母以及葡萄酒添加產品的公司…等等等可謂是琳瑯滿目。

不過目前據我所知，能在國外葡萄酒技術相關產業工作的亞洲人還是不多，未來就不知道了。

關於研究需求

在於研究方面，葡萄酒科學更是一個非常新的學科，仍有許多問題尚待解決。以下姑且讓我舉幾個例子：

葡萄種植

1. 葡萄育種：1850 年代病蟲害的全球化、近幾年環境保育觀念的崛起、全球暖化的議題，使得葡萄品種培育成為葡萄酒界的重大議題和工程。因為葡萄育種的工作長達 20-30 年，還要兼顧抗病性和葡萄酒的味道特色，是葡萄育種遇到最大的難關。

2. 砧木研究：來自美洲的根瘤蚜（Phylloxera）到歐洲大開殺戒，使得歐洲葡萄不得不嫁接於美洲葡萄之上。對於砧木影響葡萄生理機制和砧木的育種，也是個需要研究的課題。

美洲的根瘤蚜到歐洲大開殺戒，圖為被傷害的根。圖／By Joachim Schmid, CC BY 3.0 de, wikimedia commons

3. 植物病害：某些植物病害可以導致整片葡萄衰落枯萎，造成葡萄農、酒莊巨大的損失，細菌類的病害像是 ESCA，Black Dead Arm 和 Eutypiose，目前推測是不良的剪枝的方式導致這些疾病的發生，但整體來說，我們對這些疾病的了解依舊相當有限。

4. 葡萄生理與溫度間的關係。

葡萄釀造

1. 每個葡萄品種在各個產區的釀造優化研究。
2. 種子單寧的研究。
3. 葡萄酒香氣分子的研究。

烈酒研究

葡萄酒蒸餾的相關研究非常的稀少，像是法國干邑白蘭地的製造仍舊是以經驗傳承和混合不同年份的 l’eau-de-vie 來創造高品質的產品。其中讓有許多製造環節仍是我們無法解釋或完全理解的。

得利於葡萄酒商業活動的興盛，有些研究項目較容易找到贊助資金和企業資助。以法國來說，我知道企業贊助的博士學生，每個月的薪水約有兩千歐元（稅前），比一般博士學位月薪多了四百到五百歐元！像是能在軒尼斯做烈酒製造的博士研究，待遇也是挺不錯的。我還認識一位擁有歐盟資助的博士生，月薪可是非常豐厚啊！

技術人員轉商業、教育工作

葡萄酒的多元文化深深吸引著許多人，這點或許就是跟葡萄跟許多農產品不同的地方。在亞洲，大眾對於品酒和葡萄酒製造的學習渴望似乎越來越高。這也意味著有釀酒技術背景的人去從事酒商採購，或是從事葡萄酒教育工作，會有一定的優勢。

選擇這個職業該有的心理準備

這篇文章是希望讓生物化學相關科系的學生知道在世界上，一個職業選擇的可能性。葡萄產業非常有趣多元，但是卻是在台灣發展有限（但還是有機會），國外發展機會多元的職業。對於生物化學背景，想要從事葡萄酒技術相關工作的學生，出國工作和進修似乎變得必要。要在英語系國家繼續進修碩士，價格較為昂貴（美、澳、紐、英）；在歐洲國家的碩士課程的價格則非常合理，但通常需要克服語言問題（需精通第三外語）。以博士研究來說，似乎就相對容易些，除了會有薪水之外，歐洲的學校通常也會以英文為使用語言，學校的選擇其實挺多的。

身在國外總有很多事情要克服，另一個語言的挑戰、另一個文化的適應，還有如何在畢業後能拿到國外的工作機會和工作簽證更是一個非常大的難題。但我覺得這個產業可以打開另一個認識世界的大門、感官的大門。沒有一個職業是容易的，我依舊努力精進著自己的外語能力和工作經驗。縱然不簡單，但這個產業讓我感到無比的活力，就算過程總難免會遇到些辛酸事件，有時候被搞得筋疲力盡，但我非常非常享受這個過程。這篇文章是我對葡萄酒產業的一點小心得，獻給是生物化學背景，考慮想要出國深造的你。

另外，一個朋友叮嚀我要備註，也請準備好喜歡美食與美酒的心，適度享受生活！

統計資料來源：

OIV 國際葡萄·葡萄酒組織（法文：L’Organisation Internationale de la Vigne et du Vin；英文：The International Organisation of Vine and Wine）是一個政府間的國際組織。由符合一定標準的優秀葡萄及葡萄酒生產國組成，該組織是國際葡萄酒業的權威機構，主要任務是協調各成員國之間的葡萄酒貿易、討論科研成果、制定符合國際葡萄酒發展潮流的技術標準等。至 2015 年八月，共計有 46 個成員國。台灣、中國、日本等亞洲國家尚未成為該組織的成員國。OIV 每年會公布關於葡萄及葡萄酒的相關統計數據，是葡萄酒從業人員的正式參考資料。OIV官網（英、法、西、德、義五種語言）

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文／林煜軒｜台大醫院精神部主治醫師，曾任跨國藥廠醫藥學術顧問

治療「遲發性不自主運動」（tardive dyskinesia）的新藥 valbenazine，在 2017 年 4 月 11 日獲得美國食藥署（FDA）核准上市，從其 2016 年 8 月申請新藥查驗登記（New drug application）開始僅花了8個月的時間。而研發 valbenazine 的藥廠 Neurocrine Bioscience 是一家專門研發神經科學（neuroscience）與內分泌（endocrine）疾病藥物的小公司。這則當紅的小藥廠研發傳奇，可說是全世界的生技產業、學界、官方審查單位最熱門的話題。

source：Neurocrine Bioscience 官網首頁螢幕截圖

Valbenazine 是第一個被美國食藥署核准治療「遲發性不自主運動」的藥物。生技製藥界都有項長期以來的重大困擾：基於用藥安全考量，嚴謹的新藥查驗登記流程往往曠日廢時，使得許多至今沒有好的治療方式的疾病，遲遲等不到有效的治療藥物。

目前美國食藥署有四種加速新藥審查的方式—快速審查（fast track）、突破性藥物（breakthrough）、優先審查（priority review）及加速核准（accelerated approval），希望能解決這樣困境。而 valbenazine 就是同時以快速審查、突破性藥物、優先審查三種方式快速通關！其創新突破與臨床意義可見一斑。

第一代抗精神病藥在 1950 年代問世後，就發現長期使用抗精神病藥物，會引起一種不自主的運動：病人一開始會無法控制地噘起嘴唇、咂嘴發出聲音、舌頭不聽使喚……，接下來是四肢也會不自主地亂動。

這種「遲發性不自主運動」在 1990 年代第二代抗精神病藥陸續上市後顯著地降低許多，但根據統計：第一代抗精神病藥造成「遲發性不自主運動」的每年發生率約為 8.5%，而第二代抗精神病藥每年仍有 3.1% 產生這種不可忽視的副作用。因為「遲發性不自主運動」經常是無法回復的，而且在停掉抗精神病藥後，進步也相當有限。

註：臨床上權衡利弊得失，服藥控制症狀帶來的好處，通常遠勝過「遲發性不自主運動」的副作用。若對藥物有疑慮，應個別依據病情與醫師討論。

Valbenazine的新藥審查為何能如此快速？

Valbenazine 從 2016 年 8 月申請新藥查驗登記（New drug application，NDA）到 2017 年 4 月核准上市，僅花了 8 個月的時間。最關鍵的第三期臨床試驗被認為是最大功臣：研究成果在今年五月不僅刊登在精神醫學界最頂尖的《美國精神醫學期刊》（American Journal of Psychiatry），最權威的《新英格蘭醫學期刊》（New England Journal of Medicine）也專文報導此研究的創新之處，認為是快速通過新藥審查的主要原因。

《新英格蘭醫學期刊》專文報導之 Valbenazine 研究圖表。

這項第三期臨床試驗招募 234 位中、重度「遲發性不自主運動」患者，隨機分派到安慰劑、每天服用 40 毫克、80 毫克藥物三組。6 週之後，服用 80 毫克 Valbenazine 患者的「遲發性不自主運動」已有顯著的改善（P<0.0001），而此時服用 6 週安慰劑的患者也再隨機分派為上述兩種藥物劑量的組別。

在後續的治療中，所有服用該藥物的患者，也都有顯著地改善。所有受試者在第 48 週後停藥，一個月後（第 52 週）再次檢測，他們的「遲發性不自主運動」又再次復發。而在一項臨床試驗裡，能結合、運用多種巧妙的實驗設計：安慰劑到藥物的交叉試驗（cross-over）、劑量比較、停藥評估、「遲發性不自主運動」的客觀評估－特別運用「遠距評估」的方式，這些都是讓這項高效率的臨床試驗佳評如潮的功臣。

筆者整理這項臨床試驗中，三項獨特創新的研究方法，以供業界與學界借鏡：

一、遠距評估

患者的「遲發性不自主運動」是由臨床評估者製成影音檔後，再統一由試驗中心裡專長為動作障礙的神經科醫師，依據不自主運動量表（AIMS）評分，這些評分的專家都不知道受試者的治療階段、藥物劑量等資訊，以避免先入為主的資訊干擾。這種遠距評估的設計雖然昂貴，但是確保研究結果客觀的創新方式。

二、高等統計分析

這項研究有兩階段的隨機分派，為了要整合不同比例對照分組的設計，統計學家使用「混合效應邏輯迴歸分析模型」（mixed-effect logistic-regression model）統整分析安慰劑對比藥物、以及不同藥物劑量的對照結果。

三、高效率的上市前安全性評估

研究人員用藥物流行病學的研究方法，依據病人使用藥物的時間與劑量，建立一個觀察性的前瞻資料庫，計算藥物副作用發生的比率，以此評估藥物上市前的安全性。結果顯示與 valbenazine 相關的副作用為嗜睡、以及可能造成心律不整的心臟傳導 QT 時距延長。但沒有憂鬱症狀惡化或自殺的風險；而憂鬱與自殺風險，是類似機轉的藥物，用來治療亨汀頓舞蹈症 tetrabenazine 標註在仿單黑框警語的嚴重副作用。

Valbenazine 的研發故事鼓舞了辛勤研發的學者，以及一些小本經營的生技產業：一家沒有任何上市產品的小藥廠，能使所有跨國大藥廠都頭痛的查驗登記制度，用一篇創新的臨床試驗方法使之折服；而高效率地核准新藥上市。他的臨床意義耀眼，使得困擾精神醫學界將近五十年的「遲發性不自主運動」見到了一絲曙光。

參考文獻

Hauser RA, Factor SA, Marder SR, et al. KINECT 3: a phase 3 randomized, double-blind, placebo-controlled trial of valbenazine for tardive dyskinesia. Am J Psychiatry 2017;174:476-484
Davis MC, Miller BJ, Kalsi JK, et al. Efficient Trial Design – FDA Approval of Valbenazine for Tardive Dyskinesia. N Engl J Med. 2017 May 10. [Epub ahead of print]

利益衝突聲明：本人與 Neurocrine Bioscience 藥廠、以及 valbenazine 之相關藥物無任何利益衝突。

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二十世紀是人類史上科學技術進展最快的世紀。短短的 100 年間，湧現了大量對世界產生重大的影響的科學發現和技術突破，包括電視、飛機、抗生素、基因科學、量子力學……。

但若要評選一項滲透至人們日常生活的所有角落、改變人類生活型態最劇烈的科技發明，則非電腦莫屬。

第一次工業革命是機械與工廠、第二次工業革命是電力、第三次工業革命乃由電腦發明所激起的資訊時代。有著「第四次工業革命」之稱的人工智慧，我們已在深度學習簡史中有所探討。但追本究源，人工智慧所奠基的電腦（計算機）科學，又是怎麼來的？

今天就讓我們來思考一個有趣的問題：電腦是怎麼來的？

ENIAC：情人節誕生的奇蹟

普遍認為最早的通用電腦，是美國賓州大學的莫奇來 （Mauchly）和他的學生埃克特 （Eckert）在 1946 年 2 月 14 日情人節當天所發表的「ENIAC」。（情人節剛過不久但別再討論單身魯了，人家可是在情人節顛覆世界呢 XD）

ENIAC 計算機在進行每一次運算之前，都須根據運算要求、把不同的元件用人工插接線路的方式連接在一起。將輸入裝置和輸出裝置設好後，才進行通電……啪！一聲，電腦噠噠噠的開始運作。

但現在可能正用電腦看這篇文章的你，好像不需要在開機前把電線插來插去才能使用？

因為這個電路沒有儲存程式的功能。最早的計算機器僅內涵固定用途的程式，比如一台「計算機器」僅有固定的數學計算程式，除此之外便無其他，無論是文書處理或玩遊戲都不行。若想要改變這台機器的程式，你必須更改線路、結構甚至重新設計機器。

馮．紐曼結構與現代電腦

1945 年 6 月，是現代電腦科學的里程碑。著名的美籍猶太裔數學家馮．紐曼（John von Neumann）與多位學者聯名發表了一篇長達 101 頁的報告，其中包括大膽捨棄了十進制、改以二進制運算取代，同時將電腦明確分成五個部分組成（包括：記憶體、控制單元、算術邏輯單元、輸入 / 輸出裝置等），並描述了這五個部分的功能和相互關係，為電腦的邏輯結構設計奠定了基礎。

事實上，EDVAC 報告中最核心的概念即是「可儲存程式的電腦（Stored Program Computer）」。如果是一台能儲存程式的電腦，只要一開始先將「文書程式」與「遊戲程式」都載入記憶體中，再告訴電腦去記憶體的哪一個位置開始執行就可以完成，在不需更動硬體的情況下就能讓電腦變得更加有彈性。

1951 年，美國軍方透過馮．紐曼的協助，斥資五十萬美元打造了計算機「EDVAC」。相較於十進位、又須人工插接電路的 ENIAC，可以說 EDVAC 是第一台現代意義的通用計算機，直至今的現代電腦皆仍採用馮．紐曼架構。

在我們介紹馮．紐曼其人其事、與現代電腦的運作原理前，先讓我們重看一次標題所提出的問題：「電腦是怎麼來的？」為什麼馮．紐曼能夠造出這樣的一台電腦？

不少人把馮．紐曼當作是電腦科學的奠基人，有人甚至稱他為「電腦之父」。然而他本人並不接受這個稱號。

馮．紐曼認為他的研究成果是受到了英國數學家圖靈（Alan Turing）所啟發，他僅僅是發揚光大圖靈的原始概念。這台「可儲存程式電腦」真正的意義，其實就是通用圖靈機。馮．紐曼將這個概念的創始人公正無私地還予圖靈。

圖靈：可計算理論與圖靈機

好吧這麼來看，如果我們想要瞭解「電腦是怎麼來的？」，勢必得再先去瞭解圖靈這位同樣有著「電腦科學之父」與「人工智慧之父」之稱的偉大學者，與其圖靈機（Turing Machine）的理論了。

1934 年，年僅 22 歲的圖靈從劍橋大學畢業、到美國普林斯頓大學攻讀博士學位。二戰爆發後，圖靈在 1939 年被英國皇家海軍招聘，協助軍方成功破譯德國的密碼系統 Enigma，讓英國軍方對德國的軍事計劃瞭如指掌。圖靈小組的傑出工作，更使得盟軍提前至少兩年戰勝納粹。

－－上述是電影《模仿遊戲》的史料。對於圖靈生平有興趣的讀者，可以參考這部向圖靈致敬的電影。（只是嚴防許多出錯的史實）

除了作為一位傑出的密碼學家，在電影沒詳述的部分中，圖靈在電腦科學上的貢獻更是難以抹滅。

1936 年，24 歲的圖靈發表了一篇論文《論可計算數及其在判定問題上的應用》（On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem）。在這篇極富開創性的論文中，圖靈提出了「圖靈機」（Turing Machine）概念。

「圖靈機」不是一台具體的機器，而是一種運算模型，可製造一種十分簡單但運算能力極強的機械裝置，用來計算所有能想像得到的可計算函數。

圖靈機是闡明現代電腦原理的開山之作，奠定了整個電腦科學的理論基礎。如果說馮紐曼是實際打造出一台現代電腦的電腦之父，其所依據的理論基礎即源自於圖靈機。

但，什麼叫可計算？為什麼圖靈會探討這個問題？實際上，上述關於圖靈論文與圖靈機的介紹，更明確的說法應是：圖靈在 1936 年發布的論文中，對於「哥德爾不完備定理」重新做了論述。相較於哥德爾在證明其不完備定理時、採用的通用算術形式系統，圖靈使用了叫做「圖靈機」的簡單裝置作為代替。

咦，我們這邊又多提到一個人了？！哥德爾……？

哥德爾不完備定理

哥德爾（Gödel）被譽為自亞里士多德以來、歷史上最偉大的邏輯學家之一。毫不誇張地說，正是哥德爾使數理邏輯與哲學界發生了極大的革命。

愛因斯坦曾說：我之所以還到研究院來，只是為了與哥德爾一起走路回家。

1931 年，19 歲的圖靈進入劍橋大學就讀；但這一年，同時成了撼動數學界的里程碑——奧地利數學家哥德爾提出不完備定理，證明不存在既完備又一致的數學體系，粉碎了無數位數學家追求聖杯的野心。

人類總是渴求著確定的知識，也稱為真理——藉由純數理論與邏輯證明，數學家不斷尋找著真理的可確定性。

哥德爾當年的發現，簡單來說是：「並非所有為真者，皆可循一邏輯演繹過程而得知」。再更直白點就是：「真理的範圍、比我們所能證明的範圍還大。」

數學家乃藉由公理（不證自明、理所當然為真的命題）進行一連串的推理、最後得出數學定理；基本上是活在一個以邏輯演繹為本質的世界。今天突然有人成功證明了：有些數學命題，我們既沒辦法證明它為真，也沒辦法證明它為假……，可想而知，這對於數學界無非是一項沈重的打擊！

五年後的圖靈之所以提出「圖靈機」計算模型，即是以計算機的形式重新演繹了哥德爾的不完備定理，同時補充了判定問題－－是否存在一個程式，能判斷：我們任意輸入的一個程式，是否能在有限的時間內結束步驟？或者會陷入無窮迴圈？（當我們對電腦下兩個指令：【往左後往右】與【往右後往左】，電腦就會陷入無窮的迴圈）

哥德爾的發現，引起了當時重要數學家如希爾伯特與馮．紐曼（還記得這個人嗎? 這位計算機之父早年是希爾伯特的助手）等人的重視。到後來不但啟發了後續眾多數學家、哲學家：若無法使用邏輯演繹完全瞭解宇宙，該何以為繼？更激起圖靈創造出了電腦科學在理論上的濫觴。

但是，為什麼哥德爾會探討這樣的問題呢？因為有人下了戰帖！

誰？就是上上句我們提到的大數學家希爾伯特！

希爾伯特的 23 個問題

希爾伯特（David Hilbert）是二十世紀初期德國最偉大的數學家之一。

在世紀之交的 1900 年、一場巴黎國際數學家大會的演講當中，希爾伯特根據 19 世紀的研究成果和發展趨勢，以卓越的洞察力提出了 23 個當時尚未被解開的困難數學問題，並鼓舞年輕數學家積極攻克：

「在我們中間，常常聽到這樣的呼聲：這裡有一個數學問題，去找出它的答案！你能通過純思維找到它，因為在數學中沒有不可知。」（希爾伯特大大按曰：只要解出來就能名留青史噢！）

這就是著名的希爾伯特的 23 個問題。

希爾伯特的 23 個問題對 20 世紀的數學研究起了積極的作用，不但超乎希爾伯特的預期，更未曾預料到從其中衍生而出的電腦科學、將會對世界產生無比重大的影響。

而哥德爾之所以提出不完備定理，想解答的正是這 23 個問題中的第二個問題：算術公理系統的無矛盾性。簡單來說，希爾伯特希望能以一個完美的形式系統，成功證明所有的真理、同時找出所有矛盾的陳述。

