• 作者／凱特‧亞尼（Kat Arney），科學作家與廣播節目主持人，著有《解碼人類基因》（How to Code a Human）。推特帳號@Kat_Arney。
• 譯者／劉書維，畢業於國立台灣大學農藝學系、作物生理組碩士，譯有《笑的科學》。

依據世界衛生組織統計，憂鬱症影響全球約3.5 億人口，國內健保署資料顯示，2016年憂鬱患者逾121萬人，且每年以近三萬人的趨勢增加。有些人儘管接受了治療，病情卻不見改善。如今有些科學家轉向含有迷幻成分的神奇蘑菇，期待它能如童話般施展魔法、重整人腦，它會是終結憂鬱的新解藥嗎？

• 警告：衛福部將神奇蘑菇與迷幻藥列為第二級毒品及管制藥品，提醒民眾切勿隨意食用。製造、運輸、販賣第二級毒品，將處無期徒刑或七年以上有期徒刑，得併科700萬台幣以下罰金。

圖／flickr

科克‧盧特（Kirk Rutter）在母親過世後一蹶不振。他的母親久病纏身，於2011年離開人世。那年擔任資訊技術專員的他47歲，一方面埋首於打點母親的葬禮，還得處理隨之而來的行政事務。然而，在他父親與兄弟逐漸復原並昂首向前，他卻始終掙扎於母親的死，無法走出悲痛⋯⋯

「葬禮結束之後，就沒有需要我處理的事情了。我發現自己身在一片虛無中，這股失落感徹底將我吞沒。」盧特說，「六個月過去了，母親的死仍是我揮之不去的話題，我不禁思考是不是該停止這一切了。我問自己應該往前邁進嗎？我應該過得更好嗎？話雖如此，心裡卻不這麼想。負面情緒越來越濃烈，最後發現自己整天沉溺在悲傷的情緒中。」

滲入生活每個角落的憂鬱使他跌入深淵，盧特報名了諮商課程，一年間每周與治療師會面一次，卻沒有用。他的家庭醫生開了好幾種抗憂鬱處方藥，也不見成效。「這些藥讓我行屍走肉。」他說，「儘管我在諮商療程中掏心掏肺，依然沒辦法談論我的悲傷。那真的太難了！每當我察覺情緒正在醞釀時，就會直接換另個話題。」

英國每年數千人被診斷罹患憂鬱症，這個數字不斷上升。儘管抗憂鬱藥物是常見的治療方式，但研究顯示，過半病患對第一種投藥沒有反應。不少患者由於無法得到有效的治療，導致病情時好時壞。

執行裸蓋菇素研究的卡哈特哈里斯博士。圖／《BBC 知識》提供。

為了找到更有效的療法， 倫敦帝國學院的研究人員試圖分析能改變心智與情緒的神奇蘑菇， 其迷幻活性成分裸蓋菇素（psilocybin），是否有助於治療精神疾病。由羅賓‧卡哈特哈里斯博士（Robin Carhart-Harris）領導的團隊執行臨床試驗，以小組為單位，測試裸蓋菇素對於棘手憂鬱症患者如盧特的效果。

裸蓋菇素的臨床試驗

「我們使用腦部造影觀察裸蓋菇素的效應，結果顯示它可能具有抗憂鬱的潛力。」卡哈特哈里斯解釋，「另一方面我們知道，裸蓋菇素可以暫時消融自我，也就是瓦解對自我的感知。這種經驗可能會伴隨情緒、人格、哲學、存在等洞見，就像是整理各種線索後，得以看見全貌。」

先前研究發現，使用裸蓋菇素的病患描述其心理安定程度長期增進；部分試驗也顯示，這種藥物對於治療癌症末期病患的焦慮與憂鬱頗有益處。卡哈特哈里斯受到這些結果激勵，設計一項整合計畫，希望測試這種藥物能否舒緩群策無方的憂鬱症。

雖然卡哈特哈里斯於2012年獲得英國醫學研究委員會補助，但這項研究計畫仍受到倫理與法規的禁制，如何獲得臨床研究等級的裸蓋菇素也是一大挑戰。經過三年波折，他總算能招募病患參加這項非比尋常的臨床試驗，盧特正是其中一員。

盧特說，「比起逃避情緒或用化學方法讓自己變得麻木不仁，我更想試試有治療潛力的方法。」完成最初的電話訪談後，他被邀請與倫敦帝國學院的臨床研究人員做更周全的討論以及冗長的問卷，還有幫助盧特熟悉投藥環境的適應課程。

圖／《BBC 知識》提供。

研究人員也教他與焦慮搏鬥時，疏導情緒的技巧，好讓自己安身於現實情境中。接著他被蒙上雙眼、戴上耳機，聆聽一段特殊的引導音樂；有的音樂節錄自環境聲響、有的是帶有部落風格的節奏，或是恢弘的歌劇樂。音樂段落間安排短暫的靜默。

「走進醫院診療室，映入眼簾的空間就像是迷幻式舒壓SPA一樣。」盧特笑著說，「那裡有薄毯、光影搖曳的無火蠟燭，還有芳香噴霧器，真的非常放鬆。當我施用第一劑裸蓋菇素時，感到非常安心。因為我曾經處於這個空間、看過這個房間、聽過這些音樂，而且感覺很不錯。」

迷幻體驗

研究人員以10毫克與25毫克兩種劑量的裸蓋菇素，測試19位自願受試者，兩劑量相隔一周，每次試驗前後都以磁振造影觀察。第一次劑量較低，可讓患者習慣這種感覺，第二劑則會帶來強烈的迷幻衝擊。

「這是一趟長遠的心靈之旅，和玩樂式的旅行完全不同。」卡哈特哈里斯解釋，「這樣的劑量足以引發自我消融，『合而為一』的感覺是人們經歷迷幻藥神祕體驗的主要感受。不過這趟浩大的心靈之旅，是在臨床研究團隊與精神科醫師陪同下，嚴格控制並執行。周圍美妙的音樂、昏暗的光線、舒適的家具以及伴隨的醫療急救團隊，都是為了預防發生意外。」

自願受試者在安全且放鬆的環境下服用裸蓋菇素，可減少經歷焦慮感或不良體驗的風險。圖／《BBC 知識》提供。

第二劑對盧特產生深刻的效果。「當我使用高劑量藥物時，首先看到一種奇怪的梵文文字，接著畫面越來越複雜，迷幻效果也越來越強烈。」盧特說，「在我的體驗中，音樂占了大部分，就像溪流引領你穿過一處地景。

我記得其中有段音樂聽起來像歌劇，當時我覺得自己彷彿升空，且流瀑衝擊我全身。接著它帶我到一個傷心的地方，所有悲痛都從那裡湧現，我的眼罩一度被淚水浸溼到必須擰乾─當時我只想放下滿溢的悲傷。」

服用裸蓋菇素後，能讓嚴重的憂鬱症獲得改善。圖／《BBC 知識》提供。

如此強烈的情緒釋放，讓盧特能夠處理自喪母以來，深埋在心中的情緒。「那天之後，我感覺非常放鬆，頭腦也能完全放空。當天晚上我睡得很熟。」盧特接著說，「走出傷痛的過程中發生很多事。事實上，失落感還是存在，但我不再像過去那樣容易被擊垮，對於工作與社交也不再退縮。接受治療後一星期，我和朋友出外購物，那時我才真正感受到身心的餘裕。那是種久違的樂觀，感覺真的很棒！」

整體來說，試驗結果相當出色。除了某些人會產生輕微的噁心與頭痛之外，裸蓋菇素沒有其他顯著的副作用，事後也未引起不愉快的反效果。更重要的是，這個方法奏效：所有參試者的憂鬱症狀都減緩了，迷幻經驗越強烈的人，改善效果也越好，而且能長期維持。盧特在參與研究後兩年，依然感到相當安定，無須再服用抗憂鬱藥物。

除了治療成效外，卡哈特哈里斯也發現受試者參試後的腦部掃描有所不同。腦中某些網絡似乎在裸蓋菇素的作用下瓦解並重組，尤其是預設模式網絡（DMN）；預設模式是腦中與內在世界和自我感知有關的系統（參照左欄）。他也發現腦中杏仁核區域的活性上升，而這個腦區與情緒相關。這些現象恰恰與多數病患服用傳統抗憂鬱藥物時，導致情緒扁平化的經驗相反。

磁振造影掃描顯示未投藥（左）與受迷幻藥麥角酸二乙胺（LSD）影響的腦部（右）。一般認為裸蓋菇素對腦部的影響類似LSD，兩者都是致幻藥物，且都曾被用來治療憂鬱症。圖／《BBC 知識》提供。

卡哈特哈里斯解釋，「一般憂鬱症患者的DMN不僅超載，而且很難讓它停止運作。所以他們才會困在自己腦中，找不到出路。但是處於裸蓋菇素帶來的強烈經驗之下，DMN顯得很容易瓦解。」因此投藥後DMN重組現象最明顯的患者，治療後的進步幅度也最大。

卡哈特哈里斯說，「服用裸蓋菇素， 就像在完善控制的環境下，將因為某種理由而運作不正常的系統徹底翻新，然後讓它自行重組。過程中病患會喪失自我與身分的感知，取而代之的是與自然以及人群，甚至宇宙的連結感。也許重新開機後，這個系統的狀態會更健康。」

千萬別自行嘗試！

雖然試驗結果充滿希望，但卡哈特哈里斯警告大家，不可以在沒有醫療輔助的環境下輕易嘗試裸蓋菇素。這不只是因為神奇蘑菇與裸蓋菇素在英國法規為第一級藥品，持有者或供應者都會被處以重罰（在台灣屬於第二級毒品及管制藥品），使用該藥對於心理上也會帶來巨大風險。

「裸蓋菇素會誘發敏感且脆弱的心理狀態，」卡哈特哈里斯解釋，「用藥的人會處於像小孩般的特殊心理狀態，可塑性大為增加。此時，他們對於情境與情緒比平常更為敏感，因此必須提供特殊照護。要是失控的話，可能會產生不好的經驗，甚至帶來傷害。」

艾司西酞普蘭是種相當普遍的抗憂鬱藥物。圖／wikipedia

今年初卡哈特哈里斯著手規劃新的試驗，招募50位患者，為期六週，比較單一劑量裸蓋菇素與抗憂鬱首選藥物艾司西酞普蘭（escitalopram）。他認為，裸蓋菇素療法對於許多與潛藏式或反覆型思緒程序有關的心理症狀也會有幫助， 包括焦慮、飲食失調疾患、強迫症、慢性疼痛與創傷後壓力症候群等。同時他也積極探索，這種療法如何在憂鬱症早期發揮作用，避免患者步入如盧特的深沉絕望。

卡哈特哈里斯表示，「抗憂鬱藥物用量年年攀升，但許多人並不想使用它。他們拒用的原因都有些道理。所以，我們不應該剝奪他們接受裸蓋菇素療法的機會。」

圖／《BBC 知識》提供

儘管頗具潛力，投資者與法規制定單位仍對裸蓋菇素懷有戒心。這大多源自數十年前未經審核或不符道德規範的研究，所遺留下的不良聲譽。其中一例是美國軍方曾做過的實驗， 旨在將迷幻藥武器化，裸蓋菇素即為其一。哈佛的心理學家蒂莫西‧利里（Timothy Leary）則因為1960年代一系列以開展心靈為名的迷幻實驗而招致罵名。

卡哈特哈里斯的研究目前由私人贊助。設立於英國的新創公司Compass Pathways 也在尋求補助，以執行橫跨歐洲的裸蓋菇素大規模臨床試驗。儘管卡哈特哈里斯對於裸蓋菇素的潛力相當興奮，他也認同其基礎研究必須更加扎實，而且需要完成的工作還很多。

卡哈特哈里斯表示，「我並不想過度美化或大力鼓吹這些化合物，它們確實具有風險，而且必須非常妥當且嚴謹地執行。不過，它們也確實是精神病理學上，改變既有治療思路的機會。我們斷斷不能操之過急，而重蹈覆轍。」

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觀賞《大腦的祕密歷史》（The Brain: A Secret History）節目片段，主持人麥可‧莫斯里（Michael Mosley）使用裸菇蓋素的影片。

BOX：迷幻藥物的科學

世界上有多種神奇蘑菇。圖／《BBC 知識》提供

從分子層次來看，裸蓋菇素作用於腦中的血清素系統。血清素是種神經傳導物質，可在相鄰神經細胞之間傳遞訊息。雖然它常被稱為「快樂素」，但實際上血清素與情緒之間的關係很複雜，我們對此了解不多。

裸蓋菇素會與血清素2A受器結合（神經元中已知14種血清素受器之一），造成稱為可塑性的狀態，此時腦中的迴路與系統可以被重新設定。受裸蓋菇素影響的一大重要系統是預設模式網絡，它與高階意識功能有關，例如自我的感知，以及構築個人身分與在社會上定位有關的事件。

憂鬱症這種根深柢固的侵入性思路形式，反映預設模式網絡出了問題。在裸蓋菇素的作用下，這個網絡似乎能暫時消融瓦解，造成個體喪失自我與身分，而此時內在與外界強烈的連結感便油然而生。從這個角度來看，裸蓋菇素確實能「開展」心靈。

裸蓋菇素就是透過瓦解內在系統，使它們以嶄新的方式重組，將腦部重新開機。這可能有助於病患突破憂鬱症的桎梏，朝向更健康的思路形式邁進。

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自古以來，人類對外星生命一直存有各種猜測與想像。例如史蒂芬 ‧ 史匹柏（Steven Spielberg）於 1982 年所執導的科幻電影《E.T. the Extra-Terrestrial》，就勾勒了一個人類對外星人的美好想像。

ET 與小男孩之間的真誠友情，是人類對外星生命的美好想像。　圖／《E.T. the Extra-Terrestrial》劇照。 via IMDb

然而，縱使有研究推論[1]，外星人可能比我們所想像的更近於人類外貌，但實際上若真有外星生命，他／牠會以什麼樣的形式存在，仍是未知，科學家也還持續進行著相關研究。

首先我們須認知到，外星生命（Extraterrestrial life）並非只涵蓋擁有高度智慧的外星人；實際上任何存在於地球外的生命體，皆可稱之為外星生命。關於這方面的研究，目前天體生物學（Astrobiology）即為主要代表，該領域研究核心在於探討地球及地球外，生命的可能起源與演化。

嗜極生物與外星生命

目前學界已知，對地球上的大多數生物來說地球外皆屬極端環境，因此若存在外星生命，該生命形式定有一定程度的近似於地球的，「嗜極生物（extremophile）」。因此，目前科學家探尋外星生命的方式是，分析地球上不同種類的嗜極生物，並將其所處的環境與外星星球比較，來推測外星生命存在的可能性。

那麼地球上究竟有哪些嗜極生物？舉例來說，Desulforudis audaxviator 就是一種很強悍的細菌。這種生存於地底下 2.8 公里處的生物，又被稱為「無畏的旅行者」（the bold traveller），主要以周圍岩石中衰變的鈾為養分來源[2][3]，並且透過溶解態二氧化碳及周圍岩石獲取碳及氮元素維生（這兩者為構成已知生命的所需物質，也可用於製造蛋白質及胺基酸）。

於電子顯微鏡下觀察到的 Desulforudis audaxviator 外貌。 　圖／Chivian, D. et al. 2008 via wikipedia

另一個有趣的例子是水熊（water bear）[4]。水熊是一種多細胞生物，且體積十分細小，是目前已知唯一可存活在太空中的動物。[5] 2007 年，瑞典的克里斯蒂安斯塔德大學（Kristianstad University）為確認水熊的能耐，選擇了兩種水熊 Richtersiu coronifer  以及 Milnesium tardigradums 作為實驗對象，並將牠們放入歐洲太空總署（ESA）參與的 FOTON-M3 太空任務發射之太空梭中，觀察水熊在經歷 10 天暴露在極端環境下（低溫、真空、高輻射），究竟能否生存。

別看水熊（Water bears）肥肥短短的就覺得牠一定蠢萌蠢萌，牠可是目前已知唯一可存活在太空中的動物。　圖／New Scientist

結果顯示，有些水熊竟然可以幾乎不受影響的存活著並進行排卵。這不禁讓科學家進一步思考，生物依靠星際旅行在宇宙中不同地方存在的可能性。事實上，關於這方面的假說稱為「泛種論（Panspermia）」[6]。泛種論的核心概念為宇宙中的生命體，可透由某種運輸機制，達到不同地方，並在適宜的條件下繼續生存與繁衍。可以想見的是，能滿足該假說的生命形式，須能適應一定程度的「艱難」條件，才能在宇宙中的運輸過程裡倖存，這也是為何天體生物學家們如此重視嗜極生物的原因。因為透過對這些生物的觀察，我們才有機會更進一步了解生命存在的可能樣貌，並幫助我們探索外星生命的生存環境。

如何面對外星生命？

那麼，若外星生命真存在於這宇宙中，我們應該用何種心態面對？事實上，這仍是學界持續爭辯的熱門議題。近日離開人世的黑洞大師史帝芬霍金（Stephen Hawking）便曾於探索頻道（Discovery Channel）提及對於人類接觸外星生命的憂慮[7]，他擔心的出發點在於：回顧人類自身歷史不難發現，過去不同族群間的接觸，都曾因侵略、殖民付出慘痛代價。而我們若接觸外星生命，極有可能成為被外星人殖民的一方。不過，也有人認為這種想法錯了，例如 Scientific American 的專欄作家 Michael Shermer 即認為，高度文明的外星社會或許早已達到不需藉由剝削、殖民來獲取資源的地步[8]。

物理學家史蒂芬霍金對接觸外星生命的憂慮，來自於人類歷史上各民族間互相剝削侵略的慘痛教訓。　圖／wikipedia

然而，這些爭論都奠基於具有高度智慧的外星生命之上。如先前所述，我們目前所能發現的外星生命，較有可能類似於地球上的嗜極生物，而我們尋找外星生命的方式，也還是由我們已知生命的生存條件來搜索。事實上，有學者曾表示，這種以人類為中心來想像外星生命生存形式的思維，過度限制了我們尋找外星生命可能方向[9][10]。我們也必須坦承，目前人類確實無法驗證那些相異於地球生物的生存型態，是否確實生存於宇宙之中。

也因此，最務實的方式，或許還是先回歸最基本的問題：我們能在別的星球找到像我們一樣的生命體嗎？又或是，別的星球是否曾經存在像我們一樣的生命體？如果有，他／牠們會和我們有多像？我們是否有機會移居到那些星球？這些都是非常有意思的問題，也有助於我們探索生命最根本的起源。

參考資料：

1. University of Oxford. (2017). Aliens may be more like us than we think.
2. Chivian, D., Brodie, E. L., Alm, E. J., Culley, D. E., Dehal, P. S., DeSantis, T. Z., … & Moser, D. P. (2008). Environmental genomics reveals a single-species ecosystem deep within Earth. Science, 322(5899), 275-278.
3. Catherine Brahic. (2008). Goldmine bug DNA may be key to alien life. New Scientist
4. 曾文宣. (2015). 整個世界都是我的裝備庫！來看看地表最強的水熊秘訣. 泛科學
5. Jönsson, K. I., Rabbow, E., Schill, R. O., Harms-Ringdahl, M., & Rettberg, P. (2008). Tardigrades survive exposure to space in low Earth orbit. Current biology, 18(17), R729-R731.
6. Kamminga, H. (1982). Life from space—a history of panspermia. Vistas in Astronomy, 26, 67-86.
7. Into the Univrse with stephen hawking. Discovery Channel.
8. Michael Shermer.(2011) Why Stephen Hawking is wrong about extraterrestrial intelligences.
9. David Darling. Carbon-based life.
10. Carbon chauvinism. Wikipedia

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雖然雙脊龍（Dilophosaurus）因為麥可克萊頓（Michael Crichton）的小說與電影《侏羅紀公園》（Jurassic Park）一躍成為恐龍界的明星，但從科學研究的角度來看其實我們對於這種恐龍的認識仍相當有限，且至今仍不太確定牠在演化上確切的位置。

電影《侏羅紀公園》當中出現的雙脊龍。Credit: Stan Winston Studio. Universal Pictures.

在傳統的分類法當中，雙脊龍被放置在腔骨龍總科（Coelophysoidea）當中比較靠近堅尾龍類（Tetanurae）的位置上，是相對先進的獸腳類恐龍。

牠們大概是恐龍在侏羅紀時期稱霸陸地後最早的一批大型獸腳類恐龍，相較於電影中描繪的形象，牠們身長大約六至七公尺，顯然不是能塞進汽車當中的小動物，當然也沒有任何科學證據顯示牠們的頸部帶有褶邊的傘狀薄膜或能像眼鏡蛇般射出毒液。

也沒有任何科學證據顯示牠們的頸部帶有褶邊的傘狀薄膜或能像眼鏡蛇般射出毒液。source：Israel Barber @vimeo

有點像又有點不太一樣的三疊中國龍

其實在中國雲南的祿豐組（Lufeng Formation）也有一種跟雙脊龍長得非常類似的恐龍，名叫三疊中國龍（Sinosaurus triassicus）。

香港科學館展示的中國龍。Credit: Laikayiu. Gallery, CC BY 3.0, wikimedia commons.

牠們原先被中國的古生物學家胡紹錦命名為「中華雙脊龍」（“Dilophosaurus" sinensis），並歸類在雙脊龍屬下；頭頂上同樣有著一對半月形的頭飾，在與體型與身體結構上也頗為相似，以至於現在仍有些科學家認為牠們應該被歸類為雙脊龍屬。

皇家泰瑞爾古生物學博物館展示的月面谷雙脊龍（Dilophosaurus wetherelli）。Credit: Emily Willoughby. Gallery, CC BY 2.0, wikimedia commons.

三疊中國龍這個物種最早由中國古生物學之父楊鍾健於1948年所描述命名，種小名中的三疊係指最初鑑定標本的年代，一直以來常被認為是個疑名，直到近年才被鑑定為有效種。

相較於生存於北美洲的雙脊龍，中國龍具備許多較為衍化的特徵，牠們的顴骨前端並未接觸眶前孔邊緣，此外上顎的牙齒完全在淚骨垂直線前結尾，不像雙脊龍那樣延伸至眼眶的下方。因此中國龍被認為是相當基礎的堅尾龍類，與在南極洲發現另一種也帶有頭飾的冰脊龍（Cryolophosaurus）並列為姊妹屬，而不像雙脊龍被排除在堅尾龍類之外。

相較於鱷魚或大家較熟知的霸王龍（Tyrannosaurus），大多數獸腳類恐龍的頭骨寬度其實相當狹窄，雙脊龍與中國龍的前顎骨有個溝狀的槽，也許能幫助牠們撕咬獵物，以獵捕那些體型相對較大的基礎蜥腳形類（Sauropodomorpha）恐龍。

從正面看中國龍頭部，牠們的頭骨寬度相當地單薄。Credit: Jeff Kubina. Gallery, CC BY 2.0, wikimedia commons.

在2017年時雲南楚雄彝族自治州的馮家河組（Fengjiahe Formation）發現了另一種也帶有頭冠的獸腳類恐龍，這件標本包含了部分的頭骨與一段下顎，根據眼眶上緣殘缺的部分顯示這種恐龍也具有向上延伸的冠狀頭飾。相較於中國龍，這種恐龍的上顎骨比起中國龍更高聳，牠的顳孔也較小，王國付等人將這種恐龍命名為「安龍堡雙柏龍」（Shuangbaisaurus anlongbaoensis），屬名與種小名皆是以當地的地名為名。

在侏儸紀時期，這些獨特的冠狀頭飾似乎在獸腳類的演化支中相當的流行。

安龍堡雙伯龍的模式標本CPM C2140ZA245。Credit: Wang, You, Pan & Wang. (2017).

