編按：在台灣出現過哪些科幻作品？那些故事曾經影響了我們？過去有哪些創作值得注意？本次泛科幻獎特邀楊勝博撰文介紹《世紀末到世紀初的台灣科幻》，介紹近年台灣科幻的脈絡與作品。
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• 文／楊勝博，故事雜食者，喜歡閱讀科幻、推理與奇幻小說，影集、電影、漫畫、動畫都是每日的精神食糧。文章散見於紙本與線上媒體，曾於「故事」網站連載台灣科幻史系列文《一個類型文學的奮鬥史》，著有科幻研究專書《幻想蔓延：戰後台灣科幻小說的空間敘事》。

黃凡《零》書封。圖／台灣文化工具箱

80 年代，台灣科幻從黃凡〈零〉突破通俗與嚴肅文學的疆界，獲得聯合報中篇小說獎首獎，緊接著兩大報各自辦了科幻論壇，接著是中國時報設立了科幻小說獎（後來改為張系國科幻小說獎），台灣科幻的發展可以說來到了第一個高峰。

90 年代，台灣科幻以性別議題為最突出的主題。洪淩、紀大偉是這時期的科幻代表作家。然而，整體來說，當時除了少數有機會出版科幻單行本的科幻作品（如張系國、洪凌、紀大偉、蘇逸平、廖大魚等），或是短篇小說集結出版順便選錄科幻作品的作家（如張大春、黃凡、平路、郝譽翔等作家，但科幻文類的發展，並不是他們關心的事情）之外，廣納各種大眾文學類型的「皇冠大眾小說獎」，也是讓作品得以出版的機會。

進入 21 世紀後，葉李華在交大成立科幻研究中心，開始舉辦倪匡科幻獎，科幻作者又有了可以發表作品的機會，同時也有科幻評論、科學想像等獎項，甚至還辦了科幻中心十年以來的唯一一場研討會。除此之外，還有小型的比賽如超異時空文學獎，讓小說作者有機會讓更多人看到自己的作品。

世紀末的華麗：皇冠大眾小說獎

第二屆皇冠大眾小說獎頒獎典禮。圖／數位典藏與數位學習聯合目錄

1994 年起，皇冠出版社為了慶祝創社 40 週年，創辦了「皇冠大眾小說獎」，每兩年舉辦一次。從他們的活動緣起提到：

「『我們因為尊重大眾而贏得大眾』」「現在我們要設立兩年一屆的『大眾小說獎』，希望邀請更多寫作力量耕耘這塊園地，也希望引起文學界對大眾文學的重視與研究。」，並認為大眾小說是一種「閱讀介面」，是「能夠提供一般讀者閱讀樂趣的高品味作品」，並歡迎各種不同「類型歸屬（如推理、科幻、戰爭、愛情等）」的作品投稿參賽，稿件「文長在八萬字到十五萬字之間」。

因此，投稿的作品類型各式各樣，每屆的首獎作品，類型也大不相同，有以家庭與同性愛戀為主題的杜修蘭的《逆女》、以小兵視角詮釋漢朝名將李廣一家三代生平的張國立《匈奴》，既晴融合推理迷團與靈異故事的恐怖小說《請把門鎖好》等多種類型。其中，第三屆（2000）年的兩本首獎作品剛好都是科幻小說，分別是文旦的《二四俱樂部》和張草的《北京滅亡》（簡體版書名：《明日滅亡１：天啟爆炸》），和徐曉晴的入圍作品《抉擇》。

觀察 90 年代的本土作家的科幻作品，若非作家本身已有文名（張系國、林耀德、蘇逸平、廖大魚），或是獲文學獎青睞，其實都不太容易獲得出版的機會。而在主流文學獎如聯合報中篇小說獎中得獎的紀大偉、王小波，他們所關注的其實並非是科幻文類的發展，而是科幻能為他們的小說主題提供何種幫助。因此，在皇冠大眾小說獎，這個以類型文學作為號召的文學獎中，讓有志於科幻小說創作的作家，在主流文學獎之外，仍有另一片天地。

世紀初的的倪匡科幻獎

第一屆倪匡科幻獎活動海報（可點擊看大圖）。圖／作者提供

時間進入 21 世紀，台灣交通大學科幻研究中心成立，由科幻作家、交大教授葉李華主持，舉辦了從 2001 年到 2010 年長達十屆的「倪匡科幻獎」，除了冠名的香港科幻作家倪匡之外，也邀請了台灣的科幻作家張系國、葉言都擔任評審，之後也陸續邀請文化圈的其他人物，如詹宏志、張大春、黃海、平路、楊照等作家擔任決審會評審。

這樣的人選安排，或許，可以將之視為兩派科幻的大和解。因為，從 70 年代開始，台灣科幻作家，基本上都是站在倪匡科幻的對立面，以張系國強調的嚴肅性與批判性出發，作為台灣科幻小說的評選標準，試著要走出一條不同的發展道路。然而，《幻象》雜誌第八期就曾經刊載倪匡的〈轉世暗號〉，更早之前，張系國也曾依自己的標準，編選了一本倪匡科幻小說選，找出符合他理想中科幻樣貌的作品。不過真正共同作為評審，「倪匡科幻獎」或許還真是頭一遭。

兩派人馬的結合，正好如多年前葉李華所認為的，張系國科幻「陳義過高，以致曲高和寡」，倪匡科幻「過於通俗甚至媚俗」，如果將這兩派的優點相結合，也許能召喚科幻小說的潛在讀者」。而「倪匡科幻獎」的評審結構，也是完成他擷取兩家之長的願望，是開創科幻未來的第一步。除此之外，也將歷屆得獎作品集結出版，並附上各屆徵稿規則，與決審會議的評審紀錄，為倪匡科幻獎留下文字紀錄。

3.5：強迫升級封面（可點擊看大圖）。圖／taaze

然而，即使集結了兩派不同作家，但是整體來說，倪匡科幻獎所培養出的科幻作家相當有限，台灣參賽者中李伍薰和柚臻是比較活躍的兩位作家，前者偏向奇幻文學創作，近年推出的科幻作品《3.5強迫升級》可說是近期的台灣科幻代表作，後者多為創作恐怖小說，但仍使用不少科幻元素在她的作品中。

香港參賽者則有陳浩基和譚劍，不過前者創作以推理小說為主，去年推出以香港警察為主題書寫香港歷史的《13・67》可以說是他的代表作，譚劍在得獎之前，就已經在香港、台灣出版多部科幻作品，如《換身殺手》、《虛擬未來》等，嚴格來說，也不能算是倪匡科幻獎所培育出來的作家。可以說，在培養新世代科幻作家這一項，成效並不是太好。但在延續科幻創作熱度上來講，在這十年的過渡期中，也是有著不可抹滅的貢獻。

在兩大獎項之外：超異時空文學獎

圖／超異時空文學獎官網

在倪匡科幻獎之外，台灣還有一個小型的科幻獎項「超異時空文學獎」，主要徵選的文類以科幻、奇幻為主，另外還有動漫評論獎的獎項。獎項由小羊麥仔、科幻作家高志峰（夏佩爾）、李知昂（梅林‧W）共同催生，小羊麥仔原是奇摩家族「蘇逸平的時空藏經閣」家長，同時發現許多年輕作者，沒有信心參加「倪匡科幻獎」，因此成立獎項，讓創作者有磨練文筆，並獲得具體評論的機會。

第一屆將動漫評論、小說創作共同評審，進行無差別徵文比賽，第二屆開始才將小說創作和動漫評論分開，在倪匡科幻獎之外，開拓了另一塊可以耕耘的獎項。由於是科奇幻小說共同評選，科奇幻作品的比例大概是一半一半。裡面有些作家，後來順利出版了自己的長篇小說（如葉軒《結構殺人》等），然而，在該獎項每年選出五到七篇作品的前提下，這個比例並不算太高。即使如此，超異時空文學獎，至少在倪匡科幻獎之外，為有至於創作科幻的作者，提供了發表作品的管道。

• 本系列文下一篇〈世紀末到世紀初的台灣科幻（二）：台灣科幻的外來譯本與在地創作〉

科幻帶領我們想像未來、解決還沒發生卻至關重要的議題、航向前人未竟的宇宙冒險……

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系列文第一篇：〈世紀末到世紀初的台灣科幻（一）：文學獎與台灣科幻小說〉

• 文／楊勝博，故事雜食者，喜歡閱讀科幻、推理與奇幻小說，影集、電影、漫畫、動畫都是每日的精神食糧。文章散見於紙本與線上媒體，曾於「故事」網站連載台灣科幻史系列文《一個類型文學的奮鬥史》，著有科幻研究專書《幻想蔓延：戰後台灣科幻小說的空間敘事》。

在文學獎之外，我們也可以觀察一下 21 世紀前十年的科幻出版狀況。歷經 21 世紀的頭十年，台灣科幻小說的發展，題材的運用，以及作家對於科幻的理解，相較於 80 年代、90 年代，有了更多的省思與想像。原因之一，可能是自 2000 年以降，翻譯科幻小說不但數量更多，而且重要科幻作家的作品也更為齊全。

外來譯本的多元並進

《我，機器人》蔚為經典，作者設定的機器人擁有可愛的性格。圖／wikipedia

在過去，作品被重複翻譯的歐美科幻作家，大概就是以薩・艾西莫夫（Isaac Asimov）、亞瑟・克拉克（Arthur C. Clarke）、羅伯特・海來因（Robert A. Heinlein）、雷・布萊伯利（Ray Bradbury）等，這幾位科幻小說名家的作品。

自 2000 年以降，法蘭克・赫伯特（Frank Herbert）「沙丘」系列、丹・西蒙斯（Dan Simmons）的《海伯利昂》（Hyperion）、理查・麥特森（Richard Matheson）的《我是傳奇》（I Am Legend）、娥蘇拉‧勒瑰恩（Ursula K. Le Guin）《黑暗的左手》（The Left Hand of Darkness）等名作，甚至連英國「科幻新浪潮」作家巴拉德 （J. G. Ballard）的《超速性追緝》（Crash），都由各家出版社翻譯出版，讓不諳原文閱讀的科幻讀者，視野因此更為開闊。

在這些作品之外，Cyberpunk 類型作品的譯作也較過去完備。除了早有翻譯的菲力普‧狄克（Philip K. Dick）《銀翼殺手》（Do Androids Dream of Electric Sheep？）之外，啟發《攻殼機動隊》、《駭客任務》的重要著作，威廉‧吉布森（William Gibson）的《神經喚術士》（Neuromancer），繁中版終於在 2012 年正式出版。還有尼爾・史蒂芬森（Neal Stephenson）的《潰雪》（Snow Crash）等作品。

除《銀翼殺手》的電影版新作在 2017 上映，下列其他作品幾乎也有改編成電影過。圖／imdb

日本重要科幻作家田中芳樹的太空史詩《銀河英雄傳說》（銀河英雄伝説）、知名作家村上春樹運用科幻元素的《世界末日與冷酷異境》、沖方丁結合 Cyberpunk或生化複製等元素的《殼中少女》、《空中殺手》、有川浩捍衛言論與出版自由的近未來想像《圖書館戰爭》等風格各異的作品。在此之外，還有跨足科幻的推理作家宮部美幸《蒲生邸事件》、恩田陸《時間的齒輪》，這兩部都是和歷史事件有關的時間旅行小說，前者是蒲生邸事件，後者則是著名的二二六事件。輕小說作家谷川流的「涼宮春日」系列作品，也都在這 10 年間在台灣出版。

上述科幻作品中，除了台灣科幻中常見的「太空歌劇」或是火星冒險與建構史之外，更有結合歷史事件與時間穿越劇情的作品，或是開啟現代僵屍與吸血鬼故事的經典名作，駭客與控制社會的大型企業鬥法的賽博龐克作品，以及模仿《坎特伯利故事集》形式，並結合神話與科幻故事，以各種不同文類寫成的跨文類大作。因此，21 世紀的作家如果想要寫作科幻，比起他們的前輩來說，擁有著更多可供參考的素材，而這也為之後 2009 年到 2016 年間的多部傑作，蓄積了相當創作能量。

在地創作的過渡轉化

回到本世紀初，2001-2009 年間的作品，除了走租書店路線的席爾「永生之耀」、「女性世紀」系列、渡寒漠的「天穹之翼」系列、洪淩的「宇宙奧狄賽」系列這類走太空歌劇，或是田中芳樹《銀河英雄傳說》路線的作品之外。還有第七屆皇冠大眾小說獎兩位首獎得主的新作，包括張草的《北京滅亡》續作《諸神滅亡》[1]與《明日滅亡》、文旦再次入圍皇冠大眾小說獎，同樣以生物科技為主題的作品《萬世姻緣》，以上都是2003以前出版的作品。

科幻雜誌《Imagination》的封面，，描繪了一個太空歌劇的場面，而所謂的「太空歌劇」強調故事的戲劇性，而較不在乎科學性。圖／wikipedia

2004 年，平路、黃凡舊作重出，收錄〈驚夢曲〉、〈按鍵的手〉、〈零〉等作品。2005 年，則有李鋅銅以巨型水母入侵台南鹿耳門，引發生態浩劫的《入侵鹿耳門》[2]、2007 年，有李知昂以電腦模式世界戰爭為主題的《創世半島》、蘇晞文借用三大反烏托邦背景，創做限定式互動文本的《穴居時代》，2008 年洪淩的太空科幻史詩《銀河滅》，2009 年有歐陽靖充滿超高層大樓與底層地面兩個社會的《吃人的街》，以及推理作家寵物先生跨文類的科幻推理作品《虛擬街頭漂流記》。

觀察這些作品，可以發現有些作品的概念，來自於對前輩作家的致敬（李知昂《創世半島》之於葉李華的〈戲〉、蘇晞文《穴居時代》之於楊照〈溫柔考古〉等），也有嶄新的場景設定，如《吃人的街》，以及新題材的開發，如《入侵鹿耳門》的生態入侵事件，拍成電影也許可以拍成類似韓國《鐵線蟲入侵》（2013）之類的災難片，或是發展成麥可克萊頓的科幻驚悚故事。

從這樣的脈絡來看，雖然 21 世紀最初的十年，仍多見原本在 80、90 年代台灣科幻的題材，以及太空歌劇故事的延續，但也產生了不少具有新意的作品。新世紀的頭 10 年，其實算是一個過渡期。倪匡科幻獎的評選標準，雖然冠名倪匡，但實際上的評選標準更為接近 80 年代的張系國科幻獎，半以一個離現實並未太遠的科幻設定出發，寫出情理之中、意料之外的作品。

世紀初的還沒結束的第二個十年裡，科幻長篇作品更是不斷增生，出版的數量與品質都有顯著的進步。如果說過去的科幻作品多半以短篇形式存在，可以說台灣科幻已經進入一個長篇作品的時代。也象徵著台灣作家駕馭科幻小說的能力，即將進入一個更為成熟、細節設定更為純熟的年代。

• [1] 張草，《諸神滅亡》（台北：皇冠，2001）。
• [2] 李鋅銅，《入侵鹿耳門》（台北：大旗，2005）。

• 系列文下一篇〈世紀末到世紀初的台灣科幻（三）：台灣科幻小說的創作趨勢〉

科幻帶領我們想像未來、解決還沒發生卻至關重要的議題、航向前人未竟的宇宙冒險……

我們從哪裡來，又將往哪裡去？
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本文系列作品：
〈世紀末到世紀初的台灣科幻（一）：文學獎與台灣科幻小說〉
〈世紀末到世紀初的台灣科幻（二）：台灣科幻的外來譯本與在地創作〉

• 文／楊勝博，故事雜食者，喜歡閱讀科幻、推理與奇幻小說，影集、電影、漫畫、動畫都是每日的精神食糧。文章散見於紙本與線上媒體，曾於「故事」網站連載台灣科幻史系列文《一個類型文學的奮鬥史》，著有科幻研究專書《幻想蔓延：戰後台灣科幻小說的空間敘事》。

21 世紀前十年，可說是台灣科幻的重整期，從倪匡科幻獎的得獎作品中，仍能發現 80 年代張系國科幻獎裡早已出現的題材，但也能察覺不同世代的語言風格，與說故事方式的改變，以及對同樣題材的不同運用與再思考。在新的十年，長篇的在地科幻創作增加，或也能說這段過渡重整期，對於台灣科幻小說的發展有一定助益。長篇科幻小說作品出現多部佳作，主要有幾種不同的創作路線，以下我們就來談談近年來的台灣科幻作品的創作趨勢。

夢境與幻境的現實隱喻

《噬夢人》書封。圖／伊格言數位主題館

伊格言《噬夢人》，透過大量虛構的偽歷史、虛構的維基百科詞條、各種和記憶、夢境有關的儲存裝置，以及生化人與人類的辨識技術等，建構起了《噬夢人》裡的未來世界。作者運用註腳和建構未來兩百年的歷史變遷和技術演變。作為故事主軸，仿生人K的自我認同與追尋的尋根之旅，不但串起了故事中兩百年來的虛構歷史，同時也藉此處理記憶與夢的辯證問題。

《幻艙》書封。圖／taaze

高翊峰《幻艙》透過封閉的避難室場景，所要處理的，是人如何面對想要逃避的事物，並在封閉場景中找尋心靈出口，完成自我重建的旅程。小說內人物活動的空間縮限在避難室之中，整部小說不斷透過各種超現實的畫面做連結，在影像與影像之間不斷穿梭跳躍，也表示著記憶是可以被修改，被重新校正的現實夢境。

兩部小說同樣從夢與記憶出發，但《噬夢人》運用大量註解與設定，架構了未來兩三百年的歷史，並在這樣的背景上進行夢境與自我的追尋，以及人與生化人（嚴格來說是複製人）之間的辯證。《幻艙》則是藉由為數甚多的怪誕身體的描寫，去比擬記憶與時間的不可靠，以及記憶隨時都有可能被竄改（立場不同）的可能，並由此探索現代人內心的恐懼，或是在都市中逃無可逃的無奈情緒。

純文學作家跨足的科幻作品，還有賀錦濱玩弄文字與意義的後現代 Cyberpunk 物語《去年在阿魯吧》（2011）、駱以軍借用機械人身軀重探紅樓夢與思索「女兒性」的《女兒》（2014）等作品，都有各自不同的文學關懷。觀察 1980 年代的科幻榮景，其實大多是由黃凡、平路這些純文學作家，為台灣科幻創造了許多傑作，純文學的科幻想像，早已經在台灣科幻的血液裡存在著，只是當代的作家更能掌握對於科技詞彙，以及建構世界觀與創造長篇作品的能力。

現實脈絡與科幻的結合

上世紀 80 年代，面對消費社會帶來的問題，作家也此以作為科幻小說的靈感來源。2010 年代，以社會議題為題材的科幻作品又再次復甦，這年代的作者希望透過自己的作品，讓讀者接觸平常可能未曾留意的議題，並在讀完小說之後，實際去了解相關新聞與知識，形成一股改變社會的力量。

《複眼人》封面。圖／taaze

吳明益的《複眼人》（2011）。故事描述在未來，巨大的垃圾漩渦襲擊台灣東海岸引起的生態浩劫，以及大自然的反撲。故事中的科幻設定，是那個巨大的垃圾漩渦，不但能夠聚集成為完整的島嶼，甚至能讓人生存其上，最終將撞上台灣的東部海岸。而故事也由象徵過去或是神話傳說的島、人類廢棄物構成的垃圾之島，與現實存在的台灣島所組成，結合奇幻、科幻與現實而成的一部作品。雖然複眼人只是觀看一切、從不介入，但讀者可以選擇不當旁觀的複眼人，開始介入其中。

《零地點》封面。圖／taaze

伊格言的《零地點》（2013）是發生在核四正式運轉後帶來的核能災難，北台灣淪為廢墟、中央政府南遷的平行世界。藉由這個極度貼近現實世界的距離，作者要問讀者的，是「我們應該怎麼做？」的問題。被作者稱為「貼地飛行」的創作手法，更將日常用水來源的翡翠水庫與體內輻射曝曬的危機結合，建構了核災的日常性，讓讀者產生「我會被牽連其中」的疑慮，進而因此付諸行動追蹤並了解相關議題，也讓「我將介入此事」的理念，有了強烈且具體的展現。

3.5：強迫升級封面（可點擊看大圖）。圖／taaze

李伍薰的《3.5強迫升級》。小說中，「量子傳送環」的發明，改變了人類的日常生活，人類的科技因此被強迫升級，同時也改變了產業的結構。小至咖啡、手搖飲料，大至石油、天然氣、自來水的運送，都能夠藉由傳送環大幅降低原物料、保存與傳輸的成本。而只要連上手機電源就能使用的方便性，也讓傳送環的使用率迅速提升。將虛構科技置入現實之中，觀看帶來的改變與新的問題，不是面對遙遠的未來，而是藉由科幻設定，重新強迫讀者思考當代的社會問題。

在科幻小說之外，也能見到類似的傾向。以推理作品為例，像是天地無限探討台灣司法體制問題的〈舉手之勞的正義〉（2012）、從媒體未審先判現象出發的《第四名被害者》（2015），臥斧從都更與古蹟「自燃」發想的《碎夢大道》（2014）、以移工命案為起點的《抵達夢土通知我》（2016），或由重大社會案件改編的《FIX》（2017）等，都是這樣的作品。

跨越類型的在地創作

自 18 世紀的啟蒙運動以來，理性成為了西方社會的價值判斷標準。科幻和推理可以說是有著同樣的出發點，但兩者之間仍有差異。簡單說可以說前者隨著故事進展，逐漸將故事收斂至真相大白的結局，後者卻是從情節逐漸開展出故事的世界觀，通常導向一個發散並引人思考的結尾。因此，若要結合收斂和發散的兩條路線，可以說是相當有挑戰性的嘗試。

《虛擬街頭漂流記》封面。圖／taaze

讓我們先從寵物先生的《虛擬街頭漂流記》（2009）談起，小說中台灣北部大地震讓西門町一覺不振，政府和民間合作用虛擬實境方式重建西門町的繁榮，就在系統即將正式上線前，卻有人死在虛擬實境之中。虛擬街頭的建構，是建立在西門町的消失上，選擇西門町做為場景，不但對台灣讀者來說有親切感，更讓科幻小說多了一份真實的鄉愁。這不但是展現了一個科幻、推理的結合的良好範例，同時也是如何讓科幻小說在地化的嘗試。

《馬雅任務》封面。圖／taaze

林斯諺的《馬雅任務》（2014），主角將大腦連上馬雅公司的模擬系統，重現二十年前的懸案現場，試圖從中找出線索解開真相。科幻元素在小說中，並非點綴之用，而是做為推動劇情的重要關鍵。在馬雅系統這個模擬現實的「經驗機器」之中，依照合約與劇本的安排，每個人都能體驗理想中的完美人生。然而，誰說真實世界裡就不會有類似「經驗機器」的東西存在呢？

《魔女的槍尖》第一集封面。圖／taaze

薛西斯的《H.A.》和《魔女的槍尖》三部曲，則是創造線上遊戲的規則，並不斷運用規則漏洞創造情節的作品。有趣的是，《魔女的槍尖》乍看之下是如《刀劍神域》這類的網遊小說，但其實首集是相當有趣的奇幻小說，第二集變成了裡應外合的科幻小說，最後一集則是順著前面兩集的設定，開展出釐清真相的推理路線。一部小說，不但翻轉網遊小說的規則，同時也讓類型之間的轉換，成為小說敘事推進的關鍵。除了故事本身，在形式上，《魔女的槍尖》也可說是相當有趣的嘗試。