在這個問題上，希爾伯特原先堅定地表示：「沒有人能將我們逐出康托爾的樂園。」不僅僅是第二個問題，希爾伯特在 23 個問題中所提出（顯然最在意）的第一個問題連續統假設，也是康托爾的研究中所面臨問題。

康托爾……？請放心，這會是本篇文章中所出現的最後一位人名了。

無限多的危機：康托爾集合論

到目前為止，我們已經使用了許多強烈的形容詞，包括：電腦科學之父、偉大的邏輯學家、數學家……。但在這些學者的研究基礎上，我們不能不提現代數學的奠基者——集合論之父康托爾 （Cantor）。

令集合 A = {1, 2, 3, 4, 5 }，B = {1, 3, 5, 7, 9}
則 1, 3, 5 同時為集合 A 和 B 的元素，且 A 集合和 B 集合的大小相等。

康托爾可以說是數學史上最富有想像力的數學家之一，其所開創的集合論則可以說是人類最偉大發明之一－－當年康托爾面臨的，正是數學界幾百年幾千年的疑懼：「無限」。

1-1+1-1+1… = 0, 1 還是 1/2？ 0.99999….. = 1？還是 <1？

無限有多大？正整數、整數（正整數 / 負整數 / 0）、實數（有理數 / 無理數） ……等數系的數量相同嗎？

Z+： ∞ （正整數有無限多個）， Z-： ∞ （負整數有無限多個）， Z： ∞ （整數有無限多個）。
因此： ∞ = 2∞+1 （所有整數個數 = 正整數個數+負整數個數 + 一個 0），移項得： -∞ = 1，
故： ∞ = -1 …？！

為了處理「無限」這個長久得不到解決的難題，康托爾在 19 世紀下半葉創立了「集合」理論，證明了各個數系雖然是都是無限多，還是有數量上的差別：

| 正整數 | = | 整數 | = | 有理數 | < | 無理數 | = | 實數 | = | 複數 |

無限多的正整數數量 = 無限多的整數數量 = 無限多的有理數數量 < 無限多的無理數數量 = 無限多的實數數量 = 無限多的複數數量

然而集合論實在太過創新、對於無限的解釋也背離了傳統，剛開始時康托爾受到了嚴厲的譴責與撻伐。

但隨後，許多年輕的數學家開始意識到集合論非常的有用－－基於自然數（正整數）與集合論，當時一切的數學成果都可以成功被推證出來。

1900 年在國際數學家大會上，法國數學家龐加萊興高采烈地宣稱：「藉助集合論，我們可以建造起整個數學大廈。」1925 年，希爾伯特也提出了「希爾伯特旅館悖論」來應和康托爾的理論。

有興趣的讀者歡迎看看這個 Ted Education 製作的淺顯有趣動畫片。

然而康托爾集合論仍然面臨了許多問題。首先是連續統假設－－我們已知：

| 正整數 | = | 整數 | = | 有理數 | < | 無理數 | = | 實數 | = | 複數 |
那麼還有沒有一個數系，介於此二者間呢？

始終證明不出問題、又受到世人無數攻訐的康托爾，晚年發了瘋、死在精神病院中。

但除此之外，集合論還有一個問題是羅素悖論：「這句話是假的。」讀者只要稍加推論就會發現：如果這句話是真的，那麼這句話是假的會成立……？！如果這句話是假的，那這句話就是真的……？！這個命題就矛盾了。

羅素悖論應用在集合論的問題即是：如果我們創造一個集合 A，裡面收集了所有不包含在自己這個集合的集合：A = {x|x∉x}。若是 A∈A 成立，則 A 是 A 的集合、使得 A∉A。但若 A∉A，則符合命題，使得 A∈A。

好不容易我們在集合論的基礎上構築起了數學大廈，結果發現集合論也是不完美的。究竟能不能找到一個完備的系統，從上面建築起整個數學的基礎呢？

這樣的系統是否存在呢？希爾伯特除了在 23 個問題中的第一個問題提出「連續統假設」，身為康托爾堅定的擁護者（腦粉），也在第二個問題中提了這樣的難題。

這也接續到我們先前的介紹：再後來哥德爾成功證明了不完備定理、解決了 23 個問題中的第二個問題，到圖靈用「圖靈機」的概念更加簡單明瞭的重新演繹一次哥德爾不完備定理，最後馮．紐曼基於通用圖靈機的概念、建出了第一台具備現代電腦架構雛形的電腦。

哇！「電腦是怎麼來的」居然爬梳出這麼多的問題？

哲學：不懈探究真理的精神

若要探究下去，你知道：康托爾、希爾伯特、哥德爾、馮．紐曼…等人都是德國人嗎（哥德爾和馮．紐曼皆為奧匈帝國人）？19 世紀的德國究竟是一個什麼樣的時代，造就了如此多的數學大家？

事實上，你知道這些數學家同時還有著哲學家的頭銜嗎？更進一步來說，19 世紀知名德國哲學家，尚包括了：黑格爾、叔本華、馬克思、尼采、康德… 毫無疑問地，當時的德國可說是歐洲最具代表性的哲學重鎮。

哲學反映了人類對真理的追求，體現人類的智能與認知極限。因而數學的發展不只是解一些生活問題，而成為一種學問、一種探求真理的道路與哲學手段。

哲學在西方文化中扮演了非常重要的角色，也是現代科學會出現在歐洲的重要原因。至於西方哲學追求真理的精神，又是起源於何時何處呢？這又要回溯到希臘時期，比如亞里斯多德的三段式證法或畢達哥拉斯學派……。

觀察過往，出現像上述「無限有多大」這樣的數學危機，在人類史上也不是第一次發生了：負數的英文為－－Negative Number、無理數－－Irrational Number、虛數－－Imaginary Number。否定的（Negative）、不合理的（Irrational）、想像的（Imaginary）……。

從這些詞彙中可以看出在探究真理的過程中，人類總是不斷遭遇思想上的困難，卻又能在突破後、成功踏上嶄新的道路。今天我們思考了一個問題：「電腦是怎麼來的？」，並從中衍生出了更多值得探索的問題：

．數學是邏輯、也是哲學？
．歷史上其他的數學危機有哪些、又是如何被解決的？
．希臘亞里斯多德時代至一戰前的德國，哲學是如何百花齊放？
．無限有多大？
．悲劇性的數學家康托爾為什麼偉大？
．希爾伯特的 23 個問題？
．我們能造出一台判別真理的機器嗎？
．哥德爾不完備定理是什麼？圖靈機呢？
．計算機的電路是怎麼計算和記憶的？
…

沒有了探求宇宙真理的精神，或許工業革命就不會出現在歐洲了？人類也不會有科技發展、或者今日的生活。

少年啊，你渴望真理嗎？

後續幾篇，我們會繼續用深入淺出的方式一一來討論這些問題，歡迎一起加入這樣的思考訓練吧！

本文轉載自寫點科普，請給指教。《電腦是怎麼來的？（思考訓練）》，歡迎贊助和訂閱Lynn的網站喔。

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本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行

記錄／馬嘉駿

source：ins-100

食安問題鬧得人心惶惶，新聞標題常讓人看得提心吊膽，不敢下飯。然而外行看熱鬧，內行看門道，有毒物質超標在食品檢驗中代表的意義是什麼？你看得懂檢驗報告嗎？又難道只要零檢出，其餘免談？

「PanSci TALK：食品安全基本功！」講座下半場，臺灣大學食品科技研究所的陳宏彰教授俐落將歸納出四大迷思，帶大家一同認識什麼是「食品檢驗」，我們又對這件事有什麼誤解或忽略。

上篇記錄這裡走：怎麼決定多少「劑量」對人體有害？── 「PanSci TALK：食品安全基本功」

國立臺灣大學食品科技研究所陳宏彰教授

食品檢驗的四大迷思，讓你突破盲點

迷思一：零檢出？未檢出？

去年（2016），關於是否開放含瘦肉精的美豬進口，輿論沸沸揚揚，要求瘦肉精必須「零檢出」才得以過關。然而，真有所謂的零檢出嗎？陳宏彰教授表示：就食品檢驗的角度來看，不可能。

他說明道，「可以分兩個層面來看，一是零只存在於數學中，只要離開加減乘除，零就消失了；第二是儀器的偵測極限，比如我們拿營業秤與電子秤測量某項物質，儘管個位數都是零，但電子秤可能顯示的是 0.001。」

「科學不知道什麼是零。」要了解這件事，得先了解偵測極限、也就是背景值的概念。以心電圖為例，儀器顯示的圖形看似直線，實際上是微微起伏的波浪狀；又好比我們拿起家裡電話，還沒撥出便會有「嘟……」的聲音，就是儀器的「背景值」，它是原本就存在的。

我們來看看下圖所示的食品檢測的檢量線，x 軸是濃度、y 軸是訊號強度，理想狀況下，檢量線是通過原點的紅線，代表沒有物質時就沒有訊號；然而實際上的檢量線應是藍線，在濃度為零時通過儀器背景值。

實際的檢量線為圖中藍線，由於儀器有背景值，並不會通過原點。圖／取自陳宏彰教授簡報

陳宏彰教授解釋，分析檢驗物質是否存在，我們要判斷訊號值強過背景值，才能夠認為它是一個訊號表示，代表物質的存在；而相反的，沒有測出物質也不代表是「零、不存在」，只能說它是「未檢出（N.D.）」。

接著，進一步來認識這兩個數值：

偵測極限 / 定性極限（LOD, Limit of Detection），樣品中待測物可與分析儀器訊號值區別之最低量，但「未必能」定量出標的待測物之正確值。是 3 倍的背景值除以檢量線斜率。

定量極限（LOQ, Limit of Quantitation），樣品中待測物可被「定量測出」的最低量，且測定結果具有適當的準確度與精密度。是 10 倍的背景值除以檢量線斜率。

食品檢驗時，通常會以主管機關（如食品藥物管理署）的公告方法、國家標準 CNS 方法，或是國際公認的方法為主。而在檢驗報告中也會標示該檢測方法的定量極限，若物質低於定量極限，便是未檢出。

迷思二：你知道什麼是 MRL 嗎？

2008 年，中國三聚氰胺毒奶粉事件爆發，台灣也引起軒然大波。同年九月，行政院衛生署參考國際檢驗方法和香港當時最新立法規定，並會商藥物食品檢驗局與食品工業研究所的專家後，判斷難以在短期間內驗出 2ppm 以下之三聚氰胺，為加速檢驗，因此決定 2.5ppm（2，500ppb）為食品殘留三聚氰胺的檢驗判定標準。但後來仍因民眾疑慮緣故，不允許乳製品驗出三聚氰胺殘留。

這裡出現的 2.5ppm 正是所謂的「最大殘留容許量」（Maximum Residue Level，簡稱 MRL），值得注意的是，MRL 的前提為「非刻意添加」之殘留物。「三聚氰胺並非合法食品添加物，但是比如美耐皿包裝容器會釋出三聚氰胺，牛隻在代謝特定農藥的時候也會產生三聚氰胺，而 MRL 所代表的意義是殘留物的限量。」

MRL 是政府行政裁量標準、裁罰廠商的依據。

再次幫大家複習 ADI 與 MRL 的關係，陳宏彰教授以萊克多巴胺的毒理研究案例來解釋。如下圖所示（大家可以注意相對應之顏色），MRL 乘以國人攝食量後獲得的總暴露量，需小於透過科學實驗除以安全係數後獲得的 ADI。而依據台灣法規中的 MRL 標準，一位 60 公斤的成人每日要吃到 6 公斤以上的牛肉，才有因萊克多巴胺造成健康傷害的可能。

「MRL 是行政裁量標準，且絕對遠小於 ADI。」陳宏彰教授再次強調，「MRL 不是要告訴民眾吃到這個標準數值就會中毒、生病，而是在告訴廠商，一旦超標就會受到懲處。」

MRL 是行政裁量標準，會遠小於 ADI。圖／取自陳宏彰教授簡報

迷思三：食品檢驗就是安全保證？

不少店家會用「出示檢驗報告」的方式向消費者證明自己的食品足夠安全，你可能也看過一家路邊香腸攤在攤車上貼了五張食品檢驗報告，盡心盡力。但是，食品檢驗真的就能保障安全嗎？

「首先，你看得懂檢驗報告嗎？」陳宏彰教授說，報告至少會有四個項目：檢驗項目、檢驗方法、檢驗結果與法規值。

檢驗項目：列出接受檢測的化學物，且不一定一次只檢測一種。

檢驗方法：必須是公告方法，內文則一定會寫出定量極限。

檢驗結果：當顯示為「未檢出」，代表結果低於定量極限，例如下表範例中第一項的氯黴素，便是數值低於定量極限的 0.0003ppm，符合食品法規的不得檢出。若高於定量極限（即可被定量測出），則會寫上測試結果的數值。

法規值：即前一項迷思介紹的 MRL 標準，或是「不得檢出」。

是否合格要看測試結果是否低於法規標準，檢出不代表違規。圖／陳宏彰教授簡報

檢驗報告中的測試結果是跟著定量極限走，低於定量極限才會寫未檢出。「因此，假設表格中第二項的氟甲磺氯黴素的檢測結果是 0.1，雖然不是未檢出，但仍低於食品法規定的小於 0.3，是沒有問題的。換句話說，不是報告結果都要寫上未檢出才代表安全，就算測試結果欄位寫上數字，只要檢驗數值低於食品法規就合格。」

「然而，檢驗無法完全保障安全，例如 2013 年的食用油食安風暴，混合食用油更是長期通過食品檢測未被發現。又像是我們大部分的食品都沒有做微生物檢驗，但這是致病、中毒與否的很大一個關鍵；並非廠商不想，而是一項微生物檢驗至少要三天，那被檢驗的麵包早就過期了。」陳宏彰教授認為，關於食品檢驗，更重要的是民眾要有能力解讀檢驗報告，自我判讀而不被蒙騙。他強調：「檢驗不代表食品安全，食品的安全與安心要靠溝通。」

迷思四：食安新聞該怎麼看？

陳宏彰教授舉出去年一則新聞：三款調合油，消基會：致癌物超標，天啊，我們日常生活會接觸到的油品中竟含有致癌物，是不是很可怕？但細看內文才發現，消基會抽測過去食用油未檢測過的物質「苯」，是以飲用水標準的 5ppb 做為測試結果判讀；食藥署也回覆，經查廠與檢驗確認皆無人為添加、三者檢測結果為 3.8ppb、4.0ppb 及一件未檢出，「環境中原本就存在苯，目前台灣僅規範飲用水的苯含量訂有 5ppb 標準，其餘食品則無相關規範；國際文獻也指出，植物油中的苯含量背景值約為 100ppb 至 200ppb。」看來這則食安新聞的標題該做些調整，才能更符合事實。

不過，陳宏彰教授也不諱言：「這則新聞或許不全然是壞事，它確實給食品業者一個警訊，過去沒有檢驗的物質，現在要開始注意了。在高度工業化的社會中，環境污染嚴重，食品業者更有責任給予食品盡量可能的安全，而非抱持著消極被動的態度。」

圖／新聞畫面截圖

另外一則「燕麥片抽驗，28%嘉磷塞農藥殘留不合格」的新聞，則反映出不同檢測標準下的矛盾之處。此案例中，由於台灣未生產燕麥，不會使用嘉磷塞，因此法規 MRL 是不得檢出；而若把國際上的嘉磷塞檢出標準攤開來看，會發現各國差異甚大，如歐盟種植基改燕麥而大量噴灑嘉磷塞，MRL 標準訂定是 20ppm；澳洲則像台灣一樣本地沒有種植燕麥，故將 MRL 標準訂在不得檢出的定量極限 0.1ppm。因此在這次的事件中，也有專家提出「檢測標準是否需重新調整，以避免與國際脫軌」的反思。

「這篇新聞值得思考的是，法律制定並不會只考慮科學證據，還包含許多政治與貿易、經濟因素。」陳宏彰教授提醒，「法令因地制宜，卻也凸顯了進口貿易間的屏障與漏洞，如果一件出口產品在國內檢驗標準嚴格國外卻較鬆，我們要不要調整標準？這項延伸問題的確值得討論。」

檢驗不是全民運動，食品安全與安心需靠「溝通」

陳宏彰教授認為，食品檢驗要在認證實驗室底下執行才有公信力，包含認證的實驗室、有效期間以及檢驗項目，如財團法人全國認證基金會（Taiwan Accreditation Foundation，簡稱 TAF），或行政院衛生福利部食品藥物管理局（Taiwan Food and Drug Administration，簡稱 TFDA）。此外，檢驗本身也會帶來負面影響，好比測試過程中大量使用的有毒溶劑，原本希望透過檢驗帶來食品安全，卻因此造成環境破壞污染，反倒本末倒置。

他總結食品檢驗的意義：廠商檢驗是為了確保產品製程的品質穩定，政府檢驗是為了展現檢驗能力，嚇阻不肖業者。「檢驗不能保障食品安全，也沒辦法帶給食品安心，更不是全民運動。廠商、政府、消費者各自扮演好不同的角色，而非將食品檢驗奉做圭臬或無限上綱，更重要的是彼此溝通。」

同場加映：精彩問答紀錄

在分享後的問答時間，現場聽眾提問：究竟可不可以吃美豬、美牛呢？姜至剛教授表示：「心臟不好的，千萬別吃。」而陳宏彰教授則提出美牛、美豬在法規上的爭議（也就是大家究竟在吵什麼），邀請大家一同思考：食安法規的基礎是科學，但只有科學嗎？

更多講座問答內容歡迎上泛答 #食品安全基本功查看。

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本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行

記錄／李霜茹

食品安全是每個人都切身相關的議題，正因為如此，網路上、新聞上資訊百百種，量多且雜，在溝通的過程中，到底該以什麼為「基礎」來討論食品安全呢？

「現代人的飲食習慣已經從吃飽、吃好，逐漸演變為要吃巧、吃得健康，」臺大毒理學研究所的姜至剛教授，在今年的食安講座第一彈 ──「PanSci TALK：食品安全基本功！」活動剛開始，便明確點出一項重點：「而我們、甚至全世界的食品安全，都必須用風險分析做為共同溝通的工具。」

國立臺灣大學毒理學研究所姜至剛教授

我要「無毒無負擔」，可能嗎？

毒性這種東西是很「奸巧」的。

姜至剛教授首先以兩個極端的例子：水中毒和砒霜入藥，為大家複習毒理學的重要觀念：劑量決定毒性。無毒無害的「水」，狂喝了五加侖也會讓人中毒死亡（曾實際發生在加州州立大學新生加入歡迎會的「儀式」上）；聽起來毒性很強的「砒霜」，居然能被應用在急性前骨髓細胞白血病（APL）的治療。這之中，「劑量」扮演了關鍵角色。（水中毒與三氧化二砷的資訊見延伸閱讀：化學殘留、疑似致癌物讓人心惶惶？劑量才是關鍵！—食安基本功（上））

那麼，如果我吃完全天然的東西，就不會有毒物了吧？NO，那可不一定！姜至剛教授舉例，母乳直接來自人體、非常天然，但是它百分之百純凈嗎？哈佛公衛學院做了一項有關母乳的研究，「結果是該有的都有、不該有的也都有，母乳中可能也有微量的抗生素、重金屬、塑化劑。因為我們已經回不去了，在長久接觸整個大環境中的污染後，人體多少會有毒素累積；但相對於其他品質不好、甚至不肖添加違法物質的奶粉，母乳仍是更安全的選擇。」

