史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking) 是全球知名的理論物理學家、宇宙學家，在近代物理學上做出許多重大貢獻。

他曾預測黑洞會發出輻射（現稱霍金輻射）、提出了結合廣義相對論和量子力學的宇宙論等等，其講述宇宙、空間與時間本質的科普著作《時間簡史》更是暢銷多年。

縱使身體因為漸凍症而愈來愈不方便，霍金的內心仍是自由奔放的，大膽思索著宇宙奧秘、翱翔於無盡空間。

史蒂芬·霍金 (Stephen Hawking) 是全球知名的理論物理學家、宇宙學家。
圖／wikipedia

霍金舉辦派對竟無一人赴約？

對於時間旅行概念感到癡迷的他，有一回為了驗證時間旅行的可能性，更是決定直接邀請時間旅行者來場特別的約會，事先做好一切準備，就等著時間旅者上門。

霍金仔細地寫好：「誠摯地邀請您參加時空旅行者派對」的戰帖邀請函，除了基本的時間、地點資訊，甚至連準確的經緯度都一併附上，就是要讓時空旅者沒有迷路的藉口。

然而，要怎麼把邀請函送到時間旅行者手上呢？答案其實很簡單：不要送就對了！

這封邀請函，霍金按著不表，打算等派對結束後直接昭告天下、讓它流傳百世，如此一來就不會有現在的人跑來湊熱鬧，未來的人們也都能看到了。

2009 年 6 月 28 日中午 12 點，原定的派對時間到了。霍金在劍橋大學的岡維爾與凱斯學院舉辦盛大派對，桌上擺滿了美食和一杯杯斟好的香檳，柱子也綁上一簇簇的紅、白、藍色氣球，看起來歡樂又溫馨。然而，時間滴答滴答過去了，等了又等、等了又等，最後卻一個人都沒有來。

霍金心裡苦，霍金不說。圖／泛科動畫截圖

就這樣，派對結束了，只是從頭到尾都只有霍金一人。（年度最邊緣蓋章認證）看來，未來人即便看到了邀請函，也沒有能力穿越時空來參加派對呀！（絕對不是不喜歡霍金）

時空旅行沒有想像中容易！時空旅行的悖論

其實，霍金對時空旅行已經有一套看法了。他認為我們頂多前往未來，但不可能回到過去。

自從愛因斯坦提出相對論，我們知道了物質的質量愈大或速度愈快，時間流動的速度就會愈慢。所以只要將太空船靠近一個超大質量黑洞，或者以接近光速的速度來旅行，那麼船上的人可能才過了一年，地球上的人們卻已經過了十年，這時太空船再回到地球，相當於他們前往了十年後的未來。

至於要回到過去，科幻作家最喜歡使用「蟲洞」假說，指的是將兩個不同地點之間連結起來的時空隧道，然而蟲洞比分子、原子還細小，即使真的掌握到一個蟲洞，也不可能讓你全身穿過，還得放大個數億倍並保持蟲洞的穩定才行，實在難以執行。

許多科幻作家喜歡使用「蟲洞」假說作為時空旅行的實現方法。圖／flickr

然而，回到過去最關鍵的問題在於：會產生悖論。

最簡單的例子就是：你回到了過去殺了你自己，那麼你在被殺當下就死了，又是誰穿越時空殺了你呢？這樣因果錯亂、邏輯不通的情況，宇宙會陷入混亂啊啊啊！

此外，一旦蟲洞擴張，就可以讓輻射進入，引發「回授」現象，也就是來自未來時空的輻射通過蟲洞增加了過去時空的輻射，到了未來就又有更多輻射通過蟲洞增加過去的輻射，如此循環往復、正向回饋，蟲洞就爆掉啦！碰！

霍金雖然也想要回到過去看看瑪麗蓮夢露、拜訪伽利略，然而經過科學性的思考便知道這是不可能的。唉，這麼可惜的事情不能只有我知道，辦個時空旅行派對讓大家一起認清現實吧（邪笑）。

想知道各種神祕的時空悖論是怎麼回事？快來看看這部影片吧：

參考資料：

• https://news.readmoo.com/2018/03/14/stephen-hawking/

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在所有卵生的羊膜動物中，恐怕只有鳥類能產下帶有豔麗色彩的蛋。

相較於大多數的陸棲動物會將產下的蛋埋在土裡，鳥類的蛋多藏在的鳥巢中，白色以外的色彩可以為鳥蛋增添了保護色。除此之外，鳥類也能透過視覺線索來辨識出自己產下的蛋。

鴯鶓暗綠色的蛋。 Credit : Shuhari. CC BY 3.0, wikimedia commons.

要討論鳥類蛋殼上的色彩，就必須從原卟啉 (Protoporphyrin, PP) 和膽綠素 (Biliverdin, BV) 這兩個重要的化學物質談起。原卟啉能與空氣中的鐵鹽反應，形成多種鳥蛋殼上帶棕褐色的斑點；膽綠素則是蛋殼藍綠色澤的主要成分。

這兩種重要的有機化合物讓鳥蛋可以鮮豔多彩，這類有顏色的蛋經常可見於知更鳥、旅鶇或平胸類之類的大型鳥類。僅分布於澳洲的鴯鶓 (Dromaius novaehollandiae) 便是一個著名的例子，鴯鶓暗綠色的蛋殼就含有高量的膽綠素與微量的原卟啉。

真的只有鳥類會產下有彩色的蛋嗎？

竊蛋龍蛋巢標本 PFMM 0010403018，可以看出淡藍色的卵兩兩相對的圍繞在蛋巢周圍，層與層之間還有沉積物區隔。 Credit : Wiemann, J. et al. (2017)

在過去很長的一段時間裡，科學家一直認為「彩蛋」這樣的特徵只有鳥類才有。不過近年來，古生物學上的發現顛覆了這個想法。德國波昂大學 (University of Bonn) 的分子古生物學家葳曼 (Jasmina Wiemann) 與楊子睿從河源龍 (Heyuannia) 的蛋殼化石上找到了前述的兩種有機化合物。這一發現顯示這種生存於晚白堊紀的竊蛋龍類 (Oviraptorid) 早已能夠產下具有藍綠色澤與棕褐色斑點的蛋，為牠們所構築的開放性巢穴提供額外的隱蔽。

最近葳曼和楊子睿更進一步檢視了更多不同類群的恐龍蛋化石標本。他們甚至發現這些特殊的有色蛋很可能僅存在於一部分獸腳類恐龍，且為單一起源。

根據拉曼光譜分析從短吻鱷到鳥類各個類群的蛋殼顏色與蛋巢形式樹狀圖。（點圖放大） Creidt : Wiemann, J. et al. (2018)

根據拉曼光譜分析，鳥腳類的慈母龍 (Maiasaura) 和蜥腳類的泰坦巨龍類 (Titanosaurid) 的蛋殼中都沒能找到這類的色素。這些離鳥類親緣關係較遠的恐龍很可能跟現在的短吻鱷一樣，只會產下帶有白色蛋殼的卵。

竊蛋龍蹲坐在開放式的蛋巢上孵蛋的假想圖。 Credit : Joschua Knüppe.

而那些帶有褐色或藍綠色的蛋則集中於真手盜龍類 (Eumaniraptora) 這群獸腳類恐龍之內。這些類群的恐龍除了前面提到的竊蛋龍，還包括傷齒龍類 (Troodontid) 與隸屬於馳龍類 (Dromaeosaurid) 的恐爪龍 (Deinonychus)。有別於慈母龍與泰坦巨龍這類白色蛋殼的恐龍，能產下有色蛋的恐龍很可能類似於鳥類，會蹲坐在開放式的巢穴中孵蛋。

恐爪龍孵蛋的假想圖。 Credit : Joschua Knüppe.

然而，其中較為特別的是，出土於北美洲雙麥德遜組 (Two Medicine Formation) 的傷齒龍類竟然也找不到色素存在！這顯示在傷齒龍類群中，不同的物種也會受到生活習性或外在環境因素的影響而產下僅帶有白色蛋殼的卵。

彩色的恐龍蛋給我們的啟示

藉由這些不同顏色的恐龍蛋，也許未來我們還能夠重建出更多關於蛋殼顏色與當年地質年代生態環境和演化的相關線索、並更進一步定位出這些彩色恐龍蛋精確的起源。同時帶給我們對於當代鳥類生殖行為更多的洞見。

References:

• Kilner, R. M. The evolution of egg colour and patterning in birds. Biol. Rev. Camb. Philos. Soc. 81, 383–406 (2006).
• Wiemann, J.; Yang, T.-R.; Sander, P.N.; Schneider, M.; Engeser, M.; Kath-Schorr, S.; Müller, C.E.; Sander, P.M. (2017). “Dinosaur origin of egg color: oviraptors laid blue-green eggs". PeerJ. 5: e3706. doi:10.7717/peerj.3706.
• Wiemann, J.; Yang, T.-R; Norell, M. (2018). “Dinosaur egg colour had a single evolutionary origin". Nature. doi: 10.1038/s41586-018-0646-5

本文轉載自《遠古巨獸與他們的傳奇》原文為《復活節彩蛋！》

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今年的夏天十分火熱，乾燥的天氣讓世界各地頻頻發生嚴重的森林大火，美國北加州、瑞典、希臘都有災情傳出。除了為人類帶來生命、財產的損失，對森林裡的動物們來說，大火也是一道攸關性命的關卡。到底森林大火發生時，森林內部會呈現什麼樣的情景？火災發生後，森林的生態又會有什麼樣的改變？

森林內部會呈現什麼樣的情景？火災發生後，森林的生態又會有什麼樣的改變？
圖／pixabay

逃生、打劫、點火　森林大火時的動物亂象

「野生動物和大火有很長期的關係。」俄亥俄州立大學的生態系統學家 Mazeika Sullivan 曾在一篇訪問中說到。

大火是森林生態的一部分。夏天時，溫帶地區森林只要擁有燃料、氧氣和熱源三個關鍵要素，再加上足夠乾燥的空氣，就很有可能發生森林大火。燃料是指森林的樹木及落葉等易燃物；熱源可分為自然與人為兩種：閃電、熱風、陽光都屬自然熱源；而未熄滅的篝火、菸蒂則是人為導致的起火點。

在森林露營後，沒有把篝火完全熄滅，很有可能會釀成森林大火。
圖／pixabay

面對森林大火，動物會本能的逃離，牠們大部分都了解自己該做些什麼，畫面大概就像動畫電影《小鹿斑比》描繪的那樣：能飛的飛，能跑的跑；兩棲類或是其他小型動物則有可能往樹洞、石頭縫裡鑽；部分像是麋鹿等大型動物則會往小溪、湖泊等有水的地方避難。2014 年，澳洲的一名消防隊員在森林裡滅火時，目擊到一大群無脊椎動物逃離火災，密密麻麻的在地面往個方向前進，場面十分壯觀。

動畫電影《小鹿斑比》中，動物逃離森林大火的片段。
圖／giphy

大部分的動物會安分守己的逃離火災，而部分動物如棕熊、浣熊和猛禽則會「趁火打劫」，捕食那些正在逃難的動物，澳洲甚至還存在會助長火勢的鳥類。

根據 BioOne 的一篇研究，他們觀察到黑鳶 (Milvus migrans)、嘯栗鳶 (Haliastur sphenurus) 及棕鶻 (Falco berigora) 會用鳥喙叼住或爪子抓住燃燒的樹枝，丟進可能有動物藏身的樹叢中，將躲藏其中的動物趕出來，並招呼同類一起享用這些「大餐」。

除了慘遭捕食的動物們，另一部份逃離不成的動物也會葬身火窟。有些動物是因為生病或是太過幼小，跑不過大火蔓延的速度；有些則是不會使用正確的逃離方式，像是天生會爬樹的無尾熊在逃生時，牠們爬樹的本能只會讓牠們困住自己。

森林大火會降低生物多樣性嗎？

而除了動物以外，各類植物、菌類則是連逃都無法逃離，只能任由大火帶走它們的生命，這樣會對森林生態環境帶來什麼樣的影響？答案是「不一定」。根據森林大火燃燒的火勢與當地環境的不同，會對森林的 β 多樣性產生不同的影響，甚至會出現截然相反的情況。

β 多樣性又稱為棲所間多樣性 (between-habitat diversity)，指的是沿環境梯度的不同棲地之間物種組成的的相異性或物種的更替速率，當 β 多樣性越高時，能生存其中的物種較多，因此生物多樣性也比較高。

森林大火帶走了許多動、植物的生命，會對森林生態環境帶來什麼影響？
圖／pixabay

較嚴重的森林大火，可能會造成樹冠層的植物全部死亡或是廣大範圍的土壤溫度升高，這些情況都會導致 β 多樣性降低。因為火災過後，森林只剩下那些耐干擾¹或是拓殖²速度快的物種，讓物種組成變得單一；而若是一片森林的燃燒程度有高有低，則會形成物種耐干擾程度不一的地景鑲嵌體³，反而會提高 β 多樣性。

除了對生態多樣性的直接影響，森林大火還會另外帶來一些好處：它會燃燒死亡、腐爛的動、植物，讓營養物質回到土壤中；它還可以作為農藥，清除森林生態系統中被疾病纏身的植物和有害昆蟲；而透過燃燒茂密的樹叢，使陽光照射到森林地面，大火能夠讓新一代的幼苗得以生長。

森林大火創造的鮭魚水中樂園

森林大火對水域生態環境的影響也逐漸受到重視。去年 7 月，Science 發表了一篇研究，內容有關美國的森林大火對溪中的帝王鮭 (Chinook salmon) 和強壯紅點鮭 (Bull trout) 的影響。他們發現，樹木因為大火而倒塌在溪流中，增加了河床深度並製造可躲藏的空間，大大減少鮭魚們被水流沖走或是被吃掉的機率。

森林大火為鮭魚帶來更多的棲息地。
圖／pixabay

然而，這些倒塌樹木形成的坑洞因為水流與沉積物等條件不夠穩定，並不適合鮭魚產卵，所以森林大火過後的一段時間，魚卵和魚苗的數量都會減少。但這樣的減少只是短時間的現象，以長期的影響來看，鮭魚的棲地多樣性會因為森林大火而增加。

綜合目前有關森林大火的研究，雖然我們知道它會影響世界各地的溫帶的陸域與水域生態系統，但實際可考察的數據其實並不多，再加上全球暖化的關係，森林大火越加難以控制，生態系統的變動也存在許多未知數，因此，未來森林大火對環境造成的影響還須持續觀察。

圖／pixabay

註解

1. 干擾 (disturbance)：干擾分為天然與人為兩種。天然干擾包含火災、侵蝕、地滑、火山活動、病蟲害等；而伐木則屬人為干擾。
2. 拓殖 (colonization)：植物的繁殖體在一個新的地區萌發、成長並繁殖後代的過程。
3. 地景鑲嵌體 (landscape mosaic)：由區塊 (patch)、廊道 (corridor) 、本體 (matrix) 等三種地景空間元素所組成，森林景觀的探討通常都集中在三者互動關係及其所形成的機制。

參考資料

• What Do Wild Animals Do in Wildfires?
• Why These Birds Carry Flames In Their Beaks
• About Wildfires
• Escape, Die Or Thrive – Wildlife and Wildfires
• Bonta, M., Gosford, R., Eussen, D., Ferguson, N., Loveless, E., & Witwer, M. (2017). Intentional fire-spreading by “Firehawk” raptors in Northern Australia. Journal of Ethnobiology, 37(4), 700-718.
• Kirkland, J., Flitcroft, R., Reeves, G., & Hessburg, P. (2017). Adaptation to wildfire: A fish story. Science Findings 198. Portland, OR: US Department of Agriculture, Forest Service, Pacific Northwest Research Station. 5 p., 198, 1-5.
• Burkle, L. A., Myers, J. A., & Belote, R. T. (2015). Wildfire disturbance and productivity as drivers of plant species diversity across spatial scales. Ecosphere, 6(10), 1-14.
• 森林地景生態與結構功能

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• 文／冬耳 科普編輯

記者看到奇觀，不足以為奇，而死亡可能是大眾普遍能想到的其中一類、也是最容易震撼人心的報導主題，國際線、社會線、戰地線記者最常前往異地的第一線，代替讀者體驗他者的痛苦。當生命消逝，人的離去使人掩目沉思；但在新聞綜藝化的今日，死亡卻不再令人驚異 ── 假若我們不談謀殺、意外死亡或孤獨死，死亡能否有別於哀痛或者獵奇的其他可能？

假若我們不談謀殺、意外死亡或孤獨死，死亡能否有別於哀痛或者獵奇的其他可能？
圖／pixabay

死後生活大解密

在《不過是具屍體》(Stiff) 這本堪稱「死後生活百百種」的專書中，瑪莉‧羅曲對死亡的態度值得玩味，她筆下的亡者分明沒有活過來，但卻「重獲新生」，往往會來到一個非關天堂、真實存在，還能參與車廠、軍方、墜機研究等幕後實驗，其涉獵程度或許還超越生前。在這些研究之地，科學家大多不把屍體當成屍體，而是一種可以穿上衣服、另外取名字的物件。唯一例外的恐怕是背負著原罪的醫學院師生，他們時時回顧英國維多利亞時期的盜墓與解剖史，警醒自己應該尊重解剖刀下的大體。

在「屍體出版界」，大多數的書籍多屬資深法醫專家回憶錄，他們在面對特殊驗屍事件時，往往正視死前最後一刻的殘酷和困境，為失去自主能力的死者找回人性的尊嚴：如同法醫病理學家茱蒂．梅琳涅克 (Judy Melinek) 的暢銷作《告訴我，你是怎麼死的》，書中羅列 911 災難現場中各異的死因死狀，主旨是為提醒生命無常，還有死者偷藏的祕密；瑪莉‧羅曲一樣呼應了這類型書籍的寫作關懷，並兼探討醫學倫理的歷史。這些醫生的兩難，便收錄在〈解剖的原罪〉章節裡。

