source：新聞畫面截圖。

又看到了讓人白眼翻過後腦到後背的蘋果「獨家」新聞報導《【獨家】300萬人瘋跨年倒數　讓研究團隊發現北捷影響地磁場》，雖然早就見怪不怪了，但就是忍不住要抱怨一下。別再說什麼認真就輸了、去看相關報導底下網民對研究的酸言酸語或是錯誤理解（譬如說研究很無聊、北捷會害大屯火山爆發嗎？為什麼北捷會影響全球磁場…等等），就知道這不認真不行啊！

先說一件最重要的事：

並不是研究有問題，是新聞的論述有問題！
並不是研究有問題，是下標的方式太奇怪！
並不是研究有問題，是腦補的報導太過頭！

更不用說後來的自由時報的《蝦米？北捷竟能造成地球磁場異常》和UDN的《創全球之先重大發現 跨年夜北捷載量大改變地球磁場》以及其它各式各樣的延伸報導（這裡的民視新聞的影音內還有小動畫。）

source：民視新聞截圖《什麼！ 北捷竟造成地球磁場異常》

這些報導至少都犯了二個錯誤，其中第一個大問題都出現在標題，讓我們看一下幾個標題：

• 300萬人瘋跨年倒數　讓研究團隊發現北捷影響地磁場
• 蝦米？北捷竟能造成地球磁場異常
• 創全球之先重大發現 跨年夜北捷載量大改變地球磁場

地球磁場可以被人為改變嗎？不行！這也是最根本的錯誤，因為目前依「 自激磁學說」（Self－excitingdynamo）所認知的地磁場成因，是受外地核的液態金屬運動產生，地表的擾動對其影響太小。而地球磁場的量測所量到的資料僅僅就是「總磁場強度」，詳細方法請見此連結，因此眾多報導犯的很大一個錯誤，便是「地球磁場」和「量測地球磁場」的差異傻傻分不清楚。

而這之間的差異究竟在哪呢？磁力儀量測地球磁場的時候，不僅僅會量到地球本身的磁場，還會量到各式各樣的訊號，包括太陽輻射、太陽磁爆、地層中的金屬礦物、地震或火山的前兆（目前還不能百分百確定，這也是此研究布設儀器的研究目的），以及這篇報導提到的其他人為來源。

除了地面以外，海上、空中（如圖用直升機）也能作磁力觀測。圖片來源：wikimedia

因為量測只會知道總結值，無法知道是各別的來源貢獻，科學上最直接的方法就是用多台儀器、多地設置的方式，用各種交叉比對的方式來推估，所以這篇報導的研究，就拿了台北的幾個測站和花蓮的測站相比，試圖找出原因。

我們現在知道「捷運」可能會影響這個量測值所以會覺得很容易，但問題是正在進行研究的時候是不會先知道這是個影響因素，加上國外在之前也沒有前例指出捷運系統導致會影響量測值，因此「跨年的加班營運」就成了最重要的關鍵。這個「額外」的營運等於幫研究作了實驗，成了在沒有延駛的狀態在這樣的情況下成為對照組。

所以回過頭來，我們只能說研究能告訴我們的是：捷運造成的磁場變化影響地磁場觀測結果。

如果嫌這個標題不吸引人、不會有人看，不然起碼也把地球磁場後加上「觀測」二字，這樣起碼不會錯這麼大。畢竟「影響地磁場」是一個極為強烈的因果句，很容易誤會成它影響了地球本身磁場這件事，但它其實只是影響了觀測結果而已！

當然啦，用嚴苛的角度來看，把跨年人多跟影響地磁場串連在一起的方向仍然是有點問題的。因為造成磁場變化的原因其實跟人多、載運量大一點關係都沒有，不然人人都萬磁王了好嗎？實際上問題是聚焦在車子運行時的電流影響，所以車班多、營運時間才是關鍵。

圖片來源：Pat Loika＠flickr

至於這樣的研究最大的貢獻在哪，阿樹覺得絕對不僅止於是上述舉出的報導中所強調的「捷運產生雜散電流」、「磁場對人體影響」諸如此類的問題。可以先想一下，我們每天坐捷運多久？離軌道多近？以及最重要的「2萬 nT 的磁場強度是多大？」話說，文中寫的2萬nT＝0.02mT，其實電冰箱的 5mT 比這個值多了250倍，要擔心電車不如先擔心電冰箱吧？真要擔心的話，恐怕也不能待在地球上了，因為背景地球磁場也是介於2萬5～6萬多nT 的哦！

但是，不提捷運電流和磁場對人影響，這研究對「一般人」有什麼相關呢？其實我們只要問一個簡單的問題就好：「為什麼要觀測這個」？

多數報導文中其實都有提到，這幾台磁力儀是用來「監測大屯火山活動」而已設立的，前面也提到了觀測值中有balabala的一堆，所以實際上我們把「火山和地震的前兆當成觀測目的」，其它所有的值都是要濾除的雜訊，要濾除就要先弄懂所有雜訊的來源；而捷運行駛影響是影響觀測的因素之一，是因為目前在國際上還沒有太多人將其定義出來。

而且監測大屯火山本來也就是件對民生十分重要的事（延伸閱讀：大屯火山是有岩漿庫的活火山，我們該擔心嗎？），弄清楚如何更能濾除非地震的訊號，不也是很重要的成果貢獻嗎？實際上地震或是火山活動的許多監測方式，都是在找「異常事件」，但異常事件還得要排除各種可能，才能聚焦在地震或火山的因素上。所以要找這種前兆是辛苦的工作，並不是加減乘除就可以解決的！科學家的五年功，全都在這邊，一瞬間的報導若是偏了，也就弱化了他們的貢獻。

如果被我一講後，你覺得這個似乎研究跑到了遙不可及的象牙塔中，不妨一想：

或許你會發現，跨年倒數的時光，可能貢獻了你最在乎的情感交流；但你不一定會知道，當天末班延駛捷運，正在放出科學家最在意的微小電流。

謹以這有點超展開的結尾來提醒大家，在新聞報導上看到驚世研究時，請多想幾秒鐘、世界可以很不一樣（誤）。大眾多數希望研究成果可以很簡單的告訴我們結論，但通常的科學觀測和研究上有意義的結論，都會比想像中的複雜一點，所以阿樹才立志於轉譯這些事情並分享啊！

圖片來源：Subscriptshoe9@wikimedia

最後附上研究文獻的全文連結：《Artificial magnetic disturbance from the mass rapid transit system in Taiwan》

本文授權轉載自阿樹的地球故事書，原文《跨個年就能改變地磁場？那真的比萬磁王還要狂！》經編修後刊登。

延伸閱讀：

• 科學Online：地磁（geomagnetic）
• case報導：地球磁場脈動能用來預測地震嗎？
• 輸入經緯度可以查你家的地球磁場data

The post 跨年夜的捷運改變了地球磁場？那真是比萬磁王還要狂啊！ appeared first on PanSci 泛科學.

古埃及的金字塔舉世聞名，數千年來，關於這些神秘建築的研究和傳說從沒停過，而最近在一項掃描金字塔的計畫（ScanPyramids）中，科學家更發現了一個神秘的魔術大空間（？），在解密的同時又為金字塔添上了不少想像空間。

古夫金字塔：被洗劫一空的世界奇蹟

透過筆者不專業不正統調查顯示，但凡提到「金字塔」三個字，大概有 87% 的人類會在大腦中浮現這張圖片：

別騙我了，你一定想到了這張圖片對吧！圖／By soupysquirrel @Pixabay

為什麼吉薩三大金字塔的形象會如此深植人心呢？除了它們本身宏偉的外觀之外，其中最大的古夫金字塔（又稱吉薩大金字塔，Great Pyramid of Giza）更是古代世界七大奇蹟中，年代最為古老且目前唯一尚存的建物。這座金字塔約建於西元前 2580～2560 年間，高度達 140 公尺，曾經盤踞「世界最高建築」榜上第一名長達數千年時間。

然而，也正是因為它們如此顯眼，從古至今，盜墓者始終絡繹不絕，因此，古夫金字塔中原先已知的兩個墓室──國王墓室、皇后墓室內早已被洗劫一空，讓不少研究者只能扼腕。

想探索金字塔，就來掃描一下吧！

不過，如果要科學家們就此罷手，那可就太小看他們了。正所謂人外有人、天外有天，墓室外可能也有墓室（？）秉持著不放棄的研究精神，「掃描金字塔計畫」於焉誕生。

裝個掃描機看看金字塔吧！圖／By ScanPyramids

此計畫顧名思義，旨在「掃描」埃及金字塔的內部，期望在不傷害古文物的狀態下，採用 μ 子透視圖（muography）的成像技術，對金字塔進行更深度的研究。這種技術在過去 50 年間日臻成熟，曾被用來研究冰川、火山以及福島的核子反應爐。

透視了這麼多東西，這種透視到底是怎麼個透法？

說到這透視，就不得不談談「宇宙射線」，也就是來自宇宙的高能粒子衝擊。地球無時無刻都會受到這些高能粒子的衝擊，而當這些粒子與大氣層頂部的空氣原子互相碰撞後，便會產生 μ 子（亦稱：緲子，muon）。這些 μ 子會以接近光速的速度，如一場雨般衝向地面，平均每分鐘約有 1 萬 μ 子落在每平方公尺內。（老師請幫我下 F4 的《流星雨》謝謝～）

在地球上，大部分天然產生的緲子來源於宇宙射線。圖／By Crwx – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

μ 子具有很強的穿透力，可以深入岩層，不過，部分粒子會在經過石頭時被吸收、偏移。科學家利用這個原理，將 μ 子探測儀放置在金字塔中，以探測自空中射入金字塔的 μ 子，而如果在行進過程中有任何較大的空洞，探測儀就會偵測到為數較多的 μ 子。藉由這種方式，科學家得以更精確區別中空結構以及實體結構。

神秘大空間，多謎題未解

這麼厲害的掃描方法，果然讓研究團隊在金字塔中掃出了一個神祕的大空間。為了確認這項結果，分別有三個來自日本、法國等地的研究團隊，利用不同類型的 μ 子探測儀進行反覆確認，最後三個團隊都得出了同樣的結果。

這個空間位於古夫金字塔內「大走廊」（the Grand Gallery）的上方，推估至少有 30 公尺長、數公尺高，大小接近於一架兩百人座的客機。在過去的研究和相關文獻中，全都沒有出現過有關這個神秘空間的敘述，換言之，過去 4500 多年來，從沒有人知道這個獨立空間的存在。

這次經由掃描發現的新空間位於大走廊的上方，大小接近於一架兩百人座的客機。圖／nature

然而，這個發現雖然證實了科學家們對於金字塔的想像，卻也帶來了更多謎題。

由於目前研究者無法確定空間的作用為何，所以盡可能的不稱其為墓室（chamber），而是叫它「大空間」（Big void）。根據目前的資料，科學家尚不確定這個空間是水平或是傾斜，也不清楚它是一個單一結構或是由多個連續的結構所組成。

• 說明影片參見：

空間功能猜猜看，你會選擇哪一邊？

針對這個空間，目前有許多不同的猜測。雖然許多人都期待著這個神秘空間中藏著金銀財寶（電影看太多！）不過，根據埃及學者 Aidan Dodson 的觀點，這其實不太可能，因為金字塔內已經另有一處置有石棺的墓室，所以新的空間中可能沒有什麼文物。

想要在新發現的空間裡找到寶藏？想太多啦！圖／《刺客教條：起源》遊戲截圖

他認為，這個空間可能是一個「減壓室」（Relieving Chamber），目的是為了減少「大走廊」上方石頭的重量。在國王的墓室上方，以及古夫他老爹的金字塔中，都可以看到類似的設計。

但是，也有人持不同看法。一位來自英國的獨立地質學家、工程師 Colin Reader 覺得這個新的空間距離「大走廊」太遠，因此不太可能是它的減壓室。另一方面，他猜想這個空間可能跟大走廊的作用相似，大走廊通往國王墓室，那新的空間也可能通往一個更高的墓室。

而長島大學的埃及學者 Bob Brier 則提出了第三種可能性。根據他和 Jean-Pierre Houdin 在 2007 年所提出的假設，大走廊其實是金字塔中一個巨大配重系統的一部份，他認為，藉由這個起重系統，工人可將重物滑下大走廊，並將國王墓室所使用的花崗岩向上搬運。Brier 推測這次發現的新空間可能是第二個位置更高的配重系統。

Brier 和 Jean-Pierre Houdin 認為大走廊其實是可作為起重系統，將重物滑下大走廊便能把笨重的花崗岩向上搬運。圖／影片截圖

然而，另一方面，這次的掃描計畫卻也推翻了兩人過去的部分理論；他們曾認為，金字塔的工人在建造時使用了一個內部的斜坡將石頭搬運到高處，但是，依據目前的掃描結果，似乎並沒有發現這樣的斜坡存在。（關於此理論的詳細說明，參見本影片）

謎題解不完，探索正要展開

來自法國國家資訊暨自動化研究院（INRIA）的 Jean-Baptiste Mouret 表示，研究團隊對於如何進一步探索這個空間已經有了想法，然而這些計畫都需先經過埃及當局的核可。

「概念是鑿一個非常小的洞來探索這樣的建築，我們希望可以有個能夠鑽進 3 公分洞裡的機器人。」根據他的說法，研究團隊正在考慮飛行機器人的可能性。有了飛行機器人的技術，不知道是否可以解開更多的金字塔謎團呢？看到這裡，你對於這次發現的神祕空間，又有什麼猜想呢？

說了這麼多，這個空間究竟跟《刺客教條》有什麼關係呀～

原來，在這個驚人的新發現被公布後，便有眼尖的網友發現：這個密室居然已經藏在《刺客教條：起源》裡了！這厲害的神預測究竟是怎麼回事？

其實，遊戲的神預測可不是空穴來風；為了細膩呈現這個以埃及為背景的遊戲，遊戲開發團隊做了不少相關的研究功課，在眾多建造金字塔的理論中，設計團隊是 Houdin 和 Brier 派的忠實擁護者，所以早早就在遊戲的金字塔中設置了密室！（玩遊戲也要走在時代尖端 XD）團隊中負責歷史研究的 Maxime Durand 更直言：「我們打賭在不久的將來，考古學家也會找到這間秘密房間，所以我們就先把它放到了遊戲中」。

這樣的自信是不是讓這款遊戲感覺更吸引人了呢？如果你也對埃及文化有興趣，就來跟我一起探索金字塔吧！（大力推坑）（本篇文章絕對沒有刺客教條的贊助）

快來陪我一起爬金字塔、探索神秘大空間！（招手）圖／《刺客教條：起源》遊戲截圖

參考資料：

• Cosmic-ray particles reveal secret chamber in Egypt’s Great Pyramid nature [2017.11.02]
• ‘Big void’ identified in Khufu’s Great Pyramid at Giza bbc [2017.11.02]
• 緲子 維基百科

原始論文：

• Kunihiro Morishima, Mitsuaki Kuno, Mehdi Tayoubi “Discovery of a big void in Khufu’s Pyramid by observation of cosmic-ray muons” Nature [2017.11.02] doi:10.1038/nature24647

The post 利用宇宙射線找到金字塔內的神秘空間，《刺客教條：起源》真是神預測啊 appeared first on PanSci 泛科學.

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託，泛科學企劃執行

撰文／楊朝源│自由寫手

圖／Stevepb @Pixabay, CC0

2017 年八月，中國重慶市石柱縣一名男子誤喝假酒後，感到頭昏無力，本以為只是喝多了，但後來開始劇烈嘔吐，最後竟然雙眼看不見東西，送醫後醫生卻指示病人繼續喝酒，莫非是要「以毒攻毒」？假酒為何會使人中毒？中毒了真的可以用真酒來治療嗎？且讓我們繼續看下去。

冒充酒精的甲醇

酒精又稱為乙醇（ethanol），而「假酒」之所以使人中毒，是因為裡面加入了和乙醇相似、卻較容易取得且便宜的甲醇（methanol），通常是不肖商人用以降低成本的手段。這樣的行為在二十世紀之前相當常見，直到 1923 年甲醇的毒性才被世人承認。

甲醇的化學式是 CH3OH，和乙醇（C2H5OH）都是由碳原子接上一個氫氧基（OH）的醇類。甲醇又稱為工業用酒精或木精，無色透明且氣味與酒精相似，沸點低、具有揮發性，工業方面常被用來當作有機溶劑。

甲醇中毒會出現包含了嗜睡、噁心、嘔吐腹瀉等症狀，嚴重者會導致永久性失明，甚至死亡。1951 年在美國亞特蘭大，當時商人為了降低成本，將含有甲醇重量百分濃度 35~40% 的冒牌威士忌流入市面，在僅僅五天之內導致了 323 人中毒、41 人死亡，是歷史最大的假酒危害事件之一。

甲醇變身，甲醛與甲酸

在知道是誰在作祟後，我們進一步來看看甲醇的中毒機制，首先要帶來一個令人驚訝的事實：甲醇本身並不具毒性。

但是，當甲醇被喝下或吸入後，會在消化道和肺臟透過擴散作用吸收進入血液中，然後被人體轉化為甲醛（Formaldehyde, CH2O），也就是我們常聽到的福馬林。不過，甲醛雖具有毒性，但仍不是最可怕的敵人。甲醛形成之後，會再被轉化成甲酸（Formic acid, CHOOH），此時真正的大魔王才要等登場。

甲酸又被成為蟻酸，因螞蟻、蜜蜂等生物以其為化學武器而得名，毒性比甲醛更強，也是甲醇中毒最主要的原因。甲醛被轉化為甲酸之後會在身體裡累積，抑制粒線體的呼吸作用、使細胞壞死，破壞神經系統進而導致失明，此症狀稱為代謝性酸中毒（metabolic acidosis）。

以酒剋酒？酵素的爭奪戰

回到開頭新聞中的中國男子，當時他雖然感到不適卻仍持續喝了數杯假酒，隔日中午便頭昏、無力，開始嘔吐、視力模糊。被診斷出是甲醇中毒後，轉往重慶醫科大學附屬第二醫院急救部進行急救，生命垂危。

醫生在診斷後作出了一個令人不解的決定：請家屬買烈酒來給患者服用。「醫生要我們買酒，說要買五、六十度的高濃度酒，用來解毒！」傅國林的妻子也覺得這辦法聞所未聞，「本來就是喝酒中毒，還要繼續喝？」但在醫生的堅持下，家屬仍然半信半疑地照做了。酒一喝就是好幾天不中斷，最後，患者的病情好轉，血液中的甲醇濃度降低，終於康復出院，並說再也不敢這樣喝酒了。

真酒之所以可以減緩甲醇中毒，是靠搶走酵素來辦到的。

前面提過，甲醇中毒主要是因為甲酸的強烈毒性。而要形成甲酸，就必須讓甲醇在肝臟被酒精分解酵素（alcohol dehydrogenase, ADH）分解形成甲醛，再讓甲醛跟甲醛去氫酵素 （aldehyde dehydrogenase, ALDH） 反應形成甲酸。

從甲醇到甲酸的代謝過程。

還好，酒精分解酵素並不是只會對甲醇作用，它也會將乙醇轉化成乙醛（acetaldehyde, CH3CHO），更幸運的是，酒精分解酵素對於乙醇的親和性較高。故當血液中的乙醇濃度夠高時，酵素與乙醇的反應達到飽和，就不能將甲醇轉化為毒性較高的甲醛，讓甲醇直接被排出體外，等到一開始生成的甲酸被人體所代謝，形成無害的水與二氧化碳之後，才算是治療完成。

「乙醇療法」聽起來雖然令人疑惑，卻是現今對於甲醇中毒相當重要的療法之一。但是，大家千萬別為了想喝酒就故意讓自己中毒喔。

如何避免喝到假酒？

紅標米酒曾經被不肖商人回收酒瓶並加入假酒賣出，造成一時的假酒風波。攝影：楊朝源

喝到假酒很難過，喝到加了甲醇的假酒更是危險，雖然臺灣自 2002 年後不曾再傳出使用甲醇偽造假酒的案例，但違法包裝、製造假酒的例子依然層出不窮，而這些假酒中含有毒物質（甲醇或其他重金屬等）的風險相當高，值得注意，但是要怎麼樣才能避免買到假酒呢？

1. 購買合法安全的品牌商品

許多甲醇中毒的事件，都是因為喝了來路不明、低價的酒所導致的，選擇合法的製造廠商或進口商，可以有效減少喝到假酒的危險。

2. 檢查外觀

若無法得知飲品來源，飲用之前先檢查外觀，例如標籤是否印刷清晰、標示是否明確、瓶蓋瓶身是否完整等因素，也都可以協助辨認假酒。2008 年臺灣曾發生過的黑心假酒事件，超過兩萬瓶假酒流入市面[1]，當時的分辨方式之一就是透過「瓶蓋商標是否脫落」來判斷。

3. 味道判斷

若喝酒時覺得有異味或不適，便應該立刻停止繼續飲用，以免增加中毒的危險，前面提到事件中的傅姓男子，在康復後也表示其實他早已覺得奇怪，卻仍持續喝酒，才導致如此嚴重之後果。

甲醇中毒了，怎麼辦？

除了停止飲用，在喝下酒一小時內也能以催吐、洗胃方式來減少甲醇進入血液中，另外，應用布條等物品遮住中毒者的眼睛，以免視覺神經受到刺激，並且盡速送醫急救。

最後，雖然透過「乙醇療法」確實可以達到減少甲醇中毒傷害的效果，但如果服下錯誤的乙醇劑量，還是會對於患者產生危險，所以如果沒有經過醫護人員的指示，一般民眾在遇到狀況時仍不建議輕易嘗試。

註解

1. 在 2008 年發生的假酒事件中，不肖商人向資源回收業者取得空酒瓶、清洗並重新製作酒瓶，以真酒、乙醇、水與香料等調配出假酒，其中清洗空瓶的氫氧化鈉（俗稱片鹼）若有殘留恐對人體造成傷害。在這個案例中雖然不是本篇介紹的物質「甲醇」在作祟，但當時判斷是否為假酒的「瓶蓋識別法」倒是值得參考。

參考資料

• 張錦文, 陳逸鴻, 文士祺, 蔡明凱, 薛肇文, & 項正川. (2008). 甲醛家族中毒二案例報告-假酒與福馬林. 中華職業醫學雜誌, 15(2), 157-162.
• Bansal, H., Chaparia, Y., Agrawal, A., & Koka, P. S. (2015). Reversal of Methanol-Induced Blindness in Adults by Autologous Bone Marrow-Derived Stem Cells: A Case Series. Journal of stem cells, 10(2), 127.
• BENNETT Jr, I. L., Cary, F. H., MITCHELL Jr, G. L., & Cooper, M. N. (1953). Acute methyl alcohol poisoning: a review based on experiences in an outbreak of 323 cases. Medicine, 32(4), 431-463.
• Önder, Feyza, et al. “Acute blindness and putaminal necrosis in methanol intoxication." International ophthalmology 22.2 (1998): 81-84
• Pappas, STEPHEN C., and M. Silverman. “Treatment of methanol poisoning with ethanol and hemodialysis." Canadian Medical Association Journal 126.12 (1982): 1391.
• Suit, P. F., & Estes, M. L. (1989）. Methanol intoxication: clinical features and differential diagnosis. Cleveland Clinic journal of medicine, 57(5), 464-471.

The post 「甲醇」假酒中毒能用真酒治療？真的假的！ appeared first on PanSci 泛科學.