母乳中也可能含有微量抗生素、重金屬、塑化劑等「毒物」。圖／nerissa’s ring, Flickr CC License

另外，網路上也曾流傳番茄所含的生物鹼是劇毒，但是經過證實，這種生物鹼是植物用來保護未成熟果實不被動物或昆蟲取食的物質，在果實成熟後含量便會降低，毒性也不如馬鈴薯的龍葵鹼，民眾可以放心食用。「天然的食品也可能有含毒素，最重要的重點是還是要回歸『劑量』。」

食物是很複雜的，姜至剛教授強調：「不太可能有百分之百純淨的、零檢出的選擇，絕對無毒的產品並不存在。」

那麼，到底多少「劑量」才安全？

既然找不到絕對無毒的食品，大家最關心的便會是：到底怎樣的「劑量」是安全的？這些數字又是經過哪些過程訂定的？姜至剛教授依據數值獲得的順序，分為 NOAEL、ADI 與 MRL 三者來介紹。

透過急毒性試驗、慢毒性試驗、基因毒性、致癌性、生殖與發育毒性等毒性試驗之後，科學家們會取得無可見危害作用劑量，也就是在這個劑量下，實驗動物並沒有被觀察到危害，又稱作「無明顯不良反應劑量（No-Observed-Adverse-Effect-Level，簡稱 NOAEL）」，即下圖中反應線還未上升的劑量（Dose）。

圖／姜至剛教授簡報

接著，再將 NOAEL 值除以種族差異（實驗鼠與人類）以及個體差異（一般人與老人、小孩、婦女、病患）等安全係數，得到「人體每日可接受攝取量（acceptabledailyintake，簡稱 ADI）」，即人類即使每天攝取也安全的劑量，如下圖中的一塊方格。

圖／姜至剛教授簡報

但你是不是發現了，上圖中還有一個遠小於 ADI 的劑量叫做「食品安全管理上參考的標準」？這個橘色的方格與最後要介紹的數值很有關係 ──「 最大殘留安全容許量（maximal residue level，簡稱 MRL）」。

以制定農藥的 MRL 為例，會參考上述的 ADI、國人的飲食習慣（食物籃調查）以及田間農藥測試，再參考國際組織如 CODEX、歐盟等標準值，才決定出屬於我們的劑量。

圖／姜至剛教授簡報

為大家做個小結：經過動物實驗所取得 NOAEL，根據各種限制將 NOAEL 除以安全係數（至少 100 ），得到 ADI，即天天吃、吃一輩子也安全的劑量；最後為了能夠管理食品安全，參考飲食習慣和暴露量後，得出行政裁量上的標準 MRL 。

除了 MRL，人們還會怎麼看食品安全？

但是姜至剛教授也提到，科學有極限性，像我們就很難對「很多種農藥同時反應」做檢驗。「100 種農藥中取 2 種排列，也有 1900 多種結果，科學家沒時間做這麼多實驗。這些通常會以『安全係數』來考慮，例如計算 ADI 時，就已經處理過實驗與實際差異的不確定性。」另外，如果顧慮得多，除以越多個不確定因子，得出的數值越小，當然大家越安全，不過相對來說能吃的食物就會非常少。因此，我們必須做出合理又符合安全的考量。而除了 MRL 之外，他還提出三種人們在討論食品安全時可能會出現的態度：

Generally Recognized As Safe （GRAS）：又稱做「祖父條款」，例如製作麵條所添加的物質，從很久以前人類就開始吃了，雖然沒有做過毒性測試，但長期以來食用都沒問題，就會被認為是對人體沒有明顯危害的食品添加物。
Use of Tolerance （UoT）：任何食物都有風險，所以我們的管制點不是「零」，而是著重在「耐受程度」上。例如，這世界上找不到沒有含黃麴毒素的花生，那我們為此就要放棄吃花生配啤酒的樂趣了嗎？
As low as reasonable achievable （ALARA）：面對無法訂定 MRL 或無法確定其有害性的污染物，只能盡量減少出現的可能性。像是致癌物質「丙烯醯胺」，普遍存在於高溫烘焙、油炸過的食品當中。但它並非食品成分或添加物，而是在烹調過程自然產生。

21 世紀風險矩陣（RISK21 Matrix）

講完劑量，接下來談談風險。姜至剛教授向大家介紹「21世紀風險矩陣（RISK21 Matrix）」，這是一個簡單、高效能、透明化且視覺化健康風險評估的方法。矩陣的橫軸代表「人們每天暴露在這種物質下的量」，即暴露總量估算值 RfV（POD）；縱軸則是「每天每公斤攝取多少毫克（mg/kg/day）的此物質會有毒性」，即毒性推估值，可以注意的是越往上則劑量越小，代表只要攝取微量的此物質就會有毒性。

將毒性推估值除以暴露總量估算值，會獲得暴露限值（Margin of exposure, MOE），而 MOE = 1，也就是左上右下相連的對角線，是我們評估風險的標準。當 MOE < 1，MOE 值落在右上紅色區塊的時候，表示只要些微劑量就會產生毒性、我們又暴露在高濃度之下，這樣的高風險需要關注。

圖／姜至剛教授簡報

若用 RISK21 Matrix 來看最近大家十分關注的「氟派瑞農藥」， MOE 的範圍在 3-5 之間，屬於黃燈與綠燈交界的範圍，安全嗎？姜至剛教授：「不是完全在綠色而也延伸到了黃色區域，我會說需要注意。」

圖／姜至剛教授簡報

針對農藥標準放寬的議題，姜至剛教授也進一步提出不同的角度讓大家思考。「氟派瑞農藥在台灣是已通過、正在使用的農藥，主要針對真菌，這次討論的是要不要延伸使用至茶樹上。大家第一個會問它對人體的影響如何？其實，氟派瑞是目前用在茶樹上毒性相對低的農藥，對於我們這個愛喝茶的民族來說，是一個風險相對低的選擇，只是需要對大眾做溝通。」

「不過第二個層面，從植物本身切入，茶樹生病了使用農藥對它們來說是一種治療，是好事。但如果拉到整個大環境視角，使用農藥對小型蛙類、蜜蜂、螢火蟲的影響是不是也要考慮進去？例如一些農學院的老師發現，非常低劑量的農藥就會使蜜蜂迷路。我們時常從自身角度出發，去看農藥對人體的藥性，是否會產生腫瘤、疾病等，但這只是一個面向，如何在各面向、物種間達到平衡點，是大哉問。」

風險分析三部曲：評估、管理、溝通

回到開頭提到的「食品安全應該以風險分析做為溝通工具」，到底什麼是風險分析呢？姜至剛教授提出了「評估、管理、溝通」的架構。

圖／姜至剛教授簡報

1991 年，FAO（聯合國糧食及農業組織）與 WHO 的聯合食品標準、食品化學與食品貿易研討會中，提出 CAC（國際食品法典委員會）應將「風險評估」概念納入決策處理過程中。而 CAC 也接受建議，在 1995、1997、1998 年分別召開風險評估、風險管理與風險溝通的專家會議。

姜至剛教授接著把這些收斂為一個問句：請問，誰應該要對食品安全負責？「政府要做到三級品管的檢驗，做出制度性的管理機制，而食品安全系統必須以科學為基礎，並且應該公開積極與大眾溝通。」他說，以科學為基礎做出「風險評估」後，不能立刻將這個結果用來當作「風險管理」的依據，必須不斷的與各種對象做「風險溝通」。「例如民眾和業者無法理解一項食安改革，我把 4 天的公告期延長為 60 天，這樣就夠了嗎？其實不行，我還必須積極和主婦聯盟、消基會等第三方公正團體溝通討論，讓各方都充分理解，才能做出有效的風險分析。」

他說，台灣的食安架構有個問題：幾乎所有專家都是接政府的計畫做研究，難免有瓜田李下的疑慮，所以期望能有更多第三方獨立機關來平衡。「這並不是說全都交給政府就好、民眾和業者都沒有責任，風險分析需要政府、業界與民眾三方都投注關心和努力，一同達成共識，才能夠創造出最安全的食品安全環境。」

最後，姜至剛教授特別期望媒體能夠做出改變，從「收視／點閱率導向」轉成「正視聽」的態度。「當大眾看到不認識的毒物名稱時，很容易被恐懼帶著走，食品安全資訊需要客觀的安全和主觀的安心並存，安全是科學、安心是人性，中間的轉換需要消費者、媒體、政府和食品界一起努力，花時間改善。」

我們的食安環境需要需要消費者、媒體、政府一起花時間改善。圖／當天講座現場

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【科科愛看書】到底是什麼在控制著你？你的大腦？還是所謂靈魂？欸欸欸，你把身體放在哪裡？就讓《身體的想像，比心思更犀利：用姿勢與行動幫助自己表現更強、記得更多與對抗壞想法》來告訴你，你的身體到底藏了多少秘密：想要開心就微笑、想要自信就挺腰、想要記憶就揮手……快快聽從身體的指令，來趟身心合一的旅程吧！

卡文諾推論使用肉毒桿菌防止皺眉，或許效果就像人為的牟比士症候群，至少可以阻擋負面情緒。圖／By Alan @ flickr, CC BY-NC 2.0

想治療憂鬱，來點肉毒桿菌試試？

為了治療蘿拉的憂鬱症，卡文諾推論使用肉毒桿菌防止皺眉，或許效果就像人為的牟比士症候群，至少可以阻擋負面情緒。他安排的肉毒桿菌注射療程主要針對她的眉間皺眉紋，也就是位於鼻子上方、兩眼之間的皺紋，通常用來表現悲傷、憤怒與痛苦的情緒。不過，在開始進行注射療程前，卡文諾要蘿拉完成貝克憂鬱量表的評估，這是一種常見的心理測驗，用來評估憂鬱症狀的嚴重度，例如絕望與焦躁。這種測驗會要求人們根據前兩週的感受，挑選最符合的描述。總共有二十一道問題，舉例如下：

不快樂：

0 我沒有感覺到不快樂。
1 我感到不快樂。
2 我不快樂。
3 我是這麼不快樂，以致於無法忍受。

活動量的改變：

0 我的活動量沒有任何改變。
1 我的活動量比平常少一點。
2 我的活動量比平常少很多。
3 一整天下來，我大部分時間都沒有動。

如果你拿到十三分或更低的分數，代表你的心情只是正常的起伏（大部分選擇 0 和 1）。如果是二十九分或更高的分數，代表正處於嚴重的憂鬱狀態。蘿拉的分數是四十二分。

蘿拉後續的療程只花了幾分鐘，卡文諾將肉毒桿菌注射到蘿拉的雙眼之間與額頭上幾個位置。她唯一要做的事只是縮緊額頭，讓皺紋出現，看看他施打在哪些區域。

肉毒桿菌療程結束後，過了兩個月，蘿拉的憂鬱完全消失了。既然她的生活沒什麼太大的變化，卡文諾認為，最有可能的原因是肉毒桿菌改善了她的心情。

不只是憂鬱，肉毒桿菌還有更多功能？

肉毒桿菌可以阻擋乙醯膽鹼這種神經傳導物質，從神經傳遞訊號到肌肉，藉此產生作用。乙醯膽鹼可以幫忙攜帶來自大腦的訊息，傳遞給肌肉，讓肌肉得知何時該緊繃起來。當乙醯膽鹼受到阻隔，無法傳遞訊息，或至少大幅減少傳遞訊息，不再有訊息告訴肌肉必須保持收縮，於是肌肉便放鬆下來。這正是為什麼施打肉毒桿菌的皺紋會變平滑柔嫩，因為這些皺紋沒有接收到保持緊繃的訊息。過了一段時間，乙醯膽鹼的傳遞就會恢復暢通。（一般的肉毒桿菌療程，效果通常會維持四到六個月。）

這種療程的壞處是，當肌肉再一次開始收縮時，皺紋會重新出現。好處是，當施打過肉毒桿菌之後，皺紋通常會變得比較不明顯，因為肌肉經過「訓練」，得以保持更放鬆的狀態。或許這種現象可以解釋為什麼蘿拉回去找卡文諾進行第二次療程時，她的皺眉紋不像初診時那麼明顯（她的憂鬱症狀也沒那麼極端了）。因為肉毒桿菌可以永久重複訓練肌肉，就可以漸漸降低進一步治療的需要。

肉毒桿菌也經過美國食品暨藥物管理局（Food and Drug Administration）核准，可用來治療慢性偏頭痛；在十二週左右的療程中，於頭頸部位注射肉毒桿菌，有助於預先緩解頭痛。就連腋下多汗症，都可以透過在腋下施打肉毒桿菌治療。不只是生理因素的影響，情緒也會引發偏頭痛與多汗症。

蘿拉的故事顯示，肉毒桿菌可以緩解憂鬱症，同時改善心理健康；雖然如此，我們還是必須指出，蘿拉知道自己為什麼注射肉毒桿菌，而且她事先就預期這種療程對她有幫助，就像百憂解最初也有療效一樣。不過，肉毒桿菌讓她的憂鬱症不再復發，因此蘿拉心情的轉變不太可能只是因為她對治療抱持希望與期待。

肉毒桿菌也經過美國食品暨藥物管理局核准，可用來治療慢性偏頭痛；就連腋下多汗症都可以改善！圖／By Avenue G @ flickr, CC BY 2.0

抑制負面表情，就能更開心？

蘿拉的經驗並非純屬僥倖。幾年前，英國有一群心理學家針對近期剛接受整容療程的人追蹤後續情況。他們特別感興趣的是，不同的療程對心情會有什麼影響，於是他們追蹤在皺眉紋施打肉毒桿菌的人（與蘿拉施打的部位相同），以及接受其他療程的人，例如在眼角魚尾紋施打肉毒桿菌、果酸換膚或用瑞絲朗（Restylane）之類的玻尿酸來做為豐脣的填充物，比較這些人後續的心情變化。

這些研究學者推論，倘若不皺眉可以使人們更快樂，那麼相較於接受其他部位整容治療的人，在皺眉紋注射肉毒桿菌的人心情應該會變好。他們發現，抑制負面的表情，似乎真的能讓人心情好轉。

另一個顯示肉毒桿菌有效改變心智的例子，來自心理學家大衛．哈瓦斯（David Havas），他專精的研究領域是情緒如何改變我們的思考與感受。哈瓦斯與亞特．格蘭博格（Art Glenberg）、理察．戴維森（Richard Davidson）告訴首次在皺眉紋接受肉毒桿菌療程的人，只要他們願意在接受治療的前後參加實驗，就會針對他們的療程提供五十美金的獎賞。自願參加的病人只需要在前後兩個時間點，閱讀一系列描述正面與負面情節的句子，例如：

「你躍上階梯，走向情人的公寓。」（快樂）

「生日那天，你打開電子信箱的收件匣，卻發現沒有新信件。」（傷心）

「你跟那個頑固的傢伙吵了一架，用力甩上車門。」（憤怒）

在志願者不知情的情況下，研究人員測量他們需要花多久時間閱讀不同的句子。一般來說，當我們讀到不熟悉的事件時，通常需要花更長的時間；此外，我們讀到不了解的內容時，花費的時間也會拉長。因此到頭來，閱讀時間會反映出你讀到的資訊與你的親身經歷之間產生多大的共鳴──以情緒來說好了，閱讀時間反映出你對於字裡行間的情緒感同身受的程度。

研究人員發現，在接受肉毒桿菌療程之前，病人大致上花相同的時間閱讀描述快樂情景的句子。然而，接受治療之後，病人閱讀悲傷或憤怒句子的速度顯然比之前慢許多。肉毒桿菌並不會全面改變病人的理解力，但會讓病人必須花更多時間才能理解負面資訊。根據哈瓦斯與其同事的研究，這是因為肉毒桿菌讓人們不論從外在或從內心，都無法體會他們讀到的負面情況。正是因為如此，防止人們皺眉的肉毒桿菌療程，才會有助於緩解憂鬱症：當你無法做出負面的表情，你就無法像以前一樣感受到悲傷或不快樂。

舒展眉頭，斷開憂鬱的魂結

這種表情的回應到底是如何運作的？有個理論是，當我們閱讀或甚至只是想到一樁帶有情緒的事件，我們心理上就會重溫過去類似情況的感受。換句話說，當我們看見、聽到、閱讀或甚至想到某件壞事，我們就會自己重現過去的經驗。這種反應不只發生在大腦中，還延伸到我們的表情與姿勢。我們的身體保持什麼姿態，就會一一傳遞訊息給大腦，告訴大腦我們現在有什麼樣的感受。這就是為什麼在閱讀悲傷的故事或看感傷的電影時，我們臉上往往會真情流露。

但是，當我們無法重現過去的經驗，也就是說，我們的臉沒有傳遞任何回應來改變我們的心智，那麼，我們的情緒處理過程就會受到阻礙。串起整個連鎖反應的環節消失了，而我們必須具備這個環節，才能理解情緒資訊的意義。對憂鬱的人來說，他們原本習於花大把的時間皺眉，一旦失去蹙額顰眉的能力，沒辦法像往常一樣，反而能幫助他們維持好心情。

對憂鬱的人來說，他們原本習於花大把的時間皺眉，一旦失去蹙額顰眉的能力，沒辦法像往常一樣，反而能幫助他們維持好心情。圖／By Megadeth’s Girl @ flickr, CC BY 2.0

讓人們長時間無法做出負面的表情，例如皺眉或抬頭紋，似乎真的可以改變大腦記錄負面情緒的方式。當我們觀察藉由注射肉毒桿菌來消除皺眉紋的人，便會發現他們負責處理情緒的神經中心變得較不活躍。

當接受過肉毒桿菌療程的人應要求模仿憤怒的表情，相較於接受療程之前的狀態，他們有些大腦區域變得較不活躍，例如杏仁體，那是一個杏仁狀的區域，位於大腦底部，負責產生負面情緒。一旦人們長達幾週都無法做出悲傷或憤怒的表情，大腦記錄負面情緒體驗的方式就會改變，它會稀釋負面情緒的濃度，感覺變得沒那麼嚴重。

最近在德國與瑞士進行的研究，進一步證實了肉毒桿菌具有緩解憂鬱症狀的功用。他們從當地的精神病診所徵募長期罹患重大憂鬱症的男性與女性，接受為期十六週以上的臉部注射療程（施打在雙眼之間與額頭上的位置）。志願者知道他們會接受肉毒桿菌或安慰劑的注射，但他們不知道自己會接受哪一種。這項研究的力量來自於雙盲測試的性質，這意味著負責注射的醫生與病人都不知道他們拿到的是真正的肉毒桿菌，還是生理食鹽水。從外觀無法辨識注射器裡裝的是肉毒桿菌或安慰劑。

儘管如此，結果依然十分驚人。接受真正肉毒桿菌注射的人，在進行首次療程六週後，諸如悲傷、絕望與罪惡感等憂鬱徵兆平均減少了百分之四十七，而且這種正面的成效在整個實驗期間都持續有效。至於另一組接受安慰劑的人，則沒有出現同樣明顯的改善；在整個研究過程中，他們的憂鬱症始終存在，不受動搖。

本文摘自《身體的想像，比心思更犀利：用姿勢與行動幫助自己表現更強、記得更多與對抗壞想法》，大寫出版。

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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。本書為泛科學 2017 年 5 月選書。

問：如果你手下的士兵都害怕鯊魚該怎麼辦？

其實，如果真要鼓舞士氣的話，反而應該讓官兵瞭解那些事實和統計數字。麥金泰寫說：「對於緩和官兵的恐懼來說，正確的資料反而比任何驅鯊劑要來得周全而且有效。」1944 年開始，海軍就在按照這種想法在做。他們的航空訓練部（Aviation Training Division）發行了一本叫做《鯊魚常識》（Shark Sense）的小冊給新進的飛行員。這本小冊共有 22 頁，附有漫畫，畫的是鯊魚在奔竄、逃跑、滿頭大汗、哀求的畫面，整本都是讓人讀了會放心的事實。