除此之外，高普探討「如果世界是個大型模擬器」的《軸心失控》、陳浩基、寵物先生合寫，藉由預測科技討論犯罪與如何量刑的《S.T.E.P》，同樣處理罪責問題的《神的載體》，以及凌徹從心臟移植保留捐贈者記憶（或個性）的概念出發的《聖靈守護之地》。因此，類型的界線，也不如過往那般壁壘分明，只是比例或是以何者為重心的問題，因此，類型的混搭也是科幻小說發展的可能道路之一。

雖然台灣尚未出現像劉慈欣《三體》這類格局壯闊的作品，但近些年出現的科幻作品展現出的題材多元，無論是創作的企圖心和作品的表現，和類型融合的各種可能，都讓人非常期待台灣科幻的未來發展。

科幻帶領我們想像未來、解決還沒發生卻至關重要的議題、航向前人未竟的宇宙冒險……

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• 文／吳秋園 │ 中山大學社會所碩士生

圖／草東沒有派對臉書

獨立樂團「草東沒有派對」在第 28 屆金曲獎一舉獲得最佳新人獎、最佳年度歌曲獎，甚至在最佳樂團獎上擠下奪獎熱門五月天竄為黑馬，令許多人大膽聲稱這象徵著樂團界的世代交替。乘著這股浪潮，許多探討草東為何而紅的文章應運而生。

有文章指出草東沒有派對是因為反映社會議題、不走傳統發行、代表典範轉移等原因而能受到歡迎，也另有論點認為草東沒有派對唱出了時代的焦慮與悲淒，因而成為當代的象徵。但這樣的分析是合理的嗎？

已經成名，會越看越美麗

先別急著回答，讓我們先來看看社會網絡學者鄧肯．華茲（Duncan Watts）在《為什麼常識不可靠》這本書裡說的一個故事：

「蒙娜麗莎的微笑」其實在 16 世紀由達文西繪製完成後，到 20 世紀間，一直沒沒無聞。該畫作會聲名大噪完全出於陰錯陽差。起因是 20 世紀初，一位羅浮宮的義大利籍員工菲路賈認為，該畫應該屬於義大利所有，不應展在羅浮宮，因此將此畫夾帶回義大利，但最後銷贓失敗，功虧一簣。結果畫作失而復得的過程反而讓蒙娜麗莎在報章媒體上聲名大噪，後續甚至讓多位藝術家如達利、安迪沃荷在許多創作上翻玩蒙娜麗莎，讓這幅畫的名聲更無遠弗屆，銘刻在西方人民的腦中。
結果等到蒙娜麗莎竄紅後，評論家的故事又是另一個版本。評論家開始分析蒙娜麗莎之所以是一幅曠世名畫，完全是由於畫本身的內在特質，如微笑的畫法與光線的運用等等。甚至開始探討是否是畫作中女主角的晦澀不明的神祕性等因素，才造就了這幅畫的偉大。

那些評論家一股腦地做事後諸葛，卻忽略蒙娜麗莎逐步變的廣為人知的外在歷史發展，轉而產生以下的論調：蒙娜麗莎之所以為成為蒙娜麗莎，是因為它本身具備了成為偉大名畫的重要特質。同樣的思路在今天就會變成：草東沒有派對之所以會大鳴大放，是因為它本身就具備了成為著名樂團的所有特質。會有上面這種評論，純粹是因為我們太習慣只從成功的案例回過頭來分析、歸納事物。仔細想，難道台灣沒有其他樂團譜出的歌曲能「唱出當時代的焦慮與悲淒」嗎？沒有其他樂團能「反映社會議題」嗎？況且不走傳統發行路線的獨立樂團多不勝數。那為什麼紅的是草東，而不是其他樂團？

讓我們再從華茲的另一本書《六個人的小世界》提出的分析途徑來重新解讀草東一舉成名的脈絡。首先我們必須理解兩件事：

第一，我們身處在一個稱之為小世界的社會網絡結構。

第二，人會受到其他人的影響而改變觀點。

什麼是小世界的社會網絡結構？這其實是我們常常碰到一個狀況：在一個社交場合中碰見了另一個完全不認識的陌生人，閒談之中驚覺兩人共同有一個好友，於是一起大喊：「這個世界真是小！」

無論是社會心理學家米爾格倫（Stanley Milgram）的寄信實驗、華茲的電郵實驗，到臉書資料庫的分析結果，都顯示：妳／你與一個原先不認識的陌生人，平均只需要經過六段連線（或以下），便能將彼此搭上線。這類研究結果可能會和我們的常識相悖，畢竟我們平常都活在同溫層裡，每天接觸到幾乎都是同樣的一小批人──可能是家人、同事或朋友，而這一小批人也有很高的機率互相認識。所以，為何人類的群聚性這麼高，卻又能這麼快速的讓我們透過少少幾段人際連線，就連結到世界各地的其他陌生人呢？1998 年華茲在《Nature》發表的文章〈小世界網絡的集體動力〉成功解釋的這個弔詭的現象。

圖／Duncan Watts

上圖左側有三種網絡結構。最左邊的網絡狀態群聚性相當大，每個網絡節點（個人）都只跟左右各兩個鄰居連結，而每個節點的鄰居間也幾乎彼此相連，因此網絡處在一個完美的同溫層。如果某節點想要連結到位於網絡另一端的節點，則必須經過很長的路經才能互相連結。最右邊的網絡狀態則是隨機網絡，每個節點都隨機和網絡的其他人互連，在這種網絡中你的朋友間互相認識的機率相當低，群聚性很小，但兩個陌生人間卻能透過相當短的路經連結在一起。

小世界就是這兩種網絡的中間狀態。從上圖右側的模擬結果顯示，即使我們平常都活在同溫層裡，但只要你的朋友裡面有少數人可以連結到較遠的陌生人，多了一定比例的隨機連線，整體網絡的平均路徑長度 L(p) 就會驟降，不過，網絡的群聚係數 C(p)依然能維持在相當高的狀態。這個小世界網絡，正符合我們現實生活的情境。我們雖然平時都只和一小群人互動，這群人又幾乎彼此互動，但這一小群人之中，可能有一個人認識遠方另一小群人的其中一人，就會建立一條隨機連線。因此當你要跟距離很遠的陌生人連結時，只需透過這隨機連線的兩個人，就能很快搭上線。

每個人的人際網絡看似有固定範圍，但關係任意一人若有對外的聯繫，你便有可能透過這個連結向外拓展，與關係遙遠的陌生人搭上線。　圖／unclelkt @Pixabay

了解小世界網絡之後，我們再回頭看：人是怎麼影響／傳染其他人的？依照馬克 · 格蘭諾維特（Granovetter）1978 年提出的門檻模型，每個人都有受他人影響的門檻值，只要越過這個門檻，你被其他人的觀點同化的機率將會大幅提升。假設某甲受影響的門檻值是十分之三，那如果甲有十位朋友，只要其中三位朋友都跟他講述某個觀念，他很容易就被影響；並接納此觀念。但有些人的門檻值很高，要十個朋友同時跟他講述相同觀念才能說服他，有些人的門檻值很低，只要一位朋友就能說服他。

知道了小世界網絡和門檻模型可以給我們什麼啟示？許多流行現象會爆發開來，其實和整體網絡的結構、網絡中每個節點的門檻息息相關。

圖／作者提供

上圖中，節點 A、B 分別處在自己的同溫層內，而 A、B 之間又剛好擁有一條連結不同同溫層的隨機連線。從這個情境中，我們可以進行以下推導：假設今天同溫層 1 幾乎都是草東迷，而同溫層 1 的節點 A 認識同溫層 2 的節點 B，節點 B 除了認識節點 A 之外，在他自己的同溫層裡，他還認識其他四位朋友。而 B 的受影響成為草東迷的門檻剛好低於五分之一，那喜愛草東的觀念很有機會透過 B 進一步傳染至同溫層 2，並在這個同溫層裡爆發流行。但相對的，流行無法爆發的情況很多，包括同溫層 1 裡面可能許多人都是草東迷，但沒機會傳染給節點 A，因此喜愛草東的歌迷只會困在這個小小同溫層裡。也有可能同溫層 1 有成功傳染喜愛草東音樂的觀念給節點 A，但節點 B 的門檻是五分之二，這樣一樣無法影響 B 成為草東迷，也沒有機會在同溫層 2 爆發草東的流行。

圖／The Opte Project [CC BY-SA2.5] via wikipedia

草東爆發流行的原因很可能是流行種子落在恰當土壤當中，傳播初始，喜愛草東的某一些人剛好擁有跨越不同同溫層的隨機連線，傳播時，又剛好跨過拓展到各別同溫層的門檻，同時各別同溫層內的那群人門檻值分佈狀況與網絡結構，又剛好可以讓喜愛草東的觀念在同溫層內傳播開來。這種情境恐怕才是最符合草東流行引爆的真實狀況。正因為要達成觀念大規模傳播的條件這麼嚴苛，所以我們的網絡大致保持很穩定的狀態，不會隨便就出現一個顛覆的新觀念並引爆流行。接著，根據網際網路的「馬太效應」特質，原先擁有較多點閱率的樂團與歌曲又更容易吸引其他閱聽人的興趣、也容易受到其他音樂人的翻唱，讓接收到草東音樂資訊的人數進一步擴大。

但上述這種論點並不是說草東會爆發流行完全都是因為運氣好。平心而論，草東是相當優秀的樂團，因此能讓歌迷接受的門檻也相對容易達成。然而，評論家卻選擇忽略那些和他們一樣優秀；只是未能突破網絡結構或門檻分佈而困在小小同溫層的樂團，繼續在那一小群成功案例中，找出一些虛無縹緲的理由解釋爆紅的原因。也許在另一個所有條件相同，僅有網絡結構稍有不同的平行世界中，引爆流行趨勢；拿下金曲獎的會是另外一個樂團。這時候，那個平行宇宙的評論家又會生出另一個版本的故事來告訴大家：那個團能爆發流行完全是因為那個團的內在特質所致！

參考資料：

• 今周刊〈草東沒有派對到底唱出了什麼？〉
• 新公民議會〈草東沒有派對唱出的時代哀歌〉
• Mark Granovetter, “Threshold Models of Collective Behavior," American Journal of Sociology 83, no. 6 (May, 1978): 1420-1443.
• Watts DJ, Strogatz SH. “Collective dynamics of ‘small-world’ networks” . Nature. June 1998, 393 (6684): 440–442.
• Duncan J. Watts（2009）（譯者：傅士哲、謝良瑜）《六個人的小世界》，大塊文化。
• Duncan J. Watts（2013）（譯者：鍾玉玨）《為什麼常識不可靠？寧可沒常識，也不要因為常識而壞事》，大塊文化。

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• 作者／李紀潔、羅鴻、泛科學編輯部

從古埃及的紙莎草文獻到祕魯印加帝國的古木乃伊體內，都可見到人類飽受癌症侵擾的證據。而在醫療昌明的現代，癌症仍然高居國人十大死因的首位。人類與癌症纏鬥了數千年，難道沒有有效的治療方式，終結這長年來的惡夢嗎？

在明星標靶藥物伊馬替尼（imatinib）於 2001 年出現之前，常見的癌症治療方法包含了手術、放射線治療和化學治療。但這些療法皆無法針對癌細胞進行治療，也都有相對嚴重的副作用。今年（2018）的唐獎生技醫藥獎頒給三位美國知名的科學家：東尼 ‧ 杭特（Tony Hunter）、布萊恩‧德魯克爾（Brian J. Druker）、約翰 ‧ 曼德森（John Mendelsohn），他們的研究開啟了針對癌細胞進行癌症「標靶治療」的新紀元。

宛如對癌症專用神奇子彈的標靶藥物到底機制是什麼？它又是如何誕生的呢？

開啟標靶藥物研發濫觴的「酪胺酸磷酸化機制」

能成為第一個知道（科學新發現）的人，真的是非常好的感受。──東尼 ‧ 杭特博士，2017 訪談

故事從頭說起，在 1980 年代東尼 ‧ 杭特博士進行生化研究時，科學界僅知兩種胺基酸：蘇胺酸（Threonine）與絲胺酸 （Serine）有磷酸化（Phosphorylation）的現象。磷酸化意指「在分子上加上磷酸根（PO₃^2-）」，這個作用在生物化學中有很重大的效用，可能會造成截然不同的訊息傳遞（signaling），甚或大幅影響原有蛋白質的功能。而杭特博士在科學上的主要貢獻，在於他研究會引發癌症的多瘤性病毒（polymavirus）的蛋白激酶（protein kinase）時，誤打誤撞發現其作用是磷酸化第三種胺基酸酪胺酸（tyrosine）；在後續的實驗中，更進一步證實了多瘤性病毒與勞斯肉瘤病毒（Rous sarcoma virus）致癌的轉化蛋白都是酪胺酸激酶（tyrosine kinase, TK），這個發現暗示了失控的酪胺酸磷酸化機制是癌症起源的關鍵，更進一步成為現今標靶藥物研發的濫觴。

本次獲唐獎生技醫藥獎的東尼 ‧ 杭特博士。　圖／唐獎教育基金會提供

為什麼這樣一個蛋白質的化學變化會有如此劇烈的影響？我們要回過頭來從細胞內的溝通談起，當細胞接收到外來生長訊號，此訊號會一個蛋白質傳一個蛋白質地將訊號送到細胞核中，對 DNA 進行調控，影響生長、分化、代謝等重要的生理行為，這樣的溝通即是細胞內的「訊息傳遞」機制。把訊息傳遞想像成一場接力賽，在這場接力賽中，每位跑者都是不同的化學物質，這些化學物質接力傳訊的結果，最終會引發細胞重要的各種生理行為。

生物體中有非常多種酪胺酸激酶，它們在訊息傳遞的接力賽中主要扮演最前頭的跑者，會改變下游蛋白質的結構（替蛋白質中的酪胺酸加上磷酸根），從而影響細胞的生長、分化、遷移、代謝、細胞凋亡等等重要的生理行為。依照作用的位置，酪胺酸激酶可分成兩類：在細胞膜上的受體酪胺酸激酶（receptor TK）及細胞質內的酪胺酸激酶。而若是細胞不正常大量表現酪胺酸激酶或蛋白磷酸酶（tyrosine phosphatase，功能跟激酶相反）失去功能時，便可能導致細胞的不正常增生，甚至產生腫瘤。

知道了發病機制，只要找到方法抑制發生異常的酪胺酸激酶，或許就得以控制癌症──這就是 TK 標靶藥物研發的核心概念。

明星標靶藥物的誕生：伊馬替尼

德魯克爾博士的貢獻，則在於承襲前述基礎研究的成果，研發出治療慢性骨髓性白血病（Chronic myelogenous leukemia, CML），也是世界上第一款酪胺酸激脢抑制劑（TKI）標靶藥物「伊馬替尼」（imatinib）。

本次獲唐獎生技醫藥獎的布萊恩‧德魯克爾博士，他的貢獻在於推動研發世界上第一款 TKI 標靶藥物伊馬替尼。　圖／唐獎教育基金會提供

1845 年 已經有紀錄描述這種疾病，但直到 1985 年才有研究指出，致病的主要成因為患者的骨髓造血細胞中出現染色體易位（chromosome translocation），後續的研究發現患者因此會製造 ABL/BCR 基因嵌合蛋白。未發生易位前的 ABL 蛋白就是一種酪胺酸激酶，在白血球產生的機制中就像個開關，會視需求打開或關起──而當這個開關卡住無法關閉，就會導致白血球無限制的增生──也就是白血病。

BCR-ABL 融合蛋白因缺少調節區域，會不停的與 ATP 結合並將磷酸加到下游分子上，導致細胞不正常增生。為了抑制此現象，經過專一性篩選的小分子藥物可以競爭 ATP 結合的位置，因此下游分子不被磷酸化及活化。　圖／原始論文：O’Dwyer, M. E., & Druker, B. J. (2000).

因此，理論上如果用小零件卡住這個開關，就可以阻止白血球異常增生──也就是針對此酪胺酸激酶接合 ATP 的位置，設計出小分子佔領其位置讓它無法工作（無誤），從而抑制白血球過度產生的訊息傳遞鏈，就可以控制白血病啦！但是，事情當然沒有想像的這麼簡單，這個分子必須要能夠通過臨床測試，不會在殺死癌細胞的同時引發太多副作用才行。

在德魯克爾博士開始實驗的那幾年，慢性骨髓性白血病病患預後的情況一般而言相當糟糕：約有 25-50% 確診的患者會在一年內死亡，臨床現場的經驗促發他不畏重重關卡，決心找到真正有效的治療方法。這個歷經重重測試、與兩個製藥公司的臨床試驗才得以誕生的藥品，就是第一代標靶藥物伊馬替尼（imatinib），商品名「基利克®」（Gleevec®）。這個藥物的誕生，使今日慢性骨髓性白血病患者生存率，與常人並無太大的差異。

將抗體應用於治療癌症：西妥昔單抗

前面有提及，酪胺酸激酶主要可分成兩種，在細胞膜上的受體及細胞質內運作的酵素。伊馬替尼就是用以阻斷細胞質內酪胺酸激酶運作的小分子；而接下來的故事，則是使用抗體（antibody）來阻斷細胞膜上的受體酪胺酸激酶的作用，也就是另一位唐獎得獎人約翰 ‧ 曼德森的貢獻。

本次獲唐獎生技醫藥獎的約翰 ‧ 曼德森博士，他的貢獻在於推動研發世界上第一款使用抗體抑制 TK 活性作為標靶藥物的西妥昔單抗。　圖／唐獎教育基金會提供

1950 年代，科學家就發現了表皮生長因子（epithelial growth factor, EGF）能夠促進細胞的生長及發育。表皮生長因子事實上不會進入細胞內，會經由細胞膜上的受體（EGF Receptor, EGFR）來產生作用，EGFR 也是種酪胺酸激酶，藉由磷酸化下游分子傳遞訊息。就如前面的故事，當酪胺酸激酶出了錯──在這個例子中，當細胞表面有了太多的 EGFR 或其發生突變──便可能引發細胞的大量增生而形成癌症。

細胞表面的受體（Receptor），有點像細胞膜上專門接收特定分子訊息的小信箱，在 EGFR 的例子中，當它收到了表皮生長因子的資訊，就會進行磷酸化啟動細胞生長發育的訊息傳遞；但當細胞表面的小信箱多得不正常，細胞也會不正常成長──也就是癌細胞的起源。如果想阻止癌症，該如何處理這麼多 EGFR 小信箱？一個讓信箱失效的好辦法：拿長得很像的垃圾信件塞爆它。

這時正是免疫科學中，能夠辨識細胞表面特殊分子的抗體出場的時機了，在 1980 年代初期，免疫科學並不曾被視為癌症的潛在療法。約翰‧曼德森博士與同事成功找出能夠與變異的 EGFR 結合並且抑制其功能的抗體：西妥昔單抗 （cetuximab），商品名「爾必得舒®」 （Erbitux®）。同樣歷經層層測試的西妥昔單抗最終在 2004 年上市，而後成為大腸癌、頭頸癌（範圍涵蓋顏面、鼻咽腔、口腔、咽喉、頸部）等癌症的重要標靶藥物；後續有更多研發跟進使用抗體作為標靶藥物，來抑制受體酪胺酸激酶的活性。

表皮生長因子受體（EGFR）在接收訊號分子（EGF）後會二聚化（dimerization），使受體細胞內側的活化酪胺酸激酶區域（domain)磷酸化自己，接著活化一連串下游分子。 約翰‧曼德森博士研發出的抗體可以與訊號分子競爭受體結合位，所以受體不會活化；亦或促使細胞回收受體及啟動免疫反應使細胞死亡。 圖／原始論文：Patil, N., Abba, M., & Allgayer, H. (2012)

破解複雜生命謎團的漫長接力賽還未結束

正如細胞中的訊息傳遞，是經歷多種化學物質環環相連的複雜接力賽；人類要治療並解密癌症的致病機轉更是一場漫長的接力賽，是眾多的科學家投入了他們的光陰歲月，才得以逐漸撥雲見日、去破解複雜生命故事中的每個環節。1980 年代杭特博士發現酪胺酸磷酸化機制、辨識致癌基因的基礎研究是標靶治療得以蓬勃發展的基石；而接著 2001 年德魯克爾博士推動的第一支 TKI 標靶藥物伊馬替尼上市，和 2004 年曼德森博士研發的第一個 EGFR 抗體標靶藥物西妥昔單抗上市，也才讓癌症治療的曙光漸漸乍現。直至今日，仍有許多人投入標靶藥物的研發，不論是藥物或是治療癌症的種類都在逐步增加中。

人類與癌症千年的抗爭還未結束，但眼前不再只有一片漆黑；只要我們懷著像是這三位唐獎生醫獎得主；以及眾多科學家們在面對問題時的科學精神：在謎團與困境中不屈不撓，面臨失敗時永不放棄，並總是以最大的努力去找尋重要問題的答案。終有一天，我們能擊敗這個困擾已久的惡夢。

參考資料：

• O’Dwyer, M. E., & Druker, B. J. (2000). STI571: an inhibitor of the BCR-ABL tyrosine kinase for the treatment of chronic myelogenous leukaemia. The lancet oncology, 1(4), 207-211.
• Patil, N., Abba, M., & Allgayer, H. (2012). Cetuximab and biomarkers in non-small-cell lung carcinoma. Biologics: targets & therapy, 6, 221.
• Druker, B. J. (2009). Perspectives on the development of imatinib and the future of cancer research. Nature medicine, 15(10), 1149.

