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口水的清潔效果很強呢！圖／By Corey Knipe @pexels

你可能曾遇過有人用口水擦拭某些東西（例：眼鏡），然後身旁的人驚呼噁心，或是覺得被看到會很彆扭，索性就自己偷偷來（？）又或許你曾嘗試過蚊子叮咬的民俗療法，在傷口上塗些口水，幫助消毒！？……等等。

以後做這些事情再也別擔心啦，今年獲得 2018 搞笑諾貝爾化學獎的研究，就是要告訴你：口水真的擁有強大的清潔效果！

博物館文物保存員的特殊癖好：什麼都用口水擦

想出這個研究的是一位葡萄牙里斯本的博物館文物保存研究者 Paula M. S. Romão，在平常的文物保存工作過程中，她注意到有許多館內的文物保存員偏好用自己的口水來擦拭各種文物表面，舉凡脆弱的油畫、瓷器以及快要從文物表面脫落的金箔都被保存員的口水染指了。

她問了這些擁有奇妙偏好的保存員，為什麼他們要這樣做？得到的回應卻令她驚訝，那些同事說：「口水清潔很好呀，還不會傷害文物表面。」為了要找到這項說法的科學根據，以及更衛生的替代方案，於是展開了這一系列的研究。

「唾」手可得的清潔品真這麼厲害？

首先，他們想要確認口水的清潔效果究竟有多厲害，於是準備了幾種常用來清潔物品的化學品來跟口水做比較，例如：2-甲基庚烷（一種辛烷的異構物）、二甲苯或礦物油。她們也趁著博物館研究員的職務之便，拿了五座十八世紀的雕刻作品（覺得誠惶誠恐），來測試看看誰的清潔力比較強，同時又不會傷害雕刻表面的顏料。

他們針對雕刻上不同的顏料區域分別進行測試，包括不同顏色的蛋彩（Tempera，盛行於 15、16 世紀歐洲，以混合雞蛋和顏料來上色）、油彩和金箔，都被拿來做測試。沒想到這些常用的清潔品都比不上口水的威力，口水對測試中 8 種顏色的顏料全都有清潔效果，而且不會傷害表面；其他的清潔品大多都只有微弱的效果，甚至是看不出差別。

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知名的畫作《維納斯的誕生》便是使用蛋彩。圖／wikimedia commons

研究人員認為這個清潔機制能這麼有效的原因在於：

1. 口水裡的酵素能把髒污分解掉
2. 水分的沖洗效果

口水為什麼可以清潔？

為了要了解口水為什麼可以這麼強，她們鎖定了口水中含量很高的酵素：𝝰-澱粉酶 (𝝰-amylase)。他們把口水拿去用離子交換樹脂處理，把 𝝰-澱粉酶分離出來，拿純化過的澱粉酶和去除電解質的口水（透析後的口水）、還有加熱過後的口水來比較。

測試結果發現單純只有 𝝰-澱粉酶的清潔效果和去除電解質的口水一樣厲害，而加熱後的口水，因為酵素結構被破壞，所以沒有任何效果。

研究人員還另外準備了兩種不同來源的 𝝰-澱粉酶，一種是由麵包配上酵母菌產生的，而另一種則是來自人體腸道內的微生物（枯草桿菌 Bacillus subtilis），測試結果發現這兩個來源的 𝝰-澱粉酶也跟口水本身的清潔效果一樣強。也就是說，以後想要清潔物品表面，再也不用擔心吐口水吐到口乾舌燥，還會被別人覺得很噁心，才能把東西擦乾淨了，我們也能有很好的替代方案可以用！

除此之外，他們還拿口水去擦拭充滿灰塵的物體表面，發現口水能去除大部分的灰塵。研究人員認為這是因為口水裡面也很多的脂酶，能夠分解脂肪酸和磷脂，才能很輕鬆的把灰塵解體，這也間接確認，灰塵其實是由脂肪酸和磷脂跟許多蛋白質互相交纏黏在一起而形成的。

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實驗間接確認了灰塵是由脂肪酸和磷脂跟許多蛋白質互相交纏黏在一起而形成的。圖／pixnio

說了那麼多，還不如親眼見證一下奇蹟的時刻

說到這裡，你還是不相信口水真的有那麼神嗎？

典禮上特別請來了哈佛藝術博物館館長、策展人 Francesca Bewer，她請人搬來了一張充滿灰塵的畫，在台上現場示範用口水擦拭，擦過的地方真的變得很乾淨。她還大力推薦這種清潔方式，因為口水「隨手可得、不用花錢，還很環保」。

得獎者們雖然無法參加頒獎典禮，不過 Paula 傳了一段得獎感言影片給大會，她在影片上打趣地說：

「我知道這可能有點不恰當，不過人類的口水的確是個有效的清潔劑，尤其是用在畫作、雕像表面或鍍金的木頭表面，但～千萬別用在你家的廚房流理台上 XD」

延伸閱讀：

1. 晶瑩剔透的口水裡有什麼？—《大口一吞，然後呢？：深入最禁忌的消化道之旅》 – PanSci 泛科學
2. 唾液是什麼？—《知識大圖解》 – PanSci 泛科學
3. 2018 搞笑諾貝爾獎結果來啦～這次的研究真是大快人心啊！

參考資料：

1. Romão, P. M., Alarcão, A. M., & Viana, C. A. (1990). Human saliva as a cleaning agent for dirty surfaces. Studies in Conservation, 35(3), 153-155.
2. 2018 搞笑諾貝爾獎得獎清單

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《登月先鋒》電影海報。　圖／IMDb

《登月先鋒》（First Man）是根據登上月球的第一人──尼爾 · 阿姆斯壯（Neil Armstrong）的生平拍攝的電影。這部電影選在今年 10 月上映，恰逢美國航太總署（NASA）正式運作 60 週年紀念，別具意義。

《登月先鋒》主要是描述 1961 年到 1969 年阿姆斯壯的生平事蹟，1960 年代正好是美國和蘇聯之間太空競賽的高峰，這幾年美國從一路落後；迎頭趕上；到最後贏得勝利，他的這段太空人生涯正是美國航太技術起飛的縮影。不過，美國在這段時間的許多努力和成就甚至傷亡，在電影中無法一一仔細說明，看電影前先認識《登月先鋒》中的一些時空背景，可以讓你對劇情更了解。

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在看登月先鋒前，你腦中的裝備準備好了嗎？source: IMDb

慢人一步又出師不利，多舛的美國太空計畫

冷戰時期，超級強國美國和蘇聯進行了一場太空競賽，這場航太技術比拚 1955 年才正式開跑，蘇聯卻在 1957 年 10 月 4 日就率先成功發射史波尼克 1 號（Sputnik 1）人造衛星。史波尼克飛過美國上空時，造成極大的恐慌，美國人懷疑蘇聯正在進行偵查，更害怕史波尼克會丟下核彈。

美國人的恐懼還沒消退，蘇聯在史波尼克 1 號升空一個月後，又發射史波尼克 2 號（1957 年 11 月 3 日），這次的太空船裡還搭載了一隻小狗，讓蘇聯成了第一個把動物送上太空的國家。

早期美國的太空計畫由軍方主導，由陸海空三軍各自開發自己的火箭。為了趕上蘇聯，搭載美國第一枚衛星的海軍先鋒火箭（Vanguard），在時間壓力下倉促發射──結果就是美國人在全國電視轉播中，看見先鋒火箭升空，接著不過上升 1.2 公尺就墜毀爆炸。太空競賽初期，美國遭受巨大挫敗。還好後來由美國陸軍主導的探險家 1 號（Explorer 1）計畫，在 1958 年 1 月 31 日發射成功，讓美國也進入太空時代，勉強追上蘇聯腳步。

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探險家 1 號發射成功後，參與的三位主要成員把探險家 1 號的模型高舉起來。圖／NASA

1958 年 10 月 1 日，美國航太總署（NASA）正式運作。美國航太總署的前身是美國國家航空諮詢委員會（NACA），美國航太總署成立後，吸收整合了美國軍方太空計畫的資源，航太總署自此為美國太空計畫吹起了反攻號角！（同場加映：電影《十月的天空》）

反攻沒那麼簡單：逆襲失敗的水星計畫

水星計畫的主要目的是要比蘇聯人更早上太空，以及研究太空對人類的影響。為了這個目的，美國航太總署招募了美國第一批的 7 位太空人，他們被稱為水星 7 傑。

不過蘇聯還是搶先了一步。1961 年 4 月 12 日，蘇聯的尤里 · 加蓋林（Yuri Gagarin）首先搭乘東方 1 號升空，繞行地球一圈後返回地球，讓蘇聯成為第一個將太空人送上太空的國家。

不到一個月後，美國也做出回應。1961 年 5 月 5 日，艾倫 · 雪帕德（Alan Shepard）搭乘自由 7 號太空船升空，當他抵達太空的高度後就返回地球，並沒有繞地球飛行。一直到 1962 年 2 月 20 日，駕駛友誼 7 號的約翰 · 葛倫（John Glenn）才繞地球航行了三圈。

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約翰 · 葛倫和友誼 7 號。　圖／NASA

1961 年 5 月 25 日，美國總統甘迺迪（John Kennedy）在國會發表演說，宣示要在 1960 年代結束前，把太空人送到月球，並讓太空人安全返航，這訂定了美國人太空計畫的明確目標。

1963 年 5 月，最後一次水星載人計畫升空時，太空人在太空中待的時間超過一天。不過在此之前，蘇聯已經完成將近 4 天的太空之旅。雖然美國拼命追趕，不過蘇聯還是保持一步領先。（同場加映：電影《關鍵少數》）

阿姆斯壯初登場：再接再厲的雙子星計畫

前往月球比繞地球飛行困難許多，需要發展出新的技術。美國航太總署的登月計劃是讓登月小艇和指揮／服務艙一起抵達月球，不過只讓登月小艇登陸，指揮／服務艙繞月球運行。登月結束後，登月小艇從月球表面升空，抵達月球軌道與指揮／服務艙接合一起返回地球。要完成登月計畫，其中最關鍵的技術就是讓兩艘太空船在太空中對接，這也是雙子星計畫最重要的目的。

為了讓美國太空人登陸月球，還需要更多太空人參與太空計畫。美國太空總署需要招募新的太空人。阿姆斯壯就是美國航太總署的第二批太空人，而與阿姆斯壯一起前往月球的伯茲 · 艾德林和麥可 · 柯林斯則是第三批太空人。

雙子星太空船比水星太空船大，可以搭載兩名太空人。1965 年 6 月升空的雙子星 4 號，進行美國太空人首次的太空漫步，太空人愛德華 · 懷特（Edward Higgins White）在太空艙外待了 22 分鐘。

尼爾 · 阿姆斯壯和大衛 · 史考特（David Randolph Scott）是雙子星 8 號上的兩名太空人，他們主要的任務就是要和另一艘無人太空船做史上第一次的對接。1966 年 3 月 16 日雙子星 8 號發射升空，一開始進行的很順利，雙子星 8 號與無人太空船成功對接。對接後不久，太空人感覺到太空船左右搖晃，研判可能是無人太空船造成的，所以決定讓雙子星 8 號脫離無人太空船。

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史考特（左）與阿姆斯壯（右），他們前方的是雙子星太空船的模型，圖片來源NASA

雙子星 8 號脫離無人太空船後，反而以每秒一圈的高速旋轉，他們試著要讓太空船停止旋轉，但是太空船完全不受控制。如果太空船持續高速旋轉下去，兩名太空人會失去意識，永遠漂浮在太空中。阿姆斯壯研判可能是控制太空船軌道方向的系統出問題，於是果斷把這個系統關閉，開啟太空船上用來返回地球的小型火箭來控制雙子星 8 號。幸運的是，阿姆斯壯的判斷真的讓太空船停止旋轉了！為了避免夜長夢多，太空總署決定讓他們提早返航，最後雙子星 8 號安全成功地降落在西太平洋。

阿姆斯壯在太空船高速旋轉，可能暈眩失去意識的情況下，還能沉著地做出正確判斷，找出問題並解除危機，這次臨危不亂的表現讓阿姆斯壯成為首次登月任務指揮官的最佳人選！

欲速則不達：失去三位太空人的阿波羅 1 號意外

雖然美國在雙子星計畫中超越蘇聯，但是因為快速發展而疏忽安全，讓美國人付出極慘痛的代價。

1967 年 1 月 27 日，阿波羅 1 號的三名太空人古斯 · 葛利森（Gus Grissom）、愛德華 · 懷特（Edward Higgins White）和羅傑 · 查菲（Roger Bruce Chaffee），參加阿波羅 1 號指揮艙的斷電測試。這時阿波羅 1 號已經架設在神農火箭 IB 的頂端，預計在 2 月 21 日發射到地球軌道，進行首次的阿波羅指揮／服務艙飛行測試。這次斷電測試被認為是安全且無危險的，因為神農火箭還沒裝填燃料，但是，這次測試卻造成美國太空史上的一次嚴重意外！

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阿波羅 1 號太空人，由左至右為葛利森、懷特和查菲。　圖／NASA

測試幾個小時後，阿波羅 1 號的指揮艙突然發生火災，當時指揮艙內的空氣是純氧，火災迅速蔓延，大量的濃煙和高溫，讓三名太空人在還沒逃離太空艙就死亡。

意外發生後的調查發現，阿波羅 1 號的設計有許多致命的錯誤，而且沒有火災應變和解救太空人的措施。其中最致命的是太空船內的易燃物質，與受損的電線發走火碰上艙內助燃的純氧，才使得火災一發不可收拾。另外，艙門開啟的程序太過繁複，無法在意外發生時快速脫離險境。阿波羅 1 號意外發生後，NASA 徹底更改了太空船的設計，避免災難再次發生。

有人說，還好這次的意外發生在正式發射之前，讓美國航空太空總署的工程師可以檢視阿波羅 1 號的所有缺陷。如果意外發生在太空中，工程師就無法檢視太空船的狀況，可能沒辦法找出所有問題，而那些沒有解決的問題很可能會再次發生，造成日後更多傷亡。矛盾的是，如果沒有阿波羅 1 號事件，可能就沒有日後成功的登月任務。

登月十年不晚：美國終於踏出人類的一大步

阿波羅 1 號的悲劇並沒有阻止美國人前往月球的決心。1968 年 12 月 21 日，阿波羅 8 號發射升空，進入月球軌道，雖然只有在軌道上繞月球運行，卻是人類首次飛抵月球。三位太空人在月球軌道上度過聖誕夜，在聖誕節當天返回地球，完成任務。

接下來的幾次任務，讓美國太空人對登陸月球做好準備。終於在 1969 年 7 月 20 日，阿波羅 11 號的太空人阿姆斯壯登陸月球，艾德林隨後也踏上月球表面。阿波羅 11 號的太空人在 7 月 24 日安全成功降落在北太平洋。

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阿姆斯壯的一小步，人類的一大步。　圖／NASA

甘迺迪總統在 1961 年的太空政策宣示，真的讓太空人在 1960 年代結束前成功的登上月球，阿波羅 11 號的成就也讓美國在太空探險保持數十年的領先地位！

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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／趙軒翎

夜半，小鎮村很寧靜，村民們沉浸在香甜的夢鄉中。然而，城郊一處鐵皮工廠內，有一股邪惡力量準備伺機突擊，一瞬間火苗燃起，開始放肆地吞噬工廠裡的一切……包括大大小小的化學物品存放桶！

火因接觸到工廠內存放的物料而燃燒得更旺盛，一發不可收拾，沒多久一聲轟天巨響打破了小鎮村寧靜的夜晚……

第一時間，村民應當如何是好？

在緊急應變的第一時間，身為小鎮村沒有超能力的村民，你首先要做的是打 119 即時通報，遵照警察或消防人員指示保護好自己與家人。

若你剛好位處災區鄰近的地區，千萬不要去事故現場探頭探腦、逗留、湊熱鬧，不要覺得空氣中聞起來沒有什麼不舒服的氣味，就覺得應該沒什麼有害物質飄散很安全。在現場多停留一刻，接觸到有害物質的風險就多一分。如果你家就在附近，在沒有發布疏散警報前，你可以先關閉家中的門窗、關閉空調（或切成內循環），注意裸露的食物是否有被污染，儘量保護好自己。

出動！搶救毒化災的特攻隊

119 通知完畢，接下來會發生什麼事呢？當 119 勤務中心接到火災通報時，待命的消防人員緊急出動。不過如果工廠內擺放了各種不同的化學物質，那就不是一般普通火警，由於這些化學物質在災害發生時，有可能因此發生毒氣外洩、爆炸等等緊急事件。如果在不了解工廠內擁有的化學物質種類、特性，都有可能因為錯誤的救災而導致更大的危險發生。

因此如果災害現場有化學物質存放，不只通報消防人員出動救災，也會通報環保署的「環境事故專業諮詢中心」，以及「環境事故專業技術小組」。

專業處理毒化災的「化學特攻隊」出動！

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毒災防救體系與通報方式。圖/毒災防救管理資訊系統

諮詢中心是由工研院帶領的各領域專家組成，主要負責彙整、研析災情資料，是個陣容堅強的智囊團；而專業技術小組是親上火線，到災難現場了解災況、擬定救災方案，以及協助當地環保局、發生事故的廠商做後續處理。這樣的專業技術小組全臺灣有7隊，分布在不同的區域，以利隨時支援各地的救災。

不管是諮詢中心和技術小組都是 24 小時全年無休輪班工作，無時無刻至少都得有 3 個人值班隨時待命。遇到需要技術小組出勤到災害現場救災的時刻，不僅是值班的 3 名技術人員要出動。為了不讓技術小組辦公室「唱空城」，以防一個災害還沒處理完，下個災難又需要技術小組出動，還得同時將休假中的人員請回來。為了守護你我的安全，這些技術人員可能得隨時在半夜從被窩中被挖起來工作，真的是非常辛苦啊！

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萬一有事故發生，附近的「環境事故專業技術小組」就需要到場評估救災方式。圖/Free-Photos@pixabay

那這些「化學特攻隊」到了災害現場的角色是什麼呢？

首先，他們得確認事故現場中化學物質的種類、特性、數量和存放的位置，以及目前火災燃燒位置、起火燃燒物性質與受波及範圍，才能比較準確的評估火災的情勢和判斷較合適的救災方式。工廠的化學物資料，通常可以從事前防災建置的資料庫中，調出工廠的配置圖和毒化物登記的相關資料。這些資訊可以幫助技術小組和消防人員，了解正冒著熊熊大火的工廠中，藏有什麼樣的「不定時炸彈」需要特別小心。不過，也常發生工廠為了貪圖方便，沒有確實申報工廠中的化學物質，在災難發生時，就有可能造成救災人員誤判狀況，影響人身安全。

起風啦！「技術小組」隨時監測環境情況

在這樣的災害現場，「快」就不是第一要件了，更多時候處理「對」更為重要。諮詢中心、技術小組藉由收集與研析的資訊，判斷火災對於場內化學物質的影響，並與消防人員討論最安全的救災方式，避免化學物質外洩、預防更大規模的毒化災害發生。

在整個救災過程，技術小組很重要的一個工作是環境檢測，不斷監測受化學災害影響的範圍。技術小組也得隨時「跟風」，測量現場的風速和風向，並提供數據給救災相關單位。在化學災害的現場，有時會發生有毒氣體外洩的狀況，為了避免民眾不知情誤入事故現場或是長時間處於下風處接觸有害物質，影響健康，都需要技術小組和救災相關單位共同研擬應變措施。

如果要疏散，會如何決定呢？

化學物質外洩狀況嚴重時，會由環保署的「環境事故專業技術小組」與「環境事故專業諮詢監控中心」研判與建議，並由現場指揮宣布緊急疏散，以確保周遭的民眾不會暴露在有害環境當中。

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毒性化學物質災害疏散避難計畫作業流程圖。（點圖放大）圖/泛科學重繪，資料來源：行政院環境保護署「毒性化學物質災害防救業務計畫」

而是如何決定什麼情況要疏散，以及要疏散哪個範圍內的民眾？

臺灣目前的毒化物疏散避難危害條件的判斷，是根據美國能源部後果評估與保護行動小組委員會 (Subcommittee on Consequence Assessment and Protective Actions, SCAPA) 制定的 PACs（Protective Action Criteria for Chemicals, 化學品保護行動準則）。由於現有每個指標所涵蓋的化學物質種類不同，PACs 這套準則參考了各個不同來源的指標，等於涵蓋了盡可能多種的化學物質種類。PACs 首要參考由美國諮詢委員會 (National Advisory Committee)所制定的 AEGL（Acute Exposure Guideline Levels, 急性暴露指標），其次依序為 ERPG （Emergency Response Planning Guidelines, 緊急應變規劃指引）以及 TEELs（Temporary Emergency Exposure Limits, 順時緊急暴露指標）。（詳見附表）

PACs 主要參採前面幾項指標，和其他重要的參考指標一樣，是針對毒性物質的允許暴露程度分成三個等級。這三個等級是看人暴露在有毒氣體環境一小時，對身體影響的嚴重程度去區分。以下以 PACs 的首要參考指標 60 分鐘 AEGL 舉例說明分級影響嚴重程度差別：

• AEGL-1：物質於空氣中超出此濃度，預期一般民眾（含敏感體質者）會明顯到不適、刺激性或輕微無症狀、感覺。但其效應非持續性，經停止暴露後具有短暫與可逆性。
• AEGL-2：物質於空氣中超出此濃度，預期一般民眾（含敏感體質者）會受到不可逆或其他嚴重的長期不良於健康之危害效應，或是影響其逃生能力。
• AEGL-3：物質於空氣中超出此濃度，預期一般民眾（含敏感體質者）會受到危害生命健康或死亡之危害效應。

而疏散的原則也跟上面的 PACs 很有關係。如果技術小組偵測評估毒性物質濃度數值超過 PAC-3，就得發布疏散警報，並強制疏散。如果濃度在 PAC-2 的程度，雖不會強制疏散，但依舊會發布疏散警報、劃定警戒管制區。若濃度未達 PAC-2，主要是劃定警戒管制區，希望大家就地避難，待在家裡緊閉門窗，不要跑到管制區去看熱鬧，不僅讓自己暴露在危險中，也影響消防人員救災。

那如果今天毒性化學物質的濃度已經達 PAC-3，強制疏散的程度，疏散的範圍要多大呢？

管制區或是疏散範圍的劃定主要分兩部分。首先是以事故發生點為圓心，PAC-3 的影響為半徑範圍的圓形區域為「初期隔離區域」，也就是強制疏散的範圍。另外一個部分則為「防護行動區域」（管制區），由事故發生點往下風處延伸距離 PAC-2 影響的範圍，而側風處則為 PAC-2 影響距離的 1/2。舉凡在這個範圍內的民眾，都得配合進行居家避難，或是疏散驅離，在事故解決之前，這個範圍是不允許進入的。

而如果不具 PACs 參考指標數值的化學物質，則會依緊急應變指南的指示建議同樣劃定初期隔離區域與防護行動區域與前述相同進行管制。

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防護行動區域（管制區）範圍示意圖。（點圖放大）圖/行政院環境保護署「毒性化學物質災害防救業務計畫」

真的遇到了化學災害：「衝、脫、泡、蓋、送」

如果真的沒辦法遇上了化學災害，可以記得和燙傷急救有點像又有點不像的口訣──「衝、脫、泡、蓋、送」。

「衝」是盡快往上風處逃離現場，以濕布遮住口鼻，並盡量以手邊的雨衣、外套、雨傘等衣物遮蔽身體，避免暴露在更多毒性化學物質中。「脫」是抵達安全區域後，脫去接觸到毒性化學物質的衣物，並以塑膠袋密封。「泡」則是在你懷疑皮膚沾染到毒性化學物質時，可以用稀釋10倍的漂白水浸泡皮膚10分鐘（一定要記得稀釋！），或是可以用活性炭粉、蘇打水、鹼性肥皂清洗，可以降低皮膚將這些毒性化學物質吸收的速度。最後，「蓋」上乾淨衣物，立即「送」醫。