為什麼要到世界各地採集火成岩？

中研院地球所所長鍾孫霖院士，在 1997 年展開「東亞地體構造演化整合型研究計畫 (CREATE) 」，二十年間到西藏、高加索、伊朗、東南亞等地做地質調查。利用火成岩樣本的地球化學分析結果，重新詮釋東亞地體構造的歷史，揭開山脈形成的奧秘，也有助於人們了解臺灣周圍的板塊活動。

鍾孫霖與團隊在西藏進行地質調查。 資料來源／鍾孫霖提供

地質學家過著什麼樣的生活呢？「有些朋友開玩笑，說我們到處去遊山玩水」鍾孫霖笑著說。

實際上，地質調查相當辛苦，工作的地方都在荒郊野外，吃、住經常感到克難。在西藏、雲南做調查的時候，找到能住的地方就住，雖然是冬天，但是棉被味道很重而無法直接蓋在身上。附近有公共水池，但是冬天實在太冷，在野外多日都無法洗澡。

走遍天涯海角追尋線索

我們像福爾摩斯探案、或是李昌鈺博士探案。他們研究的是人的犯罪紀錄，我們研究的是「老天爺」的犯罪紀錄。大自然的紀錄，主要就保留在石頭裡面。

鍾孫霖跑遍世界各地，做地質調查。先去了越南，又到了西藏。接著沿著絲路，往伊朗、安納托利亞高原前進。近幾年，則轉向東南亞探勘。走遍天涯海角，目的就是想要解答：地球的板塊過去如何活動？世界上的大山，如何在板塊的擠壓下誕生？

孫霖團隊的 CREATE 計畫，從 1997 年發展至今，調查過西藏、 CIA 地區 (Caucasus-Iran-Anatolia)、東南亞等地。 資料來源／鍾孫霖提供；圖說重製／歐柏昇、張語辰

地質學家想追尋板塊活動留下來的蛛絲馬跡，需要跑野外找石頭，甚至要經歷長途跋涉的探案過程。

最初，因為「南海張裂」與「臺灣島的誕生」相關，鍾孫霖想了解南海張裂的過程，於是到南海另一端的越南，尋找紅河斷裂帶的地質紀錄。「紅河斷裂帶」的形成，則來自於一件重大的地質事件──「印度與歐亞大陸碰撞」。為了尋找碰撞的線索，鍾孫霖先追到雲南，又繼續追到西藏。

追查世界屋脊的誕生

地球的故事是這樣的：恐龍滅絕（6500 萬年前）以來，最重要的造山事件，就是約 6000 萬年前發生的印度與歐亞大陸碰撞。這次碰撞造就了「世界屋脊」，造出喜馬拉雅山和青藏高原。此外，還引發諸多效應。

一方面，印度撞上亞洲，後來阿拉伯也撞上來，把特提斯洋（古地中海）關掉，改變全球洋流系統。另一方面，有一塊陸地在擠壓過程中脫逃出去，那就是中南半島。紅河斷裂帶的脫逃，就造成南海的張裂。

鍾孫霖談到，世界屋脊的地質研究有許多天然限制。可能在地質圖上看到某個區域值得採樣，卻發覺位在海拔七千公尺的高山上，根本到不了。就算能夠到達，可能因為冰雪覆蓋而無法取得石頭樣本。就算取得樣本，也可能經過風化、侵蝕，不再保持原來的地質紀錄。

鍾孫霖前往西藏研究世界屋脊的誕生。圖為羊卓雍錯。 攝影／鍾孫霖

在斷簡殘編的地質紀錄當中，鍾孫霖的團隊仍然得出了不少成果，包括把西藏的岩漿紀錄整理了出來，找出規律。

過去有個說法， 3000 公里寬的印度撞上歐亞大陸，是西邊的角先撞上，東邊的角稍晚旋轉過來撞上。不過，鍾孫霖經由地球化學的分析，推翻過去的說法，證實碰撞過程是東、西兩端「齊頭並進」。

解開謎團的秘密武器：摩登地球化學

地質學家的「探案」過程，是怎麼抽絲剝繭呢？

鍾孫霖說明，他的專長領域地球化學，是透過推知岩漿活動的年紀，以及火成岩的成分、地球化學特性，來反推當初發生事件的時代，或者是地質動力的過程。

地質調查工作的第一步，是到野外找石頭。 攝影／張語辰

石頭採集回來之後，用最新的儀器，準確測量石頭的年齡。測量年齡非常重要，如果有不同時代的紀錄，較能看到事情的全貌。經由岩石學與地球化學分析，可了解岩石的特徵是哪些地質作用造成。結合各種證據，最後回推當初演化的過程。

我都說，我是做「摩登地球化學」，用最新的儀器和設備。

鍾孫霖的實驗室中，使用數種的質譜儀，測定岩石的成分與年齡。其中有一項新技術，是利用火成岩當中的一種礦物「鋯石」來定年。

鋯石是抵抗力很強的礦物，可以忠實保存形成時的紀錄原貌，很適合拿來定年。但是一顆鋯石只有 100 微米左右大小，過去很難分析，直到近年才有新技術。實驗室裡的分析方法，是將雷射光打在鋯石上，打出一些小顆粒，用氣體送到質譜儀裡，測量放射性同位素含量。如此可以估算出鋯石的年齡，也就知道整個火成岩的年齡了。

鋯石是一種適合拿來為火成岩定年的礦物。實驗室中將其置入樹脂做成樣品靶，再用雷射將顆粒打出，送入質譜儀測量。資料來源／中研院地球科學研究所 – 質譜儀實驗室；攝影／張語辰。

除了石頭樣品靶，另一種方式是使用石頭粉末溶液，透過進樣機送入質譜儀測量。資料來源／中研院地球科學研究所 – 質譜儀實驗室；圖說設計／歐柏昇、張語辰。

受到馬友友啟發，沿著絲路探險

大約十年前，鍾孫霖把研究焦點離開西藏，轉向所謂的「CIA （高加索 / 伊朗 / 安納托利亞）」地區。

西藏是 6000 萬年前碰撞的老造山帶，很多年輕的紀錄已經消失，而 CIA 地區則是約 3000 萬年前碰撞的年輕造山帶。鍾孫霖當時就想，也許可以透過兩邊的對比研究，彌補西藏缺乏的年輕紀錄。「雙城記」是「兩個城市一個故事」，這個研究的出發點則是「雙山記」，「兩個造山帶一個故事」。

鍾孫霖展開一系列的「絲路計畫」，其實受到了馬友友的啟發。馬友友玩音樂多年，想要突破，因而找了一群絲路國家的音樂家，組成絲路樂團，希望創造出新的音樂形式。鍾孫霖則想要以地質絲路計畫，「創造」新的解釋、新的地質模型。而團隊於 1997 年開始的研究計畫，就是簡稱 CREATE ，意即創造。

但沿著絲路調查好幾年，才發現真實情況與原來想像的「兩座山一個故事」並不一樣。 CIA 地區的造山帶，其實不是西藏的年輕版。真正與西藏相似的造山帶，其實是「東南亞」。

轉向天然的實驗室──東南亞

我們何不趕快回到東南亞，回到這個天然的實驗室──板塊運動正在進行的地方，有很多年輕的紀錄。我們不只看到遺跡，還有機會看到過程。在犯罪現場，可以直接看到兇手怎麼造這個紀錄。

現今的東南亞正在發生造山事件，類似西藏在 6000 萬年前發生的事。 資料來源│Ren, J.S. et al. / Journal of Asian Earth Sciences 72 (2013) 3-11。圖說重製／歐柏昇、張語辰

亞洲大陸的形成過程，是一塊又一塊的陸塊貼上來，把中間的古海洋關閉，匯聚成大陸。「印度」撞上「亞洲大陸」是 6000 萬年前的事情，而「澳洲」撞上「東南亞」則是正在發生的事。東南亞的邊緣受到擠壓，未來將造出「東南亞的岡底斯山」，出現新的亞洲大陸。現在印尼有大量的活火山，那就是造山運動的前奏。

從「他山之石」了解我們的家園

鍾孫霖回到東南亞研究，其實也跟臺灣有關。臺灣是非常活躍的造山帶，只花了 600 萬年，就完成別的地方 6000 萬年才完成的造山事件──這也就表示臺灣的地質過程非常激烈，天然災害也就多了。從東南亞取經，可以更容易了解臺灣。

地球科學是「對比」的學問。到別的地方借鏡，就聯想回來，有沒有可以比較的過程在我們家裡發生。

最近，鍾孫霖與臺大地質系陳文山教授合作，發表玉里變質岩帶的新詮釋。根據鈾－鉛同位素定年的結果，玉里帶的石頭並不是原來以為的形成於中生代，而是更年輕。

年紀改寫，整個故事就要改寫了。

研究結果顯示，臺灣的弧陸碰撞，也就是「呂宋島弧」撞上「歐亞大陸」生成臺灣島的過程，可能沒有那麼單純。歐亞大陸不是一直停在那裡，等著呂宋島弧來撞。事實上，太魯閣、中央山脈東側等地，當初可能是「南海張裂」時裂出去的一塊，後來因板塊運動而被運送回來。這就像一個溜溜球的過程。

鼓勵年輕人多出去走一走

鍾孫霖強調，地球科學是對比的科學，研究者需要有寬廣的知識面，必須走出去擴大眼界。野外地質調查非常辛苦，但是跑了這麼多的地方，才能從對比研究看見板塊活動的全貌。不僅如此，他們也在跑野外的過程中，看到各地的風貌。

地質學家跑野外，常常吃得很糟，但是可以遇見不同的食物、不同的文化、不同的人、不同的語言、不同的思維方式。

鍾孫霖前往伊朗跑野外地質調查，發覺當地民眾十分友善。 資料來源／鍾孫霖提供。

鍾孫霖去越南的時候，有人跟他說「越南這個小國家」，其實這是夜郎自大。事實上，透過學術研究的合作，軟實力到達了越南，讓臺灣多了很多資源。

另外，去伊朗的時候，鍾孫霖發現，這個平時大家都認為很危險的地方，其實與們想像不同。在伊朗鄉下跑野外，跟當地老百姓第一手接觸，才發現當地人非常友善，看到外地人來，把最好的水果、茶都拿出來迎賓。到了高加索三小國之一喬治亞，那裡則有很好的葡萄酒，令人感到野外工作沒那麼辛苦。

不只地質學家需要走出去，鍾孫霖更鼓勵年輕人多出去走一走，去欣賞不同的文化。如果板塊會移動，人又豈能只留在原地呢。

延伸閱讀

• 鍾孫霖的個人網頁
• 演講影片「從西藏到峇里島：地質絲路計畫與東南亞實驗」
• 採訪編輯｜歐柏昇
• 美術編輯｜張語辰

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

The post 走過「世界屋脊」追尋它的誕生——摩登探險家的地質調查之路 appeared first on PanSci 泛科學.

最近，雷射干涉重力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory；簡稱 LIGO）真是好事成雙。先是在 2017 年 10 月 3 日，萊納‧魏斯（Rainer Weiss）、基普‧索恩（Kip Thorne）及巴里‧巴利許（Barry Barish）三位團隊成員獲頒諾貝爾獎。接著在10月16日，宣布了重大發現——首度看到重力波來源發出的光線，也是首度以重力波偵測到兩個中子星合併。

2017年諾貝爾物理學獎得主，由左至右依序為萊納‧魏斯（Rainer Weiss）、巴里‧巴利許（Barry Barish）及基普‧索恩（Kip Thorne），圖／作者提供。

經過整整 100 年才證實的大預言

觀測到重力波，有什麼了不起呢？我們要先從愛因斯坦開始講起。

2015 年，全世界都在紀念愛因斯坦的廣義相對論提出 100 週年。然而，那時候人們心中有一點小小的缺憾——廣義相對論的一項重要預言尚未直接證實，那就是重力波。也許愛因斯坦冥冥之中神來一筆，非常巧合地，正好在愛因斯坦提出廣義相對論的 100 年後，科學家終於證實了重力波的存在。就在 2015 年 9 月 14 日，LIGO 首度偵測到重力波的訊號，2016 年 2 月 11 日將結果揭櫫於世。

1921年的愛因斯坦，圖／作者提供。

天才愛因斯坦也有搞不懂的問題

重力波的預言，在百年之間經過十分顛簸的路。我們每次說到愛因斯坦，總是將他當作神來看待，其實他對於宇宙的法則也曾有深深的困惑。

早在 1905 年，亨利‧龐加萊（Henri Poincaré）就提出重力波的說法——就像是電磁場可以造成光波（電磁波），重力場可以造成重力波。 1915 年，愛因斯坦發表廣義相對論，利用「時空曲率」的新觀念來解釋重力，並且預言了重力波存在。不過，許多方面都會讓人覺得不太對勁。例如，產生電磁波的一個簡單的方式，是透過震盪的成對正負電荷（電偶極）。然而，質量沒有負的，無法形成正負成對的偶極。

到底能不能形成重力波？連愛因斯坦也開始不太確定了。

愛因斯坦著手進行更深入的理論研究。不久之後，他發現只要選取了特定的座標系統，就可以從他的重力場方程式，找出一個能產生三種重力波的解。不過，這個說法很快就受到挑戰。

1922 年，愛丁頓發表了一篇文章，說明其中兩種重力波的形式都是座標選取的問題，且算出來的波速可為任意值，不一定是光速，而是依據選擇的座標系而定。他發覺，愛因斯坦選了一個本身就在波動的座標系，難怪會誤以為有波產生。也就是說，那是人工的數學操作造成的，並不是真正的波。但是話又說回來，愛因斯坦解出的第三種重力波就不一樣了，愛丁頓證明它不管在哪個座標系都以光速行進，所以沒有排除這真的是重力波的可能。

根據廣義相對論，兩個中子星或黑洞互繞，可以產生重力波，圖／by R. Hurt/Caltech-JPL。

後來，愛因斯坦自己也認為世界上不存在重力波了。1936 年，已經來到普林斯頓的愛因斯坦，投稿一篇文章到《物理評論》、準備要說明重力波並不存在。期刊編輯將文章拿給哈沃德‧羅伯森（Howard Roberson）審閱，並將其反駁的意見寄送給愛因斯坦。愛因斯坦立刻翻臉：怎麼可以未經作者同意，在出版前把文章內容拿給其他學者閱讀？

然而不久之後，羅伯森的意見徹底動搖了愛因斯坦。這是由於愛因斯坦正好換了新的研究助理，助理和羅伯森針對重力波的問題討論了一陣子，並將意見轉知愛因斯坦。這時愛因斯坦已經在普林斯頓排好一場演講，題目就是「重力波不存在」，這下事情大條了！

愛因斯坦承認自己犯下錯誤，卻來不及取消演講，於是在演講上這樣說：

「如果你問我有沒有重力波，我必須回答：『我不知道！』」

真是驚天一語，二十世紀最偉大的物理學家之一，終究對重力波的問題困惑不解。

開始尋找重力波的蹤跡

愛因斯坦的時代過去了，但是他留下的神祕預言，仍然困惑著物理學家。

直到 1956 年，菲立克斯‧皮拉尼（Felix A. E. Pirani）提出了一套數學形式，可避開愛因斯坦煩惱甚久的座標系轉換問題，說明重力波的存在。1957 年則是重力波理論的關鍵時刻，史上第一次針對重力波的會議——教堂山會議（Chapel Hill Conference）召開了。會議上，理查‧費曼（Richard Feynman）提出了「黏串珠」假想實驗，說服了許多物理學家，相信重力波真的存在。

馬里蘭大學教授約瑟夫‧韋伯（Joseph Weber）也出席了教堂山會議。會後，他決定開始動身尋找重力波。1966 年，他設計出一種尋找重力波的儀器，在相隔一千公里的兩個真空室裡各懸掛一個大鋁管，測量鋁管的震動。幾年後，他號稱收到了重力波的訊號。不過很快地，其他科學家證實他的實驗結果是錯誤的。

約瑟夫‧韋伯是第一位動身製作重力波探測儀器的科學家。 圖／by Special Collections and University Archives, University of Maryland Libraries。

直接探測重力波踢到鐵板，不如旁敲側擊吧！1974 年，拉塞爾‧赫爾斯（Russel Hulse）和約瑟夫‧泰勒（Joseph Taylor）首度發現「雙中子星」系統。這個天體名稱為 PSR B1913+16，是兩個大約都是 1.4 倍太陽質量的中子星，互相繞轉而構成。他們發現，兩個中子星互繞的週期越來越短，也就是它們彼此越靠越近、越轉越快！

為什麼兩個中子星越靠越近呢？顯然是有能量釋放出去了。把愛因斯坦的廣義相對論搬出來一算，雙中子星系統釋放能量的功率，竟然與重力波釋放能量的功率一致！這就表示，雙中子星互繞，很可能是透過重力波釋放能量，於是越靠越近。這項發現間接證實了重力波存在，也讓赫爾斯與泰勒在 1993 年奪得了諾貝爾物理學獎。

1993年諾貝爾物理學獎得主，左為拉塞爾‧赫爾斯（Russel Hulse），右為約瑟夫‧泰勒（Joseph Taylor），圖／作者提供。

雷射光干涉儀技術——尋找重力波的一道曙光

你以為得了一次諾貝爾獎，尋找重力波的故事就結束了嗎？科學家可不是這樣就罷休了。

這個故事又說來話長。在約瑟夫‧韋伯的實驗之後，有一些科學家試著改進韋伯的儀器，另外有些科學家考慮利用一個新方法，來直接偵測重力波，那就是「雷射光干涉儀」。

干涉儀是什麼玩意兒呢？利用分光鏡，可將一道光線分成兩束，其中一束光往北邊走，另一束光往東邊走。如果我們在兩道光束行走的路上，分別放個鏡子，那這兩束光就都可以「浪子回頭」，回來相遇、重逢。因為光線有「波」的性質，兩束光相遇的時候，它們的振幅可以相加，結合成一道光，這稱為「干涉」現象。

干涉儀基本構造，圖／LIGO 網站圖片重製。

科學家要仔細校準儀器，讓兩道光束行經的距離相同，於是回來相遇那一刻，我的波峰就會正好對上你的波谷，兩道光束恰好抵銷，偵測不到任何光。但是如果某一方向光束行經的距離被拉長，那打回來的光線，波峰沒辦法剛好對上波谷了，「干涉」後的光線就會被偵測到。這就好比兩塊相鄰的拼圖，位置恰好對了就可以拼上，但是位置稍微偏掉一點，就拼不上了。如果利用偵測器，測量干涉後的光線的變化，就能得知光束行經距離如何被拉長。

• 影片說明：如果空間被重力波扭曲，干涉儀可以偵測到訊號。

假使沒有人為操縱，在什麼情況下，兩道光束行經距離會變得不一致呢？重力波可以辦到這件事。重力波通過時，會反覆讓空間變形，例如先把南北方向空間拉長，東西方向空間縮短；接著把東西方向空間拉長，南北方向空間縮短。這些變化實在太微弱，一般來說，讓空間伸縮的比例大約只有 10 的負 21 次方。但是如果能把光束行經的距離拉到夠長，同樣伸縮比例相應的實際長度變化就夠大，那就有機會測出重力波的訊號。

科學家發覺，利用雷射光干涉儀，有望做出高靈敏度的偵測儀器。

索恩沒訂到旅館，反而促成偉大計畫誕生

事實上，韋伯也有考慮過干涉儀的方法，不過沒有親自實行。第一個付諸實行的是羅伯特‧福沃德（Robert Forward），他在 1971 年設計出第一個用來偵測重力波的雷射干涉儀。福沃德的論文中提到，他受到萊納‧魏斯的幫助。

萊納‧魏斯就是 2017 年諾貝爾獎得主之一。在 1970 年代，他就積極研究建造探測重力波的雷射干涉儀。起初，他在麻省理工學院可利用軍事經費建造儀器。然而，不久之後，美國嚴格限制軍事經費的運用範圍，魏斯也就沒錢建造儀器了。經過幾番波折，魏斯才得到研究經費，繼續研究重力波的偵測儀。

魏斯還做出一項重要的貢獻，他在一個巧合的機緣下，將基普‧索恩「推坑」成功。沒錯，這位索恩教授，就是催生電影《星際效應》的那位索恩教授。他不但因為電影一炮而紅，現在還成了諾貝爾獎得主。

基普‧索恩是《星際效應》的科學顧問，如今還成了諾貝爾獎得主，圖／作者提供。

1975 年，在華盛頓特區有一個學術會議，由於遊客太多，索恩沒有訂到旅館，魏斯就讓索恩跟他合住一房。那個晚上，他們兩人徹夜未眠、暢談宇宙。經過這一晚，索恩便決定在加州理工學院展開雷射光干涉儀的重力波探測。

索恩是理論科學家，他需要實驗科學家的幫忙，才能夠把儀器建造起來。於是，索恩找了朗納‧德瑞福（Ronald Drever）到加州理工學院。附帶一提，德瑞福 2016 年和魏斯、索恩共同獲得天文學極高的榮譽「邵逸夫獎」，但可惜在 2017 年 3 月，諾貝爾獎頒發給魏斯等人的幾個月之前，德瑞福已經離開人世。

1980 年前後，魏斯的團隊，以及索恩、德瑞福的團隊，分別獨立進行雷射光干涉儀的研究，都發展出能夠提高靈敏度的技術。不過，真正要建造能夠派上用場的大型儀器，需要大量的經費，美國政府不可能同時批准兩個團隊的研究計畫。於是，兩個團隊開始磨合，最後整合為「加州理工——麻省理工」合作計畫，計畫名稱就定為 LIGO。

LIGO 計畫開始之初，進展並不是很順利。魏斯與德瑞福經常意見不合，由索恩從中調停。到了 1992 年，德瑞福黯然離開 LIGO 團隊。1994 年，同樣在今年獲得諾貝爾獎的巴里‧巴利許，取代羅克斯‧沃格特（Rochus Vogt），出任計畫主持人。他是一個富有行政經驗的人物，於是重新將 LIGO 計畫整頓，並且爭取到不少經費。

巴利許的計畫分成兩個階段。第一階段是「初始」的計畫「iLIGO」，試驗儀器，並一點機會偵測到重力波；第二階段是「進階」計畫「aLIGO」，這時候的儀器就很有機會偵測到重力波。第一階段計畫從 2002 年運作到 2010 年，並沒有偵測到任何一次重力波事件。2010 年，設備開始升級，耗費了 5 年的工程。

LIGO 在華盛頓的觀測站。圖／by Caltech/MIT/LIGO Lab。

大事總在意想不到的時間來臨

2015 年 2 月，進階版本「aLIGO」終於測試階段，預計 9 月 18 日正式啟用。沒想到，人算不如天算，就在正式啟用前四天，9 月 14 日，大事發生了！

那時候，LIGO 團隊成員忙著做最後的測試，忙到凌晨 4 點才回家。就在當地時間凌晨 4 點 50 分，重力波的訊號悄悄通過 LIGO 的偵測器。

發生在正式啟用前四天，這個時間實在太巧了！科學家們一開始直覺認為，這顯然是團隊中有人設定的測試訊號。因為在 LIGO 團隊中，少數人士有權力暗中放入人工訊號，來測試大家收到訊號時反應。既然團隊準備正式上工了，放個逼真的測試訊號，誰也不覺得奇怪吧？

但是 LIGO 團隊的科學家知道，人工的測試訊號一定會在數據中露出馬尾。經過一整天的分析、討論，確認找不到任何人為操作的蹤跡，他們終於開始相信，那可能真的是重力波的訊號，也就是失落的聖杯，終於找到了！

不過，他們決定讓改裝好的 LIGO，正式運作一個月，再來綜合分析觀測到的資料。在研究成果發表之前，團隊要對這個重大消息保密。索恩說，那天他意識到，自己 40 年的夢想成真了，但是晚上回家，他唯一的慶祝方式，是對著自己微笑——因為這項機密消息，那時連自己的老婆都不能說。

百年追尋，終於證實重力波存在

2016 年 2 月 11 日， LIGO 終於宣布重大消息——愛因斯坦廣義相對論預言的重力波，他們真的找到了！

2016 年 2 月 11 日，LIGO 正式宣布找到重力波，魏斯與索恩擁抱慶祝。圖／by Kathy Svitil/Caltech。

首次發現的重力波事件，依照日期命名為「GW150914」。LIGO 在路易斯安那與華盛頓的兩個觀測站，都接收到此事件，並且經過嚴格的科學檢驗，證實不是其他因素造成的訊號。科學家分析這些訊號，發現和愛因斯坦的理論預測完全吻合！

LIGO 的兩個觀測站，皆偵測到 GW150914 的訊號。圖／LIGO。

經過推算，這次重力波事件，應來自兩個黑洞相撞。兩個分別為 36 和 29 倍太陽質量的黑洞，越靠越近，最後相撞、合併在一起。黑洞的合併過程，扭曲附近的時空，放出重力波。這道重力波在宇宙中行走了 13 億年，終於被地球人捕捉到。

重力波天文學的故事正要開始

有關重力波的第二次諾貝爾獎到手，故事結束了嗎？沒有，而且這只是故事的開端。

現在，重力波成為科學家研究宇宙的有用工具。隨著 LIGO 的成功發展，「重力波天文學」誕生了。偵測到重力波，不僅是驗證愛因斯坦的偉大預言，還揭露了意想不到的現象：怎麼會出現這麼大的黑洞？怎麼會有兩個黑洞這麼麻吉，硬要繞著彼此轉，變成「雙黑洞」系統？

• 影片說明：電腦模擬兩個黑洞的合併。

LIGO 至今已經偵測到五次重力波事件。2017 年 10 月 16 日公布的 GW170817，是首度找到的雙中子星對撞的重力波事件。而且，這起重力波事件，與 1.7 秒後發生的「伽瑪射線爆」GRB170817A，應該是來自同一事件。

重力波與光線，可以看到同一起雙中子星對撞事件的不同面向，圖／作者提供。

GW170817 的重大意義，是人們首度接收到重力波事件相對應的光線。這意味著我們「看」到了重力波的來源，眼見為憑，它「是真的」！此外，科學家研究這次事件，證實中子星合併可以產生貴金屬，而這種「千倍新星（kilonova）」事件，很可能就是宇宙中的煉金術師，「係金ㄟ」！

我們相信，重力波的觀測還會造就更多勁爆的消息，故事才剛開始而已，下集待續。

參考資料

1. Castelvecchi, D. “Gravitational waves: How LIGO forged the path to victory." Nature 2016, 530, 261-62.
2. Castelvecchi, D.; Witze, A. “Einstein’s gravitational waves found at last.” Nature News. doi:10.1038/nature.2016.19361. Retrieved 20 October 2017.
3. Cervantes-Cota, J.; Galindo-Uribarri, S.; Smoot, G. “A Brief History of Gravitational Waves.” Universe 2016, 2, 22.

The post 諾貝爾獎幕後：重力波的百年追尋，和為此困惑的愛因斯坦 appeared first on PanSci 泛科學.