滾開！我不怕你。圖／GIPHY

後來證實其中所言不虛。統計二戰中 2500 名機員的海上求生報告，結果總共有 38 次目擊鯊魚，其中 12 次人員受傷或死亡。

不過，《鯊魚常識》雖然令官兵安心，卻沒有解答官兵要是在海上遇難心裡會有的急切問題。海水裡只要有一滴人血，鯊魚是不是真的就會聞到？聲音是會招惹鯊魚，還是嚇走鯊魚？移動的話會不會怎麼樣？包括厄瓜多的游泳客在內，某些人的報告說，拍打鯊魚會把牠們嚇走；有的卻說那會引起牠們的興趣。實際上到底如何？沒有人知道。

1958 年，海軍研究辦公室生物學部主任席尼．蓋勒（Sidney R. Galler）決定一探究竟。他提供經費成立「鯊魚研究群」（the Shark Research Panel），並協助設立「鯊魚攻擊檔案」（Shark Attack File）。這座全球事件資料庫延續至今，已經成為「國際鯊魚攻擊檔案」（International Shark Attack File）。大衛．博爾德里奇統計分析 9 年的鯊魚攻擊檔案，給了全世界「大部分我們現今所知的鯊魚攻擊知識」。（引自 2013 年美國海洋漁業服務署〔National Marine Fisheries Service〕的一篇論文。）除了這大部分之外，其餘則是來自 1950 年代海軍研究辦公室的資助成果；關於鯊魚掠食、嗅覺和取食行為等等。《海洋漁業評論》（Marine Fisheries Review）曾刊登過一篇紀敘鯊魚研究史的文章。博爾德里奇告訴文章的作者說，「你若想對鯊魚研究有什麼好點子，你就要去找席尼。」

比起尿液和汗液，鯊魚更愛你驚恐的味道

亞伯特．泰斯特（Albert L. Tester）真的去找席尼了。他當時有個好點子，實驗室外面的海上有 3 種鯊魚，還有一組兩個長 50 英呎的海水槽可做實驗。泰斯特在馬紹爾群島（Marshall Islands）的艾尼維托克海洋生物實驗室（Eniwetok Marine Biological Laboratory）工作。（艾尼托維克和比基尼島〔Bikini〕¹ 一樣，都是環礁〔atolls〕。美國曾在比基尼島試爆原子彈。海洋生物實驗室在試爆之後負責提供放射性落塵對海洋生物，以及當地工作人員的影響──要是有人追蹤後續幾十年的訃聞的話）

泰斯特開始尋找是什麼把鯊魚吸引到獵物身上？鯊魚是靠視覺還是嗅覺進行獵捕？如果是嗅覺的話，是哪種氣味？是誰的氣味？如果驅趕鯊魚並非上策，那麼水手或飛行員最好的處置應該就是，一開始就不要把牠們吸引過來。

我們先講好消息。人的尿液不會吸引鯊魚。施放量從半茶匙到 1/3 杯不等，泰斯特水箱裡的黑鰭鯊（blacktip shark）都沒有興趣，不會興奮起來，但也沒有排斥。牠們有注意到這東西；這可以從牠們突然轉身或突然出現的「漩渦」看出來。要是有人在游泳池水裡碰到尿液，但是他沒有眉毛可抬，沒有肩膀可聳，大概就會做這個動作。

「什麼味道(☉д⊙)？？？」圖／Matt Kowalczyk @Flickr

鯊魚對人的汗液也沒有興趣。鯊魚研究室裡面很熱，泰斯特和學生常常用海綿互相吸身體上的汗水，擰到一桶海水中，再悄悄地用虹吸法將海水注入鯊魚水箱中。一般而言，鯊魚會有點嫌惡──這你能怪牠們嗎？泰斯特的汗水尤其讓牠們反彈。水箱中即使只有百萬分之一他的汗水，黑鰭鯊聞到了都會擺擺頭，「立即離開那一區」。

全身汗液──外分泌汗腺分泌的冷汗──和緊張時流的汗（flop sweat）不一樣。如果泰斯特也有像我摩奈爾化學感官中心的朋友那樣，收集我在壓力之下流出的腋下汗水，他的測試結果可能會不一樣。鯊魚可能會聞到落水者「灰心喪志」、「這個好搞」的氣味，因而轉為攻擊模式。

鯊魚偏好的獵物如果正好處於壓力之下，就會發生這種事。鯊魚會感受到這一餐「不麻煩」，就會圍過來開始攻擊。泰斯特「用木棍威脅」（其他人的說法是「戳」）侵擾水桶裡的石斑魚，然後把這桶子裡的水──科學措辭叫做「驚恐的石斑魚水」──打入鯊魚水箱，結果激起鯊魚「劇烈的獵食反應」。由於獵物並不在水箱之內，所以我們知道引發鯊魚掠食動作的，並非是「看見」石斑魚或是「聽見」石斑魚的吵鬧聲，而是石斑魚皮膚或魚鰓排出了某些化學成分。但不是只要石斑魚氣味就會有這種效應。將「靜止的石斑魚水」打入水箱，鯊魚都不怎麼理會。

如果鯊魚「聞」到魚群掙扎或驚慌的訊號，便會視他們為容易獵捕的食物。圖／Kiks Balayon @Flickr

魚的血和腸也會引發劇烈反應。魚血和魚腸是高調公告魚憂鬱症（piscine distress）的「喇叭手」。博爾德里奇發現，這裡面傳遞的化學訊息很強，強到讓鯊魚連老鼠都可以吞下去；當然這隻老鼠的皮毛上塗有「鯔魚混合液」（整尾鯔魚和水混合）。但這依舊不是經由一般味覺反應所產生的動作。在另一項研究中，鯊魚起而攻擊一塊海綿；當然，這塊海綿事先有在一碗魚的體液中浸泡過。他寫說：「不論是什麼東西，只要先用魚『汁』處理過，幾乎都會引發鯊魚攻擊。」

這些「會引發鯊魚攻擊」的東西，包括魚叉漁夫（spearfishers）在內。有的魚叉漁夫在海裡游動時，會將漁獲繫在腰際或用細繩拉在後面；漁夫這樣做特別危險。博爾德里奇進行其研究分析期間，「鯊魚攻擊檔案」記載的案例總共有二百二十五起提到現場有受傷的魚或魚血魚腸。泰斯特很驚奇：「鯊魚可以這麼快速並準確地追蹤到懊喪中的魚（比如說鉤在魚鉤上但沒有受傷的魚）。」

「鯊魚攻擊檔案」中的受害者，有 17% 遭受攻擊時是穿著潛水衣，這一點或許可以用「魚叉獵魚」法來解釋。原來的理論是說，鯊魚把穿著黑色潛水衣的漁夫誤當做是海豹。或許也有這種事情，但是既是魚叉獵魚，那麼較可能的其實是，潛水衣的配件──魚叉和皮帶上流血的魚──引來了鯊魚。

死魚也會發出晚餐鈴聲。泰斯特讓黑鰭鯊和灰鯊接近一系列的魚肉，包括：鮪魚、鰻魚、石斑魚、紅魚、鸚鵡魚、巨蛤、章魚、烏賊、龍蝦等等。測試之後，他把這些以下這些列為吸引鯊魚的因素：鯊魚不喜歡有風險；哪一頓飯不需要打架就有，牠才會去吃；有傷的不錯，死的更好。

萬用驅鯊方法？沒有這種東西啦

這樣，你就會開始懷疑用鯊魚腐肉做出來的所謂「驅鯊劑」的品質了。泰斯特也搞不懂。他從一名漁夫那裡取得一份「號稱驅鯊劑」的東西；從一間漁業實驗室取得一份；自己研究團隊把髻鯊（hammerhead shark）和虎鯊（tiger shark）的肉，放在熱帶氣候中的室外一週，這樣也做了一份。這三份「驅鯊劑」都觀察不到驅鯊效果──相反地，有時還引來了鯊魚。「我們的結果似乎和史布林格的結果有出入，無法做到有說服力的解釋。」泰斯特對於鯊魚處理工廠的反彈所具的強烈吸鯊效果，可能毫無所知。

魚肉引鯊，人肉亦然。二戰期間的鯊魚攻擊報告一再看到屍體受害的案例。水手漂浮在海上，可能會因為撞到鯊魚或光是用腳攪水，就引來好奇的鯊魚。（博爾德里奇觀察到，光是老鼠在海裡游動時後腿踢到鯊魚的鼻子，都會引發鯊魚驚愕的反應，立即離去。）1945 年，美國海軍印第安納波里斯號被日本潛艇以魚雷擊沉。

這次沉船事件在後人討論鯊魚攻擊事件時，經常被提到。有本論及此次事件的暢銷書，引用一名倖存者的話說：「鯊魚喜歡追擊死人。」² 美國海軍醫學與外科局進行口述歷史紀錄時，海軍上校路易斯．海內斯（Lewis L. Haynes）回憶說：「老實說，我在海裡漂浮了 110 個小時，完全沒看到有人被鯊魚攻擊……。」他說，那些鯊魚「對於那些死者好像已經很滿意。」他說這次事件總共找回來 56 具斷肢殘骸，但是除了少數幾具，沒有跡象顯示他們生前被鯊魚咬過。

這樣說的話，牠們為什麼要緊跟著救生筏？你問為什麼嗎？牠們是為了救生筏底下的東西而來。救生筏底下其實有成群的魚，也許是為了躲入蔭涼之處，也許是來吃一些也是來躲蔭涼的小型海洋生物。二戰時期的一名水手回憶說：「大魚來吃桃花魚（minnows），更大的魚來吃大魚，最後是有背鰭的傢伙跑來看看這裡到底是怎麼一回事。」還有一個故事（我想說這個故事，純粹是因為我喜歡它）說：「鯊魚直接潛入救生筏底下，聚集在那裡……我們全都安靜地坐在那裡，……我們的雷達員因為怕救生筏會翻覆，後來就不再坐在筏邊大便。鯊魚的這種行為反覆了好幾次，但是好像和我們沒有關係。」

這種「沒有關係」後來也一直都是。就我所知，近代史上見諸紀錄海軍官兵被鯊魚咬的事件只有一例。2009 年澳洲雪梨港進行反恐演習時，一名搜索潛水員（clearance diver）被一頭牛鯊（bull shark）一口咬斷手和腳。喬．坎恩（Joe Kane）是海軍特別作戰指揮部（Naval Special Warfare Command）通訊專家。我也問過他海軍海豹特戰隊是否被鯊魚攻擊過。他說：「你這個問題問錯了。問題不是海軍海豹部隊需不需要驅鯊劑，而是鯊魚需不需要驅海豹部隊劑。」

現代美國海軍並沒有正式的鯊魚攻擊訓練課程。一名潛水員記得海軍告訴他的是，如果他感覺有鯊魚危害，就要慢慢潛到水底尋找掩護。1964 年，空軍發行了一部「防備鯊魚」教育電影，告訴飛行員如果落水後遇到鯊魚，就往水裡吹泡泡或往水面大喊。我問資深鯊魚攝影師羅勃．康特里爾（Robert Cantrell）說他怎麼看這種建議。他幾十年來常常在水下拍攝鯊魚，都不用防護鐵籠。這人對著一群激動的藍鯊（blue shark）用了「會咬人」（nippy）這種形容詞來形容。他給我的回答就和博爾德里奇和泰斯特常常想到的一樣，端看是哪種鯊魚而定。康特里爾說，對著水面大叫可以暫時嚇走牛鯊，但對虎鯊沒有用。吹水泡可以嚇走藍鯊，但是對其他種類的鯊魚一概沒用。

我吹我吹我吹吹吹，鯊魚快走開！圖／GIPHY

美國空軍最後一次所做的建議讓人存疑：把紙撕碎，丟在自己身邊四周。我假設他們建議這種方法只是要讓鯊魚分心，甚至只是要讓水手自己分心，因為會讓水手專心接受挑戰──漂浮於海中的時候還要尋找紙張。康特里爾有一次試驗把餿掉的貝果丟到海面上，結果虎鯊立刻游過來，牛鯊則是理都不理。所以，康特里爾對潛水人有什麼建議呢？他說，「享受這個經驗吧。」

小姐小姐，你聞起來像海豹？

但我們現在來提一個很多水手心裡都有的一個問題：人血真的會引來鯊魚嗎？這一點博爾德里奇和泰斯特的試驗結果卻不一樣。鯊魚的行為表現有時候像是真的被人血吸引了，但有時候卻又會避開有血區域。泰斯特懷疑血液的新鮮程度或許是個因素。以他自己的試驗而言，黑鰭鯊和灰鯊會被流出僅一、兩天內的血液吸引，而且濃度只有海水的百萬分之零點零一。不過博爾德里奇對「鯊魚攻擊檔案」的分析結果卻與此不符。1115 例中只有 19 例受害者，在攻擊發生當時有流血。

他的結論是：「很多遇到鯊魚攻擊的受害者，都只是受到一次攻擊；然後，雖然此時他們的傷口已經流出很多血，但是鯊魚卻離開了，並沒有進一步攻擊他們。這種情形之下，很難接受『人血極為吸引鯊魚，很容易使鯊魚激動』這種觀念。」

博爾德里奇自己所做的試驗，是以四種鯊魚測試較為創新的選項：在水中游動但身體流血的老鼠。老鼠也是哺乳類，所以牠們的血應該也和人血一樣吸引（或不吸引）鯊魚。結果不出所料，鯊魚一點興趣都沒有。

有條底線是，鯊魚的攻擊行為和多數動物的攻擊行為一樣，絕大部分都是針對獵物的。如果你的模樣看起來或氣味聞起來不像「晚餐」，牠們就不會把你當「晚餐」對待。掠食者通常只對自己最喜歡吃的生物的氣味有感。鯊魚不吃人肉；雖然也能感測到人血，但是除非很餓，通常不會有什麼動機要追蹤流血源頭。

有些女性喜歡去海水浴場游泳，但是碰到月經來的時候又會害怕。我們上面所說的事實應該會讓她們安心才是。但事實上月經血不一樣，比較獨特，其實是應該要擔心鯊魚的。所以可以的話，就來個短暫的岸上休假吧！60 年代美國海軍不用女兵，因為女兵有月經。但是國家公園服務處（National Park Service）卻很有興趣。1967 年，兩名女性（其中至少一名正好月經來潮）在冰河國家公園（Glacier National Park）被大灰熊咬死。很多人猜測是她們的月經血引發灰熊攻擊，但野生動物生物學家不相信這種說法。

布魯斯．庫辛（Bruce Cushing）（好玩的是，在後來的熊類攻擊與月經研究中，他的名字被提到時老是被說成布魯斯．嘎辛〔Bruce Gushing〕）決心要收集一些資料。庫辛決定選定北極熊做研究，因為北極熊幾乎完全只吃海豹。這樣就會有一條很清楚的基線，可以對比這種動物對女人月經血的興趣程度。

你要是把海豹油放在風箱裡面，對著關在鐵籠裡的野生北極熊吹，那頭北極熊便會發生庫辛所謂「最極致行為反應」。北極熊會抬頭聞空氣，會大量流口水，會站起來走來走去，喉嚨發出咕嚕咕嚕聲，發出呻吟聲。

北極熊只有庫辛在風箱裡另外擺了一樣東西時，才會這樣呻吟，這樣東西就是女生用過的月經棉條。無論是雞肉、馬糞、麝香或是沒用過的棉條，都達不到上述的效果。和這一樣東西最接近的，就是月經期間的女性。月經期間的女性不用坐在風箱裡，只要被動地坐在面對北極熊的鐵箱椅子上，驚嘆地球上的生命多麼奇特即可。庫辛也曾經從人體靜脈抽血出來測試，但並沒有讓參與實驗的四頭熊發聲任何反應。

換句話說，用過的衛生棉條之所以會吸引北極熊，不是因為有血，而是因為裡面有一種獨特的陰道裡的東西；是那種──很抱歉──聞起來像海豹身上氣味的分泌物。這很有道理，不是嗎？女性衛生公司要是請實驗室測試芳香月經產品的效果，實驗室所用的標準氣味就是一種叫做「魚味胺」（fishy amine）的東西。

衛生棉條那種陰道加海豹的氣味實在太強烈、太誘人了，弄到北極熊都沒發現那個東西吃起來不像海豹。52 例中有 42 例，北極熊看到放在木樁頂上的舊衛生棉條（科學措辭叫做「舊衛生棉條木樁」）不是把它吃掉，就是「用力嚼」。唯有使用海豹肉，才會使北極熊更加一致地表現出這種行為──把海豹肉扯下來吃掉。浸泡過一般血液的紙巾──同樣釘在木樁上，好像用骷顱頭警告那些不怕死的叢林探險者一樣──只有三次被北極熊吃掉。

北極熊的這一切表現有告訴我們鯊魚的什麼事嗎？女性該不該擔憂鯊魚？很難講。鯊魚有多喜歡海豹肉？石斑魚死掉之後氣味就像用過的衛生棉條嗎？不知道。但如果我像部分女性讀者一樣月經正好來，我會待在甲板的躺椅上不出去。

庫辛的論文下結論說，既然北極熊喜歡用過的衛生棉條，那麼熊科動物就極可能都會喜歡。但是熊和鯊魚一樣，品種很多。叢林熊類就沒有北極熊那麼喜歡海洋生物的腥味。灰熊喜歡鮭魚，但要新鮮的才吃。黑熊會找垃圾吃，所以天曉得牠們這些年來是怎麼養成這種口味的。

為了獲得定論，美國林務署（US Forest Service）決定開始進行試驗。 1988 年 8 月 11 日，如果你曾經在明尼蘇達州某處垃圾場丟垃圾的話，你大概就曾經目睹那個情景。北中森林實驗站（North Central Forest Experimental Station）的林．羅傑斯（Lynn Rogers）和兩名同事寫說：「我們把（舊）衛生棉條綁在纖維線上，向覓食的熊扔過去。儘管有些『釣餌』清楚可見──投出去時先從熊的身邊經過，再拉回來，拉到牠的鼻子下方」，但 22 件舊衛生棉條中其中有 20 件熊視若無睹。

「用手」丟給那些經常在實驗餵食站出入（現在沒有了）的黑熊，結果那些衛生棉條的命運也差不多。把 5 片舊衛生棉條綁在一起，丟到一群黑熊前面也是一樣。另外有一次試驗是把濕透的衛生棉放在熊進出的路上，一次放 6 片，其中 4 片浸泡過月經血，一片浸過一般的血，一片是牛肉脂肪。結果 11 頭熊有 10 頭「先聞一聞衛生棉，然後把浸泡過牛肉脂肪的那塊吃掉，就走了。」

這一切，一次一次見證的是國家森林的安全，以及黑熊的耐心。

注釋：

兩件式泳裝的發明人路易斯瑞爾德（Louise Reard）之所以把他的泳裝叫做比基尼，原是希望這種泳裝會引發「爆炸性反應」。很多人－包括 monokini、tankini、trikini 等各式泳裝發明人－都被 bikini 的「假」字首 bi- 矇騙了很久，以為 bikini 在馬紹爾語是「兩件」的意思。事實上，bikini 在馬紹爾語指的是「椰子之地」──無心插柳，但確實恰好讓人感覺很愉悅。
譯註：印第安納波里斯號遭日軍潛艇以魚雷擊沉之後，艦上水兵跟著遭到鯊魚群攻擊。

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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【科科愛看書】到底是什麼在控制著你？你的大腦？還是所謂靈魂？欸欸欸，你把身體放在哪裡？就讓《身體的想像，比心思更犀利：用姿勢與行動幫助自己表現更強、記得更多與對抗壞想法》來告訴你，你的身體到底藏了多少秘密：想要開心就微笑、想要自信就挺腰、想要記憶就揮手……快快聽從身體的指令，來趟身心合一的旅程吧！