茱蒂．梅琳涅克 (Judy Melinek) 的暢銷作《告訴我，你是怎麼死的》主旨是為提醒生命無常，還有死者偷藏的祕密。
圖／博客來

詼諧的寫法 讓死亡變得不可怕

當然，死者（還是應該說「屍體」？）的生命並不以死亡為終止，而是有它們自己的另類生命週期，比如〈不朽的來生〉就揭穿了屍體參與自己的腐爛實驗（以便研究人員理解屍體的每一個「生命階段」），這個「自我觀察地」就位於田納西大學醫學中心最邊緣的停車場旁，因捐贈而來到此地旅遊的屍體們可在此曬太陽或者躲樹蔭 …… 好吧，其實就是任其自我腐爛。在這個章節，瑪莉‧羅曲幽默地呈現死亡的不同階段：屍體不會排氣，而是膨脹；同時屍體也是很好的細菌培養基，只要沒有定期清理，屍體會產出各種黏液、分泌物，而且據說當腦部液化後很像某種好喝的湯……。

當然沒有研究者是出於好奇目的而將屍體擺這擺那加以觀察；死者每個小時的腐爛狀況都對鑑識科學大有幫助，足以協助偵辦人員回推凶手棄屍的日程。許多人文記者注重死亡的崇高和神祕，但《不過是具屍體》對屍體的各種世俗變化真是津津樂道，甚至寫到了捐贈頭顱的作用是為了讓醫生練習隆鼻手術，彷彿講死人的書還不夠讓人詫異一樣。

死者的生命並不以死亡為終止，而是有它們自己的另類生命週期。
圖／pixabay

當然，屍體為何會產生千奇百怪的用途，自有它的倒楣特質：它不需忍痛，又表達得太多，因此警察需要、法醫需要，還有很多科學家也需要屍體。破壞跟切開都是另一種創造，我們在此說的不是創造繼起之生命的法蘭克斯坦，而是許許多多因屍體科學大有進展的應用領域。車禍研究尤其是一種，諸如安全帶、方向盤、安全氣囊跟強化玻璃的設計改良，不完全來自車禍現場的勘驗，更源於實驗室一次次的「加工車禍」：科學家會為屍體戴上加速計、荷重計（如果是軍事研究則是加件防彈衣），然後這麼一撞——換句話說是「再死一次」，幫助活人測出「胸腔穿刺、膝蓋擠壓和內臟碎裂的人體承受限度」；也有人研究從天而降的死亡，諸如飛機失事只要墜落高度在八十公尺，懸空的人「通常鞋子會彈開，鼠蹊部的褲襠部分會剝離，褲子後方的兩個口袋也會不見」，當黑盒子消失，科學家可憑此回推飛機失事時的高度和時間 …… 原來這種死法會讓人類裸身離開世間。

而瑪莉‧羅曲在此巧妙地加入了個人疑惑：在屍體還沒參與的那個年代，為何研究人員想用穿衣服的天竺鼠作實驗？於是本來有點悲傷又有點好笑的墜機研究，加入了令人捧腹的歡愉，沖淡了死亡的慘烈。

科學 V.S. 屍體

不過，也不是每個科學家都喜歡跟屍體一起共事，對多數研究者來說，這還是太難了，大部分時間他們都不想跟整具屍體合作，寧願面對一隻手臂、兩隻眼睛或者一隻斷腳 …… 就算幫死者取小名，很多人仍無法適應活人跟死人共處的不適。買六十根豬的大腿或者用上乳膠假腿，實驗效果都未必理想，而屍體的「好處」在此表露無遺：一條假腿的花費可是五千美元，但一具屍體的運費、檢驗和焚化等費用總計也才五百美元！不適感？或許還是吞下去吧。

科學家和常人同樣都會面對屍體和死亡的禁忌，因此揭開死亡面紗遠比避而不談是更好的選擇。基因於此羅曲跳脫人體研究，在〈出了火坑，進堆肥箱〉這章，轉而關注下葬方式跟環保的關聯。如土葬支持者所言，土葬讓我們回歸自然，「我們就像死在樹林中的動物一般」，但在墓地空間不足的今日，火葬、樹葬和海葬的爭端亦難消停，瑞典殯葬業者甚至也曾試圖推行人體堆肥運動。如《父後七日》的傳達意念，悲傷需要時間和儀式來沖淡演化，但屍體的第二生命卻很有限。到頭來，能夠看透屍體乃死後身外之物的人，才會捐出無用的軀體，在科學世界多活一次。然而科學之外羅曲也加入了溫情，她寫到親愛的丈夫無法接受太太先走、身軀卻跑到腦學研究中心或者醫學院大體課堂之上，因此她將自己的身後事交給丈夫決定，畢竟活著的人同樣有權利選擇安撫自我悲痛的方式。

圖／pixabay

幫「屍體」找尋另一扇窗

瑪莉‧羅曲可說是科普領域的異秀，她是記者而非技術人員或學者出身，且自承其書寫領域「大多跟人體有關。除了《活見鬼》有點偏離，因為這本書大多說的是靈魂，而非人體血肉；但我的書寫都牽涉不尋常情境中的人類身體」。由此來看《不過是具屍體》的首要閱讀價值不一定是嚴謹的學術，畢竟能夠具體說明法醫原則和學科發展史的著作在所多有。

羅曲「大驚小怪」且幽默的筆法，剛好表露了非科學從業人員對科學研究的關心，她不全盤接受學界的單一解釋，而是親身採訪科學現場，理解到實驗的非人及異質感。而閱讀本書的意義也在於藉由一一並置屍體的各種狀態，爬梳人類的恐懼，還有如何淨化死亡，找到屍體的世俗意義。

本文編修自《不過是具屍體》書評，時報出版。

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• 文／黃貞祥

衝出太陽系、迎向星際效應、穿越時空超光速、征服全宇宙，邁向人生究極巔峰

我們人類現在活在一個很奇妙的時代。

就當作智人這個物種的歷史有廿萬年好了，我們是唯一存活的人種，可見要人科動物要生存在地表上有多困難。我們的祖先在七萬五千年前，因為蘇門達臘島的多峇火山爆發造成的氣候劇烈影響，人口一度縮減至只剩兩千人，可是卻發生了認知革命，開始有了語言。

大概在一萬年前，中東地區的人類首先進入農耕生活，其他文明陸續加入。直到發生工業革命前，我們人類在過去幾千年來，儘管累積了長足的科技進展，可是重大發明出現的間隔，往往是以百年來計，在承平時期也要數十載才感受到經濟的變化。在這幾千年前，認真研究過去歷史的文明，就寥寥無幾了，更遑論對未來的科技能有預測。

我們現在擁有的科技進步，卻真的能以日新月異來形容了。也只有在我們這個時代，人類才熱切地想要預測未來，並且任憑想像力奔馳而發展出各種科幻作品。先進國家也出現了一個新職業 ── 未來學家 (futurists)！

只有在我們這個時代，人類才熱切地想要預測未來。
圖／pixabay

想準確預測未來，首先你要知道這些！

能否準確預測未來的科技變化，對不少企業來說，不管是高科技產業，或者所謂的傳統產業，都是悠關生死存亡的。一旦作出錯誤的判斷，或者沒及時有所作為，不管這家企業的過去有多輝煌，都能一夕崩盤，柯達就是個令人感到惋惜的例子。可見預測未來科技發展，真是門好生意呀。

然而，會不會就像大多數的華爾街的分析師以及投資基金的經理人對市場變化的預測並沒有比猩猩猴子好一樣，未來學家的預測也不比射飛鏢好多少呢？這我不知道，如果我知道，我也不會告訴你，但是跟著我一起買股票炒期貨就對了⋯⋯才怪！

要準確預測未來的科技知識，要有大量的科學知識，並且深入瞭解科學理論對各種現象之極限的描述，除此之外還要知道有哪些正在萌芽的科學理論及科技。簡單來說，就是要能夠用嚴謹的科學方法探究如何有所為，以及有所不為。

要準確預測未來的科技知識，要有大量的科學知識，並且要深入瞭解科學理論。
圖／pixabay

科技發展預測大師 ── 加來道雄

我才疏學淺，不能對未來科技發展作任何預測，可是仍很有信心告訴大家，我知道有這號人物就是有這能耐，他就是大名鼎鼎的物理學家和科普作家 ── 加來道雄！

物理學家和科普作家 ── 加來道雄。
圖／維基百科

他在《2050 科幻大成真：超能力、心智控制、人造記憶、遺忘藥丸、奈米機器人，即將改變我們的世界》(The Future of the Mind: The Scientific Quest to Understand, Enhance, and Empower the Mind) 就要帶我們到 2050 年的世界；另一本《2100 科技大未來：從現在到 2100 年，科技將如何改變我們的生活》(Physics of the Future: How Science Will Shape Human Destiny and Our Daily Lives by the Year 2100) 則帶我們到接近百年後的世界，探討腦、人工智能、醫學、奈米科技、能源、太空旅行、財富、人類的未來。

加來道雄是紐約市立大學理論物理學教授，超弦理論 (Superstring) 的奠基者之一。他同時是 Discovery 頻道《科幻成真》(Sci Fi Science: Physics of the Impossible) 的節目主持人。他主持了兩個廣播節目：《探索》(Explorations) 和《奇幻科學》(Science Fantastic)，在超過 140 個廣播電台播出。

加來道雄的學術根底紮實，又有製作科普電視節目的豐富經驗，極為擅長用平易近人的語言，讓人覺得那些物理學專有名詞不僅不可怕，甚至還很好玩。

加來道雄在最新出版的《離開太陽系》(The Future of Humanity: Terraforming Mars, Interstellar Travel, Immortality, and Our Destiny Beyond Earth) 認為人類終將必會飛出太陽系開拓宇宙！他從建立月球基地娓娓談到火星殖民地，再談到我們如何邁向星際之旅再到永存整個宇宙！看得我也熱血沸騰想要一起上月球、住火星了！

加來道雄作為一個弦論專家，他也精通量子力學和相對論（畢竟弦論就是要統合量子力學和相對論），對各種未來科技的可能性，瞭如指掌，因此所有討論中，都不僅是天馬行空而已，不管是奈米船、太陽風帆、曲速引擎等等，都不僅是科幻小說家的專利，他都提供了紮實的科學理論基礎。

對科幻迷來說，人類能夠作星際旅行是很令人興奮的，可是我們是否要先解決人類連月球都只上過一次的問題，否則沒再多人類的幾大步，那也不過是白日夢而已。加來道雄在整本書中，充分分析和介紹了各種各樣能夠讓人類實現這些夢想的科技和困難，問題似乎只是，我們人類是否有探索外星的破釜沉舟決心。

老祖宗的探險魂還深深扎根在我們心中

以生物學的眼光來看，人類其實是個很詭異的物種，因為智人 (Home sapiens) 是地表上，唯一佈滿全球七大洲、五大洲的單一物種！我們幾乎散布到所有地表上的生態環境和海拔高度。我們的祖先源自非洲熱帶稀樹草原，他們膽大到敢離開自己熟悉的環境，四處奔走散佈到全球各地。

我的祖父母來自中國福建泉州，他們為了生計離開家鄉搭上擁擠髒亂的船，到充滿瘴氣的陌生南洋發展，然後在馬來西亞落地生根，我自己也到台灣和美國求學然後定居海外。膽敢離開熟悉的家園出去闖蕩，是根植於我們人類基因中的。

當然，我們仍留著老祖宗在草原和穴居生活時的各種習性，例如我們天生喜好翠綠的廣闊草原，還有要和親朋戚友交換八卦。但是有了 VR 和 AR 科技，在移民外星時要安撫人們心靈，未來似乎不難辦到。只要人類沒因為核戰或氣候變遷而太早毀滅自己，離開太陽系成為多行星族類應該只是時間的問題而已。

只要人類沒因為核戰或氣候變遷而太早毀滅自己，離開太陽系成為多行星族類應該只是時間的問題而已。
圖／pixabay

不簡單的宇宙長征

讀《離開太陽系》，真的會熱血沸騰，這真是人類未來的指南啊！

人類已找到幾千顆圍繞恆星旋轉的行星，確認和地球極為類似的孿生行星之存在，也應該只是時間的問題而已，畢竟全宇宙有兩億兆顆和地球差不多大小的行星。

source：NASA

加來道雄認為我們人類建立月球基地、殖民火星、登上類木行星、移居太陽系外、探索鄰近恆星，都會是科技進展的推波助瀾之下愈來愈可行。我們現在已在發展 AI、奈米科技、生物科技，未來還會有更酷炫的科技，例如奈米船 (nanoships)、雷射光帆 (lasersails)、衝壓噴射核融合引擎 (ramjet fusion machines)、反物質引擎 (antimatter engines) 等等，甚至可能改變時空結構，利用蛀孔來穿越時空。

要在茫茫宇宙中長征，我們也需要應用生物科技來改造人體，讓人體能夠適應旅程中的各種變化。我們現在至少都有了 CRISPR/Cas9 等等基因體編輯技術，雖然現在還不是百分之百好用，但未來很可能有更好用的版本，或者全新的基因體編輯技術。所以改造人類基因現在是匪夷所思的，但是我們不也接受了許多古代無法置信的醫療科技嗎？在漫長的未來，改造人體的倫理思考也是今天難以想像的。

加來道雄在介紹未來可能出現的科技時，也沒忘記把人類過去探索太空的歷史脈絡做了清楚交待，也讓我們理解各種現狀。我們的宇航科技能走到今天，都是靠許多了不起的人堅毅不拔地實現夢想，讓我們能夠進入太空旅行的黃金時代，不過後來也因各種政治因素而逐漸冷卻。

近年，對太空探索的熱情又重燃，因為有幾位身懷巨款的企業家開始投入大筆資金研發更創新的宇航科技，加上美國政府也重啟載人太空計畫，這些努力讓人類在可見的未來，我們很有可能見證《月球城市》(Artemis) 般在月球建立相當程度上自給自足的基地，並且像《火星任務》(The Martian)（電影《絕地救援》原著小說）那樣送人到火星去種馬鈴薯。

未來我們可能像《火星任務》那樣送人到火星去種馬鈴薯。
圖／IMDb

加來道雄也仔細為我們規劃了在月球和火星上生活的科技願景。把火星改造成人類適宜居住的星球，成為地球的後花園，已經是人類史上最壯觀的的巨大工程了，沒有之一。然而，加來道雄還想要人類衝出太陽系，他的野心怎麼可能只停留在火星呢，他甚至提出計畫來登上氣態巨行星如木星甚至彗星和奧特雲，還有移居土衛六「泰坦」等等。

未來對於生活在地球上的人類而言，宇航科技的開發並不僅是少數人上太空的專利那麼簡單和自私而已。有許多在地球上稀少且重要的礦產資源，在太空中的其他行星甚至小行星，是遍地都可見的，也難怪我小時候玩的電腦遊戲，有不少是上太空去搶錢、搶糧、搶娘們⋯⋯哦不，是搶地盤來挖礦的。

就像史詩般的科幻作品，不會滿足於讓人類待在太陽系，邁向星際之旅才能向全宇宙展示地球的威儀吧！物理學家鐵馬克 (Max Tegmark) 在《Life 3.0：人工智慧時代，人類的蛻變與重生》(Life 3.0: Being Human in the Age of Artificial Intelligence) 中認為通用人工智慧會是人類的最後一個發明，之後就沒人類的事了。人工智慧發展到最後，也是要征服全宇宙的。加來道雄當然也很清楚，要做星際旅行，鐵定要有人工智慧的協助，就像諸多科幻電影中那樣，有機器人來為旅程操心。

出征宇宙的人工智慧也需要靠電腦運算，而且還要用到丹．布朗 (Dan Brown) 的《起源》(Origin) 提到的量子電腦。這樣人類就能打造星艦邁向浩瀚無垠的宇宙了吧？然而，在現實中，真實的星艦可能不會如美日的科幻電影或卡通那樣酷炫，加來道雄為我們介紹了「奈米船」的想法，用雷射光帆航向宇宙的四面八方。

如果要載人在星際中趴趴走，可能要用到離子引擎、電漿引擎、核融合火箭、核子脈衝火箭仍至反物質火箭來推動星艦快速前進，加來道雄仔細為我們分析了這些高科技的可能性，而且他還更有信心地認為，搞不好我們未來能夠直接改造時空結構，利用蛙孔瞬間穿越時空，或者像《銀河飛龍》(Star Trek: The Next Generation) 那樣造出阿庫別瑞曲速引擎進行超光速旅行。

宇宙的機密尚未解開

和諸多科幻電影一樣，我們雖然現在還不知道宇宙中是否還有另一種形式的生命，但是未來卻可能遇上外星生命。我真的很難想像地球是宇宙中唯一孕育出生命的星球。加來道雄當然也不忘探討外星文明的可能性，還有先進文明是怎麼回事。

宇宙再浩大無邊，也是會經歷「成、住、壞、空」的。然而，宇宙中還有太多我們未知的事物，例如暗能量和暗物質。物理學家仍有許多工作可以做，這就留給未來的科學家來完成吧。永遠對宇宙保持好奇心不斷地探索，就是人類現在和未來存在真正的意義吧！

圖／pixabay

人類未來三部曲：《2100 科技大未來》＋《2050 科幻大成真》＋《離開太陽系》，本文為《離開太陽系》書評，由時報出版。

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我們天天無時無刻都透過「眼、耳、鼻、舌、身、意」，接觸「色、聲、香、味、觸、法」，但在神經及生理上，我們對自己有多瞭解呢？《看漫畫了解人體感官》(The Senses) 用詼諧有趣的方式帶你認識我們的視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺，還有如夢幻泡影般的幻覺，以及感官世界中的七情六慾。趁機升級一下我們大腦吧！

用漫畫帶你進入感官世界！

《看漫畫了解人體感官》作者馬泰歐．法瑞內拉博士 (Matteo Farinella, PhD) 曾和漢娜．羅斯博士 (Hana Roš) 合作了《看漫畫了解腦神經科學》(Neurocomic)，深受好評。他們用漫畫的方式創作一本小書，讓你很快能夠知道人類大腦是如何運作的（請參見〈【Gene思書齋】用腦看漫畫了解腦神經科學〉）。

