科學傳播 – PanSci 泛科學

本文為【跟大師學創造力1-5】系列 推薦序

身為一介投身科學知識傳播與教育領域的文科生，我一直在找尋兩個問題的答案。第一個問題是，要怎樣讓比較適合文科的孩子不要放棄對理科的好奇心與興趣？第二個問題是，要怎樣讓適合理科的孩子未來能夠不要掉入「專業的詛咒」。

選擇理科或文科，通常不是學生自己由衷的選擇，而是為了避免嘮叨跟麻煩，由環境因素與外人角力出的一條最小阻力路徑。孩子對知識與世界的嚮往原本就跨界，哪管大人硬分出來的文科或理科？更何況，過往覺得有效率、犧牲程度可接受的集體教育方針，早被這個加速時代反噬。當人工智慧加上大數據，正在代理人類的記憶與決策，而手機以及各種物聯網裝置，正在成為我們肢體的延伸，「深度學習」怎麼會只是機器的事，我們人類更需要「深度的學習力」來應對更快速變化的未來。

根據國際學生能力評量計劃(PISA，Programme for International Student Assessment)，台灣學生雖然數理學科知識排名前列，但卻缺乏敘理、論證、思辯能力，閱讀素養普遍不足。這樣的偏食發展，導致文科理科隔閡更遠，大大影響了跨領域合作能力。

文科理科繼續隔離的危害，全世界都看見了，課綱也才需要一改再改。但這樣就能解決開頭問的兩個問題嗎？我發現的確有解法，而且非常簡單，那就是「讀寫科學史」，先讓孩子進入故事脈落，體驗科學知識與關鍵人物開展時到底在想什麼，接著鼓勵孩子用自己的話來回答「如果是你，你會怎麼做？」「如果情況變了，你認為當時的XXX會怎麼做？」等問題，來學習寫作與表達能力。

閱讀是 Input，寫作是 Output，孩子是否真的厲害，還得看他寫了什麼。炙手可熱的STEAM教育，如今也已經演變成了「STREAM」——其中的R指的就是閱讀與寫作能力（Reading & wRiting）。讓偏向文科的孩子多讀科學人物及科學史，追根溯源，才能真正體會其趣味，讓偏向理科的孩子多讀科學人物及科學史，更能加強閱讀與文字能力，不至於未來徒有專業而不曉溝通。

市面上科學家的故事版本眾多，各有優點。仔細閱讀過這系列，發現作者早就想到我尋覓許久才找到的解法。不僅故事與人物鋪陳有血有肉，資料詳實卻不壓迫，也精心設計了隨手就可以體驗書中人物生活與創造歷程的實驗活動，非常貼心。這套書並不只給孩子，我相信也適合每個還有好奇心的大人。

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研究論文（paper）投稿到期刊接受同儕審查（Peer review）的過程中，採取單盲（single-blind，亦即審閲人（reviewer）知道論文作者是誰但作者不知審閱人是誰）或是雙盲（double-blind，作者不知道審閲人是誰、審閲人也不知道作者是誰）會不會有不同的結果？

「一定的嘛！」相信大家大概都這麼認為，但真實情況是否真是如此呢？

其實這是個已被提出來多次討論的議題，支持雙盲制的人也不在少數，只是現今多數期刊仍行使單盲制──審閱人在審稿時仍然能夠得知論文作者是誰、任職於哪個機構。過去研究者曾提出幾項可能會因此而導致審閱人不公正的效應，例如瑪蒂達效應（Matilda effect）指的是在男性主導的領域中，相較於第一作者為女性的論文，第一作者為男性的論文會被認為具有較高的科學價值。至於所謂的馬太效應（Matthew effect），指的是知名研究者的新研究成果通常能得到更大的關注。還有，作者如果來自有名的、頂尖的大學或機構，也可能使審閲人產生偏誤。

單盲制與雙盲制的討論，其實由來已久。圖／by energepic.com @PEXELS

1978 年，當時甫任教於北達科他大學（University of North Dakota）心理系的 Stephen J. Ceci 和已經當了四年助理教授的 Douglas P. Peters 攜手進行了一項有趣的實驗，該實驗於 1982 年發表於期刊《THE BEHAVIORAL AND BRAIN SCIENCES》上。他們從 12 個不同的心理學期刊上找出了 12 篇不同的 paper，這些 paper 的共通點是它們的作者皆來自排名很前面的大學心理系或研究機構、作者本身非常有名與多產、文章達一定程度的引用率、而且是在過去 18-32 個月這段期間所發表的。 Peters 與 Ceci 兩人將這 12 篇 paper 的作者姓名和單位名稱更改成虛構的姓名與機構名稱之後，重新投稿至原本的 12 個期刊。

結果發生了什麼事？有三篇被編輯或審閲人發現是已經刊登過的文章，所以只有剩下的九篇進入評審階段。然後，這九篇之中有八篇被拒絕刊登！而且審閲人最常給的拒絕理由是：研究方法有重大瑕疵（serious methodological flaws）。

Source: pixabay.com

這不是很奇怪嗎？！如果有重大瑕疵，那這些論文是如何獲得先前的審閱人和編輯的認可而獲准刊登的？排除幾個可能原因之後，Peters與Ceci認為，要嘛就是第一次遇到的審閲人能力都剛好比較差，要嘛就是大家都被作者或學校名聲給蒙蔽了雙眼。

另外一項發表於《PNAS》的新研究則是直接比較了審閲人在知道／不知道作者姓名單位的情況下，對於論文的評價是否有所不同。

這個由 Google 和北京清華大學合作發表的實驗直接以投稿至第10屆ACM網路搜尋與數據探勘國際會議（10th International Association for Computing Machinery Conference on Web Search and Data Mining, 縮寫為 WSDM 2017）這個研討會的500篇論文為實驗材料。

在電腦科學（computer science）這個領域，研究者多會把研究成果以研討會論文（conference paper）的形式發表而不是投稿到期刊，而且審稿的時候審閲人會根據全文的結果來決定，而不是只看摘要。

在這個實驗中，有半數的審閲人被分派至單盲組，另一半的審閲人則被分派到雙盲組。實驗包含 bidding 與 reviewing 兩階段。在兩個階段中，單盲組的審閲人都可以看到論文的作者和其所屬單位，但雙盲組的審閲人是看不到這些訊息的。bidding 時，審閲人根據論文的標題和摘要來表示自己是否願意審閱某篇文章（他們可以針對每篇論文表示願意、不願意、或可能三種選項，也可以不表示任何意見）。在 reviewing 的階段，每篇論文都會由四位審閲人來審閱，單盲組和雙盲組的各兩位。

單盲或雙盲，真的會影響審閱結果嗎？　Source: pixabay.com

結果顯示，兩個組別的審閲人的行為在三件事情上有所差異。首先，單盲組的審閲人在 bidding 過程中較少表示意見¹。其次，單盲組的審閲人在 bidding 時比雙盲組的更加偏好那些作者來自於頂尖企業²或頂尖大學³的論文。最後，單盲組的審閲人在審稿完畢後比雙盲組的審閲人更有可能給某些論文好評──作者來自頂尖大學／企業、或作者本身就有名⁴的論文。

簡而言之，審稿的目的本是為了審視論文內容與品質，但論文作者本身的知名度、作者所屬機構的名聲都會影響審閲人的判斷。這項研究的研究者表示，真的該是認真考慮採用雙盲制的時候了。

注解

注1：在電腦科學領域的研討會中，bidding 是重要的一環。
注2：此處所指之頂尖企業包括 Google、 Microsoft、 Yahoo! 與 Facebook。
注3：頂尖大學為 www.topuniversities.com 之中電腦科學領域的全球前50名。
注4：有名的作者指至少曾在 WSDM 發表過三篇文章，且發表過的 paper 總數量已經超過一百篇的人。

參考文獻

Peters, D. P., & Ceci, S. J. (1982). Peer-review practices of psychological journals: The fate of published articles, submitted again. Behavioral and Brain Sciences, 5(2), 187–195. doi:10.1017/S0140525X00011183
Tomkins, A., Zhang, M., & Heavlin, W. D. (2017). Reviewer bias in single- versus double-blind peer review. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(48), 12708–12713. doi:10.1073/pnas.1707323114

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運用「經濟學」研究健保

中研院經濟所的楊子霆助研究員，分析實際資料發現：「免除三歲以下兒童的部分負擔」制度，會讓三歲以下兒童到大醫院看門診的次數大幅增加，而且新增加的門診大多是應在診所治療的輕症（如感冒）。這顯示調高部分負擔，將有助於抑制輕症病患到大醫院就醫次數，減少醫療資源的浪費。

「我對公共經濟學很有興趣，尤其是政府的支出與收入，健保其實就是一種財政支出。另一方面，我也很好奇醫院的醫療行為……」楊子霆說明為什麼要做這個研究。攝影／張語辰。

大家都想知道健保制度好不好，但好或不好該如何證實？在平常觀看新聞的過程中，楊子霆發現衛服部於 2002 年推動「免除三歲以下兒童的部分負擔」制度，便運用健保資料分析這項政策的實際影響，也檢視健保制度能如何更好。

「免除三歲以下兒童的部分負擔」，發生了什麼改變？

這個政策的初始目的是希望可以照顧小孩子的健康，因此免除了三歲以下幼童的部分負擔。

「部分負擔」的意思是當大家就診時，除了由全民健保負擔醫療費用外，我們也需要自行負擔一部份費用。除了門診的部分負擔，藥品、復健治療及住院也都有部份負擔。

病患在不同層級的醫療院所，需付出的部分負擔也不同。如未經轉診，屬於醫學中心層級的台大醫院部分負擔現為 420 元，而診所僅需要 50 元。資料來源／部分負擔及免部分負擔說明。圖片來源。iStock。

政府一直想了解「部分負擔」的變化如何影響「醫療利用」與「健康」，但如果直接比較部分負擔「付較多」與「付較少」的兩群人，他們在醫療利用與健康的差別，可能無法正確估計部分負擔的影響。因為這兩群人可能在家庭收入、先前的健康狀況、或其他特性本來就有不同，研究者無法斷定這兩群人在醫療利用與健康的差異，是來自部分負擔不同所造成的？還是其他因素導致的？

因此，為了正確估計部分負擔的效果，我們選擇從「免除三歲以下兒童的部分負擔」這個制度，來看部分負擔的變化如何影響兒童的醫療利用。我們用「滿三歲前一天」與「滿三歲後一天」的資料做比較，因為三歲前後幾天的健康狀況、家庭收入或是其他因素應該不會有太大差異。

三歲前一天與三歲後一天，唯一差別在於「是否需要付部分負擔」。因此，可以去看同一群人在兩種情況下，醫療利用行為有無改變、及健康狀況是否有差異，藉此就能估計部分負擔的效果。

我們研究結果發現，如果免除三歲以下兒童的部分負擔，「門診」的總醫療花費增加 7%，總就診次數則是增加 5% ，但家長大多是帶小孩去大醫院看小病。而「住院」則沒有明顯變化。

實施「免除三歲以下兒童的部分負擔」制度前，三歲前後的總醫療花費是差不多的(如左圖)。但在實施此制度後，三歲以下兒童「門診」的總醫療花費上升許多(如右圖)。資料來源／Patient Cost-Sharing and Health Care Utilization in Early Childhood: Evidence from a Regression Discontinuity Design (with Hsing-Wen Han and Hsien-Ming Lien)。圖說重製／王怡蓁、張語辰。

原本在大醫院看門診的部分負擔是比較高的，因此，免除部分負擔後，三歲以下兒童到大醫院看門診似乎更為划算：既能得到更多補貼(因為免除的部分負擔金額較高)，又能獲得更好的醫療。我們發現到大醫院看門診的次數大約多了 50%~60%，而且新增加的大醫院門診，大多是可以在診所治療的小感冒等疾病。

由於三歲以下兒童免除部分負擔，三歲前到「醫學中心」與「區域醫院」看診的次數，比三歲後高出許多。資料來源／Patient Cost-Sharing and Health Care Utilization in Early Childhood: Evidence from a Regression Discontinuity Design (with Hsing-Wen Han and Hsien-Ming Lien)。

這個健保政策立意當然是好的，但從數據上來看，免除三歲以下兒童的部分負擔，似乎扭曲民眾就醫的選擇，增加他們直接到大醫院就醫的誘因。

比較好的方式是「定額補貼」，不分醫療院所的層級，皆補貼一個固定的費用。例如去診所或大醫院，門診都是補貼一百元，避免誘導民眾選擇大醫院。

三歲以下兒童「住院」，應免除部分負擔嗎？

「住院」的總花費與次數，在「免除三歲以下兒童的部分負擔」前後差異不大。因為通常到住院的程度，都是明確需要比較好的醫療照顧。資料來源／Patient Cost-Sharing and Health Care Utilization in Early Childhood: Evidence from a Regression Discontinuity Design (with Hsing-Wen Han and Hsien-Ming Lien)。

從我們的研究來看，如果幼童需要住院，無論是否有免除部分負擔，父母都會選擇讓他住院。這也是很合理的，因為幼童一旦需要住院，大多是要治療較重大的疾病，父母應該不會在意部分負擔是否免除。

因此，根據研究結果，如果政府想要繼續補貼三歲以下兒童的部分負擔，我們會建議：首先，「門診」的部分，應該用「定額」補貼部分負擔，才不會造成去大醫院得到的「補貼」比較多，反而變向鼓勵民眾多去大醫院就診。

其次，既然對重大疾病幼童來說「住院」是必要的，其決策不受部分負擔高低的影響。關於兒童住院的部份負擔，我們建議應該「全額補助」。

若門診不是用「定額」，而是以「定率」計算部分負擔？

2017 年 2 月，衛福部公布調漲醫學中心的門診部份負擔金額，從 360 元變成 420 元，並於 4 月實施，政府希望此措施能避免民眾小病就跑到大醫院的現象。

但許多人認為現行的「定額部分負擔」做法仍無法抑制民眾小病到大醫院就診的情況，應按照《全民健康保險法》第四十三條「保險對象應自行負擔門診或急診費用之 20% ，居家照護醫療費用之 5% 。但不經轉診，於地區醫院、區域醫院、醫學中心門診就醫者，應分別負擔其 30% 、 40% 及 50% 」之規範，以「固定比率(定率)」來收取部分負擔的費用。

改成上述「固定比率(定率)」的部分負擔，會更能降低輕症病患在大醫院的門診次數嗎？

根據我們的研究結果，我們並不贊同這樣的改法，因為現行的「定額部分負擔」大約能減少 50-60% 輕症在大醫院的門診量；換句話說，現行的「定額部分負擔」相當程度地能夠抑制到大醫院看小病的醫療浪費行為。事實上， 2017 年 4 月調漲前的醫學中心的部分負擔為 360 元，若是去看小病(例如感冒)，那時的自付額已佔該次門診醫療支出的 75% ，遠高於「定率部分負擔」的 50% 。

若醫學中心部分負擔改為自付 50% 的醫療費用，反而會讓到醫學中心看輕症的自付額下降，可能導致民眾更愛選擇到大醫院看小病。

相反地，若是改成「定率部分負擔」，將會讓民眾不敢去大醫院治療「重大疾病」。

因為不像「定額部分負擔」，民眾能事先知道要付的金額，例如：一次醫學中心的門診就是付 420 元，在「定率部分負擔」下，民眾要等所有檢查做完，才知道自己要付多少錢；如果醫療費用是一萬元，要自行負擔 50% ，就是五千元，反而降低重大疾病的病患，到大醫院就醫的意願，然而這類病患才是大醫院應該治療的對象。

還有哪些感興趣的題目，卻因資料不足無法進行？

有的，但這個題目現在我也蒐集到比較多資料了。是關於台灣「人才外流」的議題。

「人才外流這個議題，我想先看看這些數據說了什麼，再讓政府了解有什麼方法可以留住人才」楊子霆說明。圖片來源／iStock

我想知道甚麼類型的人會到海外工作，人才外流造成多少稅收損失、以及造成國內多少勞動力的短缺？光是想像就發現所需的資料量非常龐大：我要先知道他在台灣的工作與背景，再者是有多少人出國「工作」，這點就無法確定政府是否有準確的數據資料。

會有契機可以重新著手這個題目，是因為前行政院院長張善政的緣故，他在任內對「政府資料開放」抱持非常正面的態度，鼓勵各部會開放更多資料，也提供學術界申請政府行政資料（administrative data）的機會。由研究團隊針對各部會的感興趣的議題，撰寫研究計劃書與提出所需資料，通過審核後，便可以至「國家高速網路與計算中心」的監控室使用資料。必須要強調這些資料都是經過「去識別化」，無法識別特定個人。

現在，我們申請到了研究所需的資料，不過，由於資料龐大，這些資料都還在處理中。無論如何，我非常高興能有機會探索這個重要議題。

台灣政府開放資料是否足夠？

政府開放資料，指的是「去識別化、並統整過」的資料。資料來源／政府資料開放平台。

近年來在張善政與唐鳳的推動下，台灣的開放資料確實進步很多。

除了開放資料外，有些政府行政資料對政策分析與學術研究也很有幫助。像衛福部就做得很好，願意釋出健保資料讓研究者到資料中心使用，健保資料非常地詳細，可以做出精確的分析結果，這在全世界非常少見。更重要的是，很少有國家強制全民納入健康保險制度，像是美國就沒有，所以無法取得全民的醫療健康紀錄資料。

政府手上有非常多很好的資料，研究這些議題需要資料，所以政府要先把這些資料開放出來，不然無法了解發生什麼事。

像健保資料只能得到醫療資訊，如果我想分析「收入」與「醫療利用」的關係，就還需要收入與家庭的資料，如果沒有跨部會資料的話，研究就無法進行、或可能結果不精確。

但目前台灣遇到的最大困難是：各部會的資料無法串聯在一起。各部會的本位主義有點強，如果要跨部會資料的串連，把資料放在哪裡也是一大問題。(冒汗)

我前陣子去瑞典參訪，觀察到他們將資料統一放在一個第三方獨立的機構：國家統計局。他們跟台灣一樣，會給予每位國民類似身分證字號的代碼，並用這個代碼串聯各部會所屬的資料。

運用國家統計局擁有的整合資料，每年可以直接計算數據、發佈普查結果，取代了台灣還要人工額外進行的人口普查、勞動力調查、收支調查等。其實台灣政府做這些調查都是「重複的」調查，如果整合各部會現有的數據資料，反而可以省下更多行政成本。

延伸閱讀

楊子霆的個人網頁

Patient Cost-Sharing and Health Care Utilization in Early Childhood: Evidence from a Regression Discontinuity Design, R&R at American Economic Journal: Economic Policy (with Hsing-Wen Han and Hsien-Ming Lien)

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知名國際學術期刊《自然》（Nature）在當地時間 12 月 18 日發表 2017 年科學界的十大年度人物，他們涉及的領域橫跨生物、物理、量子通訊、天文、地球科學與環保，有些人身處第一線創造新突破，也有些人是重要的幕後推手。

他們對這一年的科學發展帶來各種「重要」的影響，有的入選理由會讓你拍手叫好，有的則讓人大皺眉頭。快來看看這十位人物是誰，他們又做了什麼事吧！

編輯基因的生物學家劉如謙（David Liu）

劉如謙（David Liu）團隊研發的新基因編輯技術，將可能拯救許多生命。圖片來源：ServiceAT@wikipedia, by CC 4.0.

基因編輯技術 CRISPR 雖然是當前的主流，但仍無法實現一些較細緻的基因編輯工程，以 CRISPR-Cas9 為例，雖然科學家可以指揮 Cas9 酶去切開特定一段 DNA，但卻只能依靠細胞自身的 DNA 修復機制來修補，因此產生不可預測性。

而劉如謙在美國博得機構（Broad Institute）的實驗團隊使用一種新的酶，解決了過往的問題。團隊在 2016 年發表了他們第一個鹼基編輯器（base editor），讓科學家首次能對活體細胞基因中單一鹼基對進行可預期的修改。接著在今年十月，劉如謙團隊再次突破，打造出比 CRISPR-Cas9 更可靠的新基因編輯工具：能在不切割 DNA 的情況下，把 A-T 鹼基對轉換成 G-C 鹼基對。這種效率更高且幾乎沒有副作用的新技術，將有機會治療許多基因點突變導致的疾病。

促進整合的天文學家 Marica Branchesi

Marica Branchesi 促成了天文學家與物理學家的互信合作。圖片來源：IAU

2017 年 10 月 16 日，美國雷射干涉重力波天文台（簡稱 LIGO)、義大利處女座干涉儀（Virgo interferometer）和眾多的天文台團隊聯合召開記者會宣佈：首次直接觀測到兩顆中子星碰撞合併所產生的重力波與電磁波，這一次的重要觀測成果解決了包含「宇宙重元素從哪裡來」等多道天文物理學謎題。

重力波雖然能看到普通望遠鏡無法看到的宇宙的另一面，但在雙中子星融合的案例中，重力波干涉儀只能偵測到最後幾分鐘，而中子星碰撞的其他資訊或過程中產生的元素，卻只有傳統望遠鏡才能獲得。

然而過去觀測天文學與重力波研究雙方人馬一直沒什麼合作，甚至互相不信任，是 Virgo 合作組織的成員 Marica Branchesi 為物理學家與天文學家搭起溝通的橋樑。她一方面鼓勵物理學家發出重力波事件的預報，即使不確定預報準不準確，而另一方面則說服天文學家，物理學家的意見值得一聽。經過 Branchesi 的努力牽線，至今證實這兩個領域的合作是可行的。

啟發新療法的抗癌鬥士 Emily Whitehead

第一位接受 CAR-T 癌症療法的孩童Emily Whitehead 。圖片來源：Emily Whitehead Foundation

在 6 月的美國食品藥品管理局（FDA）的會議上，12歲的 Whitehead 走向在台上演講的父親，緊握他的手臂。她的父親正試著說服委員會通過「CAR-T 療法」。Whitehead 五歲時罹患白血病，六歲時成為全世界第一位接受這種細胞免疫療法並痊癒的孩子：流程是將病患的白血球從血液中取出，經過基因重組，變得能夠辨識並攻擊癌症細胞後再輸回病患體內。

雖然小 Whitehead 活了下來，但這種治療目前還存在著缺陷，她在注射 CAR-T 後引發嚴重的免疫反應，又稱細胞因子釋放綜合症（cytokine release syndrome，CRS），多虧主治醫生迅速處理，小女孩順利康復並成為活見證。

最終，會議投票通過了這種嶄新的急性淋巴細胞白血病病患治療法。幾個月後，非霍奇金氏淋巴瘤（Non-Hodgkin Lymphoma）病患也被批准進行 CAR-T 療法，這讓 2017 年成為此種癌症療法重要一刻。目前有數十組研究團隊與生技公司正努力讓此種療法變得更安全和可控。

削弱環保政策的美國環保署署長 Scott Pruitt

受科學家與環保人士抗議的美國環保署署長Scott Pruitt 。圖片來源：Gage Skidmore@wikipedia, by CC 2.0

曾公開懷疑氣候暖化的 Pruitt，如今受美國總統川普任命為美國聯邦環保署（EPA）署長，他在上任前曾是批評美國環保署最激烈的人之一。今年 2 月就職後，Pruitt 立即終止或廢除十幾條環保法規，其中包含與氣體排放、採礦及有害汙染設置的規定，讓化石燃料與化學業者拍手叫好。

10 月時 Pruitt又宣布，有鑑於「利益衝突」，所有有拿美國環保署補助金的科學家都不准參加該部門的獨立顧問委員會，導致旗下多個科學顧問委員會中超過半數的會員被辭退，而部分職位由當前的業界人士及與業界相關的科學家填補。

川普政府上任後已經提出要削減環保署研發辦公室 40% 的預算，撤掉的職務大多是科學家，讓員工們人心惶惶。根據紐約時報 12 月 22 日報導，自川普 1 月上任至今，美國環保署已有 700 多人離職（包含退休、資遣與請辭），其中有 27% 是科學家，包含 34 位生物與微生物學家、19 名化學家、81 名環境工程與環境科學家、以及時幾位毒理學家、生命科學家與地質學家。