看到綠地就變得平靜

在 1960 年代早期，基於一種想要賦予泰勒國宅典型郊區特色的情結，剛開始建造泰勒國宅的時候，每棟 28 層高的大樓周遭都種滿了灌木叢、樹木與青草。然而，隨著時間過去，為了降低維護成本，許多綠地都被剷平了。儘管如此，剩下的零星綠地依然對居民的家庭情況產生正面效益。

從窗外看到綠地就能減少暴力，真有這種事嗎？或者，真相是倒因為果，其實比較少出現暴力爭執的家庭，一開始就受到獎賞，被分配到比較綠化的大樓？法蘭西絲．郭相信前者才是真相，因為總共有 17 項國宅計畫，地點遍布整個芝加哥，當人們向芝加哥房屋管理局（Chicago Housing Authority）申請入住其中一個國宅時，他們無權指定地點。正如她所說的，所有國宅的分配統一由中央辦公室的職員處理，總計約有四萬個居民分散到全市的 1500 棟國宅裡。沒有任何公務員記得住這麼多建築的特色，更別說還要在分配公寓時列入考慮。

從窗外看到綠地就能減少暴力，真有這種事嗎？圖／By Ramón Durán @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

法蘭西絲．郭也測量了這些居民的「執行控制」程度，特別是他們擁有多少工作記憶。工作記憶主要根植於前額葉皮質，位置就在大腦非常前端的區域，雙眼下方。前額葉皮質是我們人類有別於動物的關鍵。不只是因為比起其他同樣體積的靈長類動物，人類的前額葉皮質大上許多，還有，前額葉皮質在人類大腦中占的比例，比任何動物都大。

前額葉皮質是許多心智能力的根源，例如自我控制，多虧這些心智能力，我們才能成為獨一無二的人類；此外，前額葉皮質在控制情緒上也扮演重要的角色。你的前額葉皮質愈強大，你的工作記憶就愈強，你就愈能戰勝情緒。

法蘭西絲．郭發現，比起那些窗外只看得見空地的居民，擁有自然景觀的居民在工作記憶的測驗上分數較高。而且，他們擁有愈多工作記憶，家裡發生的暴力行為就愈少。即使你的窗外只有一點點自然綠意，都可以改善你的工作記憶，帶給你自律，讓你可以控制自己的情緒，並且有效地處理家中發生的衝突。

綠地讓你專注、記憶變好，考試也更高分

綠地的效益非常廣泛。住在擁有自然景觀宿舍的大學生，相較於住在同一宿舍、窗外卻只看得其他建築的大學生，前者的考試成績比較好。就像泰勒國宅的居民，大學生很少有機會自己挑選房間。他們或許可以偏好校園的特定區域或某棟宿舍大樓，但通常無權選擇住在哪間房。因此，並非專注力較好的學生選擇有綠色景觀的房間，而是窗外的景觀影響學生的專注力。

法蘭西絲．郭的研究顯示，光是置身於大自然中這麼簡單的事，即使只是在室內看到窗外的綠意，都可以加強工作記憶、專注力與完成工作的能力。這對育有過動兒的家長來說是好消息，因為注意力不足過動症（簡稱 ADHD）最主要的病徵就是工作記憶受損，導致孩子沒有能力控制自己的衝動與行為。如果接觸大自然有助於加強工作記憶，那麼，置身於大自然中應該有助於減輕過動症的病情。而且，情況似乎確實如此。研究發現，從家長的評分來看，相較於在室內或甚至在市區，過動兒在大自然的環境下參加活動，之後的表現會比平常好。

光是置身於大自然中這麼簡單的事，即使只是在室內看到窗外的綠意，都可以加強工作記憶、專注力與完成工作的能力。圖／By alec brinegar @ flickr, CC BY-NC 2.0

就連世上第一批心理學家都知道大自然可以改善大腦功能。1800 年代晚期，威廉．詹姆斯將注意力分成兩種類型。有些特定的環境因素毫不費力就可以吸引我們投入，動用「非自主性注意力」（involuntary attention），例如：「奇怪的東西，移動的東西，野生動物，發光的東西。」詹姆士寫道。當我們所處的情境讓我們無法輕鬆投入時，我們就必須改成執行「自主性注意力」（voluntary attention）或「直接注意力」（directed attention）。

直接注意力是我們專注力的核心，科學家將直接注意力比喻為會隨著時間而筋疲力竭的心理肌肉。當我們置身於大自然，我們周遭的環境（不論是小鳥啁啾鳴囀或日出美景）都會吸引我們的「非自主性注意力」，這讓我們的直接注意力有時間休息與補充能量—我們的工作記憶負責供給直接注意力能量。如果我們從不讓這種注意力休息，它就會漸漸削弱。

置身於瘋狂的城市環境下，則帶來相反的效果。在城市裡，到處充斥著物品，許多事件同時發生，從這一刻到下一刻，一直抓住我們的「非自主性注意力」：一路上，剛剛差點碾過你的汽車喇叭狂響，騎著單車的郵差按車鈴，人行道上的人孔蓋發出的尖銳警報聲，老奶奶的手推車與嬰兒車嘎嘎作響。你還必須運用你的直接注意力，有意識地避開路上的廣告，那些廣告的目的就是引誘你購買不想要的東西或不需要的東西。簡言之，大自然比城市療癒多了。

在蘇格蘭愛丁堡的建築環境學院（School of the Built Environment），研究學者要求志願者去散步，在城市的環境與自然景觀穿梭，同時配戴腦波儀的行動裝置，記錄他們的腦波。研究學者發現，當志願者離開都市，走進綠地時，與喚醒人們注意力及參與度有關的大腦活動模式改變了（亦即減少直接注意力）。正如詹姆士對大自然的觀察，比起行走於繁忙都會區，當人們穿越公園時，他們的大腦比較平靜。

當志願者離開都市，走進綠地時，與喚醒人們注意力及參與度有關的大腦活動模式改變了，即減少直接注意力。比起行走於繁忙都會區，當人們穿越公園時，他們的大腦比較平靜。圖／By Simon Clayson @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

想提升專注力？走進大自然吧

密西根大學的教授史蒂芬．卡普蘭（Stephen Kaplan）將詹姆士對大自然的觀察命名為「注意力恢復理論」（attention restoration theory）。他與同事馬克．柏曼（Marc Berman）、約翰．喬尼德斯（John Jonides）一起進行一系列設計巧妙的研究，測試詹姆士的理論。

在其中一項研究中，他們要求學生接受測驗，評量他們的直接注意力。首先，他們必須聆聽隨機出現的英文字母，記在心裡，然後以相反順序回想那些字母。有位實驗人員坐在他們身邊，記下他們的答案。這類任務相當困難，因為你的心思必須不停地來來去去，一會兒把注意力放在字母上，一會兒又移開注意力。

第二，他們要求學生出門散步五十分鐘，其中有些人去安娜堡植物園（Ann Arbor Arboretum），有些人則穿越安娜堡市中心。他們無權選擇去哪裡散步。兩趟路程都是四點五公里長，事先也都做好安排，而且每個人都戴上 GPS 導航手錶，確保他們遵循指定路徑。植物園裡大半是綠樹成蔭，而且遠離車流與人群。相反地，那些去世中心散步的人，會被引到交通繁忙的休倫街（Huron Street），街道兩側是密西根大學與許多辦公大樓。等到所有學生都回到實驗室，他們再度接受電腦測驗。

第三，一週後，這些學生回到實驗室，重複整個程序，唯一的差別是，這次他們散步的地方與上次不同。結果相當明顯。學生在安娜堡植物園散步之後，在直接注意力的測驗上表現比之前好。而穿越安娜堡市中心的學生，在散步後測驗成績並未改善。有些環境就是會引出人最好的表現。

事實上，你其實不需要在樹林裡散步，也可以得到大自然對腦力的助益。在另一項研究中，卡普蘭與同事發現，只要花十分鐘時間（沒錯，十分鐘就好），看著加拿大新斯科細亞省（Nova Scotia）的風景照片，就能改善一個人的專注力，勝過安娜堡、底特律與芝加哥等城市景觀的效果。就像法蘭西絲．郭發現眺望窗外的綠意可以加強認知能力，同樣地，注視大自然的照片，效果也大致相同。

什麼！？看風景照片也有同樣的改善專注力效果？那趕快看著這張照片十分鐘吧！圖／By Shawn Harquail @ flickr, CC BY-NC 2.0

專注力非常重要，因為它讓我們在心理上蓄勢待發，可以專心進行一項任務，時間長到足以有所進展。藉由適度運用我們的非自主性注意力，讓直接注意力稍事休息，我們就可以從大自然那裡獲得元氣，讓我們的認知能力恢復元氣，這對我們發揮最好的表現相當重要。這項新的研究告訴我們，大自然的效益不只是帶來內心平靜或安靜的獨處。大自然適度地捕捉我們的非自主性注意力，讓其他大腦區域得以休息，對我們運作的方式有很大的影響。

與大自然互動或許對情緒低落的人影響最大。相較於心理健康的人，在大自然散步對憂鬱症患者的工作記憶有較大的助益。此外，在大自然散步之後，心情也會變好。甚至研究已經證實，與大自然互動對罹患乳癌的女性有認知上的助益，她們往往心情沉重，老是擔心自己的癌症、治療方法、還能活多久。這種隨著憂鬱症與重大疾病而來的心理倦怠，可以透過大自然的療癒加以克服。

本文摘自《身體的想像，比心思更犀利：用姿勢與行動幫助自己表現更強、記得更多與對抗壞想法》，大寫出版。

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如題，這是一個令人感到十分悲傷的真實故事。

2009 年，在義大利一個古城市拉奎拉（L’Aquila）發生了一場規模 6.3 的地震，造成了 308 人死亡。在主震發生前，有一個專門以偵測氡氣的技術來觀察地震前兆的技術人員，根據觀測結果自行「預測地震」，而剛好數個月內當地有發生不少次的小地震。

為避免人心恐慌，政府單位召集了負責人員和一些地震科學家開了場記者會，說明地震預測是不太可信的，要大家不要擔心，地震是不會來的。然而，這回地震卻發生了，而許多罹難者家屬也認為政府和科學家要為自己開記者會讓大家忽視地震威脅而負責，必需負上「過失殺人」的刑事責任。

法院在 2012 年判決政府官員和科學家六年刑責，之後又經過再上訴，在 2014 年法院改判科學家無罪，而政府官員改判二年刑責。當然，拉奎拉的受災戶是無法接受的，而再上訴後的結果，仍維持 2014 年的判決。無論最終結果為何，這都是一個地震科學與科普傳播上的悲劇。

2009 義大利拉奎拉地震後，當地的政府辦公室損毀情形。圖／By Original uploader was TheWiz83 at it.wikipedia, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

這是一個兩難的議題，筆者也從科學家們被起訴後，就開始關注這系列新聞，期間也有來自全世界超過 5000 名科學家（很多是地科界或是地震學家）的連署公開信聲援，認為目前地震幾乎無法預測，且有效的地震預測技術還未問世，因此以輕忽地震風險、未能提醒人們防災等原因來苛責官員和科學家，其實有點強人所難。

不過，一般情況下，很少會有人去怪罪政府和科學家沒有預先警告民眾，而這次算是一種特別情況。此次地震是一個有「前震」的主震，但因為在主震發生前，多半科學家也不會意識到「那些小地震是前震」，因為不是每個大地震都有前震，也不是每次發生一連串小地震後，就一定會有大地震（註 1）。加上也有其它人利用還未成熟的技術直接預言地震（雖然他有可能是真的觀測到前兆，但此技術也還未能百分之百預測地震），可能已造成人心浮動，政府與官方聘請的科學家想試圖平息恐慌，似乎也無可厚非。但結果卻是發生地震並造成傷亡，就以結果而論，想平息恐慌的動作反而讓大家過於安逸造成反效果，也是事實，也成了災民心中最深的陰影。

2009 義大利拉奎拉附近地震的震央與震度分布。圖／取自 USGS

從科學傳播的角度來看這件事

這件事情還有另一種觀點，中正大學的黃俊儒老師寫了一篇「媒體改造，干科學家什麼事？」文章，以此事件來評論科學家正視科學傳播的重要性。文中引述了美國《科學人》雜誌的評析，指出在那場記者會中，科學家並無發表意見而是讓官員代為發言、席間官員僅以極力要民眾放心的出發點說明這「不是嚴重的事」，甚至因為不當的回答方式讓媒體用「科學家要大家放心在家喝紅酒」輕浮標題作結，對於這點科學家與官員必須為低劣的科學傳播方式而負責。

雖然這個想法有道理，但是以目前所知的地震科學，加上科學實事求是的精神下，將「知之為知之，不知為不知」作為原則，似乎在一場記者會的限制下變得很難把話說清楚。既不能把事情說的太恐怖，也不能輕忽地震未知的威脅，或許站在事後的角度我們會說：「那就叫大家還是要『多加注意』，不要說那種『一定沒關係』的話，總比一味叫大家不要擔心地震好吧？」但這種方式難道能平息當下民眾的不安嗎？我個人還是有點懷疑，而如果最終結果是過了半年一年仍沒有什麼地震活動，我想難免還是會有質疑政府單位與科學家的能力。假如事情放在台灣的某個地方，政府針對連串小地震若回應：「XX縣的地震本來就較為頻繁，也有發生大地震的潛勢，民眾要注意防震。」難道上報紙不會變成「XX縣恐有大地震可能」嗎？

好吧，要是怎麼說都不對，那麼科學家或人們在面臨地震威脅時又該怎麼辦？

《震識》的理念就是盡可能的藉由各種深度不同的文章，讓不同知識背景的人們可以循序漸進的累積各種重要地震知識，也希望能在長期經營下建立一筆知識文章或是故事文章的資料庫，讓對這方面知識有興趣的人有更多平易近人的參考資訊。

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我們的努力目標，就是希望這樣的悲劇永遠不會發生在臺灣！雖然一開始的力量很小，但在有各位讀者的支持下，或許可期許一個更為美好的未來，一個大眾有更多危機意識且具備地震常識的未來！

本文原發表於《震識：那些你想知道的震事》部落格，或是加入按讚我們的粉絲專頁持續關注。將會得到最科學前緣的地震時事、最淺顯易懂的地震知識、還有最貼近人心的地震故事。

註 1：「前震」之所以難定義，在於我們很難在地震發生時就確知它是個「某個更大地震的前震」，還是只是單純的主震。以 311 東日本大地震為例，在主震前兩天就有一次規模 7.2 的地震和一些小地震，而 2016 年日本熊本發生規模 7.3 的強震前兩天也一樣發生了一次規模 6.5 的地震，然而有更多的地震是「沒有明確前震」的，因此在科學上這真的是個難解之題！

延伸閱讀：

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作者 / Wen-Jing Lin，前職能治療師，現為認知神經科學博士。興趣是閱讀科學文獻，認為散播知識是科學家回饋社會的方法之一。

圖／Tom Simpson @Flickr

時常想著如果自己能夠擁有超凡記憶力該有多好的朋友們，你們有福了！

有種記憶力競賽，大家可能在電視上看過，參加的選手能在短短的時間內把一大串數字、名詞、人臉、名字記下來。比方說 5 分鐘內記住 125 個詞、或是在 15 分鐘內記住一千多的數字、或是可以把 pi 值記到小數點後很多很多位。你可能會覺得這些人記憶力特佳是天生的，但這其實是可以靠後天訓練來達成的。

前世界記憶大賽冠軍 Boris Konrad 的另一個身分是荷蘭唐德斯腦、認知及行為研究所（Donders Institute of Brain, Cognition, and Behaviour）的博士後研究員。在他參與的一項研究中，一群原本記憶力並沒有特別突出的實驗參與者，經過密集的訓練後，不但記憶力增強，大腦迴路的連結也和職業選手們變得更加相似！

Boris Konrad 在記憶撲克牌時的片段。

這項研究的實驗參與者包括一群世界排名前五十的記憶競賽選手，和一群記憶力並未特別突出的一般參與者。研究者利用磁振造影儀（MRI）掃描所有實驗參與者在休息時、試圖記住大量詞彙時大腦的活動狀態。接著，一般參與者被分成了三組，其中一組接受特殊訓練（method of loci）；第二組接受另一種訓練，不過這個訓練的目的並不是增強記憶力，主要是為了讓第二組參與者和第一組參與者一樣有接受某種訓練；第三組則是沒有接受任何的訓練。

至於第一組所接受的訓練是什麼呢？method of loci，又稱為 memory palace 或 mind palace，中文譯名為「位置記憶法」。據說古羅馬哲學家西塞羅就有採用這種記憶術，也據說這亦是記憶競賽選手們常用的一種記憶策略。

簡單來說，位置記憶法的技巧便是將你想記住的內容，融合到一個你非常熟悉的環境中，並且以視覺影像加強你的記憶。之後在回想的過程當中，你只要在腦海中提取出這個你非常熟悉的環境，就可以輕易地回想起你當初試圖記住的內容。有興趣的朋友可以參考另一位世界冠軍 Alex Mullen 與他太太 Cathy Chen 所製作的詳細教學影片（不過是英文的）。實驗中，訓練的時間除了一開始在實驗室內兩小時的仔細教學外，還有接下來連續 40 天每天 30 分鐘的線上練習。

在密集訓練後，接受「位置記憶法」訓練的第一組參與者的表現果然遠遠超過第二、三組參與者。他們在訓練前平均只能記住 72 個詞彙中的 26 個，在訓練後則進步到 62 個！（過程中一次給你看一個詞彙，一個只能看兩秒鐘，72 個全部看完以後休息二十分鐘再看你還記得幾個）而其他兩組的實驗結果則沒有顯著的進步和改變。

圖／Meg @Flickr

在訓練後，一般參與者的大腦迴路連結變得和選手更加相似，相似在哪呢？研究者把重點擺在多個與記憶有關的神經網絡，包括預設模式網絡（default mode networks），高階視覺網絡（higher visual networks），視覺空間網絡（visuospatial networks），與內側顳葉（medial temporal lobe）。

在接受訓練後，當參與者正努力把語詞記住時，前述各個網絡內的連結增強了。同時，當處於沒有特別在做什麼事情的狀態下（resting state），與受訓前相比變強的則是各個不同網絡間的連結。而且呢，受訓後大腦連結模式變得與選手愈接近的人，能記得的語詞確實也愈多。

由此我們可以知道，記憶力特別好的人並不是大腦裡面有某個區域與其他人不同，而是大範圍、多個網絡的連結強度有所不同。而且，只要四十天，我們就有可能改變自己大腦內部的功能性連結，讓自己變得跟選手們一樣強喔！心動的朋友、老是背不住英文單字的朋友、對於記住課本內容感到苦手的學生們，可以上這個研究用來訓練參與者的網站試試看！

參考文獻：

Dresler, M., Shirer, W. R., Konrad, B. N., Müller, N. C. J., Wagner, I. C., Fernández, G., … Greicius, M. D. (2017). Mnemonic Training Reshapes Brain Networks to Support Superior Memory. Neuron, 93(5), 1227–1235.e6. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2017.02.003

本文轉載自哇賽心理學《想增進自己的記憶力，試試「位置記憶術」吧！》

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做早餐。打包好午餐。餵寵物。打扮好小孩。打扮好另一半。打扮好自己。查看電子郵件。解決全球飢荒。喝更多咖啡。沉思。穿好衣服。別忘了準備混合奶（half-and-half）。安排下午的計畫。