法瑞內拉博士的第一部作品《看漫畫了解腦神經科學》。
圖／博客來

法瑞內拉的第二部作品《看漫畫了解人體感官》用一個科幻的故事帶我們神遊感官世界，用幽默的漫畫讓我們知道各種感覺器官有多麼精妙，一個電子儀器再靈敏，也還未能和我們的「眼、耳、鼻、舌、身、意」相提並論，況且除了「意」，我們人類的感覺器官，每一個都在各方面不如其他動物呢！可見生命科學的世界有多博大精深！

其實我們對這些感官如何真正運作的機制仍是一知半解，但書中的知識卻是諸多科學家孳孳不倦研究的成果，《看漫畫了解人體感官》多處向他們致敬。我們能夠瞭解到這些感官運作機制的一二，就是因為人類無比的好奇心吧！書中揭示的仍僅是神經科學研究的一小部分，還有更廣闊的天地值得去探索！

感官世界只是個開端

《看漫畫了解人體感官》只是一小段旅程而已。「眼、耳、鼻、舌、身、意」六根對「色、聲、香、味、觸、法」六塵而產生「見、聞、嗅、味、覺、思」的了別作用就是「眼識、耳識、鼻識、舌識、身識、意識」六識，這些色蘊引發了「受、想、行、識」。感官世界只是個開始，還有無窮無盡的煩惱執著等著呢。要待能照見五蘊皆空，才能度一切苦厄吧？

圖／pixabay

本文原刊登於The Sky of Gene。

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「對酒當歌，人生幾何？」、「今朝有酒今朝醉，明日愁來明日愁。」、「葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催。」……

和酒有關的詩詞多不勝酒力 …… 哦不 …… 多不勝數。酒逢知己千杯少，過完元旦很快就要過春節了，酒是不少家庭跨年和守歲不可缺的飲料。現代人一年到頭忙忙碌碌，親朋戚友甚少見面交往，沒了酒要如何打開話題匣子？在歐美，酒吧不是單純尋歡作樂的場所，而是正常社交生活的一部分，我博士班課程有教授，嫌教室太無聊，改到酒吧上課。

當然，幾杯黃湯下肚後，人類能幹出的憾事也絕對罄竹難書，所以酒類和酒的廣告都要加上如「飲酒過量，有害健康」、「未成年請勿飲酒」、「禁止酒駕」之類警語。不過，酒本身並非罪過，因為喝酒誤事的，畢竟是人。俗話說，喝酒傷肝，不喝傷心，「慨當以慷，憂思難忘。何以解憂，唯有杜康」。沒有酒，傷心的人要怎麼活下去啊？

圖／pixabay

酒帶給文人墨客吟詠千古的靈感，沒了酒，少了那些唐詩宋詞，我們的生活會有多乏味？酒也是不少文化古今中外社交場合必備的，許多友誼和生意是在杯觥交錯間產生的；酒也是不少文化或宗教祭祀不可或缺的，無論喜不喜歡，酒在人類文明中，佔有重要的一席之地。有些宗教故然禁酒，如佛教的五戒之一就是「不飲酒」，伊斯蘭教更是嚴禁教徒飲酒。但是有趣的是，酒精的英文「alcohol」其實就是從阿拉伯文來的，而且也要拜阿拉伯人發明的蒸餾器所賜，才產生了烈酒。

釀酒的藝術

釀酒，搞不好是人類最古老的產業之一。釀酒當然是門藝術，在過去幾千年來都是個一脈相承的技藝。即使科學昌明的今天，釀酒仍有很大部分是依賴傳統的智慧。不過，我們也不需要執著於古法，我們現在能喝到的酒，不管是燒酒、黃酒、葡萄酒、啤酒、清酒、琴酒、威士忌、白蘭地、伏特加、利口酒、龍舌蘭酒、雞尾酒 …… 都肯定比古人能喝到的更好，因為我們不僅有經驗傳承下來的古法，還有創新突破，以及更先進的保存技術。

圖／pixabay

這本談酒的好書《酒的科學：從發酵、蒸餾、熟成至品酩的醉人之旅》(Proof: The Science of Booze)，是認識酒不可或缺的良伴。說穿了，酒就是酵母菌的尿液，就跟我們尿尿一樣，你不會想要泡在自己的尿裡頭，酵母菌也是逼不得已啊。只是，我們人類實在太愛酵母菌的尿液了，所以不斷精進釀酒技術，即使在巴斯德以前，沒人知道實際上發生了啥事。時至今日，我們也只懂得箇中奧妙的冰山一角而已。

《酒的科學》從發酵、蒸餾到熟陳等工序，帶我們到世界各處遊歷，甚至還來到台灣品賞噶瑪蘭威士忌，述說台灣釀的威士忌，為何能在世界競賽出脫穎而出。作者亞當．羅傑斯 (Adam Rogers) 到各地實地考察先去英國酵母菌種中心，探究了酵母菌的身世之謎。

我博士班母校加州大學戴維斯分校有全美最頂尖的釀酒專家，甚至還有獨步全球的葡萄栽培及葡萄釀酒系，我導師就是該系教授。因為和加州釀酒業者有極為良好的關係，他們的系館是我們全校最漂亮和豪華的。來台灣工作前原本計劃用酵母菌當實驗模式，所以也多次和該系教授請益，亞當．羅傑斯當然也不例外。

酒精發酵

酒精，不過就是把糖類作化學上的重組，而過程中因為有許許多多稱作酵素的蛋白質，所以不需要像是在工廠中那樣高溫又高壓然後超酸或超醶，才能強迫分子作重組。生物細胞裡的酵素，在常溫常壓又近乎中性的環境中，優雅地像玩樂高積木一樣變幻堆疊出各種分子。

在發酵的世界裡，人類可能是多餘的，因為即使沒有人類，發酵當然也照樣會發生。那不過是自然現象，酵母菌只要有了糖，便會啟動。連猩猩猴子都知箇中滋味，人類、黑猩猩及大猩猩在一千萬年前的共同祖先，就演化出效率不錯的酒精代謝酵素，不光可吃樹上的果子，也能吃掉在地上已部分發酵的果子。

只是大約一萬年前，人類開始掌握其中訣竅，讓發酵這活依照自己喜好的方式進行，在想喝上一兩杯時唾手可得。有人類學家甚至提出，我們的祖先從四處遊蕩的狩獵採集者成了定居的農夫阿宅，就是為了要有源源不絕的酒可喝。

不過說發酵不需人類參與也不公平，和西方利用葡萄糖含量豐富的葡萄以及麥芽來釀酒不同的，東方如中國和日本，有名的酒都是用澱粉含量高的穀物如稻米、高粱等，但是酵母菌無法直接代謝澱粉，所以得要經由發酵產生酵母菌可直接利用的糖類。於是製麴成了製作中國的白酒、黃酒以及日本清酒、燒酒的特色技術。麴是麴黴菌感染穀物而得到的似絨毯密集菌絲，因此在生長過程中會分泌出各種酶，可以高效率的催化分解澱粉、蛋白質、脂肪等。製麴以不同用途的麴菌孢子作種麴，用米粉、蒸熟的米飯或熟大豆等作原料發酵製成。

因為酒是酵母菌的尿液，酵母菌當自己尿液濃到一定的程度，就會受不了而掛掉，所以人類一般是不可能得到 15% 以上酒精的酒，但是一項技術性的突破，徹底改變了酒的世界。蒸餾就是不折不扣的技術活，要能夠掌握火候、冶煉金屬、控制溫度高低，還要能製造出足以承受高壓的氣密器皿。有了蒸餾技術，東西方才出現了一堆烈酒，許多中國古裝片裡古人豪氣地大口喝白酒，非常不科學！因為過去古人喝的酒大多是如黃酒的釀造酒。

製作蒸餾酒，酒廠也在空氣中釋放出來出易揮發的酒精。去年參觀某家著名酒廠，看到酒廠的牆上、天花板長出的黑色、不甚美觀的黴菌，讓人有些驚訝。《酒的科學》指出，那些黑色的黴菌，其實就是靠揮發出來稱作「天使的分享」(The Angels’ Share) 的酒精而活的。書中還提到有家酒廠附近的鄰居飽受黑色的黴菌的困擾，專家也束手無策。

釀酒的蒸餾器。
圖／pixabay

我們都知道酒是愈陳愈香，老酒比新酒還高貴。西方的一些烈酒如白蘭地和威士忌的熟陳，還需要靠橡木桶，這些陳年佳釀如琥珀般的色澤，就是來自橡木桶。一些釀造酒，如紅酒也需要木桶中的某些特質，讓平凡、青澀發酵葡萄汁液緩慢轉化為芳醇、圓潤的葡萄佳釀。不同地區產的橡木桶也不同風味，例如美國橡木桶的威士忌有香水味，而法國橡木味道更像是香草和奶油糖。

東西方酒的熟成方法不一而且五花八門各有學問，不見得只用到木桶。有次我朋友給我喝兩瓶啤酒，一瓶平淡無奇，一瓶令人驚艷，兩瓶都來自同一批釀造，差別只是超好喝那瓶在陶土罐中熟成過，陶土有許多細微孔洞，裡頭不少成份有催化劑的效果，能夠產生許多芬芳的酯類。他朋友就靠製作陶土罐的獨門技術致富。

品酒也是門大學問

除了釀酒是門藝術，品酒當然也是。《酒的科學》提出不少問題，例如我們要如何說出酒的味道呢？品酒時，我們該用什麼方法將口中的主觀感受連結到我們對酒的客觀認知，包括它的成分及製造方式？品酒也非用口而已，還要觀察酒的色澤、聞酒的香氣、嚐酒的滋味，連如何吞吐都有學問。酒，尤其是葡萄酒，更講究如甜度、酸味、澀度、果味、酒體等感受。只有極少數人是天才的品酒天才，我們一般人都要透過學習來懂得體會酒的美好，是一件很有樂趣的事。

圖／giphy

《酒的科學》指出，雖然酒被人類特意製造的歷史也有一萬年了，又經過近代科學家超過一個世紀的鑽研，然而人類至今還是無法完全明白微量酒精對身體造成的影響，只是大概知道小酌對身體健康是有益的。不過大量飲酒，尤其是喝了混酒，當下是很爽快，第二天卻有一大堆罪要受，宿醉的暈眩、頭痛、口渴、疲憊、噁心等等症狀可以讓人一整天毫無生趣和活力。每次嚴重宿醉都讓我至少一週看到酒就想吐。如果有人能研發出預防或治療宿醉的特效藥，應該會發大財吧？

《酒的科學》也談到，為了理解酒中玄妙，人類撬開了酵母與相關微生物探究生物之謎，原本粗率難控的馴化農活，演進成為擁有基因工程的精準模式。在實驗生物學，酵母菌是好用的模式，因此在 1996 年成了第一個有全基因體定序的真核生物。

圖／pixabay

小酌品酒是件有益身心而充滿生活情趣的事，但能懂酒的科學，又是更上層樓的樂趣，一邊小酌的同時，也來翻翻令人有很多驚喜的《酒的科學》吧！

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】，並同步刊登於The Sky of Gene。

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我們曾在讓人好玩又好學的「數學遊樂場」，在台灣有嗎？一文中，分別介紹了美國華盛頓 Harry Thomas Sr. playground 與竹北嘉豐數學公園，也一起思考了臺灣的數學公園是否能能夠掙脫對數學的貧乏想像與設計［1］。那麼，還有沒有更多有意思的數學公園呢？

數學花園概念圖。圖片來源／Tekniska museet, Sweden授權

2018年的夏天我前往瑞典參加 Bridges 2018全球數學藝術展覽與會議，在抵達瑞典科技博物館（Tekniska Museet）時發現了他們令人驚艷的「數學花園」（The Mathematical Garden）。這個於2017年9月開幕的數學花園是動物園島（Djurgården）博物館園區的最新景點［2］，也是個令人興奮、融合數感、美感、身體感於一體的北歐數學遊樂場！

數學是描述宇宙秩序的學問，在生活中無所不在並且千變萬化，以圖樣、對稱、數列、碎形、黃金比例的形式存在於自然、藝術、音樂或是人類科技中；而數學花園提供了各種互動體驗，讓來到博物館的遊客可以自由探索數學的樂趣。接下來就讓我開始介紹數學花園的各項設計吧［1］！

家裡也好想有一組的五邊形鋪磚

從博物館的大門開始就有玄機：我們都看過磁磚是四邊形、六邊形甚至是三角形，但你有看過連續的五邊形鋪磚嗎？（延伸閱讀：五迷們難以達成的願望之一：用正五邊形磁磚鋪地板）如果沒有，現在就讓你看看！博物館大門口的五邊形鋪磚，這是業餘數學家瑪喬里．賴斯（Marjorie Rice，1923-2017）所設計的。原本只有高中學歷的她，讀了人稱葛老爹的科普專欄作者葛登能（Martin Gardner，1914-2010）在《科學美國人》的專欄後，開始研究起這個題目，並且發展了一套系統最終找出四種新型態的凸五邊形鋪磚［3］。

博物館門口的五邊形地磚來自瑪喬里．賴斯的發現。攝影／Shark Lin

不過由於瑪喬里．賴斯去年（2017）離世，今年Bridges開幕演講也邀請了數學家桃樂絲．舒特內德（Doris Schattschneider），聊聊這位家庭主婦在數學史上留下的傳奇故事［4］。

用雙腳走出答案的數學迷宮

面向博物館右側的是兩個看似簡單但其實相當狡猾的數學迷宮，在螢幕前面讀這篇文章的你，不妨也照著下圖圖說的規則試著解謎看看吧！我和我與會的小夥伴可是嘗試了好幾天才解出來啊！

從起點到終點，穿過線條的顏色必須紅藍相互交換，不能連續穿過同個顏色（Every other blue, every other red maze）。攝影／Shark Lin

一個人玩迷宮不夠過癮的話，在數學花園裡也可以揪夥伴一起玩。博物館門口兩側佇立著像盤子一般的拋物面，可以讓人試著找到拋物面的焦點後說悄悄話，問問你的夥伴在另一邊聽不聽得見？

Parabolic dishes，攝影／Shark Lin

不只有數感，再來點音感吧

英國數學家希爾維斯（James Joseph Sylvester，1814-1897）曾說過：「難道不能形容音樂是數學的感性，而數學是音樂的理性？」 （May not music be described as the mathematics of the sense, mathematics as music of the reason？）［5］

下圖右側高高低低的金屬管是由木琴構成，觀眾敲擊這些柱子會聽見不同音調但悅耳和諧的聲音，可以探索柱高與音調的關係培養數感與音感，進而演奏出屬於自己的音樂；左側地面則是石頭製成的黑色木琴，敲擊時的動作就像是在打鼓一般有韻律感。

音樂裡的數學區（musical mathematics），攝影／Shark Lin

覺得只用手敲玩音樂不夠？在數學花園還可以卯起來大跳特跳。圖中最右方兩個女孩正在九宮格金屬板上遊玩，藉由身體感的律動撞擊下方的金屬片製造出悅耳的聲音，就像在一台數學跳舞機上盡情舞動；另一個可以踏上去的遊具是前方的白色柱子，其高度代表不同的分數，如1／7、1／6、1／2、1／1，呼應音樂裡不同音之間的頻率比關係，踏在上方就像是踩高蹺需要專注才能平衡。

自然界無所不在的數學密碼

造型靈感來自鸚鵡螺線（nautilus shell）的滑梯，兼具數感、美感以及遊樂場設計中重要的身體感，讓孩子在攀爬時覺得十分刺激且充滿挑戰性，對於數學有多重體驗與記憶，不只是課堂的考題。

鸚鵡螺線滑梯（The nautilus slide），攝影／Shark Lin

自然界之中無處不藏著數學的密碼，除了滑梯之外，還有以瑞典數學家科赫命名的科赫曲線（Koch curve）之造形柵欄，依照費氏數列分支的亭子，以及遊樂場地面貫穿整個數學花園的黃金螺線，希望讓大家從自然中認識黃金比例、費氏數列與碎形。

科赫曲線（Koch curve）柵欄與費氏數列涼亭。攝影／Shark Lin

不僅如此，附近還有一些箱子種植向日葵與雛菊，會議結束約一個多月遇上向日葵收成，科技博物館邀請 Bridges 2018 的與會數學家、藝術家提供名字與一句想對孩子說的話，將綁在向日葵上面分送給5至7歲的孩童，讓他們可以認識來自世界各地的數學家與藝術家。

認識世界各地不同的人和文化還有不一樣的角度：數學花園的魔方陣（magic square）並非僅以傳統西方的視角詮釋，而是以中國傳說故事裡在洛水出現的神龜背上刻的九宮花紋或圖點呈現［6］；一旁可讓孩童攀爬的柱體高度則是呼應龜殼上的點數。

洛書神龜與魔方陣。攝影／Shark Lin

最後是由許多三角形構成的大型多面體遊具，小孩與大人可以踏著繩子攀爬，需要身體的協調、平衡以及對於踏點的判斷，才能順利在多面體中穿梭與擺動。

三角形構成的多面體遊具。攝影／Shark Lin

而其中最數學的玩法，是數學家亨利·西日曼（Henry Segerman）號召的手牽手360大合照，大家都玩得不亦樂乎。

數學花園體現了數學蘊含的美感與樂趣，我在Bridges 2018期間，每天在科技博物館前都看見許多民眾帶著孩子，共同探索與體驗這些好玩的遊具。若是來瑞典旅行，別忘了造訪這座兼具數感、美感與身體感的數學花園；而我深深期待，台灣未來也能有充滿數學想像力的戶外場域。

註釋

數學花園在設計上分成四大類，分別是：

1. 自然中的數學（mathematics in nature）
2. 音樂裡的數學（musical mathematics）
3. 演算法、最佳化與迷宮（algorithms, optimization and mazes）
4. 形狀、胚騰、鋪磚（shapes, patterns and tessellations）

由於說明牌的遊具規劃與現場有少許出入，因此本文並未詳列四大類型的每個遊具，而是選擇介紹互動性與趣味性較高的設計。在官方網頁中，策展人Lars Paulsson也有建議幾種玩法。