你曾在某次把冰牛奶倒入熱咖啡或熱紅茶，發現漂浮在水面上，莫名不肯溶為一體的小水珠嗎？這種自然現象名為「非黏合（noncoalescence）」，也能在下雨的池塘、浪花拍打的海面與你家浴缸裡觀察到。

你曾注意過冰奶油球滴入熱咖啡時，會有片刻漂浮在咖啡表面上嗎（圖片來源：MIT 研究團隊）

過去科學界已發現溫度差、黏度（viscosity）、表面張力、液滴落下的高度、靜電荷與液滴的大小等，都會影響漂浮液滴的形成與持續時間。但由麻省理工學院（MIT）機械工程博士生米琪拉．傑瑞（Michela Geri）領導的團隊不但找到漂浮液體發生的關鍵因素，還發現了如何操控過程的方法，讀完後快來跟泛科學編輯群一起玩玩看吧！（v編和y編已經試過了！還一起喝了咖啡！）

圖片來源：How to levitate a droplet on a liquid surface

根據 MIT 團隊發表在 2017 年第 833 期的《流體力學研究期刊》（Journal of Fluid Mechanics）的研究結果，簡單來說，如果落下的液滴溫度夠冰，而被滴入的液體夠熱，則這其中的溫度差就可能創造出暫時漂浮在液體上的液滴。

這個研究的開端，源自 MIT 數學系應用數學教授約翰．布希（John Bush）在博士班課程「界面現象（interfacial phenomena）」向學生提出的問題：「為什麼溫度差對水液滴黏合有影響？」而傑瑞正好選修了這堂課。

為了進行實驗，傑瑞打造一個約 Espresso 咖啡杯大小，四面為壓克力、底為金屬的小方盒。這個小盒子裝著矽油（silicone oil）並放置在冷熱板測試儀（ hot/cold plate）上，更上方有一個注射器，用來滴入與方盒中相同黏度的矽油。

傑瑞除了透過冷熱板測試儀調整溫度，逐一測量滴下的油滴溫度與盒子內矽油表面的溫度外，也研究不同黏度矽油的影響（從稀如清水到水的 500 倍濃稠度）。她同時運用高速攝影機，以每秒 2000 幀的速度記錄矽油從滴下到徹底溶入盒中矽油的過程。

結果，當液滴與液體的溫度差異越大，越容易形成非黏合現象。當兩者的溫度相差達攝氏 30 度時，傑瑞能讓液滴維持至少十秒的非黏合現象。她進一步發現了讓液滴形成的最小溫度差，以及雙方起始的溫度差如何影響漂浮液滴維持的時間。

溫度差創造的神奇空氣魔毯！

研究團隊特別透過數學公式，解析液滴與液體之間的空氣在現象中扮演著什麼樣的角色。他們發現，液滴與液體的溫度差，會對夾雜在兩者中間的空氣層產生影響，進而防止液滴被液體接觸與吸收。

原來，溫度差導致空氣層產生對流循環。當起始溫差越大，空氣流動也會變強，當氣流循環產生的力道強到足以支撐液滴的重量，就成了讓液滴漂浮的神奇魔毯啦！

同時溫度差也讓液滴內部產生一股吸收液體熱能的流動，所以隨著時間過去，液滴的溫度會越來越接近液體，當兩者的溫度差異逐漸消弭，液滴最終就「咚」地落入液體之中。

本研究成果不但可以應用在醫藥用及美妝用的乳狀液研究，也能幫助工程師改良微流體晶片（microfluidic chip）的設計，例如讓晶片內帶著特定成分的液滴，在抵達特定的區域，達到某個特定的溫度時，才會進行溶合。

「根據我們（建構的數學模型）理論，工程界能找到保持兩顆液滴互不溶合的溫度差，以及如果用這些液滴建造出的軸承，其所維持的最大重量為何。」傑瑞指出

而研究共同作者之一布希也表示，既然液滴從懸浮狀態到溶入液體的秘密被解開了，未來科學家就有機會進一步根據溫度的變化，了解雨滴或海水是如何透過液滴傳播與混合特定的化學與生物介質。

原始論文：

• Michela Geri, Bavand Keshavarz, Gareth H. McKinley and John W. M. Bush. Thermal delay of drop coalescence, Journal of Fluid Mechanics. https://doi.org/10.1017/jfm.2017.686 Published online: 08 November 2017

參考資料：

• How to float your coffee creamer, MIT News, [ Nov 14, 2017]
• MIT Scientists Discover How Droplets Can Levitate on a Liquid Surface. .Science Alert.[ Nov 16, 2017]

The post 讓水滴能漂浮在水面上？你也能試試看的漂浮液滴魔法！ appeared first on PanSci 泛科學.

• 文／高崇文｜中原大學物理系 教授

上一回的阿文開講提到了江戶時期的蘭學者以及蠻社之獄。雖然蘭學者賣力地吸收西洋新知，然而總像浮光掠影一般。真正讓西洋科學在日本生根茁壯的，還是明治一代的學者們。

雖然他們本身並沒有在學術上發光發亮，但是卻紮紮實實地讓日本邁入科學大國之林。在這些學者中，最讓人津津樂道的莫過於日本第一位物理教授．山川健次郎。據說幾年前 NHK 大河劇「八重之櫻」他也有出場呢！就讓阿文為各位介紹這位傳奇人物的一生吧。

山川健次郎。圖/ 九州大學 

攘夷浪人的烽火年代

就在黑船第二次來到江戶、讓幕府無奈地簽下日美親善條約的兩個月後，一個男嬰誕生在會津藩武士的家中。這位武士是會津藩祿高一千石的「國家老」山川重固。所謂「國家老」是指藩主到江戶參勤交代時留守在領國，負責政務的家老。健次郎六歲時父親過世，剛滿十五歲的大哥山川大蔵（後來改名為山川浩）繼承家督，兩年後他的大哥就跟著藩主松平容保到京都去。而健次郎則是開始到會津藩的藩黌日知館接受以朱子學為主的武士教育。

當時京都正值多事之秋，自從在外國的勢力威嚇屈辱開國後，幕府的威信就一落千丈，許多打著「尊皇攘夷」的浪人們企圖假藉朝廷之力來從事各樣的政治活動，尤其令幕府頭痛的是他們以天誅之名四處暗殺與幕府相善的人物。過去京都的治安是由京都所司代負責。幕府有感京都所司代無法控制治安，於文久二年（1862年）設置京都守護職作為負責京都治安的最高機構，京都所司代轉為京都守護職轄下，而松平容保就是擔任京都守護職。

這是個將會津藩推入火坑的差事。當時會津藩正因為奉派負責蝦夷地的守備，早就財政吃緊，所以家臣們異口同聲地反對，而容保本人也再三地推辭，但是當時的幕府引用會津藩祖保科正之留下的家訓：「會津藩是為了守護將軍家而存在」，松平容保只好同意。據說當時聽到這消息的會津藩家臣在江戶藩邸互相擁抱肩膀慟哭地說：「由於這事會使會津藩滅亡（これで会津藩は滅びる）」。

保科正之是二代將軍德川秀忠的庶子，三代將軍家光的異母弟。家光臨死之際，把正之喚到枕邊，將四代將軍德川家綱託付給他。正之感念家光的重視之恩，在1668年時寫下了「會津家訓十五箇條」，其中第一條載明「會津藩是為了守護將軍家而存在，如有藩主背叛德川家則家臣不可跟隨(会津藩たるは将軍家を守護すべき存在であり、藩主が裏切るようなことがあれば家臣は従ってはならない)」。

會津家訓十五箇條。圖／江戶東京博物館

到了京都的會津藩與京都的「尊攘派志士」衝突不斷，尤其是會津藩招募的「新選組」更是被志士們視為眼中釘。最有名的一次衝突是「池田屋事件」。新選組因此事而聲名大噪，而尊王攘夷派則損失慘重，重要人物吉田稔磨、北添佶摩、宮部鼎藏、大高又次郎、石川潤次郎、杉山松助、松田重助死亡。桂小五郎（後來的木戶孝允）倖免於難。（池田屋在河原町三條附近，現在改裝成餐廳了。）長州藩在此事後為了替死去的同志而舉兵上京，引起禁門之變。結果長州大敗。尊攘激進派的長州，自此對公武合體派的會津和薩摩恨之入骨，稱之為「薩賊會奸」，從此會津與長州之間更是結下深仇大恨。

池田屋事件遺址位於京都（Wikimedia Commons, CC by 3.0）

到了慶應 2 年（1866年），支持幕府孝明天皇駕崩，幕府以及容保的立場逐漸變得不利。慶應 3 年（1867年），第 15 代德川幕府將軍德川慶喜實行大政奉還，隨後京都朝廷發出的王政復古大號令，使幕府、京都守護職、京都所司代等職遭廢。

其後，容保隨德川慶喜撤至大坂；未久，幕府軍和容保麾的下會津藩兵，在鳥羽、伏見與明治新政府軍展開交戰（史稱鳥羽伏見之戰）。由於對著代表天皇的御錦旗（菊花旗）開火，使慶喜、容保等人相繼變成「朝敵」，加上戰況不利，德川慶喜暗自帶松平容保與其弟定敬（京都所司代）等人，脫離戰場，同乘幕府軍艦「開陽丸」回到江戶。

容保讓出藩主之位予養子喜德。由於將軍慶喜對新政府態度恭順，所以容保也跟隨將軍表示恭順。以仙台為首的奧羽越諸藩，對因擔任京都守護職而招致怨恨的會津藩寄予同情，向奧羽鎮撫總督府（新政府軍）提出寬大處理會津的請願。會津又在奧羽越諸藩的中介下，寫下數封謝罪陳情書。可是總督府卻提出苛刻謝罪條件：要求將藩主松平容保斬首。在沒有任何轉圜的餘地之下，會津藩在三月進行軍事改革，把藩士按年齡分成青龍隊、白虎隊、朱雀隊、玄武隊。

被調離前線的白虎隊少年

十五到十八歲的少年編入白虎隊。年方十五的健次郎自然也在其中。但是在訓練時發現十五歲這組的少年根本無法操作重槍而被藩的重臣將他們從白虎隊的訓練中排除。自然地，健次郎也失去了出陣的機會。

慶應 4 年（1868年）四月十日會津藩與庄內藩合組會庄同盟，其後與奧羽越列藩同盟聯手繼續對抗新政府軍，容保在會津戰爭中率領藩士、藩民及新選組與新政府軍交戰。在會津若松城被圍困情況下力戰一個月，死傷達三千多人。在若松城被包圍時擔任總指揮的正是健次郎的大哥。而白虎隊員們在看到若松城被冒著濃煙時，以為城被攻破了，由於不願投降，二十名成員在飯盛山自刃。筆者在高中時看到日劇「白虎隊」看到這一幕時，忍不住鼻酸啊！

健次郎由於先前被從白虎隊訓練時被排除而沒有出陣，但是他在圍城戰時負責搬運彈藥，每天在槍林彈雨中穿梭，也算得上是出生入死。當九月連米澤藩都投降時，會津藩孤立無援，最後只好也投降了。幸虧薩摩軍監桐野利秋與長州軍監前原一誠為松平容保求情，最後容保免死但被送到東京囚禁，而由祿高 1500 石的家老萱野長修一肩擔起責任，切腹謝罪，因為地位更高的家老不是戰死就是下落不明。山川健次郎與其他投降的會津藩士都被囚禁在豬苗代，等候發落。

這時一件不可思議的事情發生在健次郎身上。在佔領會津的長州藩士中有一位名叫奧平謙輔，他與會津藩士秋月悌次郎在京都時就認識了。兩人雖身處敵對陣營卻惺惺相惜。秋月悌次郎想辦法與奧平聯絡上，他知道維新政府不會放過自己，卻向奧平請求將兩名會津藩的優秀少年當作他的書生帶到東京去。結果健次郎與小川亮兩人就在秋月悌次郎命令下，由在禁門之變曾救過長州藩士的僧人河井善順帶著他們逃出豬苗代與奧平會合。

抵禦來犯新政府軍進駐的會津若松城。圖／L’oeil étranger@Flickr

命運的巧合

後來健次郎跟著奧平到佐渡，明治二年五月他到了東京。這段時間健次郎拼了命地學習英語，而他的大哥以及姐妹們都跟著其他的會津藩士一起被送去斗南藩。名義上是三萬石，但是土地非常貧瘠，實收只有七千石。曾擔任過台灣軍司令官的柴五郎在斗南生活過，他曾回憶道當時一隻被獵人隔著河槍殺的狗，但是河冰太薄，獵人走不過來就丟在原地。他們家難耐飢餓，跟鄰居要了這隻死狗，吃了許多天後柴五郎嫌噁心吃不下去，柴五郎的父親大怒，罵道：

忘了你是武士的兒子嗎？我們被賊軍趕到這種窮鄉僻壤，會津武士要是餓死了，可是會被薩長那班小子笑話，會津國恥不除，這裡就是戰場！

柴五郎只能乖乖把狗肉吞下肚。山川大蔵雖然被任命為大參事，但是生活一樣非常辛苦，連自己的姐妹們都要出外勞動，才勉強維持溫飽，至於在東京寄人籬下的健次郎想來也是過得非常辛苦。

沒想到幸運之神再次眷顧健次郎！明治三年北海道開拓使．黑田清隆，為了培養開發北海道的人才，準備派出留學生到西洋留學。特別的是，不像之前派出的留學生都是獨厚薩摩長州的子弟，黑田清隆宣稱：為了適應北國嚴寒，特別選拔會津、庄內這兩個藩的子弟各一名。在奧平謙輔的大力支持下，健次郎在明治四年元旦在橫濱搭上汽船，二十三天後到達美國舊金山。

這趟旅程讓他見識到西洋科技的進步，讓他為了祖國的將來憂心忡忡。尤其到了美國之後，他發現美國人居然把日本當成是清國的屬國，更令他非常氣憤。原本以復興會津藩為一生職志的他，不知不覺變成了決心捍衛日本國的愛國青年。就算到了五十年後，健次郎還回憶著說，美國物質文明與當時的日本的宵壤之別，讓這群留學生對於日本能不能獨立地存在於國際社會都深感悲觀。所以他們心懷悲願，一心只想讓未來的日本能與西洋列強並駕齊驅。也在此時，山川健次郎決定把物理當作一生奮鬥的目標。

攻讀物理救祖國！

這個選擇乍看相當奇怪，物理跟救國有什麼關係呢？其實在十九世紀末 Herbert Spencer 的社會達爾文主義蔚為風行，「適者生存」被延伸到國際政治上。對被列強欺凌的國家的留學生而言，一國的生存就端看其文明的能力，尤其是西洋在物理、化學在當時有長足的進步，使得當時的弱小民族的年輕人充滿「科學救國」的想法。時至今日，這種奇怪的想法在許多國家依然陰魂不散呢！

健次郎在修了一年的基礎學科後，進入耶魯大學理工學院的前身．Sheffield Scientific School。由於該校沒有物理系，所以健次郎選擇最接近物理的土木工學。健次郎除了修習一般土木工程所需的專業學問之外，他還特地修了德文與法文、一些高階的數學課和天文學，此外還修了地理學。

對統計力學有重要貢獻的物理學家吉布斯（Josiah Willard Gibbs）從 1871 年起在耶魯任教，雖然他是 Department of Philosophy of Arts 的教授，但也有在 Sheffield Scientific School 教法文，所以山川健次郎應該上過吉布斯的課。事實上，吉布斯有將論文寄給國外同行的習慣，山川回日本後也收過吉布斯寄去的論文，但是找不到兩人交往的紀錄。倒是山川在學時間與任職在海軍天文台的天文學家 Simon Newcomb 建立交情，居中牽線的是在耶魯任教的 William Augustus Norton，Norton 為健次郎寫的介紹信還留在山川家呢。

山川在耶魯的修業也非一帆風順，入學一年半後他突然接到要他回國的命令，幸虧他的美國同學知道他的窘境，而商請其伯母出錢資助山川完成學業。明治8年 (1875) 健次郎終於完成學業，回到日本。隔年一月他到東京開成學校擔任助教（教授補）。開成學校的前身是安政四年 (1857) 創設的蕃書調所。文久二年 (1862) 改稱洋書調所，後又已稱開成所。明治維新之後多次更名，稱為東京開成學校，只有三年。其「開成」之校名，乃取自《易經．繫辭傳》中之「開物成務」，意即自蕃書調所時代之文獻研究中脫胎換骨，以進行實事實物之研究精神而命名。自一八七四年至一八七六年，即使只有一人在學亦依然開課之學科為法學、理學、化學、工業學、工學、物理學等。

東京開成學校之教師主要以外國教師為主；健次郎由於接受完整的西洋教育才能在此任教。隔年東京開成學校與東京醫科學校合併成立東京大學，這是日本第一所大學。健次郎除了要幫 Peter Veeder 教授上課外，還要編教科書、講義，連實驗課的器材也要由他來負責。當時日本並不平靜，不滿新政府的士族在各地舉事，明治九年冬天，對健次郎有再造之恩的奧平謙輔與前原一誠在荻企圖舉事，結果都被新政府砍頭，明治十年更爆發了以西鄉隆盛為首的薩摩軍起兵的西南戰爭。健次郎的大哥擔任征討軍的參謀立下不少功勞，而曾為會津藩主求情的桐野利秋澤與西鄉隆盛同一天戰死。隨著西鄉隆盛的死，明治時代進入下一個階段。

日本第一位物理教授

明治十二年（1879），健次郎成為日本第一位物理學教授。（註：兩年前，菊池大麓已經是日本第一個理學部（數學）教授，雖然菊池比山川年輕一歲，卻兩度前往劍橋，拿到碩士學位之故。）

山川除了繼續繁忙的教學活動，還開始訓練年輕一輩的物理學者。他曾帶著學生上富士山頂作實驗，也曾派學生到北海道測量當地的重力。他所講授的內容包含熱學、光學、電學、磁學、音響學等。他的講義後來編成書《新選物理学　明治20年代の自筆草稿の翻刻》，有一百七十頁呢。他的助教田中舘 愛橘日後也成為東京大學的教授，而他的學生長岡半太郎更是第一位名揚海外的物理學者。田中舘曾多次前往歐洲，在1888到1890年間在蘇格蘭格拉斯哥大學跟隨開爾文男爵學習，並且曾在德國柏林洪堡大學學習物理學。長岡半太郎則是前往歐洲，在柏林、慕尼黑和維也納等地學習，並師從物理學家路德維希·波茲曼，回國後進入東京帝國大學任教。

除了教學之外，山川也積極貢獻他的專業，像是明治十四年他所編寫的《東京府下火災錄》就是他用科學方法研究過去江戶所發生的大火的紀錄，並提出預防對策的著作。從東大留下來的紀錄，他還寫過介紹繞射光柵的《分光器觀測法小引》，以及介紹 1884 年在巴黎萬國電器公會通過以 106 厘米長、截面為 1 平方厘米的水銀柱的電阻為 1 歐姆的決議。還有一篇關於測定大理石熱導率的新方法的文章登在《東京帝國大學紀要．理科》上。在當時，物理主要還是被當作是一門實驗科學。

分光器觀測法小引。圖／東京數學物理學會記事

明治19年（1886年），日本頒布了帝國大學令，東京大學改名為帝國大學，採用分科大學制，並開始設置研究生院，成為一所名符其實的大學。

隔年，日本發布了學位令，由文部大臣頒發包含數學、物理學、化學、生物學、地學五個學科的「理學博士」。1888年（明治21年），山川健次郎成為第一個被東京帝國大學授予理學博士的人。其間，各帝國大學紛紛冠上本地名稱，為示區別，帝國大學的名稱前面添上「東京」二字。這一年他與村岡範為馳共同編纂的《物理學術語：和英佛獨對譯字書》則是將物理名詞分別以日文、 英文、 法文、 德文列出。這對物理學在日本有非常重要的影響。

村岡範為馳比健次郎年長一歲，他的父親是鳥取藩士太田静馬，是戊辰戰爭中用兵如神的大村益次郎的同學。他本人則在明治十一年（1878年）到史特拉斯堡大學留學。1881年（明治13年）他的炭素材料的電阻與溫度的關係的研究成果刊登在德文期刊《Annalen der Physik und Chemie》，讓他成為第一位出現在國際期刊的日本作者。這一年他拿到史特拉斯堡大學拿到博士學位。回到日本後他先在東京大學醫學部，後來到第一高等學校任教。編完字書後村岡再度赴歐，剛好聽到赫茲成功製造成電磁波的消息！回日本後他擔任過東京音樂學校的校長。之後他到京都新設的第三高等學校擔任教授，1897年（明治30年）京都帝國大學成立時，他轉到這裡擔任教授並且成立理學部物理學教室。跟山川健次郎算是一時瑜亮吧！

這一位白虎隊士轉身成為物理學者的奇人，在進入二十世紀後又會發生什麼樣的奇事呢？還請下回分解！

參考資料

1. 中文、日文、英文維基相關條目
2. 日本近代政治史 第二卷 信夫清三郎著 周啟乾譯
3. 山川健次郎とSheffield Scientific School–初期日米科学交渉史の一面，渡辺正雄著
4. 山川健次郎 
5. 白虎隊士から東大総長へ（山川健次郎）

本文轉載自《物理雙月刊》 ，更多文章請見物理雙月刊網站。

The post 這個男人，從攘夷烽火轉向物理救國－－山川健次郎參上！(1) appeared first on PanSci 泛科學.

中研院的國際研究生學程

在國際化浪潮下，許多大學畢業生希望到國外留學，開拓眼界、體驗跨國風情，但其實臺灣就有一個彷彿置身國外的學習環境！那就是中研院於 2002 年創立至今的國際研究生學程（Taiwan International Graduate Program, TIGP）。

在 TIGP 學程中，有機會和來自 36 國的外籍同學交流，並使用中研院的尖端儀器。上課討論為全英文授課，師資除了中研院的研究人員，也包含與學程合作的國內各校老師，圖／by 2017-09-12 TIGP Welcome Party。

你可能會好奇，為什麼外國人要來臺灣讀這個學程？臺灣人就讀又有何發展？

本文專訪兩位分別來自法國的 Lauriane 、來自德國的劉書凱，聊聊就讀 TIGP 遇到哪些困難和樂趣。另外，中研院周美吟副院長也將分享， TIGP 同學們未來職涯有哪些挑戰與機會。

Lauriane：「我想保護墾丁的珊瑚礁」

Lauriane 笑說：「我原本在法國研究山林生態，來臺灣以前從來沒有潛水過、也沒有看過珊瑚礁。」，圖／by 張語辰。

2014 年進入 TIGP 就讀生物多樣性學程後，指導教授陳昭倫研究員讓 Lauriane 自由選擇研究題目。 Lauriane 的博士論文以墾丁國家公園為研究場域，調查人們各種經濟行為、陸地活動干擾，對海中珊瑚礁生態系造成的影響。

珊瑚礁被稱為「海洋中的熱帶雨林」，擁有非常高的生物多樣性，也可比擬為人類的城市，每種生物在其中各司其職。

在珊瑚礁城市中，少了任何一種居民，都會對整個生態系產生變化，圖／from 氣候變遷下之珊瑚礁生態系－海洋末日傳說〉，中研院生物多樣性研究中心陳昭倫研究員。

除了生態考量，珊瑚礁也為人類帶來龐大的觀光經濟效益，如何保育珊瑚礁是臺灣正在面對的重要挑戰。

Lauriane 在課餘時間，會扛著各種檢測裝備、帶著潛水裝，跟著同伴一起搭車到墾丁海岸進行田野調查，包含眾多的檢測工作：例如採集海水、海岸線拍照、測量珊瑚礁起伏等等。

Lauriane 正在檢測珊瑚礁，圖／by Lauriane 提供。

進行潛水作業時，會因突如其來的激流而晃動、被海中礁石刮傷，有一次還被海流沖到遙遠的地方。甚至需要在颱風將近或剛走的時候潛水調查，才能了解不同氣候條件下，珊瑚礁生態系的變化。儘管聽來辛苦， Lauriane 覺得臺灣的珊瑚礁非常美，能夠為保護珊瑚礁貢獻一份心力，一切都很值得。

珊瑚礁城市的居民：小丑魚正置身於海葵的保護，圖／by Lauriane。

珊瑚礁城市的居民：裸鰓類（Nudibranchia），常被簡稱為海蛞蝓，圖／by Lauriane。

以往大家對保育生態系的想法，是把人類視為最大的破壞因素，所以採取禁止人類進入的保育政策。

Lauriane 的想法是：其實人類也應視為生態系的一部分。

因此，除了田野調查， Lauriane 也跟其他實驗室合作，請教墾丁當地居民及遊客，了解大家如何運用墾丁自然資源的經驗與建議。希望能協助找出兼顧當地觀光經濟發展、又能對珊瑚礁保育有益的規範，以免強硬、難以遵守的規定，最後卻無助於任何一方。

Lauriane 也觀察到臺灣的過漁現象（overfishing）非常嚴重，也就是捕撈過度。她說，以臺灣的地形而言，中央山脈佔了大量的面積，可供農業耕作的用地其實並不多，應該要好好保護海洋，因為那也是臺灣賴以為生、相當珍貴的自然資產。

Lauriane：「臺灣城市離大自然非常近！」

在中研院 TIGP 讀書的空閒時間， Lauriane 喜歡到戶外呼吸新鮮空氣。甚至曾經南港山縱走，一路走到象山，這對她而言就是生活的一部分。研究壓力大時也會打橄欖球，藉由運動來放鬆。

被問到臺灣學生和外籍學生有哪些不同？ Lauriane 笑著表示，臺灣學生非常用功，連吃飯時間也都坐在電腦前，邊工作上網、邊吃便當。但她無法，一定要趁用餐時間出去喘口氣、喝杯咖啡，和朋友聊天交換想法後，回來工作精神會更好、也更有效率。

另外，她覺得臺灣的交通太方便了！幾乎每個地方都有大眾交通工具可以到達，想去淡水、陽明山、太魯閣都很方便。「我有時候會帶著潛水裝備，搭火車、跳上公車，就到了北海岸可以潛水。而這車費還不會太貴！」 來自法國的 Lauriane 略感驚奇地說。