專心做事不是錯，只是大腦不一樣

早晨錯過就沒有了，也絕不會是隨便往某個方向前進的時間。早晨反而是一心多用（multitask）的時間，而有些人就是比其他人更拿手「多工」這檔事……。

早上到了，忙著打扮、吃早餐、準備東西……早晨就是一心多用的時間，此時能多工多好～圖／By viviandnguyen_ @ flickr, CC BY-SA 2.0

事實上，真的有醫學專有名詞可以形容那些無法一心多用的人，叫作「策略應用失調」（strategy application disorder）。這是一種額葉功能失常的症狀，而根據保羅．伯格斯（Paul Burgess）2000 年發表在《心理學研究》（Psychological Research）期刊裡的研究，患有這種功能失常的人會表現出「沒有組織、不專心，做決定或安排計畫時會出現困難，日常生活中都是如此，儘管他們在一般神經心理測驗的表現都達到普通水準。」

花點時間消化這個資訊。你人生中那個親愛的人表現一切正常，但只要沒辦法一次做一件事以上，可能就代表對方有個和你長得不一樣的大腦。你心愛的人可能先天就被設定會摺衣服、確定有將寵物天竺鼠從戶外的籠子帶進屋內，或者會考慮到天氣變化，但並沒有被設定能同時做這些事。你不會嘲笑有腦震盪的人，也不應該嘲笑你那只會「一心一用」（monotask）的心愛之人，因為如果你這麼做，就會讓你成為一個壞心的人。

而和這些人完全相反的另一群人，最近被認定是「超級工作者」（supertasker）。根據猶他大學心理學家大衛．史特雷耶（David Strayer）2014 年的研究報告，就像一心一用人的大腦和多數人的大腦都不一樣，超級工作者的大腦也是：所有人中恰好只有 2% 的人是超級工作者，這些人腦內的前扣帶迴皮質（anterior cingulate cortex）和後額端前額葉皮質（posterior frontopolar prefrontal cortex）可以讓他們一次做很多事。其餘 98% 的人可能在智商或其他拿手絕活方面，都有相當於超級工作者的腦力，但一旦想把工作甲加進工作乙時，就會花更多時間，而且相較於專注在工作甲、再徹底切換至工作乙時，表現更糟。

只有 2% 的人是超級工作者，這些人腦內的前扣帶迴皮質和後額端前額葉皮質讓他們能一次做很多事。圖／By Ryan Ritchie @ flickr, CC BY-SA 2.0

一心多用可以同時做很多事？其實並沒有

成功一心多用的訣竅，可能並不像你所認為的，是將腦袋分成兩個區塊，分別負責監控和完成費力差事。

絕竅其實是切換大腦對於不同工作的注意力，切換的速度快到「看起來像是」一次在做兩件事。

先聚焦在工作甲，然後再將聚光燈轉至工作乙，在兩者之間快速轉換，快到看起來像是可以同時將燈光打在兩件事上。心理學家稱之為「工作切換」（task switching）。

一心多用是指切換大腦對於不同工作的注意力，切換的速度快到「看起來像是」一次在做兩件事。先聚焦在工作甲，然後再將聚光燈轉至工作乙，在兩者之間快速轉換，快到看起來像是可以同時將燈光打在兩件事上。圖／By Pulpolux !!! @ flickr, CC BY-NC 2.0

當從一件費力工作切換至另一項，會需要一點時間適應──你會付出時間和／或精確方面的代價，而且兩件工作都會受到影響。當然，除非你本身就是個超級工作者。現在仍爭論不休的是，你到底能不能真的改變大腦，讓你從一般工作者變成超級工作者，不過確實有些法則能讓你假裝是個超級工作者。以下四件事可以用來改善一心多用的能力：

1. 如果你能讓原本需要大量認知功能的工作，變得比較不需要用到那麼多認知功能，就可以在結合不同工作時，付出較低的代價。這的確有道理：如果打包午餐可以無意識自動完成，你就能邊打包，邊煎蛋捲；如果你得要想著打包午餐，就會搶走放在煎蛋捲上的心力。讓任何費力工作變得更自動化，就能減少專注在這些事情上的需求，因此就會有更多專注力能分給第二件（和第三件、第四件……）工作。

2. 選擇使用到腦中離得很遠區域的工作一起做，比方說，一件需要運動功能的工作，像是翻蛋捲，和需要認知功能的工作，像是記起哪個小孩喜歡吃哪種零食。如果兩個工作在大腦內的區域離得夠遠，幾乎就像是根本沒有同時在做兩件事。

3. 在腦中練習「固定」工作。舉例來說，如果你能記得在哪個時間點離開煎蛋捲的工作，就能學會回到同樣的時間點繼續，而不用付出可能需要再次適應的「切換代價」。試著練習在切換到其他工作前說「我在切洋蔥」或「我回來後要加起司」，晚點切換回煎蛋捲的工作時，就會比較容易繼續進行。

4. 將告訴你「何時」要切換的監控工作外包出去。如果你在打包午餐時，擔心什麼時候該翻蛋捲，打包這件事就會受到影響。解決的訣竅就叫「工作提示」（task cuing）：設定好廚房計時器，提醒自己什麼時候可以翻蛋捲（意即提示什麼時候該切換工作）。如果你要讓患有策略應用失調的另一半加快速度，工作提示可能會像是持續不斷的旁白，提醒著對方在任何時刻該做什麼。試試看，你心愛的人會對你感激不盡。

想一心多用，你可以做做這些測驗

如果你很樂意多下點功夫，改善一心多用的能力，上網搜尋「task switching」（工作切換），找找像是路徑描繪測驗（Trail Making Test）、威斯康辛卡片測驗（Wisconsin Card Sorting Task）、色字測驗（Stroop Color and Word Test）等遊戲。基本上，這些遊戲會讓你在抑制分心的同時，迫使你在不同的習慣中靈活切換。工作切換的練習有助於靈活的一心多用。

路徑描繪測驗。圖／By The original uploader was Kristaa68 at English Wikipedia, Public Domain, wikimedia commons

威斯康辛卡片測驗。圖／By PEBL developers, Public Domain, wikimedia commons

本文摘自《大腦先生的一天：從起床開始的思緒與工作，腦力如何幫助我們做好（或搞砸）每件事？》，大寫出版。

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在《一拳超人》動畫中，在第一季的最後一集裡，埼玉與宇宙海盜「黑暗盜賊團 Dark Matter」的首領波羅斯（ボロス）戰鬥。（自稱）銀河系最強的波羅斯多次身中埼玉的普通拳和連續普通拳都仍能保持不敗，可見其實力確實在所有已出場的怪人之上。根據原作者 ONE 的說法，波羅斯的級數是「龍級以上」，不過漫畫中這種「狼、虎、鬼、龍、神」的實力定義太闊，而且缺乏實際數字支持，我們還是用已知物理定律去計算比較實際。

左邊為波羅斯，右邊為《一拳超人》的主角埼玉。source：一拳超人官網

這場戰鬥暫時是動畫之中最大規模的。我們這次就試試來計算雙方的實力（噢不對，埼玉根本沒使出真正實力），也順便來溫習一下基本物理公式的應用吧。

動能公式：波羅斯有多強？

波羅斯在戰鬥中段因為被埼玉看不起，就變身成為燃燒自身生命的終極戰鬥模式，把埼玉踢了上月球。相對地月距離約 38 萬公里，地球大氣層厚度只有約 100 公里，即地月距離的 0.02%，因此我們的計算忽略空氣阻力。在動畫之中，埼玉由中招一刻到撞上月球的時間大約為 2 秒，因此埼玉飛上月球的速率約為秒速 19 萬公里，是光速的 63%。嘩，不得鳥。

別隨便瞧不起人啊～不然會被打到外太空。圖／IMDb

我們可以使用動能公式來估計一下波羅斯的物理攻擊極限。因為埼玉達到了 63% 光速的高速，已經進入了相對論性領域，牛頓動能公式不再適用，我們需要使用愛因斯坦的相對論性動能公式。目測埼玉身高，我們可以合理地假設他的質量約為 70 公斤。如果只用牛頓動能公式「能量等於質量乘速率平方除 2」的話，埼玉飛向月球的動能就有

(70kg)(190,000,000m/s)² / 2 = 126 億億焦耳

這是截至1996年地球上所有國家所有核測試所釋放的能量總和 60%；

如果用愛因斯坦相對論性動能公式：

(質量 x 光速²){[(1 – (速率 / 光速)²]^-1/2 – 1} = 181 億億焦耳

是包括 1996 年以前所有核測試能量總和的 83%，比牛頓結果多 44%。

我們在動畫中看到波羅斯首先把埼玉向下打，然後再繞到下方向上踢，所以實際上輸入埼玉體內的能量比這個數字更多。因此，波羅斯的極限物理攻擊力大概就等於包括 1996年以前所有核測試的能量總和吧。

動量守恆：埼玉會把月球撞開嗎？

埼玉的質量只有 70 公斤，而月球則重達 735 萬億億公斤，但他以 63% 光速撞上月球，這一撞足夠把月球撞開嗎？根據動量守恆定律，我們就知道

埼玉質量 x 埼玉速率 = 月球質量 x 月球速率

為方便計算，我們假設月球以正圓形軌道繞地球運行，因此月球在撞擊前的徑向速度是零。由動畫中可見埼玉撞上月球後立即停下，故這碰撞為完美非彈性碰撞。因此我們就有

月球速率 = (70)(1.9×10⁸)/(7.35×10²²) = 5.7×10^-13m/s

即是這次碰撞後，月球會以每秒 0.57 皮米（picometer）的速率遠離地球。而 0.57 皮米大概約是氫原子半徑的 1/40，所以結論是埼玉不會把月球撞走。太好惹！！

好險好險，月球沒事。圖／IMDb

熱力學：埼玉會把月球表面熔化嗎？

我們可以立即看出，10^-13 的平方是 10^-26，比 10²² 小了一萬倍，即是埼玉這顆 63% 光速炮彈的動能會以差不多 100% 的效率轉變為月球的內能。換句話說，月球一瞬間吸收了 181 億億焦耳的能量！

埼玉撞上了月球哪個位置，在動畫或漫畫中都不太看得出來，我們就假設埼玉撞擊的是覆蓋了月球正面三分之一的月海好了。月海由玄武岩構成，是從前月球仍活躍時的火山活動形成的。玄武岩的比潛熱大約為每公斤每絕對溫度 840 焦耳，即是要把一公斤玄武岩溫度提高一度的話，就需要輸入 840 焦耳。

假設 181 億億焦耳直接輸入了撞擊範圍附近 10 噸的玄武岩好了，那麼這 10 噸玄武岩提升的溫度就是

(181×10¹⁶J)/(10⁴kgx840J/kg/K) = 2.15×10¹¹K

相當於二千多億度！這比太陽中心溫度還要高一萬倍以上，達到了宇宙大爆炸後一秒鐘的溫度。

就算以整個月球計，其受的損傷很少，但埼玉撞擊範圍附近的玄武岩至少也應立即汽化、分解成基本粒子了吧。看來埼玉的實力比恆星級數更強上不知道多少倍，真不愧為 B 級 63 位的英雄啊（打贏波羅斯後上升至 B 級 33 位）。~~咦，怎麼埼玉的戰衣沒有熔化？~~

看來大家已經從埼玉身上溫習了不少物理學：動能公式、動量守恆律和比潛熱計算。謝謝埼玉！不要忘了，對埼玉來說這只是場連「戰鬥」也說不上的運動啊。物理學和埼玉，到底哪個比較深不可測？

圖／IMDb

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【科科愛看書】從睜開眼睛就事事不順心？你的大腦到底為什麼要跟你過不去？還不都因為你根本就不了解它！《大腦先生的一天》用 24 小時為你揭密腦袋到底都在忙些什麼，從日常生活開始，教你重新掌握它的喜惡與需求，讓你趁此機會好好修理腦洞、治療腦殘，搖身一變成為大腦達人。

你能抗拒在早上十點多去一趟販賣機的誘惑嗎？或是你「知道」那罐糖果就在實習生桌上？或是拼湊某份報告的時候，你能不去點已開啟的瀏覽器視窗，查看名人八卦嗎？

意志力是什麼？能吃嗎？

意志力是大腦維持專注的能力，就算面對的是誘惑著你、令你分心或讓你感到不舒服的事物，仍能讓你保持專心。

關於意志力，說法分成兩派：一種是只要在腦中挖得夠深，總是能找到更多意志力；另一種是意志力用完的時候，就是沒有了，因此這時候就需要做些其他事來補充。

你覺得意志力用完就沒了，還是意志力可以在腦中更深處挖出更多？圖／By stefan koopmans @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

研究皆支持這兩種看法，或更精確地說，有些研究人員相信意志力是無限資源，而其他人則認為是有限資源。不過大家都同意意志力本身很有用，也和一些事有關，包括「更健康的人際關係、更受歡迎、更健康的心理、更有效的處理能力、減少敵對情緒、出色的學業表現，還有更不容易出現毒癮和酒癮、犯罪情形和飲食失調」，這些就是羅伊．鮑梅斯特（Roy Baumeister）和他的佛羅里達州立大學同事在《人格與個體差異》（Personality and Individual Differences）期刊寫下的內容。

有限的意志力，一切都與糖有關

鮑梅斯特剛好是屬於「有限資源」的陣營。雖然意志力看起來可能就像創造力這類能力，在人腦中漂來浮去，對著試圖找出源頭的研究人員吐舌發出嘲笑聲，但鮑梅斯特相信意志力比在腦中亂竄還更有規則性。對他來說，意志力的一切都和糖有關。

在意志力「資源有限」的陣營中認為，一切都與糖有關。圖／By Gunilla G @ flickr, CC BY-SA 2.0

還記得本書先前談到糖和健康早餐的章節嗎？當你去學校或上班，並決定究竟是要確實完成工作，還是偷偷瀏覽《赫芬頓郵報》（Huffington Post）的名人新聞，一點一滴緩緩流進大腦的葡萄糖就會變得特別重要。葡萄糖變得有點少或有點多時，大腦多數區域都還是能繼續保持正常運作，但意志力可不是這麼回事。

鮑梅斯特指出，當狀況變得嚴峻時，人就會需要糖：腦中葡萄糖含量低的話，需要持久專注力（例如意志力）的考試分數就會大幅下降，如果葡萄糖含量較低，困難（但不乏味）的駕駛模擬測試分數也會更低。

事實上，鮑梅斯特進行的一連串實驗顯現了相當具有說服力的事實，也就是葡萄糖相當於意志力的貨幣，他並這樣總結：「首先，參與實驗者進行了需要自我控制的實驗後，特別是在非常努力工作的受試者身上，可以看到血糖值很明顯下降了。第二，第一次自制實驗過後的低葡萄糖量，和接續測驗的糟糕自制表現有關。第三，以實驗方式操控葡萄糖，減少或消除了來自第一次自制實驗的自我控制減少量。」

換句話說，自制會燃燒葡萄糖；一旦可用的葡萄糖耗盡，自我控制就會降低；如果獲得葡萄糖，就能重拾自制。如果你很想查看名人新聞而不是工作，就喝瓶純品康納碳酸飲料（每盎司有 4.38 公克的糖）！

無限的意志力，取決於你的信念

接著還有另一個陣營：那些相信意志力是無限資源的研究人員，他們也相信即使沒有糖漿飲料的影響，還是能往腦中深處挖出更多意志力。研究人員競相在期刊文章中公開表示不同意見，找到這種事就像是科學金礦。

讀過鮑梅斯特的文章後，再看由史丹佛大學卡蘿．德威克（Carol Dweck）率領的研究團隊在 2010 年發表的下列聲明，實在很難不認為這是針對佛羅里達團隊發出的反擊砲火：「近期多項研究提出，可以發揮自制的意志力是有限資源，用完後便消耗殆盡。我們提出的觀點是，意志力究竟是否會消耗殆盡，取決於人是否相信意志力是有限資源。」

在意志力「資源無限」的陣營中認為，意志力究竟是否會消耗殆盡，取決於人是否相信意志力是有限資源。圖／By Neal Wellons @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

這是很有力的主張，哪裡有問題？就像鮑梅斯特宣稱的一樣，「問題」就顯現在一連串實驗當中。在第一個實驗裡，德威克和她的史丹佛同事得到的結果是，對一些人來說，意志力在進行很耗腦力的測驗後會消耗殆盡，而其他人則能繼續進行下一個挑戰，卻完全沒有意志力疲勞。兩組的差別就在於各自的信念：對相信意志力是有限的人來說，意志力就是有限，但對相信意志力無限的人來說，意志力就是無限。

第二項研究操控受試者對於意志力的信念，再讓他們進行測驗。又一次，學會要相信無限資源理論的人總是能找到更多意志力，而學到油箱會見底的人則會在首次困難任務後就燃燒殆盡。

德威克的第三個實驗則顯示，兩組人馬都覺得這個任務同樣令人精疲力竭，只是認為意志力沒有限制的人，不會讓任務耗盡他們的心力。

最後，第四項研究放眼全世界，尋找分別相信這兩種理論的人。一份網路問卷評估學生對於意志力的意見，並請他們列出個人目標。之後在考試週的期間，問卷提出的問題包含學生有多常看電視而不是唸書、有多常吃高脂、高糖食物以及他們朝個人目標前進了多少。你大概可以猜出最後的結果：比起認為意志力是無限的人，相信意志力是有限的學生吃了更多垃圾食物、看更多電視、更不努力朝個人目標前進。

看完兩邊的說法，你相信哪一個？圖／Tumisu@Pixabay

看完兩邊的論點，你相信哪一個？

史丹佛的德威克，還是佛羅里達州大的鮑梅斯特？究竟意志力是有限也需倚賴葡萄糖，還是意志力只是受到個人信念的限制？如果你需要好好認真努力，完成某個計畫，同時還要壓抑查看名人八卦的強烈衝動，你認為最好要挖得更深，還是喝汽水？如果你相信永遠可以找到更多意志力，就會找到；如果你不這麼認為，那想提高意志力，可能就需要灌下一瓶百事可樂，自行應付可能的後果。如果你先嘗試第一種策略，你的腰線會感謝你。

本文摘自《大腦先生的一天：從起床開始的思緒與工作，腦力如何幫助我們做好（或搞砸）每件事？》，大寫出版。

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作者／大衛．漢蒙（David Hammond）｜澳洲智庫「經濟與和平研究所」的資深研究員，研究和平與衝突的驅動因素、恐怖主義與反恐行動，以及評估國家風險。
譯者／高英哲｜英國約克大學經濟學碩士，台灣大學科學教育發展中心長期合作譯者。

人類越來越暴力嗎？圖／《BCC 知識 2017 年 4 月號》

眼見敘利亞衝突不斷、法國發生恐怖攻擊、美國種族關係緊張⋯⋯
人類看似變得更加暴力。統計數據是否也透露相同的訊息？

我們生活在人類歷史上最和平的時代，起碼根據卓越的心理學家史蒂芬．平克（Steven Pinker）備受讚譽的著作《人性中的良善天使》所言，確實是如此。平克分析史料，細陳暴力在人類歷史上是如何司空見慣，包括部落、女巫審判、十字軍等等問題。證據顯示，已開發國家時至今日不再需要擔心，也無須應付嚴重的暴力問題。

平克以文明化歷程來解釋這樣的說法，也談到國家政府的演變，如何促進公平且一致的貿易行為。

然而 911 恐怖攻擊事件、反恐戰爭，以及敘利亞跟伊拉克持續不歇的衝突，在在顯示暴力並非過眼雲煙。聯合國難民署（UNHCR）估計，目前有 6,500 萬人因為暴力行為被迫流離失所，這是第二次世界大戰以來的最高紀錄。2015 年的全球恐怖主義指數（Global Terrorism Index）顯示，死於恐怖主義的人數，自 2000 年以來已經增加九倍。