小鎮村郊外化學工廠的火勢終於撲滅，這其中包含了消防人員、環境事故諮詢中心、技術小組以及許多相關單位的努力，才能平安順利完成救災。

一天又平安的過去了，感謝「化學特攻隊」的努力。

參考資料：

1. 〈第十六章 搶救化學工廠火災安全指導原則〉，《消防人員救災安全手冊》。
2. 毒性化學物質災害疏散避難作業原則
3. 毒災體系與通報
4. 簡易毒災應變
5. 行政院環境保護署「毒性化學物質災害防救業務計畫」

附表：PACs（Protective Action Criteria for Chemicals, 化學品保護行動準則）

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（點圖放大）

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

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• 撰文／楊朝源│自由寫手

炎熱的天氣，最適合來去游泳池泡水消暑了。且慢，出門之前滑個手機，看見新聞上說泳池員工誤將硫酸與次氯酸鈉混合，導致現場產生大量有毒煙霧，多名小朋友吸入後身體不適緊急送醫（相關新聞）。

真的是不看還好，一看嚇一跳，不如在家當個宅宅開心地掃廁所好了。（神轉折）咦？什麼？掃廁所用到的漂白水也是次氯酸鈉溶液？次氯酸鈉到底是什麼呢？為什麼各種需要消毒殺菌的場合都少不掉它呢？

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次氯酸鈉是泳池中常使用的消毒水。圖／StockSnap @Pixabay,CC0

亂世出英雄，戰爭中立功的次氯酸鈉

次氯酸鈉（sodium hypochlorite）首先是在 1787 年被法國化學家柏瑟列（Berthollet）所發現，當時製造次氯酸鈉的方法是透過電解海水。1820 年，次氯酸鈉被法國化學家拉巴拉克 （Labarraque） 當作漂白水來使用。

緊接著到了第一次世界大戰，當時為了幫大量的傷患進行傷口消毒，各國的學者醫生們都在找尋找一種既可以殺菌又不會傷害人體的消毒水，而其中最成功的人便是來自英國的化學家達金 （Dakin），他嘗試了許多種的物質，包含了酚、水楊酸、雙氧水……等，最後他發現同時具有殺菌與清理創傷效果的次氯酸鈉最為理想，而他所發明的配方後來被命名為達金溶液 （Dakin’s solution），到了二次世界大戰的時候，達金溶液已經被普及地用在傷口的消毒及清洗上面。

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第一次世界大戰時，達金等人利用次氯酸鈉溶液來處理大量的傷患。圖／bmewett  @Pixabay,CC0

1990 年代末期，達金溶液的使用也開始受到質疑，其中最多的就是對於健康生物組織具有毒性的討論，因為一開始達金的建議配方是濃度 4% 的次氯酸溶液，而這樣的濃度對於細胞是有刺激性的。但現在發現即使只用 0.5% 甚至更低濃度的次氯酸鈉溶液也可以達到很好的效果，同時也較不具刺激性。儘管在使用上仍圍繞著爭議，臨床上的觀察結果還是可以證實達金溶液依舊是醫學中重要的消毒配方之一。

除了在醫學上的貢獻，次氯酸鈉在我們的生活也同樣扮演了重要的角色，游泳池、廁所乃至於免疫系統，都可以發現它的存在。

次氯酸鈉的殺菌守則：電子通通交出來

次氯酸鈉是如何殺掉細菌的呢？總歸一句話，就是靠著靈的……喔不，是電子的轉移。

要了解次氯酸鈉怎麼殺菌和漂白，就要先知道什麼是氧化還原反應。氧化還原反應指的是過程中發生電子轉移的化學反應，例如說將鋅片放入含有銅離子的水溶液之後，鋅會開始被溶解，而銅則會逐漸覆蓋在鋅片之上，這就是一個氧化還原反應。因為鋅相較於銅更容易失去電子，因此在碰到銅離子之後會將電子轉移出去變成鋅離子，而銅離子獲得電子後會還原成銅（實驗看這邊）。

或許你會納悶，只是增加或減少幾顆電子真的有差這麼多嗎？事實上在化學的世界裡，差一顆電子就可以是天差地遠。舉例來說，同樣都是鈉，金屬鈉 （Na） 和鈉離子 （Na⁺）就有完全不同的化學性質，前者個性火爆，碰到水就會燒起來，後者則是化學界中的好好先生，沒發生什麼大事絕不會起反應，兩個的差別大到都可以大聲說我們不一樣啦！

在我們的生活周遭，氧化還原反應可說是無所不在，包含了我們的呼吸作用、植物的光合作用、各式各樣的燃燒以及電池的放電，這些都是氧化還原反應的案例。

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原來是個擅長氧化的朋友呢

故事回到主線，次氯酸鈉（NaClO）溶在水中會解離成次氯酸離子（ClO^–）和鈉離子（Na⁺），其中的次氯酸離子很容易就會將其他物質的電子搶過來，也就說能夠氧化許多的物質，透過氧化就可以破壞細菌的細胞機能，最後導致細菌死亡。而漂白的功能也是因為氧化了含有顏色的化合物而造成褪色。

消毒水有毒？使用次氯酸鈉要注意

這麼看起來次氯酸鈉簡直是人類偉大的發明之一，那為何會有這麼多意外事件會因它而起呢？沒錯我們這邊就要來首尾呼應一下了。事實上與其說是「消毒」，次氯酸鈉的作用更應該說是「殺菌」。

這邊要提醒大家一下，雖然說常被稱為漂白水的次氯酸鈉可以在超商就買得到，但如果是對外營業的清潔公司（像是辦公大樓或包租公寓常將清潔外包），使用次氯酸溶液進行環境衛生殺菌像是用在地板、牆面的消毒，則歸屬於「環境用藥管理法」的「病媒防治業」的服務範圍，需要領得許可執照後才可以從事這項專業服務。

為什麼這麼麻煩呢？就如同前言的新聞案例，次氯酸鈉可以殺菌，就代表它具有一定的生物毒性，若是不慎喝下或觸碰到高濃度的次氯酸鈉就可能會產生危險；除此之外，它的某些化學反應也會釋放出有毒物質。為了要知道怎麼安全的使用，就讓我們來看看與次氯酸鈉相處時，有哪些事情需要去避免的吧。

1. 禁止飲用與避免觸摸

次氯酸鈉具有生物毒性，喝下太多會有中毒的危險，除非必要也應該盡量不要直接觸摸；若要稀釋高濃度的次氯酸鈉建議戴上手套及口罩等防護措施。

2. 避免高溫及陽光

次氯酸鈉受到高溫或曬到陽光會分解產生有毒的氯氣，因此平時不用的話要保存在陰涼的地方，使用時也不要加進熱水裡面。

3. 避免與酸混合

次氯酸鈉若碰到酸也會產生氯氣，一開始所提到游泳池的案例就是如此，在家中清潔時也要避免與鹽酸等家中的酸性物質接觸，以免產生危險。

次氯酸鈉，一種常見的化學物質，從戰爭中的醫學、到生活中居家的環境消毒殺菌、泳池的殺菌，廣泛的應用使得它成為人類歷史上重要的一環。然而水能載舟亦能覆舟，聰明小心地使用才能讓我們在享受它帶來的方便時，也不會有意外的發生。

參考資料

1. Ueno, C. M., Mullens, C. L., Luh, J. H., & Wooden, W. A. (2018). Historical Review of Dakin’s Solution Applications. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery.
2. Duarte, B., Cabete, J., Formiga, A., & Neves, J. (2017). Dakin’s solution: is there a place for it in the 21st century?. International wound journal, 14(6), 918-920.
3. 衛生署 漂白水的使用
4. 環境用藥管理法
5. 環境用藥管理資訊系統

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

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• 文／林家妤 │ EnterSpace 數學藝術總監，以 Shark Lin 為筆名，進行跨域的數學寫作策展與藝術創作，希望能為世界帶來一點樂趣。

對一般大眾而言，數學給人的印象常是生硬且有距離感，而認識數學的場所幾乎都是在重複著計算與考試的教室，絲毫無法激起任何的想像力或熱情。讓人不禁想問：是否有遠離教室；真正親近、探索數學的地方呢？

也許有人聽過一些國外的案例，像是德國 Imaginary 機構於海德堡策劃的數學購物中心──將數學元素融合於賣場中，讓民眾親近數學的空間。但不要以為這麼有趣的地方只在國外有，其實臺北一個同樣特別的空間── EnterSpace 咖啡廳，結合了密室、謎題、咖啡、數學、藝術等多重元素的奇妙場域。

充滿了謎題與數學驚喜的咖啡廳

起初咖啡廳只是密室玩家的接待區，老闆們為了讓大家玩完遊戲之後，能夠有個地方能夠嘻笑討論與享用餐點，便決定設置咖啡廳提升整體質感，並以「EnterSpace 進入空間」為名，希望來到這裡的每一個人，都能體會到各種新奇有趣的事物──無論是蔚為風潮的密室逃脫、咖啡廳的實境遊戲，甚至是創意餐點與飲品。

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圖／Enterspace 提供

店裡的招牌「可可實驗組」就是一個新奇有趣的範例：將未知口味的糖漿放入試管中，搭配附上的熱牛奶、法芙娜 70％ 巧克力與海鹽，讓客人用滴管吸取不同的糖漿品嘗，挑戰猜出各色糖漿的口味之餘，還能夠在燒杯中進行味覺實驗，自由調配出獨一無二的風味，在餐桌上體驗探究未知的科學精神與樂趣。

另一個引人注意的是，每一張桌子上都有 3×3×3 之立方體積木，乍看之下就像索瑪立方體（Soma cube），其實是由科芬（Stewart Coffin）設計的 Half Hour Puzzle，作者認為一般人應可在半小時內解出此積木的唯一解，因而命名之。不光是在桌上，Half Hour 積木化身成裝潢元素甘蔗板，以方塊形狀點綴輕工業風的空間，到處充滿了謎題與數學驚喜。

將數學本的靈光與藝術美感分享給更多人

為什麼咖啡廳會有這些數學巧思呢？其實是 EnterSpace 創辦人家中收藏了許多 puzzle 與數學科普書籍，他們父子認為這些東西不該只是私人收藏，更想與大家分享數學的樂趣，因此在咖啡廳放了不少收藏以及讓人會心一笑的彩蛋，讓整個空間就像是一個小型博物館，等待有緣人探索與發現。

這間咖啡廳十分有趣且數學味濃厚，因此我在今年（2018） 1 月時加入 EnterSpace 團隊，希望能把小時候在葛老爹（葛登能，Martin Gardner，1914~2010）數學書中感受到的喜悅──「啊哈！我解出來了（Aha! reactions）」，以及數學本身蘊含的靈光與藝術美感分享給更多人。

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咖啡廳內 puzzle 展示區。　圖／EnterSpace 提供

來尋寶吧！帕索爺爺的數學寶物

3 月 14 日是國際圓周率日（π Day）與國際數學日，也恰好是 EnterSpace 的生日。在別具意義的這一天，我們推出了「帕索爺爺的數學寶物」解謎遊戲暨集點挑戰，透過挑選難度與類型不同的puzzle，期待玩家可以手腦並用，感受空間解謎的樂趣！

藉由故事與遊戲化的呈現，加上精緻的視覺設計，成功引起許多玩家的好奇心，即使沒有接觸過，也能沉浸在 puzzle 的小宇宙。曾經有數學教授與家人來到 EnterSpace 咖啡廳，邊喝下午茶邊動手解 puzzle，最後一家人共同完成任務，玩得不亦樂乎。

一位喜愛天文與收藏 puzzle 的帕索爺爺，最近莫名喪失了記憶他的收藏之中有許多蘊含宇宙秩序規則的數學寶物，解開這些謎題就能夠連起北天的七顆星喚醒他的記憶。你能夠接下這個任務成為帕索爺爺的指引嗎？

《錯視維度》：與數學呼應的當代錯視藝術展

數學蘊藏了宇宙秩序的原理，其視覺化與實體化就是一種藝術。我們決定在這裡做個全新嘗試，以錯視藝術為主題策展，並且在 4 月 1 日愚人節進行展覽開幕。《錯視維度》（Dimension of Illusion）這一檔展覽從主視覺設計到展品挑選，無一不是呼應其核心概念──呈現當代錯視藝術的多重面向與趣味。

首先來看看展覽中的數學與藝術維度，吳寬瀛老師經典的〈柱面投影〉作品，利用軟體將正常圖像轉化成變形的圖樣（anamorphosis），再以不銹鋼柱面還原其原本面貌，製造出兩者之間的反差錯視。沈岳霖師生製作出立體碎形幾何──謝爾賓斯基四面體（Sierpinski Tetrahedron），將密碼〈YES, I DO〉巧妙藏在立體作品之中，得站在特定位置才看得到。此外，還有由杉原厚吉教授設計，讓人分不清到底是方還是圓的 Ambiguous Cylinder Illusion。

《錯視維度》不只呈現數學與藝術，還包含了文化與設計的維度。為了此次展覽，EnterSpace 特別與魔翻文創合作，以林國慶設計師的雙向字（ambigram）翻轉設計，製作出以臺灣地名為靈感的互動作品──喜「翻」台灣。每個臺灣人都可以在地圖上找到自己家鄉的雙向字，親自動手見證雙向字的奧妙。

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雙向字翻轉設計作品──喜「翻」台灣。
文字設計：林國慶
地圖概念：Shark Lin、Ching-Yu Tsao
視覺設計：魔翻文創
展板製作：EnterSpace　圖／EnterSpace 提供

無獨有偶，我們還邀請到日本雙向字設計師野村一晟參展，也包含上回花蓮地震特別創作的〈台灣加油〉，為了讓觀眾了解雙向字創作的多元面向，同時呼應本次展覽主題，野村先生提供各種類型的雙向字作品，而這也是他首次海外展覽。

本展規模雖然不大，但多元且精彩的主題甚至吸引南部的觀眾特地來看展；我以本檔展覽策展人的身份，誠摯邀請正在讀這篇文章的你／妳，進入空間與我們一起眼見為憑，享受《錯視維度》的多重驚喜。（文末附有展覽資訊）

在咖啡廳裡一起科普

不單是遊戲與展覽，我們也嘗試以活動的方式推廣數學與科普，以及關注各種與數學相關的議題，例如曾經舉辦過「積木與組木實驗與軟體操作工作坊」，讓大眾親手體會 puzzle 中的數學趣味與巧思；在「台灣女性數學家紀錄片影展」，邀請《數學女鬥士》與《學數學的女孩們》系列紀錄片的兩位導演至咖啡廳映後座談，與現場觀眾一同討論如何突破性別在科技中的既定框架。

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「台灣女性數學家紀錄片影展」王慰慈與井迎兆導演映後座談。　圖／EnterSpace 提供

在這裡，有時候會以為自己身在小型博物館，工作除了涵蓋博物館傳統的典藏、研究、展示、教育項目；咖啡廳本身還是一個傳達數學趣味與美感價值的場域，而這樣的空間很有可能是全球首創。未來，我們將持續把 EnterSpace 打造成公開展示數學藝術的場域，以及不定期的選書和選品，讓大家從不同角度發現數學各種有趣的面貌，並且期許未來有更多元的跨界混搭。

EnterSpace 咖啡廳基於對科學、數學、邏輯與謎題的熱愛，我們願意提供學術活動的場地贊助，希望透過各種研討會、講座或活動，推廣這些有意義的主題，若需要場地或希望合作的話歡迎來訊洽詢，一起讓大家體驗有趣新奇的事物。

《錯視維度》特展

「我們看錯了世界，卻說它欺騙我們。」
“We read the world wrong and say that it deceives us."──詩人泰戈爾（Rabindranath Tagore, 1861~1941）

長久以來錯視藝術令人目眩神迷，許多藝術家與設計師為此不疲，創造出衝擊世人感官與意識的圖形，模糊錯覺與真實的邊界；維度除了是描述時空座標的參數，也代表一件事物的特點與面向。本展試著透過國際與臺灣在地設計、文化、數學類的作品，呈現當代錯視藝術的多重趣味與驚喜。

Seeing is believing? 讓我們進入空間，一起眼見為憑。 展期至 12 月 31 日，詳情請見 EnterSpace 官網。

EnterSpace

地址：臺北市中山區明水路 581 巷 15 號 B1

• p.s.只要報上是《科學月刊》的讀者粉絲，餐飲將有特別優惠喔！

延伸閱讀：Mathematikon: A Mathematical Shopping Center

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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

泛科學編輯部編按：目前全台灣最大、還沒有之一的「科學嘉年華」中央研究院開放日(Open House)是一年一度中研院各系所對外開放參觀的日子！2018 年的中研院開放日有哪些好玩好吃好興奮的活動呢？歡迎來看這份中研院出品的行前攻略喔！

中研院 Open House

2018/10/27 （六）9:00-16:00 中研院開放參觀，近 300 場科普、人文活動邀你共樂。本文資訊陸續更新中，活動網站即將公佈～

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院區開放活動要先報名嗎？

當天的活動參加方式，可簡單分成三種：

1. 當天直接入座，例如容納人數較多的大型科普演講。
2. 當天排隊參觀，例如實驗室導覽，通常每梯名額有限、很快就額滿，需要提早到該活動地點排隊、或領取號碼牌。
3. 行前需先以電話或網路預約報名，預約方式會說明在活動網站（即將公開）的活動列表。

活動好多！有記憶吐司幫幫忙嗎？

家裡有 6 歲的小朋友，適合參加哪些活動？一時半刻還無法決定要聽哪一場演講？行前可透過活動網站（即將公開）的「活動檢索」功能，查找適合自己的活動。強烈建議於行前先選好、查好活動的時間地點，並請提早前往以免向隅～

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Step 1 ：透過上方條件篩選

Step 2 ：下方感興趣的活動，點選活動右上角星星符號，即可收藏活動至「我的行程」

Step 3 ：登入網站右上角的會員專區，管理「我的行程」可查看及編輯已收藏的活動

Step 4 ：點選「列印查詢結果」金色按鈕，印成紙本、當天攜帶查看

資料來源│2018 中研院開放參觀活動網站（即將公開）

推薦哪些科普演講？

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因應環境變遷，如何運用永續能源？廖俊智院長與你面對面聊聊不設限的科學想法。
參考文章│重新設計細胞的功能，解決人類的難題──廖俊智

• 活動時間：2018/10/27 (六) 10:30-12:00
• 活動名稱：科普演講──環境變遷九局下半
• 活動地點：人文社會科學館 3 樓國際會議廳 （院區地圖編號 24）
• 備註：現場參加、無需報名，適合高中以上

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咸豐草的成分可以治療第二型糖尿病！楊文欽團隊運用科學方法，將民俗草藥的有效成分找出，並發展成藥物、對症下藥。
參考文章│神農嚐百草的現代科學版！楊文欽談藥用植物研究

• 活動時間：2018/10/27 (六) 11:00-12:00
• 活動名稱：科普演講──草藥研究與健康
• 活動地點：農業科技大樓 1 樓 A134 演講廳 （院區地圖編號 19）
• 備註：現場參加、無需報名，適合高中以上

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數學、摺紙、計算機演算法，這三者有什麼關聯？李國偉與你分享數學如何藏身於生活中。 參考文章│數學真的討人厭嗎？和李國偉聊聊生活中的數學

• 活動時間：2018/10/27 (六) 10:00-11:30
• 活動名稱：科普演講──摺紙的藝術、科技應用與數學
• 活動地點：人文社會科學館北棟 3 樓，第一會議室 （院區地圖編號 24）
• 備註：現場參加、無需報名，適合國中以上

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研究跑狗、跑馬等休閒活動歷史的張寧，與你分享那些年的上海灘娛樂。
參考文章│風馳電掣！跑狗將夜上海推向巔峰

• 活動時間：2018/10/27 （六） 10:00-10:50
• 活動名稱：科普演講──你不知道的上海灘娛樂
• 活動地點：近史所檔案館 1 樓，第 2 會議室 （院區地圖編號 42）
• 備註：現場參加、無需報名，適合高中以上

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充滿歲月痕跡的老照片 (左)，按一個鍵，色調不再泛黃、摺痕也消失無蹤 (右)。廖弘源團隊運用人工智慧，讓多媒體有更多有趣的應用。
參考文章│人工智慧再進化，開啟電腦新「視」界 ！

• 活動時間：2018/10/27 （六） 10:30-11:30
• 活動名稱：科普演講──多媒體的世界
• 活動地點：資訊科學研究所 1 樓演講廳 （院區地圖編號 32）
• 備註：現場參加、無需報名，適合高中以上

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當「陽光」遇上「過氧化氯（ClOOCl）」會加速破壞臭氧層。這個神奇的過程，林志民團隊將用氣球模擬、為你示範。
參考文章│從分子視角，突破「臭氧層破洞」盲點！

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:30-09:50
• 活動名稱：科普演講──光化學催化與臭氧洞
• 活動地點：人文社會科學館 4 樓交誼廳 （院區地圖編號 24）
• 備註：現場參加、無需報名，適合國中以上

推薦哪些互動體驗？

中研院除了專業的研究學者，還有許多年輕有活力的研究團隊，等著和你分享有趣的研究發現！歡迎來同樂，還有機會帶回別具意義的紀念品喔～

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走進公園或森林，你會聽到鳥聲、蟲叫、蛙鳴，甚至存在人耳無法聽見的蝙蝠超音波。端木茂甯團隊，將帶你聆聽並了解這些生物聲響與環境音構成的「聲景」。
參考文章│蝙蝠的超音波，藏了什麼訊息？

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：研究成果展──親聲體驗聲歷其境
• 活動地點：跨領域科技研究大樓 1 樓大廳 （院區地圖編號 8）
• 備註：現場參加闖關活動，備有限量小禮物，適合國小以上

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氣候經常影響著人類歷史。在中世紀暖期與小冰河期，你有辦法存活下來嗎？王寳貫團隊帶你玩一場人類生存遊戲！
參考文章│冬天打雷為什麼是不祥之兆？氣象學家有解釋

• 活動時間：2018/10/27 （六） 13:00-15:00
• 活動名稱：研究成果展──穿越克萊美 （climate） 人類生存遊戲
• 活動地點：環境變遷研究大樓 1 樓大廳 （院區地圖編號 28）
• 備註：導覽時間 13:00, 13:40, 14:20 共 3 場，桌遊於導覽後開始，適合國中以上

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左邊是健康的繡球花，右邊受「植物菌質體」感染、該開花的部位長出葉子。郭志鴻團隊為你解說，植物菌質體如何把植物變殭屍～
文章參考│宛若細菌偵探的演化生物學家 郭志鴻

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：研究成果展──植物菌質體：把植物變殭屍的細菌
• 活動地點：植物暨微生物學研究所 1 樓大廳 （院區地圖編號 12）
• 備註：現場參加、無需報名，適合對象不限

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埋葬蟲體長不足 2 公分，但是牠們卻懂得多元的合作策略！沈聖峰團隊帶你看看，埋葬蟲如何對抗競爭對手與惡劣環境。
參考文章│向大自然學生存：逆境時合作更有利！

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：研究成果展──埋葬蟲的秘密世界
• 活動地點：跨領域科技研究大樓 1 樓大廳 （院區地圖編號 8）
• 備註：現場參加、無需報名，闖關成功贈限量禮物，適合對象不限

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中研院不只有研究員，這裡同時住著許多野生生物：鳥類、昆蟲和植物們！邀請你來看看牠們～
文章參考│漫遊中研院自然生態樂園，拜訪野生好朋友