帶量子通訊上太空的物理學家潘建偉

潘建偉被稱為中國量子之父。圖片來源：中國科學技術大學

中國科學技術大學教授潘建偉，是世上第一顆量子通訊科學衛星「墨子號」首的席科學家。在中國，有人稱潘建偉為「量子之父」，他帶著中國在遠距離量子通訊研究上持續突破，成為該領域的開拓者之一。

2008 年自歐洲返回中國就職，潘建偉點燃了中國發展量子科技的熱情。7 月，潘建偉與團隊宣布再創量子通訊的里程碑，他們成功將地面上一個光子（photon）的量子狀態，傳輸到距離地表 1400 公里的軌道衛星「墨子號（Mozi）」的另一個光子上。9 月，團隊透過量子衛星發射光子，讓北京和 2100 公里外的維也納進行絕對安全的量子加密視訊會議。因為探測光子會干擾量子狀態，所以駭客無法再不被發現的情況下竊取密鑰。

目前潘健偉的團隊計畫發射第二顆衛星，並在中國天宮二號太空站進行另一次太空量子實驗。

找出論文錯誤的遺傳學家 Jennifer Byrne

過去兩年 Jennifer Byrne 花了大量時間揪出論文的錯誤。圖片來源： The University of Sydney

白天，任職於雪梨兒童醫院的 Byrne 研究癌症遺傳學；晚上，她用筆電爬梳大量的遺傳學論文，找出其中的錯誤。目前 Byrne 已發現數十篇文獻在 DNA 序列上出錯，有些甚至包含可疑的低畫質圖片、疑似與其他手稿重複的文本，但這些懷疑尚未被證實。至今有九篇論文因為 Byrne 的努力被退回。

考慮到科學界仍有許多錯誤的文獻，她與法國電腦學家 Cyril Labbé 合作，運後後者開發辨識垃圾稿件軟體的經驗，在 2017 年 10 月打造出自動偵測錯誤的網路工具「Seek & Blastn」，並期盼期刊編輯與出版商能在論文刊出前運用這套軟體進行檢查。 Byrne 表示：「當我臨終時回顧自己的一生，會因為曾作過這件事感到非常驕傲。」

為核不擴散奮鬥的地球物理學家 Lassina Zerbo

全面禁核試爆條約組織（CTBTO）執行秘書 Lassina Zerbo。圖片來源：The Official CTBTO Photostream

對全面禁核試爆條約組織（簡稱 CTBTO）執行祕書 Zerbo 與其他倡議核不擴散（non-proliferation）的人來說，2017 年不太順利。北韓領導金正恩與美國總統川普的關係劍拔弩張，在 9 月進行第六次核子試爆，讓全球各地都感到不安。

《全面禁核試爆條》是一個國際條約，目的是終止任何核武器的試爆。雖然已有 183 個國家簽署，但因為部分國家，主要是美國與中國，尚未正式批准，條約還無法生效。

2004 年 Zerbo 加入 CTBTO，負責建立一套系統，把組織在全球約 300 個核子試驗監測站所收集的數據，如地震、聲波、水聲（hydroacoustic）與放射性同位素（hydroacoustic）分享給科學社群使用，協助偵測海嘯及追蹤藍鯨遷徙等科學研究。2013 年 Zerbo 出任執行秘書，除了前往世界各地進行全球監測站的建置外，也努力提倡批准全面禁核試爆條約。

追逐地震的地質學家 Victor Cruz-Atienza

襲擊墨西哥的 7.1級大地震證實了 Victor Cruz-Atienza 的地震理論。圖片來源：官網。

墨西哥國立自治大學（UNAM）地球物理學家 Cruz-Atienza，在 11 歲時經歷了一場驚天動地的大地震（編註，1985 年 9 月 19 日墨西哥沿海發生了 8.0 級地震），自此他投身地震相關的研究，並積極提升民眾對地震的認識。

2016 年 Cruz-Atienza 針對墨西哥城提出理論，描述地震發出的能量將如何在這個古湖泊盆地中迴盪，並根據數據預測哪個區域的搖晃程度會最強且最久。當今年 9 月 19 日墨西哥中部莫雷洛斯州發生 7.1 級強震時，他的預測獲得證實：「由於盆地的地形與軟沉積物的結構，當地地震次數發生越多次，搖晃時間越長。」

Cruz-Atienza 不打算停下腳步，近期他與日本研究團隊合作，在墨西哥西海岸的海床安裝地震感應裝置，希望能預測下一次大地震。他表示：「每場地震都是不同的動物，它們有著各自的故事與記憶。」

爭取學術界性別平等的律師 Ann Olivarius

Ann Olivarius 博士致力於消除學術機構內的性騷擾，讓女性也能獲得公平的對待。圖片來源：Ann Olivarius

性騷擾在科學界是一個嚴重的問題，許多大學輕忽了設立防止性騷擾機制的重要性，也沒有相關制度懲處加害人與支持受害者。

十幾年來，Olivarius 處理過不少知名的學術機構性騷擾案件，包含耶魯大學、紐約羅切斯特大學與英國牛津大學。但隨著今年科學界、娛樂界、媒體界到其他產業發生數起位居高位的男性因性騷擾丟了工作的事件，眾多女性積極拿起電話打給她的律師事務所，希望他們幫忙處理性騷擾事件。

Olivarius 表示「我認為現在世人總算注意到這個問題，一旦社會認識到這一點，就有更好的機會改善現狀。」

自 1970 年代 Olivarius 就致力於消除學術機構內性騷擾，當她還在耶魯念大學時，因得知有男教授性騷擾甚至性侵學生感到非常憤怒，於是與其他原告聯合向耶魯大學提出告訴，要求實現性別平等的校園環境。雖然官司本身輸了，但法院承認校園發生性騷擾確實是教育中的性別歧視，此一重要判決為美國校園建立了對抗性騷擾事件的法律框架。

推動中東跨國科學計畫的物理學家 Khaled Toukan

Khaled Toukan 為中東建立起第一個同步加速器。圖片來源：IAEA Imagebank@wikipedia, by CC2.0

2010 年 5 月，當以色列海軍襲擊了一艘土耳其船隻的消息傳出，中東第一個實驗科學與應用同步加速器（簡稱 SESAME）的規劃會議正在進行。該計畫獲得了包含以色列、土耳其、巴勒斯坦、賽普勒斯、埃及、伊朗、約旦與巴基斯坦等不同立場的國家支持，這種極端事件可能導致合作破裂。

多虧了發起人 Khaled Toukan 努力與各方代表團溝通周旋，最終讓局勢穩定下來。經過 20 多年的籌備，中東第一個同步加速器實驗室在今年終於正式啟用，它也是中東地區第一個主要的國際研究中心，代表著中東被真正列入全球科學版圖。實驗室位於約旦，可用於對分子、人造物和其他無數物體的成像，但對 Toukan 而言，這不只是一個光子源：「這是衝突之海中的一道光明。」他期盼 SESAME 的成功運轉能帶來更多建設，讓更多國家互相合作。

參考資料：

Nature’s 10 – Ten people who mattered this year. Nature

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文 / 鄭國威，戴貝珊

很感謝，泛科學寒假中小學課程推出後，我們獲得許多正面迴響。但我們也發現有很多事情我們沒好好說清楚，因此在這篇長達 5000 字的文章中，我們整理了大家的問題。同時在文章最後，也會正式揭曉給每一位已經報名跟即將報名的家長的一份新年禮，請務必耐心看完。

什麼是泛科學院？跟泛科學有什麼關係？

從一開始誤打誤撞，到成為華語世界最具代表性的網路原生科學網，PanSci 泛科學為了讓科學回到公共論域，努力用吸引人、有趣味、不艱澀、不賣弄高深的方式來讓大家重新愛上科學，也讓具有公民角色的我們都可以更明智地與彼此溝通，藉此讓越來越破碎、節奏越來越快的加速時代社會調適地更好。成立七年以來，靠著熱血的科學家跟傳播人，我們造出一個超過 1.3 億瀏覽量，不重複用戶達到 3 千 3 百萬的台灣本土科學網站，每天都有 5-10 萬人透過泛科學接觸到讓人好奇心爆發的新知與具有科學批判思維的觀點，也激勵了台灣的知識內容創作社群快速發展。

但正如我們所看到的，這成績還遠遠不夠。偽科學、假新聞、反智與反邏輯的言論跟商品並沒有消失，甚至隨著社群媒體跟搜尋引擎只求讚不求正確的判斷機制、對內容守門人的打擊，而如雨後春筍般冒出。英國脫歐、川普當選等黑天鵝事件頻發、人工智慧跟物聯網時代到來，我們需要未來的新人類能夠比我們更能適應這個被科學跟科技快速顛覆的時代，而我們最不該犯的錯就是讓下一代欠缺科學的判斷能力跟科技的實踐能力、或因為不好的學習體驗對科學毫無興趣、甚至覺得憎惡。

就如同泛科學網站創造平台，讓有心與社會對話的科學家與科學愛好者可以連結廣大的線上讀者社群，我們認為台灣眾多科學人才的發揮場所，不只有矽谷或是科技公司，因此我們在 2017 年創立「泛科學院 PanAcademy」，就是為了連結有志將科學及各領域專業知識轉化成精彩課程的專家，與對自己有升級的期望、對學習關鍵知識有熱情的學生。從 6 月開始，我們推出的課程主要為泛科學的核心讀者群–社會各領域專業工作者而開。

而經過半年的模式修正與演化，我們在此自豪地推出專為國小跟國中學生設計的寒假課程，結合了泛科學的強項與 7 年來在數據與內容上的積累，提供每位未來科學家一套我們認為的「新學習」方案。

之前都沒辦過，為什麼現在泛科學才開辦自己的中小學寒假課程？

多年來我們專注於科學知識傳播，期望讓你即使不在校園中，還是能夠隨時隨地與社群同好一同學習正確的科普知識，我們認為科學本身就是極為有趣的，但得更為讀者想，提供恰當的轉化跟場景。同樣的，我們相信有效學習的重點是要讓人感到興致勃勃、並在分享跟討論過程中享受，而非把人推進另一個疲憊的知識泥沼。在泛科學院提出的「新學習」中有四個關鍵概念：

第一，世界就是無限的學校：學習絕不侷限在學齡期或學校內，在迎接快速變化的未來挑戰時，更要永續學習，保持從經驗中成長的心態，才能去面對。同時，我們的課程強調與生活連結、讓學習到的知識能有應用場景，才不會是死學。

第二，數據就是個人的教練：考試領導教學成為弊病，但那是因為我們以前只能從考試收集學習數據，所以過度仰賴考試，因而本末倒置。唯有透過收集個人化的學習數據才能替本來就不同的每一個人找到學習節奏跟方向。線上學習收集數據容易，那線下課程呢？我們每堂課都會有經過訓練的助教，除了協助講師指導學生以外，也會透過觀察跟互動以量化的方式收集學生的學習反饋。

第三，社群就是茁壯的土壤：學習從來不是個人的事。我們不鼓勵平時課後補習，因為過度學習會讓孩子喪失學習興趣，但我們也發現很多孩子就算不喜歡學習，還是會去補習班，原因是因為可以多跟同學在一起。讓孩子待在親近又帶有挑戰性的學習社群裡，就像是將種子種在肥沃的土壤，再加上好的學習內容跟指引作為養分。泛科學本身就是台灣最大的科學社群，家長跟孩子可以透過我們與科學家溝通，並無時無刻透過泛科學豐富的內容延伸學習。

第四，家長就是孩子的學長：現在家長都忙，但如果我們只是用幫孩子打發時間，也替自己省事的態度在挑課程，效果也不會太好。我們認為家庭教育跟終生學習是一體兩面。當家長本身就是終生學習者，孩子自然而然會被帶動。我們因此也提供了每一位報名寒假課程的學生家長加入泛科學院教育社群的機會，並提供家長用早鳥優惠價報名未來一年內任何泛科學院成人課程。

我們希望能將這樣的理念向下扎根，透過有趣生活化卻又富含知識的課程，讓孩子從小就能喜歡學習。若「放假」對孩子來說變成「可以不用學習了，好棒！」那他未來肯定也欠缺學習動力。為了策劃一整套的方案，我們花了很長的時間，包括找到適合的工作夥伴、課程講師、合作單位、還建立了實體的泛科學院場地，所以才在 2018 年寒假正式推出這系列課程，在此想跟催促以久的各位說聲對不起，我們動作慢了，但我們總算來了！

泛科學院的寒假課程跟其他單位辦的課程有什麼不一樣？

泛科學院的寒假課程不只是讓學員打發時間，或是安親輔導而已，我們重視課程內容的豐富度及知識的正確性，邀請的講師與團隊都擁有豐富的教學經驗，能帶給孩子最完整規劃的寒假課程。除了各系列主題之外，課程期間還會有一堂泛科學院獨家的科普文章探究課程。閱讀理解與轉化寫作是吸收知識的根本，我們會引導孩子試著閱讀泛科學文章，並透過內容的分析，教會孩子在面對困難並試著去解決問題的態度，讓孩子能夠更靈活運用網路上的資源並學習各種知識。不同於其他營隊上完課就無後續學習，泛科學院的課程上完之後還會贈送線上知識福袋，統整課程相關的文章及影音給您，讓您跟孩子都能獲取更多更深入的知識。我們也了解您想陪著孩子一起成長學習的心情，凡參加過我們課程孩子的家長，都能加入「泛科學院教育共享計畫」的社群，社群中將不定期更新教育相關資訊，讓您再忙也能得知重要的議題，並可以在社群中互相分享討論，讓我們協助您用最適合的教育方式陪伴孩子成長，此外為了讓您也能永續學習，會額外贈送一年期泛科學院課程早鳥優惠價不限時的VIP優惠，讓您以及孩子都能一起成為擁有科學素養的永續學習者！

	其他冬令營	泛科學院寒假課程
師資	打工性質的大學生講師	多年教學經驗的專業講師
課程內容	充斥團康等低知識性的課程內容	完整規劃且知識量豐富的課程內容& 科普文章探究課程
課程延伸性	營隊結束後則無後續	線上知識福袋& 泛科學院教育共享計畫
家長的VIP優惠	無	一年期泛科學院課程早鳥優惠價不限時
給孩子的競爭力	低	大勝

你們的收費是不是比較貴？

泛科學院希望做出配得上泛科學的口碑，也配得上我們社群期望的好課程，而不是跟其他廠商搶生意。泛科學院課程的講師與使用的教材，都是嚴格挑選審核後才採用的，截然異於坊間許多營隊的講師大多為打工性質，並且使用低價組合材料包。在課程期間都會有一堂泛科學院獨家的科普文章探究課，以及課後的線上知識福袋，提升孩子科學的判斷能力以及永續學習的能力，最重要的是，我們重視的不只是孩子這短短幾天的教育而已，因為我們知道那不夠，因此才會設計透過泛科學院教育共享計畫，成為您與孩子終身的學習夥伴。

每一門課的師資強項在哪？經驗夠嗎？

〈科學家培訓營-太陽能電池〉

建華老師從事STEM教學以及課程設計已有5年以上，曾經擔任師大小大師、北科大、上尚文化等團隊的營隊講師，以及靜心中學、西門國小、和平高中國中部、辭修中學、恆毅中學國中部、金華國中等至少15間學校以上的科學社講師，這次與泛科學院合作，老師會利用多年來帶領科學班的經驗配合精緻的教材，完整規劃培訓課程，帶孩子一步步邁向科學家之路。

〈給小學生的第一堂動力機械課〉

瑞隆老師從事科普教育教學以及課程設計已有9年以上經驗，也非常了解學校教育的教學進度，因此擅長將生活中的各種事物結合動力積木、創意數學、動力機械的概念，並配合學校的課業進度，讓孩子能獲得從課業中無限延伸的知識。

〈自然探索-蒲公英冰磚〉

懷毅老師是台灣首創ＤＩＹ蒲公英樹脂的達人，教學上已有百場的經驗，同時也有10年以上的生態探勘與導覽經驗，因此這次泛科學院特別邀請老師將他生態環境的經驗，以及蒐集的各式植物，分享並教育孩子，這堂課不只有製作美麗的蒲公英樹脂，還能學到各式植物的採集法、在台灣的生長地點、以及如何才能讓大自然過得更好。

〈科學戲劇營-當維生素遇上碘〉

照明老師為現任大開劇團團員以及20%實驗劇坊副團長，曾任南新國小戲劇營以及家扶中心表演工作坊的講師，同時也擁有國立中山大學物理所碩士的學歷，是個教學經驗豐富又有科學背景的表演講師。這次獨家與泛科學院合作，全台首創推出將科普知識結合兒童戲劇營的課程，讓科普的學習法更加多元，讓孩子的學習體驗更加豐富。

〈日本ArTec程式機器車實作班〉與〈日本ArTec程式機器人實作班〉

樂益文創代理日本第一個 ArTec 程式機器人，並將日本教案的方法引進台灣，於康橋國際學校、曙光小學、實踐大學等學校都舉辦過課程及體驗活動，同時也會定期與日本 Artec 學習交流，這次樂益文創與泛科學院合作，要帶來日本最好的程式學習教育給您的孩子。

〈泛科學院 x 數學實驗課〉

來自師大的最強數學教育團隊，數感實驗室團隊透過紙筆以外的數學學習方式，希望能讓每個人在生活中「看見數學」，並且堅持低師生比(1:4)，讓每一位學生都能與老師、助教互動，獲得即時的學習反饋。這次數感實驗室與泛科學院合作，將最完整的套裝課程一次讓孩子都學習到，從小開始培養數感能力。

〈億觀生技 x 泛科學院 STEAM課程〉

億觀生技講師林建明受邀在台大科學營隊及國中小教師研習擔任講師，擅長用簡易的方式，帶領學生進入科學領域，這次與泛科學院合作，不只是帶學生操作 uHandy Duet 行動生物顯微高低倍鏡組並可以將整組顯微鏡帶回家，還能透過體驗觀察及動手做實驗的方式加深生物及理化的科普知識。

〈桌遊裡的化學課-創意遊戲實驗班〉

建華老師從事STEM教學以及課程設計已有5年以上，曾經擔任師大小大師、北科大、上尚文化等團隊的營隊講師以及靜心中學、西門國小、和平高中國中部、辭修中學、恆毅中學國中部、金華國中等至少15間學校以上的科學社講師，這次與泛科學院合作，老師會利用多年來帶領科學班的經驗配合桌遊以及化學實驗課程，完整規劃探究與實作的課程，並強化學生的課業基礎。

你們的上課場地在哪？家長如何放心？

上課地點在忠孝復興站5號出口，直走5分鐘即可到達，交通十分便利。教室為全新裝潢並且設備齊全，定時會以酒精消毒，而大樓內公共區域都設有監視器，並有管理員隨時留意，讓您的孩子能在安全又舒適的環境下快樂學習。

什麼樣的學生適合來上？

無論是對自然科學有夢想的還是樂於學習科學知識的學生我們都極度歡迎。專業講師會由淺入深，帶領學生從日常的科學現象進入專業領域，並且結合著泛科的科普文章，讓求知慾旺盛的學生能獲得進一步的知識，進而反向將所學知識與日常生活、學校課程做結合，期望藉由這種延伸思考邏輯，讓學生能將學習突破學校的框架，培養永續自主學習的能力。

什麼是「泛科學院教育共享計畫」，為什麼不單純開課？

凡參加過寒假課程孩子的家長，都可加入此計畫的社群，泛科學院會提供第一手的相關資訊，不僅包含台灣國內的教育，更提供世界先進國家的教育相關新聞，例如芬蘭的教育改革或是歐美的美國國家科學基金會的STEAM計畫等，讓您再忙也能得知重要的議題。也可以在社群中互相分享討論，所有參與的家長得以隨時更新當前教育的進展，讓您與孩子走在世界的最前端。同時參與此計畫的家長，都能獲得一年期泛科學院課程不限時的早鳥優惠價，讓您與孩子都能不停地學習。

在傳統營隊中，與家長的接觸非常有限，當課程結束後便形同陌路，然而我們認為，既使結束了課程，學習仍該持續前進，與家長的連結更不該間斷，因此期望即使課程已結束，此共享計畫還是能讓家長可以持續獲得相關資訊。我們也樂於接受家長們所提供的資訊或是課程意見，透過計畫的平台進行討論，讓我們能夠與您一起為下一代創造更多學習的未來！

什麼樣的家長適合加入這個計畫？

無論是對教育、科普議題有興趣，抑或是對孩子培育有熱誠的家長都非常適合參加，誠摯地邀請認同我們「新學習」理念的您，讓我們陪伴您及孩子們一起永續學習，一同加入此計畫！

好了，我都了解了，該去哪邊報名呢？

小學生家長請往這邊>>

中學生家長請往這邊>>

如果我還有問題呢？

那更好，每一位家長的問題都是幫我們也幫其他家長把計畫想得更清楚。歡迎直接與我們聯繫，或是來參加 1/6 號的寒假課程說明會，包括我在內的所有課程講師，以及泛科學院的課程規劃經理，都會在現場直接與各位互動喔。

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生活中的數學

賞心悅目的藝術、每天使用的電腦，竟然都源於數學？中研院數學所的李國偉兼任研究員，分享數學如何藏身於我們的生活中。

數學考題寫不出來，是許多人難忘的痛苦經歷。數學真的那麼討人厭嗎？數學家李國偉為數學「平反」，他認為數學讓學生討厭，是因為現行的教育多強調「解難題」。當難題解不出來，就會開始懷疑：數學到底可以做什麼？

數學可以變成藝術

台鐵沙崙站的扭曲圖形公共藝術，鏡子柱投影顯現地面上的黑面琵鷺。圖／林婷嫻

李國偉舉例，台鐵沙崙站有個公共藝術，是「扭曲圖形」的作品。地面上的圖形讓人看不出個所以然，但是投影至柱狀鏡子裡卻能看見黑面琵鷺。這類扭曲投影圖形不只是好看，而是源自於大航海時期的地圖投影變形，把地球表面的資訊透過投影、換算畫成地圖，這就是一種數學。

還有讓人目眩神迷的「伊斯蘭藝術」，也運用到幾何學。伊斯蘭教的核心是真主，不能崇拜偶像，但要用什麼來裝飾清真寺呢？於是使用許多抽象的幾何圖形。匠人重複某些基本的幾何圖形，創作出看起來非常複雜的花紋，除了象徵阿拉不可分割、無窮無盡的本質，這個邊要如何對那個邊，這個點要如何對那個點，這也是數學。

非常簡單的操作，反覆使用的時候，表象就變得非常複雜。這給我們很深刻的哲學啟示：宇宙看起來這麼複雜，可是它後面的真理說不定很簡單。

數學刺激藝術，藝術又刺激數學。現代電腦影響人們的思維，許多當代藝術融入理性化的幾何圖形，例如克卜勒星形正多面體的公共雕塑。另外，從摺紙藝術延伸，現今航太科技也運用「摺紙工程」，利用摺痕來增加紙張材料的強度、節省運送空間與重量。一張紙如何摺才能達到目的，這也需要數學來計算。

李國偉秀出一顆球形的組合摺紙，是女兒先用紙張摺了許多小元件，再將小元件組成球形結構。「這很不簡單，曾經掉到地上散了，只好再請我女兒把它組回來。」圖／張語辰

古老的數學遊戲藏著大學問

數學除了成為「藝數」，也可以用來玩遊戲。有一類組合優化問題，目前還沒有解決，成為懸賞 100 萬美元的 21 世紀七大數學難題之一。

李國偉說，這類難題源自於 19 世紀漢彌爾頓（William Rowan Hamilton）發明的「環遊世界」數學遊戲（Icosian Game）：把一個正 12 面體的 20 個頂點分別標上倫敦、巴黎、北京、東京、華盛頓等 20 個大都市的名字，要求玩的人從某個城市出發、沿著正 12 面體的稜邊，通過每 1 個城市只能 1 次，最後再回到出發的城市。