參考資料

1. Shark Lin，「讓人好玩又好學的「數學遊樂場」，在台灣有嗎？」，2017
2. The Mathematical Garden – Tekniska museet，2017
3. UniMath，[幾何學突破] 發現凸五邊形鋪磚的第 15 型，2015
4. Doris Schattschneider, Marjorie Rice and Her Pentagonal Tilings, Proceedings of Bridges 2018: Mathematics, Art, Music, Architecture, Education, Culture, 2018
5. 蔡聰明，音樂與數學：從弦內之音到弦外之音，1994
6. 趙崇良，失落的古文明：「河圖洛書和八陣圖」之我見，2010

• 本次旅行獲得財團法人國家文化藝術基金會國際交流計畫補助。

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炎炎夏日上山露營，你已經噴了兩層的防蚊液，還是被蚊子叮成紅豆冰；反觀你的朋友穿了短袖短褲也沒噴防蚊液，居然毫髮無傷。於是你上網查很多資料，資料寫說酸性體質的人容易被蚊子咬，又有人說胖子比較容易被咬，甚至有人認為跟血型有關。然而科學上真的是這樣嗎？

到戶外郊遊要慎防蚊子叮咬。圖/pxhere

警告！蚊子警報！

全球有三千多種蚊子，不過讓你恨得牙癢癢的其實只占少數幾種，因為大部分的蚊子是機會主義者，環境中有什麼就叮什麼，不會細分你是人、是雞還是豬。但可能隨著人類密集社群的形成，有些蚊子演化出專門叮咬人類的偏好¹。

這些蚊子帶給人類的傷害遠遠超過紅腫搔癢，諸多疾病像是登革熱、茲卡病毒、黃熱病、屈公熱都是透過蚊子傳播。根據世界衛生組織 (World Health Organization, WHO) 的統計，每年大約有 3.9 億人感染登革熱，症狀包括發燒及出疹，甚至可能嚴重出血或器官衰竭²；而茲卡病毒則會造成孕婦垂直傳染給嬰孩，使嬰孩的腦部發育異常³。因此了解蚊子叮咬背後的機制對疾病的防治也有很大的幫助。

台灣 2018 年登革熱的本土病例。
圖／衛生福利部疾病管制署傳染病統計資料查詢系統

真的有蚊子特別愛叮人嗎？

的確，蚊子也是會挑的。普林斯頓的教授在 2016 年發表了一篇文章，回顧了為什麼有些蚊子對人類這個物種特別感興趣的研究¹。這篇文章提到了早在 1970 年代，科學家就以實驗證明了「不同種的蚊子對人類的偏好程度有所區別」。

他們的實驗相當有趣（如下圖）：首先，他們將蚊子關在籠子裡，並在籠子內持續吹風。再將人類的手或是天竺鼠（以代表不同的物種）放在上風處，接著找出哪些種類的蚊子會選擇人類。在這個實驗裡，他們使用埃及斑蚊的幾個不同的亞種：Suspecies Aegypti（灰色） 和 Subspecies Formosus（黑色）。實驗結果顯示 Aegypti 這個亞種跟 Formosus 相比，Aegypti 明顯偏好人類的皮膚。即使同樣是埃及斑蚊，也不見得都愛吸人類的血。

左圖是實驗示意圖：橘色代表人類的手，藍色代表的則是可憐的天竺鼠：風從手和天竺鼠這一側吹過，讓蚊子接受到氣味之後可以選擇要叮誰；中間這張圖是天竺鼠和人手分別對蚊子的吸引程度；右圖則是呈現蚊子的偏好，可以看到灰色的亞種比較偏好人類的手。
圖／研究

二氧化碳與乳酸，鎖定！

蚊子之於二氧化碳，就如同狼人之於滿月（嗷嗚 ～）。

圖／pixabay

蚊子總是傾向飛往二氧化碳濃度高的地方，也因為如此，經由呼吸和皮膚釋出的二氧化碳，可以被距離獵物 30 公尺外的蚊子感應。

除了二氧化碳，文獻中也提到乳酸也會吸引蚊子。乳酸存在於人類的汗液以及口腔當中，是細菌分解醣類的產物，也是運動時肌肉在行無氧運動時的代謝產物。乳酸可以加強蚊子的嗅覺系統對二氧化碳的反應，因此如果汗液中有較高含量的乳酸便更容易吸引到蚊子。

除了上面提到的二氧化碳和乳酸之外，阿摩尼亞、丙酮或是羧酸類都是會吸引蚊子的分子。

埃及斑蚊和白線斑蚊的腳上都有黑白相間的條紋，是傳播登革熱的元兇之一。 圖／wiki

皮膚上的房客

此外，近年研究發現體表的微生物也是吸引蚊子的原因之一⁴。

人體的皮膚上住著數以萬計的微生物，他們大多是無害、不會致病的細菌或真菌，這些微生物會揮發出有機物質。對於蚊子來說，這些有機物質可能就像是調味料一樣，會讓你皮膚的氣味更加芬芳。根據不同的生活環境以及生活習慣，每個人身上的房客都不太一樣，這就是造成蚊子在人群中有不同偏好的原因之一。所以嚴格來說，如果蚊子特別愛騷擾你，牠愛的可能是微生物（發出的氣味），並不是你。

現在我們知道了蚊子可能會偏好表面存在某些微生物所造成的氣味，不過尚未清楚解答的是：究竟哪一種蚊子喜歡哪一種微生物發出的味道？如果能明確的瞭解哪些體表微生物會吸引蚊子，也許可以藉由改變生活習慣或衛生習慣來改善蚊子叮咬的問題。

如果能明確知道哪些體表微生物會帶來吸引蚊子，也許可以藉由改變生活習慣或衛生習慣來改善蚊子叮咬的問題。
圖／flickr

更多研究釐清之前，釜底抽薪在蚊子出現前就跟牠們說 bye bye 可能是最省事的法子了。在登革熱等疫情發生前就應該移除生活環境中的積水容器，或是至少每周清洗一次，從源頭就杜絕蚊蟲的滋生，來降低透過蚊子傳播的疾病。

我們應該從源頭就杜絕蚊蟲的滋生，來降低這些透過蚊子傳播的疾病。
圖／pixabay

參考文獻：

1. Current Biology. Genes and Odors Underlying the Recent Evolution of Mosquito Preference for Humans. 2016. Carolyn S. McBride.
2. WHO 登革熱統計資料
3. WHO 茲卡病毒資料
4. Current Opinion in Insect Science. Chemical signaling in mosquito–host interactions: the role of human skin microbiota. 2017. Willem Takken. Niels O. Verhulst.

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編按：相信背過元素週期表的各位對釙 Po 這個化學元素不算陌生，這個原子序 84 的放射性元素除了特別難念外，還有著致命的危險性……

壽司當前，不戰而「釙」：窺探俄羅斯前特務之死

各位或許聽過釙這個名詞。

它是放射性物質，就是那個塗在壽司上……好啦好啦，其實就是二○○六年前蘇聯國家安全委員會（簡稱 КГБ，英譯 KGB）／今俄羅斯聯邦安全局（簡稱 ФСБ，英譯 FSB）幹員亞歷山大•瓦爾傑洛維奇•利特維年科暗殺案中所使用而聲名大噪的那個元素。

2006年被釙暗殺的利特維年科。圖/聯經出版社提供

利特維年科因為吃了釙，導致體內曝露而身亡。

釙的同位素全都具有放射性（會釋放輻射），根據推測，暗殺當時所利用的應該是釙 210。

釙 210，一般是出自於核子反應爐的人工產物，不過在自然界中也有一定程度的含量。有可能讓各位攝取到釙的途徑是：菸草。肥料中含有的放射性物質衰變後產生的釙 210 會附著在菸草的葉片上。由於抽菸是燃燒菸草後吸食，所以抽菸會攝取到釙。

根據輻射醫學綜合研究所的評估（《吸菸者實際吸入的輻射劑量評估──菸草含有的自然起源放射性核種》，岩岡和輝、米原英典、 RADIOISOTOPES, 59,733-739 (2010)），一天吸食 20 支菸的人，一年的受曝量大約是 190 微西弗。雖然這個程度屬於不需要管制介入的程度，在危害健康的受曝程度（每年 1 毫西弗）以下，不過還是要提醒各位避免吸菸過量。

泰國 Mild Seven Lights 香菸的肺癌圖像。圖/聯經出版社提供

提到吸菸過量，上圖是在泰國販售的七星柔和淡菸的包裝，包裝上的圖像是不是很嚇人呢？那是罹患肺癌的肺臟。泰國規定警示畫面必須占香菸盒面的 85％ 以上。以這種下場看來，這菸哪裡溫和，哪裡清淡了呢？！

而這樣嚇人的釙元素，在美國竟然以令人意外的形式──商品靜電刷的形式販賣流通。為黑膠唱片去除表面塵埃的刷子竟然用上釙元素！

販賣凶器？美國用釙做清潔用刷子

去靜電刷毛根的金屬片中含釙。圖/聯經出版社提供

請參考上圖，刷毛根部有金色的金屬片（ ），就是這片金屬含有釙 210。釙 210 會釋放 α 射線，將空氣分子變成離子，因此能幫助去除靜電。美國竟然允許會釋放 α 射線的釙 210 以去靜電刷的商品形式在市場上販售流通！

我只能說，這非常符合美式大膽作風。只要透過網路訂購，在日本應該也買得到它。

我並不打算在本書詳談輻射。各位大概知道 α 射線的射程很短，在水中（在人體內也是）大約只能穿越數十 μm（微米）的距離。假如我碰觸這把去靜電刷的金屬片，α 射線只到我的皮膚層就會完全停止下來。但是，α 射線行進數十 μm 後停止下來這件事，代表 α 射線的能量影響了這數十 μm 範圍內的所有皮膚──對行進路線周圍的細胞造成重大損害。

簡短地說， α 射線進入體內會造成重大傷害。而這正是暗殺前俄羅斯特工亞歷山大•瓦爾傑洛維奇•利特維年科的手段！

因此，假如要以這種方式利用釙 210，絕對要防範它以粉末等形式侵入人體，製作過程也要避免它暴露在外。只要做好防範，就能輕鬆裝置相關製造設備。如此因應而生的製造方法就是之前所提到的：現代煉金術。

這回不用等價交換：現代煉金術讓你安全製造釙製品

首先，準備好銀金屬板。先為銀板鍍上鉍金屬，接著再鍍上黃金。這麼一來就可避免鉍暴露在外。然後使用核反應器，對板子照射中子，使鉍的原子核吸收中子而轉變成釙。

只要使用這種方法，釙就不會在製造過程中直接暴露在外，所以（除了核反應器以外），即使沒有特別的設備也能安全地製造釙製品。這就是實用的現代煉金術的實例。

現代煉金術，不用特殊設備也能安全地製造釙製品。圖/Wikipedia

順帶一提，利特維年科遭暗殺時，日本曾流傳「唯獨俄國有能力準備釙，所以是俄國犯案」之類的說法。不過，採信這種說法的人，不知又是如何看待美國稀鬆平常地在市面上販售去靜電刷一事呢？

本文摘自《跟著怪咖物理學家一起闖入核子實驗室》，2018 年 6 月，聯經出版。

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特殊槍管式構造：牽一「管」而動全身

要了解原子彈的構造，得從最單純的槍管式構造開始說起。

槍管式構造使用在史上第一顆實戰原子彈 Mk-1，代號：小男孩 Little Boy，也就是投在廣島的那顆原子彈。它準備了超過臨界質量的鈾 235 核心，並且將核心分成兩份。當兩份核心單獨分處於兩端時，兩端的質量分別都在臨界質量以下。直到起爆的時候，才一鼓作氣地將兩份核心合為一體，使質量超越臨界質量。

內部的砲管構造，兩端的核心分別配置。圖/聯經出版社提供

基於這種裝置辦法，它的內部採用類似砲管的構造，在砲管的兩端分別配置分割成兩份的核心。然後，在其中一份核心裝設使用一般炸藥（稱為推進劑）的起爆裝置，待推進劑爆炸，即可促使同一端的核心在砲管中朝反方向移動。

啟動物也是，分割成釙與鈹，分別裝設在兩份核心。在說明啟動物時曾提到，釙與鈹只要在空氣中相隔 4 公分以上，就能超越 α 射線的射程，啟動物也就不會啟動。

推進劑起爆，核心加啟動物那一端在砲管中往對向移動，核心的總量於是在合體的瞬間超越臨界質量，同時間，啟動物啟動，釋放中子，促成超臨界狀態──發生核爆。

欠缺失效安全模式，投彈前一刻才裝上起爆裝置

槍管式的優點是構造單純，不過也存在重大的問題。首先，

槍管式的核心只使用鈾製作。

至於不使用鈽的原因，請容我留待稍後說明。濃縮數十公斤的鈾異常艱辛，為了節省試驗消耗的鈾，這枚並未經過試驗，就被直接投入實戰。

槍管式的另一項重大問題是：

安全性。

如同前述說明，只要單方面的核心往管中央移動，就能引發核反應。不僅構造單純，就連啟動也簡單。一般而言，一失控就會造成慘重災情的機械或裝置，會被限定在所有條件都順利到位的情況才能啟動。換句話說，我們會希望，只要有任何一項非在意料之中的不適當情況出現，它就無法作動。這稱為失效安全（fail-safe）模式。然而，槍管式原子彈並不存在失效安全模式。

所以美國對廣島投彈的實況是：在缺乏起爆相關裝置的狀態下出擊，直到投彈前一刻才裝上起爆裝置。所以當時，能組裝起爆裝置的技術人員必須隨機待命。正因為它如此欠缺安全性，在處理上尤須謹慎。

小男孩的核心所使用的鈾 235 僅僅 50 kg，其中真正發生核分裂反應的量卻只有 1 kg。也就是說，費盡千辛萬苦濃縮精煉得來的鈾的絕大部分都沒有發生反應。而且其餘的鈾，也因為受到最初發生核分裂反應的部分爆炸之影響，而飛散至四處。

總而言之，小男孩的效率一點也稱不上好。

小男孩採用槍管式構造，體型細長。圖/聯經出版社提供

不容小覷的超級男孩：個頭小巧、威力無窮

儘管如此，小男孩的威力還是一般炸彈（化學反應型的炸彈）所無法比擬。小男孩的能量高達 60 TJ。一般而言，核武器的威力以「相當於幾公噸的 TNT 爆炸所產生的能量」的表現方法呈現。TNT（三硝基甲苯，俗稱黃色炸藥）為一般炸藥，它的爆炸能量定義為：每 t（公噸）4•184 GJ（十億焦耳）。小男孩的爆炸威力是 60 TJ，經過換算則相當於 15 kt 的 TNT。

核爆造成的蕈狀雲。圖/Wikipedia

換句話說，相當於引爆 15000 t 的 TNT。而 15000 t 又相當於重巡洋艦的重量。請各位想像一艘全部用火藥建造的重巡洋艦，這樣應該就不難想像它的威力—簡直誇張到荒謬的程度。而那麼龐大的威力，竟然只消一枚原子彈就能實現！只需要一架轟炸機，就能運載 15000 t 的爆炸當量。看在這樣的報酬率，當然是哪個國家都會拚了命地去開發原子彈吶。

本文摘自《跟著怪咖物理學家一起闖入核子實驗室》，2018 年 6 月，聯經出版。

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食品安全近年引發許多焦慮，臺灣的食安政策究竟該如何制訂，才能讓大家吃得安心放心呢？本系列以歐盟、英國、美國、加拿大、中國等國為例，整理歸納系列文章，邀請大家破關點技，點好點滿成為食安鬥士。

• 前一篇請見：英國和歐盟食安簡史│食安簡史3：盟友與豬隊友

2014 年爆發餿水油的事件重挫台灣的國際形象，甚至連台灣熱銷的面膜都有國家拒絕上架¹。

食品汙染與食品詐欺

據估計，全球食品詐欺一年的不法金額高達 150 億美元²，而我國在 2014 年的餿水油事件裡約損失約 120 億台幣的貿易金額，其中日本、荷蘭、義大利等國甚至禁止我國商品進口¹，食品的詐欺犯罪在全球都已成了嚴重的問題。

在食品汙染的案件裡，台灣最著名的就是民國 68 年，發生在彰化的多氯聯苯毒油案，超過兩千人受害。而在喜歡生食的歐美國家裡，細菌汙染則是個嚴重的問題，近年來著名的案件是德國在 2011 年從埃及進口受到細菌汙染的種子，培養出的毒豆芽菜造成四千多人中毒、四十餘人死亡。

食品詐欺和食品汙染的區分。 圖／作者提供

在國際貿易日漸複雜的今天，跨國食品鏈已非稀奇的事，不論是無心造成的食品汙染，或黑心商人蓄意的食品詐欺，調查上都十分不易。以 2013 年歐洲爆發馬肉假冒牛肉案件，其中就涉及英、法、羅馬尼亞等十餘國，不僅追查困難，更表現出境外食品原料管理參差不齊的現實。而 2016 年彰化地檢署敗訴於頂新向越南購買豬油案，也顯示出跨國食品鏈難以監控、掌握的事實。

而2008 年爆發三聚氰胺中國毒奶粉案件時，我國衛生署長更因溝通失妥而下台，顯示現代的政治家、政府部門都需要科學風險評估來支持自己的施政、提升風險溝通技巧。有鑒於歐盟建置歐洲的食安制度完善，成效享譽全球，本篇文章以三起案例來一窺歐盟處理各種類型的食安事件，進而提供我國參考。

【案例一】進口食品汙染：來自印度的殺蟲劑

台灣的天然資源稀少，常從各國進口原料製成食品（如：頂新向越南進口豬油）。而國外的原料不見得都是安全的，且更可能在食安管理上糟糕至極，2007 年來自印度的殺蟲劑汙染就是一例。

2007 年，瑞士通報歐盟食品與飼料快速警報系統 (Rapid Alert System for Food and Feed, RASFF)，來自印度的瓜爾膠 (guar gum) [註1]，裡面的殺蟲劑：五氯酚 (pentachlorophenol) 竟超標一千倍。歐盟決議所有來自印度的相關產品，只要做為食品或飼料用途，都必須檢附所在地的實驗室分析報告。