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：生態展覽與闖關遊戲
• 活動地點：生態池 「生態實驗池」 徒步區 （院區地圖編號 17）
• 備註：現場參加、無需報名，闖關成功贈限量禮物，適合對象不限

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人類的基因，藏著獨特的訊息，可以告訴醫生你可能得什麼病、吃了藥可能會有什麼副作用。透過輕鬆好懂的闖關遊戲，和你的基因變更熟。
參考文章│破解遺傳疾病、評估大眾用藥風險──全基因組分析

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：闖關遊戲「一日神醫-精準醫學練習曲」
• 活動地點：生物醫學科學研究所 1 樓大廳 （院區地圖編號 2）
• 備註：每 30 分鐘 1 場，闖關成功贈限量小禮，適合國中以上

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人可以回到過去嗎？《歷史地圖散步》團隊，透過互動裝置帶你穿越古今。
參考文章│一百年前你家的模樣？臺北、臺中歷史地圖散步

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：歷史地圖散步「捕捉城市地景」
• 活動地點：歷史文物陳列館 B1 （院區地圖編號 A）
• 備註：HTC VIVE 互動體驗，無需報名，適合國小以上

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張大你的眼睛，王為豪團隊帶你用望遠鏡看看太陽表面的奇觀！
參考文章│在夏威夷山頂窺見古老的星系──王為豪專訪

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-15:00
• 活動名稱：「以管窺天」太陽觀測
• 活動地點：人文社會科學館南棟 3 樓陽台 （院區地圖編號 24）
• 備註：現場參加，適合國小以上，如遇陰雨則取消

推薦參觀哪些展館？

如果你是爸爸媽媽、或學校老師，帶著學生或小朋友前來，一定不能錯過中研院豐富多元的展覽館！甩開艱深的知識，擁抱趣味的互動，有玩又有拿～

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無論你是文青、知青、革命青年、潮清、語錄控或建築控，邀請你與胡適先生來場穿越時空的交流！文章參考│今天就去胡適家走走吧 ！ 胡適紀念館

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：「胡適與中央研究院」院區巡禮
• 活動地點：胡適紀念館 （院區地圖編號 34）
• 備註：導覽時間 10:00-10:50、11:00-11:50、14:00-14:50，適合對象不限，致贈精美紀念品

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在嶺南美術館，收藏眾多嶺南畫派畫作，這些名家不僅是胸懷壯志的建國革命先賢，更革新當代繪畫精神與技法。文章參考│將自然的美藏進眼裡──嶺南美術館

• 活動時間：2018/10/27 （六） 10:00–12:00
• 活動名稱：吉祥如意迎嘉賓
• 活動地點：嶺南美術館，近美大樓 3 樓 （院區地圖編號 41）
• 備註：講解造字原由，並以書法線條表現美感，適合國小以上

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「若有學生流血，我要與你拼命」說出這句話的傅斯年先生，經歷過哪些人生經驗？傅斯年紀念室以珍貴的文物，為你說故事。
參考文章│矛盾知青、搬家先生、傅大砲：中研院史語所創所所長傅斯年

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：傅斯年紀念室開放參觀
• 活動地點：傅斯年圖書館 （院區地圖編號 38）
• 備註：適合對象不限

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歷史語言研究所的考古團隊，在臺灣各地發掘許多遺跡文物，帶你一起穿越回到臺灣古代。
參考文章│背後中箭、大啖貝類，史前南科住了誰？ 、 打開深海中的藏寶箱──臧振華的水下考古

• 活動時間：2018/10/27 （六） 11:00-11:30
• 活動名稱：島嶼群相──臺灣考古展覽
• 活動地點：歷史文物陳列館 2 樓 206、207 室臺灣考古區 （院區地圖編號 A）
• 備註：現場參觀、無需報名，適合國小以上

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2017 年院區開放時，參觀臺史所檔案館的民眾，仿效《葉盛吉日記》親手套印紀念章、幫明信片上色。2018 年會推出什麼活動？等你來發現。
參考文章│日記 boy、總督府職員錄，帶你穿越日治時期的臺灣

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：檔案探索與發現
• 活動地點：人文社會科學館北棟 8 樓，臺史所檔案館閱覽室 （院區地圖編號 24）
• 備註：現場參加、無需報名，備有限量紀念品，適合對象不限

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中研院在做什麼？為什麼會有「研之有物」這個科普網站？除了展出編輯精選報導，還有拍照裝置讓你一秒變封面人物！
參考文章│【歷程篇】如何在公部門催生科普品牌？

• 活動時間：2018/10/27 （六） 09:00-16:00
• 活動名稱：研之有物科普特展
• 活動地點：生態時代館 2 樓 （院區地圖編號 63）
• 備註：現場參觀、無需報名，適合對象不限

中研院怎麼去？

• 地址：台北市南港區研究院路二段 128 號
•  交通：考量周邊停車不易、院區停車位有限，建議搭乘捷運板南線到「南港站」或「南港展覽館站」，再轉乘公車至「中研新村」或「中研院」站下車即抵達。
  • 公車：
    1. 板南線「南港站」 2 號出口，步行至右手邊的站牌，搭乘 212、270、藍 25 公車。
    2. 板南線「南港展覽館站」 5 號出口，步行至馬路對面左手邊的站牌，搭乘任一班公車。

中研院各個展館怎麼找？

初次來到中研院的貴賓，通常會在院區迷路得暈頭轉向。有一個方法可以簡單區分各領域的展館分布：中研院有三個大門，分別對應生科大道、數理大道、人文大道。顧名思義，該領域的展館通常坐落於該大道。

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資料來源│中研院位置及交通資訊、院區地圖編號對照

若想更明確地找到各個活動、及展館位置，為了避免當天院區人數過多、行動網路不順暢，請務必行前先下載「中研院導覽 GO」APP，化身幫你指路的小幫手。

中研院怎麼吃？

中研院區的蔡元培紀念館（院區地圖編號 I）有 Trine & Zen 咖啡廳，學術活動中心（院區地圖編號 20）有新開幕的一兆堂，但 10/27 院區開放當天應該都會客滿。另外，統計所前空地（院區地圖編號 15）、歷史文物陳列館旁（院區地圖編號 37）、生態時代館廣場前（院區地圖編號 9），有行動餐車，當天通常也會大排長龍。

在此蒐集中研院職員日常造訪的周邊小吃，但常於下午 1 點半左右就打烊，還請留意用餐時間。學校團體如需事先訂購大量餐盒，請洽原味廚房（南港廚房） 02-2653-3328。

由於開放參觀當天，院區將迎來近十萬人，強烈建議自備午餐、或攜帶點心野餐，活動結束後可搭公車至南港車站享用美食，是較不虧待五臟廟的辦法。

希望本篇有助你規劃參觀行程，來瞧瞧實驗室，和研究員聊聊科學的想像；來聽聽講座，和研究員聊聊人文的情懷；來逛逛隱藏版展館，穿越古今體驗不一樣的人生。

請把握一年一次的機會，一起用好奇心研究這世界！

延伸閱讀

• 2018 中研院開放參觀活動網站 （即將公開）
• 中研院私房景點！6 個知青網紅的 IG 打卡新聖地
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• 研之有物 Facebook 專頁

本著作由研之有物製作，原文為《【2018 攻略】一年只有一次！中研院開放參觀這樣玩》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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泛科學編輯部編按：平常讓人覺得學術味濃濃、進去就一陣知識熱的全台最大研究機構「中央研究院」，居然可以有這麼多假掰的角落讓大家當個網美拍照打卡？來看看這份中研院出品的拍美照私房景點吧！

中研院最美的風景不只有學術研究！各位知青文青、網紅網帥，不妨來踩點中研院秘境，在這 6 個景點打卡打出新質感～

煩惱厭世請離開！草地野餐開趴啦

平常生活節奏快，假日想找個地方放鬆地品嚐下午茶，結果總是在跟人群野餐嗎？不用擔心，幫你找到鬧中取靜（是真的，不是租屋廣告）的野餐地點，恣意享受微風與陽光。

 

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Clik here to view.中研院年度院區開放！10/27 （六）9:00-16:00 邀你挑一塊草坪，席地言歡。 — #中研院 #必拍景點 #網美聖地 #網帥日常 #野餐趣 #遛小孩 #academiasinica #openhouse

研之有物（@research.yowu）分享的貼文 於 PDT 2018 年 9月 月 4 日 下午 8:23 張貼

位於中研院行政大樓對面的草坪，鮮少人會留意。在日光、雨水和研究風氣的滋養下，倒也綠成了一片愜意。風和日麗時，可以讓身體沐浴在陽光之中，渾身暖和後，可在榕樹蔭下歇息、喝涼茶，播放輕快的音樂、讀讀閒書。

若是秋日傍晚到中研院，涼風有信，可與孩子玩球、和寵物一起貪睡，談笑風生、元氣滿分。貼心提醒，野餐需要準備的東西是：三五好友、佳餚小點、防蚊液，以及一件適合外拍的衣服。接著「啪——」攤開專屬自己風格的野餐墊，一屁股把煩惱往地上坐吧！

PS. 搭配關掉手機通知，放鬆效果更佳。

│1. 中研院行政大樓對面，野餐草地│

開放時間：全年無休

有魔法的白千層小徑，森林系夢幻場景

中研院物理所旁邊，有條「白千層樹」夾道的石板小徑。全徑不長，避免行走時泥濘噴濺的石板蜿蜒地排列著。初踏入此地，會有種奇幻的荒蕪感，瞬間阻隔馬路喧囂，適合森林系少年少女來外拍。

 

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只算幸福的日子。 — 10/27 (六) 9:00-16:00 中研院年度開放參觀，帶著你的親朋好友，一起來讓幸福發生。 — #中研院 #開放參觀 #白千層 #森林系女孩 #森林系男孩 #婚紗景點 #告白成功 #南港 #秘境 #academiasinica #openhouse #写真撮

研之有物（@research.yowu）分享的貼文 於 PDT 2018 年 10月 月 1 日 上午 1:15 張貼

陽光穿透白千層時，光點隨風率性地灑落在行人肩頭，步伐因此輕盈起來。陰雨時，白千層如灰袍魔法師低頭注視著旅人，又彷彿走進時光隧道，瞥見愛麗絲故事中的兔子在前方領路。

拍照這天，一對老夫妻牽手經過，突然想起白千層的傳說：只要使用白千層將掉落的樹皮寫情書，戀人便能白頭偕老。不知他們年輕時，是否也在此浪漫告白？一時之間，令人無來由地著迷於這條似有魔法的白千層小徑。

│2. 中研院物理所旁邊，白千層小徑│

開放時間：全年無休

「胡適，打擾了」 錯過會遺憾的好品味故居

哇！原來胡適的家長這樣。進入已有 61 年歷史的胡適故居前，會先經過裝修後的陳列館，裡面陳列了胡適先生的手稿著作，引人注目的是大批的貼身物品，包含手提箱、皮箱、服裝及領帶，展示胡適的不凡品味。特別是眼鏡和隨身修容組，復古控應該都會想入手一套。逛完陳列館後，往深處過幾個彎，即是胡適故居。

 

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想家的時候，來胡適紀念館坐坐。 — 2018/10/27 (六）9:00-16:00 中研院年度開放參觀，歡迎入坐。 — #中研院 #必拍景點 #胡適 #網美 #網帥 #復古風 #academiasinica #openhouse

研之有物（@research.yowu）分享的貼文 於 PDT 2018 年 9月 月 25 日 下午 11:46 張貼

〈今天就去胡適家走走吧 ！ 胡適紀念館〉曾經介紹，胡適故居外型是日式建築的形式，頂上使用瓦片，地板架高有利防潮通風；內部則是呈現 50 年代的美式風格，融合當時主流建築與新潮思維，傢俱也盡量維持胡適晚年居住於此的擺設。

胡適提倡自由、民主、科學和推動白話文運動的精神，彷彿凝結在故居書房和角落的彼時彼刻，等你來品味。

│3. 胡適紀念館│

開放時間：每週二～週六 （09:00-17:00），國定假日不開放參觀

登上小丘秘境，與蔡元培一起喝咖啡

本文說到這，可能你會覺得盡是介紹中研院的老地方。別急，立刻端上熱騰騰、蔡元培紀念館旁開張不久的 Trine & Zen 咖啡廳。店內提供多道經典餐點，還有三明治、義大利麵、蛋捲等選擇。

 

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中研院不只有實驗室，也有咖啡廳！ — 10/27 (六) 9:00-16:00 中研院開放參觀。但是當天應該會客滿Image may be NSFW.
Clik here to view.歡迎自備食物來中研院野餐～ — #中研院 #開放參觀 #台北景點 #台北咖啡廳 #網美餐廳 #上班族的日常 #academiasinica #openhouse

研之有物（@research.yowu）分享的貼文 於 PDT 2018 年 10月 月 1 日 上午 1:51 張貼

蔡元培紀念館的館齡近 60 歲，不僅是中研院的地理正中心，更是早年召開院士會議的所在。四周林木環繞、易守難攻 （？） 的天然屏障，使得蔡元培紀念館終年保持一種神秘感，實在……不太好找，前往時還需爬一段小丘。

「登山丘而小中研院」別有洞天，不僅可以參觀紀念館，認識與胡適亦師亦友的蔡元培，感受「思想自由，兼容並包」的精神；還能來杯下午茶或享受一頓悠閒餐點，值得。

店內陳列溫暖舒適，還有水水大大們最愛的綠意牆飾，落地窗旁的位置獨攬戶外整片景色，也是思索人生（放空）的絕佳場域，另有包廂供家族親友團聚。美食、佳人搭上好光景，拍照拍一整個下午都不夠。

 

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10/27 (六）中研院開放參觀，要找誰一起去呢？ — 還有一些時間想想。 — #中研院 #開放參觀 #等一人咖啡 #南港 #放空中 #academiasinica #openhouse #portrait_mood @modelcitizenmedia

研之有物（@research.yowu）分享的貼文 於 PDT 2018 年 10月 月 1 日 上午 2:34 張貼

│4. 蔡元培紀念館 Trine & Zen│

開放時間：每日 08:00-19:00

隱身森林的變形蟲：隨拍即美的清水模建築

吃飽喝足後重啟腳力，散步至院內生態池觀賞花草鳥木，順道造訪 2018 年 10 月下旬即將落成的綠建築──全棟幾乎由清水模打造的「生態時代館」。

 

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想把你拍成一部電影。 — 10/27 (六) 9:00-16:00 中研院年度開放參觀，最美的風景是你。 — #中研院 #開放參觀 #生態時代館 #清水模 #工業風 #光影 #台北景點 #網美照 #academiasinica #openhouse #portraitphoto

研之有物（@research.yowu）分享的貼文 於 PDT 2018 年 10月 月 1 日 上午 2:47 張貼

這座時代館為配合生態保護宣傳與教育的展示需求，沿著周遭的生態環境設計而成。刻意讓路給數十年的榕樹、大王椰子樹等，建築外觀隨之變形，林木環抱。外牆特別選用大面的半透明牆，營造開放又曖昧的空間感，映射戶外又浮現內部結構。既是建築、又成景觀。

進到生態時代館室內，驚喜更多。貫穿整棟建築的中庭，植栽盎然、採光通透，並能明顯感受到氣流浮動。在樓梯的孔隙間就能觀察外頭動植物的一舉一動，伸手即自然。

 

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不知道前方的路是否正確？放心，我們陪你走。 — 10/27（六）9:00-16:00 中研院年度開放參觀，近 300 場科普活動，探索你的人生道路。 — #中研院 #必拍景點 #生態池 #網美集散地 #網帥日常 #散步路徑 #academiasinica #openhouse

研之有物（@research.yowu）分享的貼文 於 PDT 2018 年 9月 月 26 日 上午 12:01 張貼

生態時代館座落於水池、稻田與森林旁，擬態且毫不違和，ㄧ閃神還可能不小心錯過。如果金城武是零死角男神，那麼生態時代館肯定是建築界的零死角代表之一，隨便走隨手拍，隨意好看。無論是一個人、情侶、或是一群人，在變幻莫測的光影與姿態萬千的生態景觀加持下，都會顯得格外迷人。

│5. 中研院生態時代館│

開放時間：週一至週五 08:00-17:00，國定假日不開放參觀

尋找遺跡藝術，化身有力量的時空旅人

走到中研院院區最深處，人文社會科學館後面有五座由大理石打造而成的巨型創作，如遺跡般散落在開闊的空間，名為「時光的斷章」，創作者希望造訪之人都能引發對時間之情懷。若你從人文社會科學聯合圖書館往外看，此處宛如一幅日式庭園畫作，瞬間人文氣息 Level up！

 

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大人是上了年紀的孩子。 — 10/27 (六) 中研院開放參觀，近300場好玩的科普活動，找回小時候的好奇心！ — #中研院 #開放參觀 #一年一度 #南港 #科普 #必拍景點 #網美行程 #童年 #academiasinica #openhouse

研之有物（@research.yowu）分享的貼文 於 PDT 2018 年 10月 月 1 日 上午 1:33 張貼

五座巨型創作中，「時之圓環」特別醒目，看似易滾的圓環卻沉甸甸，難以撼搖（好適合拍攝『世界最強壯的男人』節目）；朝圓環內部說話，竟然還有回音音音音音（漸弱），不妨即興高歌一曲，當作露天 KTV。

另外像是「石舞台」可坐、可躺、可臥，以天為被、以地為床，給自己一點時間休息；象徵時間流動的「生命之泉」則會讓人不由自主地盯著水流發楞；也可試試「時之門」是否真能穿越時空？總之，快來走走，這裡有令人意想不到的磁場。

 

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「人活著，為什麼要上班？」 — 若你曾經這麼想，10/27（六）9:00-16:00 歡迎來中研院參觀，和心理學家、社會學家、經濟學家、法律學家⋯聊聊找答案。 — #中研院 #開放參觀 #大雄的水管 #放空 #不想上班 #台北景點 #南港 #網美照 #academiasinica #openhouse

研之有物（@research.yowu）分享的貼文 於 PDT 2018 年 9月 月 28 日 上午 6:08 張貼

│6. 中研院人文社會科學館後方，藝術公園│

開放時間：全年無休

以上介紹的 IG 打卡景點都在南港中研院區內，六個願望、一次滿足。平常假日可以前往中研院一日遊，另外，2018/10/27 （六） 這天是中研院一年一度的開放參觀日，除了有豐富的科普活動任務等你解，還能跟著這篇探訪私房景點。相機電池充飽電、練好體力（院區很大，沒在開玩笑），等你來搶先打卡！

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一：野餐草地。二：白千層小徑。三：胡適紀念館。四：蔡元培紀念館 Trine & Zen。五：生態時代館。六：中研院人文社會科學館後方藝術公園。
圖說重製│張語辰

中研院怎麼去？

• 地址：台北市南港區研究院路二段 128 號
• 交通：考量周邊停車不易、院區停車位有限，建議搭乘捷運板南線到「南港站」或「南港展覽館站」，再轉乘公車至「中研新村」或「中研院」站下車即抵達。
  •  公車：1. 板南線「南港站」 2 號出口，步行至右手邊的站牌，搭乘 212、270、藍 25 公車。2. 板南線「南港展覽館站」 5 號出口，步行至馬路對面左手邊的站牌，搭乘任一班公車。

延伸閱讀

• 2018 中研院開放參觀活動網站 （即將登場）
• 【2018 攻略】一年只有一次！中研院開放參觀這樣玩
• 今天就去胡適家走走吧 ！ 胡適紀念館
• 漫遊中研院自然生態樂園，拜訪野生好朋友
• 將自然的美藏進眼裡──嶺南美術館

本著作由研之有物製作，原文為《中研院私房景點！6 個知青網紅的 IG 打卡新聖地》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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本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行

• 文/文詠萱

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在台灣像這樣大型的天然起司相當少見。圖/pixabay

起司，又稱為乾酪，在世界飲食文化發展中佔有相當的重要性，它不僅含有鈣質等營養成分，而且其中蘊含的文化意義，還可以為生活增添情調。

臺灣常見的起司多為起司片、起司條等再製乾酪（即再製起司）產品，而天然起司多為外國進口，為什麼臺灣自製起司如此少見？世界上有千種起司，又是怎麼製造的？

這次我們邀請臺灣大學動物科學技術學系陳明汝教授從原料乳開始，為我們介紹關於起司的製程、加工原理，讓你更理解吃下肚的各種起司，究竟是如何鍊成的！

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起司的基本製作流程。（點圖放大）

起司的原料乳品有哪些講究？

在天然起司歷史源遠流長的歐洲，起司製作不僅是食物，更是一門工藝。每個製程環節都需講究細節，原料乳的選擇與處理本身就是一門大學問。

起司的原料為生乳，一般會以巴氏德殺菌法來進行殺菌，消滅鮮乳中的致病菌，並嚴格控制其生菌數。

生乳加熱的溫度也會影響到起司最終的品質與口感，有些起司製作時加熱的溫度會稍微低一些，為了保存其中特殊的微生物，以及牛乳天然的蛋白酶和脂肪酶，讓起司熟成後會有特殊的風味。有些則提高加熱溫度、增加加熱時間，讓乳清蛋白變性與酪蛋白結合，這樣製成的起司由於增加了乳清蛋白，再加上乳清蛋白保水性佳，產率較高，起司成品比較軟。

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說到起司，就一定要從乳品談起啦。圖／pixabay

為什麼製作起司一定需要生乳呢？超市買到的牛奶就不能做起司嗎？生乳跟一般市面常見鮮乳不同在於是否經過「殺菌」及「均質化」（homogenization，使互不溶的成分成為穩定而均勻的液態懸浮物）處理。未經均質處理的生乳，在放置一段時間後，會因為油水不相容的關係浮出一層脂肪，有助於後續凝結製造起司；而均質則會讓脂肪球變小並與酪蛋白結合，進而在起司製程中影響牛乳凝結、使起司成型不佳。

由於臺灣牛奶收購價格較高，排掉乳清比較浪費，所以會將生乳加熱至攝氏100度左右，讓乳清蛋白變性，與酪蛋白結合。其實，將乳清蛋白保留在起司原料中，除了能增加起司產量，還因為乳清蛋白跟水的結合力較強，能在製程中保留較多水份，使得起司成品口感更軟。

牛乳中的蛋白質約80％為酪蛋白、20％為乳清蛋白，一般起司製程中大多留下酪蛋白，被排除的的乳清蛋白則可用來製作其他副產品，像是健身族會食用的乳清蛋白粉等。

從原料到成品：冷卻、排水與壓製

經過殺菌後的原料乳降溫後，會加入發酵菌種，例如乳酸菌，而不同菌種也會影響起司最後展現的風味。菌種放入後，醱酵半小時至一小時，讓酸度上升（pH值下降），直到 pH值降到 6 以下時，再加入凝乳酶使原料乳凝固，此時看起來就像豆花或豆腐狀。

凝乳完成後，會將凝乳切割成小塊、增加乳清排除的面積及速度。切割大小會影響起司最後的軟硬度，切割愈大塊排水愈慢，導致含水量愈多，起司就會愈軟；以此類推，切成小塊的起司成品相對比較硬。凝乳切割後，會稍微提高溫度，讓凝乳塊中的蛋白質收縮，促進乳清排除。乳清排除後，會加入鹽與凝乳塊混合，接著進行壓實，讓更多乳清排除並成型。

大部分起司的前段製程相似，但後續會因為熟成時間、熟成條件、是否上蠟等製程差異，讓起司有不同種類。

例如，莫札瑞拉起司（mozzarella cheese）為了增加其延展度，會將凝乳塊放在攝氏 70 度的水中攪動，增加蛋白質的彈性，最後再放入冰水中。而高達起司（gouda cheese）為了避免起司因為接觸空氣而發霉，會在外層封上一層蠟，再進行長時間熟成。