漢彌爾頓的環遊世界遊戲牽涉到圖論 (Graph Theory) ，比較容易的作法，是先把正 12 面體的圖壓扁成平面圖，再於平面圖中找出通過所有點各一次的圈，也就是漢彌爾頓迴圈。資料來源／Hamiltonian Graph

圖論（Graph Theroy）是什麼呢？簡單說就是透過點、線的組合，找出最省時間空間的答案。

李國偉致力於圖論的研究，其中一個重要的問題是「著色理論」：如何用最少的顏色，將一張圖上的所有頂點上色，且相連接的頂點不能同色。

李國偉說明，這種組合數學的問題，答案一定存在，但是實際求解的時候，希望找到最有效率、最節省資源的解，這就是「組合優化」的問題。當然可以每個點都塗不同顏色，但如此一來就用掉太多顏色。這類問題更進一步成為計算機科學裡面「演算法」的學問。

圖論也可以換個形式，在各個點填入數字，變成訓練理解「離散數學」的模型工具，在各個分散的數字中，尋找有特殊結構的集合。李國偉也鑽研數學史，發現有趣的「離散數學」案例，來自清末太平天國時期保其壽《碧奈山房集》書中的「六道渾天圖」。這種圖形充滿神秘感，如同西方的魔方陣（magic square）蘊藏數學的構造原理。

《碧奈山房集》作者保其壽的後人——清大退休教授徐統，贈送給李國偉的手製「六道渾天圖」紙模型。圖／論保其壽的渾圓圖，作者：李國偉

「六道渾天圖」用六條紙帶互相穿插，交錯成許多三角形與五邊形構成的十二并二十面體，目標是把 91 個數字分別填入圖形的頂點與邊線，使得每個三角形周邊數字總和相同，每個五邊形周邊數字總和也相同。李國偉認為「六道渾天圖」並不是老掉牙的古籍記載而已，它可刺激新的組合數學研究，例如推廣到其他規則圖形上複雜的定和標數。

19 世紀的西方數學非常發達，雖然西方也有人用心於創作魔方陣，但未曾像保其壽在立方體上設計如此複雜的定和標數。「把古老的東西，用現代的數學語言去了解它，然後從它興起新的數學問題。古為今用，我覺得很有趣！」李國偉看著清末的「六道渾天圖」而發出讚嘆。

李國偉強調，數學與藝術、文化有很微妙的關聯。而他所期盼的數學課，不再只是出難題把人逼瘋，而是讓學生摺紙、動手做，不適合解題的學生也能發揮想法、獲得肯定。

最重要的是，有數學的素養，就可以欣賞更多東西，豐富我們的人生！

參考資料

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

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

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每到了一年的最後，我們總是要不免俗地來回顧一下這年經歷的所有事情，而最適合科青們的回顧方式，莫過於跟著《Science》在 2017 年 12 月所選出「年度科學突破」（Breakthrough of the Year）來看看今年科學界最令人印象深刻的發展吧！

source：science

年度最大突破：中子星合併產生重力波

在今年的 8 月 17 號，科學家觀察到了在 1 億 3 千萬光年之外，兩顆中子星合併並產生了重力波（編號GW170817）。這次的爆炸證實了幾項重要的天文學假設、揭開了重金屬形成的來源，也讓科學家得以用一種前所未有的方式來驗證了愛因斯坦的廣義相對論。

這是科學史上首次觀察到中子星的合併，而這次的合併為什麼會被發現呢？因為科學家偵測到了中子星合併前輻射出的微小波紋──重力波。

雙中子星合併模擬。磁力線用白色表示。（圖片來源）

重力波被雷射干涉重力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，LIGO）和處女座干涉儀（Virgo interferometer）觀測到，而由於中子星碰撞所產生的重力波頻率更高、持續時間更長，使得其他望遠鏡也有幸一窺這場 1 億 3 千萬光年前的盛大科學奇景：兩顆分別約 1.1、1.6 個太陽質量的中子星互相旋繞、碰撞，最後融合，在過程中產生了許多重金屬，宇宙中的黃金很多便源於中子星的碰撞。

這次的觀察也支持了一項 25 年前提出的假說──「中子星合併會產生短伽瑪射線暴（short Gamma-ray burst）」，就在觀測到重力波之後約兩秒的時間，NASA 的費米伽瑪射線太空望遠鏡便偵測到了一陣短伽瑪射線暴。

這一次的事件，可以說是迄今為止被研究得最為透澈的天文事件，總共有 3674 位來自 953 個機構的研究者針對這次的中子星合併和相關後續事件進行了研究。除了這次探測到的事件之外，科學家更希望進一步觀測到其他新的現象，例如：中子星和黑洞的碰撞、銀河系中的超新星爆發、旋轉的中子星（脈衝星）……這種種現象都會產生重力波。

了解更多：這下真的不得了！中子星重力波，發現！──科學超抖宅報

看見原子等級的生命細節：低溫電子顯微鏡（cryo-EM）技術

低溫電子顯微術（cryogenic scanning electron microscopy，cryo-EM）大概是「追求卓越」的代名詞。雖然這項技術已經在今年拿到了科學界的頭獎──諾貝爾化學獎，但它的影響力在拿獎後依舊不斷增加。

電子顯微鏡。圖／ PublicDomainPictures@pixabay。

這種技術的發展其實可以追溯至幾十年前，不過，由於近年來各種硬體軟體都有了提升，使得影像處理分析的速度也因此加快，另一方面，也大幅減少了誤差。

現今的低溫電子顯微術讓科學家能夠利用快速冷卻的方式，在生物分子相互作用時將其「凍結」，從而獲得反應過程中的一系列定格影像。它所擁有的這種近乎原子等級的超高解析度，讓科學家重新檢視了剪接體（Spliceosome）的運作過程，也對於修復 DNA 破損的酶有了更深入的觀察。

了解更多：低溫電子顯微術：從生命的微小細節中看見偉大——2017年諾貝爾化學獎

居家必備實驗良伴：攜帶型微中子探測器

想要做精密的觀察，一定要用超大的儀器？才不呢！科學家在今年只用了個跟微波爐差不多大的可攜式微中子探測器，就發現了微中子和原子核間相干散射（coherent scattering）信號。

物理學家在今年用一種新的方法撞擊原子核，並由此發現了最難以捉摸的亞原子粒子──微中子。微中子只會在特定的核反應過程中產生，與其他物質很少發生反應，也正因如此，即便有無數的微中子持續穿越地球，科學家卻一直很難偵測到。

1970年11月13日，首次利用氫氣泡室對於微中子進行的觀測。微中子撞擊了氫原子中的質子。這撞擊發生於照片右方，是三條由帶電粒子所形成軌跡的匯集之處。圖／National Laboratory@wikipedia

微中子偶爾會撞擊原子核中的中子，讓它變成質子，而自己則變成如電子般能被探測到的粒子；另一種可能是，微中子與質子或中子碰撞彈飛。這兩種情況都非常罕見，科學家需要非常大量的樣本才可能觀察到一點點。

不過，在 1974 年時，理論物理學家就曾預測：如果一個中微子的能量夠低，就可以被視為一種量子波，並能同時反射所有原子核中的質子和中子。這種相干散射應該可以大幅增加反應的可能性，但原子核的低能量反衝很難觀測。

如今，由 81 位成員所組成的 COHERENT 團隊就利用了一個不大的探測儀偵測到了這種相干散射，這項發現實現了學界 40 年以來的追求，或許有朝一日，這種體積小的微中子探測器可以幫忙監測核反應堆、確保它們在不擴散核的原則下運行，也或許能用來找尋更難探測的惰性微中子（sterile neutrinos）。誰知道呢？小兵也能立大功！

發現30萬年前的智人化石，改寫人類歷史

我們的祖先從哪裡來？石頭？猴子？猩猩？在今年以前，最接近正解的答案或許是「約 20 萬年前的東非」。

不過，科學家們在今年深入探索了北非摩洛哥的 Jebel Irhoud 遺址，並使用熱釋光定年法（thermoluminescence dating，OSL）檢測出遺址中的石器是在 30 萬年以前經過加熱的，整整將人類的歷史又往前推進了 10 萬年。

Jebel Irhoud 遺址在北非摩洛哥的位置。圖／Eric Gaba@wikipedia

研究團隊認為 Jebel Irhoud 遺址的居民可能屬於早期智人族群的一部份，族群約在 33 萬到 30 萬年前遍佈非洲，而後演化成現代人類。這個發現改寫了我們目前已知的人類歷史，顯示出人類祖先在非洲扎下的根可能比我們原先的推測來得更深、更廣，這種可能性也為人類的尋親之路開啟新的篇章。

了解更多：改寫智人物種起源：時間從30萬年前起、地點涵蓋整個非洲

基因編輯大突破，鹼基編輯有助治療遺傳疾病

超過 6 萬個遺傳畸變與人類疾病有關，而其中有將近 3 萬 5 千個變異是源於我們體內最微小的錯誤：只要 DNA 中一個小小的基因點突變，就可能讓人生苦不堪言。

今年，科學家宣布了一種新的技術，稱為「鹼基編輯器」（base editor），它可以修改 DNA 和 RNA 中的單一鹼基，而且相對於當紅的 CRISPR 技術，這種方式更為精準，也更加安全，因為它不需切割 DNA ，即可將 A-T 鹼基對轉換成 G-C 鹼基對，如此細緻的基因編輯技術，讓劉如謙的團隊成功地將一個不正確的 G 替換成 A。

劉如謙（David Liu）團隊研發的新基因編輯技術，將可能拯救許多生命。圖片來源：ServiceAT@wikipedia, by CC 4.0.

中國的研究團隊更在今年修復了人類胚胎中一個致病的基因點突變，藉此凸顯出這種技術的力量。雖然這種修復並非百分之百成功，然而，技術所蘊含的巨大潛力仍讓人興奮，而技術未來在醫學領域的應用亦令人期待。

期刊刊登之前先分享一波！生物學論文預印模式興起

論文預印指的是在研究經過同儕審查於期刊發佈前，可以先發佈在能進行建檔的平台上；物理學界常用的預印平台 ArXiv 早在 1991 年就出現了，那生物學家們怎麼辦呢？

等待多年，如今生物學家終於翻身啦！在 4 年前，冷泉港實驗室（The Cold Spring Harbor Laboratory，CSHL）發起了一項計畫，成立了免費的生物學預印服務器「bioRxiv」。這個平台囊括了計算生物學、細胞生物學、微生物學、神經科學等等領域的實驗研究。一些著名的生命科學家也開始說服自己的同事，讓他們了解到，預印將加快科學的進程，也能讓年輕的研究者留下研究紀錄。

冷泉港實驗室（The Cold Spring Harbor Laboratory，縮寫CSHL），位於美國紐約州長島上的冷泉港，此機構的研究對象包括癌症、神經生物學、植物遺傳學、基因組學以及生物資訊學，其主要成就為分子生物學領域。圖／AdmOxalate@wikimedia

而在今年，美國和英國的組織都推出了鼓勵預印分享的相關方針，使得這個模式獲得了極大進展。而在 4 月時，「陳祖克柏」基金會更對 bioRxiv 進行了不公開的投資，有助於鞏固其成為最受歡迎的生物學服務網。現今大部分的期刊都允許作者將投稿的論文以預印的方式張貼；另一方面，有些編輯也會上 bioRxiv 尋找可供出版的論文。

不過這種模式或許還有很長一段路要走，bioRxiv 目前每月的論文數量約只有 PubMed 的 1.5%；此外，也有部分生物學家對於未經審查就預先公開研究成果的方式不甚認同。但無論如何，這種預印模式都是一項重大的交流方式改變。

用新藥「一網打盡」所有癌細胞

一說到癌症，~~腦袋好像就會自動撥放偶像劇插曲（咦）~~就讓人想到其繁瑣的治療過程，究竟這種折磨人的疾病有沒有根治的方法呢？就在今年 5 月，美國食品藥品監督管理局（FDA）批准了一種癌症免疫新藥「pembrolizumab」。

Pembrolizumab的模型。圖／Dr. David S. Goodsell @wikipedia

在過去，這種藥物已經被證實可以治療黑色素瘤和一些其他類型的腫瘤，現在更可以用以治療成人和兒童體內的實體瘤。不過其治療是有前提的，那就是：癌細胞必須是基因錯配修復缺乏症（mismatch repair deficiency，MMR）。這表示，即便癌細胞出現的地方可能在胰臟、結腸、甲狀腺或是其他組織，它們仍會有共通點，那就是：在修復 DNA 的基因中發生突變。

具有這種缺陷的細胞會累積數百種突變，使得免疫系統更容易辨識出患病的細胞並將其殺死，因此，pembrolizumab 可以利用這項特性殺死腫瘤；反之，如果沒有基因錯配修復缺乏症，對這種治療也不會有反應。FDA 的批准為這種新的癌症治療方式打了一劑強心針，未來，可能會有更多相關研究朝這個方向發展。

家族再添新成員！發現第三種紅毛猩猩

讓我們掌聲歡迎猩猩家族中的新成員──塔班努利紅毛猩猩（Pongotapanuliensis）！距離上一次發現靈長類人科的物種已經過了漫長的 90 年，在今年 11 月，研究者們在印尼發現了新的猩猩物種「Pongotapanuliensis」。

直到今年以前，巨猿（the great apes）家族的成員只有倭黑猩猩（bonobo）、黑猩猩（chimpanzee）、兩種大猩猩（gorilla）和兩種紅毛猩猩（orangutan）以及我們人類。（嗚嗚嗚我們家人也太少……）

現存三種紅毛猩猩大概在 1400 萬年前和所有其餘人科物種分家，而蘇猩猩大概在 340 萬年前步上分歧之路，最後，塔猩猩和最近緣的婆猩猩則大概在 67 萬年前分家。圖片編修自NewScientist （原圖有誤）。

這種新發現的紅毛猩猩住在蘇門答臘島，而先前已知的紅毛猩猩則住在婆羅洲。藉由比對這三種紅毛猩猩的基因，科學家得到了一些猩猩演化的歷史足跡：現今紅毛猩猩的祖先大約是數百萬年前從馬來西亞來到印尼的，當時的海平面較低，兩地之間可以互通往來。

然而，讓人憂心的是，這個新發現的紅毛猩猩族群數目並不多，約只有 800 左右，而且牠們居住在一個備受盜伐威脅的林區，此外，當地還有一個水電大壩的興建計畫。環保團體希望這次的物種確認能夠有助於守護塔班努利紅毛猩猩的家。

了解更多：世界上第八種大猿、第三種紅毛猩猩，塔班努利紅毛猩猩問世啦！

270萬年前的地球大氣

今年 8 月，來自普林斯頓大學和緬因大學的研究團隊宣布：他們發現了 270 萬年前的南極冰芯，比先前最古老的冰芯樣本還早了 170 多萬年。

這次新發現的樣本來自南極洲的艾倫山（Allan Hills），冰芯之中有著細小的氣泡，這些氣泡來自 270 萬年前的大氣。當時，地球正進入冰河時期，而大氣中的二氧化碳濃度約在 300ppm 以下，遠低於現今的 400ppm。

艾倫山是南極洲的山峰，位於埃爾斯沃思地，屬於埃爾斯沃思山脈中森蒂納爾嶺的一部分，處於克雷杜克山東南面5.2英里，海拔高度3,430米，美國地質調查局根據測量和該國海軍的空中照片繪入地圖。圖／Alexrk2@wikipedia

這項發現和先前一些間接測量所得到的數據不太一致，但仍然驗證了科學家們先前提出的氣候模型──較低濃度的二氧化碳是地球進入冰河期的必要元素。

科學團隊目前計畫在未來回到艾倫山以取得更多冰芯，希望可以找到 500 萬年以前的樣本，因為當時的溫室效應與今日人類製造出來的氣候相差無幾。

基因療法大成功，治療肌肉萎縮不是夢！

今年，一個小型的臨床試驗取得了巨大的成功，也推動了基因治療領域的發展。根據研究人員的報告，他們藉由在脊髓神經元中添加一個缺失的基因，拯救了一些原本可能死於遺傳性神經肌肉疾病的嬰兒。

脊髓性肌肉萎縮症（Spinal Muscular Atrophy,，SMA）是一種體染色體隱性遺傳疾病，起因於脊髓前角運動神經元（Anterior horn cells of the spinal cord）的漸進性退化。患者的智力發展不受影響，但肌肉會逐漸無力、萎縮，疾病的發病年齡從出生到成年都有可能，而患病的嬰兒若未接受及時治療，將會在 2 歲左右面臨死亡。

受脊髓肌肉萎縮影響的脊髓神經元的位置。圖／Angelito7@wikipedia

這個基因治療利用無害的「腺相關病毒」（adeno-associated virus，AAV）將基因轉運至目標細胞。研究團隊表示，利用靜脈注射 AAV9 的基因治療方式可以阻止 1 型脊髓性肌肉萎縮症。在過去，罹患此種疾病的嬰兒最終會因為肌肉無力、無法呼吸而死亡。

然而，今年 11 月研究團隊所提出的成果報告表示：在 12 位接受 AAV9 治療的嬰兒中，有 11 位可以說話、吃飯、短暫利用自己的力量坐起。其中有位女孩能夠快走，更有個男孩已經會跑步。

此療程已經通過美國食品藥品監督管理局（FDA）核准，在未來，團隊希望利用 AAV9 進一步治療遺傳性腦部疾病。

了解更多：當基因編輯技術成熟時，人體基因治療也近在眼前？

以上是 2017 年的科學突破，有沒有覺得這年真是生物界的豐收之年呢？不知道你心目中的十大突破跟這份榜單有多高的相似度？歡迎大家來分享你最重視的科學事件和心目中的遺珠，同時，也讓我們一起展望 2018 年，對這些議題接下來的發展拭目以待吧！

如果有興趣也可以看看《Science》精心製作的影片喔：

參考資料

2017 BREAKTHROUGH OF THE YEAR Science [2017.12.22]

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為何我們挑選了這本書：
談到 1960 年代最膾炙人口的科學計畫，阿波羅登月計畫肯定榜上有名。但多數人難以意識到今日我們蔚為風潮的許多行銷手法，包括「內容行銷」、「網紅網美」、「實況直播」，當年 NASA 為了募集計畫的資金與人力，早就全都用上了。
《登月大作戰：NASA 動員 6 億人的行銷實錄》告訴你科學、行銷、公共關係其實密不可分，NASA 為這個「人類的一大步」、以及讓你知道有這一步所做的事，比你想像的多太多了！

我們當然不會獨自做公關工作。

──查克．畢格斯（Chuck Biggs），NASA公共事務官

馮布朗和總統艾森豪。1960年9月8日，擔任馬歇爾太空飛行中心首位主任的馮布朗，在中心的啟用典禮中向艾森豪總統報告農神火箭的詳細情況。兩年前的1958年7月29日，艾森豪簽署聯邦國家航空和太空法案，創立了美國太空總署（NASA）。在總統右側的兩面看板展示了「農神號背後的團隊」，列出各家承包商的名稱和商標。　　　圖／行人出版提供

在「逃逸速度新聞俱樂部」等待踏上月球的那一刻

當老鷹號 1969 年 7 月 20 日從月球遠端出現時，阿姆斯壯（Neil Alden Armstrong）和艾德林（Buzz Aldrin）正準備在三十分鐘內降落他們的阿波羅十一號登月艙──如果一切順利照任務計畫進行。在休斯頓，飛行控制人員在任務控制室工作，貴賓則坐在上面的觀賞廳觀看。由甘迺迪總統八年多前啟動的阿波羅計畫已如此接近最終目標，大廳裡的每個人都能感受到那股集體的緊張能量。

大廳對面是太空船分析室，即大多數人熟悉的縮寫名稱 SPAN（Space Physics Analysis Network），裡面聚集了製造太空船關鍵零件的重要承包商代表，等著即將進行的登陸月球。萬一太空船系統出問題，各大承包商的工程師都隨時待命提供他們的知識和專長。在阿波羅十一號之前，承包商員工都與任務控制官一起接受訓練，作為 NASA 與民間產業締結合作關係裡的一員。只要發生問題，他們的薪資是來自 NASA 或民間企業無關緊要，他們是一個通力合作解決問題的團隊。

同一時刻，在附近的拿騷灣飯店（Nassau Bay Hotel），一組較非正式（但同樣聚精會神的）人也聚在一起。由航天航空器材製造商波音和格魯曼（Grumman）、美國無線電公司（RCA）、漢威聯合國際電子公司（Honeywell）、電腦公司 IBM、軍用器材製造商雷神僱用的專業公關人員，與 NASA 公共事務官員和來自世界各地的記者在「逃逸速度新聞俱樂部」（Escape Velocity Press Club）[1]交談。擠滿人的俱樂部大廳氣氛緊繃，數百名傳播業者凝神聽太空人從月球傳來的聲音。

阿波羅十一號徽章。阿波羅十一號是整個計畫首次載人登陸成功的一次飛行。　圖／wikipedia

不只承包，更同心協力──從處理太空船災難到公關協作

在之前的十年間，政府與民間部門史無前例的合作是促成那天達成目標的關鍵因素。在 NASA 成立以來的十一年間，這個複雜的關係不斷成長和成熟。在 NASA 面對最大危機的時刻，即兩年半前阿波羅一號發射台發生致命大火時，NASA 及其承包商勇於面對，同心協力合作克服危機，並且過程中顯著地重新定義了他們對彼此的承諾和責任。

遠在 1958 年 NASA 從其前身國家航空顧問委員會（NACA）創立前，美國政府與大多數主要航太承包商已經建立關係。過去曾與國防部合作的企業可以很容易轉移他們的複雜知識、技術、製造技巧，以協助達成美國對於太空的新目標。而由於 NASA 承包商遵循類似的既有國防採購方針，這些公司很熟悉既定的商業模式。當時大多數航太和國防承包商依照成本償付合約（cost-reimbursable contract）工作，往往針對政府擁有的或向第三方租賃的設施。在這種模式中，政府會償付成本開支範圍（allowable costs）：勞動和材料（直接成本）以及經常費用和行政成本（間接成本）。政府會監督所有間接成本，並定期稽核各大承包商。儘管因為限制開支使得毛利率相當低，承包商的資本回收卻有保障。即使利潤有限，對現金流仍有好處。

很重要的是，這種政府合約不把廣告或公關視為成本開支範圍，因此行銷開支必須從相對微薄的利潤撥出。此外，和國防承包商的情況一樣，與 NASA 合約直接有關的新聞稿和廣告，必須事先經過 NASA 批准才能刊出。在大部分情況下，主要承包商被暗示不得在廣告和新聞稿中宣傳特定產品，因此企業塑造品牌形象以政府顧客和投資者為目標變成常態。

儘管如此，還是有方法在這個系統中達成互利的目標，並兼顧提升承包商的品牌。例如，當 NASA 為新聞業而贊助教育講座時，承包商往往直接參與準備和製作說明資料，這是已公布的聯邦採購法規（Federal Acquisition Regulation）所允許的開支。

一起報導登月飛行計畫──聯合產業新聞中心

在 1960 年代末最盛期，阿波羅計畫的預算養活約四十萬人，仰賴兩萬家民間企業公司，同時有數十家大學投入工作。整個計畫透過全世界的新聞媒體呈現在公眾眼前（就在計劃進行的同時），使得它格外不同凡響。[2]

逃逸速度新聞俱樂部和同一性質的聯合產業新聞中心（JIPC，也位於休斯頓）都由承包商經營和資助。JIPC 是一個記者可以蒐集資訊並與製造商公關代表連繫的地方。逃逸速度新聞俱樂部總是瀰漫微醺氣氛，JIPC 則提供一個喝咖啡及提神飲料的社交地點。而在卡納維拉爾角發射場，類似於休斯頓 JIPC 的阿波羅承包商資訊中心（Apollo Contractors Information Center），也是一個承包商經營、供媒體聚集的地點。

以如此龐大的政府機構來說，NASA 的公共事務團隊十分精簡；在 1969 年 7 月，它在美國各地的十五個地點只有一百四十六名員工。因此，承包商的公關代表變成數千名記者取得有關阿波羅任務技術資訊的主要來源。