除了前面提到的幾個種類之外，石樹溝組（Shishugou Formation）的基礎堅尾龍類─單脊龍（Monolophosaurus）和另一種原始的暴龍類（Tyrannosauroidea）─冠龍（Guanlong）也都具備類似的冠狀頭飾，希望雙柏龍的發現有助於釐清這些獸腳類恐龍的頭飾究竟是同源結構抑或僅是趨同演化的結果。

參考資料

1. Smith, N.D., Makovicky, P.J., Pol, D., Hammer, W.R., and Currie, P.J. (2007). The dinosaurs of the Early Jurassic Hanson Formation of the Central Transantarctic Mountains: Phylogenetic review and synthesis. Short Research Paper 003, 5 p.; doi:10.3133/of2007-1047.srp003
2. Xing, L.D. Sinosaurus from Southwestern China. Department of Biological Sciences, University of Alberta (Edmonton). 2012: 1–286.
3. Hendrickx, C., Hartman, S.A., & Mateus, O. (2015). An Overview of Non- Avian Theropod Discoveries and Classification. PalArch’s Journal of Vertebrate Palaeontology, 12(1): 1-73.
4. Wang Guo-Fu, You Hai-Lu, Pan Shi-Gang and Wang Tao. (2017). A New Crested Theropod Dinosaur from the Early Jurassic of Yunnan Province, China. Vertebrata Palasiatica.

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

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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／陳亭瑋

享受化學物質的好處又不受其危害，這麼好康的事真的做得到嗎？聽起來冷硬的化學物質管理政策綱領，怎麼讓我們享受化學物質的好處而不受其危害？

氧化的鞋底，輕輕一摔就碎，這是號稱可以回歸塵土的PU材質環保鞋，精品球鞋鞋底鬆脫，另一雙義大利皮鞋則是鞋底斷成好幾節一點都不耐用。

──2016/6/12 BC東森新聞

肯亞一座鉛蓄電池回收廠的出現，帶來了工作機會也讓村民集體鉛中毒。然而，村民想要檢測體內鉛含量，還沒有辦法在國內檢測。

──2018/4/26  地球圖輯隊

小至廚房中輕鬆保持不沾的鍋具，大至應用在航太與腳踏車的碳纖維。這些日日在我們生活中出現的材料，都經過長時間的實地試驗。材料的變化，通常不容易被察覺──直到某天出包了。

舉例來說，製鞋工業為了舒適與環保的因素，改採用較易水解的聚氨酯 (PU) 製作鞋底中層¹；但這種材料長時間未使用會損壞水解。消費者注意到這種材料通常是由於精心保存的登山鞋兩年後鞋底自動損壞，因而產生了消費糾紛。如不是有意外發生，材料的替換通常是循序漸進入侵我們的生活，一般人難以意識到。

看到精心保存的登山鞋底水解，應該是滿讓人生氣的。（配圖，非當事鞋底）圖／stux@pixabay

當我們談及科技的進展變化，多數的畫面通常是比較機械、動態的：從人力、獸力車變為汽車、飛機的發明亦或是酷炫的回收火箭。在這些發明之下，材料與化學的進展往往是海面之下的冰山──不被人察覺，卻是支撐重大科技進展的基礎。

能力越大，傷害就越大

各種對化學物質登峰造極的應用，實質打造了現代人的生活模式。但就如人類所發明的一切科技技術「能力越大傷害就越大」。化學物質的應用與管理，已經成為無可迴避，需要由各國集合力量一同來完成的重要事項。

鉛熔點較低適合鑄造，過去常被廣泛應用。圖／wilhei@pixabay

舉例來說，鉛這種高延展性的金屬，本身有高密度、低硬度、抗腐蝕性高等特質，是人類最早廣泛使用的金屬之一。

鉛及其化合物應用層面很廣，出現於建築材料、鉛合金、鉛蓄電池、槍砲彈藥、焊接與顏料等。但具備廣泛用途的鉛，也具有很高的毒性；如進入人體系統中，會造成急性與慢性中毒、嚴重影響兒童神經系統運作；鉛的毒性會長時間在人體中累積，也因此成為最令人聞之色變的重金屬之一。^2,3,4

要如何妥善應用化學物質的特性、又要避免使其毒性影響人體與環境？這便是「化學物質管理」的任務了。

統合全國的化學管理：「國家化學物質管理政策綱領」

全臺灣跟化學物質管理相關的部會共有十三個（要一起開會一定很慘烈），每個部會針對不同的面向有不同的管理法規，從食品到毒性化學物質到水質標準……林林總總眾多不同的法規面向。看到這裡，聰明的讀者一定想到了，同樣是化學物質，在管理上有沒有哪些共同的大方向？照理應該要統合一下吧？

化學物質管理這麼複雜事情，當然要好好來訂規則啦。圖／ThorstenF@pixabay

有的，今年（2018）四月由行政院核定的「國家化學物質管理政策綱領」，將朝向「有效管理化學物質，建構健康永續環境」的願景邁進。這個聽起來很口號但很認真的願景，由環保署毒物及化學物質局參照國際化學品管理策略方針（The Strategic Approach to International Chemicals Management, SAICM）管理精神，結合既有的環境賀爾蒙、汞水俁公約與斯德哥爾摩公約；配合國情與環境條件來建構，主要包括了五個主要目標：國家治理、降低風險、管理量能、知識建立以及跨境管理。

行政院核定的「國家化學物質管理政策綱領」，五大目標項目。圖／行政院環境保護署毒物及化學物質局：重大政策

暫且先記下政策綱領這件事兒，為了避免大家中途睡著，且讓我們回到鉛的故事。鉛這種金屬的應用範圍極廣，也因此規範如何運用「鉛」這個材料，實質上就是一項跨越各領域、跨國的大型任務。臺灣目前跟鉛有關法規至少包括了「化妝品衛生管理條例」、「食品器具包裝衛生標準」、「環境用藥管理法」、「空氣污染防制法」、「自然水水質標準」、「勞工作業環境中有害物容許濃度標準」等。⁴

集合全國之力「國家治理」與「降低風險」

光光是「避免鉛中毒」就可以牽涉到公共建設、食安議題、國際貿易、環境污染。因為很重要，咱們再強調一次：化學物質的運用與管控是個好～龐大的議題。

臺灣目前已知的化學物質可達十萬餘種，這樣龐大的數量中，哪些種類的化學有風險、哪些應該優先管控、如何才是有效的管控方式？這是個需要傾國之力的工作，因此在政策架構的第一項目標便是「國家治理」。

除了完備各項化學物質管理的法規（如：化工原料四要管理、食品添加物），更包括了建立跨部會協調機制（如農藥使用的管理其實就含括了食藥署、農委會與化學局）、並且建立化學物質管理相關財源。（需要錢才能做事嘛）

集合了全國之力，我們還需要對化學物質做出分類：哪些化學物質可以安心使用？那些化學物質應該在一定的監督與規範下利用？哪些是我們希望逐步漸少使用、未來再也不要出現的有毒化學物質？

這些化學物質的分類基本上都需要建立於科學的「風險評估」之下，政策架構的第二項目標就是「降低風險」。

「綠色化學」的概念，盡可能替風險較大的化學物質找到更好的替代品。圖／EvgeniT@pixabay

除了如前述以法規限制化學物質在最適當、有控管的風險下使用；更重要的是發展「循環經濟」與「綠色化學」的概念，盡可能替風險較大的化學物質找到更好的替代品；或在缺乏替代化學物質的情況下，研發技術回收、重複使用而免除流入環境造成污染或中毒的情況。這也是為何近年所有的電腦製品、燈泡燈管以及電池等都會有回收機制鼓勵進行回收。⁵

真正有效執行的「管理量能」與「知識建立」

要讓化學物質管理能實行，前述的這些管理機制並不是訂立法規就會自動運行，還需要管理單位落實執行；就像勞基法也需要勞檢的監督才能實現；事實上，在材料、科學持續發展的今日，關於化學物質管理的法規更需要持續研究、改變。成立相關機構、整合平台的第三項政策架構目標「管理量能」因此相當重要。

在「管理量能」這個項目中，除了整合化學物質資訊的平台，還包括建置國家級的檢驗機構。前面舉例的「鉛」是科學上已確認有毒性的物質，其污染跟對人體影響已經累積了相當長時間的研究資料，要管控的方向也就相對明確；但目前還有許多新興的材料對人體或環境的影響尚不明確，這時就需要國家級的研究檢驗機構落實調查與檢驗的能力。

化學物質的管理上，沒有人是局外人：空氣中的污染物質可能來自千里之外，而今日沒有做好的水銀電池回收也會影響海洋的汞濃度。引言的故事中，在肯亞偏僻村落中的鉛蓄電池回收廠帶來了工作機會、也讓村民集體鉛中毒，但缺乏相關知識的村民卻在多年以後才發現真相。

建立知識也是防止化學物質危害的重要架構之一。圖／ThorstenF@pixabay

民眾對於化學物質缺乏認識，終將危害到自身。也因此政策架構的第四個目標是「知識建立」，除了讓民眾需要認識化學物質的使用與自己的健康和未來息息相關，也包括強化企業的社會責任、導正媒體與相關人士對於化學物質的認知。唯有所有人對於化學物質的應用有正確的認知，人類才能真正善用化學物質之利而閃避其弊。

除了管好自己，也要因應全球化的「跨境管理」

最後一個政策架構目標則為「跨境管理」，就像前面所提及的，化學物質的污染不會只限於國境之內，因此各國如何合作、協調，關於貿易中的化學物質應該如何管控，也是妥善限制化學物質使用的重要項目。

舉例來說，現行法規中跟鉛相關的跨境管理項目就包括了：歐盟「電器、電子設備中使用某些有害物質限制指令 (RoHS)」裡面就有明確限制零件中的鉛含量；或者臺灣進口中藥材自2013年起「中藥材邊境管理」，針對輸入臺灣的中藥材內的重金屬含量都有查驗。這些項目都是用以限制跨境的化學物質，盡可能降低其跨境造成傷害的可能。⁸

臺灣的中藥材自2013年起須符合「中藥材邊境管理」規定，方可入境。圖／vivi14216@pixabay

搞懂化學物質管理，穿越時空防止羅馬帝國覆滅！

傳說中，羅馬帝國的覆滅可能跟「鉛」的使用有點關係──這點歷史學者還沒有定論；但目前考古研究，的確能證明古羅馬人的人的遺骸中有高濃度的鉛；而羅馬帝國惡名昭彰的皇帝尼祿，被認為很可能有鉛中毒影響神經的症狀。

古羅馬帝國除了簡單粗暴的使用熔點低、易於鍛造加工的鉛作為遍布全城的水管線路（但鉛水管到底是不是高濃度鉛的主要由來還在爭論中），還將鉛使用在白色油漆、甚至用於飲用酒的烹煮上（順便喝進又甜又毒的醋酸鉛）。^6,7總而言之，古羅馬人能攝入鉛的來源還滿多樣的，對於我們深知鉛毒性、有「後見之明」的人來說看了總是有點心驚驚。但可別忘了，生活在現代的我們，生活中會遇到的化學物質種類遠比古羅馬人多～得去了。

面對這些替我們帶來舒適生活與風險、數之不盡的化學物質，支持、並落實「化學物質管理」政策，是讓我們免於化學物質危害（並且在穿越時空拯救古羅馬）唯一的辦法。

所以阿部寬快學起來啊！（誤）。圖／imdb 羅馬浴場（2012）

參考資料：

1. Wiki條目：聚氨酯
2. 衛生福利部食品藥物管理署：鉛
3. John Emsley (2000) 分子博覽會－輕鬆瞭解生活中的化學物質。商周出版，中華民國，台北
4. 陳怡儒、楊和慶、到手香、紀宗廷、林欣瑜、柯昭儀、雲琇卿、吳怡亭、盂美雲、林煜庭、鄭諺彌、陳亭瑋、陳昭明、葉宗桓、林宏儒、蘇怡帆. 「圖解日用品安全全書」. 臺灣: 易博士出版社（城邦文化）. 2011-05-17 [2011]. ISBN 978-986-120-761-2
5. 行政院環境保護署資源回收管理基金管理會：廢資訊物品類
6. Korn M, Andrade JB, Jesus DS, Lemos VA, Bandeira ML, Santos WN, et al. Separation and preconcentration procedures for the determination of lead using spectrometric techniques: a review. Talanta. 2006;69:16-24.
7. 泛科學「什麼是鉛中毒？你該擔心的不只有鉛水管……」
8. 泛科學「中藥含鉛和農藥？來了解中藥安全與查驗機制」
9. SAICM官方網站
10. 行政院環境保護署毒物及化學物質局：重大政策

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• 文／施登騰 │ 中國科技大學互動娛樂設計系助理教授，右手寫文物藝術鑑賞，左手寫展示科技新知，古今複合型大學老師

到處都是 QR Code

QR Code 過時了嗎？好像還沒有，根據筆者最近的個人經驗感覺 QR Code 的使用其實 還是相當的普及與頻繁，而且在某些場合中它的存在感反而變得更明顯了。

比如說在參加學校會議的時候，要拿著手機開啟讀碼軟體、掃描 QR Code 後登入出席報到頁面；會議結束回程搭火車的時候，又在桃園車站看到大幅的 QR Code 看板，密密麻麻地等著要把某人的手機連線某個鐵路局服務網站去。似乎冥冥中被召喚著要再來更認識 QR Code 這玩意了。

QR碼的圖像存在就是一種數位連結的意象。圖／作者提供。

先談「二維碼」的視覺意象

QR Code 也被叫做「二維碼」，所以從這名稱來看，還有什麼視覺意象可以談的呢？

確實，QR Code 這種圖表一直被我個人嫌棄。它呈現滿滿的人機對話的數位冷冽感，圖樣差異性相當細微、只有機器能辨識，而在眼裏看到的，卻是相仿的類似圖案。所以即使知道它能提供鏈結，在文化歷史古蹟、博物館展區、美術館展覽提供通往深度／擴增數位資訊。但就是覺得它的存在破壞了美感，特別是在古蹟、博物館、美術館等場域。

QR Code該是沒有任何美學可言的吧？！

抱著這樣的疑問去查找相關論文，乖乖，還真找到不少文章。有些學者提出所謂的「Aesthetic QR Code（美學式QR碼）」（如下圖），但只使用「Aesthetic QR Code」的英文原名或中文譯名，其實找不到圖例。要使用關鍵字「Visual QR Code」或者是「視覺碼」就可以找到與圖片合併的 QR Code。有家製作「Visual QR Code」的新創公司～ Visualead非常成功，甚至讓大陸的阿里巴巴花了150億美金把這家公司買下。

杭州電子科技大學學者提出的各式 Aesthetic QR Code。圖片來源

話說 Aesthetic QR Code（美學式QR碼）的論文研究些什麼呢？

其實，這些論文所提出的「Aesthetic QR Code Solution（美學式 QR 碼解決方案）」主要是在不超過 QR Code 「容錯能力」的情況下，以「雙重圖像（Binary Image）」或是「插入圖像（Input Image）」的方式製作所謂的 Aesthetic/Visual QR Code（有美感/圖像化的 QR code）。使用技術術語，就是「Embedding a picture」。而從整體圖像上來說，QR Code 的基本形式還在，但加入了視覺化圖像的內容。

那「容錯能力」是什麼呢？這就必須從QR Code的結構說起了。

下面是在維基百科上使用的圖，用來說明 QR Code 的圖碼基本構成。讓我們把重點放在灰色區塊的「資料與糾錯碼訊息」上，其中的「糾錯碼（Error Correction Codeword）」就是與「資料碼（Data Codeword）」共同組成資訊區，用於執行修正錯誤功能的字碼。

這「糾錯」一詞很「大陸用語」的，雖然個人是在很喜歡的演員～葛優所主演的「大腕」這部電影的逗趣劇情中學到「糾錯」這個詞的，但下面還是改用「容錯」去代表原文 Error Correction 字意的「修正錯誤」。

這張圖常用來說明QR Code的圖像結構，本文的重點在於灰色部分，也就是「資料與糾錯碼訊息」。圖片來源

QR Code 在辨識上有設定所謂的「容錯功能」，在部分字碼發生破損或無法辨識時，仍可恢復數據去辨識QR Code 所儲存的內容。在執行「容錯功能」的優劣上，有 7%~30% 的容錯能力（Error Correction Capacity，或譯作容錯能力）差異，分為四種級別，分別代表不同高低的容錯能力（進一步了解）：

• 等級「L」：7% 字碼可被修正
• 等級「M」：15% 字碼可被修正
• 等級「Q」：25% 字碼可被修正
• 等級「H」：30% 字碼可被修正

但是，前面提及的「Aesthetic QR Code Solution（美學式QR碼解決方案）」是在不超過 QR Code 的容錯能力情況下進行。也就是說，既然 QR Code 在判讀上有 7%~30% 的容錯率，那其中一個方法就是在可容許範圍內，加入「雙重圖像（Binary Image）」或是「插入圖像（Input Image）」。

所以，網路上就有些教學，介紹如何使用繪圖軟體自製「視覺碼」。有興趣了解的人，可以看看這個介紹。

網路上以Photoshop製作視覺碼的示範。圖片來源

讓你的 QR碼也美美的

但既然有學者特地提出討論「Aesthetic QR Code Solution（美學式QR碼解決方案）」，就肯定不僅僅只有運用「工人」智慧、還小心地不超過容錯率這種簡單的作法。

在杭州電子科技大學與逢甲大學學者所提出的「An aesthetic QR code solution based on error correction mechanism」（根據容錯率計算機制完成之美學式 QR 碼）這篇期刊論文中提出特殊的運算技術去自動產生視覺碼（或學者所說的「美學式QR碼」），而且是透過「建構字碼編排（Construct codeword layout）」、「取得顯著圖（Obtain saliency map）」、「選擇最佳可變區（Select best changeable regions）」、「提出分層替換規則（Propose hierarchy replacement rules）」等4個步驟去運算生成的。

根據兩岸學者論文中提供的成果來看，成效確實是相當好的。特別是「選擇最佳可變區（Select best changeable regions）」這個關鍵技術，使得所製作出來的「視覺碼」，甚至比坊間的商業技術都更為優越且清晰。

下圖是節錄自論文的圖片，最上排的「美學式QR碼解決方案」技術所完成的「美學式QR碼」、中間那排是使用其他類似研究學者的技術所完成的、最下面那排則是使用前面所提到，被阿里巴巴重金收購的Visualead 技術所完成的。其他兩個技術所完成的雙重圖像式視覺碼與「美學式QR碼」有不小的差距。

不同技術所完成之視覺碼範例。圖片來源

然而，這些視覺碼其實並沒有解決QR碼的視覺設計問題，因為其在圖像構成上，仍屬於複合圖像（雙重圖像，Binary Image），也就是「QR碼＋圖」，QR碼的形狀仍有絕對的存在。所以，要談「QR碼的視覺意象」，仍必須從視覺設計的角度去看看是否已有解決方案。

以 QR code 作為視覺意象

經過查找許多的網路資料，可以整理出設計師給的答案，就是下面幾張圖所代表的類型。

在以下的圖片說明中，我會特別標示實際掃瞄測試的結果，畢竟有些視覺碼雖然很有設計感，卻在掃描使用上發生問題，甚至失去其基本功能。這些也是視覺碼要兼具美感與功能奮戰的目標。以下就舉例幾張 QR碼的設計佳構作為「視覺意象」的介紹，更多可點選此網址。

以下這張圖可掃描連結微信qq，在設計上仍保留「定位標記」跟「校正圖塊」的必要形式，但資料與糾錯碼都十分具有圖像設計感了，可以看出與前面所介紹之視覺碼的差異。

可掃描連結微信qq，在設計上仍保留「定位標記」跟「識別圖塊」的必要形式，但資料與糾錯碼都十分具有設計感了。圖片來源

以下這張圖可掃描連結至微信App下載網址，同樣保留「定位標記」跟「校正圖塊」的必要形式，但「資料與糾錯碼區」是以海盜為圖像設計概念，與前圖一樣都有電腦繪圖的設計美感了。

圖片來源

以下這張圖可掃描連結至微信qq，「定位標記」跟「校正圖塊」已成功隱入設計中，以蒙娜麗莎為主的設計概念更為完整，卻仍兼具QR碼功能。

圖片來源

以下這張的原圖是個動畫gif檔，但我試過至少3款讀碼軟體仍然無法判讀，所以就單純從設計來看。可看出這是個很有向量圖設計感的2.5 D圖標，基本上保留QR碼原形，並且反向讓QR碼插入圖像中，而不是坊間普及的「QR碼＋Logo」的插入圖片形式。

圖片來源

既然無法掃描執行 QR碼功能，上圖其實就非屬 QR碼。我相信這絕非此動態圖的設計原旨，但既然要以 QR碼去橋接數位服務與訊息，功能價值還是遠遠在設計價值上的，這也就是「Form Follow Function」（形式服務功能）的功能性設計概念，畢竟QR碼的其中一個很重要的功能是「Call to Action」（行動呼籲設計），是連結啟動許多數位服務的關鍵元素，所以接下來就談談「再想想　QR碼的實務用途」。

再想 QR碼的實務用途

上面圖片所見的功能用途，應該算是 QR碼的使用特例，圖中的 QR碼海報也確實可以掃瞄連結到一家專營QR碼海報商品的「QR Canvas」公司網站。但這不是「再想想QR碼的實務用途」這個部分要談論與介紹的。就如前述，既然要談QR碼能連結啟動許多數位服務，具備「Call To Action（CTA）」（行動呼籲設計）的關鍵因素，就從使用情境與引導動機這方面去探討。

先從 2012 年威尼斯藝術雙年展，俄羅斯館的競賽作品《iCity》談起。該建築的內部在天花板、牆壁、地板都鑲滿 QR碼，就像個裝置藝術展。只不是此作品是一個虛擬展品，入目所見的全是可透過行動裝置判讀的巨大 QR 碼，連結到城市「Skolkovo （斯科爾科沃）」的訊息。斯科爾科沃號稱為「俄羅斯矽谷」，承載了一個國家的科技創新夢想。

整個展布的 QR碼的遵循著「簡單直接 （Keep it simple and straightforward）」的原則，在展間的訪客都能一目瞭然這些 QR碼的用途：連結與提供數位資訊。

圖片來源：http://www.notcot.com/archives/2012/09/russian-ar-code-madness.php

圖片來源：https://creators.vice.com/en_au/article/535evx/qr-codes-cover-every-inch-of-russias-pavilion-at-the-venice-architecture-biennale-2012

從實務運用的角度來看，不虛掩地且直覺地使用 QR 碼，當然是最直接有效的，畢竟 QR 碼的功能用途就是「Call To Action（CTA）」，為了要去橋接後端的「數位服務」。因此要讓「CTA」產生效果，就要有策略地，有步驟地去促成。我將「CTA」目標分為「參與目標」與「執行目標」，且認為缺一不可。分列如下：

• 「使參與某事（Ask someone to participate）」：以QR碼提供「快速連結」去達成此「參與目標」。
• 「使執行某事（Get someone to do something）」：由QR碼橋接「數位服務」去達成此「執行目標」。

QR碼能提供資訊量真的不大（請見下圖），所以常用的資訊是：「網路連結」、「電郵信箱」 、「電話號碼」、「聯絡資料」、「行事曆活動」、「地點」、「Wi-Fi」等項目，但一旦接續後面的數位服務，就能延伸出更多的用途。

舉例來說，QR碼「網路連結」讓使用者可以「下載App」、「造訪網站首頁」、「在FB粉絲頁按讚」、「登錄為用戶」。若以使用情境來舉例，QR碼「網路連結」讓使用者可以「在賣場查詢產品履歷」、「在促販現場取得電子兌換卷」、「從名片即時連結公司網站」、「從平面設計連結影片播放」、「看著廣告傳單掃描上網訂購商品」、「掃描手機上的QR碼通過車站或機場閘門」等等。