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莫札瑞拉起司 （mizzarela cheese），水分含量很高的天然起司。圖／pixabay

還有些起司在壓製後會放入鹽水中，提高起司風味，為了不影響起司風味（變太鹹）、或是影響起司中菌種生存，鹽水濃度多控制在1.5％左右。而市面上常見的軟質藍紋起司（blue cheese），會在壓實後，於表面切出一條一條的凹洞，另外撒上黴菌。

起司若根據國際法典（Codex）以含水量分類，可分為極硬質起司（MFFB少於 51%以下，例如帕瑪森起司）、硬質起司（MFFB介於 49~56%之間，例如多數的切達起司）、半硬質起司（MFFB 介於 54~69% 之間，例如常見有孔洞的艾曼塔乳酪）和軟質起司（MFFB 67％以上，例如莫札瑞拉起司，或製作提拉米蘇的馬斯卡朋起司）。起司水分多寡除了左右軟硬度外，也會影響保存期限，當水分含量愈低，水活性通常也愈低，保存期相對比較長。

• 註：MFFB (moisture on a fat-free basis)，即無脂肪的含水比：起司的水分重量/（起司總重-脂肪重量）

除了生乳、菌種等原料外，在美國、歐洲等地製作天然起司允許加入食品添加物。像是加入少許氯化鈣，可幫助凝乳酶讓起司凝固；有些煙燻起司則是加入硝酸鹽類（nitrates），以增添風味、幫助抑菌（但根據我國「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」，目前仍不允許將硝酸鹽添加於乾酪裡）；還可以加入色素讓起司呈現色澤，主要以 ß-胡蘿蔔素為主。

什麼是再製乾酪？

臺灣市面上最常見的起司產品，如起司片、起司條等，其實是前述天然起司經過再次加工製造而成，又稱為「再製乾酪」（processed cheese)，或稱再製起司、加工起司。再製乾酪樣貌多元，有片狀、條狀、絲狀、牙膏狀、罐頭、噴式等各種型態。再製乾酪的概念源自於打仗行軍時的保存需求，軍隊將原本的天然起司加熱殺菌，融化後放涼又會再度凝結，成為較容易保存、不易腐壞的再製乾酪。

再製乾酪以天然起司為原料製作，起司需先切碎、加熱，加熱溫度會因後續用途不同而有差異。

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再製乾酪的第一步：切碎。（本圖僅為示意）圖／pixabay

由於不能讓每一批再製起司的口感風味差異太大，所以再製乾酪業者多半依照比例混合兩種以上的天然起司，並且另外加入食品添加物以達到標準品質。

天然起司溶解後，內含脂肪會浮出，因此，再製乾酪可能會加入磷酸鹽類品質改良劑（如：磷酸二氫鈉）或乳化劑，以幫助脂肪乳化。按照國際食品法典委員會（Codex）規定，添加磷酸鹽每公斤不能超過 40公克，而臺灣現行標準更嚴格，規定用量應在每公斤 3公克以下（以磷酸根 phosphate 計算）。

此外，起司製程還可能加入檸檬酸與防腐劑延長保存期限，或添加色素（如 ß-胡蘿蔔素）讓賣相更好。最後再進入填充包裝、冷卻、銷售等環節。

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再製乾酪解密。（點圖放大）

為什麼臺灣很難自製起司？

臺灣不容易製作起司的原因包括「氣候」及「原料」2 項因素。氣候條件讓天然起司發酵與存放環境受限，再加上起司裡的菌種與酵素具有活性，需待在攝氏 5~7 度的環境裡，因此天然起司的儲藏、運用限制較多。除此之外，臺灣牛奶收購價與國外相比高很多，也不利於自產自銷起司。

即使先天環境不利，但市場需求仍然龐大，於是衍生出更容易保存、方便運用，價格也相對親切的再製乾酪。雖然再製乾酪比較容易存放，但開封後仍必須依據產品標示適當冷藏或冷凍，並且盡快吃完。

小小起司裡蘊藏了許多食品加工技術的智慧，不管是來點天然起司搭配好酒，或是使用再製乾酪增添料理變化，盡情享受起司為你帶來的人生樂趣吧！

參考資料：

• 圖解食品加工學與實務 (2016) 五南出版社 李錦楓 李明清等著
• 食品加工學 第二版 (2013) 五南出版社 施明智 蕭思玉 蔡敏郎 著
• Codex Alimentarius – Milk and Milk Products Second edition – FAO
• 台農乳品：何謂「均質」？為何乳品加工必須經過均質化處理?有何效果？

本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行

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「同步輻射就是一台超級顯微鏡，它可以讓你看到恐龍蛋，不只是裡面有沒有小恐龍，還有這整個蛋白質的結構，都比學校的顯微鏡強太多太多倍了！」

國家同步輻射中心（以下簡稱國輻中心）為了讓更多人知道什麼是「同步輻射」，還有這個中心都在幹嘛，跟金鐘獎最佳動畫節目得主 studio2 團隊一起合作，歷經一千多天才完成科普電影《阿卡的冒險：光子秘密》，並於今年 8 月 29 日在科技大樓一樓簡報室舉辦電影試映會。《阿卡的冒險：光子秘密》主打國中以下觀眾群，期待能讓親子一同在時而緊張刺激，時而溫馨感人的氣氛之下，輕鬆了解「同步輻射」和台灣之光「國輻中心」。

想必國輻中心的科學家與 studio2 在完成《阿卡的冒險》這一千天中，一定經過很多討論跟磨合。而今天由我這個來泛科學兩個月的實習編輯，帶大家一起瞧瞧《阿卡的冒險》到底好不好看，還有這部科普電影如何誕生！

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《阿卡的冒險：光子秘密》電影試映會當天，大小朋友座無虛席。圖／由國輻中心提供。

返祖病毒解藥失靈與阿卡身世之謎——《阿卡的冒險》劇情簡介

以前我對公家機關製作的科學影片總抱持著刻板印象：教育意義濃厚、像在看影片版本的課本，或是沒有很好的包裝想傳達的知識（如果我只想躺在沙發上放鬆看電視絕對轉台的那種）。

《阿卡的冒險》完全扭轉了這個印象，這部電影的故事性非常強，不會讓人一看就覺得電影要教我生冷的科學知識。故事剛開始先以「返祖症狀」病毒散播為後續故事鋪梗，染上此病不僅身上會長出大量毛髮，攻擊性也增加。企業家、政治家、甚至一般大眾與動物都染上此病，引起社會恐慌。再來是以小雞阿卡的視角出發，小雞阿卡想知道為甚麼自己和其他小雞外表長得如此不同，為了尋找「我是誰」的答案決定離「雞寮」出走。

接下來鏡頭帶到小男孩阿卡身上，染上「返祖症狀」病毒的小男孩阿卡長年為疾病所苦，解藥要價昂貴、支付不起；再加上科學家爸爸無預警地離去，讓小男孩阿卡難過不已。一日小男孩阿卡在河邊遇見小雞阿卡，救了小雞阿卡一命，從此他們形影不離，小男孩阿卡的心情也才逐漸轉好。突然一天，「返祖症狀」病毒的解藥失靈，而正確的解藥關鍵在小雞阿卡身上。當全國通緝小雞阿卡之時，事情的原委漸漸明朗，為何小男孩與小雞有相同名字，答案也都一一解開。

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當全國通緝小雞阿卡之時，事情的原委漸漸明朗，為何小男孩與小雞有相同名字，答案也都一一解開。圖／截圖自阿卡的冒險預告片

阿卡嚮往的國輻中心：與電影情節連結緊密不出戲

而在這錯綜複雜又有趣的故事情節底下，國輻中心的身影處處可見，科學知識跟故事情節連結緊密，看到科學知識部分不會有種「出戲」的感覺。像阿卡爸爸是國輻中心的科學家，而阿卡從小就對國輻中心有所嚮往，喜歡聽光子源同步加速中心裡的主任黃博士講解加速器的運作原理，觀眾也能從中阿卡的視角了解到「同步輻射」是甚麼、中心有哪些最新研究成果，及這些研究有哪些應用。

除此之外，《阿卡的冒險》電影裡也有許多的小巧思，像是把阿卡設定為「鳥類」，是因為鳥類與恐龍的親緣關係極為相近，呼應國輻中心恐龍牙齒結構的最新研究；另一方面，在電影最後治療疾病的關鍵解藥，就設定在「加速器光源」中，不僅讓大家了解到光子源同步加速器還可以應用在生醫製藥領域，也讓大家對於「同步輻射」的認識不再單一。

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阿卡從小就對國輻中心有所嚮往，喜歡聽黃博士講解加速器的運作原理，觀眾也能從中阿卡的視角了解到「同步輻射」是甚麼，以及最新研究成果與應用。圖／截圖自阿卡的冒險預告片

整體而言，電影《阿卡的冒險》裡科學知識的難易度適中，也很符合當初國輻中心主打「親子同樂」的設定。試映會當天不管是大朋友、小朋友，都非常投入在電影情節當中，在時而緊張刺激，時而溫馨感人的氣氛之下，輕鬆了解「同步輻射」。

看完電影當下的我，只有兩個字可以形容我的心情：過癮！

【後記】在五歲女兒心中種下科學種子

全體活動結束之後，身為科普人當然是立馬衝到前面死巴著國輻中心的計畫負責人跟導演了解這一切是怎麼開始的中間又發生哪些好玩事，我因為才來泛科兩個月沒有泛科名片我就算拿舊名片出來還是絕對要讓他們看見我的誠意（想必你看到這裡也很能感受到我的熱情（笑）。

國輻中心的羅國輝主任、計畫共同主持人湯茂竹、還有今天擔任活動司儀的潘冠宇博士，以及 studio2 團隊的馮偉倫導演，大家都人超好犧牲午飯時間，坐在會場第一排一一解答我這個菜鳥實習編輯的疑問！

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計畫共同主持人湯茂竹及擔任當天活動司儀的潘冠宇博士，一同分享籌備《阿卡的冒險》的心路歷程。圖／Minyu

大家回憶起這一千天到底是怎麼走過來的：剛開始光是定主題就花了半年的時間，甚麼主題都想過，比如新竹米粉要怎麼做才好吃，也想過要連結鄭成功的歷史故事；當確定主題之後，科學家想的是要有哪些科學元素在電影裡，studio2 則要設法把科學知識以故事情節包裝。

「他們（studio2 團隊）會懂得用畫面還有其他感官來思考事情，但科學家不是用這套思考方式，那個衝突跟磨合真的是非常精采！」潘冠宇博士感慨地說著。

雖說科普電影製作的過程中，科學家和動畫製作團隊間勢必會經歷一番又一番的討（ㄔㄠˇ）論（ㄐㄧㄚˋ），但當最終科普電影《阿卡的冒險》真的搬上了大螢幕，學生的熱烈反饋讓國輻中心的科學家們感動不已。計畫共同主持人湯茂竹提到：「小朋友剛開始會問電影劇情的問題，問到後來沒有問題了，會開始問科學的問題！」潘冠宇博士也分享：「我五歲的女兒看完之後，回到國輻中心裡電影出現過的場景，居然跟我說：『把拔這就是電子光！』雖然電影中提到的是電子會產生光，不過這已足以證明，科普電影已經能在五歲孩子的心中種下一個種子！」

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電影《阿卡的冒險》中的國家同步輻射中心。圖／截圖自阿卡的冒險預告片

「我們科學背景的人，平常頻繁接觸相對論、量子物理的知識，就跟呼吸一樣平常，但開始製作科普影片之後才知道自己跟別人落差很大。「科普」就像是一種「重新認識自己」的過程，當我們把自己歸零，再重新來看國輻中心的時候，這個過程很棒。」

期待科普電影《阿卡的冒險》在未來若反應持續這麼熱烈，國輻中心又再找到更多資源，「那我們就把剩下的十三集拍完！一集 22 分鐘，就像在看名偵探柯南一樣。」

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編按：在上集〈一手遮天的高科技大騙案：療診公司《Theranos》興衰史（一）〉我們已經看到伊莉莎白是如何發跡的，而在他的彌天大謊漸漸成形後，伊莉莎白巧妙的利用自己的人脈鞏固勢力、剷除異己，一步步地使整個謊言越織越密；越看越真，即便公司內部員工相繼認清他的研發計畫完全不可行……

裝飾用董事會：華麗陣容與背後的盤算

儘管展示屢出問題，但公司的財務預測大都假設對方即將簽上千萬美的合作合約；當莫斯禮還在當財務長時，給投資者看的幻燈片宣稱已與五大公司簽了可在一年半內產生數億美元的六項合約，及 15 項正在洽談中。但這些合約均「正在法律部門審查中」，因此莫斯禮看不到。

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儘管最初的血檢構想完全不可行，療診公司仍四處尋求投資者，甚至誇大已有多項數億美元產值的合約。　圖／089photoshootings @Pixabay

2008 年 3 月，法律部門的 Michael Esquivel 及新進不久的銷售主管 Todd Surdey 終於將這些誇大不實的情形告到董事長陸卡士（Donald L. Lucas）處。陸卡士事實上早有所聞，因此立即召開臨時緊急董事會，決定伊麗莎白因「年輕沒有經驗」應該暫時辭去首席執行長的任務。可是兩小時後，伊麗莎白竟然說服了董事會收回成命！讀者應該已經猜到了那兩位告狀者的命運吧？伊麗莎白當然不會輕易放過：幾個禮拜後他們就回家看老婆臉色過日子！2011 年夏天，當被一位求職員工問到董事會的職責是什麼時，伊麗莎白很生氣地回答說：「董事會只是插花，這裡的一切全是我做主！」兩年後她真正地鞏固了此一霸權：促使董事會通過她每一股有 100 股的投票權利！從此以後伊麗莎白控制了 99.7% 的投票權，沒有她的同意，公司什麼事情都辦不成的！

Avie Tevanian 是蘋果電腦創辦人史蒂夫 ⋅ 賈伯斯（Steve Jobs）最要好的老朋友之一，因為賺夠了錢所以提早退休；但 2006 年 10 月還是被伊麗莎白說服復出當療診公司的董事，並投資 150 萬。兩次董事會後，他便開始慢慢地發現公司存在有許多問題。在 2007 年 10 月底的一次薪酬討論會中，他只是盡董事的責任多問了幾句話，兩個禮拜以後董事長告訴他：伊麗莎白很不高興，認為他不應該繼續待在董事會裡。陸卡士問他是不是可以考慮辭職？他本想繼續據理力爭下去，但後來還是聽從一位律師朋友的勸告，於年底辭職，並郵電董事長謂「我希望你能真實地告知董事會其他成員這裡發生的事情。」

董事會真的只是療診公司的裝飾品嗎？除了史丹佛大學教授勞伯森、伊麗莎白本人、及她的「秘密男友」兼公司總裁伯瓦尼（Ramesh Sunny Balwani）外，其他大都是政經界名人：如矽谷創投家陸卡士、前國務卿舒爾茨（George Shultz）、美國前國務卿基辛格（Henry Kissinger）、前海軍陸戰隊將軍馬蒂斯（James Mattis，現任國防部長）、前國防部長佩里（Bill Perry）、前參議員納恩（Sam Nunn）和弗里斯特（Bill Frist，外科醫生），前海軍上將拉格黑德（Gary Roughead）、富國銀行前首席執行官科瓦切維奇（Dick Kovacevich）、美國疾病控制中心（CDC）的前主任福奇（William Foege，流行病學家）等。在伊麗莎白之深謀遠慮下，這個與眾不同的董事會成員應該不是為了瞭解公司或其技術，而是為了募款與建立與政府監管機構關係而組建的吧？！

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療診公司董事會有不少政商名流，但這並未使之脫離伊莉莎白的騙局中，反而因他們的聲望讓公司擁有更好的政商關係。而一切仍由伊莉莎白和幕後藏鏡人掌控。　圖／《Pinochhio》 via IMDb

革命驗血中心，玩命血檢過程

事實上真正與療診公司簽了商業合約的只有美國第 2 大藥店沃爾格林（Walgreens）；因一再拖延，療診公司與大超市 Safeway 的可能合作已經泡湯了，伊麗莎白絕對不能再失去沃爾格林這高達 1 億美元的合作合約了！因此在拖了三年多後，伊麗莎白終於不顧一切與沃爾格林簽了正式合約：於 2013 年 9 月 9 日正式在後者的店內推出「僅用手指滴血就可以快速、便宜、又精確地做 200 多種檢驗的革命性驗血中心」。簽約前，3 月才上任之實驗室主任阿連 ⋅ 畢音（Alan Beam）認為愛迪生分析儀尚未就緒而極力反對。伊麗莎白當然清楚愛迪生可能沒辦法達成這一任務，因此早在 2010 年年底，就已經又聘人開發稱為「迷你實驗室（miniLab）」的新儀器；但因問題重重，兩位新聘研究員相繼離職而於 2013 年暑期停擺。這一來療診公司只好又將放在那裡收集灰塵的愛迪生調出來使用。

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用一滴血就能完成 200 項檢測，聽起來是革命，但實際上卻是玩命。　圖／TesaPhotography @Pixabay

愛迪生所能做的免疫測定不到 20 種，因此療診公司向德國西門子（Siemens）等公司買了許多現成的驗血儀器！用針在手指上刺出來的幾滴血當然不夠用來做許多檢驗，因此療診公司將它大量稀釋分散使用；這無可避免地對本來已經不穩定、不可靠的愛迪生造成更大的挑戰！做做研發或許還可以，但要將它用在實際人體身上，這不是拿人命開玩笑嗎？因此負責愛迪生免疫測定的化學家 Anhaku Laghari 上書強烈反對，提醒伊麗莎白 Celgene 就是因為愛迪生錯誤百出，而終止合作合約；在被完全不理不睬後，她及副主管因良知的關係先後辭職[1]！伊麗莎白為此非常生氣，特別召開了一個全體會議，謂她正在建立一個宗教，如果他們中間有任何人不相信，那麼就應該離開。總裁伯瓦尼更毫不客氣地指出：任何對公司無法百分之百忠誠的人應該「他 XX 給我滾出去」。

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伊莉莎白要求員工對公司百分之百忠誠，不允許任何「看清真相」的人存在。　圖／rawpixel @Pixabay

為了配合沃爾格林 9 月 9 日的革命性驗血中心之正式開幕，透過董事舒爾茨與編輯們的的深厚關係，華爾街日報（Wall Street Journal）特派了一位專寫衛生保健社論的記者到矽谷專訪，適時地於週六（9 月 7 日）大幅地刊登了題為「伊麗莎白福爾摩斯：即時診斷的突破／史丹佛大學輟學生正試圖讓測試更準確、更少痛苦──並且比市面價錢更便宜」的週末專欄訪談。該記者在結尾時寫道：在大約一年前的一次談話中，舒爾茨部長說福爾摩斯女士可能是「下一個史蒂夫 ⋅ 賈伯斯或比爾 ⋅ 蓋茨」；而在最近的訪問中，舒爾茨部長則微笑狡猾地說：「這將不是她發明或創造的最後一件事」。

名利雙收的大紅星：政界、商界、學術界都愛她

「伊麗莎白福爾摩斯」這篇文章深深引起了位於舊金山擁有 40 億美金資產之創投公司 Partner Fund Management 的興趣；該公司自 2004 年開業以來，主要由於衛生保健投資方面的成功，每年以接近 10% 的複利成長。與伊麗莎白取得聯繫後，兩位資深投資專家於 2013 年 12 月 15 日首次踏足離舊金山不遠之療診公司，三個禮拜後又再次拜訪，聽取伊麗莎白及伯瓦尼吹牛不打草稿的吹噓：什麼療診公司已經發展出大學及醫藥界追求 20 多年尚無結果之技術；什麼療診公司只用幾滴指尖血就可以做 300 種測驗、並已經全部向藥物管理局申請許可證；….. 等等。他們也看到了一張比較療診公司與外面商業公司之測驗結果的幻燈片：非常漂亮的散在對角線的兩側──但伊麗莎白及伯瓦尼「忘了」告訴他們，大部分療診公司的結果都是用外面商業分析儀測出來的！聽了這些報告，再看看董事會的成員，你能還有什麼懷疑呢？Partner Fund Management 於 2014 年 2 月 4 日以每股 17 元買進了 5,655,294 股療診公司的股票！這意味著療診公司的市值高達 90 億，遠遠超過當年的科技新寵優步叫車（Uber）之 35 億！伊麗莎白也瞬間變成擁有近 50 億資財之富人！

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伊莉莎白因為療診公司一躍成為富人榜上者，他的「成功」甚至讓政界、商界、學術界都為之瘋狂。　圖／富比世雜誌

如果說華爾街日報將療診公司一炮打紅，那麼讓伊麗莎白一夜登上天的將是財富雜誌（Fortune）2014 年 6 月 12 日的一篇題為「這位首席執行官要（你的）血」的報導──正如愛丁頓爵士（Sir A. Eddington）在 1919 年的日蝕裡，測得了星光經太陽附近後的彎曲值，與愛因斯坦理論所計算出來的完全符合，使得愛因斯坦隔夜成了全世界家喻戶曉之名字一樣[2]！該篇文章首次揭露了伊麗莎白的 45 億財富！當年 10 月 20 日富比世雜誌（Forbes）確認其財富不錯後，更以「血腥地驚人」（雙關語）為題謂「（伊麗莎白是）白手起家成為億萬富翁的最年輕女士」！兩個月後伊麗莎白登上該雜誌之年度 400 富人榜。從此以後伊麗莎白與政經界名人平起平坐，報章、雜誌、電視台、學術研討會爭相訪問、報導、與邀請演講：例如出席白宮宴會與「科學的奧斯卡」之「突破獎」[3]、奧巴馬總統任命她為美國全球創業大使、哈佛醫學院邀請她加入其享有盛名的的院士委員會等等 。與一般創業者不同的是：伊麗莎白似乎非常沉迷於這突來的鎂光燈！

財富雜誌的法律記者實際上並未看過華爾街日報的報導；他本來是因為一件離奇案件而準備訪問療診公司的，但療診公司的一位法律部朋友卻告訴他：公司本身及其年輕充滿魅力的執行長將會是一個更有趣、更吸引人的故事。果然不錯，改題報導後使伊麗莎白一夜成名；不幸的是，最後導致內部黑幕曝光的也與此一離奇案件有關。因此我們可以說：療診公司的「興」是它，但「衰」也是它。 下一篇文章就來談談此一離奇的法律案件吧！

注解：

• [1]：Anhaku Laghari 及副主管均在公司工作 7 年以上。因為知道公司對電子郵件監管很嚴，為了將來可能需要用來保護自己，因此像很多其它離職人員一樣，她只能偷偷地將與伊麗莎白來往的郵件印出，藏在皮包裡偷偷帶出去！
• [2]：「愛因斯坦的最大錯誤？──宇宙論常數」，科學月刊，2011年12月號；泛科學，2011/12/11（或「我愛科學」，第162頁）。
• [3]：「諾貝爾獎和那些被賣掉的獎牌：科學研究背後的名與利」，泛科學，2017/12/03。

未完待續：〈一手遮天的高科技大騙案：療診公司《Theranos》興衰史（三）〉

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編按：在上一篇文章〈一手遮天的高科技大騙案：療診公司《Theranos》的興衰史（二）〉，我們已經看透療診公司的內幕，但伊麗莎白一次次的成功化解危機，甚至用各種手段鞏固、擴大自己的權力，使得療診公司儘管已有內部歧見，仍然光鮮亮麗的屹立世人面前。不過，再大的謊終有破滅時，2011 年一樁莫名其妙的訴訟案，成為了壓垮療診公司的第一根稻草⋯⋯