「我們彼此認識，經常交談，而隨著計畫在 1968 和 1969 年初逐漸加快腳步，所有公關人員便聚集在一起，嘗試想出如何盡一點力，協助世界各地成千上萬名為登陸月球來到休斯頓報導阿波羅計畫的記者。」當時擔任波音公關代表的哈洛德．卡爾（Harold Carr）回憶道。「因此我們成立聯合產業新聞中心，並在所有登月飛行計畫期間經營這個地方。那是全天候的作業。我們租下一家位於大街的旅館空間，提供咖啡和食物，擺上桌子和椅子，極盡所能應付爆滿的新聞記者。」

專家問題，專家的公關回答──真正的傳播合作關係

每當記者提出有關太空船設計、硬體或太空飛行次系統的細部問題，打造零組件的公司公關代表就會提供答案。阿波羅計畫期間的 NASA 公共事務官員畢格斯多年後說：「我們確實不自己做公關工作。我們需要來自洛克威爾自動化公司（Rockwell）、馬丁馬瑞塔材料公司（Martin Marietta）和所有其他承包商的公關代表來做這個工作。」

「以人數看，我們的承包商公關人員比 NASA 員工還多。」那是一個真正的傳播合作關係，其形成就是為了透過媒體向全世界訴說阿波羅計畫的故事。

這個圓餅圖出自 1968 年出版的 NASA 小冊《美國的太空港》（America’s Spaceport），清楚地以視覺顯示在甘迺迪太空中心有多少 NASA 和聯邦政府僱用的人員，並比較民間產業僱用的人員數。　圖／行人出版提供

卡爾回憶：「卡納維拉爾角的每次發射，我們都有一名技術人員供新聞業隨時諮詢。如果在發射過程發生任何事情，或是在波音的農神五號（Saturn V）第一級推進階段（S-1C）的時刻，我們都準備好詳細解說正在進行的事。」卡爾和他的同事在每次發射時都會帶著一只裝滿文件的手提箱，並在卡納維拉爾角新聞中心隨時待命。

1969 年 7 月的阿波羅十一號任務，吸引了數百名來自世界各地的生手或經驗不足的記者，不過，之前曾報導過雙子星計畫和早期阿波羅任務的媒體，已很熟悉太空旅行和有關的科學與技術。

「當時一大部分媒體已有充分的知識和資訊。這對科學與技術記者和評論員來說是大好工作。許多人從雙子星號以來就持續報導這個計畫，有些早自 1961 年的水星號就已開始。這些記者不需要許多照顧和教導，但他們對資訊的需求永難饜足。」阿波羅時代的資深 NASA 公共事務官員沃德回憶道。

NASA 與承包商公關、媒體的通力合作，讓阿姆斯壯登月的這一幕創下全世界 6 億人同時收看的歷史紀錄。

NASA 與承包商公關、媒體的通力合作，讓阿姆斯壯登月的這一幕創下全世界 6 億人同時收看的歷史紀錄。　圖／NASA

那到底承包商又如何做行銷公關呢？請接著看：登陸月球以後，才是行銷大戰的開始

注解：

注 1：逃逸速度（Escape Velocity）是天文物理詞彙，指在地球上發射的物體擺脫地球引力束縛，飛離地球所悉的最小初始速度。當時以此為該新聞會所命名。
注 2：承包商和 NASA 史無前例的合作關係已被詳細探究，請參考： Morse, M. L., & Bays, J. K. (1973). The Apollo spacecraft: A chronology.
注 3：1969 年，休斯頓載人太空船中心的公共事務處雇用 31 人，包括新聞服務、教育、載人飛行認識、影視等部門的人員。任務期間專門服務記者不到 20 人。在華盛頓特區 NASA 總部，公共事務幕僚有 49 人，他們的工作大部分牽涉政府與承包商的關係。甘迺迪太空中心的公共事務員工有 15 人。

資料來源：

Thomas J. Kelly, Moon Lander : How We Developed the Apollo Lunar Module . Washington D.C. : Smithsonian Books, 2009.
阿波羅十一號公共事務計畫，1969 年 7 月。
Harold Carr, interview with the authors, December 14, 2011.
Chuck Biggs, interview with the authors, November 10, 2011.
Doug Ward, interview with the authors, November 29, 2011.

本文摘自泛科學2017年12月選書《登月大作戰：NASA 動員 6 億人的行銷實錄》，行人文化出版。

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為何我們挑選了這本書：
談到 1960 年代最膾炙人口的科學計畫，阿波羅登月計畫肯定榜上有名。但多數人難以意識到今日我們蔚為風潮的許多行銷手法，包括「內容行銷」、「網紅網美」、「實況直播」，當年 NASA 為了募集計畫的資金與人力，早就全都用上了。
《登月大作戰：NASA 動員 6 億人的行銷實錄》告訴你科學、行銷、公共關係其實密不可分，NASA 為這個「人類的一大步」、以及讓你知道有這一步所做的事，比你想像的多太多了！

1969 年 7 月 20日，阿姆斯壯成功登陸月球，全世界的媒體無不大肆報導這「人類的一大步」。在此之前，NASA 與航太承包商為了向全世界宣傳這項計畫已付出非常多的行銷心力，而在 NASA 成為世界科學英雄的這一刻，承包商們當然也希望為自己博得名聲。

好的資料袋讓你上天堂

每一家阿波羅承包商都希望他們的公關努力為自家公司帶來正面報導，呈現在數千篇有關登陸月球的新聞報導中。幾乎所有承包商都積極爭取額外的政府合約，因此有利的新聞報導和與阿波羅計畫的關聯，都能凸顯他們的優勢。為了這個目的，承包商製作出精心設計的新聞資料包，內含各家公司在計畫中扮演角色的詳盡資訊。這些印刷資料在任務期間補充了記者無法親自取得的專業資訊。

要確保袋子裡的資料能脫穎而出並不容易，光靠印好的新聞稿加上照片塞進印好的文件袋還不夠，因為有數百名其他公關人員也在吸引媒體和散發資料。但一個有創意的新聞資料袋加上印刷精良、清晰且豐富的材料，往往可以捕捉注意，直接促成在媒體被提及。

第一台上月球的照相機

這些在阿波羅九號任務拍的照片，被納入瑞典相機製造商哈蘇的三十六頁小冊，上方的照片顯示太空人施維卡特（Rusty Schweickart）攜帶哈蘇相機進行新阿波羅A7L太空衣的測試。下方的照片顯示太空人史考特從艙口出來，拿著相機為施維卡特拍照，而施維卡特則為他拍照。　　　　　　圖／行人文化提供

瑞典相機製造商哈蘇（Hasselblad）選擇展示他們產品的功能。自阿波羅十二號開始的發射任務，哈蘇都會寄出一疊厚厚的新聞資料給媒體，內含一篇標題為「第一台上月球的照相機」的新聞稿，附在一本三十六頁的絕美相冊旁，不經意的彷若臨時增添的。這本由維特．哈蘇（Victor Hasselblad）本人寫前言的小冊裡有數十張相片，包含了從阿波羅九號和十號登月艙的首度飛行，直到阿波羅十一號的首度登陸月球。

冊中以令人震撼的精細向記者展示哈蘇照相機能做什麼，以及為什麼被 NASA 選擇用來記錄阿波羅任務。這份資料袋也包括七張月球表面的照片，可以翻印到雜誌和報紙上。每張照片都附上圖說，詳細說明相機資訊如「以哈蘇電子資料相機拍攝，使用柵網玻璃板，Zeiss Biogon f.5,6/60mm 鏡頭，Synchrom-Compur 快門。相機裡裝了一個特別設計的哈蘇 70mm 軟片匣，以便在月球上使用。」

阿波羅十一號新聞資料袋封面。由主要承包商的公關人員為阿波羅十一號任務準備的新聞資料袋，提供了在NASA散發的新聞稿中找不到的額外寶貴資訊。處理登陸月球報導的記者和編輯可從超過一百家製造商獲得這類文件。　　　　　　　　　圖／行人文化提供

出盡行銷招式：資訊視覺化、俊男美女

顯然如果一種像照相機這麼容易了解的產品被用在月球表面上，製造商就有使之在媒體被提起的優勢。但大多數公司沒有這種優勢。對太空船硬體製造商來說，抓住媒體的注意力需要更多一點創意。數家承包商了解記者必須以簡單明瞭的語言向讀者和觀眾解釋複雜的資料，因此在新聞資料袋中以視覺說明來呈現深奧的技術資料。例如，航天器公司格魯曼納入許多頁圖解，以剖析他們的登月艙。一系列的剖面圖印在順序分明的醋酸纖維紙上，顯示太空船內部運作的細節，提供在格魯曼工廠製造的登月艙完整的視覺化說明。

阿波羅十三號任務分析器。雷神公司製造了一具圓形的「阿波羅十三號任務指南和航行分析器」，為其他阿波羅任務也製造類似的分析器，作為任務期間了解重要活動的輔助器具。當然，這具分析器可以反映任務計畫的一切是否正常進行。當阿波羅十三號服務艙的氣氣罐爆炸後，登陸月球被迫放棄，任務改成讓人員安全返航。　圖／行人文化提供

通用汽車（GM）旗下的 AC Electronics 公司為阿波羅製造導航設備，該公司設計出一套任務計畫，以記錄飛行期間的主要事件，讓記者可以視覺化地了解第一步驟的情況。TRW、雷神、北美航空（North American Aviation）更進一步，設計了計算尺式的分析器。北美洛克威爾（North American Rockwell）的公關部發放一份「阿波羅航行英里數與速度轉換表」，讓記者用來把報導的數據（例如每秒英尺數）轉換成每小時英里數，讓外行人較容易了解。雷神的「任務分析器」用來把 NASA 的飛行地面時間（Ground Elapsed Time），換算成大眾較熟悉的每週時間和日數。

最別出心裁的是 TRW 的「任務資訊顯示器」，類似於雷神的計算尺，但添加了根據高度和多項主要事件資料估計的月球登陸降落所需時間。鼓勵使用這些特別且珍貴工具的公關人員，不僅為他們的企業僱主博得客戶好感，也希望透過這些東西鼓勵記者在媒體上提及他們的公司，報導他們與阿波羅計畫的關聯。

在 1960 年代，公關部門以展示漂亮女性臉孔或姣好身材的產品照片來吸引目光是常見的作法。與清一色男性的試飛駕駛員世界一樣，傳播業也以男性為主，且競爭十分激烈。承包商甚至寫新聞稿吹捧他們俊美的員工，有些還在光面照片上展示暗示性的長圓筒狀物體。

月球登陸報導的聖經：阿波羅太空新聞參考書

在阿波羅年代所有的新聞資料與書籍中，阿波羅太空船新聞參考資料夾最為獨樹一幟。這些附上許多圖解的手冊由 NASA 和太空船的主要承包商格魯曼太空工程公司及北美洛克威爾公司共同編製。每一本精心編製的三孔活頁夾都有超過一百頁的技術資料、圖形、圖表和規格表，很快就變成報導阿波羅計畫的所有記者主要的技術百科全書。它們的編製部分原因是為應付頭幾次任務前幾個月大量的新聞業詢問。

「記者不斷打電話來問一個問題，第二天又打電話問另一個問題。」格魯曼公關部資深人員兼記者鮑伯．巴頓（Bob Button）回憶道。（巴頓之前擔任過 NASA 的公共事務官。）「我找上公司的總裁，提議我們開辦一個教育課程，邀請所有新聞業者到這個大教室，以便我們的專家可以提供資訊。不過我們也需要印講義。」

北美洛克威爾編製了一本令人刮目相看的阿波羅太空船新聞參考書手稿，用以說明指揮艙和服務艙，剛好可當作NASA和格魯曼的「教室講義」範本。但編製這種書格魯曼沒有經驗，而且必須在 1969 年 1 月前的兩個月內編寫並印刷完成。被指派監督這個計畫的人是格魯曼的太空公共事務主任兼首席發言人狄克．鄧恩（Dick Dunne），他是資深技術作家，之前為格魯曼的後掠翼海軍戰鬥機部門工作。鄧恩負責登月艙參考書的編寫，有時候與 Hamilton Standard 等公司的顧問協調編製書中特定的章節。為了月亮的章節，鄧恩聘用前麻州春田科學博物館天文策展人理查．霍格蘭德（Richard Hoagland）。阿波羅太空船登月艙新聞參考書第一版印了二千本，剛好趕在 1969 年初格魯曼教室第一堂課使用。

阿波羅太空船新聞參考書。這本描述登月艙的參考書由格魯曼太空工程公司製作，合作者是NASA載人太空船中心。指揮艙參考書則由NASA載人太空船中心和北美航空的太空與資訊系統部門共同製作。　圖／行人文化提供

報紙記者和電視網通訊員被邀請參加在紐約州貝斯沛吉的格魯曼總部會議廳舉行的兩天講座。（後來的講座在其他地方舉行。）巴頓回憶道：「每個人都為了這本書而來。那就像一所學校，我們期待發問和提供我們已知的解答。我們請來演講者：登月艙計畫經理人到課堂演講，還有軌道專家來解釋登月艙實際上如何登陸月球。」在二十年後做的一次訪問中，克隆凱特回憶說，在登陸月球之前的幾個月，他努力研讀這些參考書：「我必須從頭學起，因為我完全未受過機械訓練，科學更不用談……我拿到 NASA 的講義和參考書後，便努力做功課，狂熱地研讀。」克隆凱特的兒子奇普特別記得，他父親在 1969 年初埋頭研究這些厚重的活頁夾，就像剛開學的中古世紀研究生。[1]

格魯曼的講習會結束後，阿波羅太空船新聞參考書的登月艙版變成了記者報導月球登陸的聖經。不可避免的，愈來愈多新聞業和其他行業的人知道它的存在，紛紛向格魯曼要這本參考書。不過，書的數量有限，而訂購加印本的價格則極其昂貴，因此為了盡可能公平地分發給眾多不同的新聞組織，格魯曼的公共事務辦公室詳細記錄了每一個收到加印本者的姓名和機構，要求同一新聞機構的人共用這些奇貨可居的書。（阿波羅十一號任務後，格魯曼和 NASA 印製了兩版修訂過的活頁書，以說明後來的飛行中使用的較重型登月艙。）

對渴求視覺故事的電視記者來說，他們的報導仰賴承包商提供的道具和太空船縮小模型。面對向電視觀眾解說太空船或火箭引擎的基本運作時，記者發現縮小模型很好用。指揮艙的主要承包商北美洛克威爾，以及登月艙主要承包商格魯曼飛機工程公司，提供了幾種不同尺寸的太空船模型給主要電視網。零件和設備製造商則提供電視記者降落傘布料、開關、刻度盤、乾燥太空食物樣品、筆。

哥倫比亞廣播公司（CBS）晚間新聞主播克隆凱特拿著格魯曼登月艙模型。克隆凱特和他在國家廣播公司（NBC）和美國廣播公司（ABC）的同業，在阿波羅登月任務期間的長時間電視播報中常用到太空船模型。　圖／行人文化提供

被忽視的商業面向報導

只要有消費產品在阿波羅任務中使用，製造商通常就會製作慶祝這件事的新包裝。通用食品（General Foods）即飲橘汁飲料Tang、Duro Marker 簽字筆、Exer-Genie 個人運動器的廣告和包裝，都強調這些產品被 NASA 挑選在美國太空計畫中使用。

隨著承包商和媒體間的關係為了解說阿波羅故事的技術面而建立起來，故事的商業面往往被忽略未報導，不受到新聞業的注意。

鋁製的輕質簽字筆Duro Marker被NASA選為所有阿波羅任務中使用的筆。總共有二十七支Duro Marker筆跟隨飛向月球，其中十二支降落在月球表面。紐約市布魯克林的Duro筆公司，推出類似的筆給消費者，以慶祝這支筆在月球任務中扮演的角色。　圖／行人文化提供

《紐約每日新聞》（New York Daily News）報導阿波羅飛行的首席記者馬克．布倫（Mark Bloom）回憶當年的新聞報導時說，當年原本可以做得更好些。「如果是今日的報導，我們會請一位商業記者一起採訪。我們會請人報導這一切對格魯曼、洛克威爾、波音有什麼意義。」

注解：

注 1：Walter Cronkite and Don Carleton, Conversations with Cronkite Austin : University of Texas Press, 2010, p.232; and Douglas Brinkley Cronkite. New York : HarperCollins, 2012, p.410.

參考資料：

Bob Button, interview with the authors, March 13, 2012.
Dick Dunne, interview with the authors, May 2, 2013.
Mark Bloom, interview with the authors, January 13, 2012.

本文摘自泛科學2017年12月選書《登月大作戰：NASA 動員 6 億人的行銷實錄》，行人文化出版。

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為何我們挑選了這本書：
談到 1960 年代最膾炙人口的科學計畫，阿波羅登月計畫肯定榜上有名。但多數人難以意識到今日我們蔚為風潮的許多行銷手法，包括「內容行銷」、「網紅網美」、「實況直播」，當年 NASA 為了募集計畫的資金與人力，早就全都用上了。
《登月大作戰：NASA 動員 6 億人的行銷實錄》告訴你科學、行銷、公共關係其實密不可分，NASA 為這個「人類的一大步」、以及讓你知道有這一步所做的事，比你想像的多太多了！

登月之後，對奔月故事退燒

對新聞界來說，後來的阿波羅任務證明是一大挑戰。新聞記者都很清楚讀者和觀眾的興趣正快速消退，電視網大幅縮減播報時間，儘管 NASA 提供了比以前好很多的實況電視影像。「等我們登陸月球後，發現那裡空無一物，它變成了地質學報導。」為《路透社》（Reuters）和《紐約每日新聞》（New York Daily News）報導阿波羅月球任務的布倫說：「那只不過是個岩石處處的空曠地方，而相較於首次登陸月球的冒險故事，地質學報導一點也不刺激。」

月球表面，那只不過是個岩石處處的空曠地方。source：NASA

NASA 的公共事務官員極力嘗試推銷阿波羅科學成就，以及承包商科技創新的幕後故事。為加拿大《環球郵報》（Globe and Mail）採訪後期阿波羅任務的資深記者莉蒂亞．杜托（Lydia Dotto）回憶道：「儘管他們極力嘗試，科學方面的故事對公關真的幫不上忙。大多數人真的不在乎他們是否從月球多帶回另一袋石頭。」

「沒有別的辦法，NASA 似乎也知道。NASA 很用力推幕後故事，我在阿波羅計畫結束後，在我工作的醫療刊物上發了一篇長文，但這些幕後故事根本毫無價值。這類故事還是不斷推出，根本不管用。」布倫回憶道。
「火箭發射還是很壯觀就是了，但我仍然無法引起我朋友們的興趣。我告訴他們應該去親眼目睹農神五號起飛，他們會回答：『誰在乎？』」

神農五號（Saturn V）發射升空。source：wikimedia

最後一次農神五號升空展開奔月之旅是在 1972 年 12 月 7 日清晨，那是世界威力最大的火箭唯一一次在晚上發射。在場的羅格斯登記得那是「一次令人驚歎的經驗」，混合了「憂傷的感覺，因為一個偉大的計畫，阿波羅飛向月球的旅程即將告終……沒有強大的輿論呼籲繼續飛向月球或開始奔往火星……到了阿波羅十七號時，大眾對太空計畫已有一點疲乏，準備轉向別的東西了」。

另一位在那個寒冷的 12 月晚上目睹發射的人是社會哲學家、文化批評家兼詩人威廉．湯普森（William Irwin Thompson），他受到從太空看地球的阿波羅照片啟發而寫道：「恢復我們已失去的宇宙方向感，可能會被證明比農神五號火箭的設計更有歷史意義。」

「上過月球了，然後呢？」沒有妥善回答未來的願景

搭乘阿波羅十七號在夜間飛上太空的塞南表示，NASA 可能是自身成功的受害者。

「新聞媒體是這麼說的：『我們已上過月球，接下來該怎麼做？我們做到了，而且很輕鬆就做到。那麼現在往哪走，哥倫布？』」

帶著壓抑的挫折感，這位持有「最後一個上月球的人」頭銜比他預期久的太空人，審慎地談到美國不願意重返月球是美國和人類的損失。塞南和施密特在完成任務二十年後的口授歷史錄音中，回憶美國放棄這項計畫說：「當年還在上文法課的孩子，現在就是今日將重返月球和飛上火星的人，我們已經停滯了一世代之久。我實在不想再談到這件事。」他欲言又止地又說：「坦白說，時至今日我對我們有點失望，我發現我們真的沒比當年進步多少。」阿波羅十七號登月艙駕駛員施密特插嘴道：「我們不進則退。當時至少我們有一套技術基礎，現在我們得重建它。」

同樣的憂慮反映在 1971 年 8 月 12 日溫柏格的「致總統備忘錄」中，他在這份由當時的行政管理和預算局局長喬治．舒茲（George P. Shultz）呈給總統的備忘錄中，為保留阿波羅十六號和十七號的預算請命說：「萬一日後決定重新啟動部分長程計畫，在長期停頓後要重新組織 NASA 團隊將極其困難。」對馮布朗和一些深知 1970 和 1971 年華盛頓所作決策帶來長期影響的人來說，這些跡象意味一個時代正快速接近尾聲。

「藍色大理石」（Blue Marble）是一系列地球全景照片的名稱，包括這一張1972年12月7日由阿波羅十七號機組人員拍攝的照片。　圖／NASA

NASA 未能說出阿波羅之後的明確願景，是行銷上的一大失敗。四十年後回顧，許多當時在場的人回想那個錯失的機會。「我們都以為太空計畫才開始，它會永遠持續和成長。」阿波羅十二號登月艙駕駛員、也是第四個漫步月球的人賓恩（Alan LaVern Bean）回憶道。「所以既然歷史潮流與我同行，我們何需擔心行銷？人們會繼續支持，我們一定會在月球上建立基地，我們會上火星。只要想出如何做到，我們就能辦到。我們不需要說服任何人喜歡太空計畫，因為我們喜歡它。」

正如成功的消費產品，沒有人能保證成功永遠持續。事實上，扭轉產品生命週期不可避免的下滑是行銷人員最艱困的工作。就像無數未能重振褪色品牌雄風的產品行銷者一樣，NASA 沒有克服阿波羅十一號極度成功後的興趣消退。

登月熱潮消散，但對科技的影響持續到今日

美國從 1970 年代初期以後的科技進步對阿波羅結束後半世紀的影響甚鉅。雖然進一步研發大型酬載載具的進步並未超越農神五號太多，雷神製造的阿波羅指揮艙導引電腦（可能是當代最複雜的可攜式電腦）和二十一世紀的掌上智慧手機的比較實在令人驚歎。阿波羅導引電腦有 2k 記憶體，唯讀儲存記憶體為 32k。1970 年代末賣給消費者的最早期桌上電腦，運算能力是阿波羅導航電腦的八倍。阿波羅導引電腦與之後半世紀製造的智慧手機經常被人比較的是，兩者包含的記憶體就好像一疊撲克牌和疊到有如帝國大廈高度的撲克牌。

實現二十一世紀數位革命的那一代美國夢想家，在阿姆斯壯踏上月球時是十幾歲的孩子。他們從史普尼克一號發射後那個年代學校開始強調的科學與數學教育中獲益。在他們上中學時，許多人接觸了與大學大型電腦主機連接的終端機，當這些電腦主機不執行與支援美國太空計畫相關的程序時，便可供高中的電腦愛好者使用。他們在成長時目睹合作把人類送上月球的方法，因此而能了解他們生活在一個快速變遷的時代。許多人閱讀克拉克的《未來的輪廓》（Profiles of the Future）之類的書，這本發行於 1962 年的書預言許多新奇的事務，包括一個可以輕易取用的全球圖書館，裡面存放全世界的資訊。（克拉克寫的全球圖書館和超級電腦網絡，是他和其他未來學家 1970 年 7 月在瓦勒普斯島開祕密會議討論的主題之一。）1962 年，克拉克預測全球圖書館將在 2005 年出現，實際上類似的工程比這個時間早約十年開始。

賈伯斯、沃茲尼克（Steve Wozniak）、比爾蓋茲（Bill Gates）和成千上萬改變我們今日生活、遊戲、思考的人，在美國太空計畫的全盛時期成長，伴隨那段期間的是教育、科學、科技的支出大增。基本上，數位時代夢想家也屬於阿波羅世代。

在阿波羅結束緊接下來幾年，三次載人天空實驗室任務（1973到1974年）和 1975 年的阿波羅－聯合（Apollo-Soyuz）測試計畫，只吸引冷淡的大眾興趣。同樣的，電視報導很少，即使是在首度載人天空實驗室飛行的頭幾天，太空船在展開時受損而有過熱之虞，機組人員執行太空漫步以修復太空船的時候。

太空冒險透過科幻故事重回生活

下一波美國人對太空的興趣大幅升高是在 1977 年夏季。一部二十世紀福斯公司內部許多人不看好的電影，卻造成一股流行文化現象，終至改了後來幾十年美國電影產業的方向。《星際大戰》重拾 1930 年代《飛俠哥頓》系列純冒險和庸俗風格的幻想電影，但加入最新的特效和約翰．威廉斯（John Williams）的配樂。

喬治盧卡斯《星際大戰》電影系列之一出現的「死星」，看起來很有月球味。　圖／行人出版提供

在喬治盧卡斯（George Walton Lucas Jr.）的宇宙，漫長的無重力旅行和蒐集岩石樣本完全不重要，全世界的觀眾跟隨路克天行者（Luke Skywalker）在遙遠銀河系的冒險，再度體驗到凡爾納和他的科幻小說傳人描述的星際旅行帶給世人的冒險、浪漫、驚悚。這是後來幾十年他們選擇一再重回的外太空，最後這場冒險成為我們日常生活的一部分，被收藏在你的口袋裡，傳送到你手中。

參考資料：

Mark Bloom, interview with the authors, January 13, 2012.
Lydia Dotto, interview with the authors, January 20, 2012.
Bloom interview.
“Is Another Moon Mission Written in the stars?" NPR Morning Edition December 7, 2012.
People, op. cit., introdution.
Gene Cernan interview with the authors, February 24, 2012.
Apollo 17 Lunar Surface Journal, NASA, 1995.
Caspar Weinberger, Memorandum for the President, op. cit.
Alan Bean, interview with the authors, November 20, 2012.
Paul Dickson, Sputnik: The Shock of the Century. New York: Walker & Company, 2001, p.201.