Lauriane 潛水時拍攝的海底風景，圖／by Lauriane。

被問到中研院是否為適合做研究的地方，Lauriane 提到，這裡擁有一般大學無法媲美的豐沛資源。研究珊瑚礁生態系，需分析比對不同時間地點採樣的數據，就能使用同棟研究大樓的超級電腦，比起用一般電腦運算，研究流程快上許多。也能借用不同實驗室的儀器設備，甚至想問什麼領域的資訊，這邊就存在各領域的專家，而且非常樂意幫忙。

最後，Lauriane 建議想要申請中研院 TIGP 的學生，一定要慎選研究主題，特別是像她要到戶外進行田野調查的研究生。因為上課時間會跟田野調查時間衝突，需要在選擇題目時就想好如何分配上課、田野調查、寫論文的時程，才能如期完成畢業的目標。

劉書凱：「我在德國出生，回臺灣挑戰自己」

現正讀於 TIGP 永續化學與科技學程，德籍留學生劉書凱的父母是臺灣人，但從小就移居德國，並接受德國教育。大學時期得知臺灣中研院有 TIGP 國際研究生學程，決定換個學習環境挑戰，並好好練習自己的中文能力。他也小聲地說，到亞洲國家玩，從臺灣也會比較方便。

「我想用在德國培養的想法習慣，結合臺灣這裡的想法習慣，來試試看如何做實驗」劉書凱說，圖／by 張語辰。

劉書凱參與實驗室團隊研究 Carbodicarbenes（同碳雙碳烯），結果發表至化學知名期刊 Journal of the American Chemical Society。

被問到能否用白話文說明自己在研究什麼？劉書凱表示，指導教授王朝諺研究員的實驗室是在研究「有機金屬化學」。而自己主要負責尋找有什麼新的化學方法，幫助合成出新的金屬催化物，再給實驗室成員試驗能否產生新的金屬反應、或優化原本的金屬反應。目標是讓化學材料的合成步驟更簡便，減少合成的時間與成本。

剛回臺進入中研院就讀 TIGP 時，劉書凱表示有一點不適應環境，雖然他懂一點中文，但是發現大家講話都飛快到聽不懂。有時候和家人還要講台語，會產生錯亂。

Learning by doing. 不管中文是講錯講對，直接開始講。

「臺灣人知道我是在外國長大，都蠻願意直接跟我講中文哪裡說錯了」劉書凱說，現在中文也進步到能輕鬆地聊天。另外也提到，中研院的助理們很熱心地幫忙各種事，讓他能夠漸漸適應臺灣生活。但也有他無法適應的挑戰，例如天氣、臺灣開車的方式，還有每次看臺灣新聞也都會搖頭。

劉書凱提到，曾和實驗室老師成員一起烤肉、泡溫泉，但最近這一年很少出去玩，因為自己跟朋友現在都忙著做實驗、準備博士班的口試。「現在已經來這邊第三年，我老闆(指導老師王朝諺研究員)說四年內要畢業，不然要把我踢出去，趕快趕快！」劉書凱笑說。儘管如此，他覺得順其自然，不要給自己過高的期待或壓力，而是按部就班地完成眼前的事情。

周美吟副院長：「TIGP 提供紮實的學術訓練」

中研院周美吟副院長表示，當初設立 TIGP 的目的，是運用中研院不輸給國際、甚至有些還好過國際的儀器和師資，透過學生自己實驗、處理問題、和不同國籍的同學交換想法，培養出獨立思考、研究的能力。

由於全課程皆為英文授課，並且有八成的學生為外籍生，對於想留學國外的臺灣學生，先來中研院熟悉這種國際環境、訓練好基本研究功夫，再出國延伸不同領域也是一種選擇。

畢業後，除了會拿到該學程合作學校的學位畢業證書，還會獲得中研院的結業證書，目前共有 12 個學位學程，而合作學校共有 10 所。現階段學程多為數理與生科領域，未來將會視產業發展，新增更多的學程，如有跨校合作的機會，也會發展人文領域的學程。

中研院 TIGP 各學程與合作學校系所，圖／from TIGP。

有些人會認為，中研院偏重於基礎科學研究，可能工作出路較窄。周美吟副院長說明，到了業界，要解決的不會只有單一面向的問題，有時需要跨領域的知識，有時要和不同團隊合作。如何運用紮實訓練的先備知識、快速切換思維，這是 TIGP 透過課程與實作可以培養的靈活能力。

當然，求學培訓過程需要時時注意產業動向。為此，定期透過就業博覽會與業界人士接觸、到育成中心參訪了解環境。學生們票選想聽台積電張忠謀董事長的演講，也如願邀請到張忠謀先生來分享產業的思維與經驗。

近年政府及業界積極提倡新南向政策，其實歷年來 TIGP 也有許多來自東南亞的同學，帶來了充滿熱情的文化、與各個國家多元的智慧。

來自不同國家的 TIGP 學生，端午節一起參與划龍舟活動，激起跨文化交流的水花，圖／from 2017-05-30 Dragon Boat Race。

玩樂是人之常情，被問到中研院有哪些娛樂活動，周美吟副院長笑著說，中研院就坐落在捷運南港展覽館附近，並且有直達台清交、中央、陽明等大學的免費接駁車，到市區不會太遠。

「我想中研院這裡除了學術研究，也有足夠的生活樂趣可以探索」周美吟副院長說，圖／by 張語辰。

除了不定期有免費的音樂會、電影放映，近年健身運動風氣盛行，院內有設施完善的綜合體育館，不乏切磋心肺與肌耐力的夥伴。還有瑜珈社、潛水社、寶可夢社等，認識志同道合的朋友。在中研院就讀國際研究生學程（TIGP），除了學術交流，也讓興趣成為跨國交流的語言。

參考資料

1. 中央研究院 TIGP 網站（Taiwan International Graduate Program）

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

The post 外國學生來台灣研究什麼？中研院國際研究生學程 appeared first on PanSci 泛科學.

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託，泛科學企劃執行

撰文／陳衍達 │ 自由寫手

今年（2017）九月，環保署公告了 13 種食安疑慮物質為毒化物。其中大部分物質都曾爆發過違法添加的新聞，如孔雀綠和皂黃等時不時出現在媒體報導上，惡名昭彰的三聚氰胺、順丁烯二酸更曾攻陷少則一週大至一個月的新聞版面。

不過今天，我們要來介紹一個較鮮為人知、卻赫然名列其中的毒化物 –– 對位乙氧基苯脲，又俗稱為甘精或甘素。和其他同屬甜味劑家族的成員們如阿斯巴甜比起來，甘精算是很早就被發現的物質，也曾經受歡迎過，但問世沒多久就因為毒性疑慮被打入冷宮，算是命運較為坎坷的甜味劑。

甜味劑指的是添加在食品中、賦予食品甜味的物質。圖／jackmac45@pixabay CC0 Creative Commons

什麼是甜味劑呢？它的定義是添加在食品中、賦予食品甜味的物質，舉例來說，甘蔗本身有甜味，所以不算是甜味劑，但從甘蔗榨出的汁液中純化出來的黑糖或砂糖，如果添在其他料理或是食品中，就算是甜味劑。

人類追求千年的那一味：甜！

【一磅的糖等於兩盎司的人肉】約一萬年前，新幾內亞島開始種植甘蔗，而後傳至亞洲大陸，再經印度人、波斯人及阿拉伯人傳至歐洲。地理大發現時，航海家發現美洲氣候適合栽種甘蔗，建立起殖民地並引進甘蔗。除了壓榨當地勞力，更從非洲運來大量黑奴，數百萬人死在不人道的勞動環境或是企圖逃跑的路上。後來在歐洲抵制血汗糖業的運動中，便有一句宣傳詞如下：「一磅（約 454 公克）的糖等於兩盎司（約 57 公克）的人肉。」[1]

自古以來，甜味對大多數人來說是美好的味道，從西元前就有人類使用甘蔗和蜂蜜的紀錄，而在「馴化」水果的時候，也常以提升甜味為培育目標。在近代化學以前，人們對甜味的渴望大多只能從大自然中獲取，但到了羅馬帝國，史上第一個人造的甜味劑 –– 醋酸鉛登場了！

依據羅馬元老與史學家 Cato the Elder（拉丁文：Cato major）編寫的《論農業 De re rustica》記載，人們會將葡萄汁倒進鉛製的槽中加以烹煮調味，即是利用鉛會和醋酸反應的特性，從槽體中溶出產生具甜味的醋酸鉛[2]，這樣一來，一方面降低了葡萄汁的酸度，另一方面提升甜度。不過因為鉛會對人體的造成健康危害，所以現在這種作法已被許多國家禁用。

生於憂患，各種甜味劑的誕生

十九世紀初，拿破崙在歐洲各地戰場上馳騁，戰爭帶來的物資短缺讓君主們不得不尋找蔗糖、甜菜以外的甜味來源，在這種氛圍下，法國化學家 J. L. Proust 和俄羅斯化學家 G. S. C. Kirchoff 分別透過萃取葡萄汁以及水解澱粉獲得葡萄糖[3]。

像這類透過萃取天然物或是由天然物水解而成的甜味劑便稱為天然甜味劑，許多點心、飲料會使用的玉米糖漿也屬於此類，這些廉價且不需花時間種植的替代品，在戰爭期間變得更加不可或缺，可說是一種生於憂患的食品添加物。然而，天然甜味劑的結構基本都是碳水化合物，隨著使用量增加，糖尿病和肥胖開始變成大家關注的議題。因應這個趨勢，市場上出現了低卡甚至無熱量的人造甜味劑（人工甘味劑）。

source：Clay Junell

人造甜味劑中打頭陣的是糖精（saccharin），1878 年美國化學家 C. Fahlberg 在做完研究煤溚的實驗忘記洗手就去吃飯，意外發現了糖精[4]。糖精是化工產品，據說吃下去之後除了有蔗糖的 300~400 倍甜度以外，最後還會有一點金屬味，但因為可以大量生產，即使在一戰之前就已經發現有健康疑慮了，仍在戰爭中被大量運用，直到現在仍被允許少量添加在某些食品上[5]。

不久之後，我們的主角甘精（dulcin）也在 1884 年問世了，它的甜度沒有糖精那麼暴力，不過也比蔗糖甜了 250 倍，而且少了糖精的金屬味。甘精的化學結構是尿素的一個「氫」被「苯」取代，苯接著尿素的位點對面再接上一個「乙氧基」，所以又被稱為對位乙氧基苯脲。雖然整體上性能較糖精優良，但因為晚了點出生，所以沒像糖精那樣對社會造成那麼大的衝擊。

甘精的化學結構如圖，尿素的一個「氫」被「苯」取代，位點對面再接上一個「乙氧基」。圖 from wikimedia BY CC0 Public Domain

二戰之後，糖精和甘精先後在動物實驗中發現分別對膀胱和肝有致癌性，雖然之後兩者皆被國際癌症研究署（IARC）歸為「對人體致癌性沒有充分證據」的第三類致癌物，多數國家仍然嚴格規範期使用範圍及用量。IARC 的分類之後，糖精慢慢重新被大家接受，但甘精因為在日本發生了幾起食用過量造成的中毒甚至死亡案例，被日本政府禁用。

看懂法規與劑量計算

回到臺灣的法規，衛福部公布可添加於食品中的甜味劑有 25 項，有其限定使用範圍及限量，且為正面表列，意即除了公告物質以外，其餘甜味劑皆不得使用於食品上。這些物質包括我們耳熟能詳的阿斯巴甜、D-木糖醇，還有剛剛提到的糖精與它的鈉鹽（糖精鈉鹽），以及較常因為超標而見報的環己基（代）磺醯胺酸鹽。後面這兩種物質和甘精同屬 IARC 分類的第三類致癌物，其使用範圍限於瓜子、蜜餞、梅粉、碳酸飲料、代糖錠劑等產品（像是曾有人將環己基（代）磺醯胺酸鹽加在水果上就不行喔），且各種用途有不同的允許使用量。

最後帶大家來看一個簡單的例題：以食藥署在 2015 年發布的一份「市售八仙果監測」不合格清單為例（編按：下載後請更改副檔名為 .doc 即可開啟），糖精的使用限量為每公斤產品不得使用超過 2 公克（2g/kg），環己基（代）磺醯胺酸鹽的則為 1 g/kg。

在計算是否超標時，需先將測得知兩種物質濃度「分別」除以各自的標準值後相加。以此清單的編號 2 來看，雖然其糖精濃度 0.97 g/kg，環己基（代）磺醯胺酸鹽濃度 0.84 g/kg，都沒有超出各自的標準，但綜合的指標 0.97/2 + 0.84/1 = 1.325，仍然超標，不能於市面上販賣喔！

編按：甘精現已依毒性化學物質列管為第四類毒化物，無論製造、輸入、使用、販賣等，都需申請核可才可以運作，而且必須定期申報運作情形，透過上述核可及申報制度，可以瞭解其流向，此外，需在容器包裝上標示「禁止用於食品」，以降低物流用的可能。

參考資料：

1. 國家地理雜誌－Sugar Love（a not so sweet story）
2. Acta theologica. Supplementum.－Lead Poisining in Ancient Rome
3. 《Crop Production: Evolution, History, and Technology》
4. Mental Floss－The Sweet and Not-So-Sweet History of Saccharin
5. 食品添加物使用範圍及限量暨規格標準
6. 食品衛生学雑誌－ズルチンによる食中毒事件

The post 喔你的甜蜜，刺痛了我的心！從甘精看甜味劑發展史 appeared first on PanSci 泛科學.

• 文 / 彭士桓｜畢業於臺灣大學分子醫學研究所博士班，目前服役中。熱愛科學與文學，希望能將科學利用文字與大眾連結。

身為一個從小到大怕狗的人，一定知道「不要看牠，牠就不會過來」這件事。這就好像上課時，老師問了一個你不會的問題，為了不要被老師點名回答，故意不看老師一樣。但這樣真的有用嗎？

source：PublicDomainPictures

或許我們可從這篇今年（ 2017 ）發表在《科學報導》（Scientific Report）的研究（Kaminski, Hynds, Morris, & Waller, 2017）略窺一二，而此研究也將讓你知道狗狗的表情到底只是個體情緒的展露還是自主的表情控制所致？

看不看狗狗、有沒有食物，有什麼差別？

本研究隨機挑選了 24 隻家犬（不同品種的 13 隻公犬及 11 隻母犬，平均為 4.75 歲）參與本次實驗，唯一條件是這些寵物狗必須可自在地與陌生人處在陌生的環境中。這些實驗對象的飲食並無限制，而實驗中使用的食物為其日常餐與餐之間所餵食的食物。

實驗在一安靜的房間（2.85  公尺 X 3.6 公尺）中進行，與實驗者距離一公尺遠，而攝影機固定於三腳架上，紀錄著實驗犬的臉部表情。實驗過程如下圖：

實驗過程圖，圖／from Kaminski et al. 2017。

實驗中有四種狀況（所有實驗犬皆有接受 4 種情況各兩次，兩次實驗間隔四天）

1. 關注有食物：實驗者面對狗狗，手中捧著食物
2. 關注無食物：實驗者面對狗狗，手中沒有食物
3. 無關注有食物：實驗者背對狗狗，手放在背後捧著食物
4. 無關注無食物：實驗者背對狗狗，手放在背後沒有食物

而關於實驗犬臉部表情改變的判斷，則是根據臉部動作系統 DogFACS（Waller et al., 2013）的標準進行量化。而該系統是根據臉部的解剖生理進行制定。

實驗犬臉部表情的改變是根據臉部動作系統，圖來源。

下表為實驗測試的項目：

實驗發現，在比較人類關注與無關注的情況下，結果只有兩個實驗項目達到顯著差異：分別為 AU101（內側眉毛揚起）以及 AD19（舌頭吐出）。在人類關注下，狗狗的眉毛會明顯地揚起並露出舌頭；而讓狗狗看見食物並不影響其面部表情及行為。

在人類關注下，狗狗的眉毛會明顯地揚起並露出舌頭；而讓狗狗看見食物並不影響其面部表情及行為。source： Matthias Zomer

作者認為這樣的結果顯示：在人類注視時，狗狗的臉部表情改變是由於想要互動，而非只是單純表達獨立個體的情緒狀態。舌頭的吐出可能為壓力、散熱或是放鬆的狀態，這無法藉由單一解釋其動作的背後原因。

而關於眉毛揚起，在2013 年 Waller 的研究中也發現，在收容所頻繁揚起內側眉毛的犬隻被領養的速度越快。這有兩種解釋，因為內側眉毛的揚起會使狗兒看起來更悲傷，因此激起了人們的同情心。另一可能為此動作會使眼睛更大，更像嬰兒般而激發人類的本能。總而言之，人類對於狗狗這樣的表情較有反應，狗狗為了要有更多的溝通，當然會做出這樣的表情。

source：Torsten Dettlaff

所以我們可以得知，眼神接觸的重要性。下次想要與人或狗溝通時，記得要「四目相交」！但如果你非常怕狗，或許還是盡量減少對牠的關注吧。

參考資料

1. Kaminski, J., Hynds, J., Morris, P., & Waller, B. M. (2017). Human attention affects facial expressions in domestic dogs. Scientific Reports, 7(1), 12914. 
2. Waller, B. M., Peirce, K., Caeiro, C. C., Scheider, L., Burrows, A. M., McCune, S., & Kaminski, J. (2013). Paedomorphic Facial Expressions Give Dogs a Selective Advantage. PLoS ONE, 8(12), e82686. 

The post 你有沒有在看牠，會影響狗狗的臉部表情？ appeared first on PanSci 泛科學.

• 文／高崇文｜中原大學物理系教授

上一回的阿文開講，介紹了山川健次郎的前半生，但是他的人生故事還沒結束喔！讓我們來看看，在一路追求「文明開化」的時代中，他又遇到了什麼有趣的事。

追趕西洋科技的腳步

1895 年底，倫琴發現 X 光的消息轟動整個物理界，當時正在柏林的長岡半太郎很快地就將這個消息傳回日本，長岡也是第一個親眼看到第一張 X 光人體（手）照片的日本人。很快地，日本的物理界開始嘗試複製倫琴的實驗。

第一組成功的團隊正是東大的山川健次郎與他的助手鶴田賢次。當時實驗用的克魯斯管（Cathode ray tube，陰極射線管）還是鶴田自製的呢。第一高等學校的教授，也是長岡的同學水野敏之丞在 1896 年 3 月 25 日在東洋學藝雜誌登了一篇文章，除了介紹倫琴的發現，也提到山川與鶴田的 X 光實驗，而 5 月 17 日在東京數學物理學會年會中，山川還給了一場演講介紹 X 射線，展示了一些用 X 光照在小刀的照片。

在京都的村岡也不甘示弱，在島津製作所的島津源藏、源吉兄弟的幫助下，在 10 月 10 日成功照了日本第一張 X 光人體照片！當時他們所使用的克魯斯管，現在被珍藏在京都大學中。1897 年島津製作所就做出日本第一台教育用的 X 光機，1909 年更作出第一台日本製醫療用的 X 攝影機。日本的物理學者努力迎頭趕上西洋的拼勁在 X 光這件事可見一斑。

關於鶴田賢次還有一件趣聞。看過夏目漱石的《我是貓》的讀者，一定還記得書中的理學士天天在研究室磨珠子，還被主人翁苦沙彌問到「天天磨珠子可以拿博士嗎？」之前阿文介紹過，寒月其實是寺田寅彥，但是天天在研究室的其實是寺田的同事鶴田。鶴田在 1899 年到歐洲留學，1903 年回國後成為教授，看來磨珠子不僅可以拿博士，還能當教授呢！

日本第一張X光人體照片。圖／SHIMADZU

「技術に堪能なる士君子」

山川在明治 34 年（1901 年）在菊池大麓的強力推薦下，成為東京帝國大學的總長。之前他已經是東京大學理科大學長（相當是理學院院長）。許多曾經背過「朝敵」之名的會津藩士聽到這個消息後都流下欣慰的眼淚。他在三年後成為貴族院勅選議員。貴族院勅選議員是由天皇任命的終身職，日本帝國議會在設立之時就設置了  61 個名額，資格是對國家有勳勞、或有學識的 30 歲以上的男子。

但是，健次郎的總長只做了 4 年。明治 38 年（1905 年）日俄戰爭後，由於日本沒有從戰敗的俄國身上取得賠款，東大的法科教授．戶水寬人反對樸資茅斯和約，而向宮內省提出上奏文，這惹怒了當時的文部大臣久保田讓。先前戶水曾在開戰前夥同其他六名教授在報上刊登意見書，對政府遲遲不敢對俄開戰提出質疑，之後戶水在日俄戰爭中就不斷提出煽動民眾要求俄國割土賠款，而遭到久保田讓以文官分限令而將戶水休職。這一次，久保田居然強迫山川健次郎辭職。山川無法接受這種作法，憤而提出辭呈，四個月後久保田批准山川的辭呈，任命農學部教授松井直吉擔任總長，這馬上引發了東京帝大與京都帝大的教授集體辭職，松井上任十天就受不了辭職了。久保田讓騎虎難下，只好黯然下台，而戶水寬人則在隔年一月復職，但山川堅拒重回總長的位子，而由濱尾新擔任新的總長。

但是賦閒之後的山川很快又有新的任務。北九州以礦業起家的實業家安川敏一郎，邀請健次郎出任他出資成立的明治專門學校（今天九州工業大學的前身）的校長。安川敏一郎是福岡藩士出身，他的生平也十分傳奇，他的長兄徳永織人在明治四年因為假鈔事件切腹以示負責，他原本在東京的慶應義塾就讀，但是他的三兄幾島徳在明治七年的佐賀之亂中身為官軍小隊長戰死，他只好回鄉。他後來從事礦業發了大財、還支持孫文的革命活動，不但提供孫文藏身之處，還給他每月五百元當生活費呢。他的事業版圖擴張到港口、電機、鐵道、製鋼等等，形成安川財閥。當時日本還沒有私人興學，安川可以說是創風氣之先，成立一所以採礦、冶金、機械三學科為主的四年制專門學校。

但是山川健次郎主張的教育理念，卻是「技術に堪能なる士君子」，就是擁有精湛技術的 gentleman。除了知識的灌輸，山川還特別地強調「德育」的重要。他對明治末期社會汲汲營利、以文明開化之名而枉顧道義，時有貪贓枉法的傳聞的不良風氣有相當嚴厲的批判。這所學校在 1909 年 4 月 1 日正式開學，大正十年（1921 年）改成國營，戰後改稱九州工業大學。山川在擔任明治專門學校校長時，數學、物理、化學等基礎科目時數是官立大學的一倍半以上呢。反觀現在一些台灣的大學的工科一直削減普通物理學的時數，甚至兩學期變成一學期，真是叫人搖頭！

物理學者 v.s. 當代超能力者

最能彰顯山川一絲不苟，事實求是的事蹟末過於喧騰一時的「千里眼」事件了。明治四十二年（1909年）8 月 14 日的東京朝日新聞以斗大的標題「不思議なる透視法」描述在熊本一位 23 歲的婦人．御船千鶴子擁有不可思議的透視神通，可以看到人體內部來醫病，甚至還能尋找礦藏！

明治四十二年（1909年）八月十四日的東京朝日新聞：不思議なる透視法。圖片來源：『新聞集成明治編年史. 第十四卷』，国立国会図書館

隔年，東京大學文科大學的心理學助教授福來友吉開始展開通信實驗。他將裝有名片的信封用漿糊黏好封口，再蓋上自己的印鑑，信封裡面的名片，部分用錫箔包覆名片的一小部份，部分用錫箔完整地包覆。這些信封也是完全不透光的，無法從外面看到名片的內容。他準備了19封這樣的信封，寄給千鶴子進行實驗。

千鶴子後來回寄了 7 封信，並且附上自己對信封裡內容的觀察，少掉的 12 封信，千鶴子宣稱 3 封是在打瞌睡時不小心掉到火盆裡燒毀了，9 封是因為透視時太過疲勞所以中止了，但這 9 封信也沒有寄回給福來。最後福來博士收到的就只有 7 封信。但是這 7 封透視的結果令人驚訝，因為幾乎大抵都答對了，有些地方有了錯字，像把「深井虎藏」看成了「深水虎藏」，福來博士似乎不在意這些瑕疵，非常滿意於這樣的結果，結果他親自前往熊本，與千鶴子進行面對面的實驗。

兩個月後，福來友吉與在京都大學專研精神醫學的今村新吉兩個人再次來到熊本，讓千鶴子做透視封印的實驗。一開始沒有成功，後來他們改變方式後，居然成功了！興奮的福來友吉回到東大後報告結果，轟動一時，引起山川健次郎的興趣。

今村新吉、井芹経平、御船千鶴子、清原猛雄、福来友吉。圖／『日本「霊能者」列伝』（宝島社）

所以明治 43 年（1910 年）9 月 14 日，御船千鶴子在東京接受山川的測試。山川放了 20 個鉛管，裡頭有一捲紙，上頭有字。採用鉛管的原因是連 X 光都無法透過。千鶴子對著一個鉛管看了半天，最後說裏頭的字是「盜丸射」，當場將鉛管鋸斷拿出紙捲，上面果然是「盜丸射」三個字！但是山川卻百思不得其解，因為他預備的 20 個鉛管中的紙捲根本沒有這三個字！結果似乎是福來拿給千鶴子練習用的鉛管。這引起山川的懷疑。

接下來 9 月 15 日與 17 日，實驗持續進行，雖然結果好壞參半，但是比起第一天的實驗，後來實驗的嚴謹程度大大不如，舉例來說，千鶴子透視時宣稱四周不可以有人，最後一次實驗千鶴子更是以身體不適為由來解釋其失敗，所以社會的反應由熱轉冷，甚至有人認為這只是一場騙局。