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黑洞在最近幾年變得很熱門，2016 年科學家公布發現兩顆黑洞相撞產生重力波，2017 年研究黑洞相撞產生重力波的科學家得到諾貝爾獎，而 2018 年科學家可能公布黑洞的影子影像！

常常出現在科普文章和科幻小說中的黑洞，是大家相當熟悉的名詞，但是對黑洞到底是什麼？似乎又覺得陌生，接下來就來為你解密黑洞！

黑洞的示意圖。　圖／NASA JPL-Caltech

什麼是黑洞？

認識黑洞之前，先來認識什麼是脫離速度。

要跑得多快才能脫離黑洞？

脫離速度是指一個沒有動力的物體，脫離一個天體表面，不再掉下來的最低速度。以地球為例子，不考慮地球大氣的情況下，一個物體要離開地球的脫離速度是每秒 11.2 公里，只要一個物體的速度超過每秒 11.2 公里就會永遠離開地球，如果物體的速度小於脫離速度就會再落回地球。脫離速度和天體表面的重力有關，跟物體本身的質量沒有關係，一顆小石頭和一棟房子脫離地球表面的速度都是每秒 11.2 公里。

月球的重力比地球小，所以脫離月球表面的速度就只要每秒 2.4 公里。而太陽表面的重力比地球大，所以需要超過每秒 618 公里的速度才能脫離太陽。

如果在黑洞的表面（事件視界）上，那麼要離開黑洞的脫離速度是多少呢？黑洞的脫離速度超過每秒 30 萬公里，也就是要超過光的速度。但是世界上沒有東西可以跑得比光還快，所以連光都無法離開黑洞的表面，也就是說一但有東西掉入黑洞的事件視界，就永遠跑不出來了。因為連光都離不開，所以黑洞不會發出任何的光（或電磁波），這樣的物體就稱為黑洞。

史瓦西「算出來」的黑洞

黑洞的觀念一開始是從理論上算出來的。1915 年，愛因斯坦發表廣義相對論，幾個月後德國的物理學家卡爾·史瓦西（Karl Schwarzschild）在愛因斯坦的重力場方程式中，找到一個精確解。史瓦西的精確解導出所謂的史瓦西半徑，也就是一個不旋轉且不帶電的黑洞大小，在這個黑洞半徑內，任何東西都無法逃脫，包括光。

史瓦西的照片。圖片來源：維基百科

史瓦西把他的計算結果寄給愛因斯坦，愛因斯坦非常的驚訝，因為當時愛因斯坦本人只算出近似解，愛因斯坦用這個近似解成功解釋水星的近日點進動。更讓人佩服的是，史瓦西當時深受病痛，還為德軍在蘇聯前線作戰，居然可以在這樣的情況下，得出這樣驚人的成果！

史瓦西在給愛因斯坦的信中寫到，「就如你所看到的，這場戰爭對我並不壞，雖然身處戰火之中，但是戰爭讓我暫時遠離這個世界的紛擾，悠遊在你所創造的世界裡。」從這段文字中，可以看見史瓦西對科學的喜愛。可惜的是，史瓦西在 1916 年 5 月病逝，得年 42 歲。

可能是黑洞的概念太怪異了，愛因斯坦不認為宇宙中真的有黑洞，他認為黑洞只是存在於相對論的觀念裡，是一個理論上算出來的東西。這個連愛因斯坦都懷疑的天體，它到底存不存在呢？

接著，我們來看看天鵝座 X-1（Cyg X-1）雙星系統從被發現到確認它存有黑洞的故事。

天鵝座 X-1 的現身

天鵝座 X-1（Cyg X-1）是最早發現的 X 射線源之一，所謂的 X 射線源就是會發出 X 射線的天體，天鵝座 X-1 是天文學家在天鵝座發現的第一個 X 射線源，所以就稱為天鵝座 X-1。一開始科學家並不了解為何天鵝座 X-1 會發出 X 射線，也不知道天鵝座 X-1 是什麼樣的天體。經過仔細研究後，發現天鵝座 X-1 是一個雙星系統，也就是兩個天體在彼此的重力吸引下互繞運行著。天鵝座 X-1 雙星系統中的一個天體是藍超巨星，它的編號是 HD 226868，另外一個天體則是黑洞，也就是發出 X 射線的來源。

天鵝座X-1的示意圖，吸積盤的中央是黑洞，右邊是它的藍巨星伴星HD 226868。圖／NASA

天鵝座 X-1 的伴星是 HD 226868，HD 226868 的物質在黑洞的附近先形成一個吸積盤，然後再掉進黑洞裡，吸積盤的溫度非常高，這樣的高溫會發出 X 射線，這就是天鵝座 X-1 的 X 射線來源。

黑洞不是不會發光嗎？為什麼還會發出 X 射線？發出 X 射線的是黑洞的吸積盤，不是黑洞本身，吸積盤位在黑洞的外圍，離黑洞還有一段距離，所以能夠發出 X 射線。

透過觀察 HD 226868 的運動，天文學家可以量測出天鵝座 X-1 黑洞和伴星 HD 226868 的質量，它們的質量分別是太陽質量的 15 倍和 19 倍左右。天文學家是如何知道天鵝座 X-1 是一個黑洞，而不是其他的天體呢？

如果天鵝座 X-1 是一顆 15 倍太陽質量的恆星，它發出的可見光一定會被看見。如果天鵝座 X-1 不是一顆恆星，有可能是恆星死亡後的殘骸嗎？恆星死亡後留下來的殘骸有三種：白矮星、中子星和黑洞。白矮星和中子星只發出微弱的可見光，不過白矮星和中子星的質量都有上限，白矮星最重不會超過 1.4 倍太陽質量，而中子星最重也不會超過3倍太陽質量，天鵝座 X-1 的質量是太陽的 15 倍，遠遠大於白矮星和中子星的質量上限，所以扣除恆星、白矮星和中子星的可能，天鵝座 X-1 最可能就是黑洞！

霍金與索恩著名的黑洞賭注

1975 年，史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）和基普 · 索恩（Kip Stephen Thorne）曾經打賭，打賭的內容是到底天鵝座 X-1 到底是不是黑洞？霍金打賭不是，而索恩則打賭是。這兩位天文物理學家都是黑洞的權威，霍金對黑洞提出新的想法，寫過《時間簡史》這本極受歡迎的科普書，索恩則是因為重力波的研究在 2017 年得到諾貝爾物理獎，另外索恩曾經在《星際效應》電影中擔任科學顧問，讓電影中的黑洞看起來更真實。

霍金和索恩的賭注是雜誌，輸的人要訂閱雜誌給贏的人，為什麼霍金會打賭天鵝座 X-1 不是黑洞呢？霍金解釋說他一輩子研究黑洞，當然希望黑洞確實存在，萬一黑洞只是一個虛構的天體，他希望至少還有一些雜誌可以看。後來更多的觀測證據顯示天鵝座 X-1 真的黑洞，霍金承認他賭輸，黑洞確實存在！所以索恩獲得一年份的《閣樓》雜誌，這次打賭的結果皆大歡喜，沒有輸家。

看到這裡你可能會想：既然黑洞真的存在，那麼，他是怎麼怎麼長大的？

一般人對黑洞的印象是引力非常強大，貪得無厭，沒有東西逃得過黑洞的引力，黑洞會把所有東西都吞食下去！不過真的是這樣嗎？

被伴星餵大的黑洞

黑洞長大的速度是相當慢的，比較像是細嚼慢嚥的吃東西，不會一口氣吞掉一整顆恆星。而且絕大部分的恆星質量黑洞都是被餵大，並不是自己主動去爭搶食物。

以兩個水池為例，說明黑洞如何從伴星獲得質量，下圖中左邊水池代表黑洞，右邊水池代表繞黑洞運行的伴星，兩個水池之間有一水道相連。

兩個水池的剖面圖，水池之間有水道相連，左邊水池象徵黑洞，而右邊水池代表黑洞的伴星。右邊水池的水要如何移到左邊水池呢？第一種方式，右邊水池的水滿過水道；第二種方式是從右邊水池潑水過去。製圖／李昫岱

雖然左邊水池比右邊水池還要深，但是右邊水池的水並不會自然的流到左邊。黑洞也是一樣，即使黑洞的引力很強，不過並不一定會把伴星的物質吸過去。那麼什麼樣的情況右邊水池的水會流到左邊水池呢？

第一種方式是右邊水池的水滿到水道的高度，水就會從右邊水池流向左邊。黑洞和一顆小質量伴星的情況中，當小質量伴星演化到末期，伴星會膨脹成紅巨星，伴星膨脹後，物質就會自然地流向黑洞，就像水池裡的水滿過水道一樣。

第二種方式是從右邊水池潑水到左邊水池。這種情況會發生在黑洞和大質量伴星的系統，大質量伴星會發出強烈的恆星風，把物質吹向黑洞，這就像是從右邊水池潑水到左邊水池。

這兩種方式都是恆星質量黑洞長大的方式，黑洞並不會主動掠奪伴星的物質，而是被伴星餵大的！

慢條斯理而非狼吞虎嚥

前面提到的兩種黑洞長大的方式，伴星提供的物質並不會直接掉進黑洞，而是先在黑洞外圍形成吸積盤，再慢慢從吸積盤掉進進黑洞。

黑洞示意圖，黑洞伴星的物質會先在黑洞周圍形成吸積盤，再慢慢掉入黑洞。圖／ESA

吸積盤上的物質其實並沒有那麼容易掉進黑洞，吸積盤就像土星環一樣，土星環上的物質也繞著土星運轉，它們只會繞著土星運行，而不會掉進土星。這也和太陽系裡的行星很類似，行星以圓形的軌道繞太陽運行，但是不會掉進太陽。那麼吸積盤上的物質要如何掉進黑洞？

以低軌道人造衛星為例子來說明，低軌道人造衛星原本繞著地球運行，但是受到上層稀薄大氣層的摩擦，速度會漸漸變慢，讓人造衛星慢慢靠近地球，最後掉入地球燒毀在地球大氣層裡。吸積盤上的物質跟人造衛星掉入地球類似，靠近黑洞吸積盤內側的物質繞黑洞的速度會比外側的物質快，因為速度不一樣所以會產生摩擦，物質之間的摩擦讓吸積盤上的物質轉速變慢，讓物質更靠近黑洞，最後掉進黑洞裡。吸積盤上的物質會因為摩擦而產生高溫，高溫的吸積盤甚至會發出強烈的 X 射線和伽瑪射線，所以科學家通常會用 X 射線和伽瑪射線望遠鏡去發現、尋找黑洞。

吸積盤上的物質愈靠近黑洞旋轉的速度愈快，因為物質的速度不一樣所以會產生摩擦，摩擦產生高溫會讓吸積盤發出 X 射線。製圖／李昫岱

本文為系列文章，下一篇請見：如果太陽變成黑洞，地球會被吸進去嗎？有沒有可能用黑洞進行時空旅行？──黑洞解密（二）

• 本文轉載編修自：屋頂上的天文學家

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本文為系列文章，前文請見：
黑洞是什麼？速度要多快才能脫離黑洞呢？──黑洞大解密（一）
太陽會變成黑洞嗎？可不可以利用黑洞做時空旅行？──黑洞大解密（二）

超大質量黑洞是什麼？

依照黑洞的質量來分類，黑洞主要分成兩種，一種是恆星質量黑洞，這是超過 25 倍太陽質量恆星演化的最終結果，這類黑洞的質量大約是幾倍到幾十倍的太陽質量之間。另一種是超大質量黑洞，超大質量黑洞的質量非常巨大，大約是數十萬到數十億太陽質量。我們銀河系中心有一個超大質量黑洞，這顆黑洞位在人馬座的方向，所以被稱為人馬座 A*（Sgr A*），它距離我們約 26000 光年。

錢卓 X 光觀測衛星拍攝人馬座 A*的 X 射線影像，圖／NASA

人馬座 A* 黑洞的質量有多大呢？算出人馬座 A* 黑洞質量的方法，跟算出太陽質量的方法是一樣的。我們知道地球跟太陽的距離和地球繞太陽的時間，運用簡單的牛頓力學就可以得到太陽的質量。

科學家用地面上的巨大望遠鏡，經過數十年的觀測，發現幾顆恆星以橢圓軌道繞著人馬座 A* 運行，人馬座 A* 位在橢圓的焦點上。這些恆星都繞著人馬座 A* 運行，不過它們並沒有被黑洞吞食。這些恆星運行的速度非常快，如果不是人馬座 A* 有強大的重力把它們拉住，它們早就不知道飛到哪裡去了。

其中一顆編號 S2 的恆星繞人馬座 A* 的週期是 15.6 年，S2 距離人馬座 A* 最近時只有 120 天文單位，也就是地球和太陽距離的 120 倍。根據 S2 的運行軌道，科學家就可以算出人馬座 A* 的質量，這個黑洞的質量大約是太陽質量的 400 萬倍！

根據 S2 的橢圓軌道和繞人馬座A* 的週期，運用牛頓力學就可以算出人馬座A* 的質量。圖／Eisenhauer, F. et al.

人馬座 A* 這個超大質量黑洞會吞掉整個銀河系嗎？當然不會，因為它連距離非常近的恆星 S2 都吃不到，其他的天體離人馬座 A* 更遠，更不會受人馬座 A* 影響，所以人馬座 A* 不會吞掉整個銀河系。

人馬座 A* 事實上正在挨餓中？

我們的銀河系中心有個巨大黑洞，其他星系的中心也有巨大黑洞嗎？根據天文學家的研究，幾乎每個大質量星系的中心都有一個超大質量黑洞存在著。距離我們相當近的仙女座星系，就有一顆大約 1 億倍太陽質量的黑洞！另外，M87 橢圓星系裡的超大質量黑洞則超過 10 億倍太陽質量！

目前人馬座 A* 並不活躍，也就是它幾乎沒有在進食，這一點可以從人馬座 A* 的 X 射線影像看出來。超大質量黑洞發出愈強的 X 射線，代表黑洞吞食愈多物質、愈活躍，而目前人馬座 A* 發出的 X 射線並不強烈，表示人馬座 A* 沒有在進食。不過人馬座 A* 並不是在節食不吃東西，而是食物吃完了，又沒有人持續餵它食物，所以這個超大質量黑洞目前在挨餓中⋯⋯。

不過，一樣是超大質量黑洞，類星體的超大質量黑洞可就幸運多了，它現在可正在大吃特吃呢！類星體是一種相當特別的天體，它的超高亮度正是因為這顆吃貨超大質量黑洞，類星體 3C 273 就是一個例子。

類星體 3C 273 是什麼？

1959 年，英國劍橋大學發表第三個無線電波天體目錄（Third Cambridge Catalogue of Radio Sources，簡稱為 3C），這是當時最完整的無線電天體目錄之一，目錄中一共有 471 個天體。這些無線電波天體就以 3C 加上流水號命名，3C 273 就是這個目錄中第 273 號天體。

天文學家在無線電波發現新的天體時，通常會先去找這個天體在可見光相對應的天體，這是因為天文學家對可見光的天體比較熟悉。這 471 個天體中，有些是已知會放出無線電波的電波星系和超新星殘骸，例如 3C 405 是天鵝座 A 電波星系， 3C 461 則是仙后座 A 超新星殘骸。

不過天文學家對其中一些無線電波源卻是一無所知，例如 3C 273。天文學家在仔細比對 3C 273 的位置後，發現 3C 273 在可見光是一個像星星的天體，看起來相當於 13 等星。因為這類的天體看起來像是一顆星星，所以稱它們為「類星體」。

哈伯太空望遠鏡拍攝的 3C 273 影像，3C 273 看起來就像是一顆星，它的十點鐘方向有一個從黑洞噴發出來的噴流。　圖／NASA

根據光譜的觀測，3C 273 的紅位移是 0.16，表示 3C 273 距離我們相當遙遠；即使看起來像顆星星，卻不屬於銀河系，它是距離我們大約 24 億光年的天體！從 3C 273 的距離，推算它的亮度大約是銀河系這樣星系的百倍以上！

為什麼類星體那麼亮？

根據天文學家的研究，類星體跟我們的銀河系都一樣是星系，它們的核心都有一個超大質量黑洞，不同的地方是類星體的超大質量黑洞正在吞食吸積盤上的物質，而銀河系內的超大質量黑洞則正在節食。銀河系的能量主要來自於恆星發出的光，而類星體則來自於環繞黑洞的吸積盤，吸積盤上的物質相互摩擦，發出巨大能量！這種產生能量的效率比恆星的核融合反應還要高約十倍以上！這就是為什麼類星體會這麼亮的原因。

類星體中超大質量黑洞的示意圖。超大質量黑洞有一個吸積盤，它在吸積物質時也會形成一股巨大的噴流。　圖／NASA

類星體中的超大質量黑洞是怎麼來的？是靠恆星質量黑洞吞食黑洞和恆星而形成的嗎？如果超大質量黑洞是恆星質量黑洞和恆星合併來的，那至少需要數萬顆恆星質量黑洞或恆星合併在一起，黑洞和黑洞（或恆星）之間的距離遙遠，要讓這麼多天體合併在一起相當困難。要如何形成一顆超大質量黑洞？這些問題對科學家來說還是一個未解之謎。

• 本文轉載編修自：屋頂上的天文學家

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• 在人工智慧崛起的現在，你希望看見甚麼樣的未來？當人工智慧超越人類時，人類該何去何從？人工智慧對犯罪、戰爭、司法、工作、社會將造成甚麼影響？又會帶給生而為人的我們甚麼感受？《LIFE 3.0》將毫不隱諱呈現這個最具爭議性話題的全方位觀點，舉凡超人工智慧所代表的意義，意識究竟是怎麼一回事，甚至是宇宙生命發展最終的物理法則定律極限，包羅萬象的豐富內容，盡皆收錄在《LIFE 3.0》中。

什麼是「智慧」？「智慧」是「達成複雜目標的能力」

我太太和我前不久有幸出席一場關於人工智慧的研討會，其中一場專題演講中，頂尖的人工智慧專家被問到要怎樣定義智慧時，花了很長的時間交換意見，結果沒有取得共識。

這讓我們倆覺得滿有趣的：就連研究智慧的聰明專家也都沒辦法定義什麼叫做智慧！這就表示智慧的定義並沒有「標準答案」，而是有各種不同的說法，其中包括邏輯的強度、理解能力、規劃能力、情緒控管、自我意識、創造力、解決問題的能力、學習力等等，不一而足。

就連研究智慧的聰明專家也都沒辦法定義什麼叫做智慧，這就表示智慧的定義並沒有「標準答案」！圖／DariuszSankowski @pixabay

在進入探討智慧之前，我希望先提出一個最廣義、最籠統的定義，而且不要被現有的智慧形式定型了。

智慧 ＝ 達成複雜目標的能力

這樣就可以滿足種種不同的定義，因為不論是理解能力、自我意識、解決問題的能力和學習力，都可以算是複雜目標。這個定義也與《牛津字典》的講法：取得與運用知識和技能的能力，並行不悖，只要把運用知識和技能設定成複雜的目標就行了。

由於複雜目標多到族繁不及備載，所以就會有各種可能的智慧。依照我們的定義，用智商這樣單一的數字量化人類、動物或是機器的智慧高低，就會變成沒有意義。只會下西洋棋的電腦跟只會下圍棋的電腦，哪一台比較聰明？這個問題的答案不會有意義，因為這兩者擅長的項目不同，無法直接比較，不過如果有第三台電腦，能以同樣的水準達成所有目標，而且會有一項表現得比其中一部電腦更好（像是能下贏西洋棋），那麼說第三台電腦比較聰明，就沒有多大爭議了。

Alphago 是只會下圍棋的電腦，跟 IBM 只會下西洋棋的深藍相比，哪一台比較聰明？這個問題的答案不會有意義，因為這兩者擅長的項目不同，無法直接比較。圖／Buster Benson @flickr

電腦特定能力超專精 vs 人類的廣泛智慧──邁向「通用人工智慧」

IBM 深藍電腦專門用來下西洋棋，在 1997 年還擊敗過世界棋王卡斯帕洛夫（Garry Kasparov），不過它只能達成下西洋棋這麼有限的目標——別看深藍電腦的軟硬體設施有多麼厲害，事實上它就連跟四歲的小朋友玩井字棋都會輸。

人類的智慧與之相比就廣泛得太多了，熟練幾十種令人嘆為觀止的技巧都不是問題。只要給頭好壯壯的小孩子夠多的訓練，別說任何遊戲都能來上一手，還有能力開口說任何語言、從事任何運動跟職業。

以現階段人類和機器的智慧相互比較，如下圖所示：

圖中每個箭頭分別表示，現階段最優秀的人工智慧系統可以達成的目標，也呈現出現階段人工智慧有限的屬性：每個系統都只能達成非常特定的目標。相較之下，人類的智慧可就廣泛許多：一個頭好壯壯的小孩子透過學習，就幾乎可以在每一個目標中，表現得更好。

我們輕而易舉就能大獲全勝，機器只能在少數有限的範圍內贏過人類，只是項目正持續增加。研究人工智慧的終極目標是打造「通用人工智慧」，盡可能擴大廣泛的範圍：幾乎可以達成任何目標的能力，包括學習在內。

假定你將來擁有做為個人助理的全新機器人，這個機器人沒有自己的目標，完全依照你的吩咐行事，而你要求它準備一頓豐富的義大利佳餚。收到指令的機器人開始上網搜尋義大利食譜、找出最近的超市去採買、學習怎樣做義大利麵，如此這般。最後它順利買回食材弄出大餐，酒足飯飽的你想必會認為它聰明得可以。

收到指令的機器人開始上網搜尋義大利食譜、找出最近的超市去採買、學習怎樣做義大利麵，最後順利買回食材弄出大餐。其實機器人只是井然有序替自己設定了好幾個子目標，再一一完成。圖／Pexels ＠pixabay

實際上，這頓飯原本就是你設定的目標，機器人則是在你提出要求後，接收了你的目標，然後井然有序替自己設定了好幾個子目標，包括超市結帳和磨碎帕馬森起司都算在內。在這個案例中，能否使命必達是判定智慧行為與否的必要條件。

對我們人類而言，工作的困難度理所當然會跟我們要付出多大代價去完成有關。但是將這種標準套用到電腦上就不適當了。要我們算出 314,159 乘以 271,828 可比認出照片中的朋友難多了，但是電腦早在我出生以前，就展現出遠遠超出人類的算術能力，但直到最近才開始有辦法像人類一樣辨識圖像。莫拉維克悖論（Moravec paradox）指的就是這種看似簡單的感受能力，背後其實卻需要耗費龐大運算資源的現象，也說明了為什麼人類的大腦能輕鬆完成辨識工作，因為我們投注了龐大的客製化硬體設施在這個領域—確切的規模超過我們腦容量的四分之一。

莫拉維克的「人類能力地貌圖」，電腦潛力已抵達山腳

莫拉維克「人類能力地貌圖」的概念呈現。海拔高度象徵電腦從事該領域的難度，海平面淹沒的部分則是電腦現在可以完成的任務。

電腦是萬用的機器，擁有完成任一種工作項目的潛力，人類的潛力相較之下，會在需要長期維持重要性的領域表現得比較強，小事當然沒打算放在心上。想像一張「人類能力地貌圖」，我們可以在低窪地區標上「算術」和「死記硬背」，在山腳處標上「定理證明」和「西洋棋」，在高山頂標上「劇烈運動」、「手眼協調」和「社交互動」，那麼電腦的進展就會像是慢慢淹過地表的洪水。

自從他留下這段文字後不過幾十年，如他所預期，海平面加速上升，彷彿遇到強力的全球暖化，當年他筆下的山腳處，有些（好比說是西洋棋）早就已沉到海水裡一段時間了。隨著海平面持續上升，或許有一天會淹過某個引爆點，引發翻天覆地的變化。對機器而言，這個關鍵海平面，就是學會自行設計人工智慧之時。在海水漫過這個標高位置之前，海平面的上升都是人類改善機器的緣故，超過這個高度以後，海平面的上升就會是機器改善機器的結果，而且極有可能以破紀錄的方式，超越過去人類改善機器的速度，在短時間內吞沒所有地表。這個神奇又眾說紛紜的概念叫做「人工智慧爆炸奇點」。

隨著海平面持續上升，或許有一天會淹過某個引爆點，這個關鍵海平面就是機器學會自行設計人工智慧之時，也就是「人工智慧爆炸奇點」。圖／geralt ＠pixabay

半世紀以前，電腦從低窪處開始，淹過了徒手計算和記帳的工作，不過那時我們大多數人都還是站在陸地上，現在洪水已經抵達山腳，我們得認真看待此地失守的問題。站在山頂上看似安全，不過，如果洪水氾濫的速度維持不變，這些陣地大概再過半世紀以後，也會無一例外的淪陷。我想，在那天到來之前，我們要先準備好諾亞方舟，早點習慣在海上的生活才行！

本文摘自《LIFE 3.0：人工智慧時代，人類的蛻變與重生》，天下文化出版。

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人工智慧將在就業市場造成什麼樣的改變，進而影響身為勞動階級的我們？圖／geralt ＠pixabay

人工智慧將在就業市場造成什麼樣的改變，進而影響身為勞動階級的我們？如果我們能找出透過自動化創造富裕，同時又不會讓人失去收入和使命的辦法，就有機會創造輕鬆寫意的美好未來，帶給每個人夢想中前所未有的富裕。對於這樣的願景，沒有多少人比我在麻省理工學院的同事、經濟學家布林優夫森（Erik Brynjolfsson）想得更透澈。雖然他總是衣著得體，但是內心深處依舊保有冰島人獨特的靈魂，前不久他為了更加融入商學院才略加修剪儀容，而我卻始終忘不了他一臉維京人式紅色虯髯大鬍的模樣。