圖片來源

所以，QR碼的功能，其實有著 0 與 1 的極端差異。

因為如果能誘使使用者掃瞄連結、啟用服務，QR碼就是個具有強大數位能量的中介圖標；如果沒能讓使用者掃瞄、啟用連結，QR碼不過是具有簡潔二維圖像的平面圖標。是否掃瞄連結？能否掃描連結？差很多。

而要能讓QR碼功能啟用，執行4個策略：

• 要有「行動誘因」、「標示清晰」的設計，好讓QR碼提供快速連結去啟用並達成「CTA的參與目標」
• 也要有「實質承諾」、「計畫策略」，好讓QR碼橋接數位服務去啟用並達成「CTA的執行目標」。

「行動誘因」、「標示清晰」、「實質承諾」、「計畫策略」的這 4 個執行策略，是導入「How to Create the Perfect Call to Action」（如何做出完美的行動呼籲設計）這篇部落格分享文中所提出的「完美 CTA 的4個成分」，並加以變化歸類。有興趣者可以點選閱讀，這邊就不再贅述。

由於「實質承諾」、「計畫策略」是牽涉 QR碼所連結之後端數位服務，這顯然已非此分享要討論的，所以還是把焦點放「行動誘因」、「標示清晰」的設計上。我先根據使用經驗與案例分析試著整理出工作要點如下，以後也會陸續在教學與產學案中在檢視修正：

• 要以簡潔直接為原則（Keep it simple and straightforward）
• 要用設計引起動機（Designed the motivation）
• 要用引起動機的動詞標語（Use a stimulative verb on the tag）
• 要讓CTA成分吸睛（Make CTA Ingredients stand out）
• 要展現具有吸引力的激勵誘因（Show the incentive）
• 要設計資訊圖像（Design infographic images）
• 要重複與強調（Repeated and emphasized）

其實 QR碼絕少個別存在，即使是印在紙上並以文字註明用途，也一定會貼附在我們空間中的建築、物品、產品、印刷品、衣服甚或人體上。不論尺寸大小、不拘二維碼或視覺碼，在行動網絡世界中，一個個 QR碼就是一個數位連結的承諾，以實體行動裝置去接通。

運用 QR碼的「虛＋實」

下面這張圖中看到的是一個校園的長椅，而上面的 QR碼連結的，則是該校學生的藝術創作品分享。所以，接下來談談 QR碼的「虛＋實」，作為這篇分享的總結。

圖片來源

• 本文轉載自作者臉書，原標題《再認識 QR code》

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江殷儒
中央研究院生物多樣性研究中心 副研究員​
​台灣微生物歲時記

 

直到現在，我依然享受騎乘機車的自在隨意。

初夏時節，騎機車自南港舊庄進入遍植包種茶的淺山地帶後，轉汐碇路可到達石碇。沿途林蔭鬱鬱，山澗處處，令人暑氣全消。沿著靜安路蜿蜒而行，隨著滿山遍野的天燈殘骸漸增，即達平溪十分一帶。進入雙溪後，群山猛然往兩側退去，道路豁然開朗，筆直地進入貢寮。繼續向東行進，嗅聞到海風氣味後，即可到達農田連綿廣衍的田寮洋。

位於新北市東北一隅的生態樂園-貢寮田寮洋。此處的水田在初夏可以找到團藻。記得隨身帶上封口袋與放大鏡。圖／江殷儒提供。

田寮洋面積約200公頃，是雙溪河下游的洪氾平原。雙溪河在此處形成大曲流，可供洪水宣洩。因此，田寮洋具有調節雙溪河水位的功能。

田寮洋以稻田、筊白筍田為構成主體。經由水田耕作的持續干擾，田寮洋得以遠離陸化的命運，長期維持濕地的型態。周遭環繞低矮的丘陵，加上如馬賽克鑲嵌般的水塘與草澤，讓棲地多樣化的田寮洋成為台北盆地重要的生物庇護所，成為許多留鳥的寶貴棲所，亦是候鳥南北遷徙的補給站。跟著水鳥遷徙傳佈的，除了令人聞之色變的禽流感，還有各式各樣的微藻類，肉眼可見、姿態嬌媚的團藻。

漂浮著的滿江紅的水田或小埤塘，常常可以發現團藻的蹤跡。圖／江殷儒提供。

如果藻類也可以成為神奇寶貝的話，團藻絕對是最值得收服的對象之一。

團藻性喜棲息於富含有機質的靜水域，如淺塘與雨後的暫時性水窪。初夏的田寮洋，在棲息著少量滿江紅的水田裡，很容易發現團藻的蹤跡，甚至會形成極度優勢的藻類純群。團藻與滿江紅要求相似的水質條件；然而，佈滿滿江紅的水田，由於光照缺乏，又會抑制團藻的生長。另一方面，團藻對農藥敏感。因此，棲息著團藻的水田，通常是禁絕或低度用藥的友善耕作水田。

日本東京大學生物科學系野崎久義教授的研究團隊在2016年6月於貢寮田寮洋使用浮游網採集團藻。圖／江殷儒提供。

團藻的藻體是直徑1～5毫米的中空球形群體，是少數肉眼可見的微藻。在野外可以利用透明封口袋採集水田的水樣，於陽光下利用放大鏡貼近封口袋，即可觀察到一顆顆的團藻。也因為極易觀察，顯微鏡之父─荷蘭微生物學家雷文霍克在十八世紀初期即描述過團藻。

分類上團藻屬於綠藻門，這類的藻類由於富含葉綠素 a 和 b，外觀呈現亮綠色。作為最原始的多細胞生物之一，團藻由數百至數萬個單細胞在球體表面排列組成，鑲嵌於由醣蛋白組成的膠質結構。同時，單細胞具有朝外的兩條游動鞭毛及感光用的眼點。

以光學顯微鏡觀察採集自田寮洋的團藻（Volvox carteri f. nagariensis）之無性球體。G: 無性生殖細胞 （gonidia）。圖片擷取自日本東京大學生物科學系野崎久義教授與中研院生物多樣性研究中心副研究員江殷儒博士合作，甫被接受的論文（1） （江殷儒提供）。

團藻（Volvox spp.）的拉丁字義為「滾動」，顧名思義，放大鏡下的團藻會以優雅的姿態，緩緩地向光照處滾動（影片如下）。這需要令人驚異的協調性。因此，看各自獨立的單細胞，彼此需透過相連的原生質聯絡絲進行緊密的溝通協調。

在演化研究上，團藻是相當重要的研究材料。因為團藻可能是單細胞真核生物過渡到多細胞生物的早期生命形式，也是有性生殖發生的起源。日本東京大學生物科學系的野崎久義教授在團藻演化上就有傑出的研究貢獻。

但如果你嘗試連續地培養團藻，難度其實很高，就像企圖強留夏日花火；最後你會在秋天前的某一日發現團藻的藻體萎縮崩潰。

團藻的生活史。本圖修改自 Nishii 與 Miller 論文之圖二（2）。

藻類往往具有非常複雜的生活史，團藻就是如此。我們肉眼見到的球形群體，其實只是其生活史的一個片段。

在合適的水質條件下，團藻傾向進行無性生殖。群體內少數體型較大的生殖細胞會持續分裂，進而發展成子群體，隨後掉入空腔內。當母群體老化破裂後，子群體們即會釋出到環境中。溫度的劇烈變動及乾燥等理化條件，會促成團藻細胞產生費洛蒙，誘導團藻進入有性生殖，結果便是產生厚壁的休眠孢子，隨後沉入田土中，等待另一個夏天。

這樣的生活史，與水稻田的季節作息相呼應，彷彿團藻是上帝擔憂水稻太過孤單而創造的玩伴。當你漫步於夏日的田寮洋，除了利用望遠鏡觀察遠處的水鳥，不妨彎下腰，拿起放大鏡，仔細觀察田水中的寂靜角落，或許你也能發現那美麗炫目的團藻。

參考文獻

1. Nozaki H, Ueki N, Takusagawa M, Yamashita S, Misumi O, Matsuzaki R, Kawachi M, Chiang YR, Wu JT. Morphology, taxonomy and mating-type loci in natural populations of Volvox carteri in Taiwan. Bot Stud. 2018 Apr 3;59(1):10.
2. Nishii I, Miller SM. Volvox: simple steps to developmental complexity? Curr Opin Plant Biol. 2010 Dec;13(6):646-53.

本文轉載自MiTalkzine，原文《初夏田寮洋的團藻》

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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／林宇軒│自由寫手

盤點歷年來的食品安全事件，其中一個主要的類別便是非合法添加的「化學物質」在食物現身，例子從「毒豆乾」事件中的工業用染料「二甲基黃」、顏色豔麗的「芐基紫」、用在潤餅皮的工業用漂白劑「吊白塊」、鹼粽壞朋友「硼酸」、到水產中有消毒效果的「孔雀綠」等等。除了將化工原料違法加入食物中，也有些事件是使用非食品級原料混用（食品級原料需有衛福部食藥署核發之食品添加物許可證）¹，或是用於錯誤的食品類別²等情況。雖然透過後端的抽查與檢驗也能夠找出些端倪，但若能加強源頭的管理，不是能更有效的管控、防止這些完全不能用於食品的化學物質加到食物當中嗎？

化工原料四要管理的主要內容。圖／化學局「四要管理」

因此化工原料管理便相當重要，除了預防無意地將食品添加物與化工原料搞混外，也要積極防止蓄意混用或是違法添加。由行政院環保署毒物及化學物質局、衛生福利部、經濟部跨部會合作推行的「化工原料業及兼售食品添加物業者自主管理作業指引」，便應運而生，其涵蓋範圍從工業用化學品的製造商、進口商到販賣的經銷商（也就是我們所熟知的化工行）。最核心的內容便是落實「四要管理」。

這四要究竟是哪四要呢？讓我們一起透過這篇文章來一次瞭解吧！

第一：要分區貯存

第一項管理措施，要求化工行必須要將不具食品添加物資格的「化工原料」與具有食品添加物許可證的「食品添加物」分開放置。而且無論是分區域放置，還是分到不同櫃子，都需要在化工原料區標示明顯的警語：「禁止用於食品」。目的在於降低購買人誤買，導致最後誤加工業用化學品到食物裡面的機會。

舉例來說，我們有可能會去化工材料行購買硼酸（Boric Acid）這種化工原料使用於消毒、除蟲的用途。硼酸具有殺菌、消毒的功效，可以用以製作殺蟑藥、消毒劑，但有特定毒性，無法用於食品中。^{3, 4, 5} 像這樣不該被添加在食品中的化學藥劑，在化工行就應該被存放在「化工原料」區，並且在該區域明確標示「禁止使用於食品」。

同樣的理由其實也可以應用在日常生活的化學物質存放管理，就像我們不會把清潔劑放置在調味料旁邊，或是將用於誘殺蟑螂看似藥丸的「蟑螂錠劑」和保健食品放在一起一樣。單純的分開存放環境，就能減少誤用的機會。

硼酸在培養皿中。如果沒有好好標示，許多化工原料看起來就是白色的粉末啊！圖／By Walkerma [Public domain], from Wikimedia Commons

第二：要標示明確

家中的清潔用品等，如果需要分裝一定要標示清楚。圖／pxhere

不過，我們日常生活中使用的藥劑標示通常都很明確，在化工行中一般的工業用化學品，外包裝上大多只有文字標示，並不像常見的環境用藥如殺蟲劑、蟑螂錠劑、螞蟻用藥的外包裝充滿了驚人可怕的昆蟲照片，來提醒購買人這不是給人吃的。

所以化工原料的第二項管理措施，從化工原料商著手，要求化工原料包裝上要印有明顯的禁止標語，提醒購買人手上這罐或這包藥品禁止用於食品、飼料或肥料用途。

同理，分裝清潔劑、消毒水等不可食用的家庭用品時，也不建議使用汽水瓶、果醬罐等分裝儲存，以避免誤食、誤用的風險；如果非得要分裝也建議要在瓶身或瓶口上，標示清晰的標誌，提醒自己與他人內容物，而且「不可食用」。

回到剛剛的例子，平常能接觸到的硼酸就是白色粉末狀，光從外觀幾乎不可能跟其他白色粉末分辨其種類，這時清楚的標籤就顯得相當重要。

第三：要用途告知

第三項管理措施，則是在商品賣出之前，做最後一次的用途提醒。如硼酸可以用作消毒殺蟲之用，但絕對不可以添加在食物中。因此化工行在售出前除了確認客戶的使用目的，也應該提醒不能使用於食品。尤其是當購買的是 57 種添加到食品中吃進人體會有危害，或是曾經發生過食安問題、具有食安風險的化學物質，化工行更需要盡到提醒、告知與詢問的義務，並且做到我們即將介紹的第四「要」。

另食品安全衛生管理法第 56 條納入「舉證責任反轉」概念，亦即當食安事件發生時，業者必須自行舉證對防止損害之發生已盡相當之注意責任，因此化工業可於日常買賣時，以口頭告知用途或發票上標註用途警語，並記錄保存，善盡防止食安事件發生之注意責任。

57 種具食安風險之化學物質。　圖／行政院環境保護署〈57 種具食安風險化學物質管理、優先 13 種化學物質公告〉

第四：要流向記錄

最後，為了要能夠在發生食安問題時，以最快的速度追溯找出有問題的環節：究竟是食品生產製造商刻意加入工業用化學品？還是原料上游廠商惡意為之？抑或是發生了意外導致加入錯誤的化學物質？最後一項管理措施，要求化工行在賣出化工原料後，必須記錄以下資料，以提供追溯問題源頭所需的資訊：

1. 買方資料：究竟是誰買的，聯絡方式為何。
2. 交易量：買方購買了多少工業用化學品。
3. 庫存量：店內剩下多少該品項化學品。

每個化工行應該要有整體的紀錄，包含進貨來源、進貨日期、進貨數量、庫存量、銷貨日期、銷貨對象及銷貨數量等資料。即使是個體戶購買一罐硼砂都應該列入紀錄，這樣的資料可以讓政府單位瞭解其流向，進而在日後持續追蹤，降低工業用化學品造成可能食安的風險。

有完整的紀錄，未來有需要時才能快速追蹤。　圖／pxhere

有效管理需要政府、商家與民眾一起努力

其實從預防的角度來看，前三「要」措施大概只能防止無心之過，畢竟真的有心要惡意添加工業用化學品的人，可不會去在意櫃子和罐子上的禁止標語，化工行老闆在詢問買家用途的時候，大概也不會誠實的說出來他究竟要幹嘛。

因此，第四項的措施就有了它的意義：既然無法百分之百杜絕作亂的可能，那就要在真的出事之後，以最快的速度找到問題源頭，流向記錄的越詳實，能在越短的時間內杜絕有毒食品或原料持續流入市場。

食品添加物採「正面表列」，在衛福部公布的「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」中有載明，並且詳列品名、功能和可用類型與添加劑量。有時業者違規是因為不瞭解相關法案規定，為了降低成本、或是為了符合食品特性需要，才將不該加入的化學物質加到食物當中。化工原料管理原則可以有效的預防這樣的現象，但要更積極的改善現況，就更需要大家的努力。關於化工原料四要管理的細節可以到相關網頁下載。當我們有需要到化工行購買化工原料時，多留一分心力看看這家店有沒有做到前三項管理措施，並提醒老闆要記錄下購買人的資料，資料記錄詳盡才能讓這項措施發揮應有的功能。

參考資料：

1. 食品藥物消費者知識服務網〈食品與相關產品查驗登記及許可證管理辦法〉
2. 食品藥物消費者知識服務網〈食品添加物使用範圍及限量暨規格標準〉
3. EPAB—Boric acid
4. Scientific Opinion on the re-evaluation of boric acid and sodium tetraborate (borax) as food additives. EFSA. J. 11, 3407 (2013)
5. 國家衛生研究院國家環境毒物研究中心—硼
6. 行政院環境保護署公告〈四要管理〉

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• 整理報導｜莊崇暉 美術編輯｜張語辰

「天下沒有兩句話的聲音數據是一樣的！」人類語言的聲音數據千變萬化，同一個人說同一句話兩次，其數據絕對差很多；這是發展語音技術的最主要困難點。

好在人類語言有結構，因此語音技術必須透視聲音的結構。本文整理中研院李琳山院士在講座中的演講精華，一同了解華語語音技術的前世、今生並展望來生。

李琳山是臺灣研究語音技術的先行者，也是全球研究華語語音技術的拓荒者，一路看著「華語語音技術」由誕生、成長到茁壯。　攝影／張語辰

中央研究院李琳山院士演講的這一天，已經是臺北連續第五天微雨。前往會場的路上，你可能會問 Siri 明天天氣如何，並於一秒後聽到她回覆：「陰天，22 度」，還附上參考網址。究竟機器是如何聽懂人話的？

「語音技術，即是藉由機器處理語音訊號的數據。」李琳山開場時表示，人的語言的聲音是聲波，用麥克風收下來變成訊號後成為時間函數，再把任一小段「聲波波形」轉變成「實數序列」，也就是數據，再進行分析處理。

語音技術的最主要困難點，在於「聲波波形」的千變萬化。

例如，李琳山展示某一個人說一句話「到不到臺灣大學」的聲波，發現句中兩個「到」字聲波長得完全不一樣、音高也很不同，「天下沒有兩句話是一樣的！」

此外，我們熟知的是華語中有很多同音字，如說到「今」、「天」時，為什麼不會認為前者是黃金的「金」？李琳山解釋，聲音的訊號是有結構的，人腦中有類似辭典及文法、還有遠遠更為複雜的知識，我們會根據這些知識及前後文判斷出正確文字。因此，語音技術必須透視聲音的結構。

要讓電腦像人一樣，學會「聽」和「說」人類語言有多難？得從華語語音技術的前世說起。

語音技術前世：口齒不清牙牙學語的機器

1980 年，李琳山剛取得博士學位不久，回到臺灣。當時製作一份中文文件，得使用嵌有幾千個鉛字的大鍵盤中文打字機，臺北街頭還有不少打字行在徵求打字員。當時很多人思考：中文字輸入機器真的這麼困難嗎？並提出了許多解決方案，例如字根法、注音符號法等。李琳山則想著是否可以用「聲音」輸入中文。但是，以當時技術及臺灣的研究環境而言，他說：「太難了」。

1990 年代的中文鉛字打字機，現存於德國慕尼黑大學漢學院。　資料來源／Wikipedia [CC BY-SA 3.0]

李琳山百思不得其解：人說話不就是把這些音拼起來嗎？為什麼機器拼的聽起來不知所云？直到 1983 年，聽到一位語言學家的專業建議，李琳山開始尋找華語語句中每個字發音的「調整抑揚頓挫的一般性規則」。

華語語句中每個字只要前後字不同，就會有不同的抑揚頓挫，也就是音高、音量、音長和停頓的變化。

看來，唯一辦法是從數據中找答案。李琳山決定土法煉鋼，造出一堆句子並錄音，透過人工手動分析，確實慢慢發現若干一般性規則。

舉例：「我有好幾把小雨傘」一句中每個字都是第三聲，就有複雜的第三聲相連規則。一般熟知的是兩個第三聲相連時，前面那個會變二聲，例如「總統」。　資料來源／李琳山　圖說重製／張語辰

李琳山分析上圖這句話的文法結構，發現各個字之間有各種不同的文法結構邊界，原來前述三聲變化規則可以橫跨某些邊界，但不能橫跨其他邊界。如此一來就有答案了。把全部規則兜起來以後，再讓電腦用單音拼成一句話，並照規則調整每個字的抑揚頓挫，此時電腦雖然有點口齒不清，但大致能聽得懂電腦在說什麼了。

1984 年，短短一年後，口齒不清的電腦成為全球首台能說出華語的機器。李琳山给它一個很直白的名稱：「電腦說國語」，此套系統只要輸入文字或注音，就可以輸出聲音。由於聲音還是不太入耳，李琳山的研究團隊三年後改良出更好的系統，甚至能表演相聲，展現豐富的抑揚頓挫，例如下面音檔示範：

「電腦說語音」技術研發故事（演講現場播放）

李琳山之後開始想訓練機器聽華語。他提出三個基本假設，試圖讓華語語音辨識（Speech recognition）的問題變得比較可以解決。

首先，一次只輸入一個音就好，也就是一字一字「斷開」輸入，藉此避免連續語句中不同的前後字影響，造成不同的聲音訊號變化的問題。第二，每一位使用者自己說話訓練機器聽他的聲音，也就是要避免不同說話者的「音質」、「口音」等等差異。第三，辨識過程中一定會出現錯誤，讓人工操作軟體來更正就是了。這三個假設讓問題比較有機會解決。

機器操作時，需要當年看來極為龐大的運算能力，也需要複雜的硬體電路支援，然而因為當時軟體的計算能力太弱了，而不同的硬體電路拼湊困難始終不成功，後來李琳山決定傾盡研究室的財力，自國外購買平行運算電腦（transputer），終於在 1992 年完成第一部語音辨識系統，命名為「金聲一號 」（Golden Mandarin I）。這是全球首見的華語語音輸入系統，但一次只能輸入一個字，且那一個字需要好幾秒才看到辨識結果。之後不斷修改翻新，三年後的金聲三號（Golden Mandarin III） 終於不需要斷開文字，可以直接用連續語音輸入中文字。

李琳山說：「以前最大的問題是，華語中每個音的訊號的波形，長相都會因為前後字不同而改變。到金聲三號時我們已經讓機器自行由數據中，學出這些變化來解決這個問題。以現代名稱來說，就是古代的機器學習（machine learning） 。」李琳山說，以今天科技進步的速度來看，1990 年代稱為「古代」應屬合理。

今生：語音辨識加上雲端巨量資料庫

隨著機器學習等技術的進步，今天各種語音個人助理如 Siri 等等，聲控與回應能力也越來越強 。李琳山說明，其實 Siri 並沒有太多特別了不起的技術。

Siri 技術原理概念圖。　圖說設計／張語辰

如上圖，開發者把龐大的機器及計算資源、數據模型等設置在雲端，使用者對智慧型手機說話後，聲音訊號被送至「雲端」。雲端的龐大機器分析巨量資料、透過深層學習（Deep Learning，或譯深度學習）得到的技術來進行聲音辨識、資料搜尋，造句並合成聲音等，再傳回使用者。

如果除去雲端架構、巨量資料、深層學習等今日尖端技術及龐大的運算資源，Siri 剩下的華語語音辨識核心技術和 1995 年李琳山團隊的金聲三號差別並不大。

各種現行的語音助理：Siri, Google Now, Windows Cortana. By Pol.fores01 [CC BY-SA 4.0], from Wikimedia Commons

提及「華語語音」辨識技術與「西方語音」辨識技術的差異，李琳山說明，華語是方塊字非拼音語言，由字構詞，由詞造句。詞的定義和在整句文句中詞的邊界也不明確。我們時常自動把很多小詞串起來變成長詞，又可以把長詞縮短變成短詞等等，也隨時自動產生很多新詞。

為了辨識語音、理解語意，機器自然需要詞典資料庫。然而開發者遇到的第一個問題可能是──該放多少詞？哪些詞？因為華語的詞幾乎是無限多的。

再者，華語一字一音，音的總數有限，但字總數很多，故同音字多，不同聲調和不同音的組合，產生出千變萬化的詞和句。例如，二人都說喜歡「城市」，乍聽並不易判斷他們到底是喜歡「城市」或「程式」。

華語中只有少數有限的「音」，每個「音」可代表很多同音字，這些字可拼成千千萬萬的詞和句。

華語的「音」帶有極豐富的語言訊息，這種「音」的層次的語言單位是西方語言所沒有的。

李琳山認為，透過巨量資料及深層學習，有機會讓巨量資料涵蓋人類語言中的各種現象，也有可能讓機器找到人類尚未考慮到的答案。也就是說當機器非常強大、數據多到可以涵蓋所有語言現象時，機器「有可能」自動學習到所有這些現象。不過目前還沒有發生。