心胸狹窄引起的離奇案件

理查 ⋅ 傅依師（Richard Fuisz）是一位持有執照的醫生，也是一位相當成功的生意人：曾以五千多萬美金賣掉一家製作訓練醫生之影片的公司，也擁有一大堆醫療儀器的專利。除了開名車外，他也不吝顯耀其財富，因此雖然自從 80 年代起就已經認識福爾摩斯一家，但與一靠公務員薪水生活的福爾摩斯家男主人卻沒有什麼深交。兩家的女主人則正好相反，從在華府當鄰居時就同進同出，即使福爾摩斯家搬到外州後也保持著互訪與聯繫。

當伊麗莎白的父親又因工作關係搬回華府後的某天午餐時，伊麗莎白的母親免不了興奮地吹噓女兒發明了可以分析血液的手腕裝置，並成立了公司。這話傳到了一向氣度狹窄的理查耳內，心想：「好呀，外出消費時常花我們的錢，而今天你發明了醫療儀器也不來向我這專家請教一下，這不是看不起我嗎？是可忍，孰不可忍！好吧，我一定讓你好看！」

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理查眉頭一皺，心想不給伊麗莎白點顏色看，他實在無法嚥下一肚子氣。　圖／qimono @Pixabay

雙眼緊盯著療診公司的網頁，腦子卻不停的在轉⋯⋯ ，理查終於找到了一個療診公司的剋星，在 2006 年 4 月 24 日申請專利：掃描藥物上的條碼，如果藥物副作用導致驗血超過正常值，馬上透過無線通訊與醫生聯絡。為了讓伊麗莎白好看，他還特別舉療診公司的驗血為例。2008 年 6 月左右，伊麗莎白得知了這一針對公司的專利後，心想：「是可忍，孰不可忍！」於是不惜花大錢聘請了美國非常有名氣、可以不擇手段、強勢的律師博依斯（David Boies）於 2011 年 10 月 29 日正式提出控告：理查父子透過兒子約翰（John Fuisz）在為療診公司申請專利的律師樓裡偷了她的概念[1]。

理查對這一個莫須有的指控本來並不在意，但最後卻被越來越高的律師費搞得不得不於 2014 年三月中和解了事：他同意撤銷專利換取療診公司的撤銷訴控，雙方自負費用（理查共花了 200 萬美金）。一向自負又好鬥的理查在簽完和解書後，終於情不自禁地抽泣著。

此案之所以離奇有趣是因為：（1）可以說是美國最有名氣的大律師博依斯為什麼會親自下廚處理這一件不顯眼的小案件？（2） 為什麼約翰不但不簽字，還公開宣稱要控他父親及博依斯誣告罪？

冤冤相報有時了

在財富雜誌那篇改主題之報導出現後半年，紐約人雜誌（The New Yorker）在 2014 年 12 月 15 日又以「血，更簡單：推動顛覆（傳統）醫療測試的女士」為題做更詳細及專家意見的報導。在這篇新文章裡，董事弗里斯特說：「你不需要四管血液來做一系列測試，那是 1940 年的技術。」但美國兩大傳統驗血實驗室之一的 Quest Diagnostics 資深科學主任 Nigel Clark 指出：在過去十年左右，驗血所需的血液量已從兩個完整的小瓶減少到一個小瓶的五分之一；手指式血液檢查樣品可能會被毛細血管或因刺血而受損之組織污染，因此臨床診斷檢測不可靠。

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紐約人雜誌以專文介紹了療診公司的技術，讓謊言有了被戳穿的契機。　圖／The New Yorker 官網

天下本無事，但這篇文章卻引起病理專業的部落格作家 Adam Clapper 的注意：他也不相信幾滴指血可以同時用來做很多測驗！他甚至去查伊麗莎白所說的實驗論文，發現那根本是沒有同行評審、只要花 $500 就可上登的義大利網路雜誌[2]！更令他震驚的是：那篇論文只有六個病人的一種驗血測驗數據而已！Clapper 部落格並沒有很多讀者，但卻被理查的另一兒子 Joe「谷歌」（google）到了。理查事實上早就不相信伊麗莎白有什麼新技術，現在也有人不相信，那不正是報一箭之仇的時候嗎？因此立即與 Clapper 聯絡，說他碰到了金礦。

無巧不成書，就在 Clipper 抱怨缺少第一手資料之際，理查的專業網站領英（LinkedIn）說有人查看他的網頁：理查雖然不知阿連 ⋅ 畢音是何人，但其頭銜「療診公司實驗室主任」卻令他睜大眼睛！聯絡上後，畢音告訴他之所以願意跟他談是因為：你是一名醫生，「你和我都發過希波克拉底誓言（Hippocratic Oath），其首要責任是不傷害；而療診公司正讓人們受到傷害。」Clapper 說這下子是真的有苗頭了，但他實在不敢對抗 90 億美元的矽谷公司及其凶悍的博依斯律師；還有，他既沒有時間也沒有挖礦的經驗，但他可以跟他曾經幫助過的華爾街日報專業記者談一談。

在此同時，記者約翰 ⋅ 凱瑞羅（John Carreyrou）正不知道下一個題目是什麼，也未讀過 17 月前華爾街日報的社論版報導，但是他是紐約人雜誌的訂戶。Clapper 提起後，他隱隱約約地記得讀過那篇文章後也是非常懷疑：在他十年之衛生保健的報導中，他從未碰過沒有經過同行評審的研究能夠推動醫療進展！結果他被說動了！他決定開始挖掘這個金礦！除了訪談曾使用過療診公司驗血之醫生及病人外，他也試圖接觸 20 多位還在或曾在療診公司工作的員工，但大部分不是避而不回，就是怕被控告而不敢談。一個例外的當然是阿連 ⋅ 畢音：如果不是他一開始（2015 年 2 月）就能提供第一手資料，凱瑞羅大概也不會想去挖什麼金礦了！理查 ⋅ 傅依師與 Clapper 的接觸，終於導致了療診公司的倒塌，真是冤冤相報。

三位良知的功臣：畢音、泰勒爾和愛麗娔

阿連 ⋅ 畢音在南非約翰內斯堡的 Witwatersrand 大學取得英語學士學位後，進入美國哥倫比亞大學醫學先修班；但在西奈山醫學院（Mount Sinai School of Medicine）時，他很快地意識到醫職的某些面向並不適合他的個性；他傾向於更穩重的實驗室科學專業，因此畢業後到波士頓的一名醫學院做病毒學和臨床病理學住院博士後研究。

畢音讀過賈伯斯傳記，一直對矽谷感到非常好奇與響往，因此 2012 年夏天，當他看到療診公司在領英網站刊登徵才啟示，便立即前往應徵。面試時他雖然覺得總裁伯瓦尼怪怪的，但伊麗莎白要改變傳統衛生保健的熱情深深地感動了他。

因為加州執照的關係，畢音遲至 2013 年 3 月才正式上班當實驗室主任。但上班後便發現前一主任辭職後，近一年之久，實驗室只有偶而來簽字的代理主任。沒多久他更發現士氣低落、療診公司好像根本沒有什麼能顛覆傳統醫療保健的新技術！

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畢音充滿熱情地加入了療診公司實驗室，卻發現實驗室不但杳無人煙，更有著驚天秘密──療診公司根本沒有什麼能顛覆傳統醫療保健的新技術。　圖／jarmoluk @Pixabay

畢音雖然反對推出沃爾格林革命性驗血中心，但是他還是得負責回答醫生碰到的問題。他時常被要求去說服醫生，說連他自己都沒有信心的驗血結果是合理而準確的！不到兩年的時間，他就因為受不了自己的良心譴責決定離開！離職前，伯瓦尼表示他們知道畢音偷偷轉寄了一些電子郵件到外面的個人帳戶內[3]，要他全部毀滅掉，卻被畢音以「那是私人物品」回絕，隨即離開（2014 年 12 月中）。此後數日，畢音電話不斷，療診公司律師告訴他如果不將那些電子郵件毀掉，公司將提告。畢音就近找了一位律師試圖力抗，但在療診公司的壓力下及花了一萬美金後，那位律師謂鬥不過他們的，勸他最好還是息事寧人！畢音只好坐在電腦前，乖乖地將那 175 電子郵件毀掉。

大約就在革命性驗血中心之正式開幕之際，學生物的舒爾茨部長孫子泰勒爾（Tyler Schulz）及蔣愛麗娔（音譯 Erick Cheung）先後加入了療診公司。雖然前者出身豪門巨室，後者的父親是由香港出來打工的（後來升到工程經理），但兩人很快地就成為好友。他們親身經驗到實驗室在分析儀之校正、測量、靈敏度、與精確度上的許多品管問題，以及上司如何曲扭統計學來自圓其說[4]，甚至根本忽略一般實驗室的基本規則、用不實的廣告欺騙大眾等等！但泰勒爾的祖父不相信這些，希望泰勒爾給伊麗莎白一次解釋的機會。伊麗莎白已經是大忙人了，因此泰勒爾只好寫一封信給她；數天後，他收到總裁伯瓦尼的回信，說泰勒爾不懂統計及實驗室科學，「⋯⋯如果是別人說這些話，我們會以最強烈的方式要他們負責⋯⋯」。泰勒爾只簡單地回答說他將依規定於兩個禮拜後離職；但數小時後，人事處就告訴他可以馬上走了。就在他將要上車之際，他的媽媽來電說：「伊麗莎白打電話給你祖父，說如果你堅持要報復她，你會失敗的」。療診公司果然言出必行，後來一直認定是泰勒爾向記者洩的密，除了跟蹤、威脅要控告他家人至破產外，還要他說出其它告密者名字方肯罷休⋯⋯。在花了 40 萬美金的律師費後，他終於聽從律師的勸告，2015 年 4 月在記者凱瑞羅的銀幕上消失，一直到黑幕曝光後約半年才再出現！

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被認定為告密者後，泰勒爾不僅與療診公司鬧到對簿公堂，更因此花上巨額訴訟費，損失慘重。　圖／Daniel_B_photos @Pixabay

離職當天晚上泰勒爾約定與祖父進餐，為了說服後者，他還特地帶了蔣愛麗娔去當見證，雖然（繼）祖母有點相信，但祖父還是不為所動！不過祖父勸告他們：他們前途似錦，既然如此就不要再繼續賴在這個公司了！蔣愛麗娔隔天也步泰勒爾的後塵提出辭呈離開公司（前者在公司裡只呆了七個月，後者八個月）。與一般離職人員一樣，人事處也要她簽一份新的保密協定，並特別警告她不能在臉書等社交網站上寫有關公司的任何東西──療診公司有辦法追查到的！離職後，蔣愛麗娔當然也免不了被跟踪及威脅，有個週末甚至害怕到門窗緊閉不敢出去！

儘管如此，她還是於 2015 年 9 月中向負責監管臨床實驗室的 CMS 提出密告：

發送甚或寫這封信一直令我緊張。療診公司極端地重視祕密和保密，因此我害怕說某些話。……我很慚愧沒有早點提出此投訴。……可能因給予虛假和令人誤信的結果而傷害了某些人的生命（故我無法心安必須辭職）。

與畢音一樣，泰勒爾及蔣愛麗娔兩人都是記者凱瑞羅的匿名第一手資料提供者，他們的親身經歷互相驗證了凱瑞羅的資料。沒有他們三人的良知、職業道德、和勇氣，就不會有凱瑞羅的報導文章，不知道還有多少病患將繼續受害！

注解：

• [1]：約翰也是律師，曾在為療診公司申請專利的律師樓裡工作過，但不在申請專利的部門，實在沒有理由冒被取消執照去專利部翻不該看的資料。
• [2]：不要太相信期刊論文。參見「從陳震遠事件看學術界」，科學月刊，2014 年 9 月號（或「我愛科學」，第 23 頁）；「人體太複雜了：為何有關人體健康的研究總是充滿爭論？」，泛科學，2014/11/11（或「我愛科學」，第 298 頁）。
• [3]：阿連 ⋅ 畢音是新手，因此不知道公司對電子郵件及員工行動監管甚嚴。當公司發現他可能與記者密談後，曾經威脅要告他電子郵件外傳是違反私人隱私權，害他躲了記者一陣子。
• [4]：「統計的魔術」，科學月刊，2014 年 12 月號（或「我愛科學」，第 293 頁）。

下集待續：一手遮天的高科技大騙案：療診公司《Theranos》（完）

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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

• 文／Sophia

有種生活常見的食品，你一定吃過，卻不知道它是怎麼做出來的，它的名字叫做「膨化食品」，雖然聽來陌生，但在人生不同階段，你都嘗過它香香脆脆的滋味：舉凡嬰兒米餅、早餐穀物脆片、派對活動零嘴、約會看電影吃的爆米花、甚至是喜宴上的米香餅，都是它的百變樣貌之一，當卡滋卡滋的聲音在耳畔響起，你品嘗的不僅是零食，更是滿滿回憶。

所謂的膨化食品，主要是以穀物、薯類或豆類為原料，經加壓、加熱或擠壓等方式製成，使食品組織結構及體積改變，呈現多孔且蓬鬆的口感。

不過，到底膨化作用擁有什麼樣的魔力，可以讓平凡的玉米、小麥、馬鈴薯、米等原料，變身為圓形、三角、螺旋、星星各種外型，而且嘗起來又酥又脆？

所謂的「膨化」，就是「爆米花」原理啦

輔仁大學食品科學系郭孟怡教授指出，想理解膨化作用，可以先從「爆米花」的原理開始解釋。

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想了解膨化食品，先從爆米花開始！圖/pixabay

爆米花原料為外殼堅硬的乾燥玉米粒，功能有如壓力鍋，一旦加熱，玉米粒內部水分受熱，壓力逐漸增加，外殼較脆弱處成為壓力出口，高熱水分在出口處因壓力降低，瞬間變成蒸氣而膨脹，撐開玉米外殼，並且連帶將玉米核中澱粉顆粒糊化而成的柔軟膠狀麵糊推擠出來。

由於玉米粒內部瞬間膨脹的水蒸氣不只一處，它們就像玉米內部一顆顆的小炸彈，同時往外爆開，使得玉米內部組織產生許多小泡泡，整體體積也變大。玉米爆開後，小泡泡們融合在一起，並且冷卻而固化，水蒸氣同時間蒸散導致水份含量降低，原本濕軟的膠狀麵糊就變成了一朵朵漂亮白皙的爆米花。

因此，將含有澱粉與水分的食材加熱，有時甚至加壓，令食材間的水蒸氣撐開食物整體組織（也就是爆米花的「爆」），這一連串反應過程就是「膨化」。

街頭常見的「爆米香」也是用相同原理製作而成，差別是爆米香沒有堅硬的外殼，壓力的來源是專門的壓力鍋。爆米香獨特的「磅」音效，就是因為壓力鍋打開時，鍋內壓力突然釋放，米粒內的水分瞬間轉為氣體，內部高壓氣體來不及釋放而產生的聲響。

現代食品工廠製作各式各樣膨發食品時，主要搭配「擠壓機」。擠壓機不同於爆米香的壓力鍋，它能接受顆粒或粉末狀的原料，並且結合攪拌、揉捏、蒸煮等功能，還可以利用不同模孔做出動物、字母等立體形狀。

由於製作時也會同時加熱殺菌，以及降低水分含量，所以膨化食品不用防腐劑也能延長保存期限。

膨化食品依照製作方法還可以再細分為直接與間接兩種形式：

1. 直接擠壓膨化，常見的產品如乖乖、玉米棒等。當原料由機器轉軸攪拌後，利用快速剪切摩擦或是通入蒸氣加熱，短時間內提供膨化所需的高溫、高壓，再通過特定形狀的模孔擠壓出料、由切刀切割成所需的形狀。
   擠壓出料的時候會因為外界環境為常溫常壓，而達到膨鬆的效果。後續搭配烘烤乾燥，可以讓產品更為香、鬆、酥、脆。
2. 間接擠壓膨化，常見的有寶咔咔、可樂果、滿天星、米餅（仙貝）等。由擠壓機提供攪拌、蒸煮與成形的功能，膨化則是交給烘烤、油炸或是微波加熱達成。這種做法可讓膨化食品擁有多樣化的紋路與口感，創造不一樣的食用體驗。

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膨化作用雖然重要，但是想創造出讓人一口接一口、欲罷不能的零食，製程後段的各個環節也相當關鍵。

舉例來說，若在產品表面噴灑油脂後再烘烤，那麼不必經過油炸，仍可創造酥酥脆脆效果。因此，產品標示「非油炸」，僅能說明它沒有使用油炸製程，卻不一定等於少油喔。

不少人聞油色變，但從製造過程的角度來看，油脂其實肩負許多重要任務，能幫助產品品質更好。

例如，製作爆米花時，適量的油可以做為熱能傳遞媒介，讓乾燥玉米受熱平均，減少單點燒焦的現象；在調拌擠壓原料的時候加入油脂，可以避免產品過硬；在間接擠壓膨化的製程中，油炸能讓產品膨發，製造厚脆 （crunch）口感；而在調味階段噴灑油脂，可以讓調味粉均勻沾附在表面；運用奶油，椰子油等油脂，還可以為產品增添特殊香氣。

膨化食品往往也會添加大量的鹽與糖，它們主要發揮兩種功能：調整口味、調整成品的膨發程度與多孔性。由於膨化作用仰賴水與澱粉顆粒所產生的糊化反應，因此，若在原料中加入少量可溶於水的糖與鹽，便能影響膨發零食的密度。

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圖/pixabay

為什麼需要加入食品添加物？

除了油、糖、鹽等原料之外，你一定曾在膨化零食的包裝上看過各式各樣的食品添加物名稱。

最常見的食品添加物應該是抗氧化劑，如生育醇（也就是俗稱的維生素E）可以避免油脂氧化；此外，添加少量品質改良劑，能讓原料在混合與烹煮過程中防止結塊、調節食品酸度、使油脂與水混合均勻，例如二氧化矽，葡萄糖酸 δ內酯，磷酸鹽類，碳酸鈣等。不過，具有以上功能的食品添加物種類很多，如何搭配使用就是各大廠商的祕方了。

有些產品為使口感更酥脆，會再加入膨脹劑（例如碳酸氫鈉，碳酸氫銨），讓原料在受熱時產生二氧化碳或氨氣，成品的組織因而更加膨鬆、輕盈。

你是否曾經疑惑：為什麼一定要加入這些食品添加物呢？事實上，膨化食品需要大量穀物農產作為原料，但是每批收成作物可能因氣候、水質等因素導致風味、品質不一致，所以需要借重食品添加物維持產品品質的穩定，以免消費者明明買同一款商品，口感卻不同。

所有加入食品內的食品添加物，都必須符合「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」，該標準清楚訂出食品添加物的使用限量、合法使用範圍，以保障民眾健康。

改良製程與技術，滿足市場需求變化

近年來為了迎合消費者口味喜好的變化，膨化食品業者也致力於運用新的加工技術及製程，企圖讓膨化零食持續受到市場歡迎，不被時代淘汰。

例如，為減少油脂含量，改以低溫真空烘烤取代油炸，或添購脫油設備；有些則是改良機型與加工條件，讓米粒可以直接膨化成米片，或是調整原料所含水分、膨發前的壓力、溫度等條件，以優化膨發效果，減少使用膨脹劑。

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下次嘴饞想吃膨化零食前，別忘了看看包裝上標示的產品資訊，像是原料種類、成分比例（使用量愈多，排序愈前面），有沒有含自己絕對不能碰的過敏原等等。

營養師黃楀軒還建議，可以閱讀包裝上的營養標示表，表中會揭露每份量及每 100 公克的營養素含量，或是每份量營養素含量與每日參考值百分比，方便消費者比較不同產品。從營養師角度來看，每日零食熱量最好控制在 250 大卡以下，所以，假如你經常陷入「To eat, or not to eat？」的困境，不必再糾結啦，現在就去參考營養標示表，挑選合適的分量來吃吧！

參考文獻

• Arkhipov, A., Becker, C., Bergamo, D., Demtchouk, V., Freddo, A., Kreider, E., … & Wang, J. POPPING UNDER PRESSURE: THE PHYSICS OF POPCORN.
• Ainsworth, P., & Plunkett, A. (2007). Reducing salt in snack products. In Reducing Salt in Foods (pp. 296-315).
• Pitts, K. F., Favaro, J., Austin, P., & Day, L. (2014). Co-effect of salt and sugar on extrusion processing, rheology, structure and fracture mechanical properties of wheat–corn blend. Journal of Food Engineering, 127, 58-66.
• Virot, E., & Ponomarenko, A. (2015). Popcorn: critical temperature, jump and sound. Journal of The Royal Society Interface, 12(104), 20141247.
• Extruded Snack Food
• United States Department of Agriculture Agricultural Research Service :Is popcorn a healthy snack? It can be!
• 台中區農業改良場八十九年度試驗研究暨推廣學術研討會報告摘要-擠壓機之介紹與應用

本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行

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y編按：快問快答，你覺得未來是什麼樣子？我們都在前往未來的路上，前面的道路會如何開展？景色又如何呢？泛科學2018年11月選書《人類大未來：下一個五十年，科技如何讓人類更幸福？》邀請多位科學家以及研究學者，一起描述未來，探討那些關於能源、科技、太空、氣候變遷、生物醫學……的真實與想望，讓我們邊前進邊一起共譜未來吧！

能源與溫室氣體之間的糾葛該如何解？

根據國際能源署 (International Energy Agency) 的說法，能源的生產與運用占全世界溫室氣體排放量的三分之二。兩者的關係如此密切，因此，要解決氣候變遷的問題，不得不從能源著手。

該如何降低使用能源所產生的的碳排放？看起來最簡單的答案是停止燃燒石化燃料，但事實上要做到這一點非常困難。石化燃料已經與現代人的生活畫上等號，它確實在為我們的生活「加油」。在我們想到替代方案之前，要人們暫時別過原本習慣的日子，是不會被大家所接受的。對於那些能源取用相當受限，甚至要靠石化燃料才能發展的國家，要阻止它們的發展也不公平。所以我們需要一個計畫，可以按部就班降低我們對石化燃料的依賴。

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停止燃燒石化燃料是降低使用能源產生的碳排放最簡單的方法。
圖／pixabay

首先，我們需要更有「效率」。

從一開始就不要燃燒石化燃料，才是減少溫室氣體最便宜的方法。在英國（在其他地區也一樣），人們無意間浪費了非常多的能源，例如在發電及輸電的過程中會耗損三分之二的電力，隔絕效果不佳的建築也會讓熱能白白散失。如果節約能源是件好事，為什麼我們沒有做得更好呢？部分原因在於人們就是對有效運用能源這件事不感興趣，而且獎金或補助對大多數人也沒有吸引力。

另一個問題是，效率會幫人們省錢，結果省下來的錢拿去用在其他會產生更多溫室氣體的事物上，造成「反彈效應」(rebound effect)。例如把節電省下的電費挪用在暖氣上，結果燃燒更多瓦斯，或者用這筆意外收入搭飛機去旅行，結果產生更多碳足跡。

第二個解決方法是用「更聰明」的方式經營能源系統。

多數能源系統的運作基礎是讓能源供給跟隨能源需求，讓供需維持穩定平衡，電力尤其如此。電力系統有其技術優先順序，包括總是保持開機的基本負載發電廠（如核能與燃煤）、變動型發電廠（如太陽能與風力）、彈性型發電廠（如天然氣），以及可以迅速啟動但相當昂貴的尖峰負載型發電廠（如柴油）。

舉例來說，如果你想把衣服洗乾淨，就得使用洗衣機。為了滿足這個需求，電廠的工作人員就會打開某個發電機或調高發電量。要是在繁忙時段，每個人都在洗衣服，那麼很可能就要追加使用石化燃料（天然氣或柴油）發電。而「聰明」的能源系統是要讓需求跟隨供給，在上述案例中，智慧型洗衣機或許會問你：「什麼時候需要乾淨的衣服？」然後在能量供給充足時啟動洗衣機（前提是符合你的時間需求），也就是說電廠不需要啟動額外的發電機。