不久又出現了一位自稱能以念力在照相板上感光的四十歲婦人長尾郁子，甚至還對千鶴子冷嘲熱諷。福來與今村在 11 月到香川測試長尾郁子的「超能力」，明治 44 年 1 月 4 日，山川再次出馬，親自來到香川丸龜市檢驗長尾是否真的能「念寫」。同行的還有東京帝国大学物理学教室講師藤教篤。結果發現長尾的超能力疑點重重，長尾郁子堅持測試必須測試者必須先將題目放到她安排的「預備室」，還不准修改，放問題的信封也不許封起來，念寫的字還必須由長尾郁子指定。山川還發現透視用的封筒居然還可以開啟的！而念寫的實驗山川則是搞了個烏龍，助手忘了裝照相版！ 不過長尾的超能力是假的傳聞卻已喧囂塵上。更慘的是，八天後爆發長尾郁子與投宿她家的催眠師有婚外情的八卦，結果大眾的眼光全轉移到了八卦，而超能力是真是假已經被拋諸腦後了。

明治 44 年（1911年）1 月 19 日，不堪大眾異樣眼光的御船千鶴子服下重鉻酸鉀自殺，而長尾郁子也在 2 月 26 日因為急性肺炎而一命嗚呼。福來友吉依然醉心於超能力的研究，還寫了本《透視と念写》，被當時的東京文科大學長上田萬年給「休職」了。而藤教篤則出了一本《千里眼實驗錄》，山川還為這本書寫了序文。台灣的看官們應該還記得「隔空抓藥」被抓包的往事吧。阿文我就不多說了。

山川所使用的20個鉛管其中之一。圖／『日本「霊能者」列伝』（宝島社）

據理力爭的國家主義者

古河財閥在 1906 年提出「福岡工科大學、仙台理工大學、札幌農科大學」建築建設的捐贈金，因為資金籌措的困難，一直遲遲無法設立的九州帝國大學的設置有了轉機。明治 44 年九州帝國大學成立後，找來山川成為第一任總長。山川原本一直婉拒，但是最後還是勉為其難地上任了。

但就在他即將回任東大總長之前，發生了「不敬事件」。這件事是起因於明治四十四年 11 月 10 日，明治天皇的火車在門司驛發生列車出軌的意外，隔天負責的鐵路員工清水正二郎留下遺書臥軌自殺以示負責。當時社會一片讚美之聲，福岡的玄洋社甚至主張蓋一個彰顯碑。但是 12 月 2 日福岡日日新聞刊登了山川的文章，引起一陣撻伐－－山川反對建碑，對鐵路職員的自殺表示同情但並不贊同，更談不上讚美。他還在文中抨擊學校火災時老師搶救學生前，居然先去搶救天皇照片（御聖影）的做法，玄洋社的《九州日報》因此不斷攻擊山川，連文部大臣在帝國議會都遭到眾議員荒川五郎的責難。所幸當時的首相西園寺公望支持山川的說法才大事化小，但山川從未收回他的意見。雖然這件事差點造成他無法回任東大總長，但是最後他還是成功地回到東大擔任總長。那年 12 月他被封為男爵，不過他的哥哥山川浩早在明治 31 年（1898 年）就以軍功被授以男爵了。

雖然山川是一個強烈的國家主義者（他在明治專門學校以及九州帝大都要求學生上軍訓呢），但是與後來昭和時期的國家主義者不同的是：山川也是學術獨立、大學自治最堅定的支持者。當京都大學總長澤柳政太郎以刷新教學為由一口氣免了七位教授的職務，其中包含了村岡範為馳！這件事引發京都法科大學對澤柳的抗爭，爭執的關鍵是教授的任免權是由教授會決定，而非官派的總長。

最後澤柳總長於 4 月 28 日引咎辭職，而由山川健次郎兼任京都帝大的總長一直到隔年的 6 月。而這件事也成了日後校長直選的契機。大正七年他還曾到荻市，還特地去參拜恩人奧平謙輔的墓。在他心目中，奧平是真心愛國的志士，不是反賊。在他留下來的遺稿中，還有《奥平謙輔先生》一文。

山川人物史番外篇：鹿鳴館之花

比起健次郎，他的妹妹山川捨松（原名咲子）恐怕更為傳奇。她比健次郎小六歲，是家中的么女。當黑田清隆派出留學生時特地選了一些女留學生，這在當時是破天荒之事。山川捨松就是第一批五個女留學生之一。到了美國之後，她在 Leonard Bacon 牧師家中寄宿四年，學習英語以及美國社會習俗。之後她進入Vassar College 就讀，三年後以magna cum laude 的榮譽畢業，還擔畢業典禮的畢業生代表。

可是，當她意氣風發地回到日本就處處碰壁。就在一起留學的同學永井繁子的婚宴上，她遇到了新近喪妻的陸軍卿大山巖，大山巖是維新功臣西鄉隆盛的表弟。他見到捨松後驚為天人，探聽之後知道是山川家的女兒後，馬上央請表弟西鄉從道向山川家提親。大哥山川浩當場以「山川家乃賊軍的家臣」為由婉拒，不料西鄉從道卻表示：「大山與我都是逆賊的家人」。話都說到這份上，山川浩也只好點頭了。（西鄉隆盛是在六年後才被特赦，當時還是被視為逆賊）。明治16年（1883年）11月8日，兩人結為連理。

山川捨松（圖片來源：Wikimedia Commons）

據說大山巖的薩摩腔太重，所以兩人是以英語溝通，因為大山巖也曾經在歐洲留學過。當時日本為了將幕府時期簽訂的不平等條約積極發展外交，甚至蓋了鹿鳴館當做宴席外交的場所，向西洋諸國展示為新後的日本是文明的近代國家，所以在鹿鳴館舉辦西洋式舞會是國家外交的一環。無奈當時日本的官員不黯西洋禮節，穿上西洋服裝卻顯得格格不入，被戲稱為在跳「滑稽な踊り」。但是面容姣好身材高佻的大山捨松在其中卻顯得悠游自在，再加上她受過西洋高等教育，還能講英語、法語與德語，讓各國使節驚嘆不已，所以捨松被稱為「鹿鳴館之花」。而大山巖在日清、日俄兩場戰爭後戰功彪炳，位極人臣。

兩人之間生有兩男一女。長男大山高不幸在海軍兵学校畢業後，在松島艦服役時在台灣馬公附近因意外沉沒而殉職。次男大山柏則是在軍旅生涯不得意後，成為日本史前史考古學的權威。女兒久子則是嫁給男爵井田磐楠。與捨松一起到美國留學的津田梅子，後來開設了津田塾大学的前身津田英学塾。

山川捨松於大正8年（1919年）因染上當時大流行的流感而過世，隔年健次郎自東大退任。昭和6年（1931年）因胃潰瘍過世。

他晚年專心著作的《会津戊辰戦史》在死後昭和七年才出版。在山川的心目中，自己應該一直都是會津藩士。據說他的女兒小時候如果成績不好、達不到父親的要求，健次郎就會對她大吼：「你是武士家的女兒嗎！」如果女兒沒有回應，健次郎就會繼續用同樣的話吼她，直到女兒大聲回答：「是！我是武士的女兒。」的確，山川健次郎一生沒有亮眼的學術成就，然而他就像一個盡責的武士默默地將物理這個學科種在日本的土壤上。世人多稱譽明治維新是弱勢文明中現代化最成功的典範，然而要深入了解明治維新成功的秘訣，是不是該先瞭解熱情、負責、篤實、甘於平淡、不畏艱難的傳統武士魂呢？

參考資料

1. 中文 日文 英文 維基相關條目
2. 日本近代政治史 第二卷，信夫清三郎著，周啟乾譯
3. 山川健次郎とSheffield Scientific School–初期日米科学交渉史の一面，渡辺正雄著
4. 山川健次郎初代総長パンフ – 九州大学
5. 門司駅員の引責自殺と山川健次郎言責事件 : 二つの忠君愛国をめぐって.  小股憲明著

延伸閱讀

1. 山川健次郎(上): 開創明治物理的白虎隊士
2. 1901年諾貝爾物理獎：威廉・倫琴
3. 在一戰中動員的美國物理學(Mobilizing US physics in World War I)
4. 理研的故事之明治的物理學家

本文摘自《物理雙月刊》 ，更多文章請見物理雙月刊網站。

The post 這個男人，用物理學挑戰山寨 seafood 的超能力－－山川健次郎參上！(2) appeared first on PanSci 泛科學.

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託，泛科學企劃執行

文／陳衍達 │ 自由寫手

從早期的泡沫紅茶，到現今的珍珠奶茶與各式新奇飲品，「手搖飲料」絕對是臺灣庶民文化重要的一環，你總可以在轉角處找到一家飲料店，甚至輸出至世界各地，讓人旅遊或留學時遇見了有種他鄉遇故知的感動。然而近年來，濃縮果汁混摻塑化劑（2011 年）、毒澱粉（2013 年）和茶葉農藥殘留（2015 年）等食安事件，讓手搖飲料蒙上了陰影；其中，佔有靈魂地位的珍珠和波霸被捲入的「順丁烯二酸（酐）化製澱粉」事件，就讓從小愛喝波霸烏龍茶的筆者傷透了心Q。

source：poppet with a camera

不過，不肖業者為何要在食品中違法添加這種物質呢？它會在風味與健康上造成什麼影響？我們將分成上下兩篇文章，為大家介紹順丁烯二酸和順丁烯二酸酐。

長很像，用途卻大不同的兄弟檔

順丁烯二酸（左）與順丁烯二酸酐（右）。 左圖/ Benjah-bmm27 @ wikimedia, CC0 右圖/ Su-no-G @ wikimedia, CC0

順丁烯二酸又稱馬來酸，是可以解離出兩個質子的有機酸，它的骨架由四個碳原子串接而成，中間兩個碳以雙鍵連接。在工業上有時會被用作甲酯類黏著劑的增黏劑，或和一些藥物結合增加其穩定性。順丁烯二酸的脫水產物 「順丁烯二酸酐」則可以用作聚酯樹脂以及農藥馬拉松（malathion，註）等物質的前驅物。西元 1928 年，德國化學家 Otto Diels 和 Kurt Alder 發現了Diels-Alder反應，當時使用的反應物就是順丁烯二酸酐以及環戊二烯，而後他們也在 1950 年因此獲得諾貝爾化學獎。

Diels 和 Alder在 1928 年發表了雙烯加成反應，而後大家都稱它為 Diels-Alder 反應，當時在期刊上發表的結構是都是由相當簡單的斜線和直線繪成。 圖/ Diels and Alder @ Justus Liebigs Annalen der Chemie

珍珠 Q 彈的秘密

手搖飲料中的「珍珠」多半以樹薯粉（tapioca）為主要原料製成，在沸水中滾一陣子，會產生糊化反應（gelatinization），對水分的通透性變高、吸水膨脹，變得柔軟，和米粒煮熟會變軟的原理很像。人體每日所需的熱量主要由碳水化合物（醣類）提供，而這些碳水化合物主要以澱粉的形式被我們吃進去。澱粉是把數百到數千個葡萄糖單體串在一起的長鏈醣類，如果串起來的結構是線性沒有分岔，我們稱它為直鏈澱粉；而有的澱粉會有許多分岔，成為所謂的支鏈澱粉。

這個結構上的差異會造成食物口感上的不同：直鏈澱粉含量高的食品口感偏硬，且經烹煮後仍粒粒分明；支鏈澱粉較多的煮過後則比較軟、黏而有彈性，像是臺灣主流的粳米（蓬萊米、糯米等，支鏈澱粉約佔 80-100%）和東南亞的秈米（泰國香米、印度香米等，支鏈澱粉約佔 69-77%）相比，前者因為支鏈澱粉比例較高，所以吃起來比較軟，煮太久還可能黏在一起。樹薯（cassava）的支鏈澱粉含量和粳米差不多。起鍋後，通常會用冰水或冷水冰鎮，使珍珠表面的澱粉稍微結晶（也就是變硬），塑造出具有彈性嚼勁的口感。

珍珠奶茶中珍珠的 Q 彈口感，來自澱粉的糊化反應。圖／Oqmilteashop@wikimedia BY CC3.0

不過，很多人大概都有過一個經驗：珍珠在飲料裡泡了一陣子，變得軟爛、失去彈性；若放入冰箱保存，又會變硬不好吃。前者正是因為糊化反應，雖然在冰水中發生得比較緩慢，但時間久了還是會明顯感受到口感變軟爛；後者類似冰鎮珍珠的原理，澱粉在低溫下會慢慢「結晶」，把分子間部份的水分擠出去而變得紮實，在口感上就會變得較硬而脆。

為了解決這個問題……

修飾澱粉登場了！

人們會根據不同的目的，對澱粉做出不同的化學處理，例如加酸或澱粉酶製造糊精，或是修飾上醋酸根加速產品的吸水速度，而這樣調整過的原料，我們稱之為修飾澱粉。以「珍珠糊掉事件」為例，原本製作珍珠時應用的結晶和糊化反應裡，主角只有澱粉和水，它們的結合和分離只靠氫鍵，很容易受溫度影響；但是商人們找到另一種物質 ── 順丁烯二酸（或稱馬來酸，maleic acid），它的結構上有兩個羧基（-COOH），可以和澱粉上面的羥基（-OH）進行交聯聚合反應，形成較不易因為溫度變化而接上或斷裂的共價鍵。鍵結能讓澱粉分子們保持在一定的距離內，不能順利結晶變硬，卻也不會因為泡水太久而糊掉。

讓我們再次回到分子式，順丁烯二酸有兩個羧基，經過脫水縮合之後就變成了順丁烯二酸酐。在和澱粉進行交聯聚合反應時，水中存在的以順丁烯二酸佔絕大多數，但廠商進料的時候大多是進順丁烯二酸酐，這是因為順丁烯二酸酐的應用遠比順丁烯二酸多，所以產量比較大，而且加到水裡之後也能自動水解成能進行反應的順丁烯二酸。

珍珠Q彈的秘密。 製作/ 鴨鴨  水分子圖/ Lopossumi~commonswiki @ wikimedia，CC0 笑臉圖/ Unknown @ GoodFreePhotos，CC0 澱粉結構圖/ NEUROtiker @ wikimedia，CC0 順丁烯二酸結構圖/ Benjah-bmm27 @ wikimedia，CC0 螃蟹圖/ python @ Pixabay，CC0

到現在為止可能還有點複雜，讓我們用上面這張圖來複習一下吧！

（1）這是一顆還沒煮熟的粉圓。（2）放大來看，其實上面有很多澱粉分子，（3）再拉進一點會發現它是一個個葡萄糖用共價鍵串起來的，各個支鏈之間會有一定程度的（4）氫鍵和凡得瓦力（這裡不顯示），其中氫鍵受溫度影響很大，熱的時候比較不穩定，冷的時候吸引力比較強。

（5）在沸水中滾一陣子後，支鏈間的氫鍵變弱，原本結構較為緊密的澱粉分子鬆開，讓外界的水分子有機可乘鑽到中間的空洞，是為糊化反應，（6）然後它會膨脹。冷卻的時候因為水分子也可以和澱粉上的羥基形成氫鍵，所以就卡在裡面了。煮透之後冰鎮一下下，表面的分子間及分子內氫鍵變強，珍珠變得較有彈性。

（7）如果泡在飲料裡太久，水分子還是有機會塞進澱粉支鏈間的空洞，讓珍珠變得ㄋㄨㄚˇㄋㄨㄚˊ。（8）如果冰進冰箱，澱粉分子會慢慢擠出水分變回原本較緊密的結構，變得稍微硬而脆。（9）如果加入順丁烯二酸，它有兩個反應位，像螃蟹一樣。（10）會和澱粉分子產生交聯聚合反應再澱粉支鏈間架橋撐住，讓它不會太鬆散或者太緊密，這樣一來，珍珠就能青春永駐了。

更棒的是，這項改良除了對珍珠愛好者與製造者們來說是天大的好消息，還能夠推廣至所有有「Q 彈需求」的製品，包括肉圓、粄條等等。超厲害的功能加上諾貝爾獎加持，順丁烯二酸和它的脫水好夥伴簡直好棒棒。感謝吧！讚美吧！讓我們歡欣鼓舞的慶祝吧！但是，想是這麼想，我們還是得稍微踩個煞車，環顧一下所有現實面的問題……

什麼問題呢？讓我們在下篇繼續說吧！ –> 毒澱粉，這就是所謂Q彈的代價？（下）

編按：順丁烯二酸現已依毒性化學物質列管為第四類毒化物，無論製造、輸入、使用、販賣等，都需申請核可才可以運作，而且必須定期申報運作情形，透過上述核可及申報制度，可以瞭解其流向，此外，需在容器包裝上標示「禁止用於食品」，以降低物流用的可能。

註：連結中使用的馬拉松前驅物是順丁烯二酸二乙酯，其可由丁烯二酸酐製備，故在此我仍稱順丁烯二酸酐是馬拉松的前驅物。

參考資料：

1. Major Differences－Difference between Japonica and Indica rice
2. Food-info.net－Starch
3. 維基百科－Modified starch
4. 科學月刊－認識順丁烯二酸
5. 上下游－從工廠到餐桌：順丁烯二酸的上下游之旅
6. Diels, O.; Alder, K. (1928). “Synthesen in der hydroaromatischen Reihe, I". Justus Liebigs Annalen der Chemie. 460: 98–122.

The post 珍珠變Q變硬的秘密： 順丁烯二酸化學澱粉 ──這就是所謂Q彈的代價？（上） appeared first on PanSci 泛科學.

• 本文轉載自 MedPartner 美的好朋友 〈葡萄糖胺治療退化性關節有效嗎？這6種人服用要注意！〉，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持  MedPartner 喔！

葡萄糖胺（glucosamine）這項產品，跟退化性關節炎在市場上幾乎是被劃上等號。圖／Pixabay

葡萄糖胺（glucosamine）這項產品，跟退化性關節炎在市場上幾乎是被劃上等號。各式各樣葡萄糖胺的相關保健食品琳琅滿目，從葡萄糖胺液體、葡萄糖胺錠、甚至擦的葡萄糖胺都有人在賣。根據《遠見雜誌》報導，膠原蛋白、葡萄糖胺、鈣片這類訴求跟「骨關節」有關的保健產品，在台灣市場產值就高達 42 億元，跟薑黃以及椰子油都是國內保健食品的當紅商品，但葡萄糖胺對於治療或緩解退化性關節炎，到底有什麼效果呢？在醫學上我們有一分證據說一分話，今天就跟著 MedPartner 團隊的營養師和醫師一起回顧文獻告訴你，對於這類產品，你可以相信到什麼程度吧！

葡萄糖胺是什麼？跟退化性關節炎有什麼關係？

退化性關節炎是大腿和小腿之間，膝蓋的關節軟骨退化所造成的疾病。現代人肥胖比率增加、活得也比較久，這類因為壓力磨損及退化流失的疾病發生率自然就逐漸升高。透過醫學影像的檢查，可以發現軟骨的磨損、關節腔的縮小，臨床上則會出現疼痛、僵硬，嚴重時關節可能會變形。如果想改善這個狀況，減少關節的磨損以及增加關節軟骨的增生，或增加關節液的潤滑，都是可行的方向。如果關節已經磨損了，手術置換人工關節是常見的治療方式，臨床上也有關節腔內注射玻尿酸增加潤滑的治療方式。因為葡萄糖胺就是組成關節軟骨的成份之一，人體可以自行合成，因此數十年前開始，葡萄糖胺開始被認為有改善退化性關節炎的潛力，一系列的產品以及相關研究也如雨後春筍般冒出。

葡萄糖胺（2-amino-2-deoxy-D-glucose）是從幾丁質（chitin）而來的一種胺基單醣（aminomonosaccharide），而幾丁質可以在部分海洋無脊椎動物的外骨骼中發現，這樣講大家可能沒啥概念，蝦殼就是一種海洋無脊椎動物的外骨骼。目前大家吃的葡萄糖胺大多都是從蝦蟹的外殼或是蕈類、細菌發酵而來的喔！天然食物中除了蝦、蟹類的殼或貝殼中可提煉出葡萄糖胺，某些菌類 （編按：真菌）當中也含有葡萄糖胺（ Ref 17 ），但畢竟我們平時吃蝦蟹類的時候不會帶殼吃，更不可能有人沒事去啃貝殼，也不會為了攝取葡萄糖胺而吃菌類，因此，想從天然食物當中攝取葡萄糖胺，實際上不太可行。既然從食物中難以獲取，接下來要了解的就是「到底要不要額外補充」的問題啦！

葡萄糖胺是結締組織、軟骨、韌帶當中必須的一種非細胞成分，主要包括了三種型式（ Ref 1 ）：

• 硫酸鹽葡萄糖胺（ glucosamine sulfate ）
• 鹽酸鹽葡萄糖胺（ glucosamine hydrochloride ）
• N-乙醯葡萄糖胺 （ N-acetylglucosamine ）

至今所有葡萄糖胺的相關研究中，較可能有作用的是「硫酸鹽」形式的葡萄糖胺。目前國內硫酸鹽型式的葡萄糖胺被視為醫師、藥師指示藥品來管理（不需處方籤），只有口服的劑型，用於緩解退化性關節炎之疼痛，但並沒有被製作成外用的劑型。其他形式的葡萄糖胺目前為止被視為「食品」來管理，也就是說除了硫酸鹽葡萄糖胺（ glucosamine sulfate ）以外的形式，不管是吃的還是擦的，以政府的立場只需要安全就可以，並不需要證明它有效，但法令上也不能宣稱有療效。

雖然法令規定不能宣稱療效，但這些產品到底有沒有效啊？我們一起來看看相關研究結果是怎麼說吧！以下因爲針對研究做的整理，是給醫療同業參考用，大家閱讀起來可能會有些吃力，可以看粗體字就能抓到你該知道的重點囉！

葡萄糖胺對於退化性關節炎的治療效果，醫界怎麼看？

有關葡萄萄胺在治療退化性關節炎的有效性上，一直都有所爭議。在早期的研究中，有不少都指出葡萄糖胺對於緩解疼痛以及改善功能有效。但在比較近期的研究，則紛紛出現跟早期研究不一致的結果，從 2008 到 2013 年相關的治療指引都不建議使用葡萄糖胺來做為骨關節炎的輔助治療。

其中鹽酸鹽葡萄糖胺這類的產品，在嚴謹回顧文獻後，發現對於疼痛均沒有改善效果，而實證醫學網站 UpToDate 甚至是直接不建議骨關節炎患者使用鹽酸鹽葡萄糖胺。

也就是說，依照截至目前的證據，如果你是退化性關節炎患者，並不會特別反對你吃葡萄糖胺產品，但不要期待會有療效，並且這些相關研究與醫學會的共識，也都不建議醫師主動使用葡萄糖胺來治療退化性關節炎。如果你吃的是鹽酸鹽葡萄糖胺的話，請省下來吧，那對你沒好處。

以下是相關研究整理，供專業人士參考：

建不建議關節炎患者使用葡萄糖胺？

葡萄糖胺的使用至今仍是有爭議性的，正反兩面的意見都有。

建議使用：

• 歐洲預防風濕病聯盟在 2007 年針對手部骨關節炎提出的建議：本篇總共審視了 15 篇隨機對照實驗，而 15 篇當中有 14 篇使用的都是硫酸鹽葡萄糖胺，1 篇使用鹽酸鹽葡萄糖胺，12 篇針對膝蓋骨關節炎，2 篇針對髖關節及膝蓋關節，1 篇沒有特別針對特定部位。結果顯示攝取葡萄糖胺對於骨關節炎患者而言，減緩疼痛是有效的，但對於改善生理功能或生理僵硬無效（ Ref 7 ）。
• 歐洲預防風濕病聯盟在 2005 年針對髖部骨關節炎提出的建議：至 2007 年為止，有許葡萄糖胺的研究，但針對髖部關節炎的則幾乎沒有。在合併髖關節及膝關節炎的研究當中，以葡萄糖胺介入對於改善疼痛以及功能是顯著的。（ Ref 8 ）
• 歐洲預防風濕病聯盟在 2003 年針對膝蓋骨關節炎提出的建議：與上述兩篇指引類似，研究者對於許多葡萄糖胺與膝蓋骨關節炎的研究作統計分析後指出葡萄糖胺對於改善疼痛是有效的，但須看疼疾病的嚴重程度而定，中度到重度的病患以葡萄糖胺介入則無效（ Ref 9 ）。
• 國際骨關節炎研究協會在 2007 年針對髖關節及膝骨關節炎提出的指南：本篇指引中提到，審視 20 篇隨機對照實驗後發現，若以 Lequesne 量表做為評估工具，則顯示葡萄糖胺對於膝蓋疼痛可改善 28% ，對功能也可改善 21% ；但若以 WOMAC 量表則在疼痛及功能上都沒有改善效果（ Ref 10 ）。