而兩年後，歐盟再次派員調查印度瓜爾膠生產流程，認定該產業自主管理效果沒有改善，且此為整體產業的弊病，遂決議提高標準，來自印度的瓜爾膠相關產品，需檢附 ISO 合格實驗室之報告，並且內容須載明測量結果、分析極限、結果不確定度等數據¹。

瓜爾膠在台灣屬於食品，無添加限值規範，常被添加於：冰淇淋、和菓子等食品中。圖／pixabay

【案例二】歐盟本地食品汙染：戴奧辛汙染

戴奧辛汙染常在各種工業裡出現，食品工業也不能倖免，即便是先進的歐盟，也偶有食品遭到汙染，因此歐盟累積了許多經驗來科學化地規範戴奧辛汙染。

2008 年，愛爾蘭在例行的檢查時，赫然發現豬肉裡的戴奧辛超標 100 倍。愛爾蘭立即關閉豬肉源的農場，同時透過快速警報系統告知各會員國。經調查後，發現汙染源來自飼料製程的單點，因此歐盟執委會依食安局的風險分析報告做出簡單明快的管理方針¹，快速且壯士斷腕的策略，成了食安管理中的一個特色案例：

1. 回收 9-12 月的愛爾蘭豬肉。
2. 含有愛爾蘭豬肉 20% 以下的食品，不需回收。
3. 含有愛爾蘭豬肉 20% 以上的食品，需檢附報告，若資訊不明、無報告者，以回收處置。

戴奧辛汙染愛爾蘭豬肉後，歐盟執委會宣佈回收9-12月的愛爾蘭豬肉，因此這間超市架上的愛爾蘭豬肉全部消失，只剩下丹麥的豬肉可供選購。　圖／ wikipedia

而德國在 2010、2011 年也發生戴奧辛汙染飼料的事件，因此設計了一組簡單易懂的規範，以決定是否關閉農場：

1. 綠燈：飼料和食品中的戴奧辛濃度低於歐盟標準的 0.5 ng/kg，農場視為安全不關閉。
2. 紅燈：濃度超過標準，農場關閉。
3. 黃燈：濃度未明，汙染需視為「最糟情況」！農場必須關閉！。

由上述兩例可以看出，歐盟在歷經多次戴奧辛汙染後，針對類似案例已經採取科學的風險評估，以高標準來尊重消費者安全以及廠商的利益，並且以最簡單易懂的方式告訴消費者和廠商，來達到有效的風險溝通¹。

而反觀我國，行政院和食品藥物管理署對於食品安全皆有各自的分級版本，甚至食藥署對於進口和國內食品也有不同標準¹，未能統一的說法令人混亂，無法達到有效的風險溝通，難以確立政府的公信力。

【案例三】跨國造假：掛牛肉賣馬肉

「食品詐欺」是指商人刻意欺騙消費者，以不實或劣質的物質混入食品中，獲取不當的利益，如：大統長基以棉籽油假冒橄欖油；胖達人以人工香精謊稱天然麵包。而在 2013 年爆發的歐洲假牛肉事件也屬於食品詐欺案件。

2013 年，歐盟食安局已經運作超過十個年頭，旗下的歐盟食安實驗室 (European Union Reference Laboratories) 、快速警報系統已通過多次考驗，而相鄰的愛爾蘭和英國，各自設立了愛爾蘭食品安全局 (Food Safety Authority of Ireland) 和英國食品標準部 (UK Food Standards Agency) 也和歐盟的食安機構合作良好，昔日狂牛症的陰影似乎早已遠去。但在 2013 年，爆發了嚴重的跨國食安詐欺，而且這次又是牛肉，更精確的說，是那些大家以為是牛肉的東西^{3, 4}！

上層：受到廉價馬肉偽造牛肉而下架的超市。左下：牛肉千層面。右下：用馬鈴薯和碎肉烹調而成的法國菜。圖／wikipedia

有些牛肉漢堡裡，完全沒有牛肉

2013 年的新年假期結束沒多久，愛爾蘭食安局竟在超市的牛肉漢堡裡檢出馬肉的 DNA。訝異之餘，當局立即透過快速警報系統通知歐盟會員國。臨近的英國食品標準部 (UK Food Standards Agency) 隨即開始分析，僅花了 1 個月的時間，就公佈了上千件商品的檢驗結果⁵，總共有 17 類商品含有假肉，英國政府同時將證據交由歐洲刑警組織進行跨國追查；而歐盟決議動用 250 萬歐元，對全部會員國的牛肉產品進行分析，僅僅花了 2 個月的時間，結果就出爐了。

將近 10% 的牛肉摻有假肉，甚至部份產品還含有禁藥，跨國食品詐欺案頓時升級成了危害民眾健康的案件⁶。而此假牛肉的案件，從愛爾蘭在 2013 年的 1 月中通知會員國，至 4/15 歐盟公佈檢驗結果，僅歷時 3 個月，就完成了超過三千件樣品的測試（英國食品標準局測試超過五千件），展現出歐洲食安警報網結構之緊密、決策明確且資源充沛，確實值得我國參考學習。

台灣近十年的食安事件，幾乎都是食品詐欺

參考我國近十年來的食品安全事件，幾乎都是食品詐欺案，多半為惡意添加非正常飲食行為用之物質（如：大統長基在油品內添加銅葉綠素、中國三鹿企業在奶粉內添加三聚氰胺等），由於食品詐欺的特色為常規科學檢驗、常規查廠、醫院報告都很難發現，因此要如何提高廠商違法門檻、增加優良廠商獲利誘因，需要政府和民間共同努力，尋找一個能讓優質廠商和消費者能互利共生的生態系吧。

歐洲、台灣重大食安事件年表。（點圖放大）圖／作者製表

註解

• [註1]：瓜爾膠為瓜爾豆的提取物，可作為食品增稠劑。

下一篇請見：歐洲食品安全局│食安簡史5：新手培訓中心

參考資料

1. 林昱梅（2015）論食品安全管理法制中之預防原則：以歐盟與臺灣為中心。台大法學論叢。國立台灣大學法律學院。中華民國
2. 譚偉恩（2015）論跨國食品詐欺及其治理。全球政治評論。國立中興大學。中華民國
3. Horsemeat scandal: Review urges UK food crime unit。BBC 新聞網
4. Q&A: Horsemeat scandal。BBC 新聞網
5. Horsemeat scandal: Withdrawn products and test results。BBC 新聞網
6. 洪德欽 (2015) 歐盟食品安全制度對臺灣食安改革的啟示。台大法學論叢。國立台灣大學法律學院。中華民國

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食品安全近年引發許多焦慮，臺灣的食安政策究竟該如何制訂，才能讓大家吃得安心放心呢？本系列以歐盟、英國、美國、加拿大、中國等國為例，整理歸納系列文章，邀請大家破關點技，點好點滿成為食安鬥士。

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想到歐盟食安局上班嗎？你必須具備解決跨領域問題的能力！

攸關民眾健康的食安危機，得適用積極預防原則──歐盟食安綠皮書

在歷經狂牛症風暴二十年後的今天，歐洲的食品安全管理已被視為全球的典範之一¹，原因可從當初歐洲慎重的規劃裡看出一些端倪。

英國爆發狂牛症的隔年，歐盟隨即頒布食安綠皮書 (a Green Paper on General Principles of Food Law in the E.U.) ，闡明了攸關健康的食安問題，應當採用合理的預防原則：「若資訊不完整，或科學證據暫無法獲得完整的風險評估，以致無法獲得結論時，得適用預防原則」²。此科學性的積極預防原則，貫穿了未來歐洲食安管理的精神，替現今建立了良好基石。

歐洲食安局在義大利帕爾馬（Parma）的總部。圖／wikipedia

健康對上經濟，食安問題會轉彎？

食品安全攸關多數人的健康，一旦危害發生，其損傷則難以回復，管理方應採取風險敏感導向的積極預防策略。

英國爆發狂牛症後的 1998 年，英國向歐洲提出申請取消牛肉輸出之禁令，歐洲法院駁回要求，其判決說明：「若危害的存在與範圍尚未確定，管理機關可在未釐清之時，採取保護措施。」從此歐洲面對嚴重的食安危機，偏向積極預防的處理原則²。「積極預防」的概念就是採取「風險敏感策略」，當危害存在可能性時，得暫時採取合理的管制措施。這是因為食品安全攸關多數人的健康，一但危害發生，其損傷則難以回復，因此無法完全適用於科學實證主義。為確保歐盟的高度健康保護標準，得採取暫時性之風險管理措施²。

兩年後的2000 年，歐盟公布食品安全白皮書 (a White Paper on Food Safety)，內文說明歐盟民眾需要「從農場到餐桌」的全面性食安管理體制³。具體建議包括：風險系統的架構、飼料和食品追蹤系統、消費者至上、組織的透明性與民主性等。綠皮書和白皮書的建議，替未來的歐盟食安管理系統打下了良好的基礎⁴。

歐洲食品安全局。圖／wikipedia

國家存在之目的，不在打造一個零風險的環境，而是合理地降低人民生活的風險²

在食安管理的利害關係裡，政府身為人民權益的代理人，有義務向廠商要求合理的管制，但此管制不能、也無法無限上綱，因為要求廠商提供完全無風險之食品，在現實上是難以達到的要求。而此分寸的拿捏，則必須要仰賴如歐洲食品安全局 (European Food Safety Authority, EFSA)、英國食品標準局 (UK Food Standards Agency, FSA) 等科學機構的報告來制訂標準。以歐盟面對食品中的三聚氰胺和戴奧辛為例²，並非一昧的要求廠商零檢出，而是基於歐洲食品安全局的風險評估報告，制訂合理的濃度標準，此行為才符合國家存在之目的，才能真正確保人民的生活安全。

歐盟在 2002 年頒布的一般食品法中敘說，為達到保護建康和生命的目標，食品管理應當以風險分析為依據，而風險分析可分為「風險評估」、「風險管理」和「風險溝通」之架構，三者良好之運作，才能保護人民健康，並達到消費者至上的目的²。

風險分析架構之三個單元。圖／作者繪製

• 【風險評估】：針對特定物質、技術或事件，以科學上合理的方法，計算對健康不良影響之機率。簡單來說，是以科學方法調查風險的可能性和危害程度，並判斷是否可以接受。比方說在 2008 年中國三聚氰胺毒奶粉爆發時，歐盟食安局初期判斷人體接受度是 5 mg/kg，而在 2010 年時，重新考量科學證據後，下修成 0.2 mg/kg^5,6。
• 【風險管理】：指歐盟或會員國依照風險評估結果，並加入社會、經濟和倫理的因素，所發佈的行政命令或法律。比方說以 2008 年愛爾蘭發生戴奧辛汙染豬肉為例，歐洲食安局的風險評估報告判斷，只要愛爾蘭豬肉的比例在食品中的20%以下，就不會對人類的健康造成影響。而歐盟執委會也依此發佈回收命令：含愛爾蘭豬肉 20 %以下的食品不予回收；20 %以上或含量不明者全數回收。
• 【風險溝通】：是指由風險評估者、風險管理者、消費者和利益關係社群彼此互動，務必使消費者得到正確的知識，以消彌對風險的不理性恐懼。以台灣目前媒體傳播環境裡，假新聞、偽科學紛起，導致許多民眾相信虛假的食品安全資訊，使得「風險溝通」成了我國食品藥物管理署和農委會最艱辛，也最重要的工作。

電影《動物方程式》(Zootopia)，城中接二連三的肉食動物發狂事件，而市長疏於溝通及未透明的私下調查等，使得居民陷入一片恐慌之中。圖／IMDB

歐洲食品安全體制－歐洲食品安全局

在公佈食安綠皮書、白皮書後數年內，歐盟陸續成立了「食品安全局」、「食品安全實驗室 (European Union Reference Laboratories)」和「食品與獸醫管理局 (Food and Veterinary Office)」等機構，其職權如下⁷：

• 歐盟執委會：食安政策決策（風險管理）
• 歐盟食品安全局：風險評估、風險溝通
• 歐盟食品安全實驗室：系統性檢驗
• 歐盟食品與獸醫管理局：稽核歐盟和其他國家的食安管理
• 歐盟刑警組織：和各國警方合作，追緝不法案件

歐盟食安管理系統結構。圖／作者繪製

而在此體制中的核心，就是負責「風險評估」的歐洲食品安全局。而和過去的組織比較，歐盟食安局多了以下的特性：

• 【獨立】：歐洲食安局的目的是提供獨立整合的科學意見，讓決策單位面對食物鏈的潛在風險和實質問題能做出適當的決定。為了避免重蹈英國農、漁業食品部的覆轍，歐洲食安局直接向歐盟執委會負責，其預算由議會直接提供，其經濟上不受任何國家或歐盟其他組織的控制。 2014 年，歐盟食安局年度的預算為 6300 萬歐元，約 23 億台幣（註：台灣大學 2014 年的總支出約 160 億台幣）。並且為了強化歐洲食安局的獨立性，法律更賦予法律人格，及其職員享有豁免特權等地位⁴。
• 【跨領域的溝通能力】：由於食品安全是相當複雜，且極需公眾溝通技巧的領域。因此歐洲食安局在招募員工時，除了專業的科學能力考量外，另還特別著重具有跨領域的學識、處理複雜問題的能力、面對公眾有高度的溝通和傳播技巧的人才⁸。
• 【組織透明性】：英國政府在反省狂牛症風暴的過程中，認為部分政府單位隱匿疫情才導致如此嚴重的後果。因此在 2000 年成立英國食品標準局時，就強調組織的透明度，除涉及機密的會議外，所有的會議記錄都完全上網公開⁷。而隨後成立的歐洲食安局也沿襲了這個觀點，絕對不可以延遲公開報告，並且少數派的意見也會以予尊重，開誠布公⁸。
• 【公眾協商平台】：如同上方所述，食安管理牽涉到許多層面，包含消費者、農民、生產者、經銷商等，而政策的成功度，則仰賴產業鏈的每個關鍵團體都能理解政策的重要性。因此歐盟食安局會定期舉辦消費者論壇 ⁹。除了面對面的協商外，歐盟食安局也會利用媒體來向民眾報告目前協商、討論的進度，以求公開透明，同時廣納各方意見⁸。

相較於歐盟食安管理系統，我國食藥署和農委會在「獨立性」、「跨領域溝通能力」和「組織透明性」明顯較困乏。囿於公務體系組織法和政府財政的侷限，或許可從短期的方法著手：先和民間團體、企業組織合作，增加跨領域溝通的能力，漸漸提高政府和人民溝通的可親性；同時應鼓勵提高組織透明性，並從民眾較關注或科學性較高之議題（如：雞蛋、食源性疾病），公開每一次的會議記錄開始，詳細標註發言內容、少數意見，同時歡迎民間團體就會議記錄進行討論，不僅可收集民間意見、亦可提高民間和政府的互動程度，循序漸進地培養彼此互信的長久關係。

下一篇請見：英國食品標準局│食安簡史6：新手培訓中心

參考資料

1. 食力foodNEXT。第二期。食力出版社。中華民國
2. 林昱梅（2015）論食品安全管理法制中之預防原則：以歐盟與臺灣為中心。台大法學論叢。國立台灣大學法律學院。中華民國
3. 食品衛生管理法。立法院國會圖書館
4. 洪德欽（2015）歐盟食品安全制度對臺灣食安改革的啟示。台大法學論叢。國立台灣大學法律學院。中華民國
5.  EU limits imported Chinese food. BBC新聞網
6. EFSA reduces tolerable intake level for melamine. EFSA官方網頁
7. Klaus Jürgen Henning; Stefanie Freyberg; Susann Stehfest; Susanne Kaus; Gaby-Fleur Böl (2014) 2014年歐盟食品安全年鑑第三次更新和修訂版。聯邦風險評估研究所 (BfR) (www.bfr.bund.de)，德國柏林
8. 楊小敏、戚建剛 (2012) 歐盟食品安全風險評估制度的基本原則之評析。北京行政學院學報。5-11頁
9. 29th meeting of the EFSA Stakeholder Consultative Platform. EFSA官方網頁

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• 文/林傑│有點反骨的人類。談談科學，再談談文學。

你還記得在哈利波特第一集出現的阿辣哥嗎？牠擁有八隻腳八隻眼、巨大無比且毛茸茸的身軀，以及可怕的獠牙……這可怕的形象想必也曾出現在某些人的惡夢中吧？

不只是哈利波特，蜘蛛也是許多恐怖驚悚電影喜愛的元素之一。或許是被電影所影響，我們總覺得蜘蛛是種冷血無情、會吃人的八腳怪，但是，你有沒有想過，牠也有充滿母愛的一面？

你能想像長相可怕的蜘蛛也有充滿母愛的一面嗎？圖／By Neal Fowler @flickr

哺乳蜘蛛非新面孔！台灣也是牠的家

來自中國科學院昆明分院的科學家在雲南發現了一種蜘蛛，牠養育後代的行為與哺乳類動物相當類似，雌蛛不僅會分泌母乳給幼蛛喝，還會清潔牠們的巢穴，讓幼蛛在乾淨的環境下健康長大。

但這其實並非全新的物種，這種蜘蛛最早是於 1933 年在台灣發現的，當時的台北還被稱為台北州，發現蜘蛛的人則是日本學者齋藤三郎 (Saburo Saito)。而除了台北之外，台灣各地、中國東南部和東南亞都有發現這物種的蹤跡，許多野外攝影家的作品也有牠的身影。

這種蜘蛛的學名為 Toxeus magnus [註]，更多人稱牠為大蟻蛛。在分類學中，牠是屬於蛛形綱、蜘蛛目、蠅虎（跳蛛）科、蟻蛛屬。看看牠的外型，與我們熟悉的蜘蛛形象不太一樣，沒有毛茸茸的身軀（只有局部有毛）、沒有色彩鮮艷的斑紋，反倒有些樸素，長得就像螞蟻；若是到了野外，不仔細看，還很容易與黑棘蟻 (Polyrhachis dives) 搞混。

長得像螞蟻的大蟻蛛 (Toxeus magnus) 和一般的蜘蛛似乎有些不一樣呢！圖／By Sarefo, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