所幸他腦海中狂野的想法並沒有跟著鬍子一起剔除，他還把自己對就業市場樂觀的期望稱做「數位雅典城」（Digital Athens）。古代的雅典公民之所以能享有民主、藝術和遊樂的安逸生活，主要因素不外乎是有一群奴隸代為從事勞動工作，所以我們為什麼不用具備人工智慧的機器人取代古代的奴隸，建立人人都能樂在其中的數位烏托邦？布林優夫森認為，以人工智慧推動經濟發展，不但能夠一方面消除工作的壓力和苦差事，另一方面如我們現在所願生產出各式各樣豐富的產品，更可以超乎現在消費者的想像，提供各種奇妙的新產品與新服務。

科技發展與分配不均──最富有1%與後頭90%的人命運大不同

只要從現在起，我們每個人的薪資待遇都能逐年成長，將來就能走進布林優夫森描述的數位雅典城，讓每個人的工作量愈來愈少，生活水準愈來愈高，過著充裕休閒的生活。

美國自二次世界大戰後一直到1970年代，就是循這樣的模式發展：

在1970年代以前，不論是有錢人還是窮人，收入大致都維持同步成長，之後大多數成長則集中到財富頂端1%的人手中，而後90%族群的平均收入幾乎可以說是文風不動。圖中數字都已經依照2017年的幣值進行過通貨膨脹的調整。

雖然收入分配有所不均，但是經濟大餅維持一路成長，幾乎雨露均霑的讓所有人都得到更多好處。不過布林優夫森等人開始注意到，自1970年代以後，事情發展有些不一樣了：圖中的經濟規模雖然還是維持成長的趨勢，平均收入也跟著水漲船高，但是過去四十多年來成長的果實卻都流入最富有的一群人手中，甚至幾乎只進入最富有1%的人的口袋裡，而後頭90%的人卻發現自己的收入止步不前。

過去四十多年來成長的果實卻都流入最富有的一群人手中，甚至幾乎只進入最富有1%的人的口袋裡，而後頭90%的人卻發現自己的收入止步不前。圖／giphy

如果我們把觀察指標從收入換成財富，分配不均惡化的情況會益發明顯：美國90%家庭在2012年的淨資產是八萬五千美元（跟二十五年前一模一樣），而最富有1%家庭的淨資產即便經過通貨膨脹，在這段期間的成長仍舊超過了一倍，達到一千四百萬美元。以全球的角度來看，分配不均的差距更是極端。2013年全球排名後半段所有人（總共超過三十六億人）的整體財富，剛好跟全球前八名首富的財富旗鼓相當。這個統計數字完全應驗了「朱門酒肉臭，路有凍死骨」這句話。

2015年在波多黎各的那場研討會上，布林優夫森語重心長的向各路人工智慧專家表示，他同意人工智慧和自動化技術的進步會讓經濟大餅愈做愈大，但是並沒有任何一條經濟定律能保證所有人都能獲利，就連是否能讓大多數人得利都得打上問號。

分配不均問題出在哪？──傳統工作被取代、資本優勢更明顯、超級巨星理論

大多數經濟學家都同意，分配不均的現象愈來愈明顯，不過對於成因及未來發展趨勢的看法卻大相徑庭。政治立場傾向左派的人認為，全球化再加上對富人有利的減稅政策，是造成分配惡化的主因，而布林優夫森和他在麻省理工學院的同僚麥克費（AndrewMcAfee）則認為真正的成因是另外一回事：科技發展。針對數位科技對分配不均的影響。他們提出三種不同的分析角度。

首先，科技發展使傳統工作由需要更高度技能的工作取代，因而凸顯教育的重要性：自1970年代中葉開始，順利畢業取得文憑的勞工薪資待遇提升了25%，而中學輟學的勞工平均而言則少了30%的薪資待遇。

1970年代中葉開始，順利畢業取得文憑的勞工薪資待遇提升了25%，而中學輟學的勞工平均而言則少了30%的薪資待遇。圖／ptksgc ＠pixabay

其次，他們認為自從2000年開始，企業營利以前所未見的比率流向企業主，而不是往勞動階級移動—只要自動化的趨勢維持不變，不難想見擁有機器設備的人一定會分到比較多的經濟成果。在進入數位經濟的年代後，資本相對於勞力的優勢只會更為明顯，一如科技趨勢專家尼葛洛龐帝（Nicholas Negroponte）提出的觀點：

這是由原子世界蛻變至位元世界的過程。現在不論是書本、電影還是稅務試算表都已經數位化，往世界各地多賣幾份商品所增加的成本趨近於零，而且還不用額外增聘員工。這個趨勢自然會讓投資人而不是員工取得大多數的收益，也能解釋為什麼底特律三大公司（通用汽車、福特汽車和克萊斯勒），2014年的合併營收幾乎和矽谷三大公司（Google、蘋果和臉書）不相上下，但是後者的員工人數不但只有前者的九分之一，在股市中的價值更是前者的三十倍以上。

第三，布林優夫森等人認為，超級巨星會比一般民眾更容易享有數位經濟的好處。哈利波特的作者J.K.羅琳（J.K. Rowling）成為有史以來第一位晉升為億萬富翁的作家，她比莎士比亞更有錢的祕訣在於，她的故事內容可以用極低的成本轉換成文字、電影和遊戲等各種不同形式供世人傳頌。

哈利波特的作者J.K.羅琳（J.K. Rowling）成為有史以來第一位晉升為億萬富翁的作家，她比莎士比亞更有錢的祕訣在於，她的故事內容可以用極低的成本轉換成文字、電影和遊戲等各種不同形式供世人傳頌。圖／維基百科

相同的道理，庫克（Scott Cook）藉由自己開發的稅務軟體TurboTax致富，這套軟體當然也異於一般人類的稅務會計，是可以從網路上購買的。至於排名第十的稅務軟體，大多數人不管再便宜也沒多大意願使用，因此這個市場裡能容下的自然只剩下少數幾位超級巨星了。

給孩子的職涯建議：朝目前機器還不擅長的領域發展

在這種情況下，我們到底能給孩子什麼樣的職涯建議？我會鼓勵我的孩子朝目前機器還不擅長的領域發展，以免在不久的將來淪為自動化作業的犧牲品。如果要預測各種工作大概多久以後會由機器取代，不妨先參考以下幾個有用的問題，再決定將來要就讀哪些科系，進入什麼領域就業：

• 這個領域需要運用社交手腕和他人互動嗎？
• 這個領域需要運用創意提出巧妙的解決方案嗎？
• 這個領域需要在無法預測的環境下工作嗎？

當你愈能用肯定的方式回答，你選到好工作的機率就愈大。換句話說，幾個相對安全的職業項目分別是：教師、護理師、醫師、牙醫、科學家、創業者、程式設計師、工程師、律師、社工人員、神職人員、藝術工作者、美髮師或是推拿師傅。

需要運用社交手腕、運用創意提出巧妙的解決方案，以及需要在無法預測的環境下工作等職業，是較建議的職涯選擇。如藝術工作者。圖／Free-Photos @pixabay

相較之下，在可預期的環境下重複執行高度結構化的動作，這種工作型態在自動化的影響下可就岌岌可危了。電腦和工業機器人早就已經接手簡單到不行的工作，隨著科技持續演化，受取代的工作只會愈來愈多，諸如電話行銷、倉儲管理、櫃台職員、列車司機、麵包師傅和廚房助手都算在內。接下來，開卡車、巴士、計程車的司機，甚至就連Uber和Lyft的駕駛都可能是下一波被取代的對象。另外還有很多職業項目（比方說律師助理、徵信業者、放款業務、記帳人員和稅務會計等）雖然不至於列入全面取代的危險名單，但是大多數工作內容還是能被納入自動化的作業流程中，使得人力需求大幅減少。

單是設法和自動化作業保持距離，還不足以完全克服將來職場上的挑戰，當全世界都進入數位化的年代，想要成為專業的作家、製片、演員、運動員或時尚設計師，還要面臨另一項風險：雖然這些職業短時間之內不會立即面臨機器帶來的激烈競爭，但是回顧先前提到的超級巨星理論，這些領域一樣要面對來自全世界的專業人士帶來的愈來愈嚴酷競爭壓力，真正能成為贏家的人可以說是少之又少。

職涯建議：不可預期的環境、非重複執行、非高度結構化的工作

通常來講，如果要對所有領域、所有層級的工作做出職涯建議，未免流於太過草率：很多工作並不會完全消失，但也會有很大一部分被自動化取代。如果你打算行醫，千萬別擔任分析醫療影像的放射科醫師，因為IBM的華生電腦會做得比你更好，不妨考慮擔任有資格要求做出放射影像分析，可以拿著檢驗報告跟病患商討要如何進行後續診療的醫師。

如果你打算行醫，千萬別擔任分析醫療影像的放射科醫師，因為IBM的華生電腦會做得比你更好。圖／Wikimedia Commons

如果你想往金融界發展，千萬別擔任只會拿數字套用演算法的「寬客」（quant），這種工作可以輕易被軟體取代，倒是可以考慮擔任利用量化分析做出投資策略的基金經理人。如果你擅長的領域是法律，那就別以埋首文件找資料的律師助理自滿，這種工作靠自動化作業就可以了，你應該要以能提供客戶諮詢服務，能站上法庭進行官司訴訟的律師為目標。

以上，我們說明了在人工智慧年代下，個人如何在就業市場盡可能擴大自己成功的機會。政府部門能夠做些什麼，好幫助國內的勞動力邁向成功？像是什麼樣的教育體系最能夠幫助民眾做好準備進入職場謀生，不用擔心人工智慧持續快速的改善？現行先經過十幾、二十年的求學階段，隨後將四十年的歲月都投入專業領域的模式仍舊適用嗎？或者改成先工作幾年，用一年的時間回到學校加強技能，之後再重回工作崗位，依此不斷重複循環的體系比較好？還是說，我們應該讓推廣教育（或許是以線上授課的方式進行）成為所有工作的標準配套措施？

另外，什麼又是最有助於創造優質新工作的經濟政策？麥克費認為，很多政策都值得考慮，像是在研發、教育和基礎建設等方面進行大規模投資，吸引外國人才融入本國社會，還有提供誘因鼓勵創業等政策皆屬之。他認為「經濟學原理在教科書上都寫得一清二楚，問題是沒有人有辦法照著做」，起碼美國就沒有做到這一點。

本文摘自《LIFE 3.0：人工智慧時代，人類的蛻變與重生》，天下文化出版。

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• 作者/Laurie McNeil and Paula Heron ｜北卡羅萊納大學教堂山分校／西雅圖華盛頓大學
• 編譯/常雲惠 ｜紐西蘭懷卡托大學運動休閒研究所學士後，紐西蘭公務員。目前定居紐西蘭，為科普讀物譯者。

物理教授，你台下的學生成為教授的比例其實有點低喔。圖／pxhere

如果你是位物理教授，你也許是循著傳統的路徑，一步步地走到今天的位置：

物理系畢業，物理碩士、博士、博士後研究，然後應徵上一個終身教職。

你或許會認為，你目前的學生，大多數也將追隨著你的腳步，所以你應該好好教導他們，為他們將來成為物理教授而做好準備。如果你是這麼想的，那麼你就錯了！

根據美國物理聯合會（American Institute of Physics，縮寫為 AIP）統計研究中心（Statistical Research Center）的資料顯示，美國的物理系畢業生中，最後大約只有 5%會成為物理教授；即便是留在學術界，也有很多人會轉戰例如工程或資訊科學等相關領域。大多數的物理系畢業生，其實並不會留在學術界，而是走進各行各業，從事各種多樣類型的工作。這些工作機會，有半數左右是來自私人企業（圖一為新近大學畢業生第一份工作的統計資料）。

私人企業：根據 2013與 2014 兩年的大學畢業生就業調查，約 65% 的物理系畢業生，在取得物理學士後的第一份工作是任職於私人公司。（上圖的就業調查中，並未包括 54% 直接進入研究所就讀的大學畢業生。）其中，任職於大專院校的 10% 指的是負責行政工作的職員，而非擔任教職。至於5%的「其它」類則包含了小學、國中，醫院或其它醫療機構，以及非營利組織。在私人企業這部分，大多是從事與STEM（科學、技術、工程與數學）相關的工作，當然也有為數不小的畢業生，從事於與 STEM 無關的工作，例如財經業或服務業等。

幾乎沒有任何物理課程，是專門為這些「非物理學術工作」而設計的。對於一些需要科學訓練的職務，物理系的畢業生，以及他們的雇主都一致認為，大學為社會新鮮人提供的訓練與準備並不夠充分。同樣的問題，對於新科物理博士，也一樣適用（參見《今日物理》，1995年6月號，第13頁）。

在畢業一年之後，將近半數的物理博士，並不在學術單位任職。而在完成博士後研究之後，有更高比例的人，移往私人公司或政府部門任職。

在接受問卷調查時，任職於私人公司的物理系畢業生表示，除了熟悉的物理知識之外，他們還經常需要一些額外的技能，例如團隊合作、科技寫作、電腦程式設計、在其它領域運用物理知識、產品的設計與開發，以及複雜的專案管理等等；圖二列舉了這些技能。然而，對於大多數學物理的人來說，在整個教育養成過程中，很少有課程是為了這些技能而做準備。

物理學士經常使用的知識與技能：針對新到工程與電腦科學的私人企業公司任職的物理系畢業生（2013與 2014 年）而言，上表列舉出他們每日、每週與每月所需要的知識與技能。這兩個領域的職場新鮮人同時表示，與物理知識相比，有幾項技術性與專業性的技能更為「有用」，精確來說，是較為「常用」。

2014 年，美國物理學會（American Physical Society，縮寫為 APS）與美國物理教師協會（American Association of Physics Teachers，縮寫為 AAPT），共同組成物理系大學部學程改進聯席專責小組（Joint Task Force on Undergraduate Physics Programs，縮寫為 J-TUPP）來檢視這方面的不足。

我們與 J-TUPP 小組的同事（主要是來自學術界或產業界的物理學家），一起思考兩個大問題：

下一個世代的物理系畢業生，應該具備哪些技能與知識，才能應付未來職涯裡的多樣要求？以及物理系該如何修改他們大學部的課程，才得以更有效地幫助學生？完整的報告請參見美國物理學會於 2016 年十月出版的《物理 21》（Phys 21: Preparing Physics Students for 21-st Century Careers）。

我們以多管齊下、多方探索的方式，試著回答這兩個問題。為了能描繪出更明確的圖像，我們參考了其它學會、教育機構、政府部門與私人企業的研究報告；我們也訪談了許多相關人士，例如物理系畢業，但任職於非學術領域的物理學家，以及負責開發創新大學學程的研究人員；以及委託針對物理系畢業生與其雇主的研究計畫等等。

此外，我們不僅仔細參考由 AIP 的統計研究中心（Statistical Research Center）與物理學生學會（Society of Physics Students，簡寫為SPS）先前所發表的研究報告《職涯途徑計畫》（Career Pathways Project），也委託進行一系列的個案研究，探討系所在修改大學部課程與其畢業生的職業準備度之間的關聯，希望藉此找到一些可行的策略或建議。

下一個世代的物理系畢業生，應該具備哪些技能與知識，才能應付未來職涯裡的多樣要求？圖／wikimedia

物理系畢業生需要些什麼？

我們得到一個初步結論是，物理系畢業生所具備的彈性、解題能力，以及接觸過許多新科技的經驗，是他們受到雇主歡迎的原因。

然而，如果在電腦計算分析工具或程式方面，特別是一些廣受業界採用的軟體系統，他們能多具備一些相關知識與技能；或是擁有實習或專題研究的經驗，能讓他們在實際的產業工作中更快上手；或是熟悉物理觀念、實際應用與產品創新三者之間的關聯等等，都能讓他們在就業市場中，更受歡迎。

此外，一些所謂的「軟實力」，例如基本的商業概念，如何在團隊中與人合作，或是有效溝通等等，也都有助於他們在職涯上的成功。

傳統的物理系教授，大多致力於確保學生能掌握核心課程裡的物理觀念：

力學、電磁學、熱力學、統計物理、量子力學，以及這些觀念在光學、核物理與凝固態物理的應用。

雖然在學習這些科目的過程中，學生也能習得數值方法、統計分析與實驗方法等相關技能。然而，如何培養學生，在非學術研究與跨領域的環境中，去運用基礎物理觀念，則較為罕見，而這也正是他們在未來的工作中，較可能會遭遇到的情況。

物理系的課程，也需要能提供學生許多相關的科學與科技、工程技能的學習機會，以及從基本觀念來解決真實或複雜情境下問題的機會，例如光學、真空技術、電子學等方面的基本實驗技能，程式設計或電腦軟體模擬的經驗，數據的收集、處理與分析，實驗儀器的偵錯、校準與修復等。雖然，傳統課程與專題實驗室，或多或少地提供了這些技能的學習機會。

然而，在沒有明確的學習目標，或是未能針對某項技能而設計的教學活動，某些學生可能因此而缺少了足夠的訓練。另一個可能的情形是，也許學生已經學會並具備了這些技能，但卻無法體認出它們的市場價值，以及據此來挑選出最合適自己的工作機會。有趣的是，在圖三所列舉出的常見職稱，只有高中物理教師有用到「物理」這個關鍵字。

常見的工作職稱：根據 2009 與 2010 這兩班畢業生的回報資料，常見的工作職稱如上圖所示（取自AIP職涯發展計畫為物理系別生所製作的職業工具箱）。

當物理系畢業生進入職場之後（其實，這也包括就讀研究所，開始著手論文研究計畫），最常面對的挑戰是處理真實世界中，一些複雜、含糊、界線不明的問題。他得自己重新去定義問題，有系統地界定出幾個較小的子問題，進行文獻回顧，據此去制定解題策略或研究方法，來回答他自己設定的問題；研究方法可以是做實驗，也可以是電腦模擬、模型分析，或是不勝枚舉的其它方法。

為了能落實自己的解題策略（或研究方法），他必須明確地知道自己需要哪些資源，並做出決定或建議，從哪個方向開始研究或繼續先前已有的研究，設計並決定後續的步驟，並能從較為寬廣的視野，來看待自己收集的數據。然而，除非他在大學部的課程裡，已經有過相關的學習經驗，並學會相關的技能，否則這很可能他是首次面對一個真實的問題，以及相關的繁雜資料與數據。

學生畢業後最常面對的挑戰是處理真實世界中，一些複雜、含糊、界線不明的問題。圖／pixabay

掌握儀器、軟體、電腦以及數據分析等能力，是決定職場工作或論文研究是否成功的關鍵因素。

AAPT 所屬之大學部課程改進專案小組（Undergraduate Curriculum Task Force）在最近的一則報告中建議，應將計算物理（computational physics）整合納入大學部的課程中。許多私人企業所廣泛使用的電腦套裝軟體，也都有教育版，僅需極少的費用，甚至免費，即可獲得教育授權使用。

雖然，教育版的功能或許不及完整版，但對學生的學習而言，應該已經足夠。在我們所訪談的畢業生中，幾乎毫無異議，他們一致表達出希望能學習更多與電腦軟體相關的技能。不論在哪個領域工作，數據分析、比較各個模型或假設之間的異同，以及展示實驗成果的能力，對物理系的畢業生而言，都是至關重要的技能。如果他們在就學期間，疏忽了這幾項能力的培養，很容易讓他們在將來競爭的就業市場中，略遜於他們主修工程學門的同學。

如果當初學過更多計算物理就好了。（設計對白）圖／pxhere

整個物理社群（包含學術界與產業界等）都體認到，物理系的畢業生在溝通技能上的需求。我們的整個教學設計，都只集中在同行評審的論文發表上。然而，對於任職於產業界或政府部門的物理學家而言，他們所需要的能力，卻是把自己的想法或研究成果，表達給沒有受過專業科學訓練的聽眾，例如公司的經理、贊助廠商、國會議員、市場推廣人員、技術員或是一般社會大眾。

這群職場新鮮人所需要的表達能力，是能適切地闡述自己的觀念，並能運用文字、方程式、圖表、照片、動畫或其它視覺化工具，來增加強自己的說服力。另一個可能是，他需要把一個複雜的觀念或方法教給別人，還要能判斷這個人的學習成效，從而發展出更有效的教學策略或溝通方法。然而，大多數的物理學課程，即使讓學生有機會擔任論文的共同作者，或是在研討會裡發表論文，對於這些「非學術」的溝通與表達能力的培養，仍然缺乏明確的學習機會。

此外，大多數物理系的課程設計，讓他們的畢業生在就業市場中處於劣勢，例如學程中鮮少關於物理職涯的介紹，如何找工作，如何判斷自己的知識技能是否適合某份工作等等。事實上，相信許多物理系的老師，對於學術界以外的職涯機會，自己也不是很熟悉，因此如何協助學生轉戰到其它領域，對老師本身而言，自然也是一項挑戰。

物理系的課程該怎麼安排？

圖／pixnio

上面那張長長的「物理系畢業生應需具備的知識與技能」清單，應該會嚇壞了所有的物理系師生。然而，物理系的課程該如何安排，才能幫學生在準備就業，以及學會求解薛丁格方程式之間，取得一個平衡呢？

所幸，前述清單中的技能，其學習的管道都不是單一的。各系所可以根據自己的條件，例如教師的專長與背景、財務狀況、學生的人數及其抱負與志向、大學附近的產業生態等等，來擬定適合自己的策略。或許需要重新設計整個課程，或是在原本的課程框架下，融入新技能的學習機會，亦或是針對某些特定技能的培養，開發出新的選修課程。

在 J-TUPP的報告中，我們提供了許多範例，是許多物理系已經採用的方法【註一】。（2001年四月，Barrett Ripin 曾於《今日物理》發表過一篇文章，探討如何透過創新的課程設計，幫助物理系畢業生，培養面對未來多樣性工作的能力。）

大多數的物理教授應該都會認為，他們所開設的標準課程，已經為學生在學習物理知識上，提供了一個堅實的基礎。事實也的確如此。但是為什麼，教授們就在這裏止步不前呢？

事實上，任何一門物理課程，即使只是探討基礎的原理與觀念，也都能從中找到與職涯相關的實際應用。例如，最為抽象的廣義相對論，也都有它的實際應用：GPS全球定位系統。因此，在工業製程或商品設計中應用物理原理，未必需要犧牲基礎物理的嚴謹性。如同先前所討論過的，我們可以把商用產品或儀器，與一般的實驗課程做整合，讓學生可以接觸到業界常用的電腦套裝軟體等。

圖／pxhere

在溝通與表達能力的培養上，一般的課程，就可以提供許多學習機會。例如，可以讓學生針對課程中的某個主題，或是在參加研討會之後，進行口頭報告。甚至，可以安排社區服務，讓他們有機會面對社會大眾，演講或展示自己的研究成果。此外，這些技能的學習，並非全部都要侷限在物理系裡。

科技英文的寫作與編輯技能，可以透外文系或大眾傳播學系的課程，得到進一步的增強。工學院或商學院的一些課程，可以提供學生基本的商業概念。校園裡的就業輔導室，也是一個重要資源，可以請他們協助，特別針對物理系的學生，傳授他們履歷表的寫作方法，以及求職面談的經驗與注意事項等等。

我們往往容易忽略課外活動，在培養學生專業技能上所能扮演的角色。系所可以舉辦一些小型演講或座談活動，邀請系友回母校，分享他們在各個不同職場上的工作經驗。系友或許還能協助在校生，安排工廠的參訪，或其它校外活動。此外，他們也能鼓勵在校生，多多參與由各個專業團體（例如AIP）所贊助或主辦的研討會或講習課程等活動。設立「小老師」制度，讓學生有正式的教學或助教的經驗，可以去教別的同學或低年級的學弟妹，也是一個簡單的方法，就能幫助學生提升溝通技能。