不建議使用：

• 美國風濕病學會 2012 年發表的骨關節炎非藥理學及藥理學建議（ Ref 3 ）。
• 美國物理治療協會的整形外科 2009 年發表的指南：指南當中提到截至 2009 年的各項葡萄糖胺相關研究結果都不一致，其中顯示有效的研究都是短期對於疼痛或功能的改善而非長期，因此不建議使用（ Ref 4 ）。
• 美國骨科醫師學會 2013 年發表的膝蓋骨關節炎治療指引：本指引綜合了 12 篇葡萄糖胺與膝關節炎的研究進行統計分析，認為葡萄糖胺對於改善膝關節炎沒有顯著的效果（ Ref 5 ）。
• 英國皇家醫師學院於 2008 年發表的成人骨關節炎指引：本指引當中提到硫酸鹽葡萄糖胺對於骨關節炎似乎有減緩疼痛的效果，但當時因為英國還沒有許可硫酸鹽葡萄糖胺的使用，因此本指引並不建議使用。而當時在英國可以使用的鹽酸鹽葡萄糖胺則是在多個研究當中都無法達到顯著的效果（ Ref 6 ）。

若細看上述各指引的建議不難發現，建議使用葡萄糖胺的前三篇指引都來自於同一個組織，且建議可使用葡萄糖胺的指引年代都距離十年以上，葡萄糖胺在十年前的確似乎是骨關節炎患者的一大福音，在找文獻的時候，筆者也發現距今超過十年的葡萄糖胺相關研究看起來似乎對於改善骨關節炎的症狀都是有效的，但隨著時代推進，研究越來越多，發現效果似乎不是這麼顯著，因此 2008 到 2013 年的指引都不建議使用葡萄糖胺來做為骨關節炎的輔助治療。

值得一提的是，早在十年前就有一篇回顧文章探討為何葡萄糖胺與骨關節炎相關研究的結果總是不一致，本篇論文當中海選了 128 篇關於葡萄糖胺的研究，排除掉研究設計不夠精良的研究，最後留下 15 篇雙盲的隨機對照實驗型研究做統計分析，發現若以鹽酸鹽葡萄糖胺為供應形式，對於疼痛均沒有改善效果，與本文獻回顧持有相同意見的是實證醫學網站 UpToDate ，它們直接不建議骨關節炎患者使用鹽酸鹽葡萄糖胺；而以硫酸鹽葡萄糖胺為供應形式則研究結果差異性很大，作者認為這是因為大部分的研究都有廠商介入，因此並不能作為良好的參考指標（ Ref 11 ）。

較新的研究

• 一篇 2015 年發表的雙盲隨機分組實驗以 605 位慢性膝蓋疼痛並且有脛骨股骨狹窄的 45-75 歲中老年人做為受試者，分成四組，第一組為攝取安慰劑的控制組、第二組到第四組分別為攝取 1500 毫克硫酸鹽葡萄糖胺、攝取 800 毫克硫酸鹽軟骨素、攝取硫酸鹽葡萄糖胺加硫酸鹽軟骨素的實驗組，並進行為期兩年的追蹤，以 WOMAC 量表評估膝痛症狀以及生理功能，並且以Ｘ光測量膝蓋空間狹窄狀況，在介入前、介入後一年及介入後兩年分別進行評估，最終完整完成實驗的有 502 位受試者。結果發現合併葡萄糖胺以及軟骨素的組別在介入兩年後，關節空間狹窄狀況比控制組顯著減少了 0.1　mm ，其他各組間的關節空間狹窄狀況在介入一年後或兩年後均沒有顯著差異；而在膝蓋疼痛感或生理功能的部分，各組之間無論在介入一年後或兩年後亦沒有顯著差異（ Ref 2 ）。
• 一篇 2014 年發表的雙盲隨機分組實驗以606位骨關節炎患者做為受試者，分為兩組，一組攝取 200 毫克的 NSAID 藥物 celecoxib ，一組攝取 1500 毫克鹽酸鹽葡萄糖胺加上 1200 毫克硫酸鹽軟骨素，介入時間總共六個月，最後完成實驗的受試者分別為 240 人及 225 人。結果發現兩組在 WOMAC 疼痛分數分別減少 185.7 以及 186.8 ，兩組間沒有顯著差異；在完成 OMERACT-OARSI 標準的受試者當中，兩組的關節腫脹都減少了超過 50% ，其他各項結果兩組之間也都沒有差異性。因此本篇研究認為結合葡萄糖胺以及軟骨素的治療與 NSAID 藥物同樣有效（ Ref 16 ）。

近期的研究似乎都傾向將葡萄糖胺以及軟骨素合併使用，而由上述兩篇研究看起來，似乎合併兩者的治療對於骨關節炎是有部分好處，但值得注意的是第二篇研究設計當中沒有攝取安慰劑的控制組，因此仍需進一步的研究證實此效果。

吃多少劑量才安全？有沒有副作用？

如果你想吃硫酸鹽葡萄糖胺，基本上醫師、藥師不會特別鼓勵，但也不會特別勸阻。而鹽酸鹽葡萄糖胺就真的不用吃了。但到底應該吃多少量呢？在文獻回顧後，服用 1500 毫克的葡萄糖胺就足夠，更多就看不出血中的濃度會繼續有意義地線性增加。雖然大部分研究當中補充葡萄糖胺的副作用似乎很少見，不過仍有少數人攝取後會有腸胃道症狀，包括腹痛、腹瀉、噁心、胃灼熱等等，並且也有少數人經歷過敏反應如血管水腫、氣喘以及光敏感（ Ref 1 ）。

以下研究整理供專業人士參考：

雖然葡萄糖胺在很早以前就被用來進行各種研究，但直到 2005 年才出現第一篇以人類為受試者的藥物動力學實驗。本篇研究以 12 位健康人為受試者隨機分組，每天分別攝取 750 、 1500 、 3000 毫克的葡萄糖胺，且是一次性給予，結果發現在劑量為 750及 1500 毫克時，葡萄糖胺藥物動力學呈線性關係，而在 3000 毫克時則無。大約在口服攝取的 3-4 個小時之後，血漿中的葡萄糖胺濃度上升到最高值，顯示葡萄糖胺的生物利用率不低，隨後慢慢下降，至 48 小時候幾乎回到基礎值。這 12 位健康受試者原本的血漿葡萄糖胺濃度大約落在 10.4 到 204.0 ng/ml ( 等同於 0.06 到 1.1 μM ）之間，而攝取 1500 毫克葡萄糖胺之後血液濃度最高值約為 10 μM ，研究者定義為基礎值的 30 倍。葡萄糖胺的排除半衰期大約為 15 個小時。許多葡萄糖胺的相關研究都是以 1500 毫克作為介入的劑量，本篇研究結果也支持 1500 毫克似乎是個恰當的劑量（ Ref 12 ）。

另外一個葡萄糖胺比較常被討論的是它對於醣類代謝以及胰島素敏感度的相關影響。會有此疑慮的主要理論有兩個，第一個是葡萄糖胺為葡萄糖的代謝產物之一，所以部分說法認為它可能是葡萄糖的來源，但因為人體內由葡萄糖生成葡萄糖胺的途徑當中的酵素是不可逆的，所以此理論並不成立；第二個則是口服攝取的葡萄糖胺會影響原本的六碳糖胺生合成途徑而擾亂內生性的葡萄糖胺，而六碳糖胺生合成途徑一般被認為在人類的血糖恆定扮演著重要角色（ Ref 13 ）。

• 一篇隨機雙盲對照研究以 54 位第二型糖尿病患者為受試者，分為攝取安慰劑的控制組及攝取 1500 毫克鹽酸鹽葡萄糖胺的實驗組進行為期 12 週的介入，並且在 0 週、 8 週及 12 週測量空腹血糖值、胰島素、並以 HOMA-IR 以及 QUICKI 評估胰島素敏感性，結果發現在各個時間點，各組之間均無顯著差異，因此本篇研究結論為：連續 12 週攝取葡萄糖胺並不會對第二型糖尿病患者的血糖控制及胰島素抗性有不良影響（ Ref 13 ）
• 另外一篇隨機雙盲對照研究則以 38 位第二型糖尿病患者為受試者，分成攝取安慰劑的控制組及攝取 1500 毫克鹽酸鹽葡萄糖胺加上 1200 毫克硫酸鹽軟骨素的實驗組，介入時間為 90 天，並以糖化血色素作為血糖控制指標，結果發現介入 90 天之後兩組的糖化血色素並沒有顯著差異，因此作者下的結論也是葡萄糖胺在 90 天的介入時間下並不會影響糖尿病患者的血糖代謝（ Ref 14 ）。
• 2016 年底才剛發表的一篇研究當中以 407 位 BMI>27 的中年婦女做為受試者，讓病患攝取安慰劑或口服硫酸鹽葡萄糖胺，進行長達 6.5 年的追蹤，並在介入 1 年、 2. 5年、 6.5 年檢測糖化血色素並進行問卷調查，結果發現長期攝取葡萄糖胺的組別與控制組相較，糖化血色素或是糖尿病的發生率有些微上升的狀況，但並沒有達顯著差異（ Ref 15 ）。

雖然上述前兩個以糖尿病患者為受試者的研究結果都指出葡萄糖胺對於糖尿病患者的血糖不會有影響，但由於介入時間都只有三個月，若更長期使用是否會影響血糖仍為未知數，因此建議若糖尿病患者想攝取葡萄糖胺，還是要與告知醫師並做討論。其他有許多以無糖尿病的健康人為受試者的研究，也都顯示葡萄糖胺似乎不會影響血糖或胰島素抗性。

葡萄糖胺適合每個人吃嗎？以下 6 種人請注意！

葡萄糖胺如同所有保健食品，如果想要使用，都一定要「先講究不傷身體，再講究效果」。以下是六種在使用葡萄糖胺時特別需要注意的族群。如果真的想服用，請向您的醫師徵詢意見喔！

1. 孕婦及哺乳婦：目前葡萄糖胺對於孕婦其哺乳婦的相關安全性仍未知，因此建議孕婦及哺乳婦先不要補充。
2. 糖尿病患者：上面我們探討過葡萄糖胺與血糖的關係（ Ref 13, 14, 15 ），雖然部分研究顯示葡萄糖胺對糖尿病患者的血糖不會有負面影響，不過因為介入時間都不算長期，若您是糖尿病患者又想要使用葡萄糖胺，建議還是與您的醫師討論。
3. 蝦、蟹、貝類過敏者：因部分葡萄糖胺是提煉自蝦、蟹的殼或貝殼，因此若您對這三樣食物過敏，建議不要攝取以此為來源的葡萄糖胺。
4. 眼壓過高者：一篇研究將 17 位受試者分為兩組， A 組的 11 位受試者在開始服用葡萄糖胺前就有測量過眼壓； B 組的 6 位受試者則是在服用葡萄糖胺前沒有測量過眼壓。兩組中每位病患服用的葡萄糖胺劑量不同，但大部分患者每天是服用 1500 毫克。結果發現， A 組的受試者在開始服用葡萄糖胺之後，眼壓顯著提升，停止服用之後眼壓則顯著下降； B 組患者則是在停止服用葡萄糖胺後眼壓顯著下降，若將兩組合併作統計分析，同樣發現停止服用葡萄糖胺之後眼壓有顯著下降的情況（ Ref 18 ）。
5. 高血壓患者：一篇研究中發現讓受試者攝取含有葡萄糖胺的營養補充劑六週之後，受試者的舒張壓顯著下降，收縮壓有下降的趨勢，心跳速率也有上升的趨勢，本篇使用的補充劑除了葡萄糖胺也含有其他成分如軟骨素及膠原蛋白（ Ref 19 ），因此不能斷定此結果一定是因為葡萄糖胺所造成。若高血壓患者想要服用葡萄糖胺補充劑，則建議小心監控血壓。
6. 肝、腎功能不全者：因安全性未知。

另外在服用葡萄糖胺有一點要注意，這類產品大多含鉀鹽或鈉鹽，有特殊疾病在限鉀或限鈉的人，服用時可注意標示，謹慎計算鈉含量。一般正常人建議每日鈉攝取量則是小於2400mg，要注意喔！

看完這了落落長的一篇，相信大家對葡萄糖胺都有更正確、更完整的認識啦！如果罹患退化性關節炎，請務必就醫尋求完整的評估與治療，保健食品最多只是醫師指示下的輔助角色喔！想單靠保健食品治好退化性關節炎是不切實際的幻想啊！保健食品產業的市場及利益驚人，在網路上找到的資訊，很難不受到商業影響。希望這篇文章的整理，能夠讓更多民眾得到幫助，在更清楚理解的狀況下，評估自己是否需要使用葡萄糖胺。大家可別傻傻吃，卻不知道可能的好處與風險啊～如果這篇文章對你有幫助，還請在底下幫我們留下一個讚，也分享給更多需要的人吧！

References

1. Juan Salazar, Luis Bello, Mervin Chávez, Roberto Añez, Joselyn Rojas, and Valmore Bermúdez. Glucosamine for Osteoarthritis: Biological Effects, Clinical Efficacy, and Safety on Glucose Metabolism. Arthritis Volume 2014, Article ID 432463, 13 pages.
2. Marlene Fransen, Maria Agaliotis, Lillias Nairn, Milana Votrubec, Lisa Bridgett, Steve Su, Stephen Jan, Lyn March, John Edmonds, Robyn Norton, Mark Woodward, Richard Day. Ann Rheum Dis 2015;74:851–858.
3. Marc C. Hochberg, Roy D. Altman, Karine Toupin April, Maria Benkhalti, Gordon Guyatt, Jessie Mcgowan, Tanveer Towheed, Vivian Welch, George Wells, and Peter Tugwell. American College of Rheumatology 2012 Recommendations for the Use of Nonpharmacologic and Pharmacologic Therapies in Osteoarthritis of the Hand, Hip, and Knee. Arthritis Care & Research Vol. 64, No. 4, April 2012, pp 465–474.
4. Cibulka MT, White DM, Woehrle J, Harris-Hayes M, Enseki K, Fagerson TL, Slover J, Godges JJ. Hip pain and mobility deficits–hip osteoarthritis: clinical practice guidelines linked to the international classification of functioning, disability, and health from the orthopaedic section of the American Physical Therapy Association. J Orthop Sports Phys Ther. 2009 Apr;39(4):A1-25.
5. American Academy of Orthopaedic Surgeons. Treatment of Osteoarthritis of the Knee. 2nd ed Rosemont, IL: American Academy of Orthopaedic Surgeons; 2013.
6. The National Collaborating Centre for Chronic Conditions. Osteoarthritis: National Clinical guideline for Care and Management in Adults. London, UK: Royal College of Physicians; 2008.
7. W Zhang, M Doherty, B F Leeb, L Alekseeva, N K Arden, J W Bijlsma, F Dinc¸er, K Dziedzic, HJ H¨auselmann, G Herrero-Beaumont, P Kaklamanis, S Lohmander, E Maheu, E Martı´n-Mola, K Pavelka, L Punzi, S Reiter, J Sautner, J Smolen, G Verbruggen, I Zimmermann-Go´rska. EULAR evidence based recommendations for the management of hand osteoarthritis: Report of a Task Force of the EULAR Standing Committee for International Clinical Studies Including Therapeutics (ESCISIT). Ann Rheum Dis 2007;66:377–388.
8. W Zhang, M Doherty, N Arden, B Bannwarth, J Bijlsma, K-P Gunther, H J Hauselmann, G Herrero-Beaumont, K Jordan, P Kaklamanis, B Leeb, M Lequesne, S Lohmander, B Mazieres, E Martin-Mola, K Pavelka, A Pendleton, L Punzi, B Swoboda, R Varatojo, G Verbruggen, I Zimmermann-Gorska, M Dougados. EULAR evidence based recommendations for the management of hip osteoarthritis: report of a task force of the EULAR Standing Committee for International Clinical Studies Including Therapeutics (ESCISIT). Ann Rheum Dis 2005;64:669–681.
9. K M Jordan, N K Arden, M Doherty, B Bannwarth, J W J Bijlsma, P Dieppe, K Gunther, H Hauselmann, G Herrero-Beaumont, P Kaklamanis, S Lohmander, B Leeb, M Lequesne, B Mazieres, E Martin-Mola, K Pavelka, A Pendleton, L Punzi, U Serni, B Swoboda, G Verbruggen, I Zimmerman-Gorska, M Dougados. EULAR Recommendations 2003: an evidence based approach to the management of knee osteoarthritis: Report of a Task Force of the Standing Committee for International Clinical Studies Including Therapeutic Trials (ESCISIT) Ann Rheum Dis 2003;62:1145–1155.
10. W. Zhang Ph.D., R. W. Moskowitz M.D., G. Nuki M.B., F.R.C.P.*, S. Abramson M.D., R. D. Altman M.D., N. Arden M.D., S. Bierma-Zeinstra M.Sc., Ph.D., K. D. Brandt M.D., P. Croft M.D., M. Doherty M.D., M. Dougados M.D., M. Hochberg M.D., M.P.H., D. J. Hunter M.D., K. Kwoh M.D., L. S. Lohmander M.D. and P. Tugwell M.D. OARSI recommendations for the management of hip and knee osteoarthritis, Part II: OARSI evidence-based, expert consensus guidelines.
11. S. C. Vlad, M. P. LaValley, T. E. McAlindon, and D. T. Felson, “Glucosamine for pain in osteoarthritis: why do trial results differ?” Arthritis and Rheumatism, vol. 56, no. 7, pp. 2267–2277, 2007.
12. S. Persiani Ph.D., E. Roda M.D., L. C. Rovati M.D., M. Locatelli Ph.D., G. Giacovelli Ph.D. and A. Roda Ph.D. Glucosamine oral bioavailability and plasma pharmacokinetics after increasing doses of crystalline glucosamine sulfate in man. OsteoArthritis and Cartilage (2005) 13, 1041-1049.
13. Zohreh Mazloom, Mohammad Hossein Dabbaghmanesh, Mahsa Moazen, Sara Bagheri. Supplementation with Glucosamine Has no Adverse Effects on Glycemic Level and Insulin Resistance in Type 2 Diabetic Patients. J Health Sci Surveillance Sys October 2015; Vol 3; No 4.
14. The Effect of Glucosamine Chondroitin Supplementation on Glycosylated Hemoglobin Levels in Patients With Type 2 Diabetes Mellitus. Scroggie DA1, Albright A, Harris MD. Arch Intern Med. 2003 Jul 14;163(13):1587-90.
15. Yvonne M.M. Gommans, BSc,Jos Runhaar, PhD, Marloes L. Jacobs, MD, PhD, Sita M.A. Bierma-Zeinstra, PhD. The Effect of Prolonged Glucosamine Usage on HbA1c Levels and New-Onset Diabetes Mellitus in Overweight and Obese Middle-Aged Women. The American Journal of Medicine. December 2016.
16. Marc C Hochberg, Johanne Martel-Pelletier, Jordi Monfort, Ingrid Möller, Juan Ramón Castillo, Nigel Arden, Francis Berenbaum, Francisco J Blanco, Philip G Conaghan, Gema Doménech, Yves Henrotin, Thomas Pap, Pascal Richette, Allen Sawitzke, Patrick du Souich, Jean-Pierre Pelletier, on behalf of the MOVES Investigation Group. Combined chondroitin sulfate and glucosamine for painful knee osteoarthritis: a multicentre, randomised, double-blind, non-inferiority trial versus celecoxib. Ann Rheum Dis 2015;0:1–8. doi:10.1136/annrheumdis-2014-206792.
17. Jean-Louis Bresson, Albert Flynn, Marina Heinonen, Karin Hulshof, Hannu Korhonen, Pagona Lagiou, Martinus Løvik, Rosangela Marchelli, Ambroise Martin, Bevan Moseley, Hildegard Przyrembel, Seppo Salminen, John (Sean) J Strain, Stephan Strobel, Inge Tetens, Henk van den Berg, Hendrik van Loveren and Hans Verhagen. Opinion of the safety of glucosamine hydrochloride from Aspergillus niger as food ingredient. The EFSA Journal (2009) 1099, 1-19.
18. Ryan K.Murphy, DO, MA, Lecea Ketzler, DO, Robert D. E. Rice,MD, SandraM. Johnson, MD, Mona S. Doss, MA, Edward H. Jaccoma, MD. Oral Glucosamine Supplements as a Possible Ocular Hypertensive Agent. JAMA Ophthalmology July 2013 Volume 131, Number 7 P. 955.
19. Takeshi Katayoshi, Masakatsu Kageyama, Riyo Kobashi, Junko Minakuchi, Naoko Suzuki b, Tsuyoshi Takara, Tomofumi Negishi, Seika Kamohara, Kentaro Naito. Efficacy and safety of a compound supplement containing glucosamine, chondroitin, and five bioactive ingredients in volunteers with knee joint pain. Personalized Medicine Universe xxx (2016) 1-5.

The post 葡萄糖胺真的能治好退化性關節炎嗎？ appeared first on PanSci 泛科學.

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託，泛科學企劃執行

文／陳衍達 │ 自由寫手

上篇中，我們提到了珍珠的原料順丁烯二酸，以及它的糊化作用、口感 Q 彈的秘密；在下篇裡，則要更進一步，帶大家起來看看它的水解產物「順丁烯二酸酐」。

在上篇中我們提到，有些不肖業者會在珍珠或其他食品中違法加入順丁烯二酸，以防止澱粉分子結晶變硬、影響口感。圖／goodmami@flickr CC BY-SA 2.0

恐慌的源頭：毒性

讓我們從 2013 年發生的順丁烯二酸（酐）化製澱粉事件、或稱毒澱粉事件開始談起。事實上，因為順丁烯二酸不是食品用料，所以欲添加這種成分的製造商只能從化工原料供應商進料。這麼做的第一個問題是，因為化工原料不是給人吃的，所以對雜質、副產物的安全衛生要求較低；第二則是順丁烯二酸本身的毒性。以現有的文獻來看，它的「急毒性」很小，且沒有有研究能指出其致癌性，不過部分動物實驗指出它對腎臟可能會造成傷害。

拉出國際標準來看，歐盟和美國都有針對順丁烯二酸及順丁烯二酸酐訂出成人每公斤體重的每日耐受量（Tolerable Daily Intake，TDI，也就是一天吃進多少是可以接受的範圍），分別是 0.5 毫克以及 0.1 毫克。

如果用當時衛生署在 2013 年 5 月 13 日首度公布的黑輪檢驗結果最高濃度 494 ppm 來算，一個體重 60 公斤的成人在兩種標準下的每日耐受量分別是 30 毫克以及 6 毫克；也就是說，一天只要分別食入 61 克或是 13 克的該產品便會超標。不過，TDI 預設的標準是「每天」攝入的物質量，雖然這個事件波及的範圍甚廣（板條、肉圓、黑輪、粉圓、豆花、粉粿、芋圓及地瓜圓），只要不是天天吃，基本上不會有太大的健康疑慮喔！

國家環境毒物研究中心也因應此事件，彙整出一份「順丁烯二酸與酸酐技術性資料評估報告」，內容相當完整，提供給想更深入了解的人參考。

2013 年毒澱粉事件發生時，部分肉圓曾被檢驗出含有順丁烯二酸酐（示意圖，非事件肉圓）。圖／Oldowlnest@wikimedia BY CC4.0

違法疑慮：食品添加物使用範圍及限量暨規格標準

由於澱粉經化學處理的程序可能會有殘留非食用性或不適合食用的物質，修飾澱粉（法規上稱之「化製澱粉」）不一定都能用在食品上，各國對修飾澱粉的使用範圍更是有所規範。

在臺灣，食品添加物皆為正面表列（也就是列出可以使用的才能用），而順丁烯二酸並不包含在 2013 年公布的「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」中的 21 項准用之食用化製澱粉品項裡面（編按：檔案下載後將副檔名改為 .doc 即可開啟），因此，在食品中使用順丁烯二酸化製澱粉是違法的。然而，法令的約束力往往鞭長莫及，部分廠商基於提升產品性能的需求，仍可能知法犯法。而在長長的供應鏈中，食藥局（現食藥署）並沒辦法管制到原本就不該出現在食品中，原先並無明確管轄單位的的順丁烯二酸，造成「順丁烯二酸（酐）化製澱粉」的使用範圍，幾乎是全國淪陷。

順丁烯二酸化製澱粉主要被用於有Q彈需求的食物，包括粄條、肉圓、芋園/地瓜園、珍珠/豆花、粉粿、黑輪/天婦羅等。（圖中食物僅為示意，皆非使用順丁烯二酸化製澱粉製成） 製作/ 鴨鴨 粄條圖/ Vmenkov @ wikimedia，CC BY-SA 3.0 肉圓圖/ MGA73bot @ wikimedia，CC BY 3.0 芋圓圖/ haylei wu @ Flickr，CC0 珍珠豆花圖/ Hao-wei Hsu @ Flickr，CC BY 2.0  粉粿圖/ Blowing Puffer Fish @ Flickr，CC BY2.0 黑輪圖/ Ocdp @ wikimedia，CC0

順丁烯二酸（酐）化製澱粉事件對臺灣社會造成相當大的衝擊，雖然帶來一定程度的恐慌，卻也促成懸宕已久的《食品衛生管理法》修正草案迅速完成修法，對後續的衛生署改制、《毒性物質管理法》修法以及「食品業者登錄辦法」的訂定也都發揮了催化劑的效果。當然沒有人希望食安事件發生，然而換個角度想，人們若能在恐慌之餘痛定思痛，或許也能讓臺灣的食安體系建置得越來越完整。

好的，介紹到這裡也差不多進入尾聲了。在這兩篇文章中，我們分析了順丁烯二酸如何讓珍珠 Q 彈得更久，也提到這個物質的毒性疑慮，介紹了順丁烯二酸酐的應用和小歷史，並簡述順丁烯二酸（酐）化製澱粉事件的影響，希望大家閱讀完後，也能更了解這兩項物質！

編按：順丁烯二酸酐現已依毒性化學物質列管為第四類毒化物，無論製造、輸入、使用、販賣等，都需申請核可才可以運作，而且必須定期申報運作情形，透過上述核可及申報制度，可以瞭解其流向，此外，需在容器包裝上標示「禁止用於食品」，以降低物流用的可能。

參考資料：

1. 國家環境毒物研究中心－順丁烯二酸與酸酐技術性資料評估報告
2. 環境資訊中心－懶人包：2013年順丁烯二酸（毒澱粉）事件（上） （下）

延伸閱讀：

1. 誰是毒澱粉專家？（1）談順丁烯二酸酐
2. 誰是毒澱粉專家？（2）再談順丁烯二酸事件
3. 食品添加劑的恐懼與理性之戰
4. 哪一年才是食安元年？

The post 那些QQ的食物和不該出現的添加物「順丁烯二酸酐」 ──這就是所謂Q彈的代價？（下） appeared first on PanSci 泛科學.

