選舉攻防 抽樣民調的數字和煽動民眾 的激情，真能與當選 劃上等號？ 635 2022 11 月號 ISSN:0250-331X 9 770250 331001 11 NT$249 焦點評論 氣候暖化掀起的全球極端高溫 臺灣也難逃倖免？ 經典專欄 頭痛之苦無人知？ 偏頭痛的致病機轉與治療 科學出走 橫跨板塊交界帶、 遭受強震侵襲的東部大橋
2020 年 文化部第 44 屆金鼎獎 學習類雜誌 得獎刊物 2020 年 第 42 次中小學生讀物選介 雜誌類推薦讀物 2021 年 第 43 次中小學生讀物選介 雜誌類推薦讀物 2022 年 第 44 次中小學生讀物選介 雜誌類推薦讀物 2022 年 文化部第 46 屆金鼎獎 優良出版品推薦 在這個數位、電子市場崛起的時代裡，《科學月刊》電子雜誌也 早已在多平臺上線，提供讀者另一項選擇。但縱使如此，我們仍 想知道，除了科學知識的傳遞，紙本雜誌還能提供讀者哪些不 一樣的閱讀體驗？ 為此，《科學月刊》與時俱進，從紙張挑選、書籍版型等層 面著手，歷經數個月的規畫、討論調整，自今年 12 月號起， 全新的《科學月刊》正式亮相，期望能提供讀者更好的閱 讀感受與收藏上的便利性。 為了持續提供優質閱讀品質， 2023 年起《科學月刊》單 價將調整為 280 元。與此同時，感謝廣大讀者的愛護與 支持，即日起至 12 月 31 日前仍可以原價格訂購明年度 《科學月刊》！全新進化，全新出發 你期待看到什麼樣的紙本雜誌？ 2022 年 12 月 31 日前訂閱，只要 258 0 元 趕緊把握最後機會！一年訂閱（ 12 期）限時優惠！ （ 2023 年起調漲至 2780 元）
第635期科學月刊封面故事選舉公報 臺北市科學出版事業基金會 印發 本期以「投下手中的選票」這一幕，明瞭地向讀者傳達本期主題－－選舉。背景使用的顏色是 讓人熱血沸騰和情緒高漲的紅色，表達群眾參與選舉過程的狀態。背景的黑色色塊是指假新聞 猖狂地鋪天蓋地而來，也繪製文章中提及的元素暗示本期的文章內容。 Contents 2022 NOVEMBER 635期 封面說說話 號 次 候選文別 相片 候選文 出生地 頁 碼 0 封面故事 引言 投下神聖的那一票！ 編輯部 10 1 封面故事 1 電話、網路民調的數字可信嗎？ 數位時代下抽樣的取得與挑戰 俞振華 12 2 封面故事 2 假新聞如何攻擊國家選情？ 可能顛覆選舉結果的「假新聞」 古倫維 18 3 封面故事 3 選舉中的理性與感性 選民的群眾心理會受到哪些因素影響？ 李怡青 24 4 封面故事 4 選區如何產生？又該怎麼劃分才公平？ 王保鍵 30 5 封面故事 5 使用電子投票安全嗎？ 電子投票系統的資訊安全與風險 洪朝貴 36
科學月刊 2022.112 News Focus 4 老鼠：你癢？那我也抓一下／細菌內孢子的電訊號復活術 5 3000 年前，人類就對環境造成無法挽回的破壞 6 今年冬天，少吃一點松葉蟹／來自太空的太陽能可以傳輸至地球嗎？ 7 AI 找出更快速的矩陣數學算法／ 在南島語族抵達前，「他們」曾經在臺灣島上 Contents-2 書 摘 78 《別鬧了，動物大人！》 思辨之評 44 九個太陽要回來摧殘大地了嗎？氣候變遷下的熱浪變化／駱世豪 科學‧出走 8 橫跨板塊交界帶的大橋／郭毓璞 顯 影 40 異蕊草／張瀚柏 專 欄 50 數不勝數：「摺」出血管支架、太陽能板 結合藝術與科學的摺紙數學／徐惠莉 56 格物致知：以「光聲效應」協助乳癌診斷 光波與聲波在生物醫學影像中的運用／葉秩光 60 生生不息：古希臘人早就發現偏頭痛預兆！ 揭開偏頭痛的未解之謎／劉姿婷 66 潛移默化：從採收、製藍到建藍 如何染出藍染的美麗色彩？／林震煌、江慧玉、王宥祈、王瓊霞 72 物換星移：從古地磁學的研究看地球磁場長期的變化／洪崇勝 填問卷．拿新書 只要於 2022 年 11 月 30 日前， 完整填寫讀者問卷調查，就有機 會獲得積木文化出版的新書《別 鬧了，動物大人！》。 問卷內容請至 reurl.cc/W1jNaO 或掃描 QR code，並詳實填寫， 否則將喪失抽獎資格。 獲獎名單將於 2022 年 12 月 5 日 之前公布於《科學月刊》網站 （www.scimonth.com.tw）。 以上錯誤謹向各位讀者致歉 科學月刊編輯部 敬上 1. 《科學月刊》634 期第 56 頁，圖二說明 中的「火炎木」更正為「火焰木」。 2. 《科學月刊》634 期第 62 頁，標題中的 「木衛六」更正為「土衛六」。 《科學月刊》勘誤 reurl.cc/W1jNaO