第三點，尋找石化燃料的替代能源，有效減少溫室氣體或達到零排放的目標。

就發電來說，你可以選用低碳能源來取代石化燃料，像是可再生能源、風力、太陽能與生質能源（燃燒樹木或其他會生長的東西），當然還有核能。另一個選擇是運用碳捕集和封存 (carbon capture and storage, CCS) 技術，也就是設置一個大型的化學工廠緊臨發電廠，捕捉廢氣中絕大多數的二氧化碳。接著，這些二氧化碳透過管線運輸並注入停止使用的天然氣田或油田，讓二氧化碳（理論上）能永遠受困於此。如果在碳捕獲封存廠所燒的不是石化燃料而是生質能，而且你將二氧化碳捕獲，那麼你就能有負的二氧化碳排放！

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碳捕捉(carbon capture and storage, CCS)示意圖。source：SaskPower

這是因為，樹木生長的時候會吸收大氣中的二氧化碳— 所以如果你將它燃燒並捕捉二氧化碳，你就會降低大氣中的二氧化碳含量（只要你有將樹木補足）。

但是並非所有生質能都是不排碳的，這取決於該生質能是如何種植、收成、補充、運輸，以及土地的利用方式。熱能的替代選項倒是不少。今日我們燃燒大量的天然氣（甲烷）來取暖，但其實有更好的替代氣體，例如用生質來製造生物氣體 (biogas)，產生的溫室氣體淨排放量應該會比較低。另一個選擇是氫氣。燃燒氫氣的副產品是水，所以不怕造成汙染。問題是大多數氫氣都來自天然氣，利用甲烷蒸氣重組的程序取得，而這個過程會製造二氧化碳。我們也可以將水電解為氧和氫，但是這個方法需要鉑和鈀等昂貴金屬作為觸媒，電力也需要花不少錢。

運輸一向以石化燃料為主要動力來源（這是目前的情況，說不定有天就能使用氫氣），不過路上越來越常看到電動車和油電混合動力車，它們也越來越受消費者青睞，據統計，全世界目前已賣出超過一百萬輛電動及油電混合動力車。在我們的觀念中，一輛車靠一個油箱可以行駛幾百公里，而且加油只需幾分鐘，現在這個觀念將會受到挑戰。儘管電動車的電池技術以及充電站的數量都在迅速改善，但仍有一段路要走。

比起電力和熱能，人們行為的改變對於運輸的影響更為重要。近來調查顯示，英國人每天大約有百分之五的時間在開車。隨著自動車的開發、智慧公共運輸的發展、更好的城市自行車規劃，以及視訊會議技術的進步，在不久的未來就會改變人們往返兩地的模式。

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隨著視訊會議技術的進步，在不久的未來就會改變人們往返兩地的模式。
圖／asian fortune news

破壞大爆發！

「破壞性科技」(disruptive technology) 指的是取代既有技術進而撼動市場的科技，或是某種足以開創新局、創造全新產業的產品。

看看能量領域，破壞正在發生。

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能量領域的破壞正在發生。
圖／pixabay

首先，能源使用效率越來越高。

綜觀歐洲，節能標籤與產品標準化所省下的能源，相當於義大利一整年所消耗的能量。光是把一顆不起眼的白熾燈泡換成 LED 燈泡，就能節省百分之九十的電力。智慧科技也讓我們使用能量更有效率，例如智慧恆溫空調可以記錄人們的使用習慣，調節冷暖氣的使用度，進而省下一筆錢（不過當然也會發生前面提過的「反彈效應」）。

此外，能源技術也變得越來越平價。

太陽能光電板隨著全球性的布署而越來越便宜，其銷售量每增加一倍，價格就會下降大約百分之二十一。目前全球的太陽能光電大約三百兆瓦 (GW)；不過十年之前，這個數字還僅接近十兆瓦。這麼解釋吧，如果我將家中所有電器打開，大約需要十千瓦 (KW) 的電力；一兆瓦等於一百萬千瓦，代表可以在尖峰時間處理十萬戶住家的用電。這將可以創造數以百萬的「生產性消費者」(prosumers)，亦即在消費電力的同時生產電力。而下一件期待中的大事，就是能在住家中儲存電力的電池。

從全球性角度思考能源的未來

現在讓我們把眼光從個人與社群開始擴大，改以跨洲甚至全球性的角度來思考。當然，能源早已是全球性的重要議題，畢竟人們會在各國之間調動大量資源來生產能源。那電力也可以這樣移動調度嗎？

其實許多國家已經這麼做了， 例如多數歐洲國家的電力網路早已彼此連結，甚至英國也透過跨境輸電網（interconnectors，指水下電纜及輸送天然氣的管線）和法國、荷蘭和愛爾蘭互相連結。不過，這個規模有沒有辦法更進一步擴大呢？

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英國透過跨境輸電網和法國、荷蘭和愛爾蘭互相連結。
圖／Power Engineering International

由同名基金會主持的「沙漠科技」(DESERTEC) 跨洲能源計畫，便是眾人相當期待的超級電網計畫。它的構想是在撒哈拉沙漠內部與外圍建設風力發電、太陽能板發電和聚光式太陽能發電 (concentrated solar power, CSP) 系統，並透過位於西班牙及義大利的全新高壓直流輸電 (high voltage direct current, HVDC）) 系統，將多出來的電力輸送到歐洲。

聚光式太陽能發電的原理有點像是用放大鏡來凝聚陽光，你可以想像滿地的鏡子都面向一座高塔，將光束折射至高塔上的集熱器，可產生攝氏一千度的高溫，足以像傳統火力發電廠那樣推動蒸汽引擎。聚光式太陽能發電所產生的額外熱能，都會儲存在巨大的熔鹽電池（將熱能導入鹽使其融化）內，之後還可以用於夜間發電。

科學家也想像在太空中放置太陽能板，然後將能源回傳地球。這聽起來像是 007 電影裡的陰謀，不過這個「太空太陽能」(space-based solar power, SBSP) 構想早在一九七〇年代就有人提出來了。當太陽光照射地球時，約有六成的能量會被大氣層吸收或散射。如果將太陽能板放置在大氣層外，就可以大幅提高太陽能的接收量。一旦想出辦法將太陽能板送上太空，下一個挑戰就是如何將能量傳回地球。透過微波或雷射光束可能是最好的方法。最後，你需要建立某種某種「整流天線」(rectenna)，寬度或許要好幾公里，來接受這些光束並將它們轉化為電力。除了將能量光束射向地球之外，還有些關於政治和經濟的小問題，就是誰要來付這些費用，到時能源又歸誰所有⋯⋯

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太空太陽能(space-based solar power, SBSP) 。
圖／ExplainingTheFuture.com

在路途中想像未來

以上是對未來能源的走馬看花，所有這些預測細節幾乎一定都是錯的，不過我希望各位能了解，我們與能源的關係隨時都有可能改變，也許更好，也許更糟。

最後，我想提出一些問題，也希望各位讀者一起來思考一下。

請大家暫時放下心中的懷疑與成見。如果能源可以完全免費呢？如果不再有電線和管線，事情又會變成怎樣？如果你能從空氣直接取得能源，就像用無線網路取得資訊一樣呢？

聽來有點誇張，不過並非不可能。

免費或非常便宜的能源可以來自超級便宜的太陽能（或許由太空發射回地球）或是其他可再生能源，又或許科學家終於解開了核融合的祕密（在地球的發電廠模仿太陽的運作方式）。此外，無線傳輸其實比你想像的更普遍。電動牙刷和行動電話已經可以使用感應方式來充電，或許可以使用那類技術來傳遞能源。至少我們可以使用微波或雷射光束，遠距離傳輸能源，好比太空太陽能的例子。然而這一連串問題的重點不在於經濟或技術層面的可行性，而是這些假設會如何改變未來我們與能源互動的方式。

如果能源是免費的，就像我們呼吸的空氣，人類與能源的關係會發生何種改變？

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圖／pixabay

作者簡介：傑夫．哈迪 (Jeff Hardy)

倫敦皇家理工學院 (Imperial College London) 格蘭瑟姆氣候變化與環境研究所 (Grantham Institute) 資深研究員，專門研究低碳能源系統的未來發展，以及該系統與人們日常生活和企業營運的關係。曾任英國天然氣暨電力市場管制局 (Ofgem) 永續能源發展小組的主管和政府間氣候變遷委員會第三科學小組主任，並在英國能源研究中心 (UK Energy Research Centre)、英國皇家化學學會 (Royal Society of Chemistry)、約克大學 (University of York) 綠色化學小組、塞拉菲爾德核能實驗室 (Sellafield) 等機構進行研究。

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本文摘自《人類大未來：下一個五十年，科技如何讓人類更幸福？》，三采文化，2018  年 11 月出版。

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y編按：快問快答，你覺得未來是什麼樣子？我們都在前往未來的路上，前面的道路會如何開展？景色又如何呢？泛科學2018年11月選書《人類大未來：下一個五十年，科技如何讓人類更幸福？》邀請多位科學家以及研究學者，一起描述未來，探討那些關於能源、科技、太空、氣候變遷、生物醫學……的真實與想望，讓我們邊前進邊一起共譜未來吧！

從二十世紀跨入二十一世紀，遺傳學、基因工程和分子生物學也從嬰兒進入兒童期。想當初，人類基因組計畫不斷有新的發現和進展，相關領域的學者，包括我，都感到振奮不已。

但現在回頭看，我們的研究又慢又沒效率，每次做實驗前都得先想出怎麼操控 DNA；好比每次取樣音樂時，都得從頭把錄有氣笛風琴聲的帶子剪成碎片。在當年想要「混搭」基因，完全沒有慣例可循。

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在當年想要「混搭」基因，完全沒有慣例可循。source：gagnonm1993

所有新技術的發明都得走過這一遭，不斷地實驗，試圖理出個頭緒，然後去蕪存菁，廣加複製與傳播，讓人人都能使用。新科技很快就會變得簡單又普遍。現在連小孩都會編曲混音，甚至用智慧手機就做得到。

我打這篇文章所使用的科技，在五十年前根本無從想像。當我敲擊鍵盤，電子便沿著電線、電路、邏輯閘、電晶體，抵達發光的二極體。這箇中奧祕我鐵定是弄不明白，但這就是將零件規格化和商品化的好處。我不必每次要用電腦就得自己發明二極體，只要買一個和別的零件組在一起就行，而這些零件也會如同我所預期的那般正常運作。也因為這樣，才促進了電子產品的蓬勃發展。

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我敲擊鍵盤，電子便沿著電線、電路、邏輯閘、電晶體，抵達發光的二極體。
圖／pixabay

基因工程該如何零組件化？

現在電子零件越做越小，要設計越來越複雜的電路系統也簡單得多。人類的生活幾乎不能沒有這些電子產品，而幾乎每一個人也都習慣了這樣的生活。

創立合成生物學的先驅的確意識到了這一點。在美國史丹佛大學及麻省理工學院，電機工程師與數學家將基因視為可供編寫及覆寫的電子迴路，遺傳學者卻花了大半時間在重新發明他們的電路板。

如果基因工程的各個環節能像電子零件那樣規格化，在將生物轉變為「生物工廠」的研究就能進步飛快。

於二〇〇六年成立的生物積木基金會 (BioBricks oundation) 創立了一個開放的 DNA 標準環節資料庫。這類經細緻修改的環節能相互拼組，就像樂高方塊一樣。「拼組」可不是一種比喻：萃取出的基因及基因開關組成一條條 DNA 鏈，兩端皆經模組化，以便按正確的生物定向連接起來。當研究所需，就可以從資料庫調出各種基因環節，附著於小張試紙上運送至世界各地。要是添加溶劑，DNA 便會漂移，如積木般與下一個環節結合。就是這樣一個簡單的動作，成就了現代科學史上難以想像的基因工程。

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於二〇〇六年成立的生物積木基金會 (BioBricks oundation) 創立了一個開放的 DNA 標準環節資料庫。圖／pixabay

「不好意思，我用的是DNA隨身碟。」

那些厲害的科幻小說家善於預測未來科技，卻誰也沒料見合成生物學能有如此進展。四十億年來，生物演化在錯誤中反覆摸索、嘗試，為建立生命形態提供了意想不到的資源。我指的，當然是各式各樣、無窮無盡的基因，被大環境的變遷磨練至完善，才能在生物宿主體內一代代地傳承下去。透過合成生物學，人類建立了一套系統，截取這些戰勝演化的基因重新組合，並非為了延長基因宿主的生命，而是為了達成我們自己的目的。

合成生物學有多種類型。有些研究者不僅為特定目的而重新編寫基因碼，更以這些「字母」重新編寫出自然界沒有的 DNA「語言」。其他學者則著眼於將 DNA 作資訊儲存之用，反正 DNA 對生物的作用說到底就是保存訊息。就這一點來說，基因即是資訊，DNA 則是極其穩定的數據格式。哪怕生物死了幾十年或億萬年，我們還是能取出其基因。

再說，以 DNA 作為儲存媒介，絕對不會有無法研讀其中資料的一天。

回看數位硬體的演進，數據的儲存規格每幾年就會汰舊換新，而非幾十年。誰還記得五英吋軟碟？誰還在用錄影帶？在世界各地已經展開許多研究計畫，將影像、莎翁十四行詩、書本內容，或是其他數位資料編碼進 DNA 中。DNA 是現知密度最大的數據儲存媒介，勝過藍光光碟幾千幾萬倍。但目前若把 DNA 當數位記憶體，無論讀或寫的速度都很慢，只適合長期存檔。未來電腦說不定會具備 DNA格式的硬碟，到時就方便多了。

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DNA 是現知密度最大的數據儲存媒介。圖／pixabay

合成生物學在醫療上的應用

今時今日，合成生物學已走過第一個十年，除了種種不同凡響的構思，更具備空前的潛力，準備讓未來面貌一新。概念也好，技術也好，合成生物學所涉範疇之廣，教人驚奇。驅使這門科學不斷發展的最主要動力，則是為了製造出至今無人且無從生產的產品。

到目前為止，治療有史以來致死病因之冠，是合成生物學掀起的一波高潮。每年全球罹患瘧疾的人數介於二至五億，死亡人數高達四十萬，多半是未滿十五歲的孩子。

瘧疾彷彿人類歷史上揮之不去的鬼影，對人類性命的威脅非一般傳染病所能比。多年來，各種療法都只能紓解一時的疫情，然而未加管制、過度使用的結果，使得瘧原蟲 (Plasmodium) 對特定用藥產生了抗藥性與免疫力。青蒿素萃取自中藥黃花蒿，它是目前公認最有效的治療瘧疾藥物。但就和傳統農業一樣，黃花蒿的培植也受到景氣興衰影響，市價大起大落。

就在本世紀初，舊金山一家生技公司阿米瑞斯 (Amyris) 在研究酵母合成柴油的過程中，發現了青蒿素的前趨物青蒿酸。於是研究團隊提取出製造該物質的基因，以便在酵母細胞中大量生產，新闢製藥源頭。比爾．蓋茲伉儷基金會 (Bill and Melinda Gates Foundation) 挹注了好幾百萬美元，認定這項研究大有可為，能使青蒿素擺脫傳統產業的限制，更廣泛用於瘧疾治療。製藥公司賽諾菲 (Sanofi) 也獲得了許可，準備大量將瘧疾用藥商品化。

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圖／素材公社

生物與生俱來的機制出奇地靈敏，例如人類的視網膜就有能力偵測到光線中的單一光子。從合成生物學發展之初，便有學者研究將細胞作為生物辨識元件，也就是接收訊息或刺激的感測器。如今，重新編碼過的細胞被用來檢測環境中無所不在的訊息，例如超商的包裝肉品有沒有變質，或體內是否有石化汙染物質或病原體。

我在天上飛~ 合成生物技術在太空的應用

此外，合成生物學的領地並不限於地球。

美國太空總署 (NASA) 對重新編碼的 DNA 很感興趣，投入大量人力物力發展衍生技術。因為細胞小之又小，重量趨近於無，而探索宇宙最龐大的支出就是來自重量。要讓區區一公斤的物體突破引力束縛、飛入太空，得花費三萬美元。要把人類送上別的星球，必須克服兩項難題。首先是人類並未演化到能在地球大氣層的保護之外生存，包圍太空船的宇宙射線與太陽閃焰，其輻射量比一般人一輩子接收到的量還多。根據往返火星的模擬任務，太空人返航後會罹患不孕症、白內障，而且有衍生癌症腫瘤之虞。對抗致命輻射線的最佳方法是用厚重金屬做護盾，但是造價也令人咋舌。

NASA 埃姆斯研究中心 (Ames Research Center) 的人員一直在思考如何應用合成生物技術抵禦輻射線，並且拿細菌來做實驗。當 DNA 受到輻射損害，正常的細胞會自動分泌細胞激素來修復損傷，加強免疫力。所以，要是能合成自動分泌細胞激素的細菌，就可以抵禦輻射線的傷害了。

NASA 推動合成生物技術的第二項原因是，當太空人抵達其他星球，就會需要氧氣、食物和安全的住所。在多項殖民發展計畫中，科學家運用標準化的生物元件 (BioBricks) 製造細胞迴路，來生成氧氣、食物，甚至磚塊。這些細胞迴路會分泌帶黏性的分子，植入模仿火星風化層的沙土後，將凝固成磚塊。這項技術需要一整個試管的細胞、一點水和火星上的沙子，而其中只有一種原料需要從地球帶過去。

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圖／pixabay

只要想得到，合成生物學領域就沒有極限！

合成生物學領域朝氣勃勃，只要想像力別畫地自限，誰都可以打造基因迴路。

但是長期下來，真正能落實的美好設計太少。理想中的迴路到了活生生的細胞裡，表現未必合乎預期。如同研發中的電子產品，按設計原本該出現清晰的數位輸出，卻常被系統雜訊抵銷。生物感測器也好，藥物或燃料也罷，有太多的輸出都受到阻撓。NASA 的太空人保護研究要派上用場，還得等幾十年。阿米瑞斯研究的潔淨生質柴油終究難以量產，無法滿足商業需求。至於青蒿素，早有傳聞要大規模上市，但終究只聞樓梯響。在黑市倒是可以見到不少青蒿素產品流竄，然而使用者並未遵照世界衛生組織指導原則 3，已經引起了小規模青蒿素抗藥現象。

儘管如此，合成生物技術的前景並非幻象。的確有段時期常可聽聞天花亂墜的討論與報導，一如許多新興科技產業，合成生物技術並未跟上人們的期待。但我相信，那段天花亂墜的時期已經過去了，緊接而來的是更沉著、務實的計畫。科學家致力於存取技術與生物原件的標準化，過不了多久，就能推出實際可用的產品來解決世界各地實實在在的問題。研究者將 DNA 重新設計成軟體，更確切地說是「濕體」(wetware)。

而在編碼 DNA 外，濕體工程師正在著手修理即將上市商品的毛病。蜘蛛絲領帶只是個花招，用來展示將深深影響商品製造的一項技術。在科學的領域裡，往往得積沙成塔，才能迎接翻天覆地的革新。千百年來，我們透過培植、採集、提煉等方法取得原料，建造出我們生活的這個世界。不久，這些原料將可以透過活細胞生成，而基因迴路將由人類編碼，大自然一切基因將由人類混搭。

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蜘蛛絲領帶只是個花招，用來展示將深深影響商品製造的一項技術。
圖／MIT Technology Review

作者簡介：亞當．盧德弗 (Adam Rutherford)

英國倫敦大學學院 (University College London) 遺傳學博士，BBC 熱門科學節目《科學內幕》(Inside Science) 主持人。曾任《自然》雜誌編輯十餘年，並長期為《衛報》、《連線》等媒體撰稿。他熱中將科學轉化成大眾都會感興趣的知識，出版了多部關於基因和生命起源的暢銷著作，他的第一本書 Creation: The Origin of Life / The Future of Life 入圍 2014 年惠康基金會科學寫作獎。他同時參與制作並主持了
《細胞》、《基因密碼》、《扮演上帝》等多部 BBC 紀錄片，還擔任多部電影的科學顧問，包括《末日之戰》(World ar Z, 2013)、《金牌特務》(Kingsman, 2014)、奧斯卡得獎電影《人造意識》(Ex Machina, 2015)、《滅絕》(Annihilation, 2018) 等。
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本文摘自《人類大未來：下一個五十年，科技如何讓人類更幸福？》，三采文化，2018  年 11 月出版。

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y編按：快問快答，你覺得未來是什麼樣子？我們都在前往未來的路上，前面的道路會如何開展？景色又如何呢？泛科學2018年11月選書《人類大未來：下一個五十年，科技如何讓人類更幸福？》邀請多位科學家以及研究學者，一起描述未來，探討那些關於能源、科技、太空、氣候變遷、生物醫學……的真實與想望，讓我們邊前進邊一起共譜未來吧！

想移民外太空？先搞定太空船吧！

我們打造的太空船越快、力量越大，抵達其他星體的機會就越高，最終目標就是建造一艘能以接近光速的速度載著船員飛向太空的飛船。

這有兩個明顯的優點，第一點顯而易見，這段旅程會耗時較少，只需幾年就能到達附近的行星。第二個優點是，如果你航行的速度是光速的百分之九十九點五，根據愛因斯坦的相對論，時間本身就會變慢為原來的十分之一。所以在橫越一百光年的星際旅程中，太空人只會老十歲。但缺點就是，當他們回到地球時，他認識的每個人都老了一百歲。

像這樣的船隻需要力量強大到難以置信的推進引擎，也需要極其堅實的護盾來保護船身，承受小行星和太空垃圾的高速撞擊。從另一個角度看，與其努力變得更快，或許我們可以放慢腳步，好好利用這趟旅程的時間。假設太空船以百分之零點二的光速前進，便能在一萬年之間抵達好幾個行星，而人類將會在這樣的「世代飛船」(Generation ship) 上繁衍一個又一個世代。

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人類將會在這樣的「世代飛船」(Generation ship) 上繁衍一個又一個世代。
圖／Pixar Wiki

世代飛船要載著數千位乘客撐過數千年嚴苛的太空生活，不僅要夠堅固，還得完全自給自足。所有人類賴以維生的能量、食物、空氣、水，以及值得信賴的電腦系統，完全由船上的「居民」來維護。船員以家庭為基本單位，孩子會在船上出生並受訓，準備有一天接手他們父母和祖父母的工作，維護並駕駛太空船。除了要克服硬體設備的技術問題，這些人同樣要面對重大的生物、社會和道德困境，尤其是關於自我價值的實現或規劃— 開創世代將無法活著看到自己的任務完成，中間世代則註定在過渡狀態下度過一生，死前無法看到努力的實際成果。在「中間世代」出生的孩子要如何感覺並面對自己被迫在這樣一艘船上生活的事實？

要解決這個問題，也許另一個方法會是更好的選擇，那就是讓多數或所有船員在睡眠艙內進入冬眠或假死狀態。

這樣一來，所有人都能活到旅程的終點。或是設計某種攜帶胚胎的星際船，將冷凍或休眠狀態的人類胚胎或 DNA 運送到目的地。但是這個方法顯然有漏洞，抵達目的地之後，誰要來養育這些人類胚胎？所以果然還是航行時間與人類生命週期相當的太空船最恰當。

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讓多數或所有船員在世代飛船的睡眠艙內進入冬眠或假死狀態，就能讓所有人都能活到旅程的終點。
圖／imgur

理論物理學家弗里曼．戴森 (Freeman Dyson) 就構想了這樣一艘船，他稱之為獵戶座計畫太空船 (Project Orionship)，動力來自核融合或核分裂。或者，我們可以建造以太陽能為動力的太空船。由已逝世物理學家史蒂芬．霍金 (Stephen Hawking)、Facebook 創辦人馬克．祖克柏 (Mark Zuckerberg)、俄羅斯富商尤里．米爾納 (Yuri Milner) 與美國太空總署合作的「突破星擊」(Breakthrough Starshot) 任務，計畫打造一個由光能推動的迷你機器太空船原型機。