「一個人在長期思索神秘宇宙之美妙時，他已在尋找及發現的過程中得到了足夠的回報，因此他不應該再獲得慶祝個人成就的褒獎。」——愛因斯坦

諾貝爾獎牌示意圖，本圖為化學獎獎牌。圖／Adam Baker@Flickr

每年的 12 月總有少數的一些科學家、作家及和平運動者，因諾貝爾獎而發了一筆「大」財。如果你獲得諾貝爾獎，你將可得到一枚用黃金做的獎牌、一張獎狀，以及一筆可以自由使用的獎金。這筆獎金是用諾貝爾基金投資所賺的錢、以瑞典克朗（kronor）來頒發的，因此每年金額不定。因通貨膨脹，若換算成 2016 年的水平，第 1 年（1901 年）的獎金金額大約在 800 萬克朗左右；最差的一年是 1919 年，只有 230 萬克朗；最好的一年則是 2001 年，幾乎高達 1200 萬克朗！今年是 900 萬克朗，約等於 110 萬美金。

因為現在許多公司、大學和政府的高官每年薪水都已超過百萬美金，因此就金額來講，這個獎金應已不再是那麼吸引人的「大」；可是正如筆者在「諾貝爾獎的爭議性」（註 1）裡所評到的：一旦被諾貝爾獎委員肯定了，便似乎高人一等，因此雖然不一定「富」，但「榮華」確實是一定有的！

諾貝爾獎獎狀，圖／by Dannybalanta 2011-04-16@wikipedia commons。

這筆獎金雖然可以自由使用，但不少得獎者——尤其是和平獎——都是將它們全數捐給慈善機關的，例如美國前總統歐巴馬（Obama，2009 年，140 萬美金）、特蕾莎修女（mother Teresa，1979 年，19 萬美金）等。不少物理及化學獎得主則捐給學校或研究機構，用來推廣科學；當然也有不少留做家用，來補助子女教育、購屋置產、或買奢侈品的。家喻戶曉的愛因斯坦則在得獎前兩年，就已背書將未來的全部獎金給正在辦離婚的妻子米列娃（Mileva Marić，大學同班同學）及兩個兒子。今年（2017）諾貝爾經濟獎得主是芝加哥大學的沙勒兒（Richard Thaler），他認為人類的經濟活動是非理性的（註 2），因此當有人問他將如何使用這筆 110 萬美金時，他回來說：「我將盡量非理性地花掉它！」

那些被拍賣的諾貝爾獎獎牌

事實上得獎者還有一個可以賺錢的方法，那就是賣諾貝爾獎牌！

1962 年諾貝爾醫學獎得主之一的克利克（Francis Crick）。source：wikimedia

因發現 DNA 雙螺旋構造而獲得 1962 年諾貝爾醫學獎得主之一的克利克（Francis Crick），其後代為紀念他發現雙螺旋構造 60 週年，決定於 2013 年將他的獎章及一些遺物拍賣，部份收入用來補助建設在倫敦的克利克醫學研究所（Francis Crick Institute）。總部設在上海之百慕迪再生醫學科技有限公司（Biomobie Technology）董事長 Jack Wang 以 227 萬美金購得該枚金牌。這筆錢應比當時克利克所得之 1/3 的獎金多得多，但卻不是最高的！這最高拍賣獎金的榮譽應歸於與克利克同時得獎的華生（James Watson）。

1962 年諾貝爾醫學獎得主之一的華生（James Watson）。source：wikimedia

在抵達英國推銷其書《避免乏味之人：從科學生涯中取得的教訓》的前一天（2007 年 10 月 17 號），華生這樣說道：

「所有的社會政策均假設非洲人的智慧與我們一樣——雖然所有的測驗均說明事實不是，因此（我）內心為非洲的前途感到憂鬱。」

此言一上報，他便相繼地被所有的公司踢出董事會，到處的演講也被取消；從此以後不但聲名掃地，銀行的存款也慢慢見底。2014 年 10 月，86 歲的華生告訴英國經濟時報謂：他已變成「不是人」（unperson），除了學校的薪水外沒有其他的收入，因此想拍賣其諾貝爾金牌，將部分收入捐給培育了他職業生涯的學府。12 月，一位匿名氏在電話中以 475 萬 7000 元美金購得華生的諾貝爾金牌！

這位匿名氏是當時最富有的蘇俄企業家烏斯馬諾夫（Alisher Usmanov）。他說：「華生是人類歷史上最偉大的生物學家之一，⋯⋯我不能看到這麼偉大的科學家的金牌成為販賣的東西。⋯⋯對我來說，買金牌的錢用於支持科學研究，而金牌還是由應得的人保存著是很重要的」，因此他將金牌歸還給華生。

1988 年諾貝爾物理獎得主雷德曼（Leon Lederman）。source：wikimedia

另外一位在活著的時候就賣諾貝爾獎金牌的是筆者在《微中子的故事》（註 3）裡所提到之雷德曼（Leon Lederman）。他在 1962 年因發現微中子而穫得 1988 年諾貝爾物理獎，為一知名的科普作家，但不幸晚年得了癡呆症，為了支付高昂的醫藥費，於 2015 年初在網路上拍賣其諾貝爾獎金牌，取得了$ 765,002。

圖／作者提供。

1936 年的諾貝爾和平獎得主阿根廷外交部長拉馬司（Carlos Lamas）的金牌，在 1959 年他死後就不知所蹤。1993 年有人把它當做普通金幣，以低價賣給南美一家當舖；當舖老闆發現其稀有性後，這金幣便在不同的收藏家中轉來轉去，最後總算有人看出其價值，於 2014 年在拍賣場裡以 110 萬美金收購。

英國生化科學家克雷斯（Hans Krebs）爵士因 1937 年發現檸檬酸在體內的循環過程而獲得 1953 年諾貝爾醫學獎。他的兒子認為與其將獎章留在家裡堆積灰塵，不如讓它再為科學盡點力量，因此將其獎章於 2015 年 7 月拍賣，將拍賣所得之 42 萬美金作為生化科學博士生及難民化學家（註 4）的獎學金。

上面只是一些在不同情況下拍賣諾貝爾金牌的例子。事實上，拍賣諾貝爾金牌似乎慢慢變成一種趨勢。理論物理學家威爾森（Kenneth G. Wilson）在 1988 年因固態物理而獲得諾貝爾獎，他大概是第 19 位拍賣諾貝爾獎章的得獎人。然而，2016 年 5 月的拍賣它竟然沒有達到底價的 45 萬美金；2016 年 10 月再度拍賣、以 22.5 萬美金起跳，就筆者所知好像也沒賣出去。難道是市面上的諾貝爾獎金牌已經太多了不值錢？還是雖然同是諾貝爾獎得主，知名度還是很有關係？

獎金居全球之冠的「科學奧斯卡」：突破獎

米爾納（Yuri Milner）。source：TechCrunch

俄國猶太後裔米爾納（Yuri Milner）1985 年畢業於莫斯科大學物理系，在繼續攻讀基本粒子的博士學位時，因「對自己成為一個物理學家感到不滿意」，而轉到美國賓州大學主修企業管理（碩士學位）。經過幾年的奮鬥後，現今已經成為俄國最具影響力的科技風險投資家（現住加州矽谷）。因在美國以及蘇俄投資了許多成功的網路公司，他成為了擁有 35 億美金資產的企業家。

他認為科學家的成就並不亞於電影明星、歌星或職業球員，但卻沒有多少人知道，例如前面所提到的雷德曼，就曾經在其科普書上說了下面一則故事：

在離開芝加哥之一擁擠的通勤火車停站時，一護士帶了一群當地醫院出來的精神病人上車。在我之周圍坐定後，護士便開始清點人數：一、二、三 ⋯⋯ ，數到我時，護士突然停止，問道：「你是誰？」我一時不知所措地回答説：「我是理翁雷德曼，諾貝爾獎得主，費米實驗室主任。」護士哦了一聲，悲天憫人地從我開始繼續地數下去：四、五、六⋯⋯。

因此 2012 年 7 月，米爾納與夫人成立了獎金高達美金 300 萬元之基本物理「突破獎」（Breakthrough Prize），以「慶祝最佳的科學成就以及激勵下一代的科學家」！一年後，科技新貴：Google 創辦人之一的布林（Sergey Brin）夫婦（現已離婚）、臉書創辦人祖克伯（Mark Zuckerberg）夫婦、以及阿里巴巴創辦人馬雲夫婦也加入陣營，並將突破獎領域擴大至數學及生命科學。

除了會讓人跌破眼鏡的全世界最高額科學獎金外，每年在加州矽谷舉行的慶祝活動還請了一大堆的電影明星、歌星、及名人來頒獎與助陣；並由「國家地理頻道」現場實況直播，節錄後的一小時典禮則由「國家地理頻道」及其他電台向全世界 171 個國家用 45 種語言轉播，因此被稱為是「科學的奧斯卡」（Oscars of Science）！

突破獎得主Charles Kane，圖／by Kadoshim@wikipedia commons。

不同於諾貝爾獎的是出錢的老爺們也都會上場亮相，因此有人批評說：自我標榜的意義可能大於提高科學家的知名度。對此筆者非常同意：例如在「突破獎基金會」網站裡有關慶禮的報告上，我們將看到電影明星、歌星、名人、及出錢老爺的名字，但看不到應該是最重要的：誰得了獎。事實上在 Breakthrough Prize  網站裡，要找出誰得獎或者是因為什麼樣的工作而得獎是相當困難的！

還有另外一個可能讓人「詬病」的地方是篩選得獎人的過程不夠嚴謹：任何人都可以在其網站提名，然後由過去的得獎人決定最後的得主，容易形成學閥互相標榜。例如，自第 1 屆的基本物理突破獎由本想攻讀基本粒子博士學位的米爾納自本人篩選起，每年給理論物理學家的突破獎完全由「弦論」（string theory）科學家包辦！「弦論」認為所有的基本粒子均只是「弦」的一種振動狀態而已，當它在 1980 年代出現時，曾一度被認為是解決所有物理問題的理論（theory of everything）；但 30 多年過去了，它還是停留在紙上談兵的地步，因此早就爭論甚多（註 5）！但米爾納強辯：有時提出問題比解決問題更重要。因為缺少學術氣氛，因此表揚的理由常是誇大其辭的籠統形容，不像諾貝爾獎一樣有詳細的解說。

諾貝爾獎最多只能同時給三個人，但 2016 年的基本物理突破獎卻同時發給研究「微中子擺動」（註 1及註 5）的七位不同團隊領導人及其 1370 位團員（2015 年的諾貝爾物理獎只頒給團隊的兩位領導人）！同樣的，2016 年的「特別基本物理突破獎」也是同時發給發現重力波（註 6）的三位領導人及其 1012 團隊成員（2017 年的諾貝爾物理獎只頒給其中的兩位領導人以及另一「外人」）！筆者同意近代的大型研究是常需要合作的，因此決定真正貢獻的多寡可能是很困難，而造成不公平的現象（註7）；但在研究論文上隨便就可掛名的情況下（註8），筆者很難相信那上千人都同時有突破性的貢獻（其中有些可能只是幫忙組裝儀器的研究生）！因此筆者認為其不公平程度與諾貝爾獎相比或許更有過之而無不及。

科學獎獎金的精神與反思

2018 年的突破獎頒獎典禮也將在 12 月初舉行；今年共有 5 人各得 300 萬美金的生命科學突破獎、3 人分得 300 萬美金的基本物理科學突破獎、一人獨得 300 萬美金的數學突破獎——共 2100 萬美金！自從 2012 年成立到 2016 年，「突破獎」已發出了接近兩億美元的獎金！不少人懷疑這高額獎金真的能夠鼓舞年輕人進入科學界、或讓科學家成為明星嗎？在政府對基礎科學研究的輔助越來越少的情況下，他們認為將這筆錢拿來當獎學金或者直接補助研究可能更具實效。

Fields Medal獎章，圖／by Stefan Zachow of the International Mathematical Union; retouched by King of Hearts@wikipedia commons。

與突破獎相比，今年諾貝爾六個獎共花了不到 700 萬美金；另一個被稱為諾貝爾數學獎的菲爾茲獎（Fields Medal）每四年才發一次，其獎金更是難以啓口（註 9）。儘管如此，諾貝爾獎及菲爾茲獎還是一般人以及科學家所最尊敬與重視的獎章。老實說，若不是筆者住在加州矽谷的話，可能也將沒聽過什麼獎金高達美金 300 萬元的「突破獎」！而如果讀者是因為想得這 300 萬元而讀科學的話，那筆者勸你還是像米爾納一樣早日改行從商，發財與成名的機會將大的多。

因發現碳之六角形平面原子結構石墨烯（graphene）而獲得 2010 年諾貝爾獎之一的英國物理學家海姆（Andre Geim）說得好：「我不知道任何諾貝爾獎得主認為此獎的金錢部份值得一提。但我碰過幾個人，他們除了奶奶及家當外，將不顧一切來獲得此獎。 錢對我們是不重要的；但像其他獎一樣，用純金做的獎牌總比鍍金的好。 」看來本文寫那麼多或許都是多餘的了？

註解

1. 諾貝爾獎的爭議性，科學月刊，2016 年 12 月號。
2. 經濟學是科學嗎，科學月刊，2014 年 5 月號。諾貝爾經濟獎於 1969 年設立，在 48 年的頒獎中，總共有 24 年均有當時在芝加哥大學任教或研究的經濟學家。沙勒兒是第 34 位獲此殊榮的芝加哥大學學者，但他的理論卻完全與「芝加哥經濟學派」（Chicago school of economics）的理性經濟學說相反！
3. 微中子的故事，科學月刊，2016 年 11 月號。
4. 克雷斯是一位逃離納粹德國的猶太難民。
5. 「量子的故事」：第二版，2005 年，凡異出版社。
6. 愛因斯坦其實沒那麼神，泛科學，2016 年 3 月 16 日。
7. 發現能治療糖尿病的胰島素——胰島素與生技產業的誕生（上），泛科學，2017 年 2 月 15 日。
8. 從陳震遠事件看學術界，科學月刊，2014 年 9 月號。
9. 菲爾茲獎的獎金為 1 萬 5 千加拿大幣，只發給 40 歲以下的數學家。

參考資料

• 「我愛科學」：2017 年 12 月（預），華騰文化有限公司出版。收集了筆者在科學月刊及其他雜誌發表過的文章（如上面六篇）。歡迎購買，全部收入將捐給科學月刊。

The post 諾貝爾獎和那些被賣掉的獎牌：科學研究背後的名與「利」 appeared first on PanSci 泛科學.

上個月的某天（2017 / 11 / 13），台灣多間新聞媒體突然冒出了關於「水蛭鑽左腿三年還長到 8 公分」的中國新聞（例如自由、三立、奇摩、蘋果）。光是看這個標題就讓人皺眉頭，點進去看新聞，看了半天也沒看到什麼證據可以確認這個腿裡面的寄生蟲是水蛭，就只有一張翻攝自新浪網、疑似是受害者「覃姓男子」的傷疤照。

意味不明的男子左腿傷痕照片，也不知道這個傷痕是水蛭的咬痕還是開刀的痕跡（圖片來源）。

既然都說這個新聞是起源於新浪網報導，那麼就應該去看看第一手報導有沒有多給一些線索。結果，在網路上找了幾個可以找到的新浪網新聞首頁，用「蛭 覃」當做關鍵字去搜尋，卻是找不到任何相關新聞。最後，還是靠著google的以圖找圖方式，才找到了這些報導的源頭，在新浪網上的新聞。原來新浪網上用的不是水蛭一詞而是螞蝗，難怪用蛭當做關鍵字會遍尋不著源頭。

source：新浪網新聞截圖。

不過，就算是源頭的新聞，裡面的錯誤資訊還是讓人大搖其頭；而台灣媒體的二手報導也是一樣糟糕，看到這種獵奇新聞也不會想要求證或詢問專家，就這麼跟風發了稿，讓錯誤的資訊繼續傳遞下去。所以，我們只好在這裡一一拆解其中的錯誤，希望還有機會能夠在知識傳遞上扳回一成。

新聞中說的水蛭是真有其蛭嗎？

首先，在這個病例中的醫生號稱從病患左腿中取出來的是水蛭，但是我們在新聞上只有看到左腿的照片，沒有任何取出來的水蛭照片，因此根本無從檢驗起。更何況，全世界七百多種蛭類，會鑽進口鼻眼窩直腸陰道尿道寄生在黏膜上吸血的種類雖然不是沒有（例如台灣就有的鼻蛭），但要說有哪一種蛭類會鑽進人腿肉裡寄生，那還真是前所未聞。就算是要說鑽在魚體表面並且深入肌肉的棘蛭跑錯棚鑽到了人腿上，那也應該發生在棘蛭的棲地貝加爾湖，而不是發生在中國湖北地區的稻田裡。而且說實在的，寄生蟲的類群很廣，要能夠確實的判斷寄生蟲的正確類群並不是一件容易的事，既使是非寄生蟲專科的醫生犯了錯也不是很意外。

寄生在魚體表面而且會鑽進去肌肉裡的棘蛭（圖片來源）。

再說，就如同先前的文章所提過的，東亞地區如中國和台灣的吸血蛭類的口器絕大多數都是以顎切割，切開了宿主皮膚就是努力把血液吸出來吞進肚子裡，並不會有什麼「把口器留在宿主皮膚裡」的事情發生，更不可能吸著吸著就鑽進了宿主的體內。更何況，蛭類就不是住在宿主組織間的體內寄生蟲，鑽進宿主體內一來無氧氣供應、二來會受到宿主免疫系統的攻擊、三來消化完的糞便也不知道要排到哪裡去，如果有哪一隻蛭類真的鑽進了宿主體內的組織間那還真是死路一條，恐怕沒多久就爛在裡頭，根本不可能發生什麼活到三年長到 4 公分或 8 公分之類的事情。

還有，源頭的新浪網新聞最後又出現了流傳已久的去除水蛭錯誤方法，使用那些刺激性的物質讓吸血的蛭類放開，只會促使蛭類將肚子裡的血液和共生菌一起回吐到傷口中，增加感染的風險。正確的方法應該是如同先前的文章所說：用指甲將吸血中的蛭類的前後兩個吸盤推掉，這樣就可以輕鬆去除了。

• 延伸閱讀：被水蛭咬了怎麼辦？——那些我們常常誤會水蛭的二三事

• 正確移除吸血中的蛭類的方法。

最後，讓我們在公堂之上假設一下，如果說這個腿中拿出來的寄生蟲不是蛭類，那麼會是什麼呢？我個人猜想，這樣住在腿部組織裡面、可以長達 4 到 8 公分的寄生蟲，很可能是走錯路的絛蟲幼蟲造成的。人如果吃了某些沒有煮熟的肉，其中要是剛好有絛蟲的囊尾蚴，又剛好對絛蟲來說人類並不是良好且適合的宿主（寄生蟲學上稱為終端宿主（Dead-end host），這類宿主不會再讓寄生蟲去感染最終宿主，因此可以防止寄生蟲完整生長），那麼被人吃下肚的絛蟲就會在人體內如內臟、腦部或皮下亂走，最後死在組織裡面。

類似的新聞在中國也時有所聞，例如幾個月前就有這麼兩起女子的乳房和腦部發現十幾公分長的寄生蟲並取出的新聞。而且因為絛蟲本身就有節片，對寄生蟲不熟的醫生可能就聽信病患說自己曾經被水蛭吸血又拔除不乾淨，所以誤以為這是身上也有一節一節的水蛭，於是產生了這個一點也不美麗還讓人無力的錯誤新聞。

從女子乳房組織裡夾出的寄生蟲，從型態看來應該是絛蟲，這一節一節的模樣也可能是這次新聞裡被誤認為水蛭的寄生蟲（圖片來源）。

The post 水蛭鑽左腿住了三年還長到 8 公分！？新聞這樣說但是否真有其蛭呢？ appeared first on PanSci 泛科學.

現在走進大學教室或企業會議室，可以發現越來越多人選擇使用筆記型電腦或平板電腦作筆記，進行一個「舉頭望台前，低頭忙打字」的動作。乍看之下，不論是方便取得的數位教材、易於協作與分享的線上文件，還是可迅速查找更多資料的搜尋引擎，電子產品似乎比傳統的紙筆更讓學習效果加分。但，真的是這樣嗎？

Source：Startup Stock Photos

密西根大學的蘇珊．迪納爾斯基（Susan Dynarski）教授近期投書紐約時報，解釋他為何基本上禁止學生在自己課上使用任一種電子產品：越來越多研究顯示，大學生在課堂上使用筆電或平板等電子產品，學習成效與成績反而變差了，因為筆電不只讓使用者無法專心學習，還會連帶影響到周圍的人。

當抄筆記抄得不加思索之時…

當然每個人用筆電的習慣不太一樣，那種趁機偷懶，上課沒事玩個接龍或連上不相關網頁的學生就別提了，還是有超認真的學生，只會用筆電作筆記、閱讀與課堂內容有關的資料吧？所以為了避免實驗結果出現「選擇性偏差」，研究人員需要隨機指派某些學生使用筆電，藉此明確比對使用筆電者與不使用筆電者的差別。

普林斯頓大學與加州大學洛杉磯分校在 2014 年就設計過一個實驗，他們隨機分配筆電或紙筆給學生做課堂筆記。然後根據考試的成績，使用筆電的學生對上課內容的理解度較差。

研究人員推測原因在於「打字比手寫快」：當學生用紙筆做筆記時，通常無法把老師說的每一個字都抄下，因此大腦得多花點工夫消化吸收，再把聽到的大量內容濃縮成筆下的文字。但敲鍵盤就不一樣了，學生幾乎想都不用想，就來得及把上課內容通通打成電子檔。可以說筆電組學生的筆記幾乎是老師授課的講稿版，而紙筆組的筆記則偏向課程摘要，字數更精簡，但重點也更清楚。

大腦得經過一番濃縮整理，才來得及讓你一邊跟上老師的進度一邊抄筆記。

使用筆電的「群體傷害技能」

筆電對課堂的影響還不只這些，加拿大約克大學（York University）與麥馬士達大學（McMaster University）的研究更發現，筆電擁有「群體傷害技能」（誤）。研究人員特別要求班上一部分的學生利用筆電開小差，例如課上到一半就看看無關的影片，這些學生課後記住的內容理所當然的較少，但有趣的是，坐在這些學生周圍的同學學習成效也受到負面影響。

原因在於，坐在附近的同學只要瞄到筆電螢幕，注意力就會被拉走，不論上頭顯示著單純的課程筆記，又或是臉書、購物網站、YouTube 等比上課有趣，咳，無關緊要的內容。

看到這裡，你可能想問：「如果學生整學期都很認真用筆電上課、都不打混，這樣也不行嗎？」

來看看美國西點軍校的例子吧，這些軍校學生的在校成績會高度影響畢業後的工作狀況，有很強烈的理由要專心上課、拿到好成績的壓力。該校的教授們選擇在一堂小班制的經濟學概論課進行筆電使用行為研究。學生被隨機分配了自由使用電子產品、不准用電子產品，以及如果把平板電腦放在桌面，方便教授監督就可以使用等三種條件。到了學期末尾，猜猜結果怎麼樣？班上使用筆電與平板電腦的學生整體來說成績比不准使用電子產品的學生差。

如果在小班制課上使用筆電都會導致負面的學習狀況，那種上百人一起聽課的大型課上，學生受筆電影響而分心的狀況或許只會更嚴重。

最後，迪納爾斯基教授給數位產品愛好者一點建議，其實現在有些手機 App 能把（筆記的）照片檔轉成文字檔，或是使用能把手寫文字同步儲存成電子檔的高科技筆記本也能達到類似的檔案數位化效果，甚至上課手抄一份筆記，課後再打成電子檔，不是更能加深記憶，增進學習印象嗎？未來想確保學習成效，是時候收起你的筆電或平板，乖乖帶著紙筆進教室吧！

相關文獻：

參考資料：

• Laptops Are Great. But Not During a Lecture or a Meeting. The New York Time. [Nov 22, 2017]

The post 放開那筆電？課堂上用筆電傷害自己也影響同學 appeared first on PanSci 泛科學.