協同合作與彈性課程

圖／wikimedia

就物理系而言，只需開始與校園內的其它系所或部門合作，例如就業輔導室或創新育成中心，就可以大幅改變現狀。當然，也可以走出校園，與其它的企業或雇主合作，開發設計實習課程，或是以創新或創業為主題的跨領域學習學程（參考 Douglas Arion 在《今日物理》2013 年八月號第 42 頁的文章）。這種系所與企業之間的合作，可以幫助單一主修的學生，接觸並累積多樣的學習經驗與技能。

在工學院，與廠商間的建教合作或實習制度已行之有年。在實際就業之前，學生便已經具備相當的實務經驗，除此之外，實習經驗還能幫助學生，理解到許多「物理之外的技能」的重要性，例如文檔的建置與管理，商務發展等。例如，在科技管理公司實習，學生可以接觸到提案的準備過程、專案的預算控管、企業的組織結構，以及專案的執行等等。在國家級實驗室（如工研院）的技術轉移與法律中心實習，學生則可以接觸到專利、授權以及智權加值與技術商業化等業務。

實習通常有助於學生畢業後的求職機會，而且，能提供實習機會的公司，通常也會是該領域內的大企業，若學生將來有志於在該領域發展，那麼實習的機會，剛好為他們提供了一個很好的舞台。在設計與開發這一類的學程時，系所之間的合作，非常重要，應該妥善地利用工學院、就業輔導中心或商學院等，與校外廠商之間既有的合作關係。

圖／flickr

近來相當熱門的大數據（Big Data）領域，已有許多機構開設短期的講習課程或訓練營，提供學生一手的的實務經驗，也能為學生將來進入這個領域鋪路（參見《今日物理》2016年八月號，第20頁）。

然而，對於不希望採取重大變革的物理系而言，若能在傳統課程設計之外，多增加一點彈性，譬如為某個相關的應用領域，多一點預備工作，也能讓學生受益很多。例如降低一些傳統的必修學分，改成與產業界較為相關的選修學分，如凝固態物理、光學等。甚至提供跨系選修的機會，讓學生可以選修工程、生物、統計、資訊科學、演講、商業、科技或創意寫作，甚至是哲學等課程。

這些選修課程，可以是因個別學生而異，也可以是由根據職業領域而規劃，來指定的特定科目。另一個可行的方式，是以某幾個重要的物理觀念為主軸，根據相關的特定應用，來開發新的科目或課程。例如，開設一門以太陽能電池為主題的課程，從而串起量子力學、熱力學、凝固態物理等等相關的基礎物理。或是設計以綠能、水資源或環境保護等議題為主的課程，從這些議題所面臨的挑戰出發，讓學生從既有已知的物理知識，去尋求可能的解決方案。

另一個有助於學生職涯準備的方案是「指標性活動」（capstone activity），例如畢業論文、畢業生研討會，或類似畢業個展之類的活動。在大學四年裡，學生通常曾到專業實驗室裡實習，參與過文獻回顧，或是專題研究等，以及據此撰寫書面報告的經驗。這類「指摽性活動」，只需稍加修改，便能融入我們先前所提及的學習目標，甚至是職涯準備技能，例如商用模擬軟體、專業的繪圖軟體，或電腦輔助設計等。

對系上有什麼好處？

(PHOTOS COURTESY OF KEN COLE AND THE AMERICAN PHYSICAL SOCIETY)

對學生的職涯準備而言，即使是最微小的改變，也需要持續地動用系上大量的人力與各項資源。這麼做，對系上有什麼好處？

首先，如果你針對近年來的畢業生做些研究，看看他們就業的情況，以及目前現有以及未來的學生，對於職涯的前景、看法或興趣等等，那麼你會更了解自己的學生，也因此能更有效地幫助他們，在畢業之後，充分地發揮自己的潛能。

其次，在課程設計中，適切的融入與職業準備相關的教學策略，這能提升系所的聲譽，從而吸引更多各類有才華、有創造力的年輕學子，而不是讓他們選擇其它科系，甚至轉往其它院校就讀。

第三，讓學生接觸實際的應用研究，除了可以提升學習動機與興趣之外，自己也可能因此發現新穎而有趣的研究題材。最後，對那些少數選擇研究所，準備繼續深造的學生而言，他們也具備了許多有助於從事研究工作的技能。

總結來說，我們相信，你與你所屬的系所都應該聽從我們的建議，因為我們有兩個共同的願望。首先，我們都希望能更有效率地幫助我們的學生，讓他們有能力去面對二十一世紀職涯上的多樣選擇與快速變遷。其次，每一個系所都希望享有在達成第一個願望之後，接踵而來的許多好處，用最簡單的話來說，就是「利人利己」。如果我們之中有足夠的人數，願意朝著這個方向一起努力，那麼我們有信心，我們所熱愛的「物理系」會持續地在二十一世紀裡成長而茁壯。

• 本文感謝Physics Today (American Institute of Physics) 同意物理雙月刊進行中文翻譯並授權刊登。原文刊登並收錄於Physics Today, November/2017 雜誌內(Physics Today 70, 11, 38 (2017); https://physicstoday.scitation.org/doi/abs/10.1063/PT.3.3763)；原文作者Laurie McNeil and Paula Heron。中文編譯：常雲惠 老師，Teacher in Cambridge Primary School, Cambridge, New Zealand
• Physics Bimonthly (The Physics Society of Taiwan) appreciates that Physics Today (American Institute of Physics) authorizes Physics Bimonthly to translate and reprint in Mandarin. The article is contributed by Laurie McNeil and Paula Heron, and are published on Physics Today 70, 11, 38 (2017); https://physicstoday.scitation.org/doi/abs/10.1063/PT.3.3763). The article in Mandarin is translated by Ms. Marleen Charng, Teacher in Cambridge Primary School, Cambridge, New Zealand .

本文轉載自《物理雙月刊》原文為〈為物理系學生做好面對二十一世紀職涯發展的準備〉

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• 文／葉李華

自成體系的中醫理論

《異種人生》是倪匡的晚期作品，故事主人公是業餘中醫師，他發明了一種安神助眠的方劑，不但能讓人沉睡數日，還會進入彷彿另一種人生的夢境。書中將這種湯藥稱為「黑甜湯」，一來明指它又黑又甜，二來暗扣「黑甜之鄉」這句成語，如此貼切的名稱，也只有博學多聞又創意無限的倪匡想得出來。

由於本書以中國傳統醫藥為主軸，倪匡找了一個適當的段落，正經八百地提出自己對中醫的看法：

我主要想說明的是中醫自有一套完整的理論，而根據這套自成系統的理論來解釋人體、醫治疾病。這套理論和西醫的理論完全不搭家，一點關係都沒有。最原則的分別是中醫理論根本不認為疾病是由病菌引起，中醫理論中沒有細菌這回事，病因只和身體內的陰陽五行金木水火土有關。

雖然倪匡說得斬釘截鐵，想必還是有不少人好奇，中醫理論難道真的沒有細菌一席之地嗎？在回答這個嚴肅的問題之前，先講個輕鬆的小故事：據說，當年米開朗基羅看到一塊不怎麼起眼的大理石，居然立刻驚呼：「先知摩西在裡面，我要將他釋放出來！」不久之後，他果然完成〈摩西〉這個不朽名作。

米開朗基羅不是 Superman，想必沒有透視能力，他之所以看得見困在大理石中的雕像，自然是以心眼窺探的結果，這也正是藝術家與工匠之間的差別。

以心眼察覺病原的《瘟疫論》

中醫對於疾病自有一套理論圖／PublicDomainPictures@pixabay

回到正題，且說傳統的中醫理論，如《黃帝內經》或《傷寒論》，認為致病的原因共有六種（風、寒、暑、濕、燥、火），統稱為六氣或六淫。六氣的觀念可說深入中華文化的骨髓，例如我們隨時可能聽到某人「傷風了」或「上火了」。更有趣的是，這六個字甚至滲透到中譯的西醫名詞，「腦中風」和「中暑」都是典型的例子。

這個根深柢固的六氣理論，在明朝末年終於受到挑戰。

挑戰者是一位特立獨行的醫家吳有性 (1582-1652)，他根據多年的行醫經驗，大膽假設某些疾病無關乎什麼風、寒、暑、濕……而是源自一種「異氣」。在那個欠缺現代儀器的時代，吳氏以心眼仔細觀察這種病原，得到令人驚嘆的準確描述，包括認定「異氣」是從口鼻鑽入人體。因此，只要稍加瀏覽他的《溫疫論》，你很容易說服自己相信「異氣」就是微生物的代名詞。

可惜異氣理論當時就不見容於主流，在吳氏死後更是成為絕響。雖然有人認為清朝的溫病學派大致繼承他的學說，但嚴格說來只是神似而已。因此倪匡說中醫沒有細菌這回事，基本上完全正確。

差點發現細菌的產褥熱研究

圖／Sanjasy@pixabay

吳有性過世後兩百年，西方醫學史上出現一個「乍看之下」相當類似的例子，很適合當作對照組來討論。

這次的主角是匈牙利籍醫生塞麥爾維斯 (I. Semmelweis, 1818-1865)。塞氏從醫學院畢業後，在一家大型醫院的產科工作，那裡的產婦死亡率有個明顯趨勢──由醫師接生所導致的死亡率，始終是助產士接生的兩三倍。塞氏認為必定事有蹊蹺，經過多方查證，終於得出一個結論：

醫師和助產士最大的不同，在於醫師經常進行病理解剖，因而從屍身上沾染了病原。這種病原光用肥皂洗不乾淨，導致醫師在接生時感染了產婦。

雖然塞氏並未猜對這種病原的本質，但就傳染方式與途徑而言，他的假設已經相當正確。可惜在塞氏有生之年，他的學說（由於證據不夠充分）並未受到應有的重視，否則會有更多的產婦逃過枉死的命運。

塞氏的經歷看似與吳有性頗為接近，其實有著本質上的不同。道理很簡單，吳有性生在沒有顯微鏡的時代，才不得不發揮「見人所不見」的創意。然而兩個世紀後的歐洲醫學界，顯微鏡已經逐漸成為研究工具，塞氏若肯擁抱先進的科技，大有可能比法國的巴斯德早十幾年提出完整的細菌學說，而不是弄得一個不上不下的局面。

拒絕與時俱進，無異於自廢武功，縱使發揮再多的創意也是枉然！

• 本文同時刊載於《科普時報》專欄「談論幻話創意」，原文標題〈慧眼與心眼〉

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• 作者／ 陳淵銓 、 李慧芳

本圖改作自Created by qimono @pixabay。版權適用聲明： CC0 Public Domain-可以做商業用途-不要求署名

細胞治療係取自人類自體﹙autologous﹚細胞或同種異體﹙allogeneic﹚細胞，經加工或體外培養程序，再將整個細胞引進病人體內使用，以診斷、治療或預防人類之疾病；基因治療則利用分子生物學的技術將特定基因導入患者體內，以檢測標的基因組或造成標的基因組重組，從而診斷、治療或預防人類之疾病。

細胞治療起初主要用於抑制器官或骨髓移植時引起的排斥（rejection）反應。基因治療產品起初主要用於治療罕見疾病或遺傳性疾病，但近來二者已往適用於治療心血管疾病、神經退化性疾病、代謝性疾病及癌症等發展，並獲相當成果。實際臨床應用於病人，在國外被列為所謂先進醫療產品（advanced therapy medicinal product, ATMP）。

國外自 1997 年起始上市的細胞及基因治療產品

細胞治療產品自 1997 年 Carticel 首先獲得美國食品藥物管理局（US FDA）核准，迄今已有許多品項在國際上核准上市（表1），並於病人身上臨床應用，有些產品仍在研發或臨床試驗中，預期會有更多產品陸續核准上市。

表2：國外核准的細胞治療產品。（點圖放大）資料來源:本研究整理。

• 縮寫：Hemacord (HPC, Cord Blood); Mesenchymal stem cell (MSC); Matrix applied characterized autologous cultured chondrocytes (MACI)

基因治療產品則主要仍在研發或臨床試驗階段，臨床試驗大多在美國、歐洲及澳洲進行（Goncalves 2017），但也有已核准上市者，如用於治療家族性脂蛋白脂質分解酶缺乏症（familial lipoprotein lipase deficiency, LPLD）的 Glybera （alipogene tiparvovec）是歐洲藥物管理局（European Medicine Agency, EMA）核准的第一個基因治療產品（2012 年 7 月）。

美國食品藥物管理局則分別已核准 2 種使用嵌合抗原接受體 T 細胞 (chimeric antigen receptor T cells, CART) 療法的基因治療產品，包括用於治療 25 歲以下的復發性和難治性 B 細胞急性淋巴性白血病 (acute lymphoblastic leukemia) 患者的 Kymriah（tisagenlecleucel）（2017年8月）和特定型大B細胞淋巴瘤（large B-Cell lymphoma）成人患者的 Yescarta （axicabtagene ciloleucel） （2017年10月）。

細胞及基因治療在國外發展相當迅速，先進國家對這種產品的相關法規通常有暫時性或條件性的規定，審查機制則較具彈性（flexibility）或有快審制度（fast track）。儘管細胞及基因治療產品在國外已蓬勃發展，但綜觀先進國家發展的經驗，仍可發現它們曾遭遇或正在面臨一些挑戰（Goncalves 2017, Sipp 2017, Chen 2017, Kimmelman 2016, ISSCR 2016, Almasbak 2016, Das 2015）（表2）。

表2：先進國家發展細胞及基因治療產品的主要挑戰。（點圖放大）資料來源：本研究整理。

細胞及基因治療產品在國內的現況

我國雖尚未核准任何細胞或基因治療產品上市，但已制定｢人類細胞治療產品臨床試驗申請作業及審查基準｣、｢人類細胞治療產品查驗登記審查基準｣及｢人體試驗管理辦法｣等相關法規，分別規範細胞治療產品的臨床試驗申請程序、查驗登記審查基準及相關人體試驗研究的管理。

｢細胞及基因治療產品管理法草案｣則已於 2017 年 7 月 25 日公告讓社會大眾提供意見，草案內容參考美國、歐盟及日本等國內外相關立法例而擬具，考量細胞及基因治療產品之特性及實際醫療使用情形，規範經人類細胞加工之細胞及基因治療產品應符合本法之規定，並就相關產品之上市販賣審查，制定所謂「附條件期限之承認制度」。

根據「人體試驗管理辦法」的規定：

醫療機構為治療危及生命或嚴重失能之病人，在國內尚無有效之藥品、醫療器材或技術可資適用時，得就經中央主管機關核准，且累積相當安全數據之人類細胞治療人體試驗，擬訂附屬計畫，連同已核准之原人體試驗計畫影本，依規定審查通過後，向中央主管機關申請核准使用於符合相當適應症而未能符合原人體試驗受試者資格者。

因此，有關細胞治療產品的使用，國內醫療機構已可依現行法規擬訂治療計畫（treatment protocol），向衛生福利部申請核准於人體臨床應用，申請的流程和架構亦已建立（圖1）。

細胞治療產品申請流程及架構。資料來源：引用Cell therapy regulation in Taiwan. Cell Transplantation, 13 March 2017; 26(3):483-492;本研究整理。

• 縮寫：Good Clinical Practice （GCP）; Good Distribution Practice（GDP）; Good Laboratory Practice（GLP）; Good Tissue Practice（GTP）; Pharmaceutical Inspection Convention and Pharmaceutical Inspection Co-operation Scheme/Good Manufacturing Practice （PIC/S GMP）。

有關細胞治療產品許可證的核發，參考日本醫藥品醫療機器總和機構（Pharmaceuticals and Medical Devices Agency, PMDA）的作法，設計一種暫時性許可證制度供醫療機構申請，從2016年開始，國內醫療機構在完成臨床試驗第一期後，得先核發適應性許可證（adaptive licensing），細胞治療產品即可提供病患使用，此作法在臨床試驗第二、三期使用過的病患數預計會比經正常程序核發許可證者為多（圖2）。

這種彈性的作法已於 2017 年 7 月 25 日公告之｢細胞及基因治療產品管理法草案｣第六條（附條件及期限之暫時性許可）中正式規定︰

細胞及基因治療產品推定具備有關申請之療效性，與確認安全性者，經中央衛生主管機關審查後，得核發附條件及給予不超過五年效期之暫時性許可證。

部分細胞及基因治療產品尚未進行療效驗證，但有足夠數據可推定其療效，為顧及國民得儘速使用細胞及基因治療產品之權利，在確保安全性之前提下，爰參照日本藥機法二十三條之二十六規定，給予附條件、期限之暫時性許可證，與第六條之許可證區隔。

依本條取得暫時性許可證之細胞及基因治療產品，應持續進行細胞及基因治療產品之使用成效試驗，並於效期內重新申請查驗登記，如符合第六條規定者，改發給產品許可證。

細胞治療產品的適應性許可證核發―治療計畫(A)正常程序核發許可證 (B)適應性許可證核發
資料來源：引用Cell therapy regulation in Taiwan. Cell Transplantation. 13 March 2017; 26(3):483-492; 本研究整理

在國內相關政策、制度及法規逐漸建立的情況下，我們預期在不久的將來，應會有細胞或基因治療產品在台灣正式核准上市，展望未來，政府須有相關政策促進其發展。

1. 研發創新：目前新產品開發進展快速，技術逐漸成熟，臨床應用範圍日益廣泛，為促進醫藥科技的創新，與先進國家並駕齊驅，應鼓勵相關產品的研發及生產，並培養研究、經營及管理的人才，促成製藥產業的升級與進步。
2. 產學合作：應建立產官學界合作的管道和交流的平台，促成國際合作及經驗交流，鼓勵轉譯醫學（translational medicine）的發展，使得基礎研究能與臨床應用結合。
3. 醫療精進：因產品具有高度科學性、專一性及客製化的特徵，為符合病患個體的精準醫療（precision medicine）的需求，應創造一個生物經濟（bioeconomics）體系和建立因應個體差異的人體生物資料庫（biobank）。

目前國內研究及醫療機構正在合作建置台灣人體生物資料庫（Taiwan biobank），主要是結合基因與其他醫學資訊，針對本土常見疾病進行大規模的世代研究與病例對照研究，藉此瞭解國人常見疾病之致病因子與機轉，有助於改善疾病治療方針、預防策略及降低醫療成本（台灣人體資料庫網站）。

圖／pixabay

參酌先進國家發展的經驗及前例，面對細胞及基因治療產品可能在台灣帶來的衝擊或挑戰，應有以下因應的政策規劃：

1. 法規的制定和修訂：相關法規的制定與修訂應及時並有彈性，並建立條件式許可（conditional approval）制度，審查程序須有快審制度及溝通機制，讓有些尚未進行療效驗證，但有足夠數據可推定其療效之細胞及基因治療產品，在確保安全無虞的條件下，在民眾面臨嚴重情況（serious condition）或未被滿足的迫切醫療需求（unmet medical need）時得儘速使用之。
2. 利益和風險的評估：細胞及基因治療產品雖能治癒病痛，帶給病患恢復健康的曙光，但異體外來基因或重組基因在人體內有引發不良反應甚至致病（癌）的風險，須建立一套科學性的風險評估機制，確保利益高於風險。
3. 利益相關者的擴大參與：增加利益關係人（如醫師、病人、專利持有者及產品生產者等）對產品風險評估的參與，可能會增加可接受利益／風險閥值（threshold for benefit-risk ratio）制定的複雜性，須確保資訊的公開透明和建立包括所有利益相關者的溝通機制。
4. 個人利益和公共利益的平衡：細胞及基因治療產品須長期使用，具潛在高利潤性，為避免專利的爭奪及臨床應用的商業化，應擬定相關政策制定完善的專利申請及醫療付費、保險制度。
5. 經費及負擔的考量：細胞和基因治療產品研發經費及人力通常耗費龐大，但獲利很難預估，例如Glybera獲得核准進入歐洲市場後，目前製造廠已經因為成本回收不如預期而暫停生產了（Nicol 2017）。因此，收入及利益須高於耗費，為確保收支至少保持平衡，產業投入生產前應有先期財務評估計畫。

新興的醫療方法，將在台灣如何發展？

圖／pixabay

細胞及基因治療是新興的醫療方法，為人類醫療開創了新的領域，在國外有不少生技公司和藥廠研發和生產相關產品，並已獲核准供病人使用。近來，由於生物技術之快速發展，細胞培養、加工及保存等技術逐漸成熟，國內研究人員亦積極投入各種細胞及基因治療產品的開發，並計畫將相關產品實際於臨床應用，以尋求疾病治療之突破，改善病人的生活品質。

衛生福利部、科技部再生醫學科技發展計畫辦公室、生技新藥發展協會及相關醫學會、研究機構曾於 2017 年 9 月 16 日召開再生醫學與細胞治療倫理法規論壇，討論「細胞及基因治療產品管理法草案」的內容及可能面對的困難或挑戰，先期了解和溝通各界的意見，以確保病患權益，並對可能衍生的倫理問題提供解決之道，使得未來可能核准上市的細胞及基因治療產品能在國內長期良性發展。

我國雖然尚未核准任何細胞及基因治療產品在台灣上市，但相關法規已制定或正在研擬中，準備因應相關產品於臨床應用上的需求，但考量細胞及基因治療產品之新穎性、特異性及複雜性，其管理方式應與其他藥物不同，進而促進產業發展，並保障病人權利。綜觀國際潮流趨勢及國內發展現況，政府應有前瞻性的政策規劃，在兼顧醫療之品質、安全、有效及倫理的條件下，開創美好的前景並避免負面的效應。

參考文獻

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2. 人類細胞治療產品查驗登記審查基準（2015年7月公告）。
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5. 再生醫學與細胞治療倫理法規論壇（2017年9月16日於中央研究院人文館國際會議廳舉行）。
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從太陽能板到芬普尼毒雞蛋各種科學謠言不斷發生，為了化解科學風險溝通上的問題，國際上紛紛成立「科技媒體中心」（Science Media Centre, SMC）。

第一間科技媒體中心最先於 2002 年在英國成立，其致力於提供更可靠、更迅速的科學訊息，來回應媒體的提問與討論，並強化科學風險溝通。《衛報》記者伊恩·桑普爾 (Ian Sample) 表示：

科技媒體中心，針對各種科學訊息提供不同專家的評論意見，提供記者更方便及多元的科學資訊獲取管道。

陸續澳洲、紐西蘭、加拿大、美國、德國，也紛紛成立相關機構。

圖／英國科技媒體中心提供科學家與記者彼此對話的場域。圖／Science media centre

強化科學風險溝通場域 提升社會科學風險議題共識

《毒雞蛋來源「芬普尼」標準將放寬一倍！？》、《原來太陽能不是乾淨的能源！？》這些時常在各大新聞報導中看到的驚悚標題，往往令民眾坐立難安，同時也懷疑政府的風險治理能力。

這些似是而非的新聞資訊，可能來自於媒體對科學新聞的不重視，以及各領域學者在科學風險溝通上並不夠充分。然而現今的科學風險爭議，往往不再僅侷限於某個單一特定的專業領域。跨知識領域的議題，再加上公部門管制分工等因素，科學風險爭議的理性討論就變得更困難。

從近期發生的「雞蛋遭到芬普尼污染事件」到「太陽能板製程污染爭議」，都可以發現科學風險事件具備了跨界特質，該如何處理跨學科的爭議事件將會是改善臺灣科學風險溝通場域的關鍵。

雞蛋遭到芬普尼污染事件包含動物科學、食品科學等不同專業領域。圖／pixabay

由於科學的不確定性，導致我們完全沒有辦法掌握自身科技知識會帶來什麼後果，因此隨著新科技持續發展，科技「風險」也不斷累積。

根據臺灣民眾科技風險之感知與態度調查，高達 59.1% 的民眾並不同意應該充分信任專家的說法，再加上媒體傳遞訊息時，常有時效及篇幅限制而無法詮釋科學風險爭議全貌，往往造成許多科學風險議題出現專家、媒體及公眾各說各話，反而加強科技風險的爭議發生，因此改善臺灣科學風險溝通場域，是形成科學風險議題社會共識重要的基石。