本文摘自泛科學2017年12月選書《登月大作戰：NASA 動員 6 億人的行銷實錄》，行人文化出版。

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根據北歐神話，雷神索爾（Thor）擁有一把名叫妙爾尼爾（Mjölnir，也稱雷神之鎚）的鎚子。在美國 Marvel 漫畫和電影之中，地球上只有索爾能夠拿起妙爾尼爾（不過後來各式各樣的人，像是幻視和美國隊長都可以拿起來或是讓他們動一下。），並且能夠放出強勁的閃電攻擊。

雷神索爾（2011）@IMDB

古代神話當然沒有給予任何科學解釋。根據 Neil degrasse Tyson 的猜測，妙爾尼爾可能是以中子星的物質製成的。中子星究竟是什麼？為何能夠賦與妙爾尼爾這麼神奇的力量？

編按：根據Marvel Comics的設定，妙爾尼爾是用「uru金屬」所製成、它是由鐵匠Etri用一顆垂死之星的中央所鍛造而成的。因此 Neil Tyson推測妙爾尼爾如果是用中子星物質所製成，它的重量的確重到「凡人」無法拿起啊。
資料來源：FINALLY, SCIENCE EXPLAINS WHY NO ONE CAN LIFT THOR’S HAMMER

soure：IMDb

那麼，神秘的中子星是怎麼誕生的呢？

創造妙爾尼爾的起源，是個關於恆星誕生和死亡的故事。很久很久以前，在非常廣大的宇宙空間裡面，有一片非常巨大的星際塵埃雲。這片星雲裡的物質來自宇宙大爆炸之後產生的原子，其中絕大部份都是氫。

行星際塵雲（英語：Interplanetary dust cloud）是瀰漫在太陽系的行星空間與其它行星系空間的宇宙塵（漂浮在太空中的小顆粒）。圖／ assignmentpoint

星雲內某個區域氫原子比較密集，而這個區域的重力比較強；隨時間過去，區域附近的氫原子慢慢地互相越靠越近，逐漸形成一顆原恆星。最後，附近以光年計的氫原子都落入這個原恆星之中。原恆星越來越巨大、溫度與密度越來越高，直到有一刻，氫原子核因為互相太過靠近而熔合在一起成為氦原子核。核熔合會放出強烈的能量，恆星就這樣誕生了。

這顆恆星的質量是太陽的幾倍至幾十倍，經過幾千萬到幾億年，這顆巨大的恆星裡面的氦又會結合成碳、氧、矽等等比較重的原子。直到開始熔合成鐵之時，由於鐵不會再熔合，恆星逐漸失去核熔合放出的能量所造成的壓力。沒有壓力抵抗重力，恆星就會變得不穩定。最後，它的核熔合燃料會消耗坮盡，完全失去來自內部的壓力，開始向內坍縮。

當恆星外殼坍縮到撞上核心時，物質會被反彈開去。這次反彈非同小可，極大量物質以非常接近光速被拋向外太空。這就是威力大得足以使整個星系百億顆恆星的光統統比下去的爆炸——超新星爆發。

超新星是某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸，而在這段藝術家製作的縮時影片中集合了許多遙遠的星系，偶爾可以看見超新星，而且每顆爆炸的恆星，其亮度都短暫的超越了其所在星系的亮度。（影片來源：wikipedia）

很多物質會被超新星爆發拋向外太空，在這過程中又會結合成更多比鐵更重的元素。被超新星爆發拋出的原子，就會成為下一代恆星和行星的原材料。構成我們的太陽系的物質都是來自於這樣的超新星殘骸。太陽系中所有行星、地球上所有物質、生物，都來自超新星爆發；所以，我們都是名符其實的宇宙星塵（超浪漫的啊）。

但妙爾尼爾也會讓地球變成中子星？！

恆星核心未必會被超新星爆發炸得完全粉碎。如果剩下的物質太多，沒有任何力量能夠抗衡重力坍縮，它就會變成黑洞，是通向時空終點的不歸路。然而，如果殘留下來的核心質量介乎約0.6至2倍大陽質量的話，原子核裡的質子就會和電子合併成為中子，中子與中子之間產生的壓力足夠抵抗重力坍縮。一顆中子星就此誕生了。

中子星的模型。圖／Robert Schulze @wikipedia

中子星非常細小，尺寸大約等於一個紐約市。想像把整個太陽塞進這麼細小的空間裡，就能夠大致想像中子星的密度有多高。在地球上，每茶匙物質只有幾克重；而在密度極高的中子星上，每茶匙物質卻可重達幾億公噸。

如果妙爾尼爾是由中子星物質所造成的話，地球上的人類沒有一個能拿得起，也是合情合理的。然而，妙爾尼爾明顯被輸入了超越現代科學所能理解的法術，否則妙爾尼爾應該會直接衝破地殼，沉到地球核心，更遑論索爾能把妙爾尼爾掛在牆上、放在桌上了。

被放在桌上的妙爾尼爾。source：Youtube

這樣的話，地球上的一切物質亦會跟著坍縮落到由妙爾尼爾之上，變成一顆中子星。

妙爾尼爾其實是科學家夢寐以求的室溫超導體？！

普通物質在導電的時候，電子會在原子之間流動，過程中會因為有電阻而流失能量，如果沒有持續輸入能源，電流就會停止。上世紀以來，科學家陸續發現了很多物質在極低溫度下，其電阻值會變成零，稱之為超導體。超導體裡的電流能夠在不消耗能量的情況下流動，如果能夠找到在室溫中也能保持超導特性的物質，將是科學家和工程師夢寐以求的材料啊。

超流體是一種物質狀態，特點是完全缺乏黏性。如果將超流體放置於環狀的容器中，由於沒有摩擦力，它可以永無止盡地流動。圖／ Aarchiba@wikipedia

在中子星裡的中子，由於彼此非常靠近，就會出現一些量子力學效應。其中一個神奇的特性，就是中子會變成所謂的超流體，能夠自由地在中子星裡流動。中子星之中亦存在著一些未有變成中子的原子核，由於原子核裡的質子帶有電荷，中子星裡的物質其實是處於超流、超導狀態！

以中子星物質製成的妙爾尼爾，應該也有著超導特性吧。這也就能解釋為什麼索爾能量使用妙爾尼爾放出強大的閃電，在電影《復仇者聯盟》中索爾曾用這一招消滅了不少來自外太空侵略兵團。看來，雷神索爾的落雷攻擊比基路亞和比卡超的更強啊，不愧為北歐神話的戰神！不過，這麼厲害的武器，索爾應該不會把它交給科學家研究吧。

雷神索爾：諸神黃昏（2017）@IMDB

~~很可惜妙爾尼爾已經在《雷神索爾：諸神黃昏》之中被破壞了，~~不論是科學家和索爾都要好好繼續努力啊！

眾人把玩妙爾尼爾的片段。

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編按：作為直屬於總統府的學術研究單位，中研院每年都會舉辦一次開放參觀活動，邀請大小朋友來親眼看看實驗室、聽講座、和研究員聊聊天。科學研究需要大眾的了解與支持，頂尖的研究更不例外。
2017 年的開放日包括了超過 300 場的人文、科普活動讓科學初心者刷經驗值，快來和我們一起看看有哪些精采的參觀內容吧！

在電玩遊戲裡，刷副本會帶著補師，放技能幫團員補血回魔、甚至復甦生命。但真實世界有可能修復受傷的組織器官嗎？這題的解答，就藏在由中研院生醫所謝清河研究員帶領的「誘導型多潛能幹細胞（Induced Pluripotent Stem Cells, 簡稱 iPSC）核心實驗室」。

院區開放參觀這天，初心者透過顯微鏡觀察已經被培養好的「誘導型多潛能幹細胞 (iPSC)」。攝影／張語辰。

真實世界的補師：誘導型多潛能幹細胞

無論是帥到分手的周湯豪，或是國民老婆新垣結衣，人體都是從一個小小的受精卵，長成現在所看到的頭、身體、四肢。受精卵怎麼這麼狂？因為受精卵是可以變成身體各種細胞的「全能性幹細胞」。

但受精卵的全能性，會隨著細胞分裂的過程逐漸喪失。

受精卵經過兩次分裂形成四個細胞時，每個細胞都具有成為一個個體的能力；相對的，隨著細胞分裂次數增加，各個細胞的能力逐漸受限，進而剩下專化（分化）為特定細胞的能力，如專化為心臟的心肌細胞、腦的神經細胞等。

然而，部分成熟的組織器官，例如神經細胞，就像回不去的瑞凡，失去了自我更新、或是分化的能力，因此一但受傷就無法自我增生細胞治癒。這個窮途末路，直到 2006 年日本京都大學山中伸彌教授團隊的研究發現，而峰迴路轉。

山中伸彌團隊發現，將四個基因表現到小鼠的皮膚纖維母細胞後，可以讓皮膚纖維母細胞重編程 (reprogramming) 為「誘導型多潛能幹細胞 (iPSC)」，而 iPSC 具有分化為身體各種細胞的多能性。圖／陳彥榮 @多能性幹細胞。圖說重製／張語辰。

山中教授找到 24 個對胚胎幹細胞十分重要的基因，經過逐一驗證後發現當把其中四個基因（Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc）送入小鼠的皮膚細胞，能產生多潛能幹細胞，而這種革命性多潛能幹細胞被命名為「誘導型多潛能幹細胞 (iPSC)」。 iPSC 的發現顛覆過去幹細胞領域，使研究人員能夠在實驗室內藉由基因操作成人或小孩的細胞，進而實現了細胞的「返老還童」。

顯微鏡下的 iPSC 。小鼠胚胎纖維母細胞的功能是為了提供 iPSC 所需的生長環境，維持 iPSC 的不分化狀態。圖／誘導型多潛能幹細胞 (iPSC) 核心實驗室

iPSC 就像是電玩副本打王之後，打開黃金寶箱拿到的黃金鑰匙，開啟了「再生醫學」這個新天地的大門。受傷時無法自我更新的神經細胞、心肌細胞、肝臟細胞等等，現在有了重新被療癒的機會。

iPSC 技術的發展提供了一個平台，讓科學家能從患者身上製造出 iPSC ，應用於疾病生成研究或藥物開發測試使用。

iPSC 如何被發現與應用，就由中研院生醫所的 iPSC 核心實驗室黃瀞瑩博士來解說。攝影／張語辰

黃瀞瑩博士比喻，我們體內的神經細胞、心肌細胞、肝臟細胞等等，若生病受傷了就像枯萎掉落的樹葉。但藉由 iPSC 的技術，可以將快枯萎的樹葉（已分化體細胞）重新回春變成像小樹苗階段、進而長大開枝散葉。小樹苗長成不同分支的枝葉，就像是 iPSC 可分化成神經細胞、心肌細胞、肝臟細胞等不同胚層細胞。

這對人們有什麼幫助？黃瀞瑩博士舉例：「研究帕金森氏症的醫療團隊，會取病人的血液細胞，讓我們培養成 iPSC，醫療團隊就能拿回去分化成神經細胞，進行疾病生成研究。由於這些神經細胞帶有帕金森氏症病人特定基因突變點，因此，研究者就能進一步利用患者 iPSC 分化出的神經細胞，進一步了解是哪些基因調控造成帕金森氏症、或進行新的藥物篩選。」

患者 iPSC 所轉化出的體細胞，除了可用來探討疾病成因外，也能用來進行藥物開發或毒理試驗。以後不用再從病人身上反覆取得檢體，就能進行測試。

過去，有些化療藥物的副作用會造成心臟毒性，引發心衰竭，但心肌細胞要從病患身上取得較為困難。因此，謝清河研究員團隊，藉由抽取病人的血液產製出患者的 iPSC ，再將 iPSC 分化為心肌細胞。這些心肌細胞將可在體外用於藥物篩選或毒性測試，找出最適合的用藥組合，達到個人化醫療效果。

iPSC 分化出的心肌細胞，在顯微鏡下甚至會跳動！讓當天參觀實驗室的初心者都看呆了，按下影片播放鍵你也能親眼瞧瞧：

院區開放參觀，還有哪些好玩的任務？

走出誘導型多潛能幹細胞核心實驗室後，在路上攔截到三名青春洋溢的初心者，來自國立臺灣師範大學。參觀完中研院植物暨微生物學研究所，手上捧著戰利品「嬰兒的眼淚」盆栽，準備帶回宿舍照顧。

同學們手中的「嬰兒的眼淚」，枝葉小巧可愛、柔軟下垂，是容易照顧的觀葉植物。攝影／張語辰。

臺師大同學們表示，因為學校寄公告才知道中研院有開放參觀的活動，所以約了朋友一起來。但沒想到現場那麼多人，買食物也需要排隊。若之後中研院和學校發佈消息時，建議提醒參加者記得自備食物。

沿著中研院區的四分溪再往前走，看到讓許多家長會嚇到吃手手的一幕：怎麼有小妹妹在鋸木頭！家長請別擔心，這位來自桃園中山國小童軍團的妹妹，在中研院生態志工隊的指導下，正在體驗如何維護生態環境。

體驗鋸掉森林斷木的孩子，表現出認真堅毅的一面。攝影／張語辰

中研院的森林生態研究園區登山步道，經過颱風襲捲後偶爾會有一些斷木，這時生態志工就會帶著工具前往鋸木、維護森林生態步道。而院區開放這天的生態展覽與闖關遊戲，不只是問答發獎品，而是真的將斷木帶到活動現場，讓小朋友也能親身體驗，打破水泥叢林的保護，展現自然的初心。

桃園中山國小童軍團的妹妹們，用可愛的童音聊著今天參觀了哪些活動：彈烏克麗麗；用樹枝磨成粉、加水彩繪在臉上；寫甲骨文。「還有看到很多骷髏頭，一開始覺得有點恐怖，但看久就還好……骷髏頭的下巴掉了，看起來平平的……」妹妹比手畫腳地描述中研院歷史文物陳列館裡的考古館藏。

帶領童軍團的老師提到，由於最小的團員只有 2 歲，因此參觀行程都選擇小朋友也能體驗、覺得好玩的，沒有聽太專業的演講。因擔心參觀人數過多，也事先預訂了中午的便當。距離院區開放結束只剩半小時，被問到參觀有什麼心得，童軍團妹妹捧著臉害羞地說：「想在這裡玩更多地方」。

謝謝各位初心者在院區開放這天，為總是嚴肅的中研院區，帶來許多提問與笑聲！攝影／張語辰

延伸閱讀

CC 4.0

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

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

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編按：作為直屬於總統府的學術研究單位，中研院每年都會舉辦一次開放參觀活動，邀請大小朋友來親眼看看實驗室、聽講座、和研究員聊聊天。科學研究需要大眾的了解與支持，頂尖的研究更不例外。
2017 年的開放日包括了超過 300 場的人文、科普活動讓科學初心者刷經驗值，快來和我們一起看看有哪些精采的參觀內容吧！

2017 年 10 月28 日中研院開放參觀這天，物理所的「量子電子元件實驗室」出現一群好奇的面孔，在實驗室成員帶領下，了解量子位元是什麼、如何實驗量子電子元件晶片。

「量子」是什麼？

007 電影曾經演過「量子危機」（ Quantum of Solace）續集，但看完只想問：「量子的部分是……？」各位觀眾，本文帶你前進中研院物理所的「量子電子元件實驗室」，一起和量子變得熟一點！

實驗室成員陳則言、邱俊傑，向參訪民眾說明量子電子元件的製程與設備。圖／張語辰

「……好，大家有沒有問題？」聽完實驗室介紹，現場大多為高中生的參訪者摸下巴思考，試著消化剛獲得的知識。因為學校課本教的是「古典力學」，而「量子力學」則是新的領域。

「古典力學」裡，能量與動量是連續可變的參數；但在「量子力學」裡，它們不是連續的，其中最為人所知的例子之一，就是不連續的氫原子能階。

什麼是能階呢？我們先從最基礎的原子模型來入門。

「原子」組成，包含原子核心的「質子」與「中子」，和環繞著原子核運行的「電子」。資料來源／進入原子的世界；圖說重製／張語辰

這些環繞的電子，較接近原子核的能階較低（lower-energy level）、狀態較穩定；而離原子核較遠的電子，能階較高（higher-energy level），宛如愛動來動去、能量十足的小朋友。

按照氫原子或類氫原子的波耳模型，當環繞的電子從「能階較高」的軌道，躍遷到「能階較低」的軌道時，會以電磁波的形式釋出能量差。資料來源／WillowW；圖說重製／林婷嫻、張語辰

現在使用的電腦都是二進位，也就是每一個位元僅能在 0 與 1 之間挑一個，有如硬性規定電子僅能在原子的某兩個能階，挑選其中一個能階站。但在自然界裡，電子可能同時出現於數個能階，我們無法實際知道一瞬間氫原子的電子是處於哪一個能階，只能根據理論計算電子處於某一能階機率的高低。

我們可以將「量子位元」想成是「只含有一個電子的原子」，它容許這個電子同時處於原子的任一能階。

這種不預設立場的能階包容性，使量子電腦不同於過往二進位的電腦「非 0 即 1 」，量子電腦雖然也是使用 0 跟 1 ，但 0 與 1 可同時計算。換句話說，量子位元可以「又 0 又 1 」的狀態存在，有效率地處理非常複雜的運算，成為世界各大資訊公司、學術研究機構傾力發展的技術。

量子位元可以用「離子、光子、或電子」等量子粒子表現，其中超導量子位元因為易於製作與操作，受到極大重視。可惜「電子」很容易受到環境電磁輻射（包含熱輻射）的干擾，任何外界的干擾，都會破壞先前所提的量子位元包容性。

因此，電子量子位元的運作與量測，需要在極低溫、及嚴謹的電磁波屏蔽環境下進行。

親眼瞧瞧實驗設備──「稀釋冷凍機」裝載「超導量子位元晶片」

院區開放參觀的量子電子元件實驗室，簡單來說，就是在做「量子位元」的研究。圖／張語辰

由陳啟東研究員帶領的實驗室，實驗的量子位元對象是「人工原子」，更精確地說，是由「鋁」製的超導元件作成具有不連續能階的「人工原子」。鋁在溫度低於 -272°C 時會變為超導。

顯微鏡下的「量子電子位元晶片」，尺寸約為一根頭髮的寬度，而其核心部分約是頭髮寬度的千分之一。圖／陳啟東

量子電子位元晶片上的「人工原子」能階間距，以溫度衡量大約僅是 0.4 度，為了避免熱激發影響實驗，量測量子位元的操作溫度，需遠低於 0.4K（也就是 -272.76°C），趨近於宇宙中的最低溫──絕對零度 0 K（或 -273.16°C）。

實驗室使用的低溫量測系統，是以氦氣及氦同位素作為冷媒的特殊電冰箱，稱為「稀釋冷凍機」。經由循環冷卻過程，可將量子電子位元晶片的樣品冷卻至幾近絕對零度的溫度，而整個「冰箱」外層還需要以液態氦（溫度為 -268.96°C = 4 .2K）隔離室溫的熱輻射。

裝載「超導量子位元晶片」的稀釋冷凍機。從左往右圓形層的溫度為 4.2K, 0.6K, 0.1K, 0.01K。螺旋狀結構與片狀結構，為注入的高溫氣體與排出的低溫氣體的熱交換器。圖／張語辰

液態氮與液態氦容器的真空保溫容器。操作時「稀釋冷凍機」是由上方置入，外圍的液態氦與液態氮可以隔絕室溫熱輻射，並提供 4.2K 的溫度。圖／張語辰

如何量測「量子位元」？

我們不是直接測量原子本身，而是測量原子交互作用的結果。

陳啟東研究員說明，任何試圖去量測量子位元的動作，都會破壞它那種不預設立場的能階包容性，就像社區住戶不願受到外界干擾，所有外人與住戶的溝通都要透過「發言人」才行，外人所聽到的，都是住戶與發言人溝通後的結果。

在實驗裡，「量子位元」就是這些社區「住戶」，而「發言人」就是「微波共振腔」，量測超導位元需要經由共振腔進行，得到的訊息也是位元與共振腔交互作用的結果，我們要再經由理論分析才能得知位元的資訊。

若「量子電子位元晶片」是個社區，「量子位元」就像住戶，「共振腔」是發言人，負責告訴外界原子間的溝通訊息。資料來源／陳啟東；圖／林婷嫻、張語辰

原子是如何與共振腔溝通呢？靠著磁場調控各個原子的「能階間距」，當能階間距與共振腔頻率接近時，原子就能與共振腔溝通。能階間距與共振腔頻率接近的各個原子，也都可以經由共振腔相互溝通。

在這個實驗室裡「人造原子」的能階間距，與通訊用的頻率差不多，所以實驗室裡訊號量測，使用無線通訊的微波儀器進行。量子位元的實驗操作，簡略地來說，是以微波激發能階、並操控原子，讓原子以量子態進行邏輯運算，運算後再將量子態回歸到 0 與 1 的古典態，做為運算後的答案。

很快地，30 分鐘的實驗室介紹行程結束。參觀民眾們離去後，陳啟東研究員和實驗室成員討論剛才的講解如何更有趣，並討論下回再被提問可以如何說明。

短暫的參觀行程，要讓民眾全盤了解並不容易。實驗室成員陳則言提到，曾經想為解說鋪梗，卻被聰明的國小小朋友破梗，頓時有點手足無措。然而陳啟東研究員很滿足地表示，有這個互相交流的過程最重要。