下階段目標：「語音版」google，用聲音搜尋資訊

談及下一階段語音技術發展的可能方向，李琳山認為自己一直是追尋「遙遠大夢」的人，投入的研究方向常常在短期內看不出有實質回收的機會，例如：他今日非常有興趣的領域之一是語音搜尋，這就是語音版的 Google 。

網路多媒體湧現，如 YouTube 或線上課程，多數影片內容常有非常豐富的「聲音」，但其中的文字必須由人輸入，而且文字量常常比聲音少。

但現有透過 Google 去搜尋 YouTube 或影音平台的功能，僅止於搜尋那些人為輸入、數量較少的「文字」，例如影片描述、字幕等等，卻不是影音本身的「聲音」。

李琳山說：「 Google 看盡天下文章後能幫人找出任何一篇文章。機器聽聲音正如看文章，應該也可以聽盡天下聲音後，找到其中任何一句話。」例如，如果有人想找有關「深層學習」的演說，機器聽到指令搜尋後，應能跟他說某部影片的某句話提到「深層學習」。

目前用 Goole 搜尋 YouTube 影片時仍需要「文字輸入」關鍵詞，且只能找到整段影片，並無法知道影片中的每一句話各在說什麼，除非仔細聽一遍。這和李琳山所說的語音搜尋不同。　圖片來源／Google 搜尋

李琳山的團隊曾蒐集 110 小時、6000 則的公視新聞製作雛型系統，只要對機器說出「王建民讀的國小」，機器便會自動抓出含有「王建民」與「國小」兩個關鍵詞的新聞片段。

再以網路課程為例，李琳山的研究團隊曾開發「臺大虛擬教師」，把課程錄音以投影片為單位，將聲音切成小段，變成一張張有聲投影片。再從每張投影片中抽出「關鍵詞」建成關鍵詞圖，分析詞關鍵詞之間的關係。如此一來，機器不僅可以找出討論相關主題的課程段落，讓使用者知道所找到的投影片的大致內容，並可以建議學習的前後順序，也能自動摘要出其中的語音資訊。

李琳山現場展示「台大虛擬教師」的操作。例如，有一個學生聽演講時聽到類似 “Black word algorithm" （黑字演算法）的字眼，就上網查相關課程，發現果然有好幾張投影片都說到這個詞。不過一聽就發現，所找到的投影片真正說的是 “Backward algorithm" （反向演算法），那才是那個學生聽到的。李琳山說：「這可以證明我們搜尋的是聲音，而不是文字。」

來生：融會貫通多媒體數位內容，量身打造課程資訊

談起語音技術的未來，李琳山認為，未來機器有機會替人類把網路資訊去蕪存菁、融會貫通。例如 2015 年 YouTube 的尖峰時段每分鐘有 300 小時影片上傳 ，2016 年 Coursera 線上課程有將近 2000 門課。沒人有能力看完或聽完所有這些數位內容，人類的文明精華因而埋在大量不相干的資料堆中。但是機器可以看完、聽完它們。

具有代表性的線上課程網站 Coursera。 By Coursera – coursera.org, 公有領域, @wikipedia commons

李琳山舉例：機器有可能聽完全部內容並融會貫通，再為每個人抽出他所需要的部分，由機器量身訂製課程。例如一名工程師被派到奧地利出差，他跟機器說：「我想學莫札特作品的知識，但我是個工程師，沒有背景知識，願意花三小時來學。」李琳山認為技術上，機器有機會做得出這種「客製化課程」。

李琳山以「遙遠大夢」比喻語音技術的研究。

回顧華語語音技術三十幾年的發展，電腦機器已經從「牙牙學語」進展到「對答如流」，卻還有許多需著力之處。李琳山說「芝麻開門」是人類的千古大夢，希望開口說話就可以打開寶藏的大門。以今日眼光來看，網路是全人類的知識寶藏，未來隨口說句話便可以開啟寶藏大門是有機會的。他說：「大夢雖遙遠，有一天有人會實現它。」

延伸閱讀：

• 李琳山的個人網頁
• 【科學月刊 專訪影片】李琳山：華語語音辨識研究的先驅者

本著作由研之有物製作，原文為〈Google 可能會有語音版嗎？會長怎樣？「電腦聽說人類語言」技術的前世今生〉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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• 執行編輯 │ 林婷嫻　美術編輯 │ 張語辰

生物分子（Biomolecule）是指存在於生物體內的分子，包含人體中的膽固醇、DNA、還有微生物和植物產生的天然物等等。生物分子大多為有機化合物，由碳、氫、氧、氮、硫等原子，依循大自然的規則組成精巧的結構，彷彿造物主的摺紙作品。現在，你也能透過手中的紙張，摺出存在於你體內的生物分子。

為了讓大人和小孩對生物分子自然產生興趣，而非痛苦地背教科書，中研院基因體研究中心的洪上程主任想到：「不如一起來玩摺紙吧！」　攝影／張語辰

運用摺紙理解「生物分子」

多數人聽到「摺紙」，會想到摺紙鶴、摺東南西北，就是小孩子的遊戲。但新式摺紙先驅 Robert Lang 於演講時曾分享：「摺紙的精髓， 在於摺的動作，在於成形的過程。」

摺紙只有一個簡單的方程式：想好要摺的結構 → 設計摺紙步驟 → 摺出成品。

摺紙的這種思考方法，和科學家合成生物分子的思考方法類似。先從大到小，運用 X 射線晶體學、核磁共振成像、低溫電子顯微鏡等設備與技術，窺見生物分子的結構樣貌，並將生物分子結構以反合成分析拆解成小單元；接著，基於有機化學、分子動力學等知識，逆推這些小單元如何組合成完整的生物分子，從小到大，設計出合成反應的步驟。

「不是硬記公式，否則到了實驗室不一定做得出來。」洪上程提醒：要從週期表出發，先了解碳、氫、氧、氮、硫等元素的特性，以及了解這些元素和元素鍵結會形成哪種官能基團，從這些關聯去推理合成反應。

如果這太抽象的話，摺紙可以幫助理解。洪上程拿出一些小紙片：「這些三角形、四角形、五邊形、六邊形，就像生物分子的最小建構單元，可以組合成很多摺紙造型，也能變化出很多生物分子結構。」

不同形狀的紙片，經過組合、黏接，可以創造出許多平面或立體的結構。依此原則，可以摺出許多生物分子結構。　摺紙示範／洪上程　圖說重製／張語辰

摺出你體內的小夥伴

1953 年華生（James Watson）和克里克（Francis Crick）根據弗蘭克林（Rosalind Franklin）的Ｘ光晶體實驗結果提出 DNA 雙股螺旋結構圖，華生和克里克並於 1962 年獲得諾貝爾生理學或醫學獎。

1976 年理察 · 道金斯（Richard Dawkins）出版《自私的基因》一書，從演化論的角度說明 DNA 如何決定生物的行為。簡要地來說，我們的所作所為都是為了存活並繁衍基因組合，讓 DNA 可以不斷複製、永久傳承，成為「永恆的基因」。

默默操控我們所作所為的 DNA ，是由核苷酸組成的生物大分子，而核苷酸是由碳、氫、氧、氮、磷等原子鍵結組成。說了這麼多，DNA 雙股螺旋究竟長什麼模樣？不妨拿出一張紙，依下圖摺摺看：

1. 先將長紙片對摺再對摺，摺成二、四、八、十六等分，如同紅線
2. 摺出各長方形的對角線，如同藍線
3. 依序摺藍線、紅線，會獲得一個壓扁的旋轉樓梯
4. 拉開來，就是 DNA 雙股螺旋

除了 DNA ，還有另一種可以用摺紙呈現、跟我們緊密相關的生物分子：青黴素。

1928 年弗萊明（Alexander Fleming）在長滿細菌的培養皿中，意外觀察到角落長了一塊青黴菌、而且周圍都沒有細菌滋長。無心插柳，弗萊明想到這塊綠綠的可能與殺菌有關，並進行實驗證明青黴菌含有殺菌的成分，也就是青黴素。

青黴素的化學式為 C₉H₁₁N₂O₄S，是由碳、氫、氮、氧、硫鍵結組成的生物分子，也人類最早從大自然發現的抗生素，並作為藥品持續使用至今。久仰其名，本尊究竟長什麼模樣？如下圖，其核心結構由五環（五邊形的環）＋四環（四邊形的環）組成，這也是青黴素具備殺菌活性的構效之一。

青黴素的核心結構，中央有一組五環＋四環。如同摺紙示意。　摺紙示範／洪上程　圖說重製／林婷嫻、張語辰

但是，你有沒有想過──摺紙會不會摺反呢？如果大自然的創造部門，創造出像照鏡子般相反的生物分子，會有什麼問題？這可以用「膽固醇」的結構來舉例。

說到膽固醇，通常會自然聯想到心血管疾病。其實膽固醇不是只作惡，它在我們體內扮演重要角色，是細胞製造細胞膜的原料、也是合成重要荷爾蒙（例如性荷爾蒙）及膽汁的材料。

膽固醇的化學式為 C₂₇H₄₆O，是由碳、氫、氧鍵結而成的生物分子。其分子的核心結構，由三個六環（六邊形的環）＋一個五環（五邊形的環）組成，如下圖：

膽固醇的核心結構，由三個六環＋一個五環組成，如同左側的摺紙。右側是摺反的鏡像異構物。　摺紙示範／洪上程　圖說重製／林婷嫻、張語辰

但若膽固醇的結構摺反了，看起來就像是鏡子的反射，這樣就出現「鏡像」的問題。洪上程拿出兩枚摺紙作品對照，這種鏡像的產物，在有機化學領域稱為鏡像異構物（Enantiomer） 。

鏡像異構物就像人的左右手，請伸出你的左右手看看，兩隻手看起來很像，但上下交疊卻無法完全疊合。你的左右手不是同一隻手，鏡像異構物在結構上也不是同一種化合物，在生物體內發生的化學反應也往往不同。「鏡像」是大自然有趣的現象，然而在合成有機化合物時需特別注意，尤其是在合成藥物時，救人與害人只有一鏡之隔。

看了青黴素和膽固醇和兩種摺紙，你是否有觀察到：生物分子結構主要由五邊形、六邊形的環組成。這是為什麼？

生物分子中，為何五環和六環如此常見？

現實生活的演藝界， 5566 成員隨著生涯發展而解散。但在生物分子界，原子以五環和六環的結構在一起反而相當穩定。

洪上程說明：「六環各個角的角張力最穩定，其次是五環，因此最容易維持這種結構存在於大自然中。」某些有機分子結構為四角形或三角形，其 90 度角和 60 度角的角張力比較大、該鍵結處蘊含較多燃燒熱，組成這種角度的原子或分子彼此容易鬧不合，並發生化學反應斷開連結。

洪上程以人工合成的立方烷（Cubane）為例，如下圖呈現為正四方體，其化學式為 C₈H₈，是由碳和氫組成的有機化合物。立方烷這個漂亮的正四方體，曾被人們認為不可能合成出來，因為各個角都是 90 度，角張力相當大，頂點和頂點間的碳—碳鍵處於充滿能量，且容易釋放熱能並產生鍵結變動的狀態。

(1) 若 R = H，則為立方烷。立方烷由人工合成，呈現正四方體，如摺紙所示。八個頂點都是碳原子，並各自接了一個氫原子。
(2) 若 R = NO₂，則為八硝基立方烷。同樣是正四方體，除了 90 度的角張力較大，八個頂點還各接上一個易爆的硝基官能團 (-NO₂) ，因此爆炸能量非常強。
摺紙示範／洪上程 圖說重製／張語辰

然而， 1964 年芝加哥大學的 Dr. Philip Eaton 等人首先將立方烷合成出來，並運用其在燃燒時會釋放鍵結處所含熱能的特點，後與美國海軍研究實驗室（United States Naval Research Laboratory）合作，將立方烷改裝合成為性能強大的炸藥──八硝基立方烷（Octanitrocubane），化學式為 C₈(NO₂)₈。

其合成方式類似鋼蛋機器人的組裝強化，在立方烷四面體的八個頂點，把原本的氫原子拿掉，改成接上容易爆炸的硝基官能團（-NO₂），就變成可以製造軍火炸藥的八硝基立方烷。

生物結構不是武功秘笈，別死背啦

如同上述的例子，若想合成大自然存在的生物分子、或是人工合成的有機化合物，要先做好小單元的片段，最後再組合成想要的完整分子結構。

然而，洪上程提到，學校很少教這些組合的過程，而是直接教你背最後的化學式、硬記化學結構。活像武俠小說中常有的情節：師傅丟一本武功祕笈給徒兒，言道「你不會就先背起來，長大就能體會其中的意義。」洪上程笑著問：「有機化學、生物分子，也要當作武功祕笈這樣背嗎？」

透過摺紙培養興趣、在手中賞玩生物分子結構，是洪上程在科普演講中讓大人和小孩放下武功祕笈所做的嘗試。在有機化學領域研究與教書多年，更與研究團隊攜手獲得國家新創獎；洪上程工作之餘的休閒活動，就是坐在家裡客廳思考如何設計摺紙。

此外，洪上程提到許多小孩曾經都很愛東看西看、東問西問，但若家長或老師回答不出來，往往就會從小孩的頭殼巴下去，並罵道：「囝仔人有耳無嘴」。這就像有人在舞台上唱歌，萬一台下聽眾隨口說聲「唱歌那麼難聽」，從此這名演唱者可能就不敢再拿起麥克風。

「現在小孩壓力很大，我在思考如何讓人覺得快樂，例如看看這些漂亮的摺紙作品，可能心情會蠻好的。」洪上程說完並問：你知道什麼是最長的英文單字嗎？

聽到這個問題，通常會在腦海搜索、振筆疾書，但英文單字寫再長也才一張 A4 頁面。「其實，最長的字是 smiles（笑容），兩個 s 中間有 1 英里長～」洪上程笑呵呵地公布答案，希望透過分享玩摺紙，讓人們多一秒快樂，少一秒憂愁。

延伸閱讀：

• 洪上程的個人網頁
• 【科普演講】從生物分子窺見摺紙藝術，講者：洪上程

本著作由研之有物製作，原文為〈讓生物分子躍然紙上──專訪洪上程〉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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本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行

圖／moigram @Pixabay

喜好甜味是人類天生的本能，因為甜味通常代表糖份，也就是生物體的能量來源。而甜點，就是奢侈地應用糖、麵粉、雞蛋以及奶油，加上「空氣」一同打造出的魔法。

一般的蛋糕是怎麼製成的？

所有的蛋糕製作都是由「混合材料」完成蛋糕糊開始。但要完成蓬鬆的蛋糕，並不是將材料混合、攪拌在一起就搞定了喔！重點是在混合的過程中，要將空氣打入液體材料、讓材料間出現小氣孔，最後才會出現蓬鬆、體積變大的「打發」的狀態。

除了利用物理方式打發材料之外，加入「膨脹劑」也可以達到同樣的效果。最常見的膨脹劑包括小蘇打（即碳酸氫鈉）或泡打粉（又稱發粉），它們皆是藉由酸鹼中和產生二氧化碳，在材料中製造出小氣孔，讓蛋糕膨鬆柔軟。

小蘇打需要與蛋糕材料中的酸性物質（如檸檬汁）作用；而泡打粉主要成分便是小蘇打等鹼性鹽類加上酸性物質如塔塔粉（亦稱酒石酸氫鉀），遇到蛋糕中的水分就能產生中和反應，放出二氧化碳。

部分種類的泡打粉中會含有硫酸鋁鈉或硫酸鋁鉀，也就是俗稱的明礬，其反應速度較慢，讓氣泡不會在進入烤箱前逸散，使得蛋糕成品較蓬鬆。過去曾有一些討論認為鋁離子與阿茲海默症可能有關聯，但是當前科學共識仍然認為這部分缺乏具體證據。假如還不放心，目前市面上也有標示「無鋁」的泡打粉可以選購。

當蛋糕材料混合完畢，就可以倒入模具、送入烤箱中烘焙囉！當麵糊內的空氣受溫度膨脹、水分也開始蒸發，氣孔進一步變大；加熱到攝氏 80 度左右，蛋白質開始凝固成型，澱粉與材料中的水分產生「糊化反應」。在烘焙最後階段，麵糊大致固化，蛋糕持續加熱、乾燥的表面會出現「褐變」讓蛋糕散發出香噴噴的香氣。

看到這裡，就可以發現到蛋糕的製作其實就是一連串精采的化學反應。而食品添加物參與其中，往往能夠讓製作成果更加穩定。除了運用膨脹劑讓蛋糕鬆軟，還會添加乳化劑創造濕潤的口感。此外，由於天然香料的品質並不穩定，為了創造穩定的口感與品質，通常都會加入人工香料與色素，調整風味及色澤。

熱空氣的氣息「舒芙蕾」

圖／wikipedia

談到蛋糕必備鬆軟的口感，就不能不介紹一下近年來很熱門的「舒芙蕾」。

舒芙蕾是將蛋白與糖完全打發為「蛋白霜」後，混入麵粉等材料攪拌均勻，再送入烤箱，或是以煎鍋加熱。由於完整打發的蛋白體積會是原來的 3 倍以上，使得舒芙蕾成品中空氣的比例很高，帶來了鬆軟有如「熱空氣」的口感。

結合泡芙皮與卡士達醬的泡芙

圖／la-fontaine @Pixabay

另一個以鬆軟口感征服甜點世界的「泡芙」主要可以分成兩個部分：外殼的泡芙以及內餡。烘烤泡芙時，會先以高溫使得麵糊外殼熟透固化，而後續加熱則是能讓飽含水分的麵糊產生的水蒸氣逐漸向內部聚集，最終讓泡芙內部形成獨具特色的中空結構，而這個空間可以填入美味的內餡。

泡芙最常見的內餡「卡士達醬」是由牛奶、糖、雞蛋和少量澱粉混合煮至濃稠凝固而成的醬料。在傳統的製作方法中，來自雞蛋的蛋白質散佈在醬料中形成細網，與充分膠化的澱粉分子混合在一起，並且被大量的水分子與糖分包圍，因而營造出柔軟而滑順的口感。

製作卡士達醬需要精準掌握製作溫度與時間，可說是甜點界的一大考驗。在食品工業發達的今天，也有速成的「卡士達粉」，只需將粉末與水或牛奶等液體混合，就可以快速便捷完成可口的醬料。

卡士達粉主要由奶粉、牛奶香料、糖份加上「粘稠劑」，例如鹿角菜膠、羥丙基甲基纖維素、或是乙醯化磷酸二澱粉組成。羥丙基甲基纖維素這類粘稠劑溶於水會形成凝膠，提供卡士達醬不可或缺的滑順口感。而包括乙醯化磷酸二澱粉在內的食用化製澱粉（俗稱修飾澱粉），其實就是將穀粒或根部（如玉米、米、小麥、馬鈴薯等）之天然澱粉以少量化學藥品處理，改變其物理特性，如提高保水性、抗老化等。

混合雞蛋與乳酪的甜點：乳酪蛋糕 + 提拉米蘇

不同於其他甜點，「乳酪蛋糕」在烘烤時反而是盡可能避免膨脹，以較低的烘烤溫度讓蛋白質、油脂與糖彼此結合，才能創造如綢緞般、天鵝絨般的滑順口感。

圖／Basecamp_Stock @Pixabay

泡芙裡的卡士達醬和乳酪蛋糕都擁有濕潤、細緻綿密的口感，創造這種口感的功臣就是乳化劑。其實，蛋糕材料中的蛋黃就是擔任乳化劑的角色，可讓水份與油脂混合在一起，不至於發生分層或出油的情況。常見的乳化劑包括脂肪酸甘油脂、脂肪酸丙二醇酯等等。

最後一道甜點「提拉米蘇」，和前述甜點最大的差別在於：它不會進烤箱，只會進冰箱。提拉米蘇傳統的製作步驟，需要完成由咖啡酒、砂糖及蛋黃煮而成的蛋黃醬，加上蛋白與砂糖充分打發而成的蛋白霜、以及馬斯卡朋乳酪，三者充分攪拌後，再以餅乾或海綿蛋糕為底組合在容器中，放入冰箱冷藏數個小時而成。

圖／ayadi_88 @Pixabay

提拉米蘇傳統配方使用生蛋白製作蛋白霜，過去曾有因沙門氏菌污染液蛋製作提拉米蘇蛋糕而導致食物中毒的事件，提拉米蘇又未經加熱，一旦吃下肚，人們就可能感染沙門氏菌，建議最好使用衛生品質良好之液蛋的原料。近年來，也有使用吉利丁配方、所有食材經過高溫加熱的提拉米蘇食譜，相較之下食品安全性更高。

甜點原料中的食品添加物

看到這兒一定會有人注意到，若是講究甜點的成果穩定度，幾乎很難避免食品添加物的存在，那如果親自動手是否就可以完全避開食品添加物呢？

呃，其實有點難。

例如，有些麵粉也會加入添加物，包括澱粉液化酵素、維生素 C 或黃豆粉。因為澱粉液化酵素與維生素C 均可以強化麵團的發酵，黃豆粉內含酵素不僅能促進發酵，也會讓麵粉較白。

其次是甜點必備的油脂。「油脂」氧化會產生油耗味，嚴重影響產品風味，因此在油脂處理的過程中通常會添加抗氧化劑（如維生素E）來降低氧化的速度。

關於烘焙用油脂，自 2017 年 7 月 1 日起，只有真正來自乳品提煉而成的油脂製品可以被稱為「奶油」，因此不再有「植物性奶油」這樣容易讓人混淆的稱呼；而且根據食藥署的規定， 2018 年 7 月1 日起食品中不得使用不完全氫化油，從而降低來自食用油的人工反式脂肪攝取量。所以，民眾只要選購有明確成分標示的商品，並且適度食用，不必過度擔心烘焙食物裡的添加物或反式脂肪會危害自身健康。

其實，食品添加物的誕生與運用背後都有理性原因，天然材料容易受限於天氣或產地，造成風味、品質落差，對於製作細節決定品質的甜點而言更是如此。若能借重食品添加物的功效確保產製流程、成果口感維持一致，不僅能讓甜點品質更穩定，更能利於運輸與保存，讓民眾安心食用。

參考資料：

1. 食物與廚藝：麵食、醬料、甜點、飲料；大家出版社；2010/03/15。
2. 食物與廚藝：蔬、果、香料、榖物；大家出版社；2009/12/14。
3. 學起來可以用一輩子！認識每天都在吃的「食品添加物」
4. Brooker, B. E. (1993). The stabilisation of air in cake batters-the role of fat. Food Structure, 12(3), 2.
5. Brooker, B. E. (1993). The stabilisation of air in foods containing fat-a review. Food Structure, 12(1), 12.
6. 食品藥物消費者知識服務網《食品營養成分資料庫》
7. 衛生福利部公告〈市售奶油、乳脂、人造奶油與脂肪抹醬之品名及標示規定〉
8. 衛生福利部公告〈食用氫化油之使用限制〉
9. 食品添加物業者手冊

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在一個月黑風高的夜晚……　圖／Pexels ＠Pixabay

在一個月黑風高、連單身狗都不願意叫的夜晚，某一個運氣很差的警察阿肥（化名），因為看到一輛汽車沒有開頭燈而試圖攔檢，但沒想到阿肥還來不及開口講話，車內的人就從車窗伸出手槍，阿肥當場身亡。阿肥的同事阿瘦連忙掏出手槍試圖攻擊汽車讓車子停下來，沒想到最後還是讓車子逃之夭夭了。之後警方循線找到嫌犯阿瑋（化名）、阿草（化名），以及幾個目擊證人：