科技爭議不只是單純的科學問題  應針對關鍵處進行公共溝通

 食品安全令人心慌，芬普尼毒雞蛋究竟是怎麼回事？

芬普尼毒雞蛋早在 2016 年 11 月時於荷蘭遭人匿名檢舉，但在荷蘭政府的隱匿下，2017 年 6 月才遭比利時食品安全局驗出，荷蘭進口的雞蛋含超標殘留農藥芬普尼。於是歐盟食安通報系統 7 月發出警告，德國、瑞士、瑞典、丹麥、法國、英國都陷入芬普尼毒雞蛋影響。

然而在英國，雞蛋遭芬普尼污染事件被定調成是「食品詐欺」事件，並非是「食品安全」事件。其主要科學爭議在於，芬普尼不被准許用於任何食用動物身上。

以臺灣而言，從一開始的芬普尼雞蛋未檢出，到彰化百富畜牧場被驗出芬普尼雞蛋，以及後續的芬普尼殘留標準訂定，都再再凸顯了芬普尼問題的關鍵，其實是臺灣食品安全管制長久以來的管理及落實問題。

為提升食品安全管理政府於 2016 年 6 月提出「食安五環」政策。圖／行政院

能源議題方面，臺灣政府大力推動再生能源，其主力為太陽能發電。

在太陽能所造成的環境污染中，廢棄物處置受到廣泛討論。其中最主要爭議在於：太陽能板製程中廢砂漿的處置，及太陽能板除役後的妥善回收。廢砂漿處置的議題包含：

非法傾倒、健康影響與危害、回收業者之技術能力等。在太陽能板除役後的妥善回收層面，則將面臨如何建立完善的大量廢棄物回收機制。

但隨著太陽能板製程進步，以前晶圓切割時產生的矽污泥，現已有完善技術進行資源循環處理，未來將不會再有這類廢棄物。而太陽能板廢棄物的回收機制，目前該領域專家仍傾向參考國外收取處理費的模式；然因太陽能板製程牽涉許多利害關係人，處理費收取的模式與詳細的機制，則需要更進一步溝通討論。

目前政府已規劃出太陽能板回收具體做法，未來環保署將聯合經濟部、太陽能業者共同成立專案小組，透過成立廢棄太陽能板處理公司以及將太陽能廢棄物納入回收基金補貼等方式，來解決太陽能板回收問題。

未來政府將會從輔導業者回收及法規管理兩個層面來處理太陽能板廢棄問題。圖／pixabay

跨界科學風險溝通新里程碑

從上述兩個例子中，我們可以發現由於社會對於政府普遍不信任，加上媒體追求即時性的新聞報導，未能第一時間深入了解議題背後的科學發展脈絡，往往發出可能模糊焦點、且過度驚悚的相關報導。這使得科技爭議的討論，並未能往理性的方向發展，而公眾討論也往往不能實質解決問題。

臺灣效仿各國成功經驗，於 2018 年 4 月正式成立新興科技媒體中心（Science Media Center, Taiwan），為釐清科學與媒體的溝通鴻溝，舉辦科學家與媒體跨界對話工作坊。

在雙方對話中發現，媒體在傳遞訊息時，須迎合新聞台本身取向與要求，同時也面臨食安議題的複雜性、政府隱匿相關資訊、篇幅與時效上等限制；而專家在跟媒體溝通過程中，也因為媒體轉譯上的誤解，使得相關報導背離專家原意，降低學者提供正確訊息的意願。

因此，新興科技媒體中心將透過建置跨領域學界的專家網絡，傳遞多面向觀點的正確科學訊息，試圖成為連結專家與媒體之間的溝通橋樑。並針對媒體及專家舉辦跨界對話，藉以促進改善類似的科學風險爭議，使得科學爭議事件的公共討論能更具建設性。

新興科技媒體中心正式於臺灣成立，是目前亞洲唯一運作之科技媒體中心。圖／新興科技媒體中心

目前新興科技媒體中心網站已正式上線，未來將針對各種科技爭議事件，提供該領域專家的「即時回應」；也將針對重大事件，召開釐清癥結點的「記者會」，提供媒體第一時間正確的科學觀點，減少記者初處理跨領域議題時的資訊不對稱；也將彙整各領域期刊上的「科學新知」，以及提供具跨界思維的「專題報導」。

新興科技媒體中心作為致力於風險溝通的平台，將提供專家、媒體、公眾進行有效理性對話的資訊，藉此開啟臺灣科學風險溝通場域轉變的契機。

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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／陳衍達

給大家 10 秒鐘想一下，以下 2 種物品的關聯性：

不沾鍋和 Gore-Tex 防水外套之間的關聯是什麼呢？ 　不沾鍋圖／Wikimedia 　Gore-Tex圖／Wikimedia

…3、2、1，時間到。想到了嗎？

使用不鏽鋼鍋通常需要先熱鍋熱油，以免得食物黏住鍋面難以清理；那為什麼使用不沾鍋煎蛋時不加油也不須擔心沾鍋呢？傳統的棉質服裝舒適卻容易吸水，而聚酯纖維和尼龍等化學纖維可以防潑水，卻由於不透氣而少了舒適感；為什麼標榜 Gore-Tex 材質的衣物可以做到既防水又透氣呢？

意外製成的防沾利器：鐵氟龍

答案是一種化學物質，前述兩種生活用品都使用到聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，縮寫是PTFE）的塗層，它有個更響亮的名字──鐵氟龍（Teflon^®）。

鐵氟龍是由四氟乙烯聚合而成。 圖／Wikimedia

鐵氟龍跟我們熟知的塑膠 PET、PE、PP 等等一樣，是一種聚合物，由四氟乙烯聚合而成。這種物質最厲害的特性在化學上稱作「惰性」，也就是不會跟其他物質起反應的傾向。舉例來說，塑膠、陶瓷、玻璃大多對酸鹼有惰性，因此盛裝果汁和醋等酸性的飲料時，會建議使用塑膠、陶瓷或玻璃容器，而避免使用易和酸鹼反應的金屬作為容器。鐵氟龍其分子表面都由電負度最高的氟原子佔據，對油脂以及各種水溶液都有惰性，而且摩擦係數非常低¹（可以到廚房摸摸看不沾鍋的表面，生活中應該很難找到比它更光滑的物質了）。

美國早期的不沾鍋傳單。　圖／wikipedia

1938 年時，杜邦公司（該部門後來在 2015 年從杜邦獨立出來變成 Chemours 科慕公司）的工程師羅義 ‧ 甫南克（Roy Plunkett）在研發新的冷媒物質時意外將整罐四氟乙烯放在陽光下，後來發現罐子變重了，內壁還有滑滑的物質生成，這就是第一批被合成的鐵氟龍。鐵氟龍之好用，讓它從 1938 年被發明之後只花了短短八年就進入量產階段²，目前被廣泛用在廚具和建材水管的塗層以及服飾的夾層還有各種領域。

不過，一篇文章到這兒，總是要加一個「不過」。有不好的事要發生了（=w=）

不沾鍋塗料中的大魔王：全氟烷化合物是什麼？

四氟乙烯的運用可以說是成也惰性，敗也惰性。

在製造聚四氟乙烯的製程中，需加入全氟烷化合物（Perfluorinated Compounds，縮寫為 PFCs），如全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid，縮寫為 PFOA）或是全氟辛烷磺酸（Perfluorooctane sulfonic acid，縮寫為 PFOS）讓反應進行得更順利，所以在鐵氟龍的產品中多少會有殘留這兩類物質。

全氟辛酸與全氟辛烷磺酸這兩種物質很安定，用途相當廣；全氟辛烷磺酸被廣泛用於紡織品、地毯、紙、塗料、消防泡沫、影像材料、航空液壓油等產品；而 PFOA 則最常出現於生產含有高效能氟聚合物的日常民生用品，例如不沾鍋塗層及微波爆玉米花袋子等。

由於這兩種物質相當穩定，只要正確使用就不易從用品中釋出，但若是使用不當，例如最常見的例子，用尖銳物跟菜瓜布劃傷不沾鍋、或是把鍋子加熱到鐵氟龍可耐熱的攝氏 260 度以上（通常只有在乾燒時才有機會飆到這種高溫），這些物質就有機會被釋出。

大魔王現身：全球共同避免全氟烷化合物的毒害

全氟烷化合物被釋出，會發生什麼事呢？

這類化學物質進入人體或是環境中，往往可很安定地存在個幾年（生物體內）甚至幾十年（環境中）³。而它們停留在人體內的時候，如果達到一定劑量，有可能會干擾內分泌系統，甚至影響胎兒及孩童的身體及智能發育^4,5。另外，國際癌症研究署也將 PFOA 歸類為「可能對人類有致癌性」的第 2B 級致癌物。

但是這類化合物已經普遍應用在我們的生活中，要免除其危害，勢必需要集結全球眾人之力，改變產業現況才行。

有鑑於前述 PFCs 的危害與毒性，聯合國在 2009 年將 PFOS 列入《斯德哥爾摩公約》列管的持久性污染物名單（Persistent Organic Pollutants）。歐盟針對 PFOS 的使用，發布了「2006/122/EC 指令」，各國須於 2008 年 6 月 27 日開始實施限制措施；針對 PFOA 的「(EU) No 2017/1000」 規範則於 2017 年 6 月 14 日正式宣布，歐盟各國最晚將自 2020 年 7 月 4 日實施限制。美國則自 2000 年頒布禁用 PFOS 於紡織品、服裝等。加拿大並於 2008 年 5 月 29 日起開始禁止製造、使用、銷售、進口含 PFOS 之消費產品。除了相關政府禁令，亦有倡議呼籲各大知名戶外用品廠牌於相關製程中自主停用 PFCs。

臺灣跟隨國際趨勢，也逐步加嚴對 PFOS 和 PFOA 的管制。行政院環保署已於 2010 年依毒性化學物質管理法，將 PFOS 列為第一類及第二類毒性化學物質，並於 2018 年 6月 28 日新增公告 PFOA 為第四類毒化物，管制濃度 0.01 %，另加嚴 PFOS 管制濃度由 1 % 修改為 0.01 %， 2010 年更於環境用藥管理法中公告禁用。目前業界也有自主動作，如臺灣半導體產業協會（TSIA）亦宣布自 2000 年起旗下公司已全面停用 PFOS，並且目標持續淘汰 PFOA 及其相關的化學產品。

這些措施就可以讓我們全面避免 PFOA 和 PFOS 的危害了嗎？首先，在這裡必須正視一個很殘酷的事實：由於過去的使用，以及這類化學物質的「持久性」，我們在生活中短期內無法全然避免這類物質。（認識更多：持久性有機污染物資訊網站）

已經進到環境系統的部分暫時難以處理；目前對於此類持久性有機污染物的處置共識，便是在工業生產與我們的日常生活中盡量減量，使用不沾鍋等相關的產品時謹守使用規範，就可以盡可能的減少相關物質的危害。

參考資料：

1. 維基百科──Polytetrafluoroethylene
2. Chemours──History of Teflon
3. 國家毒物研究中心，研究新知〈全氟烷化合物可能透過胎盤影響胎兒甲狀腺素濃度，造成新生兒生長及認知功能下降〉
4. 台大公衛學院新聞稿〈醫學團隊研究發現：全氟碳化物增加成人糖尿病風險、胎兒生長認知功能下降〉
5. Rappazzo, K. M., Coffman, E., & Hines, E. P. (2017). Exposure to perfluorinated alkyl substances and health outcomes in children: a systematic review of the epidemiologic literature. International journal of environmental research and public health, 14(7), 691.
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• 文/邱名鍾│台大昆蟲系博士｜嘉義大學生物資源學系研究助理

在自然界中，掠食者在奪取獵物的資源前必須徹底解除目標的武裝。一部分的生物採用了最直接的方法，成為捕食者將獵物殺死；但也有另一部分走向了完全不同的策略，牠們成為寄生蟲而依附在其他生物身上。在取食的過程中，獵物仍然活著。這個特性讓許多寄生蟲展出獨特的生活方式，並因此活躍在人類的想像之中。鐵線蟲便是其中典型的例子。

直到如今，鐵線蟲的研究在學術界都不算熱門，但一般民眾卻也還不算陌生，特別是 2012 年「鐵線蟲入侵」這部電影在韓國熱賣之後。影片的靈感取自於鐵線蟲造成寄主行為改變的現象，也就是大家熟知的昆蟲跳水自殺。電影對鐵線蟲生物特性的考據做的很到位，當然所謂的考據是對鐵線蟲特性的描述，不是讓人也一併跳水這方面。

鐵線蟲入侵（2012）。圖／wikipedia

寄主的跳水自殺現象是鐵線蟲研究最熱門的部分，這源自於寄生蟲的生存策略。鐵線蟲在陸生昆蟲體內發育，但卻必需進入水中繁殖。牠們本身缺乏在陸地上移動的能力，因此只能藉由操縱寄主的行為來回到水中。這個現象在 20 世紀初就被觀察到，並在近年內經由一系列的實驗而證實。相關的研究可以參考之前發表在網路上的文章《目前學術界對鐵線蟲引導寄主跳水的研究現況》。

然而在行為影響吸引走了大多數的目光之後，其他的影響往往被忽略，包括理論上最容易被觀察到的寄主外形變化。部分的螳螂可以藉由外形來判斷是否受到鐵線蟲的感染，也間接的為日後激烈的行為影響做準備。

最早被發現的鐵線蟲寄主形態變化

在 20 世紀中葉的 1940 年代，人類才剛開始接受鐵線蟲不是馬鬃毛泡到水而變成的生物。這時已經有科學家發現受感染的寄主外形變的「怪怪的」。這個怪怪的特徵來自一對雌螽斯的生殖器附肢，長到了雄蟲的身上。

螽斯感染鐵線蟲後生殖器附肢的形態變化。圖片來源：Ebner, R. 1940. Transactions of the International Congress of Entomology 6: 341-471

當時的科學家認為這是寄生蟲破壞性腺的結果，而這個推論來自於對哺乳類動物的了解。包括人類在內，許多哺乳類動物的性徵發育受到性腺分泌物 （如睪固酮）的調控。在部分的定義中，這些特徵被稱為第二性徵 （像人類的喉結或鬍鬚）。性腺被破壞後第二性徵的發育會一併受到干擾而出現「間性」的現象，使本來應該發育成雄性或雌性型態的構造產生畸型，或直接長成對方的樣子。

人類的疾病或內分泌失調中偶而會發現類似的現象，而這個印象便被投射到受感染的昆蟲身上。加上大多數寄生蟲造成的間性都伴隨著寄主性腺的破壞或萎縮，這個因果關係的推論看起來很有說服力。

然而隨著昆蟲賀爾蒙的研究，科學家發現之間的因果關係遠比想像中的複雜，甚至一度認為昆蟲可能根本不存在所謂的性荷爾蒙。但不論機制為何，寄主的性徵發育確實因感染而發生變化。並且隨著研究的累積，越來越多的寄生蟲被發現會對寄主造成類似的影響。

但為什麼寄生蟲要針對性徵？

獨角仙成蟲：有角為雄性，無角為雌性。圖／wikipedia

在大多數的情況下，性徵代表著雙性 （雌雄）生物在繁殖策略上的分化。這源自於配子（精卵）生成時不平衡的能量投資。雄性生物產生精子所消耗的能量遠少於卵，因此有大量的資源能投資在求偶上，像雄獨角仙頭上那根醒目的犄角，讓他在領域競爭中佔盡優勢並增加跟雌蟲的交配機會。然而雌蟲需要耗費大量能量在卵的生成，因此在其他構造的發育上則能省則省。

換句話說，性徵的發育是為了繁殖而準備，但繁殖的投資對兩類生物而言是個負擔。

• 一是幼期生物，因為還沒輪到他們，所以雌雄間的差別在許多幼期生物身上並不明顯，他們偏向耗費更多能量來維持生存。
• 而另一個則是寄生蟲，寄主對繁殖的投資對他們而言是一種浪費。

這個浪費來自於寄生蟲對資源的競爭。

在個體的層級上，對寄生蟲最有利的情況是把寄主的資源盡可能全部轉移到自己身上，只要留下足夠寄主存活的能量即可，繁殖便盡可能的被排除。當然寄主族群消失對寄生蟲本身也是致命的傷害，因此這個現象有些前提：

要不是寄生蟲離開後寄主生殖能力會恢復 （像部分受感染的魚類或螺）；就是像鐵線蟲一樣，不僅只是要掠奪生殖資源而已，從一開始就沒打算讓寄主活著。

殭屍寄生蟲，除了奪舍還做了什麼？

生物個體終將凋零，族群卻能因繁殖而延續。但這些生殖能力已經被破壞的寄主還能算是「活著」嗎？

曾經有科學家用奪舍 （body snatcher）來形容這些寄生蟲。這個意思接近另一個更常被使用的形容詞：殭屍 （zombie）。這兩個用詞雖然普遍但隱含很大成分的抽象描述，暗示寄生蟲控制了寄主的心智。這種比喻能讓人很快了解發生的大致情況，但在科學研究中，我們需要更具體的描述來了解：寄生蟲到底接管了寄主的哪些層面？

失去生殖能力的寄主被排除在族群延續的成員之外。牠們不再將基因向下一代傳遞，自身帶有的遺傳資訊在個體凋零之後便消失在世界上。在演化的時間尺度上，這不過是一瞬間的事。因此從演化的觀點出發，牠們已經從原本的族群死亡。

但牠們的生命跡象仍然持續在運作。

保有正常生殖能力的螳螂卵鞘內含數以百計的幼卵。圖／wikipedia

有另一組基因仍然依賴著這個生命現象的運作而傳遞。兩組本來互相獨立的遺傳訊息這時走向了一個共同的目標：

延續寄生蟲的族群。

從生殖能力遭到破壞，一直到生命跡象完全消失的這段時間，這些寄主身上出現的特徵已經不只來自本身基因的表現，還有很大成分從寄生蟲的基因延伸而來。這並非意味著寄生蟲改變了寄主的基因，更多的是寄生蟲透過化學訊號將自己的基因表現在其他的生物身上。所以很多寄主身上出現的異常行為或是發育，都能從寄生蟲的適應上找到答案。

這類寄生蟲通常會在感染的初期就開始嘗試接管寄主的剩餘人生。在鐵線蟲的例子中，幼蟲以包囊形式進入螳螂的一個月後，就已經有超過半數的寄主身上開始出現這些發育異常的特徵，而這時的鐵線蟲發育，也才經過不到一半的時間。也就是我們在野外看到的螳螂，很早就被抽離原本的族群，為了另一群生物的延續而繼續「活著」。

臺灣索鐵線蟲在寄主台灣斧螳體內的發育過程。圖／作者提供

鐵線蟲與螳螂

螳螂身上出現變異的性徵，便是有鐵線蟲開始介入寄主發育與干擾生殖能力的證據。在 2003 年，科學家便從一隻受感染的螳螂身上發現性徵發育受到干擾的現象。不過大規模的樣本比較一直等到 2015 年才因台灣斧螳的高度感染與明顯的雌雄形態差異才得以問世。

斧螳屬螳螂 （Hierodula patellifera）雌蟲釋放費洛蒙。圖／作者提供

台灣斧螳 （Hierodula formosana）是台灣最普遍的螳螂之一，也是臺灣索鐵線蟲 （Chordodes formosanus）的主要寄主。每年的 6 月底到 8 月初是最容易在野外被觀察到的季節。台灣斧螳的雌雄成蟲有很明顯的差異：雄蟲細長，翅膀長且透明，飛行能力佳，觸角相對雌蟲長且粗，表面在顯微鏡下能看到密布的感覺器官；雌蟲體長與雄蟲相當但明顯較粗壯，翅膀厚實但幾乎沒有飛行能力，觸角相對較細且短。

這些特徵都是台灣斧螳的成蟲性徵，形態的差異主要源自於螳螂的交配行為。1970 年代末期科學家發現雌螳螂釋放費洛蒙吸引雄蟲交配的現象，而後來一系列的研究都指出許多種類的雄螳螂均具有較好的飛行能力（長而薄的翅膀）與嗅覺 （較長的觸角與觸角上高密度的感覺器官）。這些現象在台灣斧螳身上都能明顯發現，而也如同前文所說，這些性徵的發育將受到鐵線蟲感染而發生變化。

螳螂 （Tarachodella monticola） 首次被發現因鐵線蟲感染而發生形態變化 。圖片來源：Roy, R. 2003. Bulletin de la Societe Entomologique de France 108: 447-450

雄螳螂身上的雌性化特徵

螳螂的外形之所以能反映感染狀態，很大一部分便是來自這些產生變異的性徵。但有趣的是，這些變異大多只出現在雄蟲身上。在交配過程中，較長的翅膀與發達的嗅覺器官讓雄蟲能快速的偵測並移動到雌蟲附近，爭取交配機會。然而這些構造越發達，發育過程中所投資的能量就越多。

這些投資對鐵線蟲而言是多餘的，牠們只要寄主好好活著。

在比較上百個野外採集到的螳螂樣本之後，被感染的台灣斧螳的雄蟲被發現普遍出現翅膀變短與形狀改變的現象，這些變化使這些雄蟲的前翅形狀介於正常雌雄蟲之間。而觸角的變化更為明顯，除了長度變短之外，嗅覺器官的密度直接降低至與雌蟲相差無幾。而在解剖之後，進一步發現大部分個體的精巢 （睪丸） 不是不見就是萎縮到幾乎無法辨識的程度。

雄蟲的生殖構造差不多就是整組壞了，那雌蟲呢？

不論是前翅的形狀或是觸角上的感覺器官，雌螳螂都沒有因感染而受到明顯的影響。雖然大部分的雌蟲感染後體型變小，但外形基本上沒有太大的改變。解剖開後的卵巢形態雖然沒有明顯變化，然而只有極少數的個體能找到少量的成熟卵。相對於沒有受到感染的雌螳螂大多能在體內找到幾十到近百顆的卵，這些雌蟲雖然外形沒有受到影響，但繁殖能力可能也已經消失。

台灣斧螳雄成蟲受臺灣索鐵線蟲感染後的外形變異，下圖為螳螂的前翅與觸角第 30 節電子顯微鏡照片 。圖片來源：台北市立動物園昆蟲館

在形態變化之後

不論雌雄螳螂，牠們的繁殖能力都在鐵線蟲的感染後受到破壞。這些螳螂不再對自身的族群延續存在貢獻，在演化的過程中，便相對不容易發展出對抗寄生蟲的能力。這也可能讓鐵線蟲得以發展出少見的強烈影響：誘導寄主跳水，並回到水中繁殖。

這段寄生關係在鐵線蟲回到水中後結束。失去繁殖能力的螳螂，也大多在數小時到數天內死亡。然而目前的理解還不完全，對我們來說研究才剛開始。

鐵線蟲造成的性徵變化引發出一系列的問題，包含昆蟲性徵分化的機制。在螳螂的發育過程中，雌雄蟲的差異在剛孵化的若蟲身上並不明顯，不同的特徵要在特定的發育齡期才會開始分化。部分的性徵因感染而變化，但也有部分的特徵完全不受寄生蟲影響。有的部分一旦開始分化後便不再回頭，然而也有些是可逆的。這代表螳螂的性徵分化同時受到多個不同的生理機制調控，鐵線蟲只影響了其中一小部分。

圖／wikipedia

然而，螳螂在受到感染之後真的只能任憑擺佈嗎？寄生蟲與寄主之間的軍備競賽從來沒有停止過。數學模型的預測一致的認為大多數種類的寄生蟲都應該發展出徹底「閹割」寄主的能力，然而實際案例卻大都辦不到。而在以往的認知中，螳螂釋放鐵線蟲後大多僅能存活數小時到 1 天，但越來越多的例子顯示部分的個體能存活更長的時間，甚至在蟋蟀的案例中出現產卵能力回復的現象。

還有很多現象等著進一步的研究。在這類研究中，我們往往不是在解決問題，而是在探討有多少問題還沒被發掘。近代對鐵線蟲了解的突破，大多都起始於對過往研究的質疑。目前有許多新發現的現象無法在現有理論下被完美的解釋，這些都是推動鐵線蟲下一步研究的契機。

延伸閱讀

• Chiu, M. C., C. G. Huang, W. J. Wu, and S. F. Shiao. 2015. Morphological allometry and intersexuality in horsehair-worm-infected mantids, Hierodula formosana (Mantodea: Mantidae). Parasitology 142: 1130-1142.