「當大眾和中研院互相了解，彼此才會有信任。」陳啟東研究員說明開放參觀的用意。圖／張語辰

路上攔截民眾：為何來參觀中研院？

走出量子電子元件實驗室後，捕獲一群來自林口國中、能階似乎開到最高的學生。剛聽完病毒主題的生科講座，想來參觀超導磁浮展示，下午預計前往生態池闖關。帶隊的許老師提到，一直都知道每年有院區開放活動，今年終於有時間帶學生來看看中研院。

林口國中同學靈活地轉動眼珠說，在這聽到的內容和學校很不一樣，有些課本沒有教。圖／張語辰

被問到今天參觀有什麼心得，吳同學真性情地表示：「中研院很容易迷路……」此話所言甚是。若中研院院區是個原子模型，也是個超級大～～～～～的原子，各位像電子跑來跑去的參觀民眾，別忘了吃點食物充飽能量，更要預留在院區各建築物的移動時間喔！

2018 年地震開始變多？

去（2017）年的 10 月至 11 月初，Science 和《英國衛報》（The Guardian），皆刊登一則 2017 年美國地震學會（GSA）的科學演講《近五年全球地震危險預測》（A five year forecast for increased global seismic hazard），內容大致提到全球強震數量變化和地球自轉的相關性，並以此進一步研究分析，得到未來一年地震將更頻繁的結論。

其研究團隊的地質學家，主要為科羅拉多大學地質學家比爾漢姆（Roger Bilham）和蒙大拿大學地質學家本迪克（Rebecca Bendick），他們統計了1900 年至今全球地震的活動趨勢，除了強震的時間上有些規律外，其規律亦可對應自4 年前起地球自轉速度開始減慢的情況，故根據此統計趨勢，有可能明年開始，大地震將會更頻繁，且頻率將會從過去每年約15次，提升至20~30 次，尤以熱帶地區（研究標定為10° N~30° S 的區間）的地震數量變化更為顯著。

圖一：1900~1989 年的地震統計資料，上圖為規模7.0 以上的地震個數，下圖為各災害性地震造成死亡的人數。（資料來源：Lay & Wallace, 1995）

年復一年，強震數量是否有改變

的確，綜觀全球歷史強震（規模 7.0 以上）的逐年變化統計，可發現某些年分區間地震確實較為密集，如上圖一為 1900~1989 年發生規模 7.0 以上地震的統計圖，圖中顯示平均每年約有 17 個規模大於 7.0 的地震，而其分佈的位置大略顯示其有某種週期關係。

與地球地震活動的時間尺度相比，統計時間還是相當短，難以論斷週期性行為，而筆者進一步將地震的分析統計推衍至 2017 年，如圖二，可見此規律到了近期趨勢似乎稍有變化，故筆者認為相關文章描述的地震活動與地球自轉變化之關係，從直觀的數據來看尚難以論斷，或許需以更精確的方式分析。

圖二：1900~2017 年規模大於 7 的地震逐年統計。（1900~1997 的資料來自 Austin & Strauss, 1999，1998~2017 的資料來自美國地質調查局，由作者統整資料重新繪製。）

本研究者受訪時也指出，造成地球自轉速度變化的原因，或許是自轉變化與地震活動的影響機制，有待後續研究。不過，比起許多漫無目的與缺乏科學方法的地震預測而言，此篇研究立基於科學觀測與推論，不失為創新的研究方向。

往例也告訴我們，如 1894 年日本地震學者大森房吉提出餘震衰減關係的大森法則（Omori’s law），亦是統計地震後的餘震個數所建立，因此透過地震觀測試圖找出規律的地震學研究，並非沒有前例，而此研究最大的挑戰為其觀測及推論能否符合理論模型，無論預測成功與否，都是帶動科學前進的動力，對於結合地震觀測及理論的發展與議題討論都別具意義。

「地震與地球自轉互相的影響」測量實證尚有困難

在地球自轉的變化裡，這則報導中所謂的「地球自轉速度變化」改變十分微小，一年僅累積數毫秒（1 毫秒=0.001 秒）的變化，儘管如此、隨著時間累積，或許這些微小變化會讓板塊運動的速率產生些微增減。然相較於每年移動數公分的板塊，兩種運動的尺度相比，自轉速度的微小變化在板塊運動上的貢獻程度似乎很小；換個度思考，是不是只要有這麼微小的變化，就能撼動某些位於臨界點上的孕震構造？當然，此想法目前仍難以證明。

另外，目前科學家也已經發現，大規模地震確實也會影響地球自轉的速率，並且讓自轉軸偏移，以最近一次 2011 年日本 311 地震為例，震後「加速」了自轉，讓一天的長度減慢了1.6 微秒（1 微秒=0.001 毫秒）。雖從數值可見其影響之小，然一旦考量經年累月的地震活動，會讓事情變得複雜：或許地震行為可能受地球自轉影響，又或許地震還可能影響地球自轉的行為。

地球自轉與地震間是否會互相影響，至今仍難以測量實證。圖／piro4d@pixabay

只是，想探討的問題在空間、時間尺度上極大，且需測量的變動又相當細微，以目前的科學和科技，在測量上有所限制，要回答此機制問題還有一些挑戰。即便如此，其所延伸的科學議題──以地球的動力模式分析地球自轉速率變化，對板塊相對運動導致的應力變化分佈，是值得深究的。

如此本文針對觀測之現象學上的分析，若以更嚴謹的科學角度評斷，或許也應保守看待，畢竟統計資料僅能告訴我們相關性，無法告訴我們因果關係。除了需要更多的物理機制解釋，也需要更多的「證明」，也就是實際上得等到明年過了、地震次數統計揭曉，才能了解這個研究的推論是否真能禁得起驗證，進而達到長期預測全球強震數量變化的成就。如前述大森法則，可以經過修正後持續使用至今，並非是當時研究本身特別突出，而是由於它能經過百年來的觀測重複驗證。

研究地震，「防災」比起「預測」更重要

地震本身就是對人類生命威脅甚大的自然現象，正所謂人命關天、這項研究的目的也並非要指出未來地震的確切位置，而是告訴我們，若依研究者的觀察與理論，明年的強震在某些地方將可能變得更頻繁。就如相關地震預測的研究，以科學角度來看，此相關議題皆值得持續分析研究。但我們真正面臨的挑戰不是地震預測、而是應對方式，因為就算成功預測地震，若無相關的防災意識、地震還是會帶來災害。

因此，地震防災研究與推廣是比地震預測更迫切且實際的一項工作，像是如何將科學數據，轉換成應用的成果。若地震預測無法具有效性，筆者認為以相關數據分析短、中、長期地震活動機率及其衝擊，會是更有效且重要的作法。試想，假如沒有這個研究報導，我們就不用擔心地震了嗎？實際上地震的風險時時刻刻都存在。秉持趨吉避凶的人性本能，既然地震威脅一直存在，無論這項研究結果是否真能被驗證、抑或提出 2018 年的地震之多寡，仍須有防災作為！

那何處最需要地震防災？那當然就是地震的好發處。將長期觀測到的大地震紀錄畫在世界地圖上，大多數孕震帶集中在板塊邊界附近，其中也有少部分強震位於某些特定陸塊的構造帶上（圖三），這些地帶都是未來可能發生大規模地震的區域。對居住在這些地區附近的人們來說，地震防災是極其重要的公民素養，而所謂防災素養並非僅指個人的地震包、居家防護等，許多基礎建設、救災體系甚至災後重建的經費規畫，都屬防災的一部分。

圖三：世界地震活動分布圖，圖中圓點為呈現2000~2008年規模5.0以上的地震震央。（資料來源：美國國家教育基金會，U.S National Education Foundation）

利用科學資料，防治災害與風險評估

位處環太平洋地震帶上的臺灣，自然也需與時俱進地提升防災作為，但要用什麼方式、運用什麼科學資訊才有助於地震防災？筆者將舉例輔助說明。雖然科學上還無法預測各地發生地震的時機點，但如前所述，現今的地震危害度分析，可以藉由過去的地震活動及孕震構造「評估」不同地區未來將遇上的震度情形。

臺灣地震模型組織利用地震及地質資料，以機率式地震危害度分析技術，將未來強地動發生之可能性量化，進而提供政府主管機關對重要場址（如：核電廠及學校校舍等）之安全評估（圖四）。也就是說，我們可以藉由科學資料作出評估，在合理的情況下提升建築耐震度，並依不同地區的風險分配資源。（延伸資料：《科學月刊》第562 期《如何評估地震危害與風險？》）

圖四：臺灣未來50 年，最大地表加速度值達到0.23g（相對於氣象局震度5 級）及0.33g （相對於氣象局震度6 級）以上的發生機率，而機率則代表各地遇到該震度搖晃的「風險」。（資料來源：臺灣地震模型，Taiwan Earthquake Model）

此外，透過震源參數拆解分析，科學家可標定造成地震危害的主要震源。根據該震源特性，利用前項所說的地震波模擬技術，考量地震波傳遞過程的物理特性，估算該震源可能造成鄰近或目標地區的震度。若我們已經知道部分孕震構造發生時必然有嚴重結果，就能依據情境、事先預先投入一定資源，除了可在減災防震中有所作為，也能在預演或是救災規畫上有所本，而不至在實際發生時慌亂無章。

地震難以確知何時到來，但它必然會來。研究指出明年可能會有更頻繁的地震而需要加強準備的提醒，對提升大眾防災意識而言固然很好，然我們更加期盼的防災觀念是平時能有多一些對地震災害的警惕、並落實於生活中。為推廣地震科學及相關知識，筆者成立了「震識：那些你想知道的震識」部落格提供相關普及知識，並持續關注地震話題，也希望藉此讓大眾正視地震災害帶來的衝擊、瞭解其所在區域的風險。

參考資料：

Austin, S. A., & Strauss, M. L. (1999). Earthquakes and the End Times: A Geological and Biblical Perspective. Institute for Creation Research, unpublished manuscript of January, 14, 1999.
Lay, T., & Wallace, T. C. (1995). Modern global seismology (Vol. 58). Academic press.

〈本文選自《科學月刊》2018年1月號〉

什麼？！你還不知道《科學月刊》，我們48歲囉！

入不惑之年還是可以當個科青

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用「資料科學」解決生活問題

2018 年後台灣國中小學生要學程式設計，如何「編寫」程式可以教，但如何「運用」程式就需要以人生經驗付學費。

本文專訪中研院資訊科學所陳伶志副研究員，擅長硬體組裝設計，也擅長分析資料數據，透過心路歷程為你揭曉：無論是孕婦和老人搭公車遇到的玩命關頭，或是氣喘兒遇到的 PM2.5 空污問題，都能用「硬體感測」結合「公開資料」找出對策。

陳伶志希望能用程式解決生活問題，和團隊研發「公車舒適度評測 App」和「空氣盒子」偵測 PM2.5 。圖／張語辰

小時候會好奇亂拆東西嗎？

「小時候會把東西拆開來再組回去，也不懂原理，其實就是搗蛋，然後就越玩越大。我哥哥以前是讀電子科，家裡有很多小零件，所以我從小就喜歡玩、不會害怕這些電的東西。有一次不小心把電子錶丟到洗衣機洗，結果壞了，只好自己把電子錶全部拆開來曬乾，想不到組回去又可以用。也常常隨便把東西插到插座裡，造成家裡跳電，因為怕被大人罵就學會自己把插座拆下來、換上新的保險絲。」

陳伶志家裡以前就有很多電子小零件。圖／Pexels@pixabay

大學是宅宅嗎？都在做什麼？

「我算蠻宅的（呵呵）第一次開始學電腦是在大學，那時候參加過三次 ACM – ICPC 程式比賽，平常花很多時間練習解題。也當過計中的工讀生，到各處室幫忙解決電腦問題，到了那邊發現很多只是插頭沒插、或是網路線被踢斷而已（笑）。」

「大學時做過最熱血的事情是擔任 BBS 站長，現在 BBS 有彩色模式、丟水球等功能，但那時候還蠻陽春的，我們團隊就花很多時間熬夜摸程式，自己想怎麼做出來、弄得很炫。也有一次進站發現駭客入侵，把整個 BBS 站台砍掉，畫面中只留下駭客的名字證明他很厲害。那時候不太知道怎麼辦，就和朋友一起挖系統的歷史資料，把駭客潛伏的洞補起來，後來透過其他高手我們也入侵駭客的主機，發現他有點收藏癖，收藏了各個駭過的完整站台，我們也把被駭客備份的 BBS 站台再整個備份回來。」

陳伶志大學最熱血的事情是曾擔任 BBS 站長，現在的 BBS 功能比較複雜。圖／By moboo@ Wikimedia Commons

不用怕問題，這個世界上一定有人解決過其中部分的問題，上網看看別人怎麼做、自己也試試看。

「師大第一次網路選課系統，是我在大三暑假時寫出來的，因為當時廠商要價太高，計中的主任就丟了一個 SQL Server 叫我試試看。玩了一兩天後發現如果用這種方法，我大概開學後也寫不出來，就改用在檔案系統上開檔讀檔的做法，硬是把選課系統完成。那時程式語言不像現在這麼方便，寫法比較低階，沒有那麼豐富的函數庫可以呼叫。最麻煩的是，如果同時有兩個人選門課，中間會有競爭關係，必須去學怎樣把檔案優先權鎖起來。那時候還沒學到這些課，我把這個選課系統做出來之後，後來上課時才發現原來這些理論我之前已經實作過。回想這段期間是最快樂的，因為可以自己上網找資源解決問題，很開心。」

「大學很宅的原因是，把這些事情跟別人講，別人只覺得你很無聊。（呵呵）」

程式很厲害，還需要出國讀書嗎？

「考量到家庭經濟，我本來一直很不想出國，因為我是師大資訊教育系的師範生，大學畢業後我先教書再去當兵。當兵時有各單位來選兵，常常都會先讓資訊系的站起來，然後只有大學學歷的坐下，後來我根本不想站起來，因為最後一定會坐下、不會被選到，那時讓我很有感觸，也改變心意決定繼續深造。」

「退伍後曾經有公司提供很好的待遇，但那時有位長輩跟我說『你這時候年輕，要先投資自己，錢以後再賺就好』，加上當兵時看了很多勵志的書，被《牧羊少年奇幻之旅》這本書打動，就決定出國讀碩士。但出國念碩班沒有獎學金，那時候第一年就要花 100 萬，為了在出國前就先存到一年的錢，我就白天上班、晚上兼差、同時準備托福和 GRE 考試、也回學校跟老師做研究，退伍後那一年過得超充實。」

當你真心渴望某種東西時，整個宇宙都會聯合起來幫助你完成。──《牧羊少年奇幻之旅》

「在加州大學洛杉磯分校讀資訊科學碩博士時，一開始我是做 Wi-Fi 網路的行動運算研究。例如我的筆電現在連到 A 網路，但我走一走連到 B 網路時，正在下載的檔案或正在看的棒球比賽轉播能不能不要中斷、直接切換過去。接著想進一步研究頻寬變化，因為若切換時知道頻寬如何改變，就能即時調整影片傳輸大小。最後論文主軸聚焦在頻寬研究，現在很多測頻寬都是丟資料去量「可用頻寬」，但我研究的是「最大頻寬」，難度是不能送太多封包影響別人，還要可以測量高速網路、低速網路、或者是去跟回來速度不一樣的非對稱性網路。這些計畫在國外做得差不多，回台灣後就沒有繼續往下鑽，改成尋找別的題目。」

陳伶志曾從事 Wi-Fi 網路的行動運算研究，可以應用在棒球直播上。圖／Roberto Coquis – Flickr

從宅宅變成中研院的研究人員，你認為研究是什麼？

研究成果應該用來解決人們生活中的問題，要能看得到、實際可以使用。

「中研院蠻自由，不會干擾你要做什麼題目。我比較不喜歡純粹只有理論，會希望理論最好跟現實接上線，因此選擇研究題目時比較實際導向，例如之前做過『公車舒適度評測 APP』。做研究會有很多理論，要想辦法在理論和實際間找到連接點，不是所有題目都能在現階段就能看得到東西，但現階段看得到東西的題目，又很容易變成是在做黑手、沒有理論。要能兩者兼具的題目很不好找，我們一直想辦法挖掘，像『空氣盒子』計畫就有符合。」

陳伶志與團隊研發的「微型空污偵測模組」，可以即時偵測所在環境的溫濕度、氣壓、 PM2.5 濃度。圖／張語辰

人生中有失敗過嗎？

「2009 年時研究院路二段發生一起公車車禍，甚至有人因此喪命。坐過公車都知道有些公車開得很猛、有些公車開得很穩，那時候我們在想能不能把大家坐過都知道的事實，用科學化數據呈現出來。這個數據對孕婦和老人很重要，因為他寧可多等五分鐘，搭到一班比較穩的公車，才不用在公車上抓桿子抓得那麼緊，所以我們就做了『公車舒適度評測 App』，鼓勵大眾攜帶手機、搭公車時使用。」

「我們將『公車舒適度』定義為『公車的搖晃程度』，也可以延伸到路平專案的道路顛簸偵測。一般走路的震動很小，但公車的震動很大，利用手機的三軸加速度計就能測量公車晃動程度，接著將震動量測換成舒適度分數。因為手機同時有 GPS ，可以知道這台公車的行車軌跡，藉以比對台北市公開資料中的公車即時軌跡，就能找出這台使用者的手機是在哪台公車上，連車牌號碼都能知道，藉以評比哪台公車開得比較穩。這個 App 獲得 2011 年『App Star 高手爭霸戰』社會組首獎，但一陣子後就沒有人在用了。因為 App 有生命週期，像 Pokemon GO 和 Angry Birds 當初那麼紅，現在還有多少人在玩？」

憤怒鳥（Angry Birds）為曾經風靡一時的手機遊戲。　圖／thethreesisters@flickr

如果 Angry Birds 熱潮都會消退，我們的 App 憑什麼活這麼久？

「我們學到的經驗是，若要讓『公車舒適度評測』變得長久，大眾的手機不是一個好平台，因為我們帶手機是為了講電話，不是為了量這些事情，這和我們的使用習慣不一樣，也沒辦法請大眾上公車後還幫忙打開 App 測量，因為上公車後抓住桿子都來不及。後來我們想用開源的硬體來做簡單的設備，剛好搭上自造者運動（ The Maker Movement ），才有接下來的『空氣盒子』計畫。」

「但『公車舒適度評測』其實還有個應用機會，現在我父親因為行動不方便，會搭復康巴士去醫院。我發現復康巴士有的開得很好、有的很晃，輪椅上去都會綁安全帶，有的甚至開得會跳動，身為家屬會希望有個評鑑機制。復康巴士每台車都有 GPS 連線，業者或政府如果要評估復康巴士開得穩不穩，只要在上頭裝個一兩千塊的智慧型手機蒐集數據，也不用需要即時的網路傳輸，只要看記憶卡上的儲存紀錄就能知道今天巴士是怎樣的開法。」

做研究至今，覺得現實哪裡殘酷？解決的方式？

「以前遇到一個問題，大家會期待政府從上而下解決問題，但這樣不太容易推動大型計畫，因為上面的人不容易了解下面的人真正需要什麼，又要花很多錢，而且通常下面的人也會反彈。但無論『公車舒適度評測 App』或『空氣盒子』計畫，都是先找出大家需要什麼、關心什麼議題，我鼓動你、讓你有辦法做想做的事情，在協助你的同時也順便做我的研究，由下而上推動事情完成。」

空氣盒子的介紹網頁

「做研究需要大量 Data ，如果由上而下推行往往需要花費很多資源，但若找到大眾關心的議題，由下而上就能像滾雪球、越滾越大，只是需要一種包裝讓大眾接受你的想法。當對方認為『你是來幫助我的』，對方就會願意合作，例如『空氣盒子』的切入點是：我幫你知道現在的空氣狀況怎樣、幫你做分析、找出空氣污染的變化。」

要和參與專案的人站在一起、由下而上一起解決問題，而不是我想做什麼研究、我要你接受。

「合作時也要注意守住科學的立場。例如就曾經有訴求較強的議題團體找我們合作，但畢竟我們是做科學的人，雖然心理也許認同對方的想法，但還是要嚴守『讓數據說話』的原則，不要被帶著走。在台灣一旦被貼上特定立場的標籤，你的數據別人就再也不相信了，這是過程中學到的經驗。我們現在的合作對象可以是環保團體、政府單位、不同企業、不同社群，彼此之間靠著一條『線』互相合作，而這條『線』就是我們提供『正確的數據』。」

「平常學校都在講理論，沒有實際上戰場。理論的資料都很乾淨漂亮，可以做很多模型，但現實世界拿到的任何資料都很『髒』，要花很多時間清理資料。有些資料會有 outlier （異常值），有些有 missing data （缺失值），理論模型不一定套得上去。以前在學校都從理論出發，再去找實際觀測值，但現在實際的觀測資料就開放在這裡，就看你有沒有辦法解決問題。從這個角度出發，實作出來的東西馬上就會有價值，而且你會找到新的理論，這是一個很好的過程。」

「這段話太妙啦！」陳伶志從網路上看到，印下來勉勵自己。

參考資料

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

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

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如果用法語來譬喻的話，這本書不是從最初級的文法開始教的教科書，反而像是去法國旅行時能派上用場的會話書。

——〈序．送給女兒的數學〉

讀完序再翻回封面看書名，你大概就知道這是一本怎樣的數學書了。作者大栗博司教授是加州理工學院的理論物理學研究所所長，這是一本站在知識頂端的學者，低首寫給女兒的一本數學童話書。

圖／geralt@pixabay

有涉獵數學科普書的朋友，一定對書中某幾個數學故事不陌生：無限個房間的旅館，某天來了無限多位客人；從辛普森殺人案件中討論機率；質數在加密解密上的應用……事實上，書中所用的都是相當經典的數學故事。但看過不代表就沒意思，經典之所以是經典在於它能讓人印象深刻。也因此我們看到羅密歐與茱麗葉的故事不斷被改編，金庸小說每隔幾年就被拿上螢幕重拍一次。透過不同的詮釋，經典會被賦予不同的感受，大栗博司教授就是一位能充分發揮數學經典魅力的作家！

1900 年，德國大數學家希爾伯特（D. Hilbert）在巴黎的國際數學會議上引用了一位法國老數學家的話：

「如果你無法將一個數學理論弄清楚到可以解釋給街上任何一個人聽，那麼這個數學理論就不算完成。」

把一個很難的問題說得很複雜沒什麼了不起，只要照著網路上找到的資料唸就好；但想要用自己的語言，清楚地對他人解釋，那就需要對整個知識通盤的了解。

「差一點，差很多」的機率推理

大栗博司教授具備這樣的本事，他對每個經典的數學故事和背後理論有著透徹的認識，再表達闡述上也下過一番苦心（照他自己的說法是，專欄寫一遍，集結成冊時再重新大改一次）。例如第一章講到機率，量化可能性。在辛普森殺妻命案中，辯護團律師有這麼一段論述：

「2500 位虐待妻子的丈夫之中，只有 1 人會因此而殺了妻子。」

低到只有萬分之四的機率，因此對辛普森「既然會家暴，也可能會殺了妻子」的控訴自然不成立。

辛普森為前美式橄欖球明星、演員，其知名度使得審判成為美國歷史上最受公眾關注的刑事審判案件，至今仍有許多討論。圖／O.J.辛普森，1990 年@wikipedia

看起來相當合理，但大栗博司教授指出其中推理的重大缺陷：先看另一個事實，美國兩萬名已婚婦女中，只有1人會遭到丈夫以外的人殺害。換句話說，如果是十萬名被家暴的婦女，平均有5位會遭到丈夫以外的人殺害。但同時，因為萬分之四的機率，有40位婦女會被丈夫殺害。所以家暴殺害妻子的機率高達40/(40+5)，將近 90%。

為什麼同樣的一件事從不同角度來看，機率會差這麼多？ 關鍵在於辛普森妻子此刻的死活。

辯護團律師的計算過程，是建立只遭到家暴的前提。但擺在眼前的現實是她已經死亡，因此計算機率時必須將妻子遭到殺害這個事件作為前提。兩者都是在計算條件機率，只是條件有所不同，大栗博司教授的考量顯然更符合當下的狀況。