當時研究團隊在野外發現大蟻蛛的巢穴，裏頭居然有不只一頭成年蟻蛛，這使得研究者相當困惑，因為大部分蜘蛛是獨居動物，只有少數具有群居或者社會性的行為，因此，他們決定將大蟻蛛帶回實驗室做進一步研究。

比牛奶更營養的蜘蛛奶，讓幼蛛流連忘返

研究團隊給大蟻蛛們打造了適當的窩，嚴格控管室溫與濕度，並給予充足的水分與食物，觀察大蟻蛛孵化及育兒的過程。

在幼蛛剛孵化的第一周，雌蛛，也就是蜘蛛媽媽，會從腹部的胃外溝（epigastric furrow；又譯為生殖溝）分泌出乳汁，滴在巢穴表面供幼蛛食用；隨著幼蛛長大，幼蛛會直接在胃外溝吸取乳汁。分析發現：這種乳汁含有糖分、脂肪、蛋白質等豐富的營養成分，其中蛋白質的含量高達 123.9mg/ml，相當於一般牛奶成分的四倍。

蜘蛛媽媽會從腹部的胃外溝 (epigastric furrow) 分泌出乳汁，滴在巢穴表面供幼蛛食用。B 圖左邊箭頭所指黃色處為乳汁。圖／研究圖片

孵化後 20 天，部分幼蛛會離開巢穴覓食，開始具有野外覓食的能力，但特別的是，幼蛛仍會返回巢穴吸食母乳。生長到了 40 天，蜘蛛媽媽不再分泌乳汁，但幼蛛仍會待在巢穴中「啃老」，與媽媽一同生活。

過了 60 天後，幼蛛成長到性成熟，成年雌蛛會持續生活在巢穴中，而成年雄蛛則會被媽媽及其他雌蛛攻擊驅趕。科學家認為，這個現象可以避免近親交配，減低罹患相關隱性疾病的風險，並增加基因多樣性。

給我滾出去！圖／By BET @giphy

哺乳+育幼，幼蛛的保命金符

研究團隊想要了解大蟻蛛媽媽及母乳對於幼蛛的重要性，進而設計了一系列的實驗。

研究者將蜘蛛分為四組，第一組為控制組，控制組的蜘蛛們非常幸福，一直到了成年都與母親待在一塊；第二組的雌蛛產卵後，研究人員立即以立可白阻斷雌蛛的乳汁分泌；第三組則是在幼蛛生長到第 20 天時，阻斷雌蛛的乳汁分泌；第四組在幼蛛生長到第 20 天時，將蜘蛛媽媽與幼蛛分開。

實驗發現，第二組的幼蛛一旦缺少媽媽的母乳，所有的幼蛛會在十天內死亡，證實了母乳是幼蛛成長時不可或缺的食物來源。

出生的時候缺乏媽媽的乳汁，幼蛛便全部死亡了。圖／maxpixel

第三組的幼蛛成長到一定程度後再隔絕雌蛛的乳汁，幼蛛的生存率與物種體型比起控制組並無明顯變化，代表成長到 20 天後乳汁並非幼蛛的必要食物，而可以用其他的食物作為替代，因此牠們的覓食率明顯上升。

而第四組的實驗則發現：當幼蛛同時缺少乳汁與媽媽照顧，幼蛛的生存率與體型會下降，覓食率與離巢率則大幅上升。

研究人員進一步發現，缺少母親的照顧下，這些後代體內普遍存在寄生蟲，嚴重危害到幼蛛的健康，是幼蛛死亡的主因。這是因為母親可以清理並修補巢穴，大幅減少寄生蟲。就如同人類媽媽打掃小孩的房間，避免蟑螂螞蟻窩藏在我們的房間角落。

從這一系列的實驗可以發現，除了乳汁分泌，母親的存在對於後代的成長亦扮演很重要的角色。

這樣的養育行為或許另有用意

根據上述的實驗結果，我們能夠初步證實：媽媽的存在，對於後代的生存與成長有著正面幫助。除此之外，科學家還觀察到，幼蛛的雌性比例（雌：全部）在不同狀況下有著明顯的不同：第三組幼蛛的雌性比例 (0.50) 遠低於第四組 (0.84) 及控制組 (0.87)，大蟻蛛媽媽似乎能夠控制幼蛛的性別比例，「刻意」地讓雌蛛的數量多於雄蛛。

在大蟻蛛這種一夫多妻的物種中，雌性在育幼方面比之雄性更為投入，在這種狀態下，更多的雌性意味著對於繁衍後代更為有利。可惜的是，雌蛛如何影響性別比的機制還未明瞭。

哺乳類以外的哺乳和育幼行為背後隱含什麼樣的意義呢？圖／By aitoff @Pixabay

在非脊椎動物中，目前只有發現大蟻蛛表現出與哺乳動物異常類似的養育及哺乳行為。無論是哺乳動物或者其他物種，哺育的行為對於物種繁衍皆有著正面效應，母親的存在能夠讓後代在成長時減少被捕食的危險，或是能夠教育後代生存的能力，不論是何者，皆可以提升後代在未來的生存機率，進而促進物種繁衍。

這次的發現，讓我們知道原來哺乳並不是哺乳動物的專利，不知道未來是否能找到更多會哺乳的物種呢？

• [註]：大蟻蛛已於 2016 更改屬名（從 Myrmarachne 改成 Toxeus），現今正式學名應為 Toxeus magnus。其舊學名最初是由齋藤三郎 Saburo Saito 發現時命名為 Myrmarachne magnus。

參考資料

• Chen, Z., Corlett, R. T., Jiao, X., Liu, S. J., Charles-Dominique, T., Zhang, S., … & Quan, R. C. (2018). Prolonged milk provisioning in a jumping spider. Science, 362(6418), 1052-1055.
• S. Saito. Note from the spiders from the Formosa. Trans., Hist. Soc. 1933, 13, 32–61
• Prószyński, J. (2016). Delimitation and description of 19 new genera, a subgenus and a species of Salticidae (Araneae) of the world. Ecologica Montenegrina, 7, 4-32.
• 台灣生命大百科–大蟻蛛

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哆啦A夢有一集叫做《顛倒星球》：劇情是大雄一如往常的在學校裡被別人取笑，他便在七夕時祈求神仙令他變得聰明一點。哆啦A夢看見了，就拿出一台天文望遠鏡讓大雄用它來看看廣闊的宇宙，希望他的心情會因此變得好一點。

圖／giphy

看著看著，大雄突然間發現了一個和地球十分相似的星球，但有趣的是上面的大陸分佈跟地球的左右顛倒了。之後哆啦A夢與大雄一起乘坐太空船飛到這顆星球上面，驚奇地發現不單只有的大陸形狀，這裡的一切跟地球上的都完全相反，例如：男女的社會角色顛倒（這或許這是藉此對日本父權社會文化的一種探討吧）、貓與狗的叫聲顛倒、出木杉經常拿零分、甚至有一個女性打扮的哆啦A夢。

以前我經常在想，這一切都沒有可能吧！我們知道不單止生命，要使兩個星球有着同樣大小和形狀的大陸的機會率簡直微乎其微，因為這一切都與非常大量的粒子互動的結果有關。

不過，宇宙學告訴我們，這其實是有可能的！而且如果我們能觀察到這樣的一個顛倒星球，就能解決宇宙學其中的一個終極問題：時空的大尺度形狀究竟長什麼樣子？

如果我們觀察到這樣的一個顛倒星球，就能解決宇宙學的其中一個終極問題：時空的大尺度形狀究竟長什麼樣子？
圖／pixabay

宇宙的形狀

愛因斯坦的廣義相對論能夠描述整個宇宙的形狀和演化。基本上，宇宙的形狀可以分為三類：平坦的、開放的、封閉的。如果宇宙是封閉的，那就不是無限的；相反地，如果宇宙是無限的話，那他就必然是平坦或者開放的。

那什麼叫做封閉的宇宙呢？我們可以用地球儀來比喻：拿起一個地球儀，我們可以看見它的表面是沒有邊界的；雖然沒有邊界，但地球儀的表面積並非無限。如果你從表面的任何一點出發，向著任意一個方向走，你最終會從起點的後方繞回來；因此，我們就說地球的表面是封閉的。

Source：Pixabay

現在，讓我們把維度提升一級，想像三維空間也是如此。如果你從宇宙的任何一點出發，你最終會從出發點的後方繞回來，這樣的一個宇宙就是封閉的。而開放的宇宙是無限延伸，如果你不調頭，就永遠不會回到原來出發的地方。無限延伸的宇宙的形狀，如果用二維平面比喻，要不就是一張平坦的紙，要不就像一個馬鞍的形狀。理論上我們可以在宇宙中畫一個非常巨大的三角形，量度它的內角總和。如果宇宙是封閉的，我們就像在地球表面畫出一個非常巨大的三角形一樣，你會發現內角總和會比 180 度更大；相反，如果宇宙是開放的馬鞍形狀，你會發現內角總和少於 180 度。而如果宇宙是平坦的話，內角總和就會剛好等於 180 度（即如同一張平坦的紙一樣）。可是，就正如我們感受不到地球的表面是彎曲的，因為相對於地球來說我們太細小了，要畫出一個足夠用來量度整體宇宙形狀的三角形基本上是不可能的。

封閉的宇宙就是從宇宙的任何一點出發，最終會從出發點的後方繞回來；而開放的宇宙是無限延伸，如果不調頭，就永遠不會回到原來出發的地方。
圖／pixabay

科學家只能透過觀察非常遙遠的星系的光，細心檢查這些遙遠星系的影像有沒有異常之處。由於物質產生的重力會使光線的軌跡彎曲，我們就能看到光線扭曲了的影像。如果在這些影像之中看到星光曾經被相反方向的星系扭曲的話，就能證明光線曾經繞過宇宙一周回來了。可是這個方法有一個問題，那就是即使宇宙是封閉的，它還是非常巨大，像是星光從宇宙誕生的 137 億年以來，根本還沒跑完宇宙一週。

平行宇宙裡有千千萬萬無限個我

那麼，我們究竟要如何分辨宇宙的形狀呢？天文學家以觀察遙遠星系的分布和微波背景輻射來計算出宇宙的曲率，而觀測結果顯示宇宙的形狀非常接近平坦，這代表宇宙有可能是無限延伸下去的。假設我們身處的宇宙並沒有任何特別之處，那麼如果我們建造一艘超越光速的太空船，讓我們能夠即時飛到宇宙任何一個角落，我們應該會見到非常相似的星空，發現四周有著差不多數量的各種形狀的星系包圍着我們 ── 這就導致一個非常奇怪的結論：「宇宙有著無限的物質」。

「無限」是一個非常奇怪的概念，其中一個特點是無論機率多小，在一個無限的宇宙之中的事都必然會發生。所以，在一個絕對平坦的宇宙之中，只要物理定律允許，一切事件都必然會發生！那我們必然會在宇宙某個角落找到一個與地球完全一模一樣的星球，而且上面著另外一個我，另一個體型、聲線、外貌，還有喜好、身體裡的遺傳密碼、構成身體的成份，甚至身體裡各個粒子的排列都完全一樣的我！

或許不單止有一個我， 也可能「此時此刻」宇宙中有著無限個我正在做同樣的事情：在寫這篇文章。

「無限」其中一個特點是無論機率多小，在一個無限的宇宙之中事情都必然會發生，像是可能在「此時此刻」宇宙中有著無限個我正在做同樣的事情。
圖／giphy

只不過，現在的觀察仍然未能完全分辨宇宙的形狀。如果宇宙是開放的或者是封閉的話，以上情況就不會發生，這是因為缺少了無限的物質。

大雄觀察到宇宙之中存在著如此一個顛倒星球，就是宇宙是絕對平坦的一個非常有力的證據！如果提出來，這絕對是諾貝爾獎級的大發現，哆啦A夢也就再也不用擔心大雄會被人欺負啦！而如果我們現實中也能找到這樣的「顛倒星球」，肯定不只會得到諾貝爾獎，也絕對會震驚整個世界！

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熟睡的女性要的就是能在生理期好好地睡一覺。圖／pexels

為什麼衛生棉可以「超乾爽不外漏」？

衛生棉是女性的生活必需品，大家一定對「 超強吸水、十倍吸收、超乾爽」這樣的廣告詞耳熟能詳！衛生棉廣告中，也常出現一個橋段──將水直接倒在衛生棉上──用以證明其有超強吸收及保水能力。

圖／pexels

事實上這一點都不誇張，因為在衛生棉內層當中具有極高吸水能力的「吸水性高分子」。吸水性高分子可吸收本身重量 500 倍（本身體積 30-60 倍）含量的水，當然可以超乾爽不外漏。

吸水性高分子本身不溶於水，且具有很高的保水能力。我們印象中的吸水材料如棉、紙、海綿等，是利用毛細管現象將水吸收於材的間隙；與吸水性高分子相較，其吸水能力低、保水能力也不好──受到壓力水就會流出。所以對於衛生棉、紙尿褲而言，尚且不足以把水分鎖住，並不適合作為吸水層主要材料。

「吸水性高分子」除了吸水還有什麼功能？

衛生棉的設計發想源自於土壤保水率材料的研究。圖／pexels

一個能夠用於衛生棉內的吸水材料，不但要有吸水能力，同時還要有保水能力。過去對於吸水能力的產生往往是因為水與纖維質孔隙之分子有作用力而使液體流動，但是如果要使液體不流動，就要想辦法讓水被抓住、被固定住，那麼在材料選擇的思維就不同了。

而這類吸水性高分子最早並非使用於衛生用品當中。在 1960 年代早期，美國農業部進行改善土壤保水率材料的研究，開發了能夠吸收本身重量 400 多倍水的高分子化合物，而且這類材料不會像纖維基吸收材料那樣釋放水。後來美國農業部將這項技術移轉給一些美國公司，進行進一步開發，逐漸被改良及應用於衛生用品中。

鎖住水分的保水能力，怎麼辦到的？

吸水性高分子最重要的特性是保水性。一個分子要如何擁有保水能力？

就是要有「抓」水的能力。

首先，先來介紹一下化學的基本觀念。水本身是一個分子，它是由氫原子以及氧原子所組成，分子式為 H₂O （如下圖(B)所示）。由於氫原子以及氧原子周圍都有電子存在，然而原子本身對於電子的喜好程度不同，形成化學鍵結後，會產生電荷分布不均的現象，並產生所謂的極性（如下圖(A) 所示 ）。

氧原子本身對於電子的喜好程度較高，因而較能吸引電子（喜好電子的程度在專業領域上稱之為陰電性）；氫原子本身對於電子的喜好程度則較低。當兩者形成化學鍵結合時，會引起電子的局部流動──氧原子的周圍被較多的電子圍繞，氫原子的電子局部流失，形成了帶有正／負兩極的極性狀態（如下圖 (B) 所示）。

所以水本身就是有極性的。那要如何能夠抓住水分子呢？這個答案就很明顯了，就是找一個也有極性的分子， 因為正／負會相吸的簡單原理，就會把水吸引住，水就被「抓」住了。

(A)水的電子局部流動分佈 (B)水的極性。圖/作者提供

也就是說，如果我們能夠將具有極性特質的分子，固定於在衛生棉材料中，就能有效地將水抓住；而這類分子又不能被水給溶解出，那麼最好的選擇莫過於吸水性高分子了。

聚丙烯酸鈉上之-COO- 與水具有極性吸引力。圖/Edgar181 [Public domain], from wikimedia commons

 聚丙烯酸鈉分子式為 [-CH₂-CH(COONa)-]，而高分子在吸水前，分子的長鏈相互交纏，形成三維度的網目構造，類似交纏的毛線球。由於分子鏈段上的 -COONa 易解離（於水中分解成 –COO^– 與 Na⁺ 離子），所以 –COO^–本身會有極性，會與水分子的極性互相吸引，而將水「抓」住，（如 上圖 所示）。

由於 –COO^– 本身帶負電，互相排斥之下，高分子網目擴大，吸水量隨之增加，換句話說，保水性也就提高了！如上面影片，我們可以觀察到其體積的膨脹，吸水前後體積有偌大的差異。

這也就能解釋為何衛生棉具有超強吸收及保水能力了！如今吸水性高分子被廣泛的應用在生活中，衛生棉、紙尿褲、土壤保水劑等都可一窺其蹤跡，具有龐大的商業價值，諸多廠商積極投入開發新材料並申請專利；但不論其結構變得多複雜，基本學理其實就是這樣簡單。

參考文獻 :

1. Physics LibreTests: Capacitors and Dielectrics
2. The Wire: Why Water Along the Surface of a Tank Isn’t Like the Water Inside
3. Polymers-Osmosis Magic

• 文字編輯/蔡雨辰

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光陰似箭，快樂的日子總是過得比較快的，沒一會兒，春節假期就過完了，還沒補夠眠就要上班了 Orz

「一個男人與美女對坐一小時，會覺得似乎只過了一分鐘；但如果讓他坐在熱火爐上一分鐘，會覺得似乎過了不只一小時，這就是相對論。」是愛因斯坦的名句。

即使不快樂的時光，也能夠過得飛快，尤其是當人年紀愈來愈大，就越來越有時間過太快不夠用的感覺。

年紀愈來愈大，就越來越有時間過太快不夠用的感覺。
圖／pixabay

來談談時間吧！

時間客觀上是一種尺度，根據維基百科，時間在物理定義是純量，藉著時間，事件發生之先後可以按過去／現在／未來之序列得以確定（時間點），也可以衡量事件持續的期間以及事件之間之間隔長短（時間段）。時間是除了空間三個維度以外的第四維度。

我們平時經歷的時間，在有鐘錶的情況下是小時、分鐘和秒。我們人類一生也不過幾十年，了不起百年，我們能輕易理解年月的意思。就算有讀書，人類文明頂多也只有上萬年歷史，因此要我們理解超過萬年的事物，如動輒幾百萬、幾千萬、幾億、幾十億年老的地質年代和古生物，我們演化來面對現實生活的腦袋就失靈了。因此有時候在解說一些演化史的時間概念時，我們要打個比方，比如說如果把寒武紀大爆發的五億四千萬年壓縮成一天，我們廿萬年前出現非洲草原的智人祖先不過是在最後卅秒才現身地球。如果算上地球的歷史 45 億年和銀河系的 132 億年歷史，那更難理解了。