太空船的主體只有晶片大小，外接超薄太陽帆，速度可達光速的百分之二十，比現有的所有無人太空探測船都更快。研究團隊計畫在二十年內發射這艘太空船前往南門二星系，以這樣的速度來看，需要二十年才能抵達目的地。

或許等待科技趕上我們對宇宙的渴望不是唯一的選擇。說不定科幻小說已經找到答案了？我們可以追隨《接觸未來》(Contact) 與《星際效應》(Interstellar) 這些電影的旅行思維，「只要」找到蟲洞就好了。無論這聽來多麼不可能，但我們都無法完全否認透過蟲洞通道隨意跳躍宇宙的理論可能性。然而，就算我們確實發現了一個蟲洞，目前仍沒有證據證明這個方法確實有用，或是對人類這樣脆弱的生命體算不算得上安全。

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只要找到蟲洞，或許可以解決我們對宇宙的渴望。
圖／pixabay

時間還不是最磨人的：煎熬的太空船生活

除了科學技術的發展與巨額的花費，人類的太空探索計畫還有另一項挑戰，亦即人類脆弱的身體是否能承受如此漫長的旅程。假如未來的太空旅行者必須長期或甚至無期地在太空中滯留並且求生，我們就得了解太空旅行對人類的生理系統會造成什麼樣的影響和衝擊。這需要在實際狀態下測試，而實驗對象就是暫時住在國際太空站上的太空人。

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在國際太空站上的太空人。source：wikipedia

人類需要太空船上的人造維生系統提供空氣、水、食物，以及維持船艙內舒適的溫度與壓力，還需要厚實堅固的外殼抵禦宇宙輻射和直衝而來的小隕石及太空垃圾。儘管科幻小說描寫的太空站有堅固的旋轉結構能藉由離心效應來產生人造重力，但是這種太空船規模太大了，目前尚未能建造出來。所以，在太空中缺乏重力這件事，仍舊是太空人必須處理的首要健康問題。

人類身體對於失重狀態的適應能力其實相當不錯，但在太空中生活越久，失重對身體的影響就越深。在太空站上的太空人處於微重力 (Microgravity) 狀態，代表他們的身體不再需要努力對抗地球的重力，自然會變得放鬆，結果反而讓肌肉逐漸萎縮、鈣質隨著尿液流失而導致骨質疏鬆等。

在太空中漂浮看來很輕鬆、很有趣，但如果太空旅行者只是成天飄浮的話，最終會虛弱而亡。他的脊椎會因為在太空生活而被拉長（平均可以長高二點五公分），還會因為體液逆流而出現臉部浮腫，甚至擠壓到眼睛而產生問題。幸虧一旦回到地球、腳踏實地之後，這些症狀多半都能恢復。不過，萬一在漫長甚至跨越世代的太空旅程中沒有這個選項，或是未來定居的行星重力比地球更小，該怎麼辦？

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人類需要太空船上的人造維生系統提供空氣、水、食物，以及維持船艙內舒適的溫度與壓力。圖／LAVANGUARDIA

另一項同樣重要的條件是心理健康。生活在宇宙中，第一個要面對的挑戰就是如何長時間生活在狹小的空間中。太空人要忍受孤獨、疏離、單調的作息、活動受限、睡眠受到干擾、個人衛生條件不佳，以及和同一群人每天面對面。個人空間和隱私在外太空可是很奢侈的。目前最佳也是唯一的典範就是國際太空站，其規模大概等於一間有五、六個臥室的房屋。要「關」在室內六個月或更久，不論心理或生理上都不容易調適。所以人們假設並且希望，未來任何長程太空任務所使用的飛船，都要比國際太空站的規模更大。太空生活每天都有風險，這樣的精神壓力可能造成憂鬱、失眠、焦慮、人際衝突，甚至精神疾病。然而太空人和跑遠洋的水手一樣，早已知道自己必須面對樣的情況，也會事先做些心理建設。

大家應該都能想像，一包包的脫水太空食物有多乏味，而且調味料只有胡椒。太空冰淇淋和真正的冰淇淋完全無法相比！糧食種類有限，每天吃的菜色都差不多，長期下來有可能導致太空人沒有胃口，食慾不振，攝取的熱量和營養太少，導致體重下降及營養不良。所以任何長程星際旅行都需要大量新鮮好吃的餐點選擇，這不僅僅是為了滿足口腹之慾而已。

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太空人要面對的挑戰之一是如何長時間生活在狹小的空間中。
圖／LAVANGUARDIA

未來的居住地在哪裡？

讀到這裡，讓我們暫停腳步，體會一下人類朝著未知的未來至今已經走了多遠。

自從一九六一年尤里．加加林 (Yuri Gagarin) 首次進入太空，我們接著將人類送往月亮，將探測機器人送往金星與火星；我們檢視了最大型的小行星，拍攝了木星與其巨大衛星的特寫照片，飛越了土星環和土衛二 (Enceladus) 的冰冷噴流；我們拍攝了天王星和海王星的詳細照片，終於揭露冥王星真實冰凍的美；我們甚至跳上了移動中的彗星一探究竟。

我們對太陽系的探索讓我們做好準備，開始認真考慮在地球之外建立一座自給自足的聚落。但根據我們目前的科技，不論在太陽系何處建立新基地都會是巨大挑戰。要想讓數百甚至數千人在充滿威脅的環境中存活，就需要克服這些挑戰。

作者簡介：露易莎．普瑞斯頓 (Louisa Preston)

英國太空署 (UK Space Agency) 極光研究員，在倫敦大學伯貝克學院 (Birkbeck, University Of London) 研究天體生物學。她曾參與美國、加拿大、歐洲及英國太空署的研究計畫，研究地球上的生命體如何在極端嚴苛的環境中生存，作為外人生命形式的藍圖並模擬可能的棲息條件。她曾受邀至 2013 年 TED 大會和大家談論如何尋找火星生命。她的第一本書籍創作為 Goldilocks and the Water Bears: The Search for Life in the Universe。

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本文摘自《人類大未來：下一個五十年，科技如何讓人類更幸福？》，三采文化，2018  年 11 月出版。

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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

中研院原子與分子科學研究所的張煥正特聘研究員，運用師承自李遠哲院士的離子束技術，製作出世界首創的螢光奈米鑽石，可應用於追蹤生物分子的運作機制、攜帶藥物分子、以及標示幹細胞和免疫細胞等等。

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本文專訪張煥正，一探「螢光奈米鑽石」的原理，與堅持十多年的研究動力。後方是實驗室自製的小型離子加速器，可以用來製備螢光奈米鑽石。 攝影│張語辰

螢光奈米鑽石和一般鑽石有什麼不同？

首先我們從鑽石的結構談起，鑽石為 sp³ 結構，也就是碳原子以四面體的方式架構，每個碳原子都與另外四個碳原子相接。這種堅固嚴密的四面體，讓鑽石成為自然界中最堅硬的物質。

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鑽石中碳的 sp³ 四面體結構，每一個碳原子有 4 個緊鄰的碳原子。
資料來源│〈碳奈米結構的美〉，作者：李偉立

因為鑽石碳原子的結構緊密、形成的晶格很小，其它較大的原子不易參雜；自然界中最常見的雜質是和碳原子大小相近的氮原子、硼原子，這些雜質也是彩鑽形成顏色的原因之一。奈米鑽石的結構和一般鑽石相似，但透過一些加工方法，可以讓奈米鑽石發出具有利用價值的光芒。

首先，我們用高溫高壓將碳元素合成奈米鑽石粉末，接著利用高能量的電子束或離子束轟擊，讓結構中產生空缺。再高溫加熱，促使空缺移動到參雜的氮原子旁，形成「氮-空缺顏色中心」(nitrogen-vacancy color center, NV)，就成為會發光的「螢光奈米鑽石」。我們把它的英文命名為 Fluorescent Nanodiamond，縮寫 FND。

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螢光奈米鑽石晶格結構中，可以看到空缺 (V) 在氮原子 (N) 旁邊，形成「氮-空缺顏色中心」，是發光的關鍵。黑色的球是碳原子。
資料來源│Acc. Chem. Res. 2016, 49, 3, 400-407
圖說重製│張語辰

奈米鑽石可以發光，關鍵是因為有上圖中的「氮-空缺顏色中心」。當含有「氮-空缺顏色中心」的奈米鑽石受到黃綠色光 (波長 500-600 nm) 照射，會發出波長大約是 700 nm 的紅光，這紅光可以透過光學顯微鏡偵測到。

螢光奈米鑽石有什麼功用？

螢光奈米鑽石所含的碳和氮，都是生物體內最常見的元素，因此與生物體具有高度的相容性，經檢測也發現這種材料的生物毒性非常低。所以我們可以把螢光奈米鑽石放到生物體內，藉由它所發出的紅光，來追蹤想追蹤之標的，例如幹細胞、免疫細胞等等。

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圖片中的「生物組織近紅外窗口 (NIR Window)」，這段波長範圍剛好躲掉了人體血液、組織及水份的吸收帶，讓光能夠抵達人體深處。而螢光奈米鑽石發出的紅光(紅色曲線)，波長大約 700 nm，可穿透生物組織，適合用於活體成像。
資料來源│〈螢光奈米鑽石〉，作者：張煥正

現今的生物醫學研究中，「細胞療法」相當熱門，也就是取用自身的免疫細胞、幹細胞，先在體外培養好，再打回體內進行治療。但是這些免疫細胞、幹細胞打回體內後，如何知道它們往哪跑？有沒有真的修復受傷的組織？這種情況就可以利用螢光奈米鑽石幫忙追蹤。

螢光奈米鑽石可以用來追蹤細胞的動向，也能測量細胞的數量。

舉例來說，我們團隊和中研院細胞與個體生物學研究所的游正博教授合作，將螢光奈米鑽石放到老鼠肺部的幹細胞內，並觀察確認不會影響到幹細胞的生長及功能，之後再將這些幹細胞打回肺部已經受傷的老鼠體內，讓幹細胞去修復受傷的肺部。

一週後，我們取出這隻老鼠的肺部組織，用共軛焦螢光學顯微鏡來觀察，尋找螢光奈米鑽石釋放的紅光，結果真的可以追蹤到幹細胞，也能看出打入的幹細胞跑到肺的哪個部位。這樣就能協助提供資訊，證明幹細胞的療效，或是優化之後的幹細胞治療方法。（註一）

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利用螢光奈米鑽石追蹤幹細胞。
資料來源│〈螢光奈米鑽石〉，作者：張煥正
圖說重製│張語辰

因為螢光奈米鑽石和生物體高度相容，還能設計螢光奈米鑽石的尺寸大小，所以也能用來攜帶藥物分子，目前實驗測試在生物體內不會引起免疫和發炎反應。

例如，我們和中研院生物醫學科學研究所謝清河研究員、暨南大學應用化學系吳志哲教授合作，實驗用螢光奈米鑽石攜帶一種稱為肝素 (heparin) 的藥物。（註二）

很多血栓病患需要服用肝素，這種藥物有抗凝血作用，能夠把血栓分解掉；但肝素是小分子藥物，很容易穿過血管壁、跑到組織液中被代謝，造成病患必須持續服藥。因此我們把肝素接到大小 30 奈米左右的螢光奈米鑽石上，肝素藥物整體體積變大後就不會那麼容易穿過血管壁，透過小鼠模型實驗，可以在血液中停留較長時間，藥物作用時間拉長，也就可以降低服用的劑量。

螢光奈米鑽石未來的發展？

螢光奈米鑽石可以應用於生物醫學，但其實生物學家做實驗有自己的標準流程，因此我們主要是用螢光奈米鑽石來解決過去不能解決的問題，補足現有生物技術做不到的功能。

以前面介紹的老鼠肺部幹細胞標記為例，生物學家較習慣使用「螢光蛋白」來標示生物分子，運用螢光蛋白需對幹細胞做基因修改，但基因修改可能會影響幹細胞的功能。因此這方面的實驗其實很適合改用螢光奈米鑽石，因為不會對幹細胞的功能產生影響。

此外，奈米鑽石的螢光強度幾乎不會降低，非常穩定，維持個 100 年都沒問題（笑）。

至於其他熱門的生物應用奈米材料，例如奈米金、奈米碳管、石墨烯等，都被認為很可能對人體有毒。像是奈米金，金原子本身可能沒有毒性，但在製作奈米金的過程需要加入界面活性劑，界面活性劑則被認為可能有毒；但若不加入界面活性劑，奈米金原子又很容易聚在一起，而無法達到使用目的。

另外，奈米碳管和鑽石雖然都是由碳原子組成，但奈米碳管在製作過程中，需加入很多對人體有毒的金屬催化劑；加上奈米碳管的碳原子排列是 sp² 結構，也就是呈現三角形的平面結構，應用時若進行酸洗等表面加工修飾，很容易破壞 sp² 結構，所以也不太適合生物醫學實驗。

在未來發展上，螢光奈米鑽石受限的關鍵，在於目前美國食品藥品監督管理局 (FDA) 還沒核可進行人體實驗，因為 FDA 傾向核可生物可分解材料 (Biodegradable)。螢光奈米鑽石雖然對生物體內的細胞功能沒有影響，但不會被生物降解，所以目前螢光奈米鑽石的研究集中在小鼠、大鼠和迷你豬（註三）的臨床前實驗。

螢光奈米鑽石有什麼魔力，讓人想持續研究？

1997 年我想出「螢光奈米鑽石」這個點子，但那時還沒有適合的技術，經歷一段空窗期做不出來。直到 2005 年有了 Google ，我搜尋到其實中研院物理所就有加速器，可以用來轟擊奈米鑽石，就從那時開始研究螢光奈米鑽石，至今已經 13 年。

螢光奈米鑽石的製程條件很嚴苛，要說是什麼因素支持我持續研究，第一當然是，我覺得這真的很有趣（笑）。而這十多年來我們研究團隊也累積了許多世界領先的研究成果。像是最開始製作螢光奈米鑽石的材料，為了產生鑽石的「氮-空缺顏色中心」空缺，我們在實驗室建造了一台四萬電子伏特的離子加速器來進行量產，是全世界首次證明螢光奈米鑽石可以量產，國內外許多實驗室也來跟我們索取螢光奈米鑽石進行合作。

由於螢光奈米鑽石是我們第一個製造，算是 MIT (Made in Taiwan) 的產品，因此我們也堅守這個材料的命名權，將它正名為 FND (Fluorescent Nanodiamond)。我們實驗室自己量產 100 公克的螢光奈米鑽石也用不完，所以很歡迎提供給全世界有需要的團隊使用。各國團隊和我們合作索取、或購買螢光奈米鑽石的材料做研究都可以，但發論文時提到這個材料，我們會要求對方稱呼我們定訂的「FND」 這個名字。

目前全球使用螢光奈米鑽石的研究團隊超過 100 個，來自 20 個以上的國家。這些國外研究團隊的論文，除了發表於國際期刊如 Nature 及 Science，論文裡都會註明螢光奈米鑽石的材料產地是來自中研院，並引用我們團隊的研究成果，算是一種讓臺灣在國際間被看見的方式。

螢光奈米鑽石材料製備好，可以供給大家方便使用，這很重要，否則只是自己做高興而已。

基於對螢光奈米鑽石的熱愛，我們研究團隊也花了三年的時間寫了一本《Fluorescent Nanodiamonds》英文專書，有系統地介紹螢光奈米鑽石的原理、應用和發展等等。這是我這幾年最得意的一件事，不為了論文數量、升等壓力，純粹就只是想將喜愛的知識傳播出去。因為我們收到很多人邀稿，想說就自己寫一本書，沒想到寫了三年才完成了三百頁。過程要和學生討論，要找漂亮圖片，還要寫得有趣，真是不容易。

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張煥正團隊著作的英文專書，介紹螢光奈米鑽石在生醫、物理、化學、天文等不同面向的應用與發展， 2018 年 11 月發表。
圖片來源│Google books

打造技術平台，讓大家想到螢光奈米鑽石就想到臺灣

至於未來的規劃，我們團隊正在建立「追蹤體內治療細胞之奈米技術平台」，簡單來說就是建立一個檢驗中心，協助大家運用螢光奈米鑽石做研究。只要你把樣品送過來，我們就能幫你將螢光奈米鑽石放入細胞、定量、回收、取得影像等等，完成這些標準流程。

其中定量是非常困難的技術，你可以想像，每次打入小鼠體內的螢光奈米鑽石總重量不到 10 微克，但一隻小鼠重量大約 10 克，之間的數量級差距達一百萬倍，要找到螢光奈米鑽石就像大海撈針。

因此我們希望發揮所擁有的技術優勢，訂一套標準作業程序 (SOP, standard operating procedures)，協助合作的團隊進行生物分子標記、確認細胞療效等等。希望能做到當有團隊要驗證某種細胞療法有沒有效果時，就想到要拿來臺灣找我們進行檢驗。我認為這樣才有前瞻性，也能向全世界證明，臺灣的研究能力不容小覷。

延伸閱讀

• 張煥正的個人網頁
• 科普文章〈螢光奈米鑽石〉，作者：張煥正
• 演講影片〈奈米鑽石的前世今生〉，講者：張煥正
• 演講影片〈居禮夫人的奈米螢光寶石〉，講者：張煥正
• (註一) T.-J. Wu, Y.-K. Tzeng, W.-W. Chang, C.-A. Cheng, Y. Kuo, C.-H. Chien, H.-C. Chang, and J. Yu, “Tracking the engraftment and regenerative capabilities of transplanted lung stem cells using fluorescent nanodiamonds,” Nat. Nanotechnol. 8, 682–689 (2013).
• (註二) H.-C. Li, F.-J. Hsieh, C.-P. Chen, M.-Y. Chang, P. C. H. Hsieh, C.-C. Chen, S.-U. Hung, C.-C. Wu, and H.-C. Chang, “The hemocompatibility of oxidized diamond nanocrystals for biomedical applications,” Sci. Rep. 3, 3044 (2013)
• (註三) L.-J. Su, M.-H. Wu, Y. Y. Hui, B.-M. Chang, L. Pan, P.-C. Hsu, Y.-T. Chen, H.-N. Ho, Y.-H. Huang, T.-Y. Ling, H.-H. Hsu, and H.-C. Chang, “Fluorescent nanodiamonds enable quantitative tracking of human mesenchymal stem cells in miniature pigs,” Sci. Rep. 7, 45607 (2017)
• W. W.-W. Hsiao, Y. Y. Hui, P.-C. Tsai, and H.-C. Chang, “Fluorescent nanodiamond: A versatile tool for long-term cell tracking, super-resolution imaging, and nanoscale temperature sensing,” Acc. Chem. Res. 49, 400–407 (2016).
• V. Vaijayanthimala, P.-Y. Cheng, S.-H. Yeh, K.-K. Liu, C.-H. Hsiao, J.-I. Chao, and H.-C. Chang, “The long-term stability and biocompatibility of fluorescent nanodiamond as an in vivo contrast agent,” Biomaterials 33, 7794–7802 (2012).
• S.-J. Yu, M.-W. Kang, H.-C. Chang, K.-M. Chen, and Y.-C. Yu, “Bright fluorescent nanodiamonds: No photobleaching and low cytotoxicity,” J. Am. Chem. Soc. 127, 17604–17605 (2005).

本著作由研之有物製作，原文為《鑽石不只能求婚，還能用於生物醫學！ MIT 螢光奈米鑽石》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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• 文／張銘方 ，財團法人車輛研究測試中心 研究發展處

多項調查報告指出，駕駛者分心與疲勞是造成車輛意外事故的重要原因。美國公路運輸安全管理局（National Highway Traffic Safety Adminstration, NHTSA）之統計資料研究指出，每年因為駕駛者分心與疲勞導致之交通事故保守估計至少約占整體交通事故的 10%；因此，NHTSA、歐盟均表示將制訂安裝駕駛者監視系統等規範。

其中，台灣與美國已有交通法規禁止行車中使用手持式行動電話等駕駛異常行為，以避免駕駛分心。相關規範如下表1所示：

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圖／ARTC 提供

綜合上述規範分析，現行駕駛狀態監控的項次，主要分為：分心駕駛與疲勞駕駛兩大部分。

其中分心駕駛部分，隨著手持式行動裝置普及，多限制駕駛操控車輛時，禁止使用手持式行動裝置進行撥接、通話或發簡訊等分心行為，以避免駕駛分心而造成危險發生。

而在疲勞駕駛部分，目前車輛法規與標準裡皆尚未對駕駛疲勞明確定義，但交通法規裡已將「連續駕駛的時間」當作一個指標，規範駕駛人不得連續駕駛車輛超過一定的時數。

駕駛者監控系統介紹

車輛中心 （ARTC） 駕駛狀態監控系統係以數位訊號處理器為核心，接收攝影機並輔以紅外線投光器等感測元件，擷取車艙內駕駛人臉影像資訊，透過影像處理技術偵測駕駛面部特徵位置，並結合駕駛行為模型，估計駕駛者行駛行為特徵，判斷駕駛者開車之專注力，當系統判定為異常行為發生時，如分心駕駛、手機通話和吸菸等異常行為發生時，系統透過 GPIO（General-purpose input/output）以揚聲器發出警示聲；本系統亦能透過 CAN BUS 介面讀取車速、方向燈等車身訊號，以輔助判斷系統啟動時機，其系統架構如圖 1 所示。

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駕駛異常行為監控系統架構。　圖／ARTC 提供

本系統關鍵技術為人臉偵測與臉部特徵辨識演算法、駕駛狀態解析演算法與嵌入式硬體設計技術等，系統判斷邏輯如圖 2 所示。

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系統功能判斷邏輯示意。圖／ARTC 提供

分心駕駛行為偵測技術

本系統透過車室內的攝影機與紅外線光源裝置，擷取全天候（日/夜）駕駛面部影像，偵測駕駛人臉五官位置，進行辨識臉部注視方向的駕駛視野分析，並估算頭部（左、右）偏擺量，進而分析駕駛者的分心程度，當超越警示值時，則給予適當的警示，如圖3 所示，其辨識率可達 95% 以上。

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臉部偏轉角度示意圖，R_dist與L_dist為臉部邊界至鼻部的距離。圖／ARTC 提供

違規駕駛行為偵測技術

異常行為偵測演算法主要目的為偵測駕駛者打手機與吸菸狀態，而本系統藉由臉部特徵判斷偏擺角度，角度過大時，其為危險駕駛，角度於容許範圍時，亦同時進行異常行為偵測-打手機與抽菸狀態，打手機行為與吸菸行為辨識係參考前述所得人臉五官位置，並透過臉部邊界與人臉五官之幾何關係，取得打手機與吸菸偵測特徵區域搜尋，其偵測方法以分類器演算法進行比對與估測，辨識率可達 90%以上，系統作動警示如圖4所示。

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駕駛異常行為作動警示。圖／ARTC 提供

將出現更廣泛運用的駕駛者監控系統

駕駛者監控系統以影像辨識技術為基礎，偵測駕駛人臉五官位置與建置違規駕駛行為模型，以進行駕駛者異常行為偵測，藉由比對資料庫模型而判定行為是否發生，並適時地提出警告；目前駕駛者監控系統可應用於商用車隊駕駛、職業司機安全管理系統，未來隨著法規上路，以及消費者對於行車安全更加注重，預期該系統的成長率與市場規模將會持續成長，如圖 5 所示。

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ADAS Submarket Grows Fastest from 2015-2025。圖／Visiongain

駕駛者監控系統為一整合型之系統，除了兼具駕駛狀態監控功能外，未來亦可結合其他安全警示系統（前方碰撞警示、車道偏移系統等），應用影像處理核心平台，推出具多功能之系列產品。