僅僅是一個條件的不同（有沒有考慮到妻子已遭他殺），就讓數據大翻轉。好比原本以為只有 1 面是六點，打開骰盅才發現有 5 面都是六點。大栗博司教授透過這個例子，讓讀者感受到精算機率的威力，也更認識條件機率。

不接受負數的數學家

我另一個喜歡本書的原因是，書中提到一些數學發展演進的過程。如果你唯一的數學讀物是課本，那麼，儘管你知道不是這樣，但還是會常常覺得數學彷彿一開始就長得跟現在一模一樣，每一條公式、定理都是數學家們信奉的真理。

「從零減去四的話，依然是零！」

這句話很荒謬吧，聽起來就像是哪個試圖在數學課跟老師唱反調的同學會說的話。但它其實是出自於法國偉大的數學家帕斯卡（B. Pascal）。帕斯卡製作了全世界第一台計算機，氣壓常用單位「百帕」以他命名，學校上課會提到的帕斯卡三角形，同樣是在指這位數學家（雖然這個三角形不是他發明的）。這麼一位天才數學家，對負數的了解真的不如一位國小學生嗎？其實不是，只是在那個時代數學知識的演進與觀念，還不足以讓數學家們接受「負」，他們覺得零就是無，不存在比無還更小的事物。

帕斯卡（1623 – 1662）法國數學家、物理學家、發明家。圖／By Français[CC BY 3.0] via Wikimedia Commons

從數學史的演進裡我們可以看到，現在被視為理所當然的數學知識，在過去可能曾經被視為錯誤，是經過許多數學家們辯證、思考後才被接受，納入數學體系。從這個角度來看，小朋友學數學時有問題再理所當然不過了，畢竟連帕斯卡都對負數感到疑惑，我們更不應該用「公式就是這樣啊」的回答去敷衍他們，是要開心於他們有自己的思辨能力，不會只因為課本這樣寫，就決定相信。

我想大栗博司教授的女兒如果問數學問題時，心裡必然也有類似的想法吧。

語言乘載思考

每當腦海裡浮現一個想法時，我們挑選適當的詞彙與句型，將想法裝入名為「語言」的容器中。不是每次都能找到完全貼合的容器，有時候會有空隙，有時候得用力擠一下才能放進去。也因為這樣，如果長期使用同一種語言作為容器，我想會反過來影響到一個人的思考。

伽利略說過「自然界的書是用數學的語言寫成」，把學校課本視為文法書，這本書視為旅遊會話書，重新以語言的角度來看待數學，活用數學。相信習慣後，你的思維也會被數學固有的特質，雕塑得更加精確，更有邏輯性。

現在，準備好閱讀這本用數學寫下的經典童話了嗎？

《用數學的語言看世界：一位博士爸爸送給女兒的數學之書，發現數學真正的趣味、價值與美》，臉譜出版。

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講到顯微鏡，你腦中浮現的或許還是實驗室中的光學顯微鏡；不過近年來大家開始嘗試挑戰將顯微鏡越縮越小，手機顯微鏡的概念也逐漸出現。手機、平板的方便性和鏡頭的突飛猛進，讓這一切變得可能。而全球第一個將透光式手機顯微鏡商品化的公司，便是在台灣設計、台灣製造，土生土長由億觀生物科技公司所研發的 uHandy 行動生物顯微鏡。

從觀察牲畜精子的《iSperm》，到目前這個長得像車輪餅般討喜外觀的行動顯微鏡，中間到底是如何發展的呢？讓我們一起來一探究竟吧！

µHandy 行動生物顯微鏡，跟紅豆餅大小相近卻能做到傳統顯微鏡的放大效果。圖／億觀提供

口袋大小的裝備，讓你看見一微米的世界

全球第一個將商品化的透光式手機顯微鏡，便是在台灣設計、台灣製造，土生土長的 uHandy 行動生物顯微鏡。這次泛科學來拜訪億觀生物科技公司便是希望了解它的誕生過程。億觀生技開發的主要產品就是安裝在手機和平板上、可以攜帶的小型顯微鏡。其中兩位共同創辦人林建明和陳昌佑，我們沒聊幾句，便起身準備實際操作給我們看。只見他們拿起平板電腦，在後鏡頭上安裝一個黑色、棒狀的小裝置，再將樣本放入設計好的容器，螢幕上就出現了一顆顆的細胞。

陳昌佑指著螢幕上一顆一顆的細胞說，這些是豬精子樣本，昨天剛採集、非常新鮮、精子們都活蹦亂跳的。這些肉眼不可見的精子，在螢幕上可說是「粒粒分明」。我們能這麼快速看到精子，歸功於他們開發出的手機顯微鏡。平板後面接的小裝置，就是團隊的第一個產品《iSperm》，它讓畜產業者不再需要拿大型顯微鏡，就能看到豬、牛、馬、羊、雞、鴨等牲畜的精子。還可以透過專用app計算精子濃度、活性，快速提供分析結果和圖表。

顯微鏡，從一顆小玻璃珠開始

三百多年前，雷文霍克（Antonie van Leeuwenhoek）用自製顯微鏡看見自己的精子，今天只要有個智慧型手機或平板電腦，搭上一個手機顯微鏡，想要看見只有一微米大小的精子尾巴不是一件難事。

陳昌佑說，微生物學之父雷文霍克最初製作的顯微鏡，就起源於使用小玻璃珠將物體放大。應用同樣的原理，直接將玻璃珠安裝在手機鏡頭後方，功能就類似現在的手機顯微鏡，製作上也相當省錢省力。理論上，玻璃珠可以將物體放大 270 到 330 倍，再加上手機鏡頭本身的放大倍率，確實可以製作出倍率很大的顯微鏡；但直接使用玻璃珠，球狀的邊緣容易變形、影響觀察。

雷文霍克，微生物學之父。圖／by Jan Verkolje@Wiki

陳昌佑說，一開始的研究目標就是為了觀察微小的精子，需要很好的解析度和放大倍率，因此選擇自己設計鏡頭。也因此多走了許多艱辛的路，他們先找光學工程師幫他們設計鏡頭，為了達到設定的「大視野、清楚、高解析度」，就得特別設計透鏡的曲面。設計好透鏡再拿去打樣，並根據實際和各款手機結合使用的結果微調，才終於得到團隊滿意的鏡頭。這個鏡頭成就了億觀生技後來的手機顯微鏡商品。

「我們是全球第一個將透光式手機顯微鏡商品化的公司！」

手機顯微鏡可以配合平板或手機使用。圖／億觀提供

手機顯微鏡還可以賣給誰？

在第一個產品 iSperm 問世後，團隊不斷地問自己，既然它可以看見精子這麼小的細胞，那應該不只能用在畜牧業中吧？心裡這麼想，卻不是很肯定，只好拿著 iSperm 到處找「受試者」。於是團隊找上長期經營部落格「阿簡生物筆記」的國中老師簡志祥，他常在部落格分享自己實驗、教學的紀錄與心得。他們想知道這樣的產品，能不能在學校使用。

陳昌佑回憶，當時阿簡老師為了測試 iSperm 的解析度，直接拿了採血刀來，現場將自己的血液樣本放入觀察，一顆一顆的紅血球就這麼顯現在平板上。不過當團隊問到：「iSperm 適不適合用在教學？」阿簡老師勉強回應：「還可以啦。不過如果你們能做出可以看玻片的版本，我願意在學校推廣。」

對於自然科老師來說，課程上會使用的標本目前大多是玻片，較少是液體；要推廣到學校，iSperm 還得經過一番大變身。

團隊設計使顯微鏡適用於觀察傳統玻片標本。圖／億觀提供

從長鋁棒到「紅豆餅」──設計到工廠加工的差距

為了要能夾起長形的玻片，團隊重新設計了顯微鏡的外型，從一根長棒狀改成像一個紅豆餅般的圓餅狀。這個造型就這麼一直延續到今天，雖然改了材料，但形狀就這麼訂下來了。

第一代手機顯微鏡的外殼是鋁做的，外表呈現金屬色，相當亮眼。但是這個設計讓整個團隊大吃苦頭。建明說最初是從一個實心的鋁棒，請加工廠根據他們的設計挖掉不要的部分。不過因為設計的細節很多，需要加工的次數也就跟著提升，加工廠老闆紛紛搖頭對他們說：「幹嘛設計成這樣！」「不能簡單一點嗎？」不是老闆不願意賺這個錢，而是估算下來一台機器光是製造一個外殼，就得花費 8 分鐘，對加工廠來說不只機器花費時間長，背後還有人力成本。

第一代的 uHandy 行動顯微鏡只能夾長方形玻片使用（左），而且金屬造型的外殼，讓研發團隊在找廠商製作時遇到很多困難。圖／作者拍攝

還好，最後團隊找到一個小加工廠願意幫忙，他們也改用模具鍛造的方式，先做模具再去洗形狀，加工時間減少到一個 3 分鐘，也稍微降低了成本。

「一開始我們用很工程的想法去做設計，後來才發現我們認為已經很簡單的設計，在加工上會遇到許多困難。」

製作第一代時，他們也跟加工廠要求要在外殼上刻字。「我們想要做成跟 iPad 背面刻字一樣的效果。」他們這麼跟加工廠要求，但結果卻不如預期，手機顯微鏡外殼的字就是沒有 iPad 的亮眼、清楚。他們和加工廠討論後，才了解兩者製造過程的差異，又上了一課。

他們將這一款由 iSperm 改良而來的手機顯微鏡，稱作「μHandy」。當時團隊想了很多版本，但他們認為這個產品最重要的是「方便」，因此用了「handy」這個詞。而「μ」（讀作 mu）則是微米（micrometer）的意思，團隊希望這個命名，能夠讓大家知道這個產品能看到微米大小的物體，例如只有 1 微米的精子尾巴。

第一代 uHandy 行動顯微鏡販售套組，目前已停產。圖／億觀提供

不過，因為大家無法直接在鍵盤上打出「μ」，或不知道讀音，也常常改叫它「uHandy」。團隊笑笑地說，「u」也可以是「you」也就是每個人的意思，每個人都會能使用，都能輕鬆探索世界。

然而，這個「輕鬆」卻止於「定價」。第一代金屬板的 uHandy 在台灣賣5900元，在國外賣 199 美元，讓消費者大喊吃不消。光是外殼製作成本就將近 500 元台幣，還不包括鏡頭和其他成本。另一個問題是，金屬製的手機顯微鏡雖然美觀，但貼在平板、手機上觀察時，卻容易因為重量太重，而導致鏡頭與光源吸不緊會在使用中掉落。

第一代賣不到兩千套，團隊又緊鑼密鼓開始構思該怎麼改良，讓 uHandy 能更符合大家的需求。現在能買到的 uHandy 行動顯微鏡是塑膠外殼，重量輕了許多。

《uHandy Duet 豪華版》除了設計輕盈許多，還包括了適合收集樣本的貼紙。圖／億觀提供

玻片 bye bye！製作標本用貼紙一貼就上手

以往在學校用複式顯微鏡觀察，總是要先製作一片片的玻片；然而走出學校外，很少人會自己去買蓋玻片、載玻片，更別說把玻片帶出門。即使擁有了可以帶著走的顯微鏡，沒有辦法製作樣本，似乎也發揮不了用途。

「在第一代的時候，我們教使用者用市面上買得到的隱形膠帶貼樣本。」林建明說，只要將貼有樣本的膠帶，貼在 uHandy 的圓形玻片上就可以直接觀察。不過他們也發現，市售隱形膠帶是霧面設計，會影響觀察。也因此他們決定自己重新設計，打造一套更簡便的樣本製作模式。

現在的 uHandy 顯微鏡套組裡，都附有小放大鏡造型的採樣貼紙、長方形的置樣貼紙以及一本樣本紀錄簿。拿著採樣貼紙就可以黏起你想要觀察的樣本，再將採樣貼紙貼到置樣貼紙上，就像是以往製作玻片，將蓋玻片放在載玻片上夾住樣品的程序一樣。不同的是，以往玻片盒整盒裝滿很有重量，現在將製作完成的標本貼到樣本紀錄簿上，即使整本貼滿滿的，也就是一本小筆記本的重量，很輕鬆帶著走。

除了手機顯微鏡之外，研發團隊也開發樣本貼紙，有平面貼紙和厚樣本使用的立體貼紙。圖／億觀提供

甚至如果你是個連用貼紙作樣本都懶的人，他們也提供一個偷懶的觀察法。今（2017）年 uHandy 推出新版《uHandy Duet 豪華版》，一組裡面就有高低倍鏡兩種鏡頭，其中新的低倍鏡只要夾在前鏡頭上就能直接觀察。低倍鏡上有一個塑膠的圓形蓋子，蓋子正中間有一個圓形的凹槽，只要將樣本放在凹槽內就好，不再需要製作樣本。從生態池中採集而來的池水，可以直接滴在凹槽中，找找看有沒有水生微生物；或是拿一根訂書針滴一點硫酸銅，就可以看到銅析出的化學反應過程。

「uHandy 不只是顯微鏡，它還給了使用者製作樣本的能力。」

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看見微小的力量

顯微鏡是一個工具、一種能力，它幫助人類超越我們眼睛看的極限。然而重要的是你怎麼使用這樣的能力，在採訪的過程中陳昌佑說，團隊希望透過這個產品給使用者一個方便取得的能力，「擁有這個能力，你可以去探索世界，或者它也是輔助研究的工具，帶領你發現一些從來沒有想過的事情。」

不管是雷文霍克或是虎克，都是出於好奇，而拿著當時剛開始發展的顯微技術看肉眼看不見的世界。現在顯微鏡已經進展到手機、平板搭配可攜式顯微鏡就能觀察的時代，你想要用這個能力做什麼呢？

現在的技術已經讓顯微觀察隨手可及，你想用來做什麼呢？圖／億觀提供

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以往在實驗室中都得雙手扶著，才能搬到桌上使用的顯微鏡，在台灣幾個年輕博士的改造之下，顯微鏡也可以隨身攜帶、一手掌握。

這款名為「uHandy」的手機顯微鏡是億觀生技公司目前最主要的商品，只要裝在手機或平板電腦的鏡頭前，就能輕鬆觀察身邊的各種事物。現在這款 uHandy 行動顯微鏡受到學校老師歡迎，紛紛買來在課堂上使用，因為它容易攜帶和操作，也讓老師們以此設計出許多有趣的課程。

uHandy 行動顯微鏡口袋大小，可以輕鬆達到一般光學顯微鏡的效果。圖／億觀科技提供

從實驗室學長學弟變成創業夥伴

而這個手機顯微鏡的開發團隊，原都是台灣大學應用力學研究所胡文聰教授實驗室的研究夥伴。團隊中最早進入實驗室的大學長林建明，以及稍晚一點加入的陳昌佑，兩個人從碩士班、博士班到博士後研究，都選擇留在同一個實驗室；現在團隊的執行長林書聖，是從電子業離開後，回到學校作研究；而蔣存超則是實驗室的碩士生。四個來自不同背景的人，在實驗室相遇，後來成為創業夥伴、億觀生技的創辦人。

億觀生物科技的創辦人，由左至右分別為陳昌佑、蔣存超、林書聖與林建明。圖／億觀提供

這一次我們訪問到其中兩名共同創辦人，林建明以及陳昌佑，看他們怎麼從科學研究工作走上創業這條路。

回到2008年，林建明取得應力所博士學位，正躊躇不知道接下來該去哪裡的時候，遇上了金融海嘯。「在那個氛圍下，我覺得外面的環境似乎不需要我的專業。」林建明說，當時業界沒什麼會用到這個專業的職缺，自己也找不到其他想做的工作。他想了想，連老師介紹的新加坡工作也放棄了，選擇繼續留在實驗室做博士後研究。而隔一年畢業的陳昌佑，也選擇留了下來，申請研發替代役在實驗室中做研究。

實驗室當時的方向是作「微流體」，也就是在微米的尺度下處理流體的技術，這樣的技術常被應用在生物醫學上，作為疾病檢測的工具。也因此實驗室經常與不同醫師合作，希望能透過技術、設備的開發，解決臨床上的需求。陳昌佑表示，雖然是在應力所，手邊的研究題目卻很偏生物醫學領域，像是癌細胞、血液、精子的檢測與分析。

陳昌佑博士在台大微流實驗室，發表過許多微流體的期刊論文。圖／億觀提供

「那時候留下來的動力，是因為手上的癌症研究，我想解決病人的問題。」林建明這麼說。

眼見為憑：用手機看精子有沒有活力

最初他們試圖開發微流體技術，在血液裡面尋找轉移的癌細胞，他們一直希望可以藉由這樣的題目，做出真正能幫助到人的技術。後來他們轉與泌尿科醫師合作，希望能夠研發一個技術讓醫師更方便得知病患精子的活性，特別是幫助那些不孕、丈夫卻又不想或不敢到醫院檢查的夫妻。如果能讓男性在家裡就能觀察精子活性，是否能為不孕症患者多一點幫助？當時，他們作了許多技術，試圖要解決這個問題，直到後來一個異想天開想法，成就後來創業最重要的產品。

「如果我們用手機來看精子，怎麼樣？」

林建明的這個想法，最初連實驗室夥伴們都不太相信可以做到。精子是人體內非常小的細胞，它的頭部約 5 微米乘 3 微米，尾巴則長 50 微米。要怎麼用手機看到這些小小的細胞呢？

精子的顯微攝影。圖／By Doruk Salancı [CC BY-SA 3.0]@ Wikimedia Commons

當時智慧型手機剛興起，2007 年剛發行第一代 iPhone 手機。他們蒐集了許多資料，發現網路上已經有人簡單地使用玻璃珠放在手機鏡頭前，運用玻璃珠放大的功能，在手機上看見細胞。這讓團隊燃起了希望，只要能改良這種顯微技術到足以看清楚精子，就能夠觀察精子的活性了。使用玻璃珠觀察的缺點，在於影像的邊緣會產生嚴重的變形、影響觀測，這也是他們著重改良的部分。

在這段時間內，實驗室是他們相當大的助力。在胡文聰老師的實驗室中，選擇題目是很自由的，在共同的大方向下，學生可以自己根據興趣發展小題材。不過，陳昌佑說，胡文聰老師對題目要求很高，他希望我們做很創新、與別人不同的題目。在研究精子分析檢查以及手機觀測精子上，實驗室給了他們許多資源與力量，讓他們可以無後顧之憂地去鑽研，找到解法和開發技術。在他們走向創業的起始，提供了很大的幫助。

「雖然老師沒有跟我們一起創業，但我想他也跟我們一樣有創業夢，所以他很鼓勵我們。」陳昌佑說。

公司成立的第一年，在家當奶爸

2012 年億觀生技公司創立，不過第一年團隊還沒全部就位。陳昌佑還有一年的博士後研究，而林建明則是先離開實驗室。

「別人結束博士後研究是去找工作，我是回家顧小孩。」林建明說，從女兒九個月大開始，他就在家全職照顧她，陪著她學走路、帶著她去外面看世界、牙牙學語，一直到一歲九個月。林建明坦言，剛開始真的很不習慣，從實驗室最資深的學長，回到家裡成為全職奶爸，回想起最初的那段日子，林建明說：「我一直覺得自己心裡有一個陰影，我很怕自己這輩子就這樣子了。」能有更長的時間看著女兒長大是一種幸福，但煎熬的是害怕自己就停在這裡，放棄了自己的專業。

雖然公司還沒全面啟動，但整個團隊每一個禮拜會定期碰面一次，討論目前的進度以及接下來要怎麼做。不過也因為不是全心投入，使得進展的速度很慢。直到陳昌佑結束博士後研究，整個公司才開始正式營運。

不過，這其實是一段苦日子的開始。

頂樓加蓋的辦公室 iSperm 精子檢測器的誕生

億觀生技的第一個辦公室是陳昌佑家的頂樓加蓋，團隊成員窩在這個空間裡，希望盡快能把產品做出來、上市，以彌補快要燒完的資金。創立公司的最初是每個人拿出一百萬元出來投資，然而面對產品製作過程不斷需要開模具，以及各式各樣的支出，幾乎掏空了每個創辦人的積蓄。

陳昌佑回憶那段日子，他說，曾經有幾度公司現金流幾乎要斷了，發不出薪水，卻還得從自己的口袋掏錢給公司，然後把錢發還自己，再拿去繳稅。面對公司緊迫的狀況、家庭、經濟的壓力，都把每一個人壓得喘不過氣，但還是得咬牙撐下去。當時團隊沒有能力雇人，什麼事情都得自己來，在需要人手時，也只能請家人幫忙。在產品出貨期間，需要包裝的人手，就是陳昌佑懷孕待產的老婆到辦公室幫忙包裝。

團隊原來設定的產品因為人類醫療的申請手續繁複，因此轉念改採服務畜牧業為主。圖／億觀提供

用手機上分析精子活性的產品 iSperm 生產出來後，團隊原本希望用在人類的醫療用途上，不過因為申請手續繁複且難度高，對於小型新創公司來說非常的不容易。恰好團隊接觸到農業科技研究院以及相關的動物科技研究人員，發現精子活性檢測不只是人類需要，畜牧業為了能更有效地繁殖畜牧動物，也需要了解動物的精子活性。也讓億觀團隊將 iSperm 的定位轉為種豬精子檢測，鎖定豬農作為推廣、銷售對象。

為了實際了解豬農對於這個產品的需求，團隊親自跑到許多豬場去了解豬農的需求，也向他們介紹 iSperm。「我印象最深的是有豬農很直接的跟我們說：『這東西我不會用，我不會需要』。」林建明說，「因為他們已經有顯微鏡、有專業技師了。」

iSperm 精子檢測器可以用來檢測種豬精子的活性、濃度，並且記錄在App當中。圖／億觀提供

以往種豬精子檢測的方式，是利用傳統的顯微鏡，由技師採樣精子在顯微鏡下觀測活性，並利用細胞計數器來算精子數量，以計算濃度。但在 iSperm 的App協助下，這個過程可以簡化到幾秒內。只要按個按鈕，App 程式就能立即計算出所需的數據，甚至產出圖表，所有的資料都直接存在你使用的平板電腦或手機上。

全部都是技術人員出身的團隊，面對真正要行銷自己產品時，才發現創業不光是做出好的產品，而是要能傳遞團隊為產品創造的價值，並切合目標客群的需求或痛點，才能讓產品真正擁有商品的價值。陳昌佑說，一個豬農的話雖然重挫團隊的士氣，但回頭省思才發現自己在目標客群的分析上，還不夠仔細，一個豬農不需要不代表這個領域不需要，還是有其他豬農需要。

從只觀測精子，到什麼都能看的 uHandy

而「uHandy行動顯微鏡」算是團隊在開發 iSperm 的過程中，一個意外的產品。為了要讓 iSperm 能夠方便使用，又要維持專業水準，能夠精確定量觀察，真的是讓研發團隊傷透腦筋。陳昌佑說，在設計 iSperm 時，希望使用者只要用取樣的底座晶片沾取精液，再蓋上蓋子晶片，就能用晶片間固定的空間，讓每次觀測的精液量保持一定。這個過程聽起來簡單，但對於研發團隊來說就是不斷不斷不斷地重複試驗，只要不夠穩定，這個產品就不算成功。

「測好久，測到都不想再去想了。」林建明說，當時就是因為試驗過程太多挫折，也燒了很多錢，逼迫團隊得趕緊另外找個方向，殺出一條血路才能讓公司存活下去。「因為 iSperm 一直需要調整沒有完成，才讓 uHandy 誕生。」林建明說，當時公司需要一個能快速上市販售的產品，iSperm 的基礎是顯微鏡的功能，而如果能夠拆解這個功能，做出讓一般大眾使用、觀察的手機顯微鏡，就能推廣到更大的客群。