圖／wikipedia

我們不僅不容易理解超長的時間，也不易理解極短暫的時間，除了禪修者之外。人類的歷史中，精準地計時，才幾百年的歷史，過去絕大多數人只是粗略地計時，不像現代人分秒必爭，一秒幾十萬上下。現在人類可以測量的時間，已經到了阿秒的地步，這也是人類難以想像的短暫時間！

極大時間 & 極短時間

儘管一再強調難以想像，可是科學家就能用理性的分法去理解並且設計測量的方法，但是這些極大和極短的時間究竟有何科學上的意義呢？有本稀有的好書《時間之冪：從極短暫到永恆，囊括各種時間尺度的祕密》(Time in Powers of Ten: Natural Phenomena and Their Timescales)，就有兩位荷蘭烏德勒支大學 (Utrecht University) 的理論物理學家特胡夫特 (Gerard’t Hooft) 和范都仁 (Stefan Vandoren) 來告訴大家時間的秘密。

他們以 10 為倍數，從 1 秒、10 秒、100 秒、1,000 秒開始至到 1032 秒，然後倒過來從 10-25  秒、1 攸秒、10 攸秒、100 攸秒⋯⋯談回到 1 秒。全書有 48 章，每章談的有衰變、星球軌道、週期及頻率、宇宙學、光，層次分明。極長的時間中，我們進入宇宙學的領域；而極短的時間中，我們進入了量子力學和粒子物理的領域。《時間之冪》探討的尺度不僅是時間，也跨到了空間。

雖然談的是時空，但這本書的內容極為多樣，真佩服作者能收集到這麼豐富的材料，而且還深入淺出地解說，是不可多得的科普好書。他們用樓高 508 公尺的台北 101 大樓解說忽略空氣阻力的自由落體著地需要 10.18 秒。雖然我是物理白痴，但也能讀得趣味盎然。

他們坦承，這樣的寫法並非原創的，並指出一位住在比爾托芬 (Bilthoven) 小鎮的老師伯克 (Kees Bokes) 先生，在 1957 年出版了《宇宙觀：穿越宇宙的四十步》(Cosmic View: The Universe in 40 Jumps)，是短片《十的乘冪》(Powers of Ten) 的前身，不過他們談的是超過半個世紀的科學成就，不僅主要是物理，還包括化學、生物和地質的現象。

《時間之冪》提到，理論上，普朗克時間 (Planck time) 是最小的可測時間間隔。普朗克時間是光波在真空裡傳播一個普朗克長度的距離所需的時間。它的數值大約為 5 × 10-44 秒。現行的物理定律預測，在這短暫時間間隔裏所發生的任何變化，是無法測量或探測求得。到 2010 年 5 月為止，直接測量的時間不確定性最小為 12 阿秒 (1.2 × 10-17秒)，約為 3.7 × 1026 個普朗克時間。

神岡探測器

《時間之冪》有許多彩圖，有些篇章雖然超出我專業所以不見得都讀懂，但是仍舊被物理學家極強的毅力和智慧設計出測量極長和極短時間的儀器給折服到想跪下。質子衰變成 K 介子的生命期上限為 5.9 × 1033 年，為了探測極為罕見的質子衰變，科學家建造了令人印象深刻的大型微中子探測器超級——日本的神岡探測器 (Super-KamiokaNDE，可縮寫為Super-K或SK；スーパーカミオカンデ)，是東京大學在岐阜縣飛驒市神岡町的茂住礦山一個深達 1000 公尺的廢棄砷礦建造的。神岡探測器之所以蓋在如此深的地層中是因為要阻隔其他的宇宙射線訊號。

圖／google地圖

神岡探測器主要部分是一個高 41.4 公尺、直徑 39.3 公尺的不鏽鋼圓柱形的容器，盛有 5 萬噸高純度的水。水箱容量被分成由一個直徑為 33.8 公尺和高度為 36.2 公尺的不鏽鋼上層結構的內部探測器 (ID) 區，和包括其餘結構的外部探測器 (OD) 區。容器的內壁上安裝有 11,200 個光電倍增管，用於探測高速微中子在水中通過時產生的契忍可夫輻射 (Cherenkov radiation)，那是是介質中運動的電荷速度超過該介質中光速時發出的一種以短波長為主的電磁輻射，其特徵是藍色輝光。

2015 年日本物理學家梶田隆章就是因神岡探測器的研究「發現了微中子震盪，證明了微中子具有質量」而榮獲諾貝爾物理學獎。梶田的老師小柴昌俊用超級神岡探測器證實反應爐中產生的微中子發生了振盪，因「在天體物理學領域做出的先驅性貢獻，其中包括在探測宇宙微中子和發現宇宙X射線源方面的成就」在 2002 年獲得諾貝爾物理學獎。《時間之冪》提到的許許多多時間的測量，在基礎研究過程中，科學家為了突破測量極限，也都推升了科技的大幅進展，可見基礎研究實力才是先進國家科技發展最重要助力。

描寫時間的那些詞彙

雖然不容易想像，但中文裡還是有許多描寫極長和極短時間的詞彙，除了書中提到，還有如須臾、瞬息、彈指、剎那⋯⋯，以及恆河沙、阿僧祇、那由他⋯⋯從這些名詞不像中文來看，它們應該是外來的。沒錯，這些詞彙都來自印度，熟讀佛典的朋友更不陌生。印度人有很強的邏輯數學能力，我們現在通用的所謂阿拉伯數字，發明者其實就是印度人。以下是佛典的記載，非常長，有興趣可以研究一下：

極短的時間，在《摩訶僧祇律》就記載：「須臾者。二十念名一瞬頃。二十瞬名一彈指。二十彈指名一羅豫。二十羅豫名一須臾。日極長時有十八須臾，夜極短時有十二須臾。夜極長時有十八須臾，日極短時有十二須臾」。意思是 24 小時有 30 個須臾，1.2 萬個彈指，24 萬個「瞬間」，480 萬個「剎那」。推知「一剎那」是 0.018 秒；又據《大毘婆沙論》記載：「百二十剎那成一怛剎那。六十怛剎那成一臘縛，此有七千二百剎那。三十臘縛成一牟呼栗多，此有二百一十六千剎那。三十牟呼栗多成一晝夜」。一日一夜有 30 牟呼栗多，900 臘縛，54,000 怛剎那，6,480,000 剎那、一剎那的時間長度是 1/75 秒（約為 0.013 秒）；《仁王護國般若波羅蜜多經觀如來品第二》中提到：「一念中有九十剎那，一剎那經九百生滅」。
而極長的時間，《妙法蓮華經》：「我成佛已來。復過於此百千萬億那由他阿僧祇劫。自從是來。我常在此娑婆世界說法教化。」；《大方廣佛華嚴經卷第四十五》：「佛言：『善男子！一百洛叉為一俱胝 (100 × 10^5 = 10^7)，俱胝俱胝為一阿庾多 (10^7 × 10^7 = 10^14)，阿庾多阿庾多為一那由他 (10^28)，那由他那由他為一頻婆羅 (10^56)，頻婆羅頻婆羅為一矜羯羅 (10^102)，矜羯羅矜羯羅為一阿伽羅 (10^204)，阿伽羅阿伽羅為一最勝 (10^408)，最勝最勝為一摩婆（上聲呼）羅 (10^816)，摩婆羅摩婆羅為一阿婆（上）羅，阿婆羅阿婆羅為一多婆（上）羅，多婆羅多婆羅為一界分，界分界分為一普摩，普摩普摩為一禰摩，禰摩禰摩為一阿婆（上）鈐，阿婆鈐阿婆鈐為一彌伽（上）婆，彌伽婆彌伽婆為一毘攞伽，毘攞伽毘攞伽為一毘伽（上）婆，毘伽婆毘伽婆為一僧羯邏摩，僧羯邏摩僧羯邏摩為一毘薩羅，毘薩羅毘薩羅為一毘贍婆，毘贍婆毘贍婆為一毘盛（上）伽，毘盛伽毘盛伽為一毘素陀，毘素陀毘素陀為一毘婆訶，毘婆訶毘婆訶為一毘薄底，毘薄底毘薄底為一毘佉擔，毘佉擔毘佉擔為一稱量，稱量稱量為一一持，一持一持為一異路，異路異路為一顛倒，顛倒顛倒為一三末耶，三末耶三末耶為一毘覩羅，毘覩羅毘覩羅為一奚婆（上）羅，奚婆羅奚婆羅為一伺察，伺察伺察為一周廣，周廣周廣為一高出，高出高出為一最妙，最妙最妙為一泥羅婆，泥羅婆泥羅婆為一訶理婆，訶理婆訶理婆為一一動，一動一動為一訶理蒲，訶理蒲訶理蒲為一訶理三，訶理三訶理三為一奚魯伽，奚魯伽奚魯伽為一達攞步陀，達攞步陀達攞步陀為一訶魯那，訶魯那訶魯那為一摩魯陀，摩魯陀摩魯陀為一懺慕陀，懺慕陀懺慕陀為一瑿攞陀，瑿攞陀瑿攞陀為一摩魯摩，摩魯摩摩魯摩為一調伏，調伏調伏為一離憍慢，離憍慢離憍慢為一不動，不動不動為一極量，極量極量為一阿麼怛羅，阿麼怛羅阿麼怛羅為一勃麼怛羅，勃麼怛羅勃麼怛羅為一伽麼怛羅，伽麼怛羅伽麼怛羅為一那麼怛羅，那麼怛羅那麼怛羅為一奚麼怛羅，奚麼怛羅奚麼怛羅為一鞞麼怛羅，鞞麼怛羅鞞麼怛羅為一鉢羅麼怛羅，鉢羅麼怛羅鉢羅麼怛羅為一尸婆麼怛羅，尸婆麼怛羅尸婆麼怛羅為一翳羅，翳羅翳羅為一薜羅，薜羅薜羅為一諦羅，諦羅諦羅為一偈羅，偈羅偈羅為一窣步羅，窣步羅窣步羅為一泥羅，泥羅泥羅為一計羅，計羅計羅為一細羅，細羅細羅為一睥羅，睥羅睥羅為一謎羅，謎羅謎羅為一娑攞荼，娑攞荼娑攞荼為一謎魯陀，謎魯陀謎魯陀為一契魯陀，契魯陀契魯陀為一摩覩羅，摩覩羅摩覩羅為一娑母羅，娑母羅娑母羅為一阿野娑，阿野娑阿野娑為一迦麼羅，迦麼羅迦麼羅為一摩伽婆，摩伽婆摩伽婆為一阿怛羅，阿怛羅阿怛羅為一醯魯耶，醯魯耶醯魯耶為一薜魯婆，婆薜魯婆為一羯羅波，羯羅波羯羅波為一訶婆婆，訶婆婆訶婆婆為一毘婆（上）羅，毘婆羅毘婆羅為一那婆（上）羅，那婆羅那婆羅為一摩攞羅，摩攞羅摩攞羅為一娑婆（上）羅，娑婆羅娑婆羅為一迷攞普，迷攞普迷攞普為一者麼羅，者麼羅者麼羅為一馱麼羅，馱麼羅馱麼羅為一鉢攞麼陀，鉢攞麼陀鉢攞麼陀為一毘伽摩，毘伽摩毘伽摩為一烏波跋多，烏波跋多烏波跋多為一演說，演說演說為一無盡，無盡無盡為一出生，出生出生為一無我，無我無我為一阿畔多，阿畔多阿畔多為一青蓮華，青蓮華青蓮華為一鉢頭摩，鉢頭摩鉢頭摩為一僧祇，僧祇僧祇為一趣，趣趣為一至，至至為一阿僧祇，阿僧祇阿僧祇為一阿僧祇轉，阿僧祇轉阿僧祇轉為一無量，無量無量為一無量轉，無量轉無量轉為一無邊，無邊無邊為一無邊轉，無邊轉無邊轉為一無等，無等無等為一無等轉，無等轉無等轉為一不可數，不可數不可數為一不可數轉，不可數轉不可數轉為一不可稱，不可稱不可稱為一不可稱轉，不可稱轉不可稱轉為一不可思，不可思不可思為一不可思轉，不可思轉不可思轉為一不可量，不可量不可量為一不可量轉，不可量轉不可量轉為一不可說，不可說不可說為一不可說轉，不可說轉不可說轉為一不可說不可說，此又不可說不可說為一不可說不可說轉。』」

圖／pixabay

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世足賽神算子 章魚哥保羅

章魚哥保羅 (die Krake Paul，2008－2010) 是德國奧伯豪森一個水族館 (Sea Life Centre in Oberhausen) 的一隻普通章魚 (Octopus vulgaris)。據稱這隻章魚能準確預測德國國家足球隊的比賽結果，在 2010 年南非世界盃足球賽成功預測八場，因而有「德國神算子」、「章魚哥」、「保羅哥」、「章魚帝」、「預測帝」之稱。

在德國國家足球隊比賽前，奧伯豪森水族館的工作人員會在章魚哥進行「預測」前準備兩個透明玻璃箱，箱上分別貼著主場及對手雙方的國旗，而箱中會各被事先放入食物（如蚌）作為章魚哥的食餌，然後讓牠在選擇「預測」獲勝的隊伍旗幟所在的玻璃箱中獲取食物。

章魚哥保羅於 2010 年 10 月 25 日於奧伯豪森水族館壽終正寢，享年兩歲又八個月。2011 年初，紀念章魚哥保羅的雕像落成，該雕像置於奧博豪森水族館門前，高度達兩米，外形為保羅用八隻爪環抱著一個足球。足球上印有多國國旗，還開了一個小窗，遊客可通過小窗看到保羅的骨灰罈。

奧博豪森水族館門前的章魚哥保羅雕像。
圖／wikipedia

我們不知道科學該如何解釋章魚哥在南非世足賽的準確預測力，但是科學可以肯定的是，章魚有高超的智力。很多水族館或研究機構被章魚的調皮搗蛋搞得七葷八素，已不是新聞，像是故意玩逃脫秀、爬到隔壁缸偷食物、對討厭的工作人員噴水、堵塞排水系統、噴水破壞電燈⋯⋯等等，層出不窮；章魚甚至能從罐子裡自行開罐逃脫，連人類為了防止小孩打開的特殊藥罐都知道該怎麼對付，還會在迷宮裡來去自如，也有記憶。

哈囉，我是章魚啦！

章魚和烏賊、魷魚等同屬頭足類軟體動物，科幻小說或電影很愛用章魚來當作外星人原型設計的靈感。章魚是沒有外殼或內殼的頭足類軟體動物，除了喙之外沒有硬質部分。目前已知約有三百多種章魚，包括生活在深海和珊瑚礁的。章魚從不到一英寸長到重達百磅、從觸手尖到觸尖跨越二十英尺的巨型太平洋章魚都有。

章魚有三顆心臟，會把藍綠色的血液在八足的身體中泵送。牠們的身體非常具有延展性，可以擠入一個與牠們眼睛大小相當的空間。牠們可以透過改變體色和噴射墨汁來躲避和混淆掠食者。普通章魚約有五億個神經元，牠們的腦在解剖上和我們的很不一樣，章魚的食道直接穿過大腦，如果吃下去的貝殻或小動物的爪刺穿食道，就會直接貫穿入腦中。

圖／pixabay

和脊椎動物不同，章魚處理訊息的神經不僅集中在腦，還包括觸手上分散的神經，他們同時用中央及分散式的神經系統來處理訊息，肢體運動的計劃、運算和執行不需經過大腦，能夠在觸手上完成，所以牠們的觸手即使被切下來，仍舊能夠自行運動。

我今年去了韓國釜山及首爾，旅遊書和部落格都會介紹到韓國生吞小章魚的獨特吃法，還警告那是有危險性的，因為不小心讓章魚觸手上強力的吸盤在食道上緊緊吸住還堵住了氣管入口，那麼就等著窒息而死。據說這危險的吃法是韓國男人的成年禮之一，但因為覺得很不人道，所以沒試。在釜山松島去吃烤海鮮大餐時，一盤端上來的海鮮居然是小章魚的觸手，仍在扭動的章魚觸手我們嚇壞了，雖然知道該生吃，但還是在其他韓國客人和老闆鄙視的眼神下，趕緊用扇貝殻把它們炒熟。

窺探章魚智力的秘密

先別管炒章魚觸手了，如果想知道章魚的智力究竟是怎麼回事，來讀讀《章魚，心智，演化：探尋大海及意識的起源》(Other Minds: The Octopus, the Sea, and the Deep Origins of Consciousness) 吧！《章魚，心智，演化》的作者彼得．戈弗雷史密斯 (Peter Godfrey-Smith) 是位哲學家，但這本書並非宅在辦公室裡讀資料寫成的，他還跟動物學家在澳洲雪梨外海的一個叫做「章魚市」的地方水肺潛水，實地觀察章魚的行為。

科學家對於章魚演化出高超智力這事感到困惑，因為智力演化的理論、尤其是「心智理論」，認為智力是社會性動物演化出來預測和應對別的個體行為的工具，簡單來說就是用來推斷別人在想什麼、會做什麼的工具，可是章魚在動物學家的認知中，並非社會性動物，牠們大部分時間是孤獨生活的，雖然在章魚市裡觀察到了章魚個體間的互動關係，可能說明章魚並沒有過去想像中那麼孤僻，但是仍有另一個謎。

章魚的壽命並不長，即使在人工的飼養環境下，野生動物避免了天敵、寄生蟲和疾病的侵害，在照料得當的情況下可能會比在野外中長壽，但是即使貴為「章魚哥」，保羅在水族館的壽命和其他野外或水族館的章魚並沒有太大差異，加上戈弗雷史密斯在書中對章魚老態畢現的說明，可見章魚是會很明顯老化的動物，壽命和其他沒有高超智力的動物相比顯得短到異常。令人困惑的是，一般來說高智力的動物都是壽命較長的動物，因為在生命史中有更多更多機會使用上智力，很難理解為何一個短命的動物需要高超的智力。