阿瑋（清秀小鮮肉，年僅 16 歲）：我承認我在案發前一天偷了鄰居的車子和手槍，可是我剛好讓阿草（化名）搭便車，是他把我的手槍搶走、射殺阿肥的！

阿草（捲髮鬍子大叔，長得像七龍珠裡面的撒旦先生）：沒錯我當天的確有上車，但是我已經在案發的前三個小時我就下車了，所以人不是我殺的。

目擊證人阿義夫婦（化名）：那天我們剛好開車經過現場，雖然那個時候天色很晚了，但是我們都看得很清楚，搖下車窗的就是阿草，我記得他的鬍渣和深邃的臉孔。

推銷員阿杜（化名）： 我剛好也經過，那時候我看到車子裡面有兩個人，駕駛是留著鬍子長髮的。

這是 1976 年美國曾經發生一起警察被開槍射殺的故事[a]，想像你是法官，你會如何判決？當年這個案子，陪審團選擇相信阿草是殺人兇手（從目擊證人的證詞裡面看來我好像也會做出這個決定），被判死刑並且坐了 12 年的冤獄，阿瑋後來放下另外一起謀殺案並且強烈暗示他自己就是這個案子的兇手。

怎麼樣，你也嚇到嘴巴掉下來了嗎？有沒有覺得這種判決和景像似曾相識？我們當然相信那三個目擊證人並不是蓄意要陷害阿草的，但同時，我們的大腦其實並不是那麼靠譜的，例如：近期虐待兒童的案例頻傳，當你早上出門看到有一個精神恍惚、不修邊幅的「怪叔叔」在幼兒園附近徘徊，可能就會擔心他是否圖謀不軌。但還有一種可能是，他只是經過的街友而已（或者是剛下班要回家洗澡的設計師）。

熱議的國民法官議題

你可能會說我並不是 Always 運氣這麼好，我怎麼可能會隨時隨地就變成目擊證人，但在國民法官的草案通過之後，你的確有可能變成一日法官，你能確保自己眼睛所看到的資訊、開庭之前媒體所揭露的訊息（當然包括目擊證人的證詞）， 不會影響到你的判決嗎？

即便是受過專業訓練的法官，判決時也可能受外界影響而發生錯誤　圖／geralt @Pixabay

現在你只要符合特定的條件，就可以充任一日法官（按我詳細），有人說這是一個轉型正義的過程，有人大力支持，認為這是一種新的公民參與政治方式，但也有人說，這樣子一搞，會不會有罪的都被判無罪，無罪的都判有罪了呢？如果再加上前面你對於「目擊證人可能不靠譜」的理解，我們真的能夠相信國民法官的判決嗎？

 對我來說，真正重要的並不是我們可能會產生什麼認知偏誤，而是當我們知道這些可能的陷阱，我們該如何避免它影響我們的決定。

下面，就是當你站到判決台上面的時候，可能會影響你決定的六大因素！

為何我們的大腦不靠譜？影響判決的 6 大因素

其實，不論你的角色為何，你都是某種程度上的目擊證人，尤其在發生重大社會案件之後（例如地下鐵隨機殺人案、媽媽嘴命案、幼稚園虐童案等等），媒體不斷地播放、大家拼老命的關注；各種訊息、採訪、各方的觀點、網路上面公知的評論，讓「客觀」這件事情變得相對更困難了。下面是幾個可能的陷阱：

選擇性注意力（selective attention）：

當人們感受到壓力越大的時候，對於細節的記憶越差。研究顯示，在高壓力的情況下目擊證人的記憶以及判斷可能會出現偏誤[2]、可能對於細節的記憶就會比較不清楚，例如嫌犯的證詞、案發當天現場的蛛絲馬跡等等。

社會抑制（Social inhibition）[3]：

還記得前面提到的壓力嗎？如果你是第一次開庭、審理的又是大家所關注的重大命案，幾百雙幾萬雙眼睛在看著你的決定，這個又是你做不熟悉的任務[b]，那麼你的表現會比較不好（相對於壓力小、一個人做決定時）。

內團體偏私（ingroup favoritism）：

研究顯示我們可能對和自己相像的人、或者是屬於同一個團體類別的人比較好[6]。例如，地方的媽媽可能會輕判弒夫案、有孩子的父親可能會重判虐童案、醫師和教師可能會偏袒和自己同樣職業的被告，而不會完全相信病人家屬或者是學生家長的說詞等等[c]。

盲視現象（Change Blindness）：

一個經典的研究要求參與實驗的人注意畫面當中傳球接球的次數，結果搞到最後實驗參與者都努力的在數到底傳了幾次球，而忽略了畫面當中曾經出現一隻巨大的猩猩玩偶（點我看影片） [8]；如果你在馬路上面被別人拿著地圖問路，然後你在地圖上面指點的過程當中，問路的人偷偷走掉、換成他的朋友，你通常也不會發現（再點我看影片）。這個算是前面談到的選擇性注意的「進階版」，當這個素人法官在開庭前就已經看過了一些相關的故事和新聞，那麼有可能他就會跟隨著「他所知道的故事」來去推理案情的發展、選擇自己相信的， 並且忽略細節。例如，如果他受到了媒體的影響覺得這次來審判案件是為了「伸張正義」，那很有可能就會不知不覺選擇性注意到犯人犯案的動機，而忽略了案發現場的細節。

技巧性的誤導：

我們除了有可能會受到「先見之明」（進入法庭之前的一些訊息）的影響之外，在法庭上面也可能受到在場的其他人口供的影響。一項經典的研究發現[d]，當實驗者巧妙地利用一些語言的訊息來誤導參與者時，他們的確有可能做出錯誤的記憶和決策，後續的研究也支持警方訊問的方式也可能改變目擊者的證詞[9]。

群眾的影響：

這裡的群眾指的是和他同場審理案件的法官或者是證人們。我們的決策很多時候會受到其他人所影響，例如，當目擊證人 A 指認嫌犯之後，發現目擊證人 B 也指認同一個嫌犯，那麼 A 的信心（confidence-accuracy ）就會提升；相反的如果其他人和 A 的想法不一樣，他的信心就會降低[10]。換言之，如果某個虐童案群情激憤社會壓力巨大，這場已經有 4 個法官都認為被告有罪的時候，就算你覺得事有蹊蹺案情不單純，你也不一定有信心提出不同的意見。

這 6 點看起來好像很威，但實際上法庭的決策會遇到的種種陷阱真的是講都講不完，就連偵訊錄影帶拍攝的角度都可能會有影響[e]。

目前台灣的國民法官尚未成熟，也有許多輿論，但一件事有正就有反，這剛起步的制度也許能為台灣司法帶來更多的變革與思考。　圖／12019 @Pixabay

陷阱背後的光明

我常常開玩笑地說，社會心理學經常在做的事情是「只負責解釋，不負責解決」，在我們知道了這麼多的偏誤，搞得好像像「找國民法官來一起加入判決，一定會受到個人因素以及被媒體未審先判的影響」一樣，而且還沒有提出解決方案。

但我覺得，事情有正就有反，儘管存在這上面這些陷阱，但美國陪審團的製度仍然繼續執行，勢必有它的一些優勢：

少數人的影響：

其實陪審團的研究當中發現，少數人的意見也有一些影響，雖然不像是電影[f]一樣會戲劇化的翻盤，但有可能會減輕或者是調整被告的判決[14]，尤其是意見堅定的少數人（minority influence）[15]。

團體極化的稀釋：

除此之外，即使是訓練有素的職業法官也可能會受到上面這些偏誤影響，況且我們還要考慮到團體極化（group polarization）的效果──原本立場就很接近的一群人（例如一群都覺得被告有罪的職業法官），在討論之後可能會更極端（判罪判得更重）。 加入一群素人法官，或許能夠帶來不一樣的洞見。

儘管許多人對於國民法官抱持著懷疑的態度，我也知道「正確的判決」並不是一件容易的事情，但正因為這件事情如此困難，所以才有做的價值、才需要大家一起來努力。

在司法案正義的世界裡，每一步都非常不容易，但我也相信，當我們願意走入這個黑暗裡，或許可以發現，黑暗的背後就是光明。

「正確的判決」並不是一件容易的事情，但正因為這件事情如此困難，所以才有做的價值、才需要大家一起來努力。　圖／WilliamCho @Pixabay

注解：

• [a]：本故事精簡整理自[1]，p.616。對這個案子有興趣的人，可以參考後來根據此案子被翻拍的影片《The Thin Blue Line》
• [b]：研究顯示，把一隻蟑螂放在簡單的迷宮裡面，旁邊如果圍一圈蟑螂觀看，他們爬到出口的時間會比自己一隻螂（沒有其他蟑螂觀看時）快，這個過程我們成果社會助長（Social facilitation）；但如果把迷宮換成比較困難的，那麼自己爬可能會比在大家面前爬還快到達出口，這個實驗在其他人類身上也得到了類似的效果，例如騎腳踏車、捲釣魚線軸的實驗[4]。研究者認為，那是因為其他人在場觀看的時候我們會出現生理激發的反應，這個生理激發會加強我們的「優勢反應」，換句話說如果你不擅長做這件事情你會變得更不擅長，如果你本來就是這個領域的專家，你就會變得更厲害[5]。
• [c]：為什麼我們會偏袒內團體的人呢？其中一種解釋是，當我們偏袒跟自己相似的人（或是同一個團體的人）的時候我們可以保護自己的自尊而感覺到有優越的感受[7]。
• [d]：這個複雜而經典的研究[11]是這樣做的：實驗者 Loftus 請來參加實驗的學生看 30 張幻燈片，其中一張照片是紅色的車子停在交通告示牌的前方。

  圖／擷取自該論文第 20 頁

  1. 有一半的學生那張告示牌上面寫的是「讓」（讓讓組，右圖）
  2. 另外一半的學生看到的告示牌上面寫的是 「停」（停停組，左圖）

  在看完 30 張照片之後，詢問這些學生一些關於車禍的問題（如下表所示）：

  a. 正常組：有一部分的學生聽到的車禍相關的問題，和圖片裡面的標誌一樣，例如讓讓組可能會聽到「當紅色汽車停在『讓』的標誌前面，另外一輛車有沒有超越他？」
  b. 誤導組：另外一部分的學生聽到的問題被實驗者刻意誤導，例如讓讓組可能會聽到「當紅色汽車停在『停』的標誌前面，另外一輛車有沒有超越他？」

  	1.讓讓組	2.停停組
  當紅色汽車停在『讓』的標誌前面，另外一輛車有沒有超越他？	A.正常組	B.誤導組
  當紅色汽車停在『停』的標誌前面，另外一輛車有沒有超越他？	B.誤導組	A.正常組

  接著，再秀出上面的圖片，讓他們判別是不是看過這張圖。結果正常組有 75% 的人答對（請注意，儘管在這樣的情況下還是會有四分之一的人答錯），誤導組只有 41％ 的人答對。

   

• [e]：研究顯示，被告的自白如果只有他的臉 ，比較容易被認為他是自願認罪的。而如果在拍攝被告自白的時候加入了偵訊的人（例如警察）的背影，就比較容易覺得他是受迫的 [12][13]。
• [f]：電影《十二怒漢》當中一個陪審員 Henry Fonda 超強的一個人坦 11 個，扭轉了判決結果，對這部影片有興趣的人可以參考這裡。

參考資料：

• [1] Aronson, E.、Wilson, T. D.、Akert, R. M.（2015）。Social Psychology（余伯泉、陳舜文、危芷芬與李茂興譯）（第8版）。台灣：揚智文化。
• [2]Deffenbacher, K. A., Bornstein, B. H., Penrod, S. D., & McGorty, E. K. (2004). A meta-analytic review of the effects of high stress on eyewitness memory. Law and Human Behavior, 28(6), 687.
• [3] Zajonc, R. B. (1965). Social facilitation. Science, 149(3681), 269-274.
• [4]Schmitt, B. H., Gilovich, T., Goore, N., & Joseph, L. (1986). Mere presence and social facilitation: One more time. Journal of Experimental Social Psychology, 22(3), 242-248.
• [5]Zajonc, R. B. (1980). Feeling and thinking: Preferences need no inferences. American Psychologist, 35(2), 151.
• [6]Mullen, B., Brown, R., & Smith, C. (1992). Ingroup bias as a function of salience, relevance, and status: An integration. European Journal of Social Psychology, 22(2), 103-122.
• [7]Tajfel, H. (1982). Social psychology of intergroup relations. Annual Review of Psychology, 33(1), 1-39.
• [8]Simons, D. J., & Chabris, C. F. (1999). Gorillas in our midst: Sustained inattentional blindness for dynamic events. Perception, 28(9), 1059-1074.
• [9]Loftus, E. F. (1979). The malleability of human memory: Information introduced after we view an incident can transform memory. Am Sci, 67(3), 312-320.
• [10]Busey, T. A., Tunnicliff, J., Loftus, G. R., & Loftus, E. F. (2000). Accounts of the confidence-accuracy relation in recognition memory. Psychonomic Bulletin & Review, 7(1), 26-48.
• [11]Loftus, E. F., Miller, D. G., & Burns, H. J. (1978). Semantic integration of verbal information into a visual memory. Journal of experimental psychology: Human learning and memory, 4(1), 19.
• [12]Cialdini, R. B.（2017）。鋪梗力──影響力教父最新研究與技術，在開口前就說服對方（劉怡女譯）。台灣：時報文化(Pre-Suasion: A Revolutionary Way to Influence and Persuade)。
• [13]Lassiter, G. D. (2010). Videotaped interrogations and confessions: What’s obvious in hindsight may not be in foresight. Law and Human Behavior, 34(1), 41-42.
• [14]Hastie, R., Penrod, S., & Pennington, N. (1983). Inside the jury: The Lawbook Exchange, Ltd.
• [15]Nemeth, C. J. (1986). Differential contributions of majority and minority influence. Psychological Review, 93(1), 23.

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• 文／施登騰 │ 中國科技大學互動娛樂設計系助理教授

「全台最大迷宮」台北車站有無數位旅客指點迷津的指示牌，你有想過它們是如何被設計出來的嗎？　圖／Asacyan [CC-BY SA 3.0] via wikipedia

「尋路」（Wayfinding）是 Kevin Lynch 在 《The Image of the City 》（1960）這本書中所提出的，談的是利用建築的環境元素（Environment Elements）協助訪客在複雜空間中成功導航。此篇直譯Wayfinding為「尋路」，但事實上也能譯為「導視」。也就是說，如果從使用者觀點就是「尋路」功能，若以設計者角度就是「導視」設計。而本文所談的主要是「指示牌 （Signage）」設計的功能檢視。

「尋路」設計有哪些分類？

「尋路」可以說是視覺設計上可以好好用來練功的一個有趣、重要、且又嚴肅的課題，說誇張些，這絕對是使用者導向/中心（User Oriented／Centred Design）的設計手法。「指示牌 Signage」是在許多公共空間中都很常見的視覺設計成品。無論是開車到旅遊景點，或者身處於台北火車站、百貨公司……等公共空間，在行進的途中，都會需要指示。而無論是在高速公路、省道、台北車站大廳，都會看到指標；這些指標通常都是簡潔的視覺化圖文，基本上分為下面幾類，在本文稱為「尋路資訊視覺設計系統」：

• 資訊標示（Information Signs）：提供更細節的圖文資訊，以利使用者閱讀、參考其內容。像是提款機上方或機體上的「功能列表」、百貨公司 Kiosk 導覽機螢幕上各樓層「商家列表」、或者高速公路上標示距離。
• 方向標示（Direction Signs）：提供圖像指示方向（通常是箭頭），以利立即判斷後續的行進方向。像是火車站大廳標示台北捷運站、桃園機捷站方向的「箭頭」，或者是停車場懸掛或地板上地面指示行進路線的「箭頭」。
• 識別標示（Identification Signs）：提供圖像與名稱識別，以利立即辨別確定目標地點。像是百貨公司中的「電梯」、「電扶梯」、「廁所」標示，或者是提款機上方或機體上各家銀行的「企業標誌與名稱」。
• 警告標示（Warning Signs）：提供警告標誌訊息，以作示警用途，通常在設計上會掌握通用、易懂、鮮明等特點。

即使上圖是國外使用的路標，但設計原則都相同，辨識方式亦相通。圖／shutterstuck

這些不同類別的圖文指標，都是協助使用者「取得必要服務」或「到達想去地點」的視覺設計成果（設計簡潔易懂有效益的標示真的不容易）。相信大家都有經驗與體會，那就是這些指標並非總能提供有效的協助。所以說，問題到底在哪裡？這篇分享就是希望透過這部分去探討清楚。

越大的空間越容易迷路：指標如何設計？

基本上「尋路（Wayfinding）」在設計概念與做法上是被視為一種「資訊設計系統（Informative Design System）」是為了創造「環境易讀性（Environment Legibility）」，也就是專注在如何透過視覺設計，提供使用者路線指標（設計端），並強化其空間經驗的理解（使用端）。這系統相當的重要，因為「設計端」與「使用端」必須在摒除認知與資訊落差的情況下，才能讓「資訊設計系統」 成品達到應有的效果。

因為一旦有了不必要的權傾，出現落差，嚴重者會無法遂行使用目的，像是：無法找到地點、無法取得服務等等；輕者至少會影響到達成/取得的時間，像是：多花了半小時，多走了 500 公尺。這些情況都是「設計端」與「使用端」都不願意看到的。

在概念上，「尋路」既然是種空間經驗的理解與解決能力，所以在空間中的「環境元素」就特別重要。在應用上，必須理出「尋路」應用與設計上的共用元素，才能有效橋接「設計端」的用意與「使用端」的用途。Kevin Lynch 在 「The Image of the City 」（1960）這本書將環境元素分為以下幾項：

• 路徑（Paths）：在建築中的走廊、通道、電梯，在環境中的街道、人行道、高速公路等等可以提供通行的元素。。
• 邊緣（Edges）：在建築中的牆壁，在環境中的圍牆、河流等造成阻礙無法通行的元素。
• 地區（Districts）：在建築中規劃的特定區域或樓層，在環境中的特定區域，像是東區、西門町、士林夜市等。
• 節點（Nodes）：在建築中的轉角、大廳，在環境中的交叉路口、集合場所等等行進路徑的暫留處。
• 地標（Landmarks）：明顯可辨識，可在遠處提供定位參考的結構或建築。

相信大家都同意，對於許多大型公共空間、商業空間來說，如何提供適當的引導是真的很重要的。應該沒人會想在不熟悉的空間中迷路，也沒有商家能承受顧客迷途無法來店消費的負面效應。然而「尋路難度」卻恰好與「空間尺寸」、「路線複雜」、「導引地點數量」是成正相關的，也就是空間越大、路線越複雜、導引地點越多，尋路難度就越高，這個邏輯與事實其實不難懂。

辦公大樓樓層常見的識別標示、方向標示、與資訊標示。圖片來源

將尋路應用在互動設計系教學：自助導引設計

此外，若換個角度看這個設計用途，試著從互動系教學設計上去看「尋路」對於教與學的功能。那麼，重點會落在「自助導引設計（Self-Guided Tour Design）」上，無論是用於導覽路徑或者是展示動線，視覺設計的功能必須要有特定的規劃，將尋路作為重要的設計技術觀念，或將此概念導入博物館的展示規劃中。

之所以會有這樣的概念，主要是基於以下幾個理由：

• 以「尋路」技術與概念為主體的設計，與許多場域的「導覽動線」的規劃概念是相通的。
• 「尋路」技術與概念很適合作為設計訓練課程，特別是在「標示視覺設計（Sinage Visual Design）」的教學與測試。

在展覽場域實施「尋路」式視覺設計前，也必須將空間進行拆解，分析並理出其環境元素。Kevin Lynch 的環境元素，應用在展場空間識別與動線規劃中的表現：

• 路徑（Paths）：在展場中的動線、通道等等可以提供通行的元素。
• 邊緣（Edges）：在展場中的牆壁、展品區等阻礙或無法通行的元素。
• 地區（Districts）：在展場中的特定主題展區。
• 節點（Nodes）：在展場中的展品、展櫃、展架等，在展區被設定暫留欣賞展覽之地點。
• 地標（Landmarks）：大型、獨立、明顯可辨識的展間或展櫃，可在遠處提供定位參考。

將「尋路」運用於導覽規劃

而能具體實現「展場動線規劃」與「展覽故事內容」的，無疑就是「導覽」，「導覽」就像是敘事（Narrative／Storytelling）的引導式線性架構，也具有「尋路」的特徵。Othman、Petrie 與 Power （2013）的研究將目前常見的導覽類型分為「隨選型（free tour）」與「引導型（guided tour）」兩類，而且透過實驗，結果顯示「隨選型」較具有互動品質（quality of interaction）；而「引導型」則有較佳的學習性與控制性（learnability and control）。

所以在導覽實施上，因為「引導型」架構具起始與結束的故事軸引導效果，所以適合主控路線行進，但在導覽歷程中，則應適時導入「隨選型」形式，由觀者自由嘗試、探索。如此才能兼擅兩種形式的優點。

其實展覽就像說故事，一個段落，一個情節，就像由幾個別具興味的「節點」，而順著情節發展移動，留下的足跡就串連成「故事線」，這隱隱然的「故事線」其實既是策展單位心中的「展覽動線」。而且從結構分析的角度來看，故事也是可以被結構化的。

ML Ryan （2001）在《Narrative as Virtual Reality: Immersion and Interactive in Literature and Electronic Media》一書中提出九種「具尋路設計之互動敘事結構」，雖然 Ryan 的理論主要是用來架構在故事敘事理論形式上的，但是其中所見的空間與路徑分析，也很適合做為具有「路徑」、「節點」等元素的「展區導覽」去使用。像是 Ryan 所提出的迷宮（The Maze）架構，在他的「時間敘事」與「空間敘事」兩大分類上，是屬於偏向空間類的，而且此結構可自成一個迴路，使用者可雙向來回，且有設定開始與目標機制，是比較具有任務性質的導覽動線結構。而史詩漫遊（Epic Wondering）架構則是開放式的空間體驗，比較不具有起始點限制，可任意地在空間中遊走體驗。

這樣的敘事架構形式對於「展區動線規劃」與「尋路視覺設計」都有幫助的。前面所談的「標示 Signage」設計與應用其實都是重要的輔助工具。

Ryan 所提出的「史詩漫遊」架構。圖／WeiXuan_Zhao

Ryan 所提出的「史詩漫遊」架構。圖／WeiXuan_Zhao

此外，就像前面提到的「迷宮」互動敘事架構，在密室脫逃的設計上，也有學者做過結構分析，就像下面的圖。共分為「開發式（Open）」、「序列式（Sequential）」、「路徑式（Path-Based）」，其共通的重點就是指向式的單一終點／出口，透過密室脫逃玩家一一突破各種設計過的謎題、機關去找到最後出口或破解所有謎團。

密室脫逃的路線設計架構分析圖。圖／Huonepakopelin projektinhallinta

如果套用 Kevin Lynch 所提出的環境元素，並且從「尋路」為目的之「資訊設計系統 Informative Design System」檢視下面所見到的密室脫逃架構。就會發現密室脫逃架構其實是在「路徑」的每個「節點」設計上，試圖把「節點」變成「牆壁」，反向的阻礙「尋路」目的的遂行，這是相當有趣的差異。

將「尋路」觀念導入展場設計細節

「資訊標示」、「方向標示」、「識別標示」、「警告標示」等等「尋路資訊視覺設計系統」是「尋路」用以協助使用者去強化空間理解的視覺標示類別，這些不同類別的標示透過視覺設計手段完成，也肩負不同的資訊指示功能。但是目前在使用上，卻往往因為少了空間環境元素的思考，所以常無法達到協助使用者去理解空間、找到路線的設計目地。

本文以前面所列出的「Kevin Lynch環境元素對於展場空間識別與動線規劃的應用」去分析展區中的「環境元素」（「路徑」、「邊緣」、「地區」、「節點」、「地標」），並且確認「展覽動線／故事線／互動敘事結構」等等所架構出的「線型路線結構」，再將「資訊標示」、「方向標示」、「識別標示」、「警告標示」這幾類視覺圖文標示的製作成果去使用在遂行「尋路」目的上。