參考文獻

1. Hurd, H. 2009. Evolutionary drivers of parasite-induced changes in insect life-history traits: From theory to underlying mechanisms. Advances in Parasitology 68: 85–110.
2. Lafferty, K. D., and A. M. Kuris. 2009. Parasitic castration: the evolution and ecology of body snatchers. Trends in Parasitology 25: 564–572.
3. Robinson, M. H., and B. Robinson. 1979. By dawn’s early light: Matutinal mating and sex attractants in a neotropical mantid. Science 205: 825–827.
4. Roy, R. 2003. Répartition, biologie et variabilité de Tarachodella monticola Giglio-Tos, 1917 (Dictyoptera, Mantodea, Tarachodidae). Bulletin de la Societe Entomologique
5. Wülker, W. 1964. Parasite-induced changes of internal and external sex characters in insects. Experimental Parasitology 15: 561–597.

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兩年舉辦一次的《吳大猷科學普及著作獎》日前告一段落了。身為青少年科普的評審，很榮幸能再度參與評選，雖然要在期限內看完「所有的」書籍其實是很累人的工作，但對於愛書人（書蟲）來說，得天下好書一覽之還不用付錢，誠一樂也。

圖/pixabay

雖然《吳大猷科學普及著作獎》已辦理九屆，但在 2016 年（第八屆）才第一次將《青少年科普特別推薦獎》列入。今年（第二次）參賽的本土原創青少年科普書籍比起兩年前在質與量上都有許多進步。雖然整體比例上看起來本土科普減少了（從將近四成減少為三成），不過筆者認為主因是整體參賽的書籍增加了 67%（由 2016 年的 66 本增加到 2018 年的 110 本）的緣故。

• 延伸閱讀：召喚你對科學無盡的求知慾！《第九屆吳大猷科學普及著作獎》得獎名單

眾多令人驚豔的本土作品

這次有許多令人驚艷的本土作品，如：《都市昆蟲記》（天下文化出版）、《鍬形蟲日記簿》（城邦文化出版）、《黑面琵鷺來過冬》（信誼出版）、《科學史上的今天》（泛科學企劃，究竟出版）等書，都是作者們多年努力的成果；而較有規模的出版社斥資企劃出版的《超科少年 SSJ》、《科學築夢大現場》（均由親子天下出版）等套書，也都令人激賞。

第九屆吳大猷科普著作獎青少年特別獎決選書籍。 拍攝 / y編

以目前台灣書市的慘淡經營狀況來看，願意斥資製作本土科普的出版社，都應該頒發一座「最佳勇氣獎」。想到有這麼多自產的好書可以讓我們的年輕朋友閱讀，只要其中有百分之一能受到啟發、產生了探索科學的興趣，台灣未來的科學發展會非常令人期待。

連續兩屆的吳大猷科普著作獎都有展覽書參賽。有些展覽書，如 2016 年參賽、由國立台灣博物館出版的《植物的魔法》；以及在本屆參賽、由國立科學工藝博物館配合《看不見的尺度－奈米特展》所出版的遊戲書就製作極精美也富創意。這兩本書告訴我們，即使是配合展覽的書籍也還是大有可為。我們期待未來公部門能繼續斥資製作更好的科普書，讓去參觀展覽的青少年朋友們在看完展覽後還能藉由展覽書得到更多的啟發。

翻譯類科普佳作與建議

翻譯類也有不少佳作，如《科學家的紙上實驗室》（小天下出版）、《如果地球是個小村莊》（東方出版社）、《用數字幫地球量一量》、《地下世界．水下世界》（小天下出版）、《動手動腦玩科學》（親子天下出版）、《生命從臭襪子的細菌開始》（小麥田出版）等，都是相當不錯的翻譯科普書。其中《如果地球是個小村莊》與《用數字幫地球量一量》不約而同地以比例的概念跟大家介紹這個世界的一些面向，相當有趣。

在這裡想提出一些對翻譯類科普的看法。取得國外受歡迎的科普書的版權並進行翻譯，或許在成本上比自己找台灣的作者來撰寫要低；同時國外的高版稅收入，也讓國外在製作科普書時先天上就比較願意投資成本。但有些只有國外才有的現象，不加註解便直接翻譯，在閱讀時不免有扞格不入之感。如《神奇酷科學：無止境的生存競爭》（小天下出版）中提到牛奶殺菌以巴氏滅菌法進行，但台灣主流都是超高溫瞬間（UHT）殺菌，僅有極少數幾種仍採巴氏滅菌（p.59）；而《哆啦 A 夢科學任意門 8：全能機器人解讀機》（遠流出版）裡面提到「日本在不久的將來，高齡人口將占總人口數的三分之一。」（p.20）這部份如果可以加入台灣的資料，讀者應該會更有感覺。

還有，在幾本提到地下世界的參賽書籍中，提到污水下水道，但台灣的污水下水道普及率並不高，而且在設計上應該與國外不同，小朋友閱讀時若問家長，想必也相當難以回答。類似的問題也出現在《空想科學讀本：這部動漫超科學》（遠流出版）裡面。雖然《空想科學讀本》這個系列非常受歡迎且口碑極佳，但是當書中提到的動漫在台灣並不是很流行時，能引起的共鳴就極為有限，也就無法吸引大家了。這也是為什麼我會特別看重本土科普書的原因，畢竟有些知識並不能直接「移植」過來，而且能讓小朋友們多瞭解自己周圍的環境當然會更好。

評審中常見的缺失與呼籲

本土製作的科普書，當然也並非完全沒有缺失；在評審的過程中常見的問題是資訊錯誤。這部分其實翻譯類科普也有相同的問題，所以在此要呼籲：雖然是青少年科普，內容相對不那麼深入，但建議最好還是找專家進行審定會較為妥當。當然能否找到適當而又有意願的人選，對出版社的編輯部門也是一大挑戰。我曾參與一本植物相關的書籍的審定，其中大部分的內容都沒有問題，但因為對分類學極端不熟悉，無法看出作者本身的分類知識早已過時，後來出版時就因為這一部份招來了不少批評。

比較可惜的是不論國內外的青少年科普，在數學與物理上的努力還有待加強。雖然翻譯類的數學科普《我的數學遊戲大發現》（水滴文化出版）是非常令人驚艷的作品，但整體來說數理類的科普量少、內容仍偏艱深。數學跟物理都是很重要的基礎科學，很期待這兩個領域能有更多有志投入科普的朋友，一起來提升這方面的科普教育。

這次參賽的翻譯類科普書有一本相當有趣的書籍：《解事者》（天下文化出版）。說它有趣，是因為它標榜的是「不使用專業詞彙」來解釋許多事物；比方說「器官」到了書裡面成了「身體裡的各種袋子」、「雲端資料中心」成了「放電腦的大樓」等等……當然書中還會仔細介紹這些事物究竟是什麼以及在做什麼等等。雖然有些部分個人覺得有點畫蛇添足（比方說「清洗碗盤的箱子」），但內容還是相當有趣。

不過這本書卻讓我想到最近幾年遇到的一些出版社與報刊的編輯。不知是否是因為這些編輯們並非二、三類組出身，我發現他們會極力避免在文章中出現專有名詞！我認同有些專有名詞乍看之下的確令人摸不著頭腦，但只需要用一小段文字解釋一下即可，而不是以「這些太難」把它們全部封殺。畢竟如果學生對科學有興趣、繼續鑽研下去的話，早晚都要接觸到這些名詞的；與其在此刻用一個努力創造出來的、看起來比較親民的名詞來「促進理解」（個人詢問學生的回應是，專有名詞並不妨害理解），結果造成將來他們看到專有名詞本尊還要再學習一次，我個人是認為沒有必要這麼做啦。

最後要提到一個與內容無太多相關，但會影響到閱讀意願的點：排版。

不論是國內自製或是翻譯的科普書，有些的排版令筆者想到「課本」。如果主要客群是青少年而非青少年的老師，簡陋的、甚至是類似課本的排版，可能只會招致反效果、影響書籍的銷路。建議排版還是以生動活潑為宜，如有圖像也要注意圖像的品質。畢竟書是知識的載體，若將書做得一望令人生畏甚至生厭，那麼裡面的知識不論再豐富也無法被有效的傳遞了。

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• 作者／羅伯 ‧ 班尼諾（Rob Banino）│ 英國布里斯托爾的作家及編輯，擅長科學、科技和自行車。
• 譯者／張瓊懿 │ 美國德州農工大學醫學博士，長期從事科普書籍及雜誌的翻譯工作。

屍體的腐化過程就像語言，可以提供許多訊息，前提是我們必須讀懂它。然而腐化過程與所在環境息息相關，正因為這樣，英國研究人員計劃打造在地屍體農場⋯⋯

德州州立大學的學生正在屍體農場挖掘屍體。　圖／《BBC 知識》提供

橫屍遍野的研究場域

安娜 ‧ 威廉斯博士（Anna Williams）希望知道人死後會怎麼「爛掉」──別尖叫，這是為了科學研究。更正確的說，那是專門研究屍體如何腐化以及變成化石的埋葬學，藉由觀察腐化過程，深入了解各個階段，進而提升我們尋找屍體、辨認屍體，以及判斷死亡時間的準確度。

為此，任職英國哈德斯菲爾德大學的法醫人類學家威廉斯，希望在英國設立一座人體埋葬場。目前全球有九個這類被暱稱為「屍體農場」的機構，其中七個在美國、一個在澳洲，還有一個在荷蘭。

為什麼英國也需要設置呢？

「我們對屍體腐化的認識多是來自美國。」威廉斯解釋，「過去對屍體腐化的認識不多，直到 1981 年首座屍體農場成立後，大家的了解才大幅增加。」

「我們學到的其中一件事，是屍體的腐化與環境狀況，包括當地溫度、雨量、溼度、土壤型態、生態、昆蟲、食腐生物等因素，有非常密切的關係。現有機構的資料固然重要，卻無法直接應用於英國的法醫案例。」

簡單來說，屍體在英國腐爛的情形和其他地方不一樣。事實上，就算屍體在同一個國家腐化的狀況也不盡相同。多虧法醫人類學家威廉 ‧ 貝斯博士（William Bass）具前瞻性的研究，否則我們不會知道。

威廉 ‧ 貝斯博士率先打造屍體農場，增加我們對屍體腐化的認識。　圖／《BBC 知識》提供

烏龍死亡時間帶來的啟示

1977 年，當地警察和貝斯聯絡，請他協助檢視一處遭破壞墳墓的屍體殘骸。由於死者的頭部不見了，警方根據遺留的屍骨初步判斷，是位 20 多歲的白人男子，死亡時間約為一年前。然而，貝斯的檢驗結果讓人出乎意料：死者年紀比大家認為的還要老得多。警察找到的不是兇手有意藏匿屍體的近期謀殺案件，而是碰巧被挖出來的殘骸。事實上，他是美國南部聯盟上校威廉 ‧ 胥艾（William Shy），已經死亡超過一個世紀了。他的屍體之所以保存得這麼好，主要因為事先以防腐劑處理，並且置放在密封的棺木中。對於胥艾上校屍體的誤解，讓貝斯領悟：我們必須更深入了解屍體腐化，以及可能影響腐化的因素；為了達到這個目的，我們必須找個地方安置屍體，仔細觀察它們腐化的過程。

最後貝斯等人在田納西州的那克斯維爾，用木頭圍起了一萬平方公尺的地方，作為田納西法醫人類學中心的戶外屍體腐化研究場所。37 年來，貝斯和同儕仔細檢視了數千具腐化情況各不相同的屍體，包括未埋葬的、已經埋葬的、完整的、被分屍的、藏在後車廂的、用地毯包起來的，還有用水泥封住的；其研究成果對於協助找尋屍體、辨認屍體，以及判斷死亡時間，有無數貢獻。

從屍身到白骨，人體會經歷什麼？

在沒有埋葬和覆蓋的情況下，屍體會經歷八個階段──

1. 新鮮期可持續數天到一星期。此時屍體會逐漸變得僵硬，身體細胞也會因為缺乏氧氣和營養供給而開始瓦解。

2. 腸道細菌不再受到控制，開始大量繁殖並以屍體為食。分解過程中會產生氣體，人體腹部因而腫脹。

3. 氣體的累積讓體內壓力持續增加，迫使液體進入皮膚層之間，造成外層皮膚剝落。

4. 由於缺乏氧氣，血液中的血紅素改和硫磺結合，動脈和靜脈內都充滿墨綠色物質，遺體看起來有如「大理石」。

5. 持續增加的壓力迫使體內液體和液化的器官從任何有孔洞的地方流出。眼球可能被擠出來，身體甚至有爆炸的可能。

6. 身體釋放的化學物質會引來蒼蠅，牠們會在孔洞周圍產卵。很快便孵化的蛆，會啃食屍體組織和器官。

7. 其牠昆蟲如甲蟲，以及較小的鳥類相繼到來，以死屍為食。食腐動物也陸續出現，啃食腐肉。

8. 最後是成骨階段，此時屍體所有的柔軟組織會消失殆盡。經年累月遭風雨侵蝕與磨蝕後， 骨頭開始崩解。

有鑒於田納西州的成效，包括德州州立大學在內的幾所大學也仿效貝斯的做法。德州法醫人類學中心（FACTS）現任主任丹尼爾 ‧ 威斯卡特博士（Daniel Wescott）表示，「我們有許多研究生參與這項計畫，分別從不同角度探討屍體的腐化，例如使用不同材質的東西包覆屍體帶來的影響。」他解釋，「帆布和地毯會讓腐化環境更悶熱、潮溼，同時提供昆蟲藏身之處，屍體腐爛的速度會因此加快。 一般來說，被包裹的屍體腐壞速度較快，但是埋葬與否也會影響。」

為了避免屍體受食腐動物破壞，德州州立大學將之放在籠子裡。　圖／《BBC 知識》提供

目前警方主要仰賴人力、受過訓練的狗，或是透地雷達（GPR）來尋找失蹤屍體，但是威斯卡特的 FACTS 團隊正在測試如何以無人偵測機取代。「屍體腐化初期會有許多化學反應，再加上細菌繁衍、蛆的活動等都會釋放熱能，這時我們可以用配有紅外線攝影機的無人機偵測不尋常的熱量釋放。」

威斯卡特說，「等骨骸不再釋放熱時，我們可以改用近紅外線影像來搜尋『屍體分解島』。由於屍體分解過程會有液體流出，改變了周圍土壤反射光的方式，我們可以藉由偵測這樣的現象找到屍體。」

儘管這些研究提供了不少協助，但是美國的氣候畢竟和英國不同。威斯卡特說，「環境變因對屍體的腐化速度有重大影響，我們不能以來自美國德州的基本原則來推算歐洲死者的死亡時間。」這正是威廉斯認為有必要在英國成立屍體研究機構的原因。

為何一定要用人類屍體？

早在 2011 年，威廉斯就在英國克蘭菲爾德大學設立了動物埋葬學研究中心，鑽研屍體的腐化。不過最新研究結果顯示，豬、兔子、老鼠、羊和鹿的屍體沒辦法和人類比較，因為牠們腸道內的細菌、健康狀況、飲食和生活型態都與我們不同。舉例來說，豬不抽煙、沒有糖尿病，也不會攝取過量速食、酒精或藥物，這些都會影響身體的腐化情形。如果從動物實驗得到的資訊與人類不相符，這樣的結果不但無法帶來研究進展，更不能作為法庭證據。

德州州立大學的學生正在清洗骨骸。這些柔軟組織已被分解殆盡的骨骸，將會被該校永久保存。 　圖／《BBC 知識》提供

意外獲得廣泛認同的遺愛人間新選項

前述原因都直指在英國設立相關機構的必要性。不過，在成立這個機構前，威廉斯得籌措足夠的經費（約 4,017 萬台幣）、找到適合的地點， 並尋求各大學、人 體組織管理局（HTA）以及大眾的支持。礙於威廉斯的研究動機以及社會對研究內容的觀感，這個提議恐怕有些棘手，她得想辦法改變大家對屍體戶外實驗室的負面印象。「我們可能會退一步，採用荷蘭阿姆斯特丹的做法，先設置『法醫墓園』，把屍體埋在地下。」她說，「如果屍體不暴露在外，大家就不會看到它們，或許不那麼排斥，接受度就會高一些。」在這種狀況下，研究人員會利用裝置在地下的監測設備或是觀察窗，來研究屍體的腐化。

不過，我們可能誤解了大眾對這類設施的看法。威廉斯做的調查指出，人們其實贊成在英國設立人體埋葬場，甚至已有人同意捐贈大體；內政部也表示支持。要是這個機構順利成立，除了可提供研究和訓練上的優勢，還可以幫助許多人完成遺願。「現在很多人願意捐贈遺體給學校，作為解剖教學之用，但礙於身體有某些狀況而被拒絕。我想，以人體埋葬場來說，我們對捐贈者的身體狀況條件限制較少，可接受更廣泛的捐贈。」

理想狀況下，威廉斯希望捐贈者除了可以決定他們想要參與什麼研究、參與的時間長短外，還可以選擇最後自己的骨骸要留作骨骼學樣本，或是交由家人埋葬、火化。

「初期我們勢必有許多準備工作，」威廉斯說道。也許要等上數個月甚至數年，才能夠進入真正的實驗階段。我們必須先收集當地各種資料，像是土壤型態、植物、溼度、溫度、日照，甚至蟲、鳥、蝸牛的數量等，然後才能放入屍體。」

不論接下來如何發展，或是否獲英國政府許可，且讓我們拭目以待！

同場加映：你想怎麼處置自己的遺體？

如果你認為捐贈大體做為科學用途了無新意，還有其他選擇嗎？

模擬車禍

汽車製造商習慣以假人模擬車禍現場，並拍攝慢動作影片來展示車子的安全配備。但少為人知的是，他們可能也會拿遺體來檢測這類撞擊對體內器官的影響。

人體模特兒

人體世界（Body Worlds）專門展示塑化處理的遺體和器官。這項人體保存技術是由德國醫生岡瑟 ‧ 馮哈根斯（Gunther von Hagens）發明的。如果你願意，可以將遺體捐贈給塑化中心，他們會以液態塑膠取代你體內的液體和可溶性脂肪，最後製成標本，隨展覽巡迴世界。

供養植物

你的身體即使在火化後，還是有點用，骨灰可當成一般肥料，灑在土壤上。如果覺得這樣不夠新穎，也可以把它交給 Bios Urn 公司；他們會將你火化後留下來的灰燼，放進生物可分解容器中，用它來孕育一棵專屬樹苗。

發行唱片

你可以錄下你的聲音或是有特殊意義的音樂，留待親人追憶。如果希望他們更加感受你的同在，可以讓 andvinyly.com 幫你把骨灰壓成黑膠唱片，再將你的聲音和音樂刻劃在上頭。

參考資料：

• 澳洲屍體農場介紹影片（內無大體影像，請安心觀賞）
• 安納威廉斯博士電台專訪

本文摘錄自《BBC 知識國際中文版》2018 年 8 月號 84 期。原文標題為〈屍體實驗農場〉。

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編按：泛科學八月選書《基因：人類最親密的歷史》，從家庭病史出發，作者穆克吉細數百年間數以百計的科學家如何前仆後繼，破譯遺傳基因這項生命之謎；從近兩百年前在修道院裡發覺遺傳學邏輯，一路到接近基因治療的今日；既介紹遺傳基因的核心概念，亦一窺漫漫科學長河如何前進與掙扎。

我們只想要揭開物體的本質及力量，對抽象的空談沒有興趣。
──布爾諾自然科學協會（Natural Science Society）宣言；孟德爾的論文就是於一八六五年在此首次宣讀。

整個生物世界是由少數幾個因素經無數不同排列組合的結果。這些因素就是遺傳學必須研究的個體。就如物理和化學回歸為分子和原子，生物學也必須深入這些個體，才能解釋……生命世界的現象。
──雨果．德弗里斯

教師考試失利的修士：孟德爾

孟德爾圖／wikimedia

一八五六年春，正當達爾文開始撰寫演化之作時，孟德爾決定回到維也納重考在一八五○年未過關的教師考試。這回他比較胸有成竹。他先前在維也納大學花了兩年學習物理、化學、地質、植物和動物學，於一八五三年回到修道院，在布爾諾現代學校擔任代課老師。經營學校的修士對考試和資格十分在意，該是再考一次取得證書的時候了。於是孟德爾申請參加考試。

可惜他又考砸了。孟德爾考前就病倒了，很可能是焦慮所致。他抵達維也納時頭痛，脾氣也壞。考試總共三天，他第一天就和植物學的考官吵了起來，原因不詳，但可能和物種的形成、變異和遺傳有關係，孟德爾沒有考完。他死了心，回到布爾諾，接受自己只能當代課老師的命運，此後不再嘗試考取得證書。

實驗的開始：培養累代純系的豌豆

那年夏末，還在耿耿於懷考試失敗的孟德爾種了一批豌豆，這並非他首次種植豌豆。先前他已在玻璃溫室種了近三年的豌豆，他由附近的農場收集了三十四種豌豆，加以培育出「純系」（true）植株，亦即每一株豌豆植物都產生完全相同的後代植物，顏色相同，種子的質地亦相同。這些植物「保持不變，毫無例外，」他寫道。龍生龍，鳳生鳳。他已經收集到實驗的原始材料。

圖／wikipedia

他發現純系豌豆植株擁有獨特的特色，既有遺傳，也有變異。如果同類自行交配，高莖的豌豆就只會生出高莖的豌豆；矮莖的則只會生出矮莖的豌豆。有些植株只會生出種皮光滑的種子，有些則只會生出帶角的皺皮種子。未成熟的豆莢不是綠色就是鮮黃，成熟的豆莢不是扁縮就是飽滿。他列出下面七種純系的特性：

1. 種皮的形狀（平滑／皺縮）
2. 種子的顏色（黃／綠）
3. 花的顏色（白／紫）
4. 花的位置（植物頂端／樹枝上）
5. 豌豆莢的顏色（綠／黃）
6. 豌豆莢的形狀（飽滿／扁縮）
7. 植株的高度（高／矮）

孟德爾寫道，每個特性都有至少兩種變異，就像同一個字兩重不同的拼法，或者同一件外套的兩種顏色（孟德爾用同一特性的兩種變異作實驗，但在自然界裡，卻可能有多種變異，比如花朵分別為白、紫、淡紫和黃色的植物）。後來的生物學家把這些變異稱為等位基因（alleles），這個字源自希臘文，泛指同一種的兩個亞型。紫和白就是花朵顏色特性的兩個等位基因，高和矮則是另一個高度特性的兩個等位基因。