儘管現在是人類歷史上最和平的年代，最近卻冒出不少暴力事件。這個並呈出現的矛盾現象，意外地引起統計學爭論。

迷思或趨勢？

首先來點好消息：暴力事件很罕見。根據英國衝突分析師路易斯．弗萊．理察森（Lewis Fry Richardson）估計，在 1820 年到 1945 年間，只有 1.6% 的人死於他人之手。社會學家藍道．柯林斯（Randall Collins）指出，人類通常不會輕易展現暴力，這跟一般人認為的情況相反。大部分酒吧鬥毆事件，只要有一方釋出善意就會收場，很少演變成好萊塢電影裡的群架場面。據估計在第二次世界大戰期間，只有 15% 到 25% 的士兵「真的」與敵軍開槍駁火；恐懼似乎讓人們失去行為能力，許多士兵說他們只是對空鳴槍，以免被貼上膽小鬼的標籤。柯林斯認為，一般來說人們必須要承受很大的社會壓力，才會訴諸暴力行為作為宣洩。此外，在個人主義盛於愛國主義的年代，要以武裝力量招募人力並不容易，要大眾支持戰爭更是困難。

據估計在第二次世界大戰期間，實際上只有15%的士兵對敵人開槍。圖／《BCC 知識 2017 年 4 月號》

現代無人機可遠端執行攻擊任務，這會使人們更容易扣下板機嗎？圖／《BCC 知識 2017 年 4 月號》

平克在著作中指出，近數十年間各種暴力事件已然減少，就連戰爭也越來越少。不過自 2011 年平克的著作出版以來，世上發生了很多事。衡量人際暴力、恐怖主義、國際衝突等 23 項指標的全球和平指數指出，相較於十年前，世界更不和平了。敘利亞跟伊拉克內戰不休；而自 2015 年 1 月，一對兄弟闖進法國諷刺刊物《查理周刊》（Charlie Hebdo）辦公室，用衝鋒槍殺害 11 人之後，歐洲的恐怖攻擊事件就層出不窮。美國雖然自 1995 年起凶殺案減少了一半，然而 2015 年的大規模槍殺事件害死 205 人，大約是 2014 年死亡人數的五倍。英國的暴力犯罪自 2013 年起開始增加，2016 年 6 月 13 日脫歐公投之後，種族仇視案件更是增加了 42%。

2015 年初法國諷刺刊物《查理周刊》遭到攻擊之後，歐洲的恐怖主義活動也隨之增加。圖／《BCC 知識 2017 年 4 月號》

放眼國際也有不祥的徵兆。由《原子科學家公報》（Bulletin of the Atomic Scientists）的科學家設立的「末日時鐘」估算我們距離肇因於氣候變遷、惡化的國際關係，以及核子武器的全球性災難，到底還有多遙遠。2015 年末日時鐘顯示，距離末日只有三分鐘，這是繼 1984 年美俄關係最緊繃之後，最不樂觀的評估。造成暴力攀升的不穩定因素可是洋洋灑灑一大串。2014 年俄國併吞克里米亞，以及烏克蘭境內持續不斷的衝突事件，業已考驗後冷戰時期的國際關係；一架俄國飛機在 2015 年於土耳其境內遭擊落，使得事態更加惡化。2016 年 7 月 15 日，土耳其政變未遂，導致超過 5.2 萬人遭到拘留或逮捕。

2015年，末日時鐘距離午夜只有三分鐘，這是自1984年以來，最接近末日的時刻。圖／《BCC 知識 2017 年 4 月號》

2016 年 7 月 12 日，中國拒絕接受海牙國際仲裁法院針對與菲律賓在南海的領土爭議，做出有利菲律賓的仲裁結果，導致中國與其他各國關係緊繃。

暴力統計數據

若要明瞭我們是否確實沒那麼暴力，可以透過「沙堆」這個看似無關的簡單類比來了解。沙子落下時，會自然形成圓錐結構；把更多沙子倒在沙堆中間，就會越堆越高。想像一下，你用緩慢、控制得宜的方式，把沙粒加在一個成形的沙堆上，每顆沙子落下後，就會停在沙堆斜坡上某個摩擦力跟重力保持平衡的地方。許多沙粒都會處在這種狀態，不過最終總會有某顆沙子落下之後，造成沙堆一邊坍塌，一下子讓許多沙子都離開原位。雖然這道理很簡單，然而很難用模型加以準確掌握沙粒之間的作用力跟互動情形，因此任何一粒沙子所造成的效應，都必須要當成隨機事件。

由複雜理論之父，皮爾．巴克（Per Bak）、湯超，以及科特．維森菲爾德（Kurt Wiesenfeld），在 1987 年首度提出的沙堆隨機坍塌例子，跟其他現象有驚人的相似處。大部分沙粒的影響極小，但偶爾會有一顆沙粒造成很大的衝擊。就數學用語來說，這個隨機性遵循所謂的「冪次法則」：有許多影響細微的事件，偶爾才會發生影響深遠的事件。美國聖塔菲研究所電腦科學家艾倫．克勞塞特（Aaron Clauset）跟馬克斯威爾．楊恩（Maxwell Young）在 2005 年指出，恐怖主義跟地震遵循相同的統計模式：有許多小型攻擊，偶爾才會出現如 911 事件罕見卻具毀滅性的攻擊。

有些分析師表示，就統計觀點而言，恐怖攻擊的模式就跟地震一樣，有許多小型事件，然後發生像 911 之類的大災難。圖／《BCC 知識 2017 年 4 月號》

統計數據有助於我們了解這個現象。根據聯合國毒品和犯罪問題辦公室（UNODC）估計，2012 年將近 50 萬人死於凶殺。全球恐怖主義指數指出，2014 年有將近 3.3 萬人死於恐怖主義。根據烏普薩拉衝突資料庫（Uppsala Conflict Database），2015 年總計有 118,435 人死於暴力衝突。世界衛生組織估計，每年有 80 萬人自殺而死。以目前全球 74 億人口來說，這些不同暴力面向的致死率大約是每 10 萬人裡有 20 人。相較之下，第二次世界大戰造成當時全球 23 億人口有 6,000 萬人死亡，相當於每年每 10 萬人有 435 人死亡。就絕對平均數來說，第二次世界大戰每七週的致死人數，相當於現今預估每年死於暴力事件的人數。既然暴力遵循冪次法則，就必須要優先列出極端事件。

雖然暴力的模式跟其他現象具有相當有趣的類比性，但也讓人有點不知所措：在冪次法則之下，也可能常有前所未見的破紀錄現象。對地震來說確實如此，對暴力來說也可能是這樣。然而只因為數據看起來很接近，就可以說暴力跟地震一樣嗎？哲學家約翰．葛雷（John Gray）對於使用統計數據呈現暴力本質表示懷疑，因為這需要對歷史、政治、經濟、社會學，甚至心理學都具備一定的了解。除了得審慎解讀關於暴力的統計數據，這世界還是個複雜的系統，而複雜系統偶爾會產生不可預測的結果，就如同一粒沙子會導致沙堆坍塌一樣，沒有人料到加夫里洛．普林西普（Gavrilo Princip）趁亂暗殺了法蘭茲．斐迪南大公（Archduke Franz Ferdinand），竟會引爆第一次世界大戰。

不過，具有隨機性並不表示機率不會隨著時間推移而改變。那麼關於暴力，有證據顯示世界轉趨和平的機會越來越大嗎？長期和平卓越的戰爭歷史學家約翰．賈迪斯（John Gaddis）提到，超級強權在後二戰時期沒有爆發大規模衝突，可視為一種「長期和平」。自從 1945 年以來，各國間爆發戰爭的頻率大為降低，現今戰事本質上主要都是在地衝突。儘管冷戰時期情勢緊繃，但迄今歷史上也僅使用過兩次核子武器；在這個軍事科技足以完全毀滅自己的世界裡，人類到目前為止都能避免世界末日到來。

現代衝突本質上屬於地區性，不過對於支持伊拉克政府的戰士來說還是一樣暴力。圖／《BCC 知識 2017 年 4 月號》

有鑑於此，平克在 2011 年提出了顯而易見的問題：情況是否已改變？後二戰期間的某些發展明顯有助於減少暴力：民主制度持續散播到世界各地；聯合國的出現提供了外交新途徑，也把維護國家主權跟邊界的原則奉為圭臬；使用核生化武器成為國際禁忌；歐洲煤鋼共同體開啟了貿易市場，最後演變成為歐盟，樹立了區域整合能夠帶來利益的典範；在大西洋另一端的美國，公民權利運動則代表了種族關係的轉捩點。

雖然平克知道長期和平並不一定就是永久的和平，但他認為各國在後二戰期間，已經從「不征服人就等著被征服」的模式，轉為較合作共榮的體系；只有在利益超過成本時才會爆發戰爭。

純屬運氣？

然而許多專家指出，這些資料也可能有別的解釋。舉例來說，美國印地安那州聖母大學政治科學暨和平研究的助理教授塔妮莎．法扎爾（Tanisha Fazal）就認為，戰爭死亡人數減少，可能是因為近年來醫療進步的緣故。長期和平也可能是因為，在暴力的冪次法則中的一連串好運。統計學家暨風險分析師納西姆．塔雷伯（Nassim Taleb）在《黑天鵝效應》一書中，廣泛舉證過往資料，從中預測各種荒唐的趨勢，而聲名大噪。在與機率專家帕斯夸勒．西里洛（Pasquale Cirillo）合著的著作中，塔雷伯也指出，據估計每隔 93 年就會發生一場死亡人數高達 500 萬人的戰爭；他們的研究指出，雖然暴力是由極端事件主宰，然而第二次世界大戰之後的和平模式至今也不過 71 年，統計上認為大局已定，未免言之過早。

當前氛圍

眼下的世界沒有 10 年前那麼和平，是因為統計上的波動，抑或是某個更為嚴重的現象？在美國興起公民權利運動將近50 年後，近期「黑人的命也是命」（BLM）抗議活動顯示，種族議題的情勢依舊緊張。歐盟的整體規畫受到英國出乎意料的脫歐公投打擊，而美國現任總統川普在大選中更是發起了邊界保護運動，還聲稱北約組織已過時，聯合國也沒有效用。平克認為，維繫長期和平的中心因素似乎搖搖欲墜。

頗具爭議的美國總統川普，聲稱促進國際合作的聯合國沒有效用。圖／《BCC 知識 2017 年 4 月號》

不過也有充分的理由，讓我們不那麼心灰意冷。2013 年，美國政治人物唐納．倫斯斐（Donald Rumsfeld）在訪談中說出了一項簡單的真理，

「如果相信衝突無可避免，就會成為釀成衝突的一大主因。」

我們很容易注意到負面因素，不過根據全球和平指數顯示，世界其實不乏好消息。雖然戰爭不斷，不過最為和平的那些國家仍然趨於和平。平克充滿洞見的觀察很適合為本文作結：

「與其問『為何會有戰爭』，我們還不如問『為何會有和平』。我們不僅要針對做錯了什麼事鑽牛角尖，也要為做對了什麼事細細探究。」

世上無疑有很多挑戰需要面對，然而後二戰期間「做對的」事情也很多，足以讓我們能夠面對這些挑戰。

本文摘自《BBC知識國際中文版》第 68 期（2017 年 4 月號）

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文／amolin｜畢業於政大廣電所，現仍在政大擔任不起眼的專任助理。

講到科學節目，你腦中第一個閃過的畫面是什麼？

source：NASA

電視時代下的科學節目

即使你腦中浮現的畫面與我不同，但應該也相去不遠。無論你想到的是有獅子追著斑馬的非洲大草原、穿梭於複雜且精密儀器之間的研究員，或是和我一樣想到靜謐而無邊際的外太空，我們印象中的「科學節目」大致上都長得差不多。你剛剛看到「獅子追著斑馬跑」這幾個字時，腦袋是不是就有畫面浮現呢。這並不是你和我心有靈犀，而是因為我們對於科學節目的想像，大多都是電視媒體~~的形狀……~~所形塑的模樣，裡面不外乎包含下列三種元素：受訪的科學家、非常「科學」的形象、宛如「上帝之聲」的旁白。

source：《摩根費里曼之穿越蟲洞》（Through the wormhole with Morgan Freeman）

一、為內容背書的科學家

一般我們熟悉的科學節目往往都會有科學家出現，聽起來合情合理，畢竟高深的知識只有受過專業領域訓練的學者才懂。對於節目製作群來說，和科學家保持密切聯絡相當重要，一來可以獲得新知，二來也能確保內容的正確性，科學家在傳播知識的過程中，不僅是資訊的生產者，更是內容的最終仲裁者。

二、非常「科學」的形象

我們對於科學節目會有同一種想像，正是因為科學節目看起來都很「科學」。科學的形象可以說是人為加工而成的，這種形象最早大概可以追溯至國中第一次接觸自然科時，光看到一些神秘的公式就令人生畏。在影片中，要呈現如此抽象又複雜的概念，除了需要一些動畫輔助外，拍攝少數人會接觸的科學儀器、只有科學家才看得懂的圖表、浩瀚的場景等等，在在強調了科學的神秘感與不可侵犯性，觀眾在看科學節目時，一邊努力理解他的內容，一邊加深科學節目真的好「科學」的想像。

三、旁白即是上帝

旁白，對於讓科學節目如此「科學」的貢獻，可說是功不可沒。科學節目裡的旁白經常帶有全知觀點，並以十分權威式的口吻，字正腔圓地陳述內容。旁白彷彿是上帝，讓我們無從、也無權去質疑他所說的內容。這種「上帝之聲」（voice-of-God）不僅能展現科學的客觀理性，更能發揮系統性知識傳遞的功能，以樹立權威的意見¹。

科學節目最重視的莫過於科學正確性。除了腳本要正確之外，電視媒體也會利用不同的視覺或敘事元素來強調內容的可信程度，而剛剛說的這些元素（並非全部，但最為常見）的組合恰好可以達到某種「真實效果」（realist effect）²，利用視覺上的真實感加強了內容的正確性，不僅塑造科學節目的威嚴，也讓觀眾看得心服口服。

但是，這套在電視屢試不爽的模式，搬到網路之後卻慘遭滑鐵盧！

究竟是先有雞還是先有蛋呢？圖／取自 AsapSCIENCE：Which Came First? The Chicken or the Egg?

你說，「蛤？科學節目不就那樣嗎？在電視和在網路有什麼差別？」那你可能沒看清楚我上面放的這張圖。 Which Came First？The Chicken or the Egg？正是一支網路科學影片，也是第一支顛覆我對科學節目想像的網路影片。

AsapSCIENCE 是美國有名的 YouTube 科學頻道，由兩位大學專攻生物科系、同時也是大學好友（兼伴侶）的 Mitchell Moffit 與 Gregory Brown 所創，該節目的特色在於節奏緊湊的旁白、現場繪畫（live drawing）搭配定格實拍的呈現方式，在平均不超過五分鐘的片長中，盡可能地傳達一個概念或小知識（As soon as possible SCIENCE）。

AsapSCIENCE 的影片完全推翻剛剛所講的那些，構成我們腦中「科學節目」的元素。節目從頭到尾都沒有科學家出現、卡通式的畫風也與科學形象毫無關聯、旁白霹哩啪拉像趕火車般地快速講話，看起來如此「不科學」的影片，真的也是科學影片嗎？

圖／取自 SmarterEveryDay：The Backwards Brain Bicycle

另一個有趣的例子，則是由 Destin Sandlin 所經營的 SmaterEveryDay。在 SmarterEveryDay 的所有影片，都是由 Destin 擔任主持人，帶著觀眾去探索生活中的科學知識。然而，這類型的影片卻和電視的外景節目不同，網路科學影片從腳本、訪問、主持、拍攝，甚至是剪輯，大多是由創作者獨力完成（當然創作者也會帶著快樂夥伴出門，但多為協助，主要還是由創作者完成整支影片）。另外，Destin 很喜歡手持相機，以「自拍」方式拍攝自己，這也是我們在電視科學節目中比較少見的。

這種創作者身兼主持人，以「自我獨白」（monologue）的方式拍攝而成影片同樣也見於 Vsauce 或 Veritasium 等 YouTube 頻道，國內則有啾啾鞋為代表。但，這些影片同樣也如 AsapSCIENCE 一樣，面臨類似的問題：科學家呢（註 1）？科學形象呢？那個如上帝般的旁白呢？這些影片看起來就像一般 YouTuber 拍片（他們也的確是 YouTuber 啊），沒有媒體的把關與專業拍攝技巧，這樣也算科學節目嗎？

是的，他們都是科學節目，只不過呈現方式與表現手法，和電視很不一樣罷了。接下來請你拋下過往對於科學節目的想像，以開放、包容且友善的態度，一同來認識網路上的科學節目。

那網路時代下的科學節目呢？

圖／取自 Wikisky

世界越快，影片更要快

美國知名作家卡爾（Nicholas Carr）在《網路讓我們變笨？》一書便指出，人們的思考與行為模式很容易受到媒介的影響。不同於紙本或電視媒介為線性傳播模式，可以幫助我們集中思緒，網路是分散、跳躍、超連結、非線性的媒介，雖然讓我們接收資訊的速度變得更快、更廣博，卻也更容易被干擾而無法集中³。

若以媒介特質的觀點切入，一支要放在網路上的科學影片就不能如傳統節目那般緩慢而沉穩，勢必要短、要快，並在破碎的時間內提供大量的資訊，方能符合網路閱聽人的媒介習性。因此，網路科學影片製作成本低、設備簡易、人力精簡，為了滿足觀眾對於新資訊的渴望，影片生產效率要高、更新速度求快，以維持社群的活躍性。在每禮拜都要產出的製作壓力下，網路科學影片就只能捨棄電視科學節目的專業技巧與敘事方式，改以快、狠、準的產製策略，來迎合媒介的需求。

不管是誰，都可以拍影片聊知識

網路的影響不僅止於影片的樣貌，更改變了影片產製的流程。傳統科學影片（如科學節目或是科學紀錄片）都需藉由傳播與科學領域的專業人員共同合作，科學家扮演提供資訊並把關內容正確性的角色，而媒體人則負責將複雜的科學語言「轉譯」成民眾可理解的媒體語言，播送給電視機前的觀眾。對於平民老百姓來說，想參與科學節目的製作，只能想辦法進入媒體界工作，或是發憤圖強讓自己成為某個領域的專家（如此才會有電視台會來採訪你）。

如果你沒有以上條件，那也沒關係，只要上網申請一個 YouTube 帳號（好啦，Vimeo 也可以），你也可以上傳自己拍攝的科學影片（如果你認為那是一支科學影片的話），盡情享受成為內容生產者的樂趣。

source：啾啾鞋 Youtube頻道截圖

例如像是方才提到的網路科學頻道，如 AsapSCIENCE、SmarterEveryDay、Veritasium、啾啾鞋等等，他們的影片幾乎都是由創作者個人，或五人以下團體所製作而成，也因為人力與資源不如電視台豐沛，儘管影片看起來沒有那麼「專業」（這裡的專業是指相較於電視科學節目，有些 YouTuber 的影片也是具有一定拍攝水準的），卻依然瑕不掩瑜，不管是 YouTube 頻道或是臉書粉絲專頁的追蹤人次與觀看人數都是上百萬的天文數字，說明網路閱聽人其實並不在乎那三種用來強調「真實效果」的元素。既然如此，身為觀眾的我們，到底喜歡網路科學影片的什麼呢？

除了知性，更要「人性」

或許我們一開始的命題就反了，網路科學影片雖說是「網路上的科學影片」，但其實也是「以科學為主題的網路影片」，不是嗎？想成網路影片，你是不是比較能接受剛剛那些 YouTube 影片的模樣了呢？