回到澳洲雪梨外海的章魚市，戈弗雷史密斯在那裡觀察到的章魚也有不同個性，有些較拘謹、有些較莽撞，他甚至能分辨伸向他的觸手是好奇的友善試探，還是充滿敵意的試圖獵食。章魚也有好奇心，也會玩耍。牠們會用神經及肌肉系統快速在幾秒就改變身體的顏色和斑紋來模擬海底岩石和砂子的顏色、陰影和圖案，牠們的觸手不僅能自主運動，皮膚上甚至有感光細胞能夠「看到」東西。這種快速變皮的技術也不僅僅是為了偽裝而已，牠們也會根據自己的情緒改變體色。

章魚擁有快速變皮的能力。
圖／giphy

除了為這群迷人的動物智力立傳，戈弗雷史密斯也解說了動物的起源，以及神經系統的演化。當單細胞生物聚合成多細胞生物，其中一支演化成我們今天熟知的動物。細菌等單細胞生物也能對外界訊息產生反應，但它們是單身漢，不須要協調。像是動物這樣的多細胞生活，必須要有能夠感應外界訊息，並且協調各組織和器官活動以對外界產生反應的系統，那就是神經系統。寒武紀後，層出不窮的掠食者讓背腹受敵的動物更需要神經系統來快速反應。我們和頭足類軟體動物的最後共同祖先大約出現在六億年前，所以我們和章魚已經分家了這麼久，卻各自獨立演化出了能夠產生意識和複雜行為的神經系統。

現生動物有三十幾門，只有三個門的動物演化出所謂「複雜主動身體」── 節肢動物、軟體動物和脊索動物，能夠快速移動、抓取和操縱其他物體。其中又只有脊椎動物和頭足類動物形成了大而複雜的神經系統。身為一個哲學家，他並沒有用空想來理解意識是怎麼一回事，他到動物的世界去探索，甚至問了很生物學的問題，想要知道讓意識起源的材料為何。

章魚存在的時間比人類長了千倍。海洋孕育所有類型的生物，心智在海洋中誕生是合情合理的，但我們對海洋生物的了解甚至遠不及外星球，相信還有很多有待我們去探索的。

因為作者是哲學家，所以《章魚，心智，演化》相較其他生物學家出身的科普作家，在書中使用了更多抽像的概念，老實說讀起來並不輕鬆，但仍很值得對章魚、心智、演化有興趣的朋友一讀！

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• 作者／嚴振邦、豬文

讓我們用二次元個空間解釋不知道幾次元的哲學吧（誤？）圖／pixabay

常言道，哲學是種批判反省，這種批判反省，自不能拒自己於外。因此，做哲學普及的人理當對哲普的意義、哲普應該怎樣做等問題有一套看法。今次想談談的是哲普應該怎樣做的問題。

以流行文化作品談哲學只是一種噱頭？

在哲學普及讀物中，有不少作品是以電影、漫畫、文學等流行作品為主題的。那麼，這種以流行文化作品談哲學的方式是否恰當呢？抑或這只是一種「搞噱頭」，為取悅大眾而不惜扭曲哲學原貌的做法？

的確，這些流行文化作品，是一種十分有效的宣傳方法（這不是廢話嗎？流行文化當然比較流行啊）。荼毒室最紅的幾篇文章，也是談電影和漫畫的。我們也推出過電影系列和動漫系列。為何我們覺得以此方式普及哲學的方式並無不妥呢？討論之前，必須先搞清楚用流行文化作品講哲學是甚麼意思。

首先，最常見的做法是「借題發揮」型。意思是：流行文化作品只是我們「借用」來談哲學的工具。

我們通常會擷取作品中一些能連繫到哲學的部分，然後再「發揮」討論那些哲學問題。最經典的例子莫過於用電影《駭客任務－ Matrix 》來講懷疑論的問題。我們要討論的其實是外在世界究竟是否存在的問題，Neo 與 Smith 的打鬥情節可一概不理。我們看中的，就只是《駭客任務》裡「我們其實都是腦部被駁上電腦的人」的情節。

駭客任務也是經常被拿來討論哲學問題的熱門電影之一。圖／IMDb

說這是「借題發揮」或許令你覺得此做法不好。但解釋哲學問題難免會用例子，在流行文化中找例子，效果不是更加好嗎？ 只要在流行文化中找尋到合適的例子，而該例子讀者容易理解或已為大眾熟悉，那麼讀者不是更能理解當中的哲學問題嗎？（廸廸仔的漫畫中的哲學系列便是這種做法）

除此之外，我們也可以嘗試就某些流行文化作品提供作哲學閱讀。

這種做法會把整套作品看成是一個哲學思考的過程，並希望把這個過程勾勒出來。例如，白水的《鋼鍊》文章，便把整套作品視作一個反省「真理」過程。白水的詮釋中，鋼鍊中不同的情節設定，其實都在回應「甚麼是真理」這個哲學問題。這種做法不但能讓大眾對作品有更豐富的詮釋，亦可以使人順着這些意義豐富的作品，一起思考不同的哲學問題。例如我們可以透過思考愛德華的想法與際遇，反省他所代表的真理觀。

《鋼之煉金術師》中的真理之門。真理之門世界觀設定常常被拿來討論。　圖／《鋼之煉金術師》劇照

這兩種哲普方法，我們認為都沒有問題。如果有問題，也不在於這種做法本身，而是作者本來就解錯了那些哲學問題或理論。硬要說這種做法有所不足的話，就是如果只用這種方法做哲普，的確不當。因為這些流行文化作品本身始終不是哲學文章，它們不能澄清概念，也不能建立理論[註1]。

故此，如果一天到晚只談流行作品，的確可能令人對哲學這門學科有錯誤的印象，以為哲學就是這些東西。然而，只要用得適宜，加上荼毒室本來就有進階文章討論哲學，以流行文化切入，本身又有甚麼問題呢？

手法通俗不等於內容膚淺

我們認為，上述批評可能源於幾個不同的問題。第一個問題在於，批評者似乎搞混了哲普文章用的手法和內容。的確，推廣哲學時不能為了普及，而過分簡化哲學家的思想，或者把哲學問題的核心都去掉，使得讀者只能碰到了哲學的皮毛，卻沒有真正進入哲學的堂奧。但用流行文化做引子，就一定會有這個問題嗎？

在此，我們不得不分清推廣哲學時所用的方法和內容。用流行化文作品做引子，只是推廣的手法，一來可以吸引更多本身不認識哲學的讀者，二來亦讓本身對哲學有興趣的讀者能透過熟悉的文本思考哲學問題。

可是，以流行文化作為手法，不代表推廣的內容就是膚淺。例如白水的《鋼鍊》文章關注「甚麼是真理」這核心形上學問題，內容更是借漫畫內容，把黑格爾或海德格式的真理觀解釋了一遍。又例如西瓜冰討論小丑與蝙蝠俠的文章，提出「何謂理性」這哲學最根本的問題，最後更帶出傅柯的看法。以上文章雖然都用了流行文化作品切入，但內容卻一點也不簡單。

圖／Batman: The Killing Joke （The Deluxe Edition）by Alan Moore, Brian Bolland

所以說，哲學普及所用的手法與內容絕對不可以混為一談。用流行文化做引子，不一定膚淺。反過來說，不從流行文化切入，一開始就用艱澀聱牙之文句開始的哲學文章，也不一定有深度。有沒有深度、有沒有過分簡化地介紹哲學思想和理論是內容的問題，不是手法的問題。哲普文章內容如果膚淺，當然可以批評，但一刀切地指摘流行文化作引子一定會使哲普文章變得膚淺，似乎是搞混了手法和內容吧。

誰是哲學普及工作的對象？

哲普文章的讀者，除了本身就有哲學興趣或哲學基礎的人，還會有那些人呢？圖／pixabay

另一個使人反對借流行文化來推廣哲學的原因，可能是他們認為會讀這些哲普文章的讀者，一般來說已對哲學有濃厚興趣甚至有一定基礎，所以若用流行文化做引介的哲普文章注定深度有限，不可能滿足到這些讀者的需要，變成「兩頭不到岸」、「高不成、低不就」。

經過上述兩節的討論，我們已說明了用流行文化來談哲學不一定深度有限。所以就算對已有濃厚興趣和基本哲學訓練的讀者來說，這些文章也不一定不對他們胃口﹙即使我們讀了這麼多年哲學，也還是很喜歡讀這些文章，當中也獲益不少呢﹚。

但另一方面，我們覺得也要說明一下， 哲普工作的對象是誰。

我們不否認，哲普工作的受眾中，好一些讀者本身就對哲學有濃厚興趣，也願意直接讀一些比較艱澀的文章。是故，我們應該也要有討論足夠深入的文章，以滿足他們的需要。但問題是，哲普工作應不應該只以這些讀者為目標呢？

事實上，在我們的經驗當中，有不少其實會有興趣於哲學的人，最初對哲學並不感興趣。他們甚至在遇到哲普之前，根本不知道這個世界有哲學問題。很多時候，他們可能只是因為喜歡某一本漫畫，而點進了某一篇文章，最後在閱讀的時候，慢慢認識到哲學問題，進而覺得哲學有趣。

哲學普及工作除了維持哲學興趣者的熱情，也應著力於那些對哲學不感興趣的的人。哲普工作最重要的，不就是把哲學推廣出去，讓更多人對哲學感興趣嗎？圖／pixabay

哲學普及的工作之一，不就是把哲學推廣出去，讓更多人對哲學感興趣嗎？當然，這些針對本身不認識哲學的讀者之文章，內容深度可能有限，但若我們還有其他文章讓他們慢慢越學越多，慢慢走進這個世界，那麼這些對一般讀者更吸引的文章，本身又有甚麼問題呢？而且，讓更多本身從來都不認識哲學、對哲學沒興趣的朋友，慢慢開始認識哲學、對哲學變得感興趣，本身就是有意義的事。首先，哲學思考本身就有其意義。至少，凡事多想一點，我們可以過一個「比較會反省的人生」。

對整個社會來說，讓大家慢慢習慣思考，讓大家認同討論時給原因、講道理、擺證據的重要，對建立公民社會、改變社會文化至為關鍵。若我們認同哲學能在這方面中擔當一定角色，那哲學普及的對象，就不能只是本身已對哲學有濃厚興趣的人。我們應面向更廣大的社會，讓更多人認識哲學，讓更多人喜歡思考。

我們不會反對有些哲普團體把其目標對象，限定為本身已對哲學感興趣、有認識的人。但同時，我們也認為將對哲學全無認識的普羅大眾視為受眾之哲學團體，不應被他們看輕甚至鄙視。因為這兩種不同的哲普工作對社會同樣重要。

好青年荼毒室希望文章和活動本身就能有完整的階梯，由最入門級別去到較為高深的內容都能覆蓋，適合不同的讀者。是故我們設有不同難度級別﹙由一星到五星﹚，就是希望能讓讀者容易的找到切合需要的文章。

流行文化太「通俗」，會損及哲學的「莊嚴」嗎？

最後，可能有些人會說，流行文化本身就太「通俗」了，有損哲學的莊嚴 。

我們只能說，如果歸根究底，這些論者覺得這些流行的東西太「通俗」，用這些「通俗」的東西談哲學，無論如何都會有損哲學的「孤芳自賞」的話，那哲學普及本身已是罪大惡極了。我們還談甚麼「該如何做哲普」呢？

以流行文化太「通俗」為由反對以之推廣哲學，只會將哲學束之高閣，無益於普及知識。　圖／Gellinger @Pixabay

• 本文轉載自《好青年荼毒室》，〈哲學普及怎麼做？（上）〉。

註解

• [註1]：其實這個說法牽涉到十分麻煩的哲學問題，有不少人覺得這些作品本身也可以是哲學，不一定是以命題構成論證的論文才算，所以我們只能在此作這宣稱。

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《物種起源》的問世：那些怪怪島上的怪怪生物

這件事發生在達爾文放棄就讀醫學院，重新進入劍橋大學修習神學，準備朝著牧師之路邁進的時候。他在此時得到機會搭上英國海軍測量船「小獵犬號」，為人生帶來重大改變：這次機會使他放棄成為牧師，走上博物（生物）學者之路。

小獵犬號的船長當時二十六歲，是一名業餘地質學家，他想在船上尋求可以對談的知識分子，於是選中了二十二歲的達爾文。

小獵犬號（HMS Beagle）。圖 / Wikimedia Commons

小獵犬號繞地球一圈的航程長達五年，達爾文在行經南美各地時，曾下船前往內陸地區四處調查。有一次，他登上位於今天厄瓜多的加拉巴哥群島，這次經驗讓他在不久後便建立了演化論。

加拉巴哥群島由大大小小超過一百座以上的島嶼及岩石組成，象龜、鬣蜥、企鵝等許許多多生物在此棲息，這些生物都不只與大陸上的生物大相逕庭，每座島上的生物也都有不同的特徵。

加拉巴哥群島上曬太陽的鬣蜥。圖 / pen_ash@pixabay

觀察到這個現象的達爾文心想，這些生物或許是因為生活在被海洋包圍的環境，所以發展出異於大陸的獨特演化體系。回國後，達爾文建立了「生物可能在反覆突變中逐漸演化」的假說，而這個假說也在一八五九年出版的《物種起源》中首度問世。

達爾文 1859 版《物種起源 Origin of Species》封面。 圖 / wikimedia

達爾文在《物種起源》中所寫的假說是這樣的：

各式各樣的生物經過反覆突變，演化成現在的樣貌。所謂的「突變」，指的是後代突然出現與親代或祖先不同的性狀；而「性狀」則是指生物的特徵，是將生物分類的重要依據。

達爾文認為，如果沒有突變，生命就無法演化。各種生物在突變中誕生，而其中必定只有能躲避天敵、適應環境的物種存活下來。這就是達爾文提出的假說。

是「演化」不是「進化」，讀成弱肉強食就搞錯啦

如果沒有好好理解達爾文的演化論，會誤以為那就等於弱肉強食；也就是生物為了適應環境而產生突變，最後只有繼承這個突變基因的後代，才得以存活下去。

但突變並不是這麼回事。所謂的「突」指的是突然，換句話說就是後代偶然出現不同於親代的性狀。

漫長的歷史當中，應該也有許多生物即使發生突變，卻仍無法存活下來。許多生物發生了各式各樣的突變，能夠存活下來的，只有突變後「偶然」能適應環境的生物。所謂的突變，不過就是偶然發生的現象。

所以，翻譯成「演化」，或許比「進化」更符合實情。「進化」給人生物不斷進步的感覺，不過這可能只是人類的一廂情願；實際上是生物一再且偶然地發生突變，而且只有剛好能適應環境的生物存活下來。

咦？在說我嗎？圖 / publicdomainpictures

舉例來說，長頸鹿的脖子為什麼會那麼長呢？

想必大家都知道原因了吧！並不是原本脖子短的長頸鹿拚命想吃到位置高的食物，最後脖子就伸長了，而是某天長頸鹿因突變而誕生了脖子比較長的個體。當然，仍有許多未突變的短脖子長頸鹿，但是牠們只能取得低處的食物，競爭對手當然比較多，最後距離地面較近的食物就被大家吃光了。如此一來，脖子短的長頸鹿自然無法繼續存活下去。

至於因為突變而生來就有長脖子的長頸鹿，則可吃到競爭對手吃不到的高處樹葉。到了最後，只剩下長脖子的長頸鹿存活下來。

編按：關於長頸鹿演化的討論，可參考延伸閱讀：麒~麟麒~麟，你的脖子怎麼那麼長？

達爾文的演化論的確為十九世紀的英國社會帶來衝擊。基督教會在當時的英國擁有極大的勢力，使得「神創造萬物」的想法仍是主流。達爾文所提出「生物一再發生突變，最後只有適應環境的個體才能存活」的說法，等於否定了神的造物性。

因此，基督教長期以來都對演化論持否定看法，直到一九九六年，才由前面介紹過的教宗若望保祿二世發表承認演化論的書簡。不過，近年又發生了變化，美國出現了「智慧設計論」的想法。提倡者認為，生物的某些特徵過於複雜，用無序的自然演化無法充分解釋，應是由另一個更高的「智能」設計而來；也就是試圖在演化論的基礎上，說明神的造物性，但普遍不受科學家支持。

到底什麼「突變」了？後來才誕生的基因觀念

那麼，「突變」是什麼東西發生變化呢？

達爾文並沒有想到「基因」的概念。直到二十世紀後半，分子生物學的研究成果揭曉了基因的存在，才為達爾文的演化論帶來新的曙光。因為科學家發現，所謂的突變，是由染色體的基因突然發生變異所引起的。

突變是基因的變化，但基因又是什麼？ DNA 和基因是不是一樣的東西？這應該也是很多人似懂非懂的問題吧！

細胞中有稱為「核」的部分，核的裡面有許多絲狀物體，它們就是染色體。之所以命名為「染色體」，是因為它們很容易以實驗用的染料染色。

染色體是由 DNA 和蛋白質所組成的，而 DNA 的正式名稱是「去氧核醣核酸」，因為裡面含有「去氧核醣」這種物質，使得細胞核內呈現酸性。由此可知，DNA 是一種物質的名稱。

雙螺旋結構的 DNA 分子，雙股結構由 A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）、G（鳥糞嘌呤）四種鹼基連結而成。圖 / 究竟出版社提供

DNA 分子為雙螺旋結構，兩股之間以 A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、C（胞嘧啶）、G（鳥糞嘌呤）這四種稱為「鹼基」的物質兩兩成對連接起來，而且 A 一定與 T 相對應，C 一定與 G 相對應。簡單來說，DNA 分子中的鹼基都是以 CGATGCTA⋯⋯這種有如文字般的方式排列，而生命的發生、疾病與老化的機制等遺傳訊息，就透過這樣的排列方式表現出來。這些鹼基排列的順序稱為「DNA 序列」，也就是所謂的「基因」，因此，基因指的不是物質名稱，而是資訊。

如此一來，科學家當然會想針對基因進行更深入的研究，譬如 ATGC 的哪種排列方式會對應到生命的哪種作用。類似這樣的基因解析，正在目前的分子生物學領域中急速發展。

本文摘自《讓人生從此改變的科學思考》，2018 年 9 月，究竟出版。

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