颱風是台灣最常見的天災；雖說是「災」，但其實也帶有祝福的成分：我們依賴颱風帶來雨水。

台灣每年平均有三到四個颱風造訪，若哪一年颱風數量很少，就會出現旱象。如果颱風來得太密集，除了災害外，還會造成嚴重農損，且又沒有時間恢復，菜價就會持續走高。

比如二○一六年短時間來了三個颱風，使得菜價居高不下，就是很好的例子。最好的情況，就是都來一些強度、頻率跟路徑都「剛剛好」的颱風，讓台灣有夠用的水，又不至於造成太大損害。問題是，我們不是老天爺，根本不可能控制颱風的強度與損害性，我們能做的就是預測並防範。

面對颱風最重要的是預測和防範。圖／By WikiImages @Pixabay

颱風不是夏日特產

在談防災前，我們不妨先來了解一下颱風生成的原理。颱風是一種熱帶氣旋，對很多民眾來說，颱風是「夏日特產」，事實上，一年四季都會有颱風生成。每年六到十月是北半球的颱風好發期，但其他季節也可能有颱風，只不過冬季及春季生成的颱風侵台機率較低，而冬颱雖然罕見，但也不算異常。

相形之下，夏天的颱風動向比較容易預測，秋颱因為外界干擾因素多，東北季風逐漸吹起，同時又受到太平洋高壓影響，變數比較多，所以才會有句俗諺說「十月秋颱無人知」。

颱風容易在赤道附近的海域生成，其中以西北太平洋生成比率最高，達 36％，主要影響台灣的颱風也都在這個區域生成。於西南太平洋、東太平洋、大西洋及印度洋生成的熱帶風暴，在全球熱帶風暴所占的比率中約為 10％ 到 16％ 左右。

颱風容易在赤道附近的海域生成，其中以西北太平洋生成比率最高。圖／By Comfreak @Pixabay

各區域對颱風的稱呼也不大一樣，西太平洋的熱帶風暴叫做「颱風」（Typhoon），大西洋及東太平洋的稱為「颶風」（Hurricane），印度洋則稱為「氣旋」（Cyclone），雖然名稱不大一樣，指的都是相同的天氣現象。

颱風的生成有幾個必要條件：第一，海水溫度必須在二十六．五度以上（有足夠的能量）；第二，颱風生成位置必須高於南北緯五度（有足夠的科氏力1）（編按：但也有過例外，比如說「二○○一年十二月下旬，罕見的赤道颱風「畫眉」忽然在新加坡附近、北緯一度半的地方發生」，謝謝科夥伴的補充）；第三，對流層的垂直風切要小（有利颱風垂直結構發展）。滿足以上三個條件，當熱帶洋面上有擾動生成時，就比較容易發展成熱帶性低氣壓或颱風。

一個颱風造訪大致可分為四部曲：暴風圈觸地、中心登陸、中心離開、暴風圈離開。影響最大的是中心登陸與中心離開這二個階段，這也是氣象專家會一直提醒民眾注意的兩個階段。

當颱風新聞變成一檔秀

在我小的時候，印象中，颱風的訊息比較簡單，主播們播報颱風訊息的風格比較理性嚴謹一點，冷靜分析目前所預測到的颱風訊息，並提醒民眾一定要做好準備，像是低窪地區要注意淹水，要準備手電筒、蠟燭、儲水與準備糧食等。

現在生活方便了，便利商店全年無休，就連颱風來也一樣營業，不再需要預備糧食，公部門整體防災的能力也比以前好，但是，颱風新聞的播報反而比以前浮誇花俏許多。

颱風新聞的收視率一般來說都比較高，很多電視台似乎也把颱風新聞當做一檔秀來處理。我甚至覺得，有些電視台會希望氣象專家們可以把情況講得愈恐怖愈好，要夠駭人才有節目效果。

視聽颱風新聞最重要的還是了解如何審慎以對。　圖／By Alexas_Fotos @Pixabay

而且，每次只要有強一點的颱風來，不管媒體或民眾，都很關心國際怎麼報導台灣的風災，如果 CNN 或其他國際媒體的用字遣辭又「重口味」了一點，像是 super、huge、monster，引用回國內媒體又會再被放大詮釋。那種興奮度，感覺就像是一種「盛事」似的：雖然不是什麼光榮事蹟，但我們這座小島總算有件事能躍上國際舞台了。

我個人倒不是那麼喜歡太過誇張的播報方式。颱風絕對是一個必須審慎以對的天災，但無需用「嚇」老百姓的方式來「表演」。重要的是，告訴民眾如何應對即將到來的天氣考驗，才是正途。

本文摘自《天有可測風雲：彭啟明的資料經濟與科學創業之路》，天下文化出版。

The post 颱風不只是夏日「期間限定」的特產——《天有可測風雲》 appeared first on PanSci 泛科學.

為何我們挑選了這本書：

現代的科學研究無疑讓我們的生活進步，但 人們「反科學」的例子卻仍時有所聞：不願接種疫苗、對基改食物過度的恐慌、跟從樓梯上摔下來相比更害怕墜機但明明是前者機率比較高……等等等，是因為集體的科學素養不夠嗎？還是有什麼因子在背後操縱？為何明明科學證據都放在眼前，大家卻還是不相信科學？
《拒絕真相的人》不只探討人們抗拒健康相關的科學背後的心理機制，也談它在演化上的原因。對這不科學的世界百思不得其解的你，讓我們一起來尋求解答吧！

如果可以否證，可能就是真的？

二十世紀初，波普（Karl Raimund Popper）的定義成為科學界對因果關係的核心原則，並且成為非科學人士很難理解的東西。對波普來說，證明因果關係的企圖本身是錯的，我們推論的方式不該是去證明某件事是真的，而應該是去證明它不是真的。據此，波普常被視為經驗否證論的始祖，他的觀念對現代科學研究至關重要，任何科學假設都必須能被否證，這就是為什麼「世界上有神」的說法不是一個科學假設，因為它不可能被證明是錯的。

「世界上有神」的說法不是一個科學假設，因為它不可能被證明是錯的。source：wikimedia

因此，科學實驗的目標是透過相似的經驗或經驗性的觀察，來嘗試否證假設。在科學和統計學裡，正是這種思路讓我們設計出對假設的檢定，我們永遠都在試圖推翻實際上沒有結果的虛無假設。科學永遠是在拒絕虛無假設，而不是在接受其他假設。

舉例來說，當我們測試一種新藥物時，現代實驗設計框架可接受的問題不是「我們如何證明新藥有效？」而是「我們如何推翻認為新藥無效的想法？」下一章我們進一步討論複雜性之後，這個道理會顯得更加違反直覺，也讓科學家更不願意做出像「疫苗不會導致自閉症」這樣的聲明。相反地，說出「自閉症的出現和接種疫苗與否沒有差異」之類的話，會讓科學家覺得自在很多，而這一點單純和實驗設計的方式有關。對大多數人而言，這種說法無法讓人滿意，因為我們永遠在找那個神奇的單詞：導致。然而，追隨波普理念的科學實驗不是在尋找原因，而是在推翻虛無假設。所以，若有一則科學聲明出現了「導致」這樣的字眼，它實際上是對科學實驗的發現做出錯誤的說明。

科學實驗為何這麼難找到「導致」這個詞？圖／By DarkoStojanovic @Pixabay

科學實驗為何這麼難找到「導致」這個詞？誠如波普所觀察的，這也是現代許多科學家所感嘆的，那就是我們不可能觀察到能讓我們一勞永逸建立起因果關係的條件，也就是所謂的「反事實」狀態。一九七三年，大衛．路易斯精要地摘要出因果關係和反事實觀念之間的關係：

我們把事情發生的原因看成能造成差異的東西，這差異必須是如果少了這原因，狀況就會不一樣。少了它，那麼其結果，起碼是部分結果，但通常是所有結果，也會一併不見。

反事實狀態是指在相反情況下，會發生什麼事。舉例來說，如果我想知道喝柳橙汁會不會讓你起疹子，為了確切知道這一點，我必須回到你沒喝柳橙汁的那個時間點，看看會發生什麼事。也就是說，除了喝柳橙汁以外，其他條件都一模一樣，這樣我才能夠比較這兩種情況的結果；而不管我觀察到什麼差異，這些差異都是因為你有喝或沒喝柳橙汁造成的，因為有喝和沒喝是這兩種情況之間唯一的差異。你還是你，你還是有一模一樣的經驗，你在兩種情況下所處的環境也完全一樣，唯一的差別是你有沒有喝柳橙汁。這是建立因果關係的適當方法。

因果理論需要大量仰賴反事實狀態，但現實總是殘酷的

但是，由於我們在現實生活裡無法觀察到反事實的狀態（起碼在我們無法讓時光倒流之前），所以科學家常常仰賴隨機控制研究來達到最佳的反事實結果。隨機控制研究背後的思維是，由於每個人處在控制組或實驗組的機會一樣，得到治療的人不會和沒得到治療的人有系統性的不同，因此觀察到的結果差異就可以歸因於有否得到治療。

然而，這方法有許多問題，例如有時候這兩組人會彼此交談，在某些實驗裡他們甚至會跑到控制組去，這種現象叫做「汙染」或「擴散」。有時候隨機方法沒有用，而這兩個組人實際上會變得有系統性差異，在大多數例子裡會出現這種情況純屬偶然。還有些時候人們會離開實驗，使得這兩組人在實驗最後出現系統性差異，科學家稱這問題為「損耗性偏差」。

Source: Pixabay

就本書處理的議題來說，和我們最相關的流行病學研究可能是隨機對照試驗，但它往往不切實際或不道德。舉例來說，隨機把一組人派去吃基改食物，另一組人沒有吃基改食物，然後看看每組有多少人罹患癌症，這種做法就有些不切實際。罹患癌症需要多年時間，因此我們很難把基改對人體的影響，從日常生活中可能致癌的其他暴露源中獨立出來，更不用說我們在過去十年裡吃到的食物裡，實際上就有大量的基改食物。

因此，要想隨機指派人到完全沒有基改的組別裡，又因為不想讓他們發現這一點而要求他們吃些奇怪的食物，這一點執行起來比我們想像得更加困難。如果想用一個嚴密控制的實驗直接測試這一點，我們就得把分屬控制組和實驗組的兩組人一律隔離在實驗室總部，讓他們在裡面過上大半輩子然後控制一切—從他們吃什麼到他們從事什麼職業、去哪裡旅行，全都要控制。這樣做很花錢且不切實際，當然也不符合倫理。我們也不能隨機把嚴重的憂鬱患者分成接受休克療法，以及沒接受該療法的兩組，因為如果我們認為這種療法有效，不讓真正需要它的人接受治療是不道德的。換句話說，一旦你擁有某種治療效力，就不能只為了實驗考量而拒絕人們使用該治療。

實驗中的大量難以掌握的變因，常使結果產生偏差。　圖／By geralt @Pixabay

基於這些原因，流行病學家常仰賴其他實驗設計，包括準實驗設計、世代研究以及個案對照研究等方法，這些研究可能要追蹤暴露在特定狀況下及沒暴露在特定狀況下的人，看看誰會出現特定疾病或情況。目前來看，這些方法之間的差異還不如它們之間的共通點來得重要。所以，與其在研究開始前就隨機把受試者分配到不同群體，這些受試者其實早已因為研究者無法控制的一些原因，暴露或未暴露在某個或多個情況之下了。例如，有些人剛好住在被工業廢棄物汙染的河流附近，有些人則不住在附近；有些人在二○○九年感染流感，有些人沒有感染流感；有些人喝了很多綠茶，有些人沒喝很多綠茶；或是有些人抽菸，有些人沒抽菸。

理想上，因果理論需大量仰賴反事實狀態，因此這些研究設計會因為幾個原因而顯得不完美。許多因素會決定一個人為什麼會在某個團體之中，而不是在其他團體之中。因此，要分析出最重要的因素向來不是件容易的事。假設我們要進行一個研究，探討住在河流汙染區附近是否會增加人們罹患某些癌症的風險。

但也許，住在河附近的人有比較多船，所以本來就較容易暴露在船的燃料毒氣中；或是這些人就在造成河流汙染的工廠工作，整個人常暴露在並沒有排放到水裡的化學物中。這時若研究者在住在汙染區附近的群體身上發現更多癌症案例，他們該如何判斷問題究竟是水汙染、吸入船隻燃料的氣體，還是在工廠觸摸有毒化學物質所致？

儘管「香菸會致癌」無可反駁，兩者之間的因果關係仍需要謹慎的研究。　圖／By bleztseng

另一方面，世代研究已揭露了無可反駁的重大發現，像是香菸會致癌等。所以，雖然我們手邊可用的工具不盡完美，但也不至於毫無用處，問題只在於想確認香菸是否致癌需要數十年謹慎的探討和反覆的研究，科學家才能放心使用那個神奇字眼──導致。科學家之所以不願使用這個字眼，往往和證據的強度無關，而是因為他們被要求使用反事實角度思考因果關係。除非有人發明時光機器，讓科學家親眼觀察到實際的反事實狀態，否則他們不願說出這個神奇字眼。

相反地，誠如亞里斯多德敏銳地觀察到的，外行人最想看到的就是一切事物的因果關係，而且在沒看到之前永遠不會有安全感。換句話說，一般人思考因果關係的方式，和科學家受到的訓練完全不同。由於這兩種思考方式有天差地別，他們之間產生出大量的錯誤溝通，有時甚至會造成大眾對於科學家的不信任。

本文摘自《拒絕真相的人：人們為何不相信科學？》，八旗文化出版。

The post 為什麼科學家說不出「疫苗不會導致自閉症」而只能說「沒有證據顯示自閉症的出現和接種疫苗與否之間有關連」？——《拒絕真相的人》 appeared first on PanSci 泛科學.

為何我們挑選了這本書：

現代的科學研究無疑讓我們的生活進步，但 人們「反科學」的例子卻仍時有所聞：不願接種疫苗、對基改食物過度的恐慌、跟從樓梯上摔下來相比更害怕墜機但明明是前者機率比較高……等等等，是因為集體的科學素養不夠嗎？還是有什麼因子在背後操縱？為何明明科學證據都放在眼前，大家卻還是不相信科學？
《拒絕真相的人》不只探討人們抗拒健康相關的科學背後的心理機制，也談它在演化上的原因。對這不科學的世界百思不得其解的你，讓我們一起來尋求解答吧！

缺乏科學素養會有很多問題

當小報《紐約每日新聞》用〈愚蠢至極：許多美國人仍不相信大霹靂或演化論〉這類標題哀嘆一般大眾欠缺科學素養時，這樣的做法其實並不能改善問題。這個報導說，根據《美聯社》所做的「新民意調查」顯示，百分之五十一的美國人不相信大霹靂，而百分之四十的人不相信演化論。接著，該報導嘲笑質疑大霹靂的一般民眾，因為他們說：「大霹靂發生時，我不在現場。」

「什麼！有人不相信大霹靂嗎！？有這麼笨！？」source：maxpixel

媒體這種追求聳動報導的手法會產生很多問題。首先，該民調絲毫沒有說明這個消息是怎麼來的，所以我們不知道它說的對不對。一個科學家或了解科學的讀者應該要問：「你們調查了誰，訪問的『回收率』（經徵詢後願意接受調查的人數）有多少，以及你們在對資料進行統計分析後是否真的能做出確切的結論？」第二，這個報導最後有一個好消息，那就是只有百分之四的人懷疑抽菸會致癌、百分之六的人質疑精神疾病不是一種健康狀況，以及只有百分之八的人不同意我們的細胞帶有基因碼。

但是最後也是最重要的是，這篇報導抨擊了一般的美國人，把他們貼上「愚蠢」標籤。我們不需要精密的心理實驗就可以知道，這樣標籤化一個人之後，對方就不太可能有動力去了解更多有關大霹靂或演化的資訊，這同時也妨礙科學家、醫生和大眾健康官員教導人們學習這些資訊。這篇文章可以用很棒的資訊起頭，說儘管有菸草業的影響，但公眾健康運動已說服大多數人相信抽菸很危險，或是雖然我們直到一九五三年才知道遺傳分子和去氧核糖核酸的結構，但現在幾乎所有人都相信是基因決定了我們身體的運作和樣貌。

對不相信大霹靂學說的民眾貼上「愚蠢」標籤，並無益於科學知識傳遞。　圖／By NASA and the European Space Agency. Edited by Noodle snacks @wikimedia

顯然我們必須做出更多努力，幫助人們了解大霹靂和演化是真實且無可爭辯的現象，甚至大部分有宗教信仰的人也都同意這些事實。但是，說別人「愚蠢」卻會產生反作用，並且讓我們偏離了真正的問題：既然人們在許多案例上能了解科學，那麼他們為什麼會在某些案例上反駁醫學事實，在其他案例上卻又不會呢？若認定那是因為「沒有受過教育」，這種說法不過是我們為了圖方便而已。

的確，媒體有時是製造科學誤解和迷思的凶手。《紐約時報》專欄作家法蘭克．布魯尼寫過一篇犀利的文章，探討前《花花公子》模特兒珍妮．麥卡錫（Jenny‧ McCarthy）對「疫苗會導致自閉症」的看法為什麼會得到這麼多人的關注？他問：「從什麼時候開始，人們居然可以接受她？她總是表現得一副很有魄力、足以和真正的科學匹敵的姿態。這些是採訪她的人為她形塑的樣貌，我想知道他們如何為這種做法辯駁。」媒體永遠會說，他們只是呈現人們想聽的。而對許多人來說，比起聽科學家用單調低沉的聲音說明疫苗的免疫學根據，受訪者是珍妮．麥卡錫顯然比較有趣。因此，人們該如何學到科學真相呢？與其把人們說成蠢蛋，媒體也許可以更努力致力於科學教育。

我們不是笨蛋

重要的是，要知道這裡探討的問題和聰明與否無關。科學家、醫生和大眾健康官員往往認為那些不同意科學結論的人一定都很笨，導致以這種偏見設計出的教育措施都流於過度簡化，或甚至帶些優越感。但是，那些最聰明的人其實也會避免複雜性和不想深究科學細節。

當然，我們也不能把人們因為害怕科學複雜性而迎合最簡單的解釋，全都怪在媒體身上。科學界對此也有很大的責任。二○一三年，丹．卡韓（Dan M. Kahan）追蹤美國人是如何知道對抗人類乳突病毒（HPV）的新疫苗已獲得核可並且可以開始使用──人類乳突病毒是經由性交傳染的病毒，它會導致子宮頸癌。當製藥公司默克在二○○六年以加衛苗（Gardasil）的品牌名稱引進這種疫苗時，美國 CDC 建議所有成年女性都應該接受這種免疫治療，並且製藥公司還辦了一場活動，讓州議會通過加衛苗免疫法。

結果，這種做法引起很大爭議，反疫苗人士堅持相關單位太急著核可疫苗，其他團體則擔心疫苗可能會鼓勵成年人從事性行為。卡韓不明白的是，一九九○年代引進的 B 型肝炎（另一種透過性交傳染的病毒，會導致癌症）疫苗，卻從未在任何地方引起抗議或爭議，並且這疫苗現已成為孩童例行性施打疫苗計畫的一部分了。卡韓認為，這兩者之間的差異只在於科學和監管單位在介紹加衛苗給大眾時處理的方式有所不同。

科學和監管單位在介紹加衛苗給大眾時處理的方式不同，可能影響民眾對疫苗的接受度。　圖／By PhotoLizM @Pixabay

卡韓寫道：「美國食品藥物管理局或 CDC 到目前為止，仍沒有辦法把根據證據得到的評估，透過眾多日常生活管道讓民眾了解，並產生潛在的影響。」首先，食品藥物管理局迅速通過加衛苗，讓默克更勝其競爭者—葛蘭素史克藥廠的希瑞適疫苗（Cervarix）一籌。然後，默克舉辦了一場規模很大的公眾遊說活動。最後，美國 CDC 建議讓女孩施打疫苗，男孩則不用打，這些決定都點燃了大眾的恐懼和不信任。和施打 B 型肝炎疫苗的案例不一樣的是，父母是從媒體煽動性的報導第一次得知這種疫苗，而非從小兒科醫生那裡聽到。卡韓公允地把這種狀況歸咎於美國食品藥物管理局、CDC、默克製藥和醫療界，認為它們連稍微思考一下美國人會如何解讀它們的決策都沒有：

就經驗來說，少了有系統並且以證據為依據的做法時，必然會出現單一且產生反效果的溝通風險之副作用……。民主社會未能保護良好的科學溝通環境，因為市民在了解對他們健康有益的科學決策上受到阻礙。

複雜的科學也會影響最聰明的人

假設有個家長擁有歷史博士學位，他叫做史密斯博士，他正在決定要不要讓他的孩子接種麻疹、腮腺炎和德國麻疹混合疫苗。他知道這些曾對人類造成嚴重風險甚至可能讓人致命的疾病，已經因為疫苗的問世而幾乎絕跡了。史密斯博士基本上是個熱心公益的人，在平常的情況下，他會幫忙社區事務，但是他最在意的還是保障自己孩子的福利與健康，當然對此我們都沒有異議。他聽說孩子小時候如果接種太多疫苗，免疫系統會負擔過重，最後讓身體變得虛弱。接種過一整套疫苗的孩子，在往後人生當中會面臨各種免疫性疾病，包括食物過敏、行為問題以及突然生病，這些都是疫苗所致。他看到這些疾病在美國人口中比例上升，而且上升的時間和速度都和疫苗的普及率同步。為此，我們不能責怪這位歷史教授會擔心他的孩子接種疫苗後可能受到傷害。

因此，這位盡責又愛孩子的家長決定要對疫苗了解更多。他也許會上網查詢，但很快就會知道這樣做是錯的。網路上有各種針對該議題提出的文章，其中許多是由科學資歷看起來漂亮的人所寫的（很多醫學博士，還有一些知名學院和大學的得獎科學家）。這時，他決定把注意力放在小兒科和免疫學界提供的資料上。他會找到些什麼呢？

圖／StartupStockPhotos

「有些病毒和細菌進入人體後，會立即被人體一部分的免疫系統，即先天免疫系統──包括自然殺手細胞、巨噬細胞及樹突細胞──所清除，這些機制並非靠疫苗啟動的。相反地，免疫系統的另個部分──即後天免疫系統──會對疫苗起反應。後天免疫系統是由體液和細胞媒介免疫系統組成，前者由 B 細胞媒介，會製造抗體；後者則是由 T 細胞媒介，常被稱為 CD 細胞，並且擁有像「 CD4+ 以及 CD8+ 」這樣的名稱。抗體包括一個輕片段和一個重片段……。」我們可以一直說下去，但說到這裡時想必大家已經了解我要表達的意思了。

雖然這位歷史教授能夠深入了解新的課稅方式曾對十四世紀比利時法蘭德斯的貴族和中產階級造成什麼影響，但是當他在研究疫苗對他孩子的影響時，他迷失在大量的文字、縮寫和箭頭之中。而我們現在說的這些都還只是皮毛而已。人類免疫系統是世界上最美妙的系統之一，在我們的一生當中，它隨時都在保護我們不受如槍林彈雨般危險的病原體攻擊。但是這些病原體躲避和收編免疫系統的能力也非常出色，所以我們才會生病。疫苗如何配合這個系統終究是件極為複雜的事，因為這個系統演化了數百萬年，才讓人類存活得這麼長久。

史密斯博士花了幾小時努力了解免疫背後的科學，最後他決定採取較簡單的做法。他找到很多說明疫苗如何運作的超簡短說明摘要。對他來說，這類文章大多數太簡單了，而且有些口吻讀起來有點目中無人的感覺。它們的觀點各有不同，有些堅持疫苗很安全，其他則認為疫苗是有毒的。史密斯博士覺得有點累了，他知道自己終究得做個決定。與其嘗試在科學報導的技術性細節中篩選資訊，他決定前往一個設計得很漂亮的網站，這網站是由一個叫做「全國孩童及成人免疫安全協會」的組織（虛構組織）設置的，由羅納德．班傑明．杜謝斯基主持，他具有博士、醫學博士、註冊護士、社工碩士、商管碩士等頭銜（我們刻意誇大虛構人物的學歷，藉此凸顯論點）。

這網站把議題呈現得極為好讀，強調疫苗會抑制孩子的免疫系統，並說「人們並未針對多種疫苗做過長期研究以評估其安全性」，以及「研究顯示，許多孩子每天都被免疫療法所害」。這網站還提出一個扣人心弦的故事，說有一名五歲男孩現在深受多種食物過敏所苦，他只能吃蘿蔔泥和甘藷泥，才不會有哮喘和蕁麻疹。

最後，史密斯博士決定不讓他的孩子接種疫苗，然後上床睡覺。

即便是高知識份子，也難以越過「複雜性」這關。　圖／free-photo @Pixabay

上述狀況說明了導致人們拒絕科學的許多原因，在此我們只強調其中一點，那就是：避免複雜性。儘管史密斯博士是個受過教育又聰明的人，但並非免疫學家的他還是得面對生物學和免疫學相關非常技術性的討論，或是過度簡化的討論。儘管他很努力，但他終究還是被複雜性給打敗了，認為自己再怎麼努力也永遠無法理解這些議題，因此他選擇用簡單許多但較不精確的方式去了解。

大部分的人並沒有博士學位，也不像史密斯博士有那麼高的智商，因此，這些聰明才智和教育程度平平的人嘗試了解許多醫療建議背後的科學根據時，都會面臨一樣的窘境。想了解基因如何插入一株植物的基因組，而獲得抗旱或抗蟲能力，可不是件簡單的事。對於想深入了解在家放槍是否危險的人來說，許多數據的呈現方式也不是人們可以直接理解的，因為這些數據都來自流行病學研究的複雜統計分析。甚至許多做這類研究的人，也都需要和統計學家合作才能寫對論文裡的數學式。一旦出現了一個方程式，大多數人都會很緊繃，就算是非常聰明的人也是一樣。

本文摘自《拒絕真相的人：人們為何不相信科學？》，八旗文化出版。

The post 嘲笑不能解決問題：在這複雜世界裡，尋求答案本就不易——《拒絕真相的人》 appeared first on PanSci 泛科學.