澳洲科學傳播學者 Welbourne 與 Grant 在 2015 年所發表的文章就揭示：若影片中有固定的傳播者出現，該頻道所獲得的人氣相對來說也會比較高⁴。創作者不只是影片的生產者，更是與觀眾連接的橋梁。對網路閱聽人而言，他們在意的不只是內容，而是影片中的人究竟有什麼魅力，值得投注時間來看完他的影片（是的，網路就是這麼殘忍）。

Vsauce的創建人 Michael Stevens 圖/ 截圖自 Vsauce Youtube頻道

因此，那些高人氣的網路科學節目，都會散發很強烈的創作者個人特質。這種特質簡單來說，就是在影片中可以看出創作者的個人性與獨特性。而觀眾如何從中描繪出創作者的形象呢？可能是透過他的臉部表情、陳述方式、繪畫風格、剪接方式等，看到這些特質便可以馬上聯想到創作者（例如，看見 AsapSCIENCE 的畫，就知道這是 AsapSCIENCE 的影片，儘管沒有特別註明），久而久之觀眾便會與創作者產生某種情感上的連結，成為該頻道的穩定收視群。

這也是為什麼 Welbourne 與 Grant 也不忘提醒有志於網路科學節目的創作者，Be a human, not a company⁵。而這也恰好解釋了為何電視科學節目的模式會在網路慘遭滑鐵盧，他們的節目確實很專業、有深度且可信度高，但就是距離觀眾太遠了。

網路是以「人」為運作主體的有機網絡，不要忘記你和你的觀眾也都是獨立的「個人」，至少先不要扮演上帝，用一般朋友的形式和你的觀眾聊聊天，他們可能是在搭公車、等捷運、蹲廁所，或是睡覺前想看個影片放鬆，所以不拘束的對話是必要的。網路閱聽人很單純，只要能在五分鐘的影片哄哄他們、逗他們笑，結果都比正經八百又長達 50 分鐘的科學紀錄片來的有效（註 2）。

或許我們過去都把「科學影片」想得太過狹隘了，換個角度想，網路科學影片就只是「科學影片」演變到數位時代下的樣貌。圖／取自 PanSci 泛科學：【雄性の驕傲】荒謬兵器榜

或許我們過去都把「科學影片」想得太過狹隘了，換個角度想，網路科學影片就只是「科學節目」演變到數位時代下的樣貌，就像過去在電影時代和電視時代，科學節目都有一套呈現方式一樣，不應將網路科學影片框架於既有的刻板印象，如此則可能忽視其潛在的傳播能量與發展性。

不管怎樣，只要有帶給我們不一樣得科學知識或概念，無論是以什麼形式呈現的，仍是一部好的科學影片，不是嗎？

註 1：在此要稍稍澄清一下，國外頻道如 SmarterEveryDay 和 Veritasium 在影片中仍會去採訪相關領域的專家或科學家，不同處在於，創作者都會一同出現在畫面中與受訪的來賓對話，而不是放任來賓一個人孤單地出現在畫面中受訪。
註 2：這裡並不是說，傳統電視的科學節目沒有人要看。我相信熱愛擁抱知識的觀眾還是比較願意接受大量且富含深度的訊息。不過若真有此人，他對於科學的涉入程度應比其他人高，勢必也會選擇收看電視科學節目。一般而言，網路上大部分的人只是希望透過有趣、輕鬆的短片，得到一些有趣的小知識。

參考資料：

Rabiger, M. (2009). Directing the Documentary (5th edition).
van Dijck, J. (2006). Picturizing science: the science documentary as multimedia spectacle. International Journal of Cultural Studies, 9(1): 5-24.
書籍《網路讓我們變笨？：數位科技正在改變我們的大腦、思考與閱讀行為》，貓頭鷹出版
Welbourne, D. J. & Grant, W. J. (2015). Science Communication on YouTube: Factors that affect channel and video popularity. Public Understanding of Science, 24(2).
Article retrieved from THE CONVERSATION: What makes a popular science video on YouTube.

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圖／IMDb

《攻殼機動隊》的背景是不久的將來，人們已普遍將身體器官用人造的「義體」代替，甚至將大腦與具有連線功能的電子腦整合，但同時也產生令人匪夷所思的犯罪型態。日本政府成立「公安九課」來因應，其中女主角「少佐」草薙素子全身都是軍用義體，只保存原來的中樞神經，是戰力最強的一員。

先不談攻殼機動隊裡特有的美感與哲思，它也是很多人眼中「硬科學」動漫的代表，特別是預測人與機器結合成為生化人時，科技對個人與社會的影響。大腦大概是已知宇宙中最複雜的機構，是我思故我在的中樞。大腦能與外界，甚至與別的大腦直接連線嗎？這樣的科技對人和社會有什麼衝擊？

連線的大腦

想知道頭殼裡在幹什麼嗎？難啊。圖／IMDb

想知道頭殼裡在幹什麼嗎？難啊。目前比較常見的例子是利用環繞頭顱的天線接收腦部思考時放出的腦波（稱為 electroencephalogram），觀察腦活動的區域，從而判斷人的意圖。這樣不需動任何植入手術，就可以用來念力控制義肢，空拍機，甚至蟑螂。懷疑嗎？看下面的影片。

可惜這個辦法解析度太差，速度又慢，所以只能做簡單的遙控。最好還是得把一捆電纜插入腦中，就像《攻殼機動隊》和《駭客任務》裡面的人腦袋上都有電纜插座。如果可能，最好電纜裡的每一根電線都接到各個腦細胞。不過人的大腦裡有一千億個細胞，這麼大一捆電纜放到腦袋裡一定會扭傷脖子吧。現在的技術還沒到這個等級，下面這個轟動一時的影片中，這位癱瘓的女士會用念力操作機械手臂，她不過被植入 96 個電極而已。

這個辦法不但可以送出信號，還可以接收外界資訊。現在越來越普遍的人工耳蝸就是將麥克風收到的音波轉變為電子訊號，同樣的原理也可以應用在視覺，只是這資料量大又複雜，目前技術還不夠成熟，想要擁有像「公安九課」裡的巴特那樣的義體電子眼還要再等等。

如果資訊可以直接送到腦中負責思考的區域，這將是人類歷史上的轉捩點。未來會有類似《駭客任務》的情節，下載武功祕籍到腦中就變成武林高手，傳到腦中的資訊可以不只是知識，而是別人已經消化的理解，傳統的教育制度慢慢失去了意義。一開始或許會有人抗拒這個非常不自然的技術，但是拒絕人腦連線的人相形之下將會笨到不行，在歷史的洪流中被徹底淘汰。

用念力來傳達意念應該要比 1995 年動畫電影《攻殼機動隊》裡的這種機械打字手好用多了吧。

全身義體化

圖／IMDb

故事中的女主角「少校」草薙素子自幼即被全身義體化：她的中樞神經和人造的軀體整合，成為半人半機器的生化人。原則上這樣的設計並不是不可能，甚至可以因為整個脊椎大面積的暴露在腦機介面的電極上，可更有利於人機的整合。不過問題是要怎麼讓嬌滴滴，高耗能的神經系統在體外活下去，又不被感染？看起來不是個好主意。

非要這樣「機械戰警」式的生化人嗎？義體應該會侷限於傷殘人士，一般健康的人不需要這麼麻煩。當然以後或許會有人願意有連身的腦控超級動力服，或就像蜘蛛人裡面的「八爪博士」一樣，多了好幾隻手。

麻省理工學院研究人員設計的隨身「幫手」，這個版本並不是用腦波遙控，而是希望機器手臂聰明地猜到主人的心意。圖／Ackerman E. Here’s That Extra Pair of Robot Arms You’ve Always Wanted. IEEE Spectrum. 2014。

記憶拼圖

動漫中的垃圾車司機被修改記憶，變成可怕的殺手；電影中的草薙素子被植入假的幼年記憶，讓她打從心裡痛恨壞人。似乎故事中的記憶可以像硬碟裡的資料一樣，可以隨意更改。這可能嗎？

人的記憶是儲存在大腦神經元細胞互相聯繫的樹狀突觸的組合。很難相信這麼複雜的腦細胞突觸網會一夜改變，所以電腦中更改記憶的情節就不可能發生了嗎？這倒未必。攻殼機動隊那時的人腦已經和電子系統連線，很可能會把記憶存在植入腦中或遠在雲端的電子記憶體中。問題是，如果真的有人駭進這個系統，就可載入錯誤的記憶，甚至進而改變人的個性。電子腦會大幅增加人的記憶，但也會衍生出許多問題。

該何時植入電極呢！

因為這些革命性的技術，未來的社會會變得很奇怪，很奇怪。

如果人腦介面也有「摩爾定律」，每年資料傳遞速度增加一倍，那麼問題來了：你今年雖然動手術植入了最新版的電極，但將會比明年植入電極的人慢一倍，就是你明年會比人笨了。不是笨一點，而是每年縮水一半！你也不能每年動手術換新電極，先別說花錢傷身體，腦細胞和電極接合也要花時間，不是有錢任性就好。你該什麼時候動這手術？今年、明年，再等兩年？

要解決這個問題，可能要藉助 Iain Banks 的科幻小說 Culture 裡的「神經蕾絲」（neural lace）：一種注射到腦內便轉化為電極的物質。2015 年曾有科學家把尼龍包裹的微小電線網注入老鼠腦內，結果老鼠不但沒死，還真的能讓科學家測得腦內活動的信號。最近 Elon Mask 也剛開了一間發展神經蕾絲的公司，成為轟動一時的新聞（但這不是第一間神經蕾絲的公司）。也許未來的神經蕾絲可以包含改造過的幹細胞，注射入頭顱內就帶著金屬蕾絲在大腦內生長，隨著時間慢慢自行擴充，或可解決這問題。怎麼？你問這活的神經蕾絲會不會失控致癌？這個厚～～不要問這題，下一題。

日前成功用在老鼠身上的「神經蕾絲」。圖／Liu J, Fu T-M, Cheng Z, Hong G, Zhou T, Jin L, et al. Syringe-injectable electronics. Nat Nano. 2015 Jul;10(7):629–36.

超級「同溫層」

當腦可以直接連線的時候，大家都用心電感應傳達意念，在科幻小說中這叫做蜂群意識（hive mind），這時候的人幾乎成了一個新的物種，徹底改變了個人的思考方式和社會型態。不論是神話故事或是科幻小說，這樣的物種似乎都同心協力，活在和諧的社會裡，但將來真的會這樣嗎？

未來如何難以得知，只好以現在的社會當作參考。今天的人雖然沒有人工第六感，但行動科技和社群媒體已經把每人每刻緊緊連結，知識與新聞以高速在人群間流動。資訊量雖大，但人總是篩選自己所喜愛的朋友和消息，就形成了「同溫層」。平時還好，一旦有一天遇到意見不同的人，大家唯一知道的解決方法就是對抗。

人畢竟不是電影《戰爭遊戲》（Ender’s Game）裡面受女王控制意識的外星蟲族，未來就算有了人工第六感，也沒有人會放棄自己的資訊自主權，人們會和現在一樣地物以類聚，在巨大的腦海網路裡構建了心心相印的同溫層，幾乎感覺不到其它的同溫層存在。但是當不同的同溫層開始碰撞的時候。未來的人們會怎麼處理呢？有點擔心。

但是或許也不需要過度擔心，即使技術、資金全都到位，我根本不知道要怎麼在道德、法律允許的範圍內在一般人身上測試人腦連線。沒有開始，後面的就更別提了。

參考資料：

Grau C, Ginhoux R, Riera A, Nguyen TL, Chauvat H, Berg M, et al. Conscious Brain-to-Brain Communication in Humans Using Non-Invasive Technologies. PLoS One. 2014.
Science ACMCM. Elon Musk Isn’t the Only One Trying to Computerize Your Brain. WIRED.
Pandarinath C, Nuyujukian P, Blabe CH, Sorice BL, Saab J, Willett FR, et al. High performance communication by people with paralysis using an intracortical brain-computer interface. eLife. 2017.
Clausen J. Man, machine and in between. Nature. 2009;457(7233):1080.
Mayford M, Siegelbaum SA, Kandel ER. Synapses and Memory Storage. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2012;4(6):a005751.

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文／L

如果是你，你會讓座嗎？圖／好青年荼毒室提供

「嗯～機位不似預期，但要走總要飛」 ── 假如你安坐在公共交通工具的座位上，有人強行把你拖下來，將你弄得頭破血流，你固然會感到氣憤。但如果他人不是使用武力，而是打着「讓座是美德」的口號，以無形壓力逼使你讓出座位，堅持坐在原位又有沒有錯？

近年發生不少因乘客沒有讓座而受到網絡公審的事件，並且出現了不少討論文章，相信大家都不會對此話題感陌生。那麼，為何作者在這裡又要談論讓座呢？

就作者所見，有關這個議題的文章大多可分為三種：一是講述不同文化的讓座情況（如日本、台灣不少公共交通工具也設有優先座，或不同地方的人的讓座習慣），二是解釋判斷應否讓座時的困難（例如年青人可能因太累而不讓座之情況，和可能引起的尷尬），三是批評因不讓座而引致的網絡公審。在第三種討論中，不少人都認為讓座是一種美德，而不是責任，所以他們指出不讓座不應受到大眾譴責。就此，本文嘗試深入一點去探討為何讓座是一種美德，而不是責任。

讓座是「超義務」美德

作者在這裡先說結論：讓座雖然是一種好的行為，但大家並沒有道德責任讓座，所以不應受譴責。可能你會說：「等一等，如果讓座是一種好的行為，那麼我們便應該讓座。那就是說，不讓座是一種錯的行為，而犯了錯事便該被譴責，不是嗎？」真的不是呢！解釋這個推論為何不一定對之前，先要向大家介紹一個倫理學的觀念：超義務（supererogation）。

超義務的行為，是指那些多於義務所要求的好行為。例如，從救災而言，如果政府的義務只包括國內的災害救援工作，幫助他國救災對這政府來說便是超義務 ── 超越了政府必須履行的責任。又例如，你的金錢是屬於自己的，你有權決定如何使用你的財產，而其他人不可以強迫你如何花錢，所以一個人並沒有責任向慈善機構捐出大量金錢，捐與不捐應該由自己決定。協助他國救災和捐錢便是超義務的例子：這些事情並不是我們的義務，我們沒有責任去做，但仍會覺得這些事情是好的。可是，假如我們沒有做到這些事，也不會是件錯事。一個國家沒有派出醫療隊伍到他國，應該沒有人覺得有問題，而一個人沒捐錢也不會招致譴責，因為始終他有權決定自己的錢花在哪裡。

協助他國的行為是超義務，沒有支援救援也不會遭到譴責。圖／By ResoluteSupportMedia @ flikr, CC BY 2.0

說到這裡，相信大家都意會到，作者認為讓座是一種超義務的行為。相信以此觀念能夠大致捕捉到一般人說「讓座是美德」時「美德」的意思。

資源分配有限，構成讓座問題

讓座這議題涉及社會資源分配的問題。公共交通的座位是乘客可以享用的資源，而資源並不是無限，所以定必牽涉分配的問題。座位應以什麼方式分配呢？首先，要看有關公司的規定。例如，一些長途旅程的座位以劃位分配座位，好像大部分的飛機和一些火車座位。有趣的是，讓座的爭議並不會出現在已劃位的座位 ── 為什麼我們不會在這座位區域要求讓座呢？因為跟據該公司的規定，那個座位在該段時間屬於某人的，也即是說，某人在買票時已獲得了坐上該座位的權利（雖然近日的新聞告訴我們乘客還是可能被抬走）。如果你坐了別人已劃位的位置，別人就有權要求你走開，無論你是老人、孕婦或是小童。

但其他沒有規定的座位如何分配呢？似乎只有一個無人反對的方法，那就是先到先得 ── 誰先坐下，那個位置便是屬於他的，直至他離開座位。就算是飛機，如果飛機座位沒有劃位，座位也是先到先得，比如某些歐洲的內陸飛機票就是這樣（不過當然不能站着啦）。當然，先到先得是我們社會的習慣，並不是說傳統習慣就要必須遵守，更可以追問這樣的習慣是否合理。試想想：除了先到先得，我們還有什麼可行的座位分配方法？

首先，所有座位可否皆好像長途載具般劃位？這需要十分全面的配套，也增加了很多人手查票，對有關公司而言十分不划算，對乘客而言也是十分不方便和昂貴的方法（相關支出很有可能會轉嫁消費者）。而且，此做法與讓座的爭論沒有太大關係：讓座的原意是讓座給予有需要的人。

那麼，可否根據需要劃位？除了以上提及的昂貴考慮之外，如何判定一個人有多需要座位也是相當困難。所以，先到先得似乎是分配沒劃位座位的最合理和實際方法。

可能有人會說我付了錢便有權坐下，但這說法只說對了一半。你是因為付了錢才可進入有關交通工具，然後你就要跟隨一個大家已經同意規距：若果你能找到一個空置的座位並且坐下，你就有權短暫擁有該座位。這跟你付了錢沒有直接關係，因就算是有某些老人或學生只給了優惠價，甚至有關公司不收任何費用（例如臺中的巴士首十公里是免費的），所有人在該交通工具皆是跟隨同一種方法獲得座位 ── 先到先得。如果你須付錢才能乘搭地鐵，但沒有付，那麼你不是沒有權坐下，而是沒有權乘搭該交通工具，無論是站着或坐下，更應該被趕下車。

當你付費上了公車或火車，並不代表是買了一個座位（有時甚至免費），因此所有人在該交通工具皆是跟隨同一種方法獲得座位 ── 先到先得。圖／By Neillin1202，創用CC 姓名標示-相同方式分享 3.0，wikimedia commons

既然先到先得是現存而且合理的座位分配方法，坐下了的人就擁有乘坐該座位的權利。即是說，他有權不讓座，而且不讓座不是錯事，不應該受到譴責甚至網絡公審。就像在售票處外排隊買演唱會門票一樣：如果一位老婆婆問排第一的那位可否把位置讓給她，因為她的孫子陳仔真的很想看該演唱會，最終排第一的人拒絕的話，相信大家不會認為他做錯了什麼，因為始終售票次序是先到先得。讓座也是同理。

有權利則無義務？

可能有人會反對上述說法，認為在某些情況下我們有義務付出自己有權擁有的東西。例如，現在陳仔面前有一個快要渴死的人，同時他擁有一樽水，似乎陳仔有道德義務將他的水給那個人，而且如果陳仔沒有這樣做的話我們可以合理地批評陳仔。這例子顯示出有權擁有一件東西，不代表無義務付出那東西。

作者認同這個例子。然而，如果要某人交出他有權擁有的東西，甚至說他有一種道德義務必須這樣做，則需要很強的道德理由。例如，在上述例子中，至少有兩個理由能說明為何陳仔有很強的道德理由交出他的水，就是這個決定生死攸關，和那是個緊急情況。可是絕大部分的要求讓座事件皆沒出現這兩個條件，所以在讓座一事上並沒有很強的道德理由，說明我們有義務讓出我有權擁有的座位。

作者不是反對讓座。讓座是好事，因為可以幫助到有需要的人。就正如如果陳仔不是把演唱會門票拿去炒賣，而是真的十分渴望觀看該演唱會，那排第一的人把位子讓出也可能是好事。作者反對的，是把不讓座視為一件錯事，而且是該受公開譴責的壞事。

倫理道德的問題有時並不是非黑即白。有些行為是好的，但不等於我們有道德責任必須這樣做。有些行為應該做，但不做卻不是錯。有些行為值得稱讚，但不做卻不應遭受到道德譴責。比起不讓座，更值得受譴責的事情實在有太多了，但為何這些事卻沒有像讓座爭議般這麼多人在罵？

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），為什麼讓座是美德，但不是責任？

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