「展場視覺設計」項目條列：

• 資訊標示（Information Signs）：在展場提供更細節的圖文資訊，以利使用閱讀與參考其內容。像是展品說明、展覽概述、作者介紹等等。
• 方向標示（Direction Signs）：提供圖像指示方向（通常是箭頭），或是不同展區空間的位置與方向指引。一般展場通常比較少提供方向標示，但適度的「節點（展品）」與「節點（展品）」的引導是有必要的。
• 識別標示（Identification Signs）：提供圖像與名稱識別，以利立即辨別確定展品、展區、主題等內容。
• 警告標示（Warning Signs）：提供警告標誌訊息，以作示警用途。像是展區中的「請勿碰觸」、「請勿越線」、「請勿照相」等標示。

以「尋路」讓參觀導覽者跟隨故事路徑前進

在本文沒有特別碰觸的，是「尋路」的一項重要功能與目的，那就是追求「最短路徑抵達」，要找出需時最短、路線最近的最佳路線。各位點開 Google Map 應用程式，輸入兩個地點，就會得到「需時短、路線近」的幾個路徑選擇。

而未特別提出的原因，就是因為「參觀展覽」在乎的是「歷時式空間體驗」，也就是說，展覽動線雖然也同樣具有「空間性」與「時間性」，但前面所提的隱隱然的「展覽動線/故事線/互動敘事結構」並非只是追求「空間移動最近」、「時間歷時最短」的優勝路線。因此「尋路」概念與原則施作展區的動線與路徑規劃上，更像是自我在展區地圖中移動，透過與展品間對話足跡，去串聯出一個專屬路線，有自己設定的「起點」與「終點」。

而在「展場設計」上導入「尋路機制」，目的也就在於讓參觀者的「參觀行進路線」可以更接近策展者的「展覽動線／故事線／互動敘事結構」。就像如下的等式：

參觀者的「參觀行進路線」＝策展者的「展覽動線／故事線／互動敘事結構」

個人以為具體來說，兼善「引導型導覽」與「隨選型導覽」兩者優點的「展覽動線／故事線／互動敘事結構」，在導覽上效果較佳。就如前面所說：

「『隨選型』較具有互動品質（quality of interaction）；而『引導型』則有較佳的學習性與控制性（learnability & control）。所以在導覽實施上，因為『引導型』架構具起始與結束的故事軸引導效果，所以適合主控路線行進，但在導覽歷程中，則應適時導入『隨選型』形式，由觀者自由嘗試、探索。如此才能兼擅兩種形式的優點。」

• 本文轉載自作者臉書，原文標題為《展示設計要搞懂「尋路 Wayfinding」》。

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• 廖英凱／非典型的不務正業者、興致使然地從事科普工作、能源與科技政策研究，對資訊與真相有詭異的渴望與執著，夢想能做出鋼鐵人或心靈史學。

近日有政治人物受訪時表示，因日本時期（1895~1945）在臺自來水的建設，使「當時的自來水，跟日本一樣是可以直接飲用的」。

圖／pixabay

對比起人們小時候仍有水要煮過才能喝的印象以及今日國內外的旅遊網站，多會出現關於各國自來水能否生飲的疑惑與建議，日本時期的自來水是否真的如政治人物所述般可以生飲，似乎有必要提出質疑或否證。本文旨在整理與此時期自來水相關文獻，並彙總筆者於此議題討論時，關於推論方式的多方觀點。

日本的自來水歷史＊

• *註：文中關於日本的法案名稱，均以日本官方使用的英文名稱為準。

現在日本的自來水可安全生飲，也是歷經了近一世紀的努力，才有如此成果。日本厚生勞動省在該網站介紹日本自來水歷史時，在制度的更迭上，提及了從最早在1890年制定的「水務條例（The Waterworks Ordinance）」，至1908年新增作為水質檢驗標準的「水質檢驗共識原則（Agreed Method of Water Examination）」均未規範飲用水水質標準。

圖／pxhere

20世紀初期，日本的自來水供水系統從港口和大城市開始設立並逐步提高鋪設率；1921年，東京市首次在自來水供水系統中加氯消毒；但直至1940年代，因戰後美國控制下加強的消毒措施，才開始顯著消減霍亂、痢疾、傷寒和副傷寒等「水媒病（water-borne diseases）」的病例。

1957~1958年間制訂的「水道法（Waterworks Act）」，更規定自來水需加氯消毒，使水源性疾病的病患人數有效減少，對日本近代自然水發展影響甚鉅。該法案也首次制定了嚴格的政策目標：自來水就算未煮沸也必須可以安全飲用。

日本近代水媒病患者人數，因自來水落實氯化消毒而有顯著改善。圖／科學月刊提供

回到1895~1945年間。雖然我們對於臺灣當時的自來水品質還不清楚，不過至少知道當時日本政府並未落實在自來水中投氯消毒。因此，這段時間日本的自來水，顯然不適合生飲。而政治人物對於日本時期時，「臺灣當時的自來水，跟日本一樣是可以直接飲用的」的主張，也明顯有誤。

如果穿越回古代該不該生飲自來水？

雖然在今日的自來水供水系統中，已經完全包含了水源處的取水到家戶管線的鋪設，包括曝氣、過濾和加氯消毒等淨水流程以及水質檢驗至可生飲的標準訂定。但從上述近百年來的歷史中，其實可以發現自來水、淨水設備或方法以及飲用水的標準，其實曾經是在3個不同時期出現，直至近代才被整合為一的技術思維。

塞哥維亞輸水道保存良好，為伊比利亞半島居民帶來豐厚的水資源。圖／wikipedia

自來水是個早在公元前，羅馬人建立城市內的輸水渠道時就出現的概念。但關於水質的淨化與處理，在近代科學尚未發展起來以前，各個國家或民族也都發展出了關於飲水的指引。

例如《周禮》內的百官分工有著「掌除水蟲。以炮土之鼓驅之，以焚石投之。」；日本現存最早的醫書「醫心方」，記述了「《養生要集》云：凡煮水飲之，眾病無緣得生也。」；公元前古梵語和古希臘的著作中也推薦利用過濾、陽光曝曬、煮沸等水處理的方式 。

圖／pixabay

時至當代，世界衛生組織依然建議將水煮沸，是因應缺乏消毒、不安全的飲水處理與儲存、急難狀況，或是無法確認水質等旅遊情境下，足以消滅致病細菌，病毒和原生動物的方式 。

因此，雖然1913年起，日本政府成立「臺灣總督府研究所」承辦水質的生物學性檢驗，也有學者認為日治時期針對水質標準，建立了至少10項檢驗項目，因而達到相當程度公共衛生改善。但考量到二戰前日本仍未普及加氯消毒，也尚未建立飲用水標準，在衛生條件相較理想的歐美，自來水生飲也未成習慣，水源性疾病也未少到可忽視的程度，如果真穿越回1940年代，不管你的水是從何處取得的，我想還是先依循古法，煮過再喝吧！

驗證真偽的否證試誤

不過，上述論證方式在議題討論過程中仍引來多方評論。如慈濟大學生科系葉綠舒教授認為，上述論證雖能確認政治人物意見的謬誤，但不足以佐證當時臺灣自來水能否生飲。由於缺乏臺灣當時的水質資料，因此日本時期臺灣自來水能否生飲，仍欠缺進一步證據證明。

到底可不可以跟貓貓一樣直接喝咧。圖／pixabay

「簡單哲學實驗室」創辦人朱家安則認為原始論述「當時臺灣的自來水，跟日本一樣可以生飲」，可以代表兩種不同意義的命題：

1. 當時臺灣的自來水品質跟日本一樣，且當時日本的自來水可以生飲；
2. 當時臺灣的自來水可以生飲，且當時日本的自來水可以生飲。

如果是（1），則前文中的考證足以證實原命題有誤；如果是（2），雖然無法提出足以證明原始論述中，對當時臺灣自來水品質的判斷是錯的，但至少也提供了理由去質疑原始論述。

確實在前述論證中，是透過考證日本的官方論點，而不是臺灣的水質資料是否適合生飲，來判斷原始論述的真偽。但無論是考證日本或臺灣的資料，其實也都可以成為驗證原始論述真偽的途徑。在此，我們可以利用「假設檢定」的概念來理解為什麼不同驗證途徑，可以指向同樣的目標。

圖／wikipedia

假設檢定是基於波普爾（Karl Popper）所提出的否證論，由此發展出驗證真偽或運用於統計上判斷是否顯著的方式，亦即如果要證明某一個命題為真，則只要證明該命題的虛無假設（與該命題互斥的所有假設）不成立；反之若虛無假設成立，則代表原命題有誤必須修正。

以檢驗「當時臺灣的自來水，跟日本一樣可以生飲」這個命題為例，這個命題的虛無假設可以有非常多種可能，例如：日本的自來水不能生飲、臺灣的自來水不能生飲、臺灣的自來水跟日本的自來水能否生飲的狀況不一樣、臺灣（或日本）沒有自來水等，對於以上幾種虛無假設，由於前文中已經有明確證據證明當時日本的自來水不能生飲。

儘管並未對其他虛無假設提出驗證，但也足以宣告原始命題有誤。同樣地，如果能驗證其他虛無假設成立，也都可以否定掉原命題。由此可以發現，要檢驗一個命題的真偽，可以有很多種方式。對於想驗證同一命題的不同人，也可能會提出不同的驗證途徑，而有不同的資料需求或驗證方式。

這樣的驗證方式，被廣泛運用於心理、公衛等仰賴推論統計的學科中。藉此可以試著體會否證論所標榜的科學精神：對於你所想要確認的論點，努力搜尋各種可以否證該論點的反例，再修正論點，並繼續搜尋反例。目的不在於找到永恆正確的真理，而是透過永無止盡的否證試誤，持續地邁向科學真理未明之境。

致謝

本文之完成特別感謝沃草公民學院主編朱家安於哲學與寫作的專業指正；感謝各方評論促使論述更為多元全面；亦感謝某政治人物對此議題的發言，促成深入探討動機。

參考文獻

1. 三立新聞網，〈國民黨來之前自來水可生飲？王浩宇：課本不願意說的真相〉，2018年4月16日。
2. Japan, Ministry of Health, Labour and Welfare, Water Supply in Japan.
3. 沈佳珊，〈日治時期臺灣細菌性免疫醫學發展之研究─從中央研究機構的制度面考察〉，《臺灣學研究》第13期161-184頁，2012年。

〈本文選自《科學月刊》2018年6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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• 文／陳妤寧

隨著民眾的環境永續意識提高，人們不再只關心各項開發案的獲利，更思考著這些建設是否真的能造福子孫。　圖／VitorBitencourt @Pixabay

每天的環評新聞有多少？對任何一個非環評專業的讀者來說，環評的諸多細節足夠讓人暈頭轉向了。環評話題擁有掀起巨大社會爭議的力量，我們卻只能在兩造說詞中惴惴不安的選擇一個看似可信的說法、或著乾脆直接放棄不表態嗎？

到底什麼是環評，這個制度存在的目的究竟是什麼？其實環評不僅是政治角力的過程，也充滿了需要科學知識的評估方法、力臻平衡的制度程序、更有身在其中的人想對現行制度死角提出的提醒。2018 年 4 月 26 日泛科學院的「環評怎麼評？環評委員告訴你」講座，便邀請到李堅明和劉希平兩位委員分享環評的內部知識，讓環評離大眾更近一點點。

李堅明：除了預防和減輕，環評也應促進綠色經濟

臺北大學自然資源與環境管理研究所 李堅明，任 2015-2019 年環評委員。攝影/李虹儀

李堅明為近兩屆的環評委員之一（自 2015 年始，2019 年止），同時也在臺北大學自然資源與環境管理研究所任教。伴隨著他的自我介紹，便一邊展開了環評委員任期設計的說明——每屆的任期為兩年、兩屆後則必須卸任，而每次改選都會留下一半的委員進行經驗傳承。而全數 21 位委員中，分別會有 7 位來自於政府部門，14 位來自民間或學界，分別就文化資產、空污、水質、健康風險、氣候變遷、社會經濟等不同專業領域進行評估把關。

「在不同的評估專業之間取得一致性的標準，非常重要。」

在人類無可避免的開發需求下，盡可能創造雙贏

「只要有開發，就不可能不對環境造成影響。只是這個影響的程度能夠被減輕到多小？」李堅明認為，開發是人類生活中重要的一環，但良好的環境條件，比如乾淨的水、空氣、木材、生質能源、土壤，對於人類的健康福祉也同樣具有非常重要的價值。開發和環保這兩者之間固然時常彼此角力，但李堅明更希望透過打造成熟的綠色經濟模式，從中創造雙贏。

舉例來說，離岸風機的鳥類監測停機管理機制、以及離岸風機打樁工程的減噪技術，都是把人類對於保護環境的那份期待，投注進入更有效率、衝擊更低的技術研發後而有的環境友善工法。此外，如果大眾對於企業社會責任（CSR）也有更深刻的要求，則可以促使企業不只是在業務之餘從事慈善活動、而是在事業開發的過程中就以友善環境的標準去執行，更能對投資人展現出企業的能力與水準；這樣的理念也可以套用至—金融機構的赤道原則，將環評表現列入企業融資的信用考察之中，那麼環評制度亦可以推進綠色金融的發展。

舉凡事前的預防預警、衝擊減輕或補償要求（「例如若開發需要要大規模砍樹，那就要在其他地方植林，如果存活率不足，甚至必須要求栽種兩倍的的數量」）、以及事後的管理監督，環評在台灣都對開發案具有最大的控制壓力，特別是環評委員所握有的「否決權」、屬於他國環評制度中少有的設計，開發案進入提交環評大會的階段後是個關鍵，「只要一個委員有疑慮，案子就需要進行不記名表決。」

「只要有開發，就不可能不對環境造成影響。只是這個影響的程度能夠被減輕到多小？」李堅明。攝影/李虹儀

要讓環境更好，還需「上位政策」配合，不能只寄望「環評制度」

但李堅明也相信，台灣的環評制度既然年輕、就還有更多可以更臻完善的地方，而且這些壓力與期待不應全部壓在「環評制度」四字招牌上，還需要其他主管機關的規範協助、以及國家上位政策的一致引導。「舉例來說，因為國家現在有了 2025 年能源轉型配比（再生能源 20%、燃煤發電 30%、天然氣 50%）的目標、離岸風電也通過了政策環評，如此一來在評估個案時就可以有清楚的依據。」與之相反地，雖然政府已在 2017 年公布溫室氣體減量目標，但因尚未推無法連結至個案的清楚規範，「於是目前法制上只能要求『減排』，如此一來，現在的個案開發進程很可能導致國家的溫室氣體檢量目標無法達成。」

除此之外，審查案量負擔過大、議事的程序發言冗長、以及開發計畫停滯時間過長（由於環境狀況已改變、必須仰賴環境差異分析），都是影響環評品質的細節關鍵。

環評制度並非全然完美，政府單位的思維與領導方式也在環評過程中扮演重要角色，立法單位審查制度立意良善，但其龐雜的議程也常造成環評失準疑慮。　圖／Jiang [CC BY SA-3.0] via wikipedia

劉希平：不只開發案要可受公評、評估方法本身也要能受到檢驗

輔仁大學公共衛生學系劉希平。攝影/李虹儀

另一位環評委員劉希平任教於輔仁大學公共衛生學系，在輔大擔任總務長的期間逐步建立了電力監控系統、申請老舊建物使用執照、並且改善排水系統；應用了自己在土木工程、化學、和物理的所學。而環評的科學面同樣需要結合複雜的專業知識，其中最重要的共同精神在於必須「可再現、可討論、可驗證」，讓不只開發案可受公評、環評方法本身也能受到檢驗。

根據原始的資料來源，進行有公信力的科學評估

如果只憑開發單位上繳的文件進行判斷，「那麼結論必然都是對環境衝擊甚小。」原始資料的來源更顯重要，以空氣品質的的參考依據來說，環保署空氣品質監測站因為例行進行儀器校正與維修、長期進行空氣品質的實證預測，便屬於較有品質和公信力的資料來源。

繼續以空污評估為例，最重要的科學任務在於建立模式，以預測開發案在施工或營運階段時對空氣品質的影響，「就像預測颱風路徑一樣，沙塵暴或霾害的路線也是可以模擬預測的。」為此，需要對大氣狀況、風向風速、地形氣流、以及污染物在大氣環境中的化學轉化、重力沈降、遭遇水體溶解或沖刷、植物或土壤吸附等去除機制皆有全盤了解——風強會吹散污染源、風弱則對當地汙染最深重、風向和地形決定了哪個方位最受影響。而當地人群的生活樣貌又是如何？有時候環評之所以做出較保守的預估，便是為了保護較易受影響的敏感性族群，例如幼兒園。「因為必須先模擬最惡劣的情形，例如最大污染時、最大污染日，所以有些次要的空汙自然去除機制會先略過不計。」

汙染監測除了保護居民，也是保護工業的一個方式。　圖／bhumann34 @Pixabay

風險評估：如何決定某項危害的大小？

「風險評估的四大步驟是危害鑑定、劑量效應評估、暴露量評估、以及風險度推估。」毒性取決於劑量，除了分別依致癌性或非致癌性來分析目標物，也要了解範圍內居民的生活形態、活動模式、飲食狀況，才能推估暴露族群的致癌與非致癌機率。舉例來說，若你久久去一次燒烤店，並不會蒙受其害；但如果你的職業場所就是燒烤店、或是和劉希平老師當年第一份研究農藥檢測的工作一樣——必須長期接觸有毒物質，那麼便屬於高風險族群了。

風險評估除了考慮環境因素，個人的飲食、生活型態也需考慮進去，例如夜市攤商與遊客的油煙暴露量就有明顯差異。　圖／Robert_z_Ziemi @Pixabay

「生命預期損失（Loss of Life Expectancy，LLE）」便是為了估算各種風險源對壽命長度影響而產生的一種估算方式，假設每人平均壽命八十年、且終生暴露在該風險源下，那麼會損失多少天的壽命？雖然 LLE 使不同類型的風險有了可以互相比較的基準，但劉希平也提醒，實際上生活中會多種暴露程度不一的風險源同時並存，因此特定風險源的可接受 LLE 值未必有標準答案。

科學檢測技術日新月異，劉希平認為很可能十年後的發展會要求檢測更精細，「例如 PM1 也要測，或是測更多元化的項目。」

現有的環評制度著眼於平衡開發與環境需求，雖然不盡完美，但對環評委員來說，是目前手邊短期內所能獲得的最佳工具。各項科學技術與環境挑戰皆在不停進步，當我們展望未來，環評制度與內容必然將隨時間調整；讓我們期望未來的開發案，能出現更減輕環境衝擊的技術。未來的環評的制度與及其相關的法規、技術也能夠更進化、成為人們行使各項判斷、追求永續發展的利器。

本次活動主持人，廖英凱。攝影/李虹儀

• 當天講座線上問題討論整理：〈環評怎麼評？讓環評委員告訴你〉活動Q&A

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臺灣是個很重視理工科的社會，大部分高等教育大專院校都有理工科系，大量菁英是往理工醫農發展，臺灣的高科技產業、生醫產業和農業科技等工業也頗有競爭力。可是詭異的是，臺灣社會卻充斥許多偽科學論述，感覺和講求理性和科學的社會差距頗大，讓許多有識之士感慨。

社會充斥著許多錯誤的訊息與論述　＠Pixabay

科學，屬於全世界人類共同的寶藏

其實，科學是個很奇葩的人類文明活動，科學講求實證的精神，是少見的。人類文明大多數的時間中，都是流行道聽塗說的，也就是從別人口中打聽消息和知識，而非自己花時間理性地去分析和驗證。很多祖父母流傳下來的傳統智慧，故然有一定的道理，但也有不少因為時空久遠而失效了，而過去人們在不知其所以然的情況下，仍然遵循著許多成規，無論是在耕種、醫藥、廚藝、手工藝等等，形成一代代墨守成規的現象，甚至對老祖宗崇拜，認定古代比現代先進的觀念。所謂的科學精神，從人類整個大歷史來看，似乎只是這幾百年來，少數菁英的專利。

過去談到科學的興起，一般會追溯到哥白尼那時代的科學革命。可是科學是中世紀結束後，平白從歐洲冒出頭的嗎？其實，再從更早前追溯，科學是誕生在古希臘時期的，後來羅馬興起後，羅馬繼承了希臘的哲學。當羅馬因為異族入侵和宗教勢力崛起而衰落後，阿拉伯人繼承了古希臘哲學。當時開明的阿拉伯人求知若渴，恨不得把全世界的知識都翻譯成阿拉伯文。

中世紀歐洲無疑是遠比阿拉伯世界落後無知的，歐洲學者是接觸了阿拉伯學者後，才再把希臘羅馬這個他們稱為古典時期的哲學傳回歐洲，開啟了恢復古典人文主義的文藝復興，歐洲人重新學習到了科學後，才一躍成為世界的霸主。由此來看，科學這個文明活動，在人類的大歷史，僅僅起源一次而已。科學從希臘人流傳到羅馬人、阿拉伯人又流傳回歐洲，再向全世界傳播，科學已絕非是某個民族、文化的專屬文明活動了，是全世界所有人類的共同寶藏。

拉斐爾所畫的雅典學院 (畫作) ＠ wikipedia commons.