Uh！來混種吧。圖／wikipedia

純種植物是孟德爾實驗的起點，他知道要找出遺傳的本質，就必須培養雜種，唯有「混種」（bastard，德國植物學家常用此字描述實驗中的混種）才能顯露純種的本質。和後人所認為不同的是，他其實很清楚這個研究的深遠影響：

他的問題是「生物演化的歷史。」

短短兩年之內，孟德爾便製作出一組試驗品，讓他對遺傳最重要的特性提出疑問。簡言之，孟德爾的問題如下：如果他讓高莖和矮莖豌豆交配，會不會生出身高中等的植物？矮和高兩個等位基因，會不會混合？

培育雜種豌豆的工作極為無聊乏味。豌豆通常是自花授粉，雄蕊的花藥和雌蕊的柱頭在花朵如扣環的龍骨瓣內成熟，花粉直接由花藥灑在自己的柱頭。異花授精則是另一回事，孟德爾得先把花藥摘掉，讓花變成單性（幫它去勢），再把另一朵花橘色的花粉沾到另一朵花上。他獨自作業，彎著腰用畫筆和鑷子工作。他把戶外戴的帽子掛在一架豎琴上，每次要到花園，就由水晶般清澈的單一音調為記，這是他僅有的音樂。

第一批混種豌豆開花啦！

我們不知道修院裡其他的修士對孟德爾的實驗知道多少，或者是否在乎。一八五○年代初，孟德爾更大膽地以白和灰色的野鼠（field mice）嘗試此實驗。他偷偷摸摸地在自己房間裡培育野鼠，想要育出雜種野鼠。雖然院長通常會容忍孟德爾的怪念頭，但這回他干預了，畢竟修士讓老鼠交配以了解遺傳奧祕的消息，傳了出去實在傷風敗俗，即使是奧斯定會的修士也一樣。孟德爾只好改回採用植物，並把實驗搬到戶外的溫室。院長這才滿意，他雖然否決了孟德爾的野鼠實驗，卻不在意他用豌豆嘗試。

圖／wikimedia

一八五七年夏末，第一批混種豌豆在修院開了花，紫白相間，好不熱鬧。孟德爾記下花的顏色，等藤蔓結出種莢，他就劃開莢殼，觀察種子。他設計了新的雜交：高與矮；黃與綠；皺縮與飽滿。而且，他又靈光一閃，以雜交種互相再交，生出雜種的雜種。這項實驗如此這般進行了八年，栽培的地方已經由溫室搬到修院旁的一塊地，長三十公尺、寬六公尺的長方形沃土地，就在食堂旁邊，由他的窗戶一眼可見。每當風將窗簾吹開，整個房間就好像變成了巨大的顯微鏡。

孟德爾的筆記本盡是圖表和潦草的字跡，記錄的是成千上萬次異花授精的資料。他的拇指也因一直在剝除種殼而疼痛不堪。

哲學家路德維希．維根斯坦（Ludwig Wittgenstein）寫道，「如此微小的思想，卻填滿了人的一生。」的確，乍看之下，孟德爾的人生似乎填滿了最微小的思想。播種、授粉、開花、採集、去殼、計數，重複再來一次。這個程序極其枯燥，但孟德爾知道，微小的思想常常會開花結果，誕生巨大的原則。

如果說十八世紀橫掃歐洲的強力科學革命有什麼傳承，那就是：

大自然的原則一以貫之，無所不在。

使蘋果由樹上落在牛頓頭上的力量，正是引導行星沿著軌道前行的力量。如果遺傳也有全宇宙始終如一的自然法則，那麼它對人類起源的影響，就可能如同對豌豆起源的影響。孟德爾在修院的種地雖小，但他並沒有把種地大小和科學雄心混為一談。

「實驗緩慢地進行，」孟德爾寫道，「起先需要一點耐心，但我很快就發現只要同時進行數個實驗，情況就會好得多。」同時進行多種雜交，產生的資料也更多。慢慢地，他由資料看出一些模式──出乎意料地連貫、守恆的比例、數字的節奏。最後，他終於挖掘出遺傳內在的邏輯。

本文摘選自八月選書《基因：人類最親密的歷史》

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編按：泛科學八月選書《基因：人類最親密的歷史》，從家庭病史出發，作者穆克吉細數百年間數以百計的科學家如何前仆後繼，破譯遺傳基因這項生命之謎；從近兩百年前在修道院裡發覺遺傳學邏輯，一路到接近基因治療的今日；既介紹遺傳基因的核心概念，亦一窺漫漫科學長河如何前進與掙扎。

人生起伏就像潮起潮落，
趁著高潮勇往直前，就可以功成名就；
若不能把握時機，人生旅程就會駛向淺灘，陷入悲慘絕境。
我們現在正在滿潮的海上。
──莎士比亞《凱撒大帝》（Julius Caesar）第四幕，第三景

我相信所有成年科學家都具有私下愚弄自己的必要權利。
──西德尼．布倫納

當心！生物性危害就在眼前！

一九七三年一月，埃里切之行的數月後，伯格決定在加州召開一場小型研討會，討論大家對基因操控技術日益增進的憂慮。會議在厄西勒瑪（Asilomar）的太平洋樹林（Pacific Groves）會議中心舉行，離史丹福約八十哩，是坐落在蒙特瑞灣（Monterey Bay）岸邊的幾棟建築。各學科的科學家，如病毒學家、遺傳學家、生化學家與微生物學家等齊聚一堂。這次的會議後來被伯格稱為「厄西勒瑪第一次會議」，雖然吸引了很大的興趣，卻並沒有提出什麼建議。

圖／Ron Cruz@flickr

會議主要的內容是生物安全（biosafety），大家踴躍地對於使用猿猴病毒 40 和其他人類病毒發言。伯格告訴我，「那個年代，我們還在用嘴吸取病毒和化學物質。」他的助理瑪麗安．狄克曼（Marianne Dieckmann）記得有個學生不小心把一些液體灑到香菸的菸頭上（那時實驗室裡常看得到點著的香菸在菸灰缸裡空燒），那名學生根本不當一回事，照樣拿起香菸吸，任菸頭上的那滴病毒掉在菸灰裡。

厄西勒瑪這場會議創造了一本重要的書《生物研究的生物性危害》（Biohazards in Biological Research），但更重要的結論卻付之闕如。伯格說，「坦白說，最後的結果是我們明白自己所知多麼有限。」

跨越百萬年演化鴻溝的基因重組

一九七三年夏，波伊爾和科恩在另一場會議提出他們細菌基因混合體的報告，更進一步點燃人們對基因複製的憂慮。同時，位在史丹福的伯格則窮於應付世界各地研究人員對基因重組試劑的要求。芝加哥的一位研究員提議把致病性極高的人類皰疹病毒基因插入細菌細胞，創造出負載致命毒素基因的人類腸道細菌，名義上是研究皰疹病毒基因的毒性（伯格委婉地拒絕了）。抗生素抗性基因經常在細菌之間交換。基因經常在物種和屬之間移動，一躍跨越百萬年的演化鴻溝，就如不經意地踩過沙上的細線這般容易。

美國國家科學院（National Academy of Sciences）注意到不確定性不斷增加，因此召請伯格領導基因重組的研究小組。

圖／imdb

小組共有八名科學家，包括伯格、華生、巴爾的摩和諾頓．辛德（Norton Zinder）等。一九七三年四月一個春寒料峭的日子，他們在波士頓麻省理工學院開會，馬上開始集思廣益，探討控制和調控基因複製的可能機制。巴爾的摩建議培養「經破壞而殘障的『安全』病毒、質體和細菌」，但是，即使使它們無法致病，這樣的安全措施也未必萬無一失。誰能保證「殘障」病毒永遠殘障？畢竟，病毒和細菌並非被動的惰性物體。即使在實驗室環境，它們也是活生生的，會移動也會演化。只要一個突變，原本殘障的細菌就可能再度充滿毒性。

辯論持續了好幾個小時之後，辛德提出了一個簡直可以說是開倒車的計畫：「好吧，只要我們有種，就乾脆告訴大家不要做這些實驗。」這個建議引起了桌前一陣低聲的騷動。這根本不是理想的解決方案──科學家要求限制其他科學家進行研究，實在沒有誠意，不過這至少可以作為暫停令。伯格回憶說，「儘管這樣做教人不快，但我們想或許會有效果。」因此，小組起草了正式函件，要求「暫停」某些重組DNA的研究。這封信衡量了基因重組技術的風險和益處，建議延後一些實驗，直到可以解決安全問題為止。

伯格說，「並不是每一個想得到的實驗都有危險，但是，有些實驗顯然就是比較危險。」其中三種DNA重組程序尤其需要嚴格限制。伯格建議，「不要把毒素基因放入大腸桿菌、不要把抗藥基因插入大腸桿菌、不要把癌基因放進大腸桿菌。」伯格和同僚認為，若能暫停下來，就能讓科學家有一點時間思考他們研究工作的意義。他們建議在一九七五年舉行第二次會議，讓更多科學家討論這些問題。

圖／pxhere

繼續實驗抑或先設定規範？

一九七四年，《自然》、《科學》和《國家科學院學報》都刊登了這封「伯格的信」，立刻引起舉世注意。英國成立了一個委員會，探討重組 DNA 和基因複製「潛在的利弊」，法國的《世界報》（Le Monde）也刊登了針對這封信的反應。那年冬天，賈克柏（因基因調控而知名）應邀審核一件研究補助金申請案，要把人類肌肉基因插入病毒。賈克柏也跟從伯格的先例，敦促擱置這樣的提案，等到國內對重組 DNA 科技有了確切的態度再說。一九七四年，德國某場會議上的許多遺傳學者重申類似的看法，重組 DNA 研究的實驗應該嚴格規範，直到可以清楚描述其風險，確定該採取什麼樣的建議為止。

不過，與此同時，研究依舊如火如荼地進行，打破了生物及演化的種種障礙，彷彿這些障礙弱不禁風，只靠牙籤撐著。在史丹福，波伊爾、科恩和他們的學生把青黴素抗藥基因由一個細菌移植到另一個細菌上，創造了抗藥大腸桿菌。理論上，任何基因都可以由一個生物體轉移到另一個生物體。波伊爾和科恩大膽提出：「將特定代謝或合成功能的基因，引入不同綱的生物（如不同的植物或動物），或許可行。」波伊爾開玩笑地說，「物種是虛假的。」

一九七四年元旦，在史丹福和科恩一起工作的一位研究員報告說，他已把青蛙的基因插入細菌細胞，就這麼輕易地跨越了另一個演化的邊界。在生物學領域，就如王爾德說的，「表現自然，其實就是一種做作。」

等等，重組DNA也變成一種創客運動了嗎？不會吧。圖／pixabay

第二次厄西勒馬會議：該如何控制科學家重組 DNA 的實驗？

第二次厄西勒瑪會議──科學史上最不尋常的會議之一，是由伯格、巴爾的摩和其他三位科學家於一九七五年二月召開。遺傳學家再一次回到了風大的沙灘沙丘討論基因、重組及未來的展望。這是個美麗的季節，帝王蝶正沿著海岸進行一年一度的遷移，準備飛往加拿大的草原。紅杉和矮松則突如其來地化成了紅、橙和黑色的隊伍。

與會者在二月二十四日抵達，只是其中不只有生物學家。伯格和巴爾的摩十分明智地邀請了律師、記者和作家參加會議。如果要討論基因操控的未來，他們不僅需要科學家的意見，也要參考更多人的想法。他們可以在會議中心周圍的木板走道思索交談；生物學家可以在這些走道或沙灘上交換他們對重組、複製和基因操控的意見。相較之下，會議的中心──四周石牆佇立，宛如大教堂空間且映照著加州陽光的中央大廳，則即將爆發關於基因複製最激烈的辯論。

伯格首先發言，他概述了資料，提出問題的範圍大綱。在研究化學改變DNA方法的過程中，生化學家最近發現了一種較為容易的技術，可以排列組合不同種生物的遺傳信息。依照伯格的說法，這種技術「簡單得離譜」，就連業餘的生物學者也可以在實驗室做出嵌合基因。

這些混合的DNA分子（重組DNA），可以在細菌裡繁殖（即複製），產生數百萬份相同的副本。其中一些分子可以送進哺乳動物的細胞。由於大家了解這種技術深遠的潛力和風險，因此先前召開的初步會議建議暫停實驗，如今召開第二次厄西勒瑪會議，為的是要商議接下來的步驟。結果，第二次會議在影響和眼界層面，都遠遠超過第一次會議，因此被簡稱為厄西勒瑪會議，或者就叫艾斯洛瑪。

圖／pixabay

會議頭一天早上，壓力和情緒很快就爆發了。主要的問題依舊是業界自設的暫停令：科學家重組 DNA 的實驗該不該受到限制？華生表示反對。他希望有完全的自由，他呼籲：讓科學家在科學上不受拘束。巴爾的摩和布倫納則重申他們打算製造「殘障」基因攜帶者的計畫，以確保安全。其他人則意見分歧。

他們認為，眼前科學有很大的機會，如果暫停研究，可能會使進展癱瘓。一位微生物學者對會中提議的嚴格限制深感不滿，指控委員會：「你們毀了研究質體的群組。」伯格一度威脅控告華生，指他未能適度坦承重組DNA的風險。在討論到基因複製風險特別敏感的議題時，布倫納要求《華盛頓郵報》的記者關掉錄音機，「我相信所有成年科學家都具有私下愚弄自己的必要權利。」他說。結果馬上就遭指責是「法西斯」。

組委會五位成員：伯格、巴爾的摩、布倫納，理查．羅布林（Richard Roblin）和生化學家馬克辛．辛格（Maxine Singer）急切地在室內走動，評估越來越火爆的氣氛。一位記者寫道，「爭論一直持續，有些人受夠了這一切，乾脆直接離席到海邊抽大麻。」伯格坐在自己的房間，一臉怒容，擔心這次的會議不會有結論。

到了會議最後一天晚上，依舊沒有什麼正式的結果，直到律師登場。五位律師要求討論複製的法律後果，並對潛在風險提出了冷酷的看法：

如果一間實驗室的某位成員感染了重組細菌，而感染導致與某種疾病有所牽連，即使只是最微小的牽連，實驗室負責人、實驗室和所屬的機構都須承擔法律責任。整所大學也須關閉。實驗室會無限期關閉，運動人士會守在門口抗議，而大門則會由全副防護衣的化學災害處理人員上鎖。美國國家衛生研究院會恐怕會窮於應付來自四面八方的詢問，一切亂成一團。聯邦政府不得不提出嚴厲的規定，不僅限於重組 DNA，而是包括更大範圍的生物研究。到頭來，各方對科學家的限制恐怕比科學家自願遵守的任何規則都嚴格得多。

律師的報告策略性地安排在第二次厄西勒瑪會議的最後一天，也是整個會議的轉折點。伯格知道如果提不出正式的建議，會議就不該也不能結束。

感覺熬夜討論這個可能就和討論如何殺巨人一樣累啊。圖／imdb

生物實驗的四級計畫

那天晚上，巴爾的摩、伯格、辛格、布倫納和羅布林在他們的小屋裡熬夜，吃著紙盒裡的中國菜外賣，在黑板上塗塗寫寫，並且草擬未來計畫。到了清晨五點半，他們蓬頭垢面、眼神迷茫地步出海邊小屋，全身是咖啡和打字機色帶的氣味，手上拿著一份文件。文件一開始先談起科學家不知不覺地隨著基因複製，進入了生物學奇特的平行宇宙。

「結合截然不同生物的遺傳信息，這種新技術把我們放在許多未知的生物學舞臺上。正是這種無知，使我們得出這樣的結論：進行這種研究時應該格外謹慎。」

為了降低風險，文件提出四級計畫，排列各種經遺傳改造生物的生物性危害潛力，並且為每個級別推薦控制層級（比如把致癌基因插入人類病毒將需要最高層級的控制，而把青蛙基因放入細菌細胞，則只需要最低層級的控制）。就如巴爾的摩和布倫納堅決主張的，它建議培養已遭破壞的攜帶基因生物體和媒介，在實驗室進一步限制它們。最後，它敦促持續審查重組和抑制程序，有可能在不久的將來放寬或收緊。

會議在上午八點半開始時，委員會的五位成員都擔心他們的提案會遭拒絕。出乎意料的是，幾乎所有的人都毫無異議地接受了。

本文摘選自八月選書《基因：人類最親密的歷史》

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• 文／陳宏賓 │ UniMath 主編、中興大學應用數學系助理教授。

圖論 (Graph Theory) 在數學領域是專門研究一群物件與物件彼此關聯的學問。將要研究的對象物件以頂點視之，兩個物件若有關聯則連接一條邊，圖論主要是研究這個抽象化後由頂點集、邊集所構成的圖的性質。

圖論 (Graph Theory) 是專門研究一群物件與物件彼此關聯的學問，其中著色問題可以說是圖論中最經典的研究主題之一。圖 / wikipedia

著色問題可以說是圖論最經典的研究主題之一，透過著色，我們可以將圖分類，這個是可以 2 著色的圖，那個是可以 5 著色的圖……。如果有人問你數學家都在做什麼工作？有一個我認為還不錯又簡單的答案，那就是「分類」。各種領域的數學家都在忙著分類，而「著色數」是圖的一項重要分類指標。

讓人困擾60年的《哈德維格-納爾遜問題》

1950 年，就讀芝加哥大學的大學生愛德華 · 尼爾森 (Edward Nelson) 提出了一個困擾數學家多年的著色問題。在二維平面上，任意選一些頂點，如果頂點間的距離是 1 個單位，就把這兩頂點連接一條邊，這種圖稱為單位距離圖 (unit-distance graph)。尼爾森好奇平面上隨便一個這樣子的圖，「點著色數」是多少呢？

「點著色」要求將圖的所有頂點著色，且彼此有邊的頂點必須要塗不同色。而一個圖的「點著色數」就是滿足上述要求的方法中使用最少的顏色數。如果把平面上無限多個點都當成頂點，這個擁有無窮多個頂點和無窮多條邊的圖的點著色數是多少呢？這就是困擾圖論專家一甲子的《哈德維格-納爾遜問題》(Hadwiger-Nelson problem)。

這個問題之所以有名其實是拜已故數學科普大師葛老爹 (Martin Gardner) 之賜，他後來將這個難題寫下來刊載在《科學美國人》，除了吸引不少業餘數學愛好者的目光，也引起不少知名圖論專家的興趣，其中包括了赫赫有名的艾狄胥 (Paul Erdos)。即便如此，集結眾人之力還是沒能完全解開這道難題。不過也不是無功而返，數學家們很快地就將這個涉及到無窮圖的難題的正確答案，限縮到一個乍看不可思議的小範圍──介於 4 到 7 之間。

「開玩笑吧？！一個無窮多個頂點和邊的圖，這麼複雜的圖居然只要最多 7 色就能夠完成點著色。」我想許多讀者心裡會有這樣的 OS，事實就是如此，詳情我們稍後揭曉。

但正確答案究竟是什麼其實還是無人知曉，不過就在今年四月格雷 (Aubrey de Grey) 丟了一篇論文證明：四個顏色不夠用。讓正確答案的範圍又縮小了，只剩下 5、6、7 三種可能。不過，別小看他這一手，雖然看似輕鬆，其實困擾了眾多數學家六十年啊！

而令人感到驚奇的是，突破僵局的格雷教授並不是專門搞數學的，他的身份是一位致力於長生不老的生物學家，某天在玩棋盤遊戲時突發奇想突破了難關。

生物學家格雷 (Aubrey de Grey)。 圖 / Wikipedia

在此之前，格雷有一項著名事蹟廣為人知，他主張「老化是一種疾病」，只要掌握住關鍵的幾個要素，就能夠抗老，預言人類未來將可以活到一千歲，而且第一個活到一千歲的人已經誕生在世界上了。不論你信不信，我個人希望這件事不要成真，不然五十代同堂可不得了，光是過年吃個年夜飯，連洗碗都有問題啊啊啊！不過，跟秦始皇一樣對於長生不老有興趣的讀者還是參考一下 TED TALK 他的演講《A roadmap to end aging》。

為什麼無限多個點，只要有限個顏色就夠畫了？

其實用最簡單的方式， 9 色就可以順利完成了。理由很簡單，考慮一個邊長 2/3 單位的正方形，最遠的兩點落在對角線的兩個頂點上，簡單利用畢氏定理知道對角線長度不足 1 單位，因此，整個正方形可以塗單一色。接著用 9 個不同顏色的同尺寸正方形，排成九宮格。

再重複把這九宮格平移貼上，規律地鋪滿整個平面就完成了。檢查一下：看看是不是任意一個點，跟距離它 1 單位的點都塗不同色呢？

六十年前 7 色的塗法採用類似的概念，只不過用「正六邊形」取代「正方形」來鋪滿整個平面，中間一個加上外圍六個不同色的正六邊形，就是7色的塗法。

那為什麼至少需要 4 色呢？

首先畫兩個單位圓通過彼此的圓心，則兩圓心距離為 1，且兩交點距離圓心也是 1，因此光這四個頂點至少要用掉三個顏色才行。

複製中間這個菱形，將兩個菱形的上頂點釘在一起，分別向左右兩邊旋轉，直到下頂點彼此距離為 1 時停止，此時，兩個下頂點的顏色也被迫要相異，因此三個顏色已經不夠用了，不得已只好使用第四個顏色。這個 7 頂點的圖是需要四色的最小範例，由 Leo 和 William Moser 兩兄弟數學家所提出，後來被稱為莫澤圖（Moser spindle）。

格雷帶來的突破

同樣的道理，要證明 4 色不夠用的方法就是找一個至少需要 5 色的例子。格雷受到莫澤圖的啟發，依照三四個步驟，一步一步建構出一個有著兩萬多個點的圖，這個圖無法只用 4 色完成著色。驗證這個反例可不容易，想像光是頂點數量超過兩萬的圖有多複雜，更別說要驗證 4 個顏色夠不夠用。此時，演算法就派上用場，寫個高效率的程式交給電腦處理就行了。

Aubrey de Grey後來完成點數較少的 1,581 版本。（點圖放大）圖/Olena Shmahalo/Quanta Magazine; Source: Aubrey de Grey

任何一個需要至少 5 色的圖都是這個問題的一項重大進展。數學家希望找到小一點且同樣需要 5 色的圖，最好當然是找到最小的那一種，如此一來就可以更深入地了解究竟需要 5 色的理由是什麼，怎樣的結構會造成顏色數增加，唯有透過不斷地分析解構，才可能更接近真相。格雷也和華裔數學家陶哲軒等人的 polymath 團隊合作，希望藉由團隊的力量將點數大幅度下降。果然，不久後，俄亥俄州立大學的數學家 Dustin Mixon 和 Boris Alexeev 找到一個有 1577 個點的圖。沒多久，德州大學奧斯汀分校的資訊科學家 Marijn Heule 將點數縮小到 874，之後又進一步下降到 826。

雖然有進展，但這 826點的圖還是有點難分析啊。（點圖放大）圖/Olena Shmahalo/Quanta Magazine; Source: Marijn Heule

一系列的改進給沉寂 60 年的 Hadwiger-Nelson 問題帶來一道曙光。不過，要決定正確答案究竟是多少，恐怕還得需要更多時間才有機會解開謎底，這時候，我心裡反倒暗暗希望格雷的一千歲理論是對的了。

註解：

有人可能會將這個「把平面上所有點著色的問題」跟四色定理那個「把平面圖的點著色問題」搞混；平面圖是指可以把圖畫在平面上讓邊都不交叉。四色定理是在平面圖上著色，而本文討論的不是平面圖。

參考資料：

• Aubrey de Grey, The chromatic number of the plane is at least 5, arXiv:1804.02385v2

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