目前 uHandy 行動顯微鏡擁有高倍鏡（前排中間）和低倍鏡（前排最右）兩種，可以搭配使用，另外還有特殊設計適合採樣的貼紙。圖／億觀提供

他們將 uHandy 設計成一個手掌就可以掌握的圓餅狀，可以夾傳統的玻片觀察，也能用他們特製的樣本貼紙，一貼就能觀察。甚至在後面更進階的版本，還有低倍鏡和高倍鏡雙鏡頭，低倍鏡的樣本蓋可以直接滴上液體觀察，更方便使用。

uHandy 設計成一個手掌就可以掌握的圓餅狀，可以夾傳統的玻片觀察，也能用他們特製的樣本貼紙，一貼就能觀察。圖／億觀提供

「想幫助人」創業理念一路堅持

現在，iSperm 和 uHandy 已各自在市場上站穩腳步，但是四個創辦人的腳步沒有因此而停滯。喜歡到處觀察、被夥伴陳昌佑形容「總是有許多天馬行空想法」的林建明，不僅出點子來改良顯微鏡本身，更為手機顯微鏡發想了許多加值的周邊產品。今（2018）年即將推出一系列專為教師設計的教學套組，就是林建明的想法，讓顯微鏡的課程可以融合生態、藝術等領域作教學。

陳昌佑說，他的角色就是根據建明的這些想法，去聚焦、收斂，更進一步去研發成商品。

億觀生技共同創辦人林建明。他手上拿著的是近期即將推出的教師專用套組，搭配上uHandy行動顯微鏡使用，就能輕鬆上一堂有趣的生物實驗課。圖／雷雅淇攝影。

「書聖（執行長）曾經形容，這個團隊中，他和存超負責攻城掠地、帶軍隊去打仗，而要磨刀磨劍、作新的武器，就是我和昌佑的強項。」林建明說。

現在，團隊已經搬離頂樓加蓋，而是在台北捷運台電大樓站附近有了一間自己的辦公室，也多了設計、行銷、軟體工程等專業人才，再也不是四個人的公司。去回想創業的原點，那份為了要作出能幫助人的技術、工具的熱忱沒有消失。「在做出 uHandy 行動顯微鏡後，我們希望它能幫助人跨界去尋找快樂，發現身邊還有些事物是你沒有發現的。」林建明說，這個工具幫助人超越眼睛的極限，能夠去觀測微小的事物，也能有更多的應用。

只是走過創業的過程，團隊也有許多的感觸。「以前曾看過一個數據，肺癌的五年存活率是 16%，這個致死率很高的癌症，每年 100 個人中平均只有 16 個人活下來。然而，創業的五年存活率只有 1%，也就是從創業的第一天開始就在倒數計時，每 100 家裡面只有不到 1 家活下來。」創業成功的機會相當低，陳昌佑說，自己不會去鼓勵或反對其他人出來創業，但自己走過這一遭，會希望想創業的人要先體認創業的嚴酷門檻，以及會遭遇到許多的問題。

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現在配合手機或平板電腦，要取得顯微觀察的能力已經不是難事。圖／億觀生技提供

這幾年，你不需要一台高單價的顯微鏡就可以做顯微觀察，只要一台能直接架在手機、平板電腦的手機顯微鏡，就可以輕鬆觀察。只是，你早就買了一台手機顯微鏡，卻不知道拿它來做什麼？開箱後又默默把它封存回去了嗎？

顯微鏡是一個工具、一個能力，重要的是你怎麼去使用它。

——林建明博士， uHandy 行動顯微鏡開發團隊

當你獲得了這個能力，就能變成超級英雄、改變世界嗎？先別說不可能，讓我們來看看其他人怎麼使用手機顯微鏡改變他們的生活、他們的工作吧！

阿簡老師：讓生物課走出教室

在 uHandy 還沒誕生前，研發的團隊就曾經去拜訪在網路上長期分享自己生物教學心得的阿簡老師。任教於新竹市光華國中的阿簡老師，將他在課程上的需求轉化成給團隊的設計建議，也讓可以適用於教學的手機顯微鏡終於誕生。

「在教室裡面上生物、生態系很怪！」

阿簡老師說，在他的課程裡面，每個月都會安排讓學生走出教室的課程。學生如果沒有親眼看到這些生物，對他們而言就只是背起來應付考試而已，一點都不有趣。

現在在阿簡老師的課堂上，學生已經可以很熟練地操作手機顯微鏡。他帶著學生直接到校園中的生態池採樣觀察水生生物、尋找不同植物的花粉、看蕨類植物背後的孢子囊等。阿簡老師說，學生拍出來的這些顯微照片，雖然就跟課本看起來一樣，但自己拍攝的感覺就是不同。而這些顯微照片，也不只是給學生臉書打卡用（誤）。阿簡老師還把學生拍攝出來的顯微照片，製作成一個一個的胸章、鑰匙圈，又幫照片找到新的價值。

在前（2016）年一月，阿簡老師的學生們，也一個一個成為小助教，在學校辦理給國小學生的營隊「大手牽小手」中，帶著小學生使用手機顯微鏡。

把髒手手放到顯微鏡下觀察

宜蘭縣中山國小的校園內，也出現手機顯微鏡的蹤跡！

筆者印象中自己國小的時候，大概只用過小型攜帶式的顯微鏡，還有個鑰匙圈可以掛在背包上面，但實際拿出去也沒看過幾次，小小的鏡頭下最常塞進去的大概是打死的蚊子。

國小學生使用手機顯微鏡觀察課堂上的樣本。圖／黃昭銘提供

中山國小老師黃昭銘畢業於台大動物系（現在改為生命科學系），希望將以往製作玻片樣本在顯微鏡下觀察的經驗，分享給現在的學生，只是苦於找不到合適的工具。他曾在整理學校的實驗器材時，發現顯微鏡竟然都因為久未使用、保存不當而發霉。這些老舊、簡陋的顯微鏡，老師、學生都不願意使用，根本不可能帶學生做顯微觀察。

黃昭銘在 10 年前就留意到，國外募資網站陸續開始出現 Maker 們設計出的新型顯微鏡，搭配當時才剛推出的 iPhone 做使用。不過，由於手機還未那麼普及，要在課堂中使用不易，他就只能繼續觀望。直到 2016 年他在朋友分享 Computex Taipei 的展覽時，看到了一絲曙光。「太好了，這就是我要的！」黃昭銘看到 uHandy 顯微鏡後，立馬找上億觀生技，自告奮勇要用這個顯微鏡為小學生設計課程－－許多有趣的課程從此誕生。

「魔鏡！魔鏡！」是黃昭銘設計的第一個課程，從虎克製作顯微鏡的科學史談起，介紹到顯微鏡的使用方式，最後讓學生自己出去採樣，回來在放在手機顯微鏡下觀察。這個課程設計給四年級的學生，初次嘗試的效果很不錯。

現在手機顯微鏡在宜蘭中山國小，已經是自然教學的一部分。圖／黃昭銘提供

既然成功了，那就再來試試給低年級的課程。黃昭銘說，第二個課程「你洗手了沒？」是與學校的護理師合作，在小朋友最容易感染腸病毒的夏天進行。課程特別選擇在學校其中一節 30 分鐘下課後操作，在這超長的下課時間，學生跑到操場打球、玩耍，在最後一刻髒兮兮回到教室。這時老師拿出採樣貼紙，在學生的手上黏了幾下，就放到顯微鏡下做樣本觀察。黃昭銘說，他會將顯微鏡下的畫面投影到大螢幕，讓學生們看看自己的手有多髒，順便叮嚀他們要好好洗手的概念。

「如果學生受老師引導到一個地方，他願意學，這才是教育的目的，而不是教了他多少。」

現在手機顯微鏡在中山國小，已經成為自然課教學的一部份。黃昭銘說，學生們或許知道學校裡有這棵樹，但他們沒有近距離看過它的葉子、種子，不管是皺褶、花紋等細部的結構。重要的是他們學會觀察，並敘述他們所看到的，或是跳脫框架表達他們的想法，不管是覺得觀察的東西很噁心或是很可愛。這樣的課程引起學生們的興趣，讓他們對於周圍的世界感到好奇、想去探索。

城市養蜂計畫：要養好蜜蜂，先要瞭解牠們

在台北市有另一名老師，他所帶領的學生年紀都稍長一點，每一個人都戴著頭套面罩，圍在一個一個的箱子旁邊，箱子以及他們的四周都是蜜蜂。這是松山農會養蜂研究班的教學現場，蔡明憲老師只戴著一頂鴨舌帽，穿梭在每個蜂箱間，幫忙學員檢查蜜蜂生長的狀況。

松山農會養蜂研究班老師蔡明憲，穿梭在每個蜂箱間，幫忙學員檢查蜜蜂生長的狀況。圖／作者攝影。

蔡明憲是「城市養蜂計畫」的推動者，他希望透過實際的行動將蜜蜂帶回城市，不只復育蜜蜂，也從養蜂的過程不斷檢視環境的變遷，進而改善人與人、人與環境之間的關係。為了這個理念，他陸續在松山社區大學、松山農會等地開班授課。在他的養蜂班中，不僅要會養蜜蜂，更要了解蜜蜂。從蜜蜂出發，他帶領這群學員認識昆蟲、了解生態。

「一般的農民只會用他的經驗教你一套養蜂的SOP，但蜜蜂是活的，總有許多狀況，有一天這些SOP會失效。」

養蜂研究班上個月的聚會，是個三個小時的室內課與戶外實務操作，但這一天他們不養蜂，而是要解剖蜜蜂。學員們帶著自己的手機，接上手機顯微鏡開始觀察蜜蜂，在手機螢幕上他們才發現原來蜜蜂的後翅有翅鉤，將前翅和後翅鉤在一起。也會拿著鑷子解剖小心翼翼地解剖蜜蜂，觀察牠們的口器、觸角等構造。

松山農會養蜂研究班用 uHandy 行動顯微鏡觀察蜜蜂身體構造，要把蜜蜂養好，得先了解蜜蜂。（左）蜜蜂翅膀顯微結構；（右）學員實作形況。圖／城市養蜂Urban Beekeeping提供。

在解剖蜜蜂的過程，還會讓學員幫蜜蜂們做身體檢查，蔡明憲說，蜜蜂生態與生物學的基本知識很重要，外部形態與內部解剖是養蜂學的基礎，例如有些疾病會讓蜜蜂拉肚子，得透過解剖過程拉出牠的中腸，觀察腸道是否有異常狀況，做為疾病判斷的依據，避免誤診和濫用藥物。

除了陪著這些都市蜂農養蜂之外，蔡明憲的蜜蜂課將走進中崙高中，也將有機會繼續與手機顯微鏡合作，開辦一系列課程。透過這些課程，不僅是了解蜜蜂，也可以體驗養蜂所產出的副產品，包括蜂蜜以及用來取代保鮮膜的蜂蠟布等。

從生物到化學：口袋大小的教案組合

開發手機顯微鏡的團隊，除了繼續改良顯微鏡的功能之外，他們也著手為顯微鏡量身訂做教師專用研習套組。每一個中型夾鏈袋中就包含了一個教案，以及這個教案操作所需要的素材，只要搭配手機顯微鏡就能實際操作。比方說，若你不像蔡明憲老師一樣自己養蜜蜂，那麼「透視蜜蜂的超能力」這個套組，就包含了老師提供的蜜蜂樣本，還有解剖技巧教學跟觀察重點。就算沒有專業背景，簡單就能觀察蜜蜂的結構並且瞭解現代科學的延伸應用。

億觀生技團隊開發的教師專用研習套組，每組教案都可以搭配著手機顯微鏡作教學。圖／億觀提供

或者，你想看活蹦亂跳的草履蟲，不需要靠運氣跑去池塘撈泥巴，直接試試「召喚草履蟲」套組，只要一兩天，就能在顯微鏡下看見草履蟲及各種微生物游來游去。不僅如此，科學也可以很藝術！「種植一片銅珊瑚」材料包，教的是氧化還原的觀念，可以直接在顯微鏡上看見美麗的結晶；「微米雕刻家」材料包則運用類似於奈微米壓印微影的技術，將自然界中精緻的微小結構保存下來，成為一個藝術作品，只有透過顯微鏡才能欣賞。

建明希望這些教案研習套組，能賦予老師們教學上的靈感，也減輕備課壓力，輕鬆就能帶給學生好玩又有趣的課程。

看了這些運用手機顯微鏡來作觀察、教學的例子，你是不是也躍躍欲試了呢？歡迎跟我們分享，你用手機顯微鏡作了什麼有趣、有創意或很特別的觀察。

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受訪者／提姆 ‧ 皮克（Tim Peake）
作者／詹姆士 ‧ 洛伊德（James Lloyd）
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。

提姆 ‧ 皮克（Tim Peake）是英國第一位登上國際太空站的太空人，在他上太空前，究竟做了哪些準備？國際太空站上的日常生活又是如何？
讓我們重回訪談現場，聽聽他怎麼說！

本文作者致贈皮克一本客製雜誌。　圖／《BBC 知識》國際中文版提供

提姆 ‧ 皮克自 2009 年皮克被歐洲太空總署（European Space Agency，簡稱 ESA）選拔為太空人之後，已經在地底下生活了一個星期、在海底實驗室待了 12 天，還完成了讓阿諾也汗顏的運動訓練。ESA 在 2013 年指派皮克前往國際太空站（International Space Station，簡稱 ISS）待六個月，成為英國第一位在軌道太空站生活與工作的太空人。那也是他大展身手的時刻。

皮克在 2015 年 12 月 15 日登上聯盟號（Soyuz）TMA-19M 太空飛船，執行第 46、47 次探險任務，和尤里 ‧ 馬連琴科（Yuri Malenchenko）和提摩西 ‧ 柯普拉（Timothy Kopra）一起從哈薩克發射升空。這趟任務取名為「原理」（Principia），向牛頓的物理學大作《自然哲學的數學原理》（Philosphiae Naturalis Principia Mathematica ）致敬；因為將這些機組員送上軌道的正是此書裡的知識。

我在皮克出發前，拜訪 ESA 位於德國科隆的歐洲太空人中心，以便了解他做了哪些準備工作、在 ISS 會做些什麼事，還有他是否有機會在太空裡享受一杯好茶？

你準備得如何？

我花了兩個星期在歐洲太空人中心抱佛腳。由於我參加了 23 項人體生理實驗，工作人員收集了我的血液樣本，還拍了 X 光跟磁振造影掃描等各種實驗所需的醫事資料！

接著，我抵達俄國莫斯科郊區的星城（Star City），跟 NASA 組員柯普拉以及俄國的馬連琴科一起進行聯盟號太空飛船模擬器的最終訓練。發射前，我們在白科努接受兩週的隔離檢疫。

皮克上 ISS 之前接受聯盟號太空飛船的模擬駕駛訓練。　圖／《BBC 知識》國際中文版提供

將近六年的訓練極為緊湊，你有想過要打退堂鼓嗎？

我從沒想過要打退堂鼓。訓練確實很辛苦，但我很享受所有過程。學習俄語大概是最艱難的部分，很多時候一點也不好玩。不過，我很慶幸自己熬過來了。我們的教官很棒，有一套獨門方法，確保我們受訓之後，能夠達到最高標準，你也確實會感受到地面團隊的全力支持。

為了前往國際太空站，皮克得完成令人筋疲力盡的準備工作，例如水下太空漫步練習。　圖／《BBC 知識》國際中文版提供

在訓練過程中，你覺得哪個部分最耗費體力？

太空漫步訓練。要訓練一個人如何穿著太空裝，在 ISS 外頭操作各種工具跟設備，需要非常漫長的時間。這或許是最耗費體力跟心力的工作項目，但也是最有趣的一部分。

我們在美國休士頓強森太空中心深 12 公尺的水池裡接受訓練。工作人員把整個太空站模型沉入池底，我們就在裡頭練習太空漫步，一待就是六小時。池裡的中性浮力（水的浮力跟重力互相平衡，因此人在水中既不會沉下去，也不會浮起來）使你的身體能夠上下顛倒，或是側向移動，以便鑽進各種不同的工作位置。當然還是有重力影響，因此身體上下顛倒時，你會感覺到血液往頭部流動，在太空裝裡的身體也會些微下滑，不過中性浮力還是能夠讓你自由移動。

身為一名飛行員，每次我穿太空裝入水時，都會當作在執行飛行任務。我必須謹慎思考一舉一動，隨時都得知道下一步要幹啥、同伴在哪裡、他接下來要做啥，同時全神貫注於自己手頭上的工作。

洞穴探索也是前往 ISS 前的準備工作之一。　圖／《BBC 知識》國際中文版提供

你在 ISS 有哪些例行公事？

每天要做的事都不太一樣，不過基本上要從事科學研究，以及維護太空站的運作。ISS 花了十年才建造起來，如今運作良好，因此我們大部分的時間可能都在研究。我會在歐洲跟日本的實驗室做實驗，也會做任何必要的修繕或維護工作，例如更換閥門、維持二氧化碳的濃度，以及把尿液處理成水等等。我們覺得廁所早晚會壞掉，畢竟已經使用 15 年了，修理廁所也是受訓內容之一。

任務中哪個部分是你覺得最提不起勁的嗎？

聽說輸送尿液的過程有點瑣碎，但你幾乎每天都得處理尿液（ISS 的設備可回收尿液，製成飲用水供太空人飲用）。我們正在努力達成火星任務所需、100％密閉式自給自足維生系統。若能還原尿液，解決飲用水的問題，我們就能達到大約 90％的自給率。

你在 ISS 會做哪些科學實驗？

有些人類生理實驗真的很令人期待。我們會監測呼吸道，觀察氣喘的成因，以及一氧化氮對呼吸道的影響。我們也會研究為何有時候在太空中視力會產生變化；有個理論認為這是由於顱內壓力上升，把眼珠往後推，或是因為 ISS 上二氧化碳濃度增加。

我們會在日本實驗室裡培養蛋白質晶體，進行藥物研究。人體內有數十萬種蛋白質，其中有些會致病；找出對付致病蛋白的藥物，就像拼圖般，要能跟這些蛋白質契合。若是在地球上培養蛋白質分子，會產生沉澱（蛋白質分子受到重力影響而沉澱）跟對流（液體因為密度不同而產生流動）現象，而製出純度很低的微小晶體；這樣的晶體藥物，藥效就不會太好。但在太空中可以培養純度很高的大型晶體，得到很棒的對症藥物。

我還會在日本實驗室裡安裝靜電爐，用來燒灼小顆的合金跟複合材料，藉此研究其熔化、冷卻以及結晶性質。在微重力環境下可以創造在地球上做不出來的新材質。我們正在研究如何能使飛機跟汽車引擎更環保、更有效率，以及如何能夠更有效地燒東西，同時減少汙染物。

ISS 上的希望號日本實驗艙。　圖／wikipedia

現在回想起來，有沒有某個特別時刻，讓你決定要成為太空人？

真要說的話，是 ESA 挑選太空人的時候；在此之前，我並沒有成為太空人的機會。海倫 ‧ 夏曼（Helen Sharman，第一位進入太空的英國人）在 1991 年有個很棒的機會，一間商業公司把她跟候補的提姆 ‧ 梅斯（Tim Mace）送到俄國，接受太空人研修學習。
對於想要成為太空人的英國人來說，當時除此之外的唯一途徑，就是像麥克 ‧ 福爾（Mike Foale）、尼克 ‧ 派崔克（Nick Patrick）、皮爾斯 ‧ 塞勒斯（Piers Sellers）等人一樣，成為美國人，才能透過 NASA 飛上太空。因此我在 2008 年發現 ESA開放英國人申請時，立刻就申請了。

圖／《BBC 知識》國際中文版提供

你是否覺得自己參與這趟任務，象徵英國太空探索事業的新時代正式開啟？

我打從心底這麼覺得。ISS 的使用期限大概還有 10 年，屆時我們就會準備好進入月球探索的領域，並且以此作為探索火星的基石。
月球跟火星任務很大部分會涉及機器人科學，而英國在這方面很厲害。因此我覺得就科學家、產業強項以及太空人來說，正是英國人大展身手的好時機。

你自己有機會前往火星嗎？

很遺憾的是，就時間表來看，等到人類能夠前往火星時，我的職業生涯應該已經結束了。這就是為什麼當我跟青少年還有學童談到這件事，都會特別興奮，因為他們絕對有機會前往火星。以我的職業生涯來說，應該正好可以在 2020 年代晚期進行月球探索任務。我當然很想要參與月球任務，不過競爭自然相當激烈，只能夠走著瞧囉！

對於非常想要成為太空人的青少年，你會給他什麼建議？

許多青少年寫信給我，就是問這個問題。我覺得最重要的是全力以赴，做好準備。也許你真的很想成為太空人，不過請你暫時把這個念頭放在一旁，畢竟沒有人 19 歲就能成為太空人。你最少會有 10 年的時間做別的事，可能是當工程師、科學家、學校老師或醫生，但是別讓當太空人這件事主導你的決定。

最要緊的是去做你拿手，而且充滿熱情的事；倘若你真的想成為太空人，這自然而然會引領你成為一名太空人。

圖／《BBC 知識》國際中文版提供

這趟任務之後，你有任何想立刻做的事情嗎？

目前我把心思都放在任務上，但我當然有想過回到地球的日子要怎麼過。任務結束之後，第一件事是前往復健中心，盡快恢復完美體能；之後再運用我的經驗，協助其他太空飛行計畫，規劃未來的太空任務。

加拿大太空人克里斯 ‧ 哈德菲爾（Chris Hadfield）帶著吉他上太空，義大利太空人莎曼莎 ‧ 克莉絲托福雷蒂（Samantha Cristoforetti）則是帶了義式濃縮咖啡機。你打算帶什麼東西前往國際太空站嗎？

茶杯！其實太空站上已經有茶杯了。NASA 太空人唐 ‧ 佩蒂特（Don Pettit）算出了茶杯在太空中要呈什麼角度，才能夠讓液體留在茶杯裡，不會飄出來（液體因表面張力留在杯中）。因此我很期待「正常地」享受一杯好茶，而不是用吸管吸！

同場加映：國際太空站上的日常

圖／《BBC 知識》國際中文版提供

吃飯、睡覺、上廁所⋯⋯即使是這些最稀鬆平常的活動，在太空中也會截然不同。來瞧瞧 ISS 太空人如何進行這些例行公事。

上廁所
在微重力環境上廁所，跟在地球上完全不同。ISS 上的兩間廁所使用風扇驅動的抽吸系統，以免排泄物亂飛。糞便會排進塑膠袋裡，儲存在鋁製容器內；尿液則收集起來，經過處理成為飲用水。
吃東西
太空食物過去味同嚼蠟，不過如今已有長足進步。太空人如今可選擇的食物種類很多，包括新鮮水果、蔬菜、肉類、米飯、玉米薄餅、湯，還有布朗尼蛋糕。提姆 ‧ 皮克還可以享受由英國名廚赫斯頓 ‧ 布魯門索（Heston Blumenthal）特別為他研發的英國風味餐。
喝飲料
除了喝處理過的回收尿液以外，太空人還可以享用成冷凍乾燥包的咖啡跟茶，以及各種調味飲料跟果汁。克里斯‧哈德菲爾在 ISS 上啜飲過的飲料有熱帶水果酒、可可亞、芒果水蜜桃冰沙以及蘋果汁。聽起來就超好喝的！
睡覺
ISS 上散落著六個小型睡眠站，太空人可以挑一個打盹。綁在牆上的睡袋可為疲憊的太空冒險家，提供安全的睡眠處。太空人環繞地球，每天會看到 16 次日出，因此可能需要戴眼罩以隔絕陽光。
保持清潔
想要在太空裡沖個晨澡有點難度，因為 ISS 上沒有淋浴間。太空人會使用不含潤滑精的洗髮乳洗頭，再用一塊有點像肥皂的溼布擦拭身體，刷牙則是用水包加上牙刷和牙膏。太空人漱口時必須把口中的東西吞下去，而不能吐出來，因為你不會想要唾液水珠在太空艙內到處亂飄。

本文摘自《BBC知識國際中文版》第 77 期（2018 年 1 月號），原標題為「前往國際太空站」。

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