亞洲諸國，在見識到了歐美列強的船堅炮利後，痛下決定研習西方的理工學問。很可惜的是，儘管投入很多的資源，臺灣社會似乎仍和科學精神脫了節似的。甭說是一般民眾，不少科學工作者也相信星座算命等等，工作上的科學顯然和生活中的信仰是可以完美的區別開來的，這或許也算是種特色吧。

可惜，我們的大腦更擅長以訛傳訛

從演化生物學的角度來看，我們人類的大腦，主要並非演化來學習科學的，而是用來討論八卦的。這就是為何書中的那些偽科學新聞傳播力無遠弗屆。是的，比起學習科學，我們的大腦更擅長以訛傳訛，與其認真探討重要的公共政策，我們更加愛好腥、羶、色的新聞。

可是我們人類這種動物，和近親黑猩猩最大的不同是，我們有更發達的大腦前額葉，負責高階的認知功能，讓我們有計畫、組織、問題解決的能力。這些高階認知能力，雖然在演化初期並非是用來解微積分習題的，但這樣的能力卻剛好也能用來學習科學，這也是為何身為人類，我雖然不擅長數學，可是至少在高中和大學還是把微積分勉強修過了。儘管學習過程是吃力的，可是只要透過努力，任何科系的學生能夠至少掌握基本的數理能力。

人類擁有比黑猩猩更發達的大腦前額葉。圖／Esther Dyson　＠flickr

有了科學，人類創造出物質文明盛世

我們有了科學的思維能力後，能夠解決更多的問題，而創造出這個人類物質文明的盛世，我們突破了馬爾薩斯陷阱，我們喂飽了更多更多的人口，在現代社會中，我們也有更先進的醫療，許多過去動不動會喪命的「小病」，現在只需吞幾顆藥丸或在醫院裡躺幾天就能根治了。更甭提我們有了乾淨的食水和食物，還有衛生設施，以及許多疾病的疫苗和抗生素，不需像古人要生養一大堆小孩，只為了讓少數幸福兒能夠活著長大成人，這一切都拜我們在科學上對微生物的正確認識。

我們擁有的不僅是更健康的身體和更長壽的餘命，我們也拜科技的進步能夠周遊列國，即使宅在家也能透過網路中花幾小時取得過去古人窮盡一輩子才接觸到的知識。我們甚至能夠輕鬆地無時無刻和千里之外的親友聯繫。我們利用知識創造出更多知識，也能夠用更快的方式傳播知識。然而水可行舟、亦可逆舟，網路的便利也讓不良資訊的傳播更加無遠弗屆。

比起學習科學，我們的大腦更擅長以訛傳訛。圖／Sarah_Ackerman ＠ flickr

相較我們的科學和科技進步，以訛傳訛和嗜好腥羶色，不需要高階認知能力，更不需要受過文明教育。我們的大腦既然不同與其他動物，而有高階認知能力，那麼放任自己不使用判斷力和獨立思考的能力而誤信、傳播以訛傳訛的偽科學資訊，那麼不是在蹧踏我們身為人最可貴的理性思考能力嗎？我們人類最可貴的能力不就是用大腦思考而非受制於慾望嗎？

我們應該擁有判斷力與獨立思考能力。圖／Pixabay

臺灣已經進入了高速發展的工業時代，要立足這個得來不易的文明社會，放眼世界在地球村中競爭，臺灣社會需要的是有更多人能夠進行理性的思考、分析和判斷，從經濟、食安、健康、能源等等議題中尋求更好的解決方案，而迷信政客和名嘴的情緒化口號和治標不治本的短期支票。

「認同請參與」，一起來善用大腦吧！

黃俊儒老師領導的「科學新聞解剖室」，藉著《新時代判讀力：教你一眼看穿科學新聞的真偽》，就是要用各種有趣但值得懷疑的新聞案例，來告訴大家該如何用善用大腦的理性思考能力來判斷真偽是非。

一旦談到臺灣主流媒體中的科學新聞，很難忍住不抱怨。不過單純抱怨並非是建設性的，也不需要發揮到優異的高階認知能力。更好的方式是透過自己的努力，打造一個更有利科學傳播的新媒體，很令人慶幸的，這樣的努力從十幾年前的科景到今天大受網民歡迎的泛科學，一群一心想要創造更好的科學傳播環境的朋友，一同努力從各種不同角度，用自己的專業來為網友們深入淺出地解說各種現代背後的原理。

泛科學在這幾年的成就是大家有目共睹的，在不少事件爆發後，甚至超越傳統主流媒體而成為許多讀者最信賴的資訊來源。其中的「科學新聞解剖室」在一些似是而非的資訊在網路中如病毒般地散播後，跳出來的嚴謹打臉文，也是不少朋友臉書動態牆中大家瘋狂分享的。打臉文的科學傳播方式，應用得當也不失是個做科普的好方法，因為人類大腦也嗜好衝突，許多賣座的小說、電影、電視劇就是善用了這點而大賣。危機就是轉機，偽科學新聞也可以化為學習正確科學觀念和知識的良機，我們不必為臺灣的媒體環境的灰心。

「認同請分享」仍不夠積極，我們更該進行的是「認同請參與」，如果認同這個善用大腦理性分析和學習的活動，何不一同來共襄盛舉呢？

本文為《新時代判讀力：教你一眼看穿科學新聞的真偽》推薦序

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2018 年的世足正在俄羅斯如火如荼地展開，當你買好了啤酒炸雞爆米花時，電視中傳來悠揚的國歌旋律，有些平和、有些激昂，但是，你真的曾經細聽這些歌曲嗎？它們背後可是藏著許多愛恨糾葛呢！

你是不是已經準備好為支持的隊伍歡呼了呢？圖／By Pexels @Pixabay

想唱國歌沒得唱，說起來都是淚

在這屆小組賽 B 組第一輪中備受矚目的西葡大戰，我們就可以非常清楚地看到兩國演唱國歌時的差異。

你可以看到許多葡萄牙人在演唱國歌時激動不已，這首《葡萄牙人》（葡語：A Portuguesa）聽起來慷慨激昂、振奮人心，它的誕生，與葡萄牙的革命之路息息相關。19 世紀末期，王室為了粉紅地圖計劃而加重稅賦，隨後卻又在英國的威脅之下做出妥協。消息傳回國內，群情激憤、質疑君主，共和黨作家於是譜下此曲，激勵同胞們挺身而戰。而在 1910 年革命成功後，這首歌便成為了國歌。

葡萄牙的國歌唱起來慷慨激昂。圖／golazzoo

反觀葡萄牙的對手們可就冷靜多了，西班牙球員們繃著高冷的帥臉，嘴唇緊閉、表情嚴肅，只有偶爾會看見球員或球迷開口哼哼個兩句，咦咦咦？這到底是怎麼回事？

原來，西班牙的國歌《皇家進行曲》（西語：La Marcha Real）是沒有歌詞的。在佛朗哥時代曾經為此曲填詞，但在威權統治結束後，充滿法西斯色彩的歌詞即被廢除。唉呀，這樣每次球賽開場的時候不會有點冷場嗎？老實說，還真的有點。西班牙的奧委會主席對此深有所感，於是在 2007 年時，曾號召過歌詞徵集比賽，只可惜最後無疾而終。短時間內，這樣的小小尷尬可能還是會繼續下去。

• 2014年世界盃西班牙「唱」國歌的片段

另一方面，在世足賽中沒辦法開口唱歌的隊伍還有阿根廷，這倒不是因為有什麼特別的原因，只是因為阿根廷國歌的「前奏太、長、了」！阿根廷的國歌長達 3 分鐘，然而在世足賽時僅有 90 秒的國歌演唱時間，花完了時間都還沒進入副歌，球員們自然也就沒有開口的機會啦！

• 同樣也是2014年世界盃，阿根廷「唱」國歌的片段

唱國歌跟球賽輸贏有關係？

唱國歌這麼有趣，自然有研究者會想來看看，賽前演唱國歌的狀況和獲勝的關聯性，這個研究於今年 2 月發表於《歐洲運動科學期刊》（European Journal of Sport Science）上。

為了查出其間的奧秘，研究人員找出了 2016 年歐洲足球錦標賽的影片，並請來兩位運動心理學的研究生當獨立觀察員。兩人被要求仔細觀察球員們在賽前是如何演唱國歌的，並為 24 隊 51 場比賽的表現以 1（最不熱情）到 7（最不熱情）評分。

他們具體的觀察重點包括了口語以及非口語的部分，科學家們會觀察球員們是否有開口唱、唱了多少國歌（唱得越多表示越有熱情）。同時，他們也會分析球員們的臉部表情和身體語言，比如：他們彼此站得多近、球員們是否會將手臂搭在彼此的肩上。兩人的評分基本上是互相呼應的，而有爭議的部分則會進行充分地討論。

球員們彼此之間的距離也是評分的觀察指標之一。圖／By robci95 @Pixabay

研究團隊發現到，球員們所展現出的熱情程度可以部份預言他們往後賽事的勝負。其中，整體唱得更熱情的球隊總體來說會失較少分（但並不會得更多分）。而另一項很關鍵的是，在淘汰賽階段（不包括小組賽階段）唱得越熱情就越有可能贏得比賽。

唱歌兩樣情，結局大不同

瑞士和西班牙是兩個國歌唱得較不熱情的國家，而這兩隊都沒有在 2016 年踢進八強。另一方面，威爾斯跟義大利則是唱得最投入的國家。結果怎麼樣呢？義大利順利晉級八強，而威爾斯更是一路踢到準決賽。那當年的冠軍葡萄牙呢？嘿嘿，他們的國歌唱得非常熱情。

研究者們試圖針對這些現象做出解釋，他們認為球員們唱國歌時的表現可以看出他們團隊精神。引吭高歌顯示出隊伍的團結以及「我們已經做好戰鬥準備了，要為了團隊（和國家）勇往直前！」

歌唱國歌時的熱情程度除了將己方更緊密地連結在一起，也可能恫嚇敵方。紐西蘭的國家隊在賽前常常會跳哈卡舞（Haka），就有類似的效果。

• 紐西蘭的球員有在開賽前跳哈卡舞的傳統。

當比賽進入淘汰賽的階段時，勝負會顯得更加重要，球隊們也更沒有輸球的本錢，在這個時刻，團隊會最依賴隊員對隊上的付出程度。

熱情不能假裝，真心投入才有好結果

不過，到底是因為熱情而帶來更好的表現，還是更好的表現帶來熱情？有可能的解釋是，足球員們在認為獲勝機率較高時，會唱歌唱得比較積極。但在研究裡面，無法看出明確的因果模式。

你或許會想，為了要贏得更多比賽，國家教練們都該直接叫球員們在踢世足唱國歌時熱情一點。其實，在上一屆 2014 年巴西世足時，英國的經理 Roy Hodgson 就曾指示球員要開口唱國歌。

該怎麼讓大家開口唱歌呢？圖／Reuters

然而，這樣的指示對贏球大概沒有什麼幫助。如果球員們真誠地展現出他們對於國家和團隊的熱誠，可能會因此增進集體的努力程度和表現。相反地，如果球員僅僅是聽命行事，就不太可能會影響勝負了。也就是說，不能只是在唱國歌時表現出積極的樣子，而是要真正投入熱情才行。

當然，這個研究也有一些限制，像是他們並沒有詢問球員本身的意見，只單純使用觀察的方法，這種方式得出的結果可能會跟球員們真正的感受和社會認同有所落差。

國歌歌詞中的明槍暗砲

上面說到了國歌跟球賽勝負的關聯，但是呀，其實如果仔細看看那些歌詞，你就會發現它們根本自帶煙硝味呀！比如說，波蘭的國歌《波蘭絕不滅亡》（波蘭文：Mazurek Dąbrowskiego）裡頭，就挑明了他們與瑞典之間的矛盾：「就像恰爾涅茨基到波茲南，結束瑞典人的占領，為了保衛我們的祖國。」

另一方面，德國國歌《德意志之歌》（德語：Das Deutschlandlied）就顯得有點太囂張了，歌詞強調了德國當時的四個天然分界：「從馬斯到默默爾，從埃施到貝爾特。」尷尬的是，當初劃分的地方現在卻是荷蘭、立陶宛、義大利和丹麥的領土，所以，現在演唱國歌時，大家通常都會直接從第三段唱起。

到處都是德意志領圖？恩咱們還是別那樣唱吧。圖／Giphy

而在各隊唱國歌的時候，你或許也會發現有些球員沒有開口，這倒不是因為他們嫌歌不好聽（？）而是因為許多球員都有移民背景，自然也有多元的國族認同。

國歌溫馨情，世足最美的風景

但是，難道國歌一定要這麼針鋒相對嗎？還要背負上贏球輸球的沉重負擔？才不呢，這一屆的世足開賽前就曾經出現了祕魯和丹麥兩國間的「溫馨國歌情」。

可愛的祕魯隊睽違了 36 年終於回歸世界盃，興奮之情溢於言表。祕魯足協在開賽前（5 月 23 日）向同小組的各隊送上了祝福，而暖心的丹麥隊則用非常溫馨又認真的方式回禮給了本屆世界盃的首場對手：

丹麥不僅請來許多球壇上的足球巨星，甚至特別改編了自己的國歌歌詞，並將改編過的曲子獻給了祕魯。兩隊都致力於讓隊伍間的競爭顯得友好，也讓人發現了國歌居然也能成為運動精神的體現方式。不過，友好歸友好、贏球歸贏球，丹麥還是在 6 月 17 日一比零贏了祕魯，獲得世足首勝。

看完了關於國歌背後的種種趣事，下次看球賽時不妨多觀察一下各隊是怎麼唱歌的，誰知道呢？說不定將它當成運彩購買指標會比章魚保羅來得更厲害？

• 如果你對各國的國歌很有興趣，可以來聽聽看網友精心整理的歌單。

參考資料：

• Matthew J. Slater, S. Alexander Haslam & Niklas K. Steffens (2018) Singing it for “us”: Team passion displayed during national anthems is associated with subsequent success, European Journal of Sport Science, 18:4, 541-549, DOI:10.1080/17461391.2018.1431311
• Why football teams who sing their national anthem with passion are more likely to win The Conversation, 2018.06.07
• Spanish national anthem: Composer Victor Lago offers solution to wordless ‘Marcha Royal’ without fascist overtones Independent, 2015.10.19
• 《葡萄牙人》 維基百科
• 《皇家進行曲》 維基百科
• 《阿根廷國歌》 維基百科
• 《波蘭沒有滅亡》 維基百科
• 《德意志之歌》 維基百科
• 《有一處好地方》 維基百科

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• 採訪編輯／歐柏昇　美術編輯／張語辰

中研院環境變遷研究中心的王寳貫主任，除了以雲物理的研究聞名，也致力於歷史氣候的研究。他從古代文獻中尋找線索，了解過去的氣候變遷，也發現氣候經常影響著人類歷史。

冬天打雷，代表什麼徵兆呢？　圖／Unsplash, Leon Contreras

氣象學家王寳貫，從小有個特別的興趣，就是閱讀古文。他說，小時候父親買了很多古書，「他其實自己沒有時間看，都是我在幫他看！」於是，《史記》這些書在小學就已經讀過了。

小時候讀古文，王寳貫一直有個疑問：為什麼冬天打雷不祥？他始終無法得到解答。後來進入台大地理系氣象組（現在大氣科學系的前身），老師也無法回答這個問題。直到他前往美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）留學，終於有了解惑的契機。那時，他看到中國大陸氣象學者竺可楨寫的一篇文章，談中國五千年氣候變遷。其中有條曲線，是利用古代文獻中「物候」現象的資料，拼湊出的中國歷史上氣溫演變曲線。

物候現象，例如燕子的來去、河水是否結冰。通常燕子應該某一天到，但今年燕子比較晚到，可能就代表今年氣候比較冷。若今年河水異常結冰，也表示氣候較冷。

中國歷史氣溫變化曲線（竺可楨，1973）。（此圖資料以年份為準，左側朝代為輔助說明之標示，故部分年份與朝代年代會有些許差異）　圖／王寳貫提供　圖說重製／歐柏昇、張語辰

到底為何冬天打雷代表不祥呢？

王寳貫看到竺可楨的研究方法，覺得非常有意思，直接從古代文獻來研究氣候。於是，他翻找二十四史，將氣象相關的資料找出來。目的就是解答多年的疑惑──為什麼冬天打雷是不祥的徵兆？

整理了史書中關於冬雷的紀錄之後，王寳貫把過去 2000 年中每 30 年的冬雷次數統計出來。最初猜想，冬天打雷應該是在比較溫暖的年份，因為溫暖的時候對流比較旺盛，產生雷雨，就會打雷。

王寳貫統計中國過去兩千年的冬雷次數，與溫度、降塵的關係。圖／王寳貫提供　圖說重製／歐柏昇、張語辰

沒想到，跟竺可楨的曲線一比之下，結果跟王寳貫預期的剛好相反。也就是說，冬雷多的時候，都是冷的年份，而且兩者的關係性還好得很！

做研究好玩的就是，你以為是那樣，結果卻跟你想的相反。

那為什麼冷的年份容易出現冬雷？目前還沒有定論，但王寳貫有個暫時的解釋：冬天產生雷雨，表示對流旺盛，但這個對流不一定是「熱對流」，而可能是冷鋒的對流。冷鋒附近，對流本來就比較強，而如果冷鋒後面的冷氣團特別冷，冷暖的對比特別強，在氣象上「斜壓性」強，容易造成「斜壓不穩定」。斜壓不穩定，容易造成強的對流，比較有可能造成雷雨。

回到「冬天打雷不祥」的說法，古人說「不祥」應是有反常現象，而冬雷伴隨的反常，就在於該年天氣寒冷。天氣寒冷，又對社會與政治有何影響呢？

氣候影響歷史：乾冷的氣候容易造成社會動亂

天氣乾冷的時候，農作物收成相對也較差，老百姓沒東西吃，只好搶糧倉、發生社會動亂。王寳貫舉例，明代末年進入了「小冰期」，氣候變得乾冷，發生大規模的旱災，民不聊生。李自成、張獻忠成為「流寇」，應與小冰期的氣候背景有關。

王寳貫說，也許明末的皇帝不是真的比較糟，而是運氣不好。相反地，大家會說唐太宗很英明，但現在知道唐代氣候溫暖，因此唐代的盛世可能也與此氣候條件有關。

從整個歷史氣候來看，統治體系比較不穩定的時候，往往發生在氣候比較不好、容易產生動亂的時期。

天氣乾冷，也與戰爭的頻繁有關。王寳貫曾與一位中國大陸學者合作，統計歷代戰爭的次數。他們發現，戰爭的次數，與冬天打雷的次數，呈現統計上很高度的相關。冬雷多的時候，戰爭會比較多，而且中國歷史上的邊界也會相對南遷。這顯示了天氣乾冷的時候，漢人與北方民族可能產生較多摩擦。

透過古代資料，了解今昔氣候大不同

王寳貫還曾經依颱風登陸站點，統計過明末清初的颱風路徑。他發現，當時的颱風幾乎都停留在廣東沿海一帶，不會北上到福建、浙江。

這個結果和現在的氣象理論吻合：颱風需要溫暖的海面才能維持，但是明末的小冰期氣候較冷，海面也就比較冷。於是，颱風只要往北一點，就沒有足夠的溫暖海面供應水氣、能量，很容易消散掉。

此外，王寳貫分享了一個有趣的例子，說明從古代詩文裡，也可看出東亞季風區的特性。

南宋詩人趙師秀，在 《約客》這首詩這樣寫：「黃梅時節家家雨，青草池塘處處蛙」。如果只看了那首，會以為黃梅時節每一家都下雨。可是，南宋時期另一位詩人曾幾的《三衢道中》，又寫道「梅子黃時日日晴，小溪泛盡卻山行。」看了這首，卻會以為黃梅天氣應該都很好。但是，南宋時期又有一首詩寫說「熟梅天氣半晴陰」，梅子熟的時後，天氣半晴半陰，出自戴復古的《初夏遊張園》。

你說，是家家雨、日日晴還是半晴陰？都有可能。東亞季風區的特點，就是它的天氣變率特別大。

甲骨文暗藏商代氣候的密碼

中研院引以為傲的甲骨文藏品，不僅是歷史文獻的紀錄，也可以用以進行氣候方面的研究。當中國學者還在關注古文字的意思時，德裔美籍學者魏復古（Karl August Wittfogel）從一個很有趣的思路來研究甲骨文：試圖從 317 片有時間記載的甲骨片推斷古代氣候的資訊。

例如，這片商代卜辭，是卜整個「旬」（一旬為 10 天）的有關天氣。卜辭作：「癸亥卜，鼎(貞)，旬。二月。乙丑，夕雨。丁卯，明雨。戊(辰)，小采日，雨，風。己(巳)，明啟。壬申，大風自北。」　圖／中央研究院歷史語言研究所藏品：《殷虛文字乙編》（一九九四）圖版一六三片（如需轉載本文，請另向中央研究院歷史語言研究所申請此圖授權）

魏復古看了上萬片甲骨，蒐集具有天氣紀錄的卜辭。其中一項有趣的推論是這樣的──現在中國北方冬天不太會下雨，然而商代的卜辭中，冬天仍然常問未來幾天會不會下雨，這表示商代的氣候應比現在暖濕。

除此之外，魏復古還從打仗的季節，推出乾季、雨季的時間，因為下大雨的時候並不適合打仗。他的結論不能說完全正確，但是提供了許多有意思的思路。

從古代氣候研究，到歷史氣象資料庫

王寳貫幾年前回到中研院之後，展開了一個更龐大的計畫，把氣象相關的歷史記載，製作成資料庫。

我們現在把文字記載完全變成電腦編碼，降雨、下大雨、大雪都編一套碼，一套歷史的編碼系統，把它數位化。

這套系統，將結合中研院歷史語言研究所范毅軍研究員製作的中國歷史 GIS 地理資訊系統，讓學者可以很容易地查詢歷史上某時、某地的氣候資訊。這個開放資料庫即將上線供所有人使用，未來將造福許多領域的學者。例如想要了解古代社會的動亂是否與氣候有關，或想了解疾病的發生與氣候、環境背景的關係，都可以利用這套系統。

王寳貫期待歷史氣候與地理資料庫完成後，可以更容易做統計研究，鑑古推今，探究氣候與環境的變遷。　攝影／張語辰

延伸閱讀：

1. 每天看到的雲，藏著什麼大學問？
2. 王寳貫的個人網頁
3. 王寳貫，〈從歷史文獻看氣候變遷〉，《科學發展》第 356 期，頁 52-59，2002 年。
4. 王寳貫，〈怎樣從甲骨文導出商代氣候〉，《科學發展》第 360 期，頁 70-75，2002 年。

本著作由研之有物製作，原文為《冬天打雷為什麼是不祥之兆？氣象學家有解釋》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。

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• 採訪編輯／歐柏昇　美術編輯／張語辰

雲，是氣候模式中非常難預測的一項因素，卻與全球暖化、空氣污染等環境議題密切相關。中研院環境變遷研究中心的王寳貫主任，研究領域從小尺度的粒子運動，一直到大尺度的風暴，試圖解答雲與環境的課題。

本文專訪氣象學家王寳貫，從物理的角度認識「雲」。　攝影／張語辰

雲到底是什麼玩意兒？

看到一朵雲在飄，我們很容易誤以為一朵雲就像一棵樹、一顆蘋果，是「一樣東西」。

一朵雲其實不是真的「一樣東西」，只是彼此關係很淺的一團水珠的集合。

一朵雲飄動的過程中，「內容物」其實不斷在變動，裡面的水珠有的長大、有的則蒸發。飄過來之後，很可能一開始的水珠已經全部換掉了；即使雲的形狀看起來沒有變，但雲的內容物很可能有了天翻地覆的變化。

天氣預報裡常說，颱風從海上過來，「在臺灣登陸」。讓人錯覺似乎有某樣東西從太平洋移動到臺灣，但事實上最主要是把這個「運動」傳過來。颱風抵達臺灣的時候，它的空氣已經不同於原來生成時的那團空氣，而是「氣流的運動」傳到了臺灣。

好比往池塘丟一塊石頭，水波跑出去了，但是水面上的小樹枝並不會隨著水波往外跑，只會上下動。颱風就像波動一樣，波動的形狀跑出去了，但是水氣的材料留在原地。

如果地球上沒有雲，會怎麼樣？

一般用氣候模式來推估未來氣候的變化，裡面有個很大的不確定性，就是在於「雲」。事實上，人類對雲的了解很不足。一朵雲可以支撐多久？什麼地方可以產生雲？這些問題很難回答，卻有重大的影響。

假設地球上沒有雲，會發生什麼事嗎？首先，雲的來源主要就是水蒸氣。

如果把地球上的水蒸氣都拿掉，那地球上的平均溫度會比零度還要低。

地球誕生的早期，氣體被埋在地下，經過火山活動釋放出來，其中很重要的物質就是水蒸氣，使地球溫暖到平均攝氏十五度。空氣中有了水蒸氣，上空溫度夠冷，就會凝結產生雲。

如果地球上雲太多，會怎麼樣？

從外太空看地球，雲是地球上最白的部分，可以把陽光反射回去。地球上如果雲很多，「反照率」就很強，地面上受到的太陽輻射少，就會變得比較冷。

金星在夜空中之所以明亮，除了由於距離地球很近，也因為整個星球被一層雲包住，反照率強，陽光照射時就看起來亮晶晶。金星上的雲是硫酸，顏色沒有那麼白；而地球上的雲是白色的，反照率更強。假使地球上的雲非常濃厚，太陽的能量通通被反射，地表就會進入寒冬。