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Clik here to view.本文出自財團法人車輛研究測試中心；原文於此，如需轉載，歡迎與車輛中心聯繫。

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• 科學新聞解剖室-案件編號 31

案情：霍金是章魚哥的接班人？

今年（2018 年）是台灣的選舉年，一年下來就選舉的結果，有著各式各樣的預測、算命，好不熱鬧。

對此，台灣的媒體也免不了要報導一番，譬如在〈大選年「神」預測？年底選舉藍綠 6 比 4 柯連任難！〉這則報導中，政經預言家 Master Wong 預測，如果國民黨派蔣萬安出來選台北市長的話，柯民哲就會輸掉。在〈究竟誰有總統命？命理專家斷言柯 P：2024 不可能〉這則新聞中命理專家周映君則指出，柯文哲要當下任台北市長沒有問題，但 2024 年當總統則不可能。而在〈命理師何榮柱「秒斷」大選 侯絕地逢生 柯苦盡甘來〉這則報導中，命理師何榮柱「秒斷」，柯民哲「前面會較艱辛，但會苦盡甘來」。

面對這種激烈的選戰，媒體每次總是會去訪問許多預言家或命理師，但是都沒有其他人可以問了嗎？

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這個疑問讓解剖員想起了今年俄羅斯世界盃足球賽的一則報導，因為在各家預言之中竟然發現霍金的名字！剛逝世不久的霍金竟出現在〈世界盃神算子 章魚哥的接班人是？〉這篇報導之中，並且與高盛人工智慧 [1]、章魚保羅、俄羅斯神貓、比利等並列在一起作為「神算子」的一份子，這是怎麼回事？難道霍金想從科學家轉職為預言家嗎？

解剖

一、不是算命，霍金開「認真又科學」的玩笑

故事的起源是這樣的，2014 年世界盃，霍金接受了博彩公司 Paddy Power 的委託進行一項預測，他坦言 Paddy Power 有時為了噱頭會做出許多譁眾取寵的賭局，但由於這一次是邀請他以權威專家的身份進行預測，所以就姑且答應了。因此，霍金完成了一份名為〈Professor Stephen Hawking’s World Cup Study for Paddy Power〉的報告，同時也為慈善組織籌款。當然，這份報告並不是經歷嚴格審查的期刊文章，究竟霍金到底為這個認真的「玩笑」做了什麼呢？

霍金在這次的委託中主要嘗試去回答兩個問題：
第一，什麼情況下的世界盃最有利於英格蘭？
第二，在世界盃的十二碼大戰中，怎樣才能完美的射門？[2] 

原來自 1966 年起到 2014 年，英格蘭已經踢了八屆世界盃，經歷了 45 場比賽，204 次十二碼球。霍金根據這些資訊數據，結合統計分析，嘗試來解答上述問題。例如在第一個問題中，他發現了在距離較近英格蘭的地方、溫度較低、海拔較低的球場，加上傍晚時間、穿客隊球衣（多數是紅色）等等情況中，英格蘭會取得較高的勝率。

而第二個問題中，他則發現由金髮球員主罰十二碼、目標射向球門的左上方或右上方、較長距離的助跑、以腳側射門等，都會有較高的得分率。最後，霍金把這些發現整合成兩條精確且複雜的方程式。

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欸欸欸！紅衣！！（重點大誤）圖／Shawn Rossi @flickr

以第一條方程式為例，可以據此推出每個變數對英格蘭個別比賽勝率的影響，例如溫度每上升 1 度，英格蘭的勝率就會降至原來的 84%，如果我們可以得知方程中的所有變數，我們便可對英格蘭個別比賽的勝率作出預測。

不過這個「認真的玩笑」也僅止於此，雖然這條方程式並無法精確預測世界盃的冠軍，但它背後的基礎可不是神來一筆的掐指一算，而是紮紮實實的統計推論，霍金果然不是蓋的！

二、霍金不是在預言，是做「科學推理」：分析過去資料，從統計結果推測奪冠機率

這篇新聞中也提到了高盛金融集團 (Goldman Sachs) 運用人工智慧進行 2018 年世界盃的預測，他們使用了 20 萬個模型，導入各個球隊的特徵、近期表現及個別球員的數據，結合最新發展的「機器學習」，模擬出 100 萬個可能的淘汰賽結果，並以此計算出每支球隊在各輪晉級的可能性。

高盛利用這些結果作出了各種預測，例如每支球隊奪冠的機率等，最後預測最有可能奪冠的隊伍是巴西。雖然這個預測並沒有命中，但是如果因為這樣而把霍金與高盛所作的研究報告並列在一起，仍然是有點道理的。

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高盛利用這些結果作出了關於 2018 年世界盃的各種預測。source：高盛關於 2018 世界盃的報告封面。

二十世紀八十年代以後，西方科學哲學家已經了解到沒有一個單一的科學方法可以定義科學的本質，且能普遍適用到歷史的不同時期、文化、地域和領域。不過，科學哲學家還是可以從真實的案例之中歸納出不同的科學推理模式，而統計也就是其中一種科學推理的方法，不論是霍金，或是高盛的報告，大致上都是「統計推理」的範疇。[3] 例如高盛那一百萬個模擬結果中，有百分之十八點五的結果顯示巴西會奪冠；而霍金的兩條方程式亦可以推論出英格蘭在個別比賽的獲勝機率，以及個別球員主罰十二碼時的成功機率。

但解剖員要嚴正指出的是，這些統計推理與章魚保羅、球王比利的臆測相比，本質上有很大的不同。

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我乃鼎鼎有名的章魚保羅，你怎麼知道我是神預測還是只是愛吃？（莊子惠子上身）圖／wikipedia

例如在保羅的「職業生涯」之中，牠也只選過三面國旗（德國、西班牙和塞爾維亞），而這三面國旗都與章魚所愛吃的食物（如螃蟹蝦類）相似，所以 2014 年世界盃保羅之所以「神」，很可能只是巧合與本能。想確認牠是不是真的「神」需要更多的重複驗證，但這一切都將因保羅壽終正寢而不可能得知了。[4] 

• 延伸閱讀：為何不問問神奇的章魚保羅？關於章魚的二三事

另一方面，每逢大賽，前球王比利也都會進行預測，但結果卻都適得而反，因而被戲稱為烏鴉嘴比利。不論保羅或比利如何做出「預言」，我們應該要知道，他們都不是在作統計推理，若理解到這一點，就不會把霍金、高盛報告和保羅、比利的「神算」相提並論了。

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別把霍金、高盛報告和保羅、比利的「神算」相提並論啊。圖／flickr

不同於占卜神算，使用「統計推理」者多會清楚地標示其可能局限，例如高盛就承認即便運用了巧妙的統計技巧，但因為足球本身就是很難預測的競賽，所以他們的預測仍然有著高度的不確定性。再者，統計數字本身也帶有人為建構的本質，例如人們都會把他們感興趣的變項量化，這樣一來，沒有被量化的變項就不會被考慮到，好比霍金與高盛也都各自採用了不同的變項作量化，霍金的兩條方程式更包含很多難以操作的變項，例如球證國籍、比賽日溫度、球場海拔高度等等，這都不是教練可以控制的。

不過，相較於占卜神算，統計推理還是有跡可尋，整個推論是否合理、是否可信，都能夠在過程中被拿出來一一檢驗與確認。

三、霍金如何被拱成神算師？行銷策略愈滾愈離奇

霍金只是認真地開了一個很科學的足球預測玩笑，但又是如何被拱成跟章魚哥並列為神算子的呢？

原來這個過程是霍金在完成報告後，也同時在 Youtube 上產出了一個簡報，這個簡報的逐字稿也同時成為 Paddy Power 對外發佈的新聞稿。霍金在簡報的開場白中，提到 Paddy Power 認可他作為理論物理家，比章魚保羅更為有資格進行預測，可能就這樣一句俏皮話就引導媒體情不自禁地把他和保羅放在一起了。

例如，Paddy Power 的標題是〈霍金圖解：英格蘭世界盃的成功方程式〉，《每日郵報》也訂下了〈加時賽取得勝利的簡史：霍金分析世界盃數據以建立出英格蘭的成功方程式〉，原本的一個行銷策略，造就了愈滾愈離奇的起源。

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霍金提到 Paddy Power 認可他作為理論物理家，比章魚保羅更為有資格進行預測，可能因此引導媒體把他和保羅放在一起了。圖／截圖自 youtube 影片

經過英國媒體報導後，華文媒體也紛紛翻譯和轉載，起初一些媒體還沿著 Paddy Power 的思路作報導，指出霍金的公式可助英格蘭爭勝奪冠，例如〈霍金數學統計教路 助英格蘭決戰世界盃〉、〈英格蘭如何才能奪冠？物理學家霍金研究解密〉。但隨時間推演，報導變得愈來愈離題了，例如：〈霍金用科學公式計算英格蘭隊世界盃奪冠概率〉、〈用 1 個月時間研究世界盃比賽 霍金教你用數學公式猜冠軍〉，要用霍金的公式來猜冠軍，其實是不太可能的。

更後面的標題就更歪了，開始出現把統計分析加上神秘色彩，例如：〈霍金“算命”:英格蘭如何奪冠〉、〈誰不想世界盃奪冠？你有霍金支招我有巫師整蠱〉，或者把保羅抓來相得益彰，例如〈世界盃預測的舞臺 章魚保羅唱罷 霍金登場〉、〈章魚哥接班人？史蒂芬‧霍金也來預測世界盃〉。

此外，在霍金的 Youtube 簡報之中，他的確提到他最看好的是巴西。原因是根據統計，30% 的主辦國會取得世界盃冠軍，而且球隊在自家地方作戰，環境上和心理上都有正面效應。不過，這個「猜測」其實與霍金所作的報告並沒有完全直接的關連，他的「統計推理」並不涉及冠軍的預測，但是媒體報導都把這些言論混合在一起了，以為霍金的方程式可以預測世界盃冠軍。例如：〈霍金算出 2014 世界盃奪冠公式 巴西奪冠英格蘭前途難測〉、〈世界盃各方預言帝爭先登場 學術派霍金算出巴西奪冠〉，更神奇的是還有報導指責霍金算錯了：〈霍金預測全錯竟理直氣壯 狡辯物理比足球更直接〉。

來到 2018 俄羅斯世界盃，霍金又在〈世界盃神算子 章魚哥的接班人是？〉及〈神預測 萌貓挑戰章魚哥〉這兩篇報導中再度登場，從這個過程中可以發現在全球化的資訊快速流通下，媒體在各種轉譯過程中的偏誤及渲染，並且像是陰魂不散的幽靈盤旋不去，造成每段時間的冷飯熱炒現象。看到這樣的狀況，解剖員感嘆 2022 的下一屆世界盃，如果霍金又再次顯靈，可能也就不足為奇了。

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從外電到國內報導，媒體層層轉譯的多重災難，加上每次世足都要再被拿來說嘴一番，讓霍金即使離開了也尷尬癌發作阿～圖／科學新聞解剖室

解剖總結

在這個事件中，霍金並不是完成一個正式的科研報告，只是利用簡單的「統計推理」加上足球元素來開一個認真的玩笑，除了展現他特有的英式幽默之外，還可以進行「科學普及」。只不過在博彩公司的推波助瀾及各類媒體二手、三手、四手的報導之下，偏離了許多原有的想法，尤其是一路轉傳到華文世界之後，「統計推理」與「預言」、「臆測」、「猜想」間的界線，都變得愈來愈模糊了。

此外，相關的報導中對於霍金實際進行的統計方式多沒有清楚說明，只是用很戲劇化的方式來凸顯娛樂性，造成許多報導意義上的誤解。

在台灣，星相命理深入民心，不論是政治、體育或民生議題，媒體報導都很容易採用相關的觀點，甚至在地震相關的新聞之中，也會有類似〈準到自己都害怕的命理師〉、〈據稱能預測 5 級地震的神人〉之類的報導，將科學的推論與玄學混為一談，看起來無傷大雅，但是日積月累之下對於全民科學素養的建立是很有傷害的，據此，本解剖室給予這系列新聞以下評價（13 顆骷髏頭）：

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（策劃/寫作：曾雅榮、賴雁蓉、黃俊儒）

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備註：

• [1] 在台灣，Atirtifical Intelligence 一般都被翻譯為人工智慧，本文也會沿用這個翻譯。不過，相較於人工智慧，人工智能會是更好的翻譯。畢竟，既有的 Atirtifical Intelligence 儘管可以表現出強大的智能，卻不見得具有更為高階的智慧。
• [2] 原文摘錄：
  1. What conditions suit England in a World Cup?
  2. How do you take the perfect penalty in a World Cup penalty shootout?
• [3] 陳瑞麟 (2014)。《科學哲學：假設的推理》。臺北：五南圖書。
• [4] 泛科學（2014 年 6 月 23 日）。〈為何不問問神奇的章魚保羅？—關於章魚的二三事〉。

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• 作者／李昱翰．文字編輯／翁郁涵

輕量、高強度的先進材料，不只是在科幻片中存在，也已被真實的應用於我們的生活中。像是應用於防彈背心的高強度纖維，看似柔軟，強度卻勝過鋼鐵。這樣不太合乎一般人認知的產物，是怎麼發明出來的呢 ?

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高強度纖維救了無數人的性命。　圖／CBS Chicago

過往要製造盔甲等護具，能夠選用的材料不外乎金屬或有機物，例如最為人熟悉的盔甲原料──鐵。但鐵最大的問題就是材料密度高 （ 7.86 g/cm³），若當成防彈衣材料相當笨重，造成著裝的人行動不便。

原子間的作用力非常強，若可以大面積有序的排列，就有機會提供足夠的強度，應用在防彈衣上。所以，如果選用有機物來製作呢？

有機物中之碳、氮、氧 為分子中常見的元素，就原子量而言，三者皆比鐵的重量還輕。問題在於，如何能夠讓這些「輕」的元素產生足夠的強度，想辦法讓原子排列形成化學鍵甚至排列成更大的分子呢？

材料的基礎：原子與分子間的作用力

討論如何調整的材料以製作盔甲之前，讓我們往回推一點點，認識所有材料的基礎：原子與分子間的作用力。

1. 原子間的作用力──鍵結

原子與原子互相排列結合形成分子，原子間會有作用力穩定結構，這股將原子連在一起的力量稱為化學「鍵結」。鍵結可以細分為離子鍵、金屬鍵與共價鍵。離子鍵存於正／負離子之間，金屬鍵存於金屬之間，共價鍵多存於有機物（非金屬）間。

有了鍵結之後，若要增加形成分子後整體結構的強度，則要依靠分子間的作用力。

2. 分子間的作用力──凡德瓦爾作用力與氫鍵作用力

分子間的作用力有「凡德瓦爾作用力」與「氫鍵作用力」兩種。

凡德瓦爾作用力的成因是因為分子間各個原子的電子分布不均勻而產生電偶極（electric dipole），電偶極與電偶極之間所產生的吸引力，就是凡德瓦爾力。

另一種氫鍵作用力則是氫原子特有。當氫原子與氮、氧、氟排列（-N－H、-O－H、-F－H）形成共價鍵時，兩者會因為拉引電子的能力差異較大，導致電荷分佈不均勻而形成電偶極，電偶極間的吸引力稱為氫鍵。

氫鍵的強度（鍵能最大約為 200 kJ/mol，一般為 5-30 kJ/mol）大於凡德瓦爾作用力（ < 5 kJ/mol），能有效穩定蛋白質結構，所以廣泛存在於自然界生物體之蛋白質中，像是我們人體的 DNA、蛋白質結構，都是靠氫鍵來穩定的。  

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水分子因為局部極化造成分子間作用的氫鍵

既然自然界這麼多物質都是依賴氫鍵穩定結構，那麼我們是否可以師法自然，用氫鍵的原理來增加材料的強度，製造防彈衣呢？

這就是高強度纖維誕生的起點啦！

神奇纖維克維拉

克維拉（Kevlar）化學名為「聚對苯二甲酰對苯二胺」，化學式的重複單位是「-[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-」。它是美國杜邦公司於1965年推出的一種芳香聚醯胺類合成纖維，由波蘭裔美國化學家斯蒂芬妮·克沃勒克發明。

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發明克維拉的波蘭裔美國化學家斯蒂芬妮·克沃勒克。由 Science History Institute, CC BY-SA 3.0

克維拉有極佳的抗拉性能，抗拉伸強度為同等質量鋼鐵的五倍之多，但密度僅為鋼鐵五分之一左右（克維拉密度為每立方公分 1.44 克；鋼鐵密度為每立方公分 7.86 克），因此 1970 年代初便開始被用於替代賽車輪胎中的部分鋼材，現在更被廣泛用於船體、飛機、自行車輪胎、軍用頭盔、防彈背心等。

克維拉到底有什麼特別的？為何一個有機化合物的強度能高過鋼鐵五倍？

首先我們來看看克維拉的合成。它是由對苯二胺（para phenylene diamine ）與對苯二甲醯氯（Terephthaloyl chloride）聚合後所形成的「聚對苯二甲酰對苯二胺」聚合物。

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對苯二胺（para phenylene diamine ）與對苯二甲醯氯（ Terephthaloyl chloride）聚合後所形成的「聚對苯二甲酰對苯二胺」聚合物──克維拉（Kevlar）。 [4]

並且在形成高分子聚合物後，每一個「對苯二甲酰對苯二胺基本單元」會與鄰近的「對苯二甲酰對苯二胺基本單元」形成四組氫鍵（如下圖所示），更大大提升了克維拉（Kevlar）的強度。這與自然界蛋白質結構穩定的原理相同，都是應用氫鍵增加穩定性及結構強度。

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對苯二甲酰對苯二胺之基本單元會與鄰近之對苯二甲酰對苯二胺單元形成氫鍵。 [2]

高分子鏈段強度再增加

一個有分子間作用力的高分子若分散於溶液中，會呈現有如凌亂毛線球的展開狀態，所以當我們要將高分子做成纖維來紡織時，會先將高分子材料拉成纖維絲，使高分子部分順向延伸。（如下圖所示[2]）

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但如果是一個具有高度分子間作用力的高分子，將之分散於溶液中則仍然存在部分有序狀態，經過拉絲後則會使高分子內部有序區塊順向排列延伸。此一結果大幅增加了高分子的強度 > 15倍） [6]，此一現象就好像高分子間彼此有作用力將分子與分子束縛住來增加整體受力強度而使物理性質提升。這樣形成的高強度纖維可以用來當成防彈衣的材料。（如下圖所示[2]）

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由於克維拉是有規則結構的高分子，而且高分子間的氫鍵又可促成特定的有序排列「結晶」[7]，因此大大增強往後克維拉（Kevlar）拉成纖維後的物理性強度，也成就了它能抵禦子彈的強大能力。（如下圖所示[2]）

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(A)無序之高分子  (B)分子間作用力造鏈段有序排列之高分子

許多人類的發明靈感都來自於大自然，克維拉（Kevlar）所應用的原理，不過是高分子結構的特性罷了，卻創造出了這樣特殊且可以多樣化運用的高強度纖維。師法自然不只是回到原點，有時候也會成為新的起點。

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蜘蛛網的強韌，也有一部分是因為高分子作用力喔！　圖／TRAPHITHO @Pixabay

參考資料 :

• [1]：Jian Yao, Cees W. M. Bastiaansen, Ton Peijs  Fibers 2014, 2, 158-187
• [2]：Dawelbeit Ahmed, Zhong Hongpeng, Kong Haijuan, Liu Jing, Ma Yua, Yu Muhuo  Materials Research. 2014, 17(5), 1180-1200
• [3]：杜邦公司網站的克維拉介紹頁
• [4]：Tiffany Vu. Kevlar, the “Not-so-Secretive” Bullet Proof Fiber
• [6]：Polymer Processing. ENGINEERING TRIPOS PART IIA: MODULE 3C1 MANUFACTURING ENGINEERING TRIPOS PART IIA: MODULE 3P1. 2012
• [7]：在高分子學領域中，這種有局部有序排列的行為稱為「結晶」。

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NASA 的火星探測器「洞察號」(InSight) 經過了長達七個月的漫長太空旅行，終於在今天成功登陸火星，並且回傳了首張拍攝照片。此外，根據它回傳的資訊，洞察號目前已經打開了太陽能板開始進行充電。

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成功登陸就要拍照紀念一下呀！看起來有點髒？不用擔心，這禮拜會好好把鏡頭清乾淨的。圖／NASA

深入探索火星，揭開地底下的秘密

這是人類史上第八次成功登陸火星，降落位置是火星上最大的停車場──「極樂世界」(Elysium Planitia) ，這裡又寬敞又平坦，很適合做定點任務。

故事的主角洞察號是 NASA 發現計畫 (Discovery Program) 的一部份，在落腳後，它接下來會展開長達 2 年的火星探勘任務。為了做好準備，洞察號會先或數個月的時間做前置準備工作，在明年 3 月以前，我們應該暫時還不會收到重要的科學數據。

不同於以往的表面勘查，洞察號即將針對火星進行深度的探索，所謂深度探索究竟有多深呢？深到地底那麼深。

它裝載了「內部構造地震儀」、「熱流及物理特性綜合探測器」以及「自轉和內部結構實驗儀」，準備好好來一場完整的火星地質研究。這些研究結果將有助於我們更了解類地行星（包括水星、金星、地球、火星），此外，NASA 也相信這對未來將人類送上火星的計畫大有助益。（麥特戴蒙你再等等，我們就要來救你啦！）

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洞察號已經準備好大展身手啦！圖／NASA

成功登陸大不易，關鍵七分定輸贏

對於這次成功登陸，科學家們表示：

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爽啦！圖／NASA

為什麼科學家們這麼興奮呢？不是說我們都已經成功登陸過很多次了嗎？其實，登陸火星真的是超、難、的。從進入火星大氣到真正降落有許多步驟，科學家們稱之為「EDL」(entry, descent, and landing) 整個過程中的每個步驟都需要非常精準，才有辦法降落成功。

洞察號在進入火星大氣前，需要將已經用不到的飛行段 (cruise stage) 丟掉，然後太空艙必須旋轉，將隔熱板 (heat shield) 剛剛好對準大氣。接下來，最刺激的部分來了：這時候洞察號會以兩萬公里左右的時速往下衝，它進入火星大氣的角度非常重要，需要剛剛好以 12⁰ 角切入，但凡多一分少一分都不行。如果再陡一些，它就會衝入大氣中較厚的部分，被燃燒殆盡；但如果角度更淺，它就會直接被大氣給彈開。

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降落可不是掉下去就結束了，各個步驟都得精準無誤才能完美落地。圖／CNN 資料來源／NASA

成功突破大氣後，降落傘「啪」地一聲打開，接下來，就可以擺脫隔熱板了，10 秒鐘後，輪到洞察號的降落角架伸出、固定。接著，機器會使用雷達發送脈衝到火星表面，以確定自己的速度以及它和火星之間的距離。在抵達火星上方約 1.6 公里的時候，底殼 (backshell) 脫落，這時候，洞察號需要立即啟動引擎然後離開原地，不然很可能會被自己的底殼打到。

你以為這樣就結束了嗎？並沒有。最後最後的關卡是在機器落地的那一刻，引擎必須「立刻」關閉，不然洞察號有可能會翻倒，那就悲劇了。

整個降落的過程是如此驚險萬分，你現在應該可以理解科學家們為什麼如此高興了吧！如果你還是很難感同身受，讓我們請 NASA 的大大再為你圖文並茂、唱作俱佳地解說一次：

• NASA’s InSight lander has touched down on Mars CNN 2018.11.27
• NASA InSight Lander Arrives on Martian Surface  NASA 2018.11.26
• InSight Is Catching Rays on Mars NASA 2018.11.27

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