（左）地球的雲是白色的，雲的厚度較沒那麼厚。（右）金星表面被厚厚的硫酸雲遮蓋，雲的顏色較沒那麼白。　圖／NASA

為什麼要了解雲的個別粒子運動？

雲對氣候的影響非常大，因此我們需要知道，雲可以在什麼地方產生？一旦產生可以撐多久？什麼樣的雲可以撐久一點？

看似單純的雲裡面有許多種類的小粒子，有小水珠、大雨滴，還有許多冰晶。即使在夏天，很多雲裡也充滿冰晶，因為在兩、三千公尺的高度環境，氣溫得以維持在攝氏零度以下。

為什麼要特別介紹冰晶呢？因為冰晶的運動與雲的物理有關係。雲中的冰晶如果變得夠大、往下掉的時候，如果掉落速度很快，蒸發量就會比較大。就像是夏天很熱，沒有風的時候散熱很慢，但是開個電風扇就會覺得涼快，因為對流作用會把熱量帶走。一旦蒸發量大，就會吸收掉比較多周圍空氣的能量，使得那塊空氣變冷。在同樣氣壓條件下，冷空氣會下沉，而下沉氣流則會使雲散掉。

這些牽涉到許多小粒子、複雜的運動過程，團隊使用精密的流體力學進行分析計算，才得以模擬雲的生成與流動。

風暴上面真的沒有雲嗎？

從前氣象學家認為，風暴的頂端就是雲所能達到的最高界線，再往上是平流層，非常乾燥沒有水蒸氣。一般的長程飛機就是飛在平流層底部，搭飛機時你會發覺那裡一望無際幾乎沒有雲，因為幾乎沒有水蒸氣。

但是，後來由人造衛星收集的資料發現，風暴頂端之上，竟然還有一些雲。有雲就代表有水蒸氣，那這些水蒸氣是從哪裡來呢？

王寳貫團隊研究風暴模型，利用電腦模擬得到了一個可能的結果：經由「碎波」的現象，水蒸氣可以上升到平流層；而且這個現象風暴有關係。在對流層的頂端，因為對流很強，會產生重力波。若只是一般的波動，水蒸氣上不去平流層。但是如果像在海邊突然翻過來的「碎浪」一樣，產生「碎波」，那就可以把物質傳到平流層。

雲頂「倒捲」的形狀，即是「碎波」。王寳貫團隊以電腦模擬碎波的形狀、大小、方位、發生地點，和實際觀測情況相當吻合。　圖／Wang, P. K. 2004: A cloud model interpretation of jumping cirrus above storm top, Geophys. Res. Lett., 31, L18106

在風暴中，碎波會將水蒸氣往上送到平流層，這個現象有什麼意義呢？

平流層上如果有水蒸氣、或者有雲的話，它會使地面的暖化更嚴重。

因為平流層的水蒸氣，溫度非常低，特別容易吸收地面上傳過來的紅外線。

過去談全球暖化，主要談「二氧化碳」，沒有考慮到平流層上「水蒸氣」的問題。而最近研究發現，平流層上的水蒸氣有時多、有時少，持續變化。團隊認為這些水蒸氣很可能是在風暴發生時，經過碎波現象傳送上去的。全球暖化的現象可能會影響風暴的活動，從而影響往平流層上傳送的水蒸氣。而這些水蒸氣又會反過來影響地表的溫度，含量多的時候紅外線不容易傳出去，地面上變暖；含量少的時候熱量比較容易散發出去，就會變得比較冷。

雲和空氣污染有什麼關係呢？

雲要凝結，需要有小的汙染物，也就是所謂「凝結核」。如果空氣真的是非常乾淨，乾淨到一點塵埃都沒有，天空中不會有雲，每天都是藍天。

如果觀察天空，就會發現多數的時候就算是藍天也帶點灰白，代表了空氣含有很多小粒子，聚集吸收了水氣形成很稀薄的雲，壟罩天空。

如果塵埃太多，造成很多稀薄的雲，非常多但是分散掉了，水滴很小而不下雨，你就不會把它叫「雲」，而是叫「霾」。

現在臺灣的空氣污染，除了來自本地以外，還來於自中國大陸、東南亞；尤其在春天，臺灣是這三種空污來源的會合地區。但是，臺灣的空氣污染觀測相當不夠，過去都只是在地面測量。有鑒於空污觀測的不足，王寳貫團隊最近與德國布萊梅大學 （University of Bremen）合作，推動「臺灣大氣化學轉化與污染傳輸」（Pro-ACT3）計畫。

「臺灣大氣化學轉化與污染傳輸計畫」的高空研究飛機。　圖／吳姿蓉提供

合作的德國團隊在 2018 年 3 月開了 G550 高空研究飛機到臺南，進行一個月的觀測，探測臺灣地區、東海及南海上空多種空氣污染物的物理化學性質。這項研究將了解臺灣空氣污染物的傳輸與轉化機制，從中找出未來防制境外空污的方式。

延伸閱讀：

1. 冬天打雷為什麼是不祥之兆？氣象學家有解釋
2. 王寳貫的個人網頁
3. Kai-Yuan Cheng, Pao K. Wang and Chen-Kang Wang, 2014, “A Numerical Study on the Ventilation Coefficients of Falling Hailstones”, JOURNAL OF THE ATMOSPHERIC SCIENCES, 71(7), 2625-2634. (SCI) (IF: 2.672; SCI ranking: 32.4%)
4. Tempei Hashino, Mihai Chiruta, Dierk Polzin, Alexander Kubicek and Pao K. Wang, 2014, “Numerical simulation of the flow fields around falling ice crystals with inclined orientation and the hydrodynamic torque”, ATMOSPHERIC RESEARCH, 150, 79-96. (SCI) (IF: 2.2; SCI ranking: 39.2%)
5. Setvak, M., K. Bedka, D. T. Lindsey, A. Sokol, Z. Charvat, J. Stastka, and P. K. Wang, 2013: A-Train observations of deep convective storm tops. Atmos. Res., 123, 229-248.
6. Wang, Pao K., M. Setvak, W. Lyons, W. Schmid, and H. Lin, 2009: Further evidence of deep convective vertical transport of water vapor through the tropopause, Atmos. Res., 94, 400-408.
7. Wang, P. K. 2004: A cloud model interpretation of jumping cirrus above storm top, Geophys. Res. Lett., 31, L18106., doi:10.1029/2004GL020787
8. Wang, P. K., 2002: Shape and Microdynamics of Ice Particles and Their Effects in Cirrus Clouds. Invited monograph in Advances in Geophysics, Vol. 45, Academic Press, 1-265.
9. 王寳貫，《雲物理學》。1997，國立編譯館（渤海堂印行）。
10. 王寳貫，〈雷公的髮髻〉，《數理人文》第九期。
11. 新聞報導：台德合作測空污　高空研究飛機進駐

本著作由研之有物製作，原文為《每天看到的雲，藏著什麼大學問？》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。

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地表上最怪異的動物

圖 / Matt Chan@Flickr

如果你打算開列地球上最怪異動物的清單，那麼鴨嘴獸勢必輕易入榜。鴨嘴獸真的很怪，以至於喬治．蕭（George Shaw）在 1799 年首度對鴨嘴獸進行科學描述時，簡直不敢相信真的有這種動物。他在自己的著作《博物學家文集》（Naturalist’s Miscellany）第十卷中寫道：「懷疑是否真的有這種動物，不只能夠體諒，甚至值得讚揚。我應該承認，當時我幾乎不敢相信親眼所見之物。」我能了解這種心情。

鴨嘴獸泰瑞。圖／《飛哥與小佛》劇照。　圖／IMDb

當我在澳洲墨爾本的龍柏無尾熊動物園（Lone Pine Koala Sanctuary）看到一頭大大的雄鴨嘴獸時，幾乎不敢相信眼前出現的是真實存在的生物。靠近看，鴨嘴獸更像是精緻的木偶，屬於吉姆．韓森¹最偉大的傑作那類。

蕾貝卡．班恩（Rebecca Bain），綽號「貝卡」，她是動物園的首席動物飼育員，也是負責照顧園中兩頭雄鴨嘴獸的人之一。她很好心，讓我私下滿足對動物的好奇心。她發出哨聲，把巢中比較老的雄鴨嘴獸召喚出來。牠具備了河狸的尾巴、鴨子的喙、水獺的腳。雖然牠的這些特徵全都奇怪到無法想像，不過鴨嘴獸還有一個特徵，強壓過其他怪異之處。我就是為了這個特徵才到澳洲來，只為親眼見牠一面。你要小心雄鴨嘴獸，因為在已知的 5416 種哺乳動物中，唯有雄鴨嘴獸才具備毒刺。

雄鴨嘴獸用位於腳踝的毒刺打架，藉以爭奪雌鴨嘴獸。目前已知有十二種哺乳動物會分泌毒液，除了鴨嘴獸之外，都是用咬的方式注入。這十二種哺乳動物中，有四種鼩鼱、三種吸血蝙蝠、兩種大獺鼩（solenodon，長吻、鼠狀的穴居哺乳動物），一種鼴鼠、懶猴以及鴨嘴獸。有些證據指出，懶猴其實可以分為四個物種，這使得總數量增加為十五種。即使如此，能分泌毒液的哺乳動物，三隻手就數得完。

就動物的演化譜系來看，能分泌毒液的物種分布於刺絲胞動物門（Cnidaria）、棘皮動物門（Echinodermata）、環節動物門（Annelida）、節肢動物門（Arthropoda）、軟體動物門（Mollusca）以及脊索動物門（Chordata），人類屬於脊索動物門。和其他門動物相比，哺乳動物中能分泌毒液的物種非常少。刺絲胞動物門包括了水母、海葵、珊瑚，整個門中物種超過九千種，全都會分泌毒液。但是如果要比數量，那麼能分泌毒液的節肢動物，包括蜘蛛、蜜蜂、黃蜂、蜈蚣和蠍子，加總起來絕對是壓倒性獲勝。還有能夠分泌毒液的螺類、蠕蟲與海膽。除了以上這些，脊索動物門中也有能分泌毒液的魚類、蛙類、蛇類和蜥蜴。

Autor: Richter, H. C. The mammals of Australia. by John Gould. (1845-1863) Volume 1, Plate 1, Volné dílo@wikipedia commons

要冠上「能夠分泌毒液（venomous）」之名，得符合數條明確的要求。許多生物是「有毒性的（toxic）」──這些生物含有某些物質（毒素），這些物質少量就能夠引起顯著的傷害。「能夠分泌毒液」、「有毒性的」、「有毒的（poisonous）」這幾個詞，在日常中彼此是可以交替使用的；現代科學家則對這些詞加以區別。有毒的物種和能夠分泌毒液的物種，的確都是「有毒性的」，因為牠們的身體組織能夠製造或儲存毒素（toxin）。

你可能聽說過，任何東西只要劑量足夠，都是「有毒性的」，不過這句話並非完全正確。有些東西大量進入身體之後，的確多少會產生毒性，但若要非常多才能取人性命，那麼這種東西便不是毒素。可樂喝到某個量的確會死人，但是碳酸飲料讓人致死的量實在是太大了（你得一口氣灌下好幾公升才行），所以不算毒素。相反的，炭疽菌（anthrax bacterium）只要一丁點就足以致死。

藉由這些毒素進入受害者體內的方式，可以進一步分類物種是否具有毒性。如果毒素是經由消化道或是呼吸道進入而引起傷害，那麼這種毒素就會被當成是毒藥（poison）。箭毒蛙（dart frog）或河豚（pufferfish）這類「有毒的」物種，必須要等到其他動物犯了錯，才會施予毒素。有些科學家認為，除了「能分泌毒液」與「有毒的」動物之外，還可以細分出第三類具有毒性的動物，稱為「施毒的（toxungenous）」。施毒動物具備毒素，但是比較缺乏耐性。海蟾蜍（cane toad, Bufo marinus）或是射毒眼鏡蛇（spitting cobra）就屬於這類。牠們如果被冒犯者激怒，不用等到對方來碰或是來咬，才能施予，而是主動噴出毒液攻擊。

有毒刺的雄鴨嘴獸

生物要能冠上「能夠分泌毒液」這個鼎鼎大名的稱號，非但要具備毒性，同時得有特殊的方式把這危險的玩意兒送到其他動物體內，也就是要以積極主動的手段幹下毒這檔事。毒蛇有毒牙、獅子魚有棘刺、水母有刺絲胞、雄鴨嘴獸有毒刺。

鴨嘴獸的毒刺不容易發現。龍柏動物園的貝卡在同我講解鴨嘴獸與照顧牠們的方式時，我看著鴨嘴獸後腿上淡黃色有如牙齒般伸出的毒刺。這根毒刺約兩、三公分長，比我想像的還要大。被這麼大根的刺給扎到，就算沒有毒，那傷口也夠痛的了。為了拍攝近照，我的手伸到距離那根刺只有十幾公分距離。想到如果被眼前這頭動物刺到會有多痛，就讓我禁不住發抖。

鴨嘴獸的毒刺。（照片提供：克莉絲蒂‧威爾考克斯）圖／馬可孛羅出版社提供

鴨嘴獸的毒既可怕又恐怖。我聽說被鴨嘴獸刺到造成的傷害之痛，猶如經歷一場足以改變人生的深刻遭遇。鴨嘴獸的毒所造成的劇痛會持續數個小時，甚至數天。紀錄中，有位五十七歲的退伍老兵出外打獵時，路上遇見一隻看起來像是受傷又或許是生病的鴨嘴獸。他擔心這頭小動物的安危，便抱起了牠，好心的回報是右手被刺傷了，叫人想死的疼痛讓他在醫院待了六天。頭半個小時的治療中，醫師便使用了 30 毫克嗎啡（一般病人的用量通常是每小時一毫克），但是幾乎沒有任何效果。老兵說，這種疼痛遠超過服役時遭砲彈碎片刺傷的疼痛。最後使用了神經傳訊阻斷劑讓整隻手都麻痺掉，才讓他覺得好過些。

比起其他有毒液的哺乳動物，鴨嘴獸的毒素還有更奇怪的地方。鴨嘴獸的外型奇特，像是從不同動物的身體部位拼湊出來；牠的毒液中含有的各種蛋白質，也像是從其他動物那兒偷來的。在鴨嘴獸的毒腺裡，有八十三種不同毒素的基因表現著，其中有些基因的產物，很像是蜘蛛、海星、海葵、毒蛇、毒魚和蜥蜴所產生的蛋白質，這就像是有人把各種能分泌毒液動物的基因，全都剪貼到鴨嘴獸的基因體（genome）中。鴨嘴獸從內到外，都是趨同演化（convergent evolution）的有力證據。趨同演化是指在血緣關係相距很遠的物種之間，因為受到相近的天擇壓力而產生極為相似的特徵。除此之外，鴨嘴獸獨特的地方在於牠是唯一已知不是把毒液用來獵食或防禦、而是用來爭奪伴侶的動物。

貝卡把那隻雄鴨嘴獸放回巢箱之前，先讓牠發洩怒氣。她拿出一條毛巾，垂在牠身後，鴨嘴獸馬上欣喜地用後腿揪住毛巾，奮力扭打。牠那全力將毒液注入毛巾的模樣，既可愛又可怕。我在心中默默感謝這頭怪異的動物容忍我的出現。我很確定牠心中所想的是，牠抓住的那條不是毛巾，而是我的手臂。

熊鴨嘴獸憤怒地給毛巾注入毒液。（照片提供：克莉絲蒂‧威爾考克斯）圖／馬可孛羅出版社提供

注解：

• [1]：Jim Henson，美國著名木偶師，也是知名木偶劇《The Mupets》之父。

本文選自泛科學2018年6月選書《毒特物種：從致命武器到救命解藥，看有毒生物如何成為地球上最出色的生化魔術師》，馬可孛羅出版社。

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毫無標準武器配備，卻有一瞬間讓你致命的「孔蛋白」

Chironex 屬的水母。圖／Guido Gautsch [CC BY-SA 2.0] via wikipedia

箱水母是刺絲胞動物門中毒性最強的物種。刺絲胞動物門包括了水母、珊瑚和海葵，屬於最早出現的動物支系。大約六億年前，在骨骼、外殼和腦出現之前，就和其他的動物分道揚鑣了。身為掠食動物，刺絲胞動物缺少了我們所認知的標準武裝，而是在觸鬚上布滿許多含刺的細胞，能在剎那間送出致死的毒液。

箱水母毒液中最致命的成分為造成孔洞的蛋白質，稱為孔蛋白（porin），能在細胞膜上打出孔洞。箱水母身上的孔蛋白，會在紅血球上穿孔，使得紅血球中的鉀流出來，然後血紅素也流了出來，最後紅血球破裂。這樣的細胞破裂稱為溶解作用（lysis），接下來會造成更嚴重的後果，那些鉀的釋出才是水母的致命之處。孔蛋白使得血液中的鉀大量增加，在幾分鐘之內便讓心血管系統崩潰。其他與箱水母類似的水母所製造的孔蛋白也已經找出來，研究其特性並且加以定序了。孔蛋白是一種古老的毒素，和細菌中的孔蛋白很相似。不過箱水母的毒液裡還有許多其他成分，包括類似蛇製造的蛋白質和蜘蛛製造的酵素。

孔蛋白示意圖。　圖／Zephyris [CC BY-SA 3.0] via wikipedia

美國國家科學基金會（National Science Foundation）把箱水母中最大的澳洲箱水母（Chironex fleckeri）稱作「地球上最毒的動物」。這是什麼意思？是能產生最致命的毒液嗎？每個研究毒液的科學家，在其生涯中都會被問及這類問題。這是一種有既定觀點的提問。我們在談論毒液強弱時，都是想著對人類的毒性高低。拿份報紙，看一下跟分泌毒液動物有關的新聞標題，不論這則新聞說的是小男孩在野外活動時被毒蛇咬了，或是發現了一種新毒蛙，怎樣都好，吸引人注意的永遠是這個動物有多毒。那些看似體型小又脆弱的動物，具有擊敗人類的力量，想到這就讓人惴惴不安。箱水母不過就是一團黏呼呼的玩意兒，卻有辦法在五分鐘內殺死一個人。我們可能不經意踩死蜘蛛或蠍子，而有些蜘蛛或蠍子的毒液也可以輕易殺死人類。

在澳洲有「小心水母」的告示牌。圖 / Wikipedia

毒液所造成的威嚇在演化上至關緊要。當某個個體生存和繁殖能力超越其他個體，天擇便會發揮作用。任何會直接造成生存的變化，都會對物種帶來深遠的影響，並且可能左右這個物種的演化。能分泌毒液的動物和某些物種的關係極為緊密，特別是被當成獵物的物種。但是那些毒液對於非獵物的物種而言也一樣致命，因此分泌毒液的動物也影響了獵物以外物種的演化。很多時候這些物種包括了人類。在生態系裡許多複雜的交互作用中，這些動物占有重要的地位，並且影響了地球上的其他物種。

如何知道這個東西有多致命？看看「LD50」

所以說，哪種毒液最為致命，受到幾種因素的影響。最簡單的答案是：能直接注入身體中的毒液最為致命。安潔兒在那天清晨便得到了慘痛的經驗，水母的刺差點殺死了她。有數種科學方法可測量「致死性」（deadliness）的高低，最常用的量表是半致死劑量（median lethal dosage），簡寫成 LD50。LD50 是指能殺死一半實驗動物所需的毒素劑量，通常以毫克／公斤表示：一毫克／公斤的劑量代表在兩公斤的動物身上要施用兩毫克毒素。實驗動物通常是大鼠或小鼠，但是科學家在測試不同的毒素時，也會使用到蟑螂或猴子等各種動物。

LD50 是毒性高低的約略值，某個成分的 LD50 越低就越毒，表示只要些許劑量就會有致命的效果。水的 LD50 高於九千毫克／公斤，所以被認為是無毒的，但要是一口氣喝下六公升以上，就可能會致命（不建議嘗試）。肉毒桿菌毒素（botulinum toxin）的 LD50 估計約為一奈克／公斤（奈克是毫克的百萬分之一），是已知對人類最強的毒素。僅六十奈克的肉毒桿菌毒素就可以讓一般人死亡；只要一小把平均施用下去，就可以殺死全世界的人類。但是許多名流或是太在意皺紋的人，喜歡把少量（例如十分之一奈克）這種化合物（藥名為保妥適〔Botox〕）注射到前額。

使用 LD50 的麻煩之處，在於這個數值只和「致死」有關。實際上，施用的方式會影響 LD50 的高低（例如注射到實驗動物的靜脈或是肌肉中），也牽涉到實驗的物種。在五十三頁的表格中，實驗動物是小鼠，即使如此，施用毒素的方式依然重要。如果科學家把最致命毒蛇海岸太攀蛇（coastal taipan, Oxyuranus scutellatus）的毒液，直接注入小鼠的靜脈中，那麼 LD50 為 0.013；如果使用皮下注射，毒性便降了幾級，LD50 變成 0.099，相差幾乎十倍。此外，我們還沒有測量所有有毒物種的數值，內陸太攀蛇（inland taipan, Oxyuranus microlepidotus）與海岸太攀蛇的親緣關係相近，但是我們不知道哪一種比較毒，因為前者的毒液只進行過皮下注射測試，還沒有靜脈注射的 LD50 資料。

圖／馬可孛羅出版提供

進行 LD50 的測量，需要小心地取得毒液，然後在實驗室中研究毒液的效應。科學家已經研究了很多種能夠分泌毒液的動物，依然還有一些尚未寫在科學文獻上，牠們可能是世界上最毒的動物。

藍圈章魚被認為是世界上已知最毒的動物。　圖／David Breneman [CC BY-SA 3.0] via wikipedia

藍圈章魚（blue-ringed octopus, Hapalochlaena）的毒液中，最主要的成分是河豚毒素（tetrodotoxin），這種毒素的 LD50 是 0.0125 毫克／公斤，可是沒有人測試過天然毒液的強度。安潔兒被夏威夷箱水母（Hawaiian box jelly, Alatina alata）所刺傷，牠的孔蛋白LD50 範圍為 0.005 到 0.025 毫克／公斤，可是沒有人知道一條帶刺的觸鬚會施加多少毒素。類似的狀況還有砂葵（zoanthid），這一類珊瑚具有沙海葵毒素（palytoxin），這種毒素的 LD50 為 0.00015 毫克／公斤，是地球上最毒的物質之一，但是為何這種毒素會出現在毒液中而非散布在全身（用以對抗掠食者），依然是個謎。

許多動物所分泌的毒液還未進行過 LD50  測試。喇叭毒棘海膽（flower urchin, Toxopneustes pileolus）的毒液可能是地球上最毒的了，是已知唯一會致人於死的海膽，與牠親緣關係相近的是白棘三列海膽（collector urchin, Tripneustes gratilla），將其毒素以腹腔注射方式得到的 LD50 推估為 0.05 毫克／公斤，但是沒有人進行過實驗。令人懼怕的伊魯坎吉水母（Irukandji jellyfish）是箱水母的一種，大小不到兩公分，能夠引起伊魯坎吉症候群（Irukandji syndrome），惡化時會造成大腦出血而致死。除非我們真的知道是哪些水母引起這種症狀（目前找到至少有十六種水母是罪魁禍首），並且收集到足夠多的毒液好進行致死劑量實驗（這並不容易，因為有些物種只有拇指頭大小），無法知道牠們真實的毒性有多高。

由於 LD50 是在小鼠或大鼠身上測試而得，並不絕對表示那些毒素對人類而言就是那般危險。不同的物種對毒液的反應各自不同。舉例來說，天竺鼠對黑寡婦蜘蛛毒液的敏感程度，要高出小鼠十倍，高出蛙類兩千倍。某種動物的毒液對大鼠的 LD50 低，並不表示你被那種動物螫咬後一定會死；LD50 高也並不表示對人類安全無虞。研究致死性較好的方式，或許是比對個案的死亡率：人類的死亡百分率。例如每年被澳洲箱水母螫傷的人類，有百分之 0.5 會死亡。即使是可怕的內陸太攀蛇，由於抗毒素已經在一九五六年發展出來，實際上已經不再高度致死了（在此之前，造成的死亡率幾乎達百分之百）。

本文選自泛科學2018年6月選書《毒特物種：從致命武器到救命解藥，看有毒生物如何成為地球上最出色的生化魔術師》，馬可孛羅出版社。

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