實際上，西方各國的憂心也非毫無根據。從《經濟學人》（The Economist）歷年 依照選舉程序與多樣性、公民自由、政府運作、政治參與、政治文化五個指標所 評比出的民主指數（Democracy Index）來看，俄羅斯的評分長年落在「專制政 權」（4.00 分或以下）。再加上所謂的公投應該是不記名、在沒有他人觀看的情 況下進行的，但根據部分民眾指出，這次公投不是祕密投票，有些人被迫在攜帶 槍支的士兵面前投票，有些人甚至沒有摸到票，僅在俄軍挨家挨戶拜訪下，口頭 說出意願，由俄軍在選票上勾選選項。
United
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 11 3 走進編輯室 你的選舉不是你的選舉 今（2022）年 9 月，俄羅斯在強行占領的烏克蘭四地區發起「公民投票」，要求 當地居民決定是否加入俄羅斯。上（10）月初，俄羅斯國家院議員以零票棄權、 零票反對，一致通過將這四區納入領土。俄羅斯總統普丁（Vladimir Putin）更在 克里姆林宮主持一場盛大典禮，並在典禮上任命四位地方首長簽署隸屬俄羅斯的 協議。 針對這次公投，俄羅斯表示是給予當地人民表達心聲的機會，提供烏克蘭人民「意 願表達」的管道。然而，這項舉動卻引起世界各國的強烈譴責，國際社會對如此 自封的公投表示抗議，並指控俄羅斯意圖藉此合理化併吞烏克蘭國土的非法行徑。
種種現象顯示這項公投為非法投票，且缺乏行為規則和執行標準。為此，聯合國 大會（
Nations General Assembly）也發起決議草案，譴責俄羅斯試圖以 非法公投進行占領，更呼籲各國不要承認俄羅斯的併吞行動，並重申烏克蘭的主 權與領土完整性。 民主的定義是什麼？當權政府只要不剝奪投票權就是民主的保證嗎？還是只是披 著民主外衣、實為專制政權的假象？今年 11 月適逢臺灣的九合一選舉，我們也將 從數學、資訊、心理學等角度探討選舉，剖析數位時代下民調抽樣、電子投票、 假新聞帶來的挑戰，以及人民被候選人挑動起的激情，如何左右每一場選舉。 副總編輯 李依庭 臺北市科學出版事業基金會 董事長：劉源俊 董 事：于宏燦 朱慶琪 邱韻如 林翰佐 胡維平 高甫仁 曾耀寰 蔡孟利 顧 問：王文竹 周成功 林基興 郝玲妮 高涌泉 羅時成 出版者：科學月刊社 理事會 理事長：蔡孟利 理 事：曲建仲 于宏燦 朱慶琪 林翰佐 邱韻如 紀延平 曾耀寰 蔡政修 執行總監：趙軒翎 編輯部 總編輯：林翰佐 副總編輯：趙軒翎 李依庭 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李志昌 李精益 阮明淑 周鑑恆 林秀玉 林宮玄 邱韻如 金升光 金必耀 門立中 紀延平 范賢娟 倪簡白 高啟明 高憲章 張大釗 張敏娟 陳妙嫻 陳彥榮 陳鎮東 陳藹然 單維彰 景鴻鑫 曾耀寰 程一駿 程樹德 黃正球 黃相輔 楊正澤 葉李華 廖英凱 管永恕 劉宗平 蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家 鄭宇君 鄭運鴻 鄭宜帆 韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 蘇逸平 編輯顧問：王明蘅 古宏海 朱麗麗 吳明進 吳家誠 周延鑫 周榮泉 洪萬生 洪裕宏 胡進錕 孫維新 張 復 張勝祺 陳文屏 陳章波 陳國成 曾惠中 楊玉齡 劉仲康 駱尚廉 魏耀揮 蘇益仁 蘇振隆 編 輯：羅億庭 張樂妍 美術編輯：黃琳琇 業務部 業務專員：廖本翔 財務顧問：江旻壕 專案副理：林品婕 創刊於 1970 年 本期為第五十三卷第十一期 第 635 期 發行於 2022 年 11 月 中華郵政北台字第 0677 號執照登記為雜誌類交寄 行政院新聞局版台誌第 0934 號 科學月刊社 地址：106013 臺北市大安區羅斯福路三段 77 號 7 樓 電話：(02)2363-4910 傳真：(02)2363-5999 網址：www.scimonth.com.tw 電郵：scimonth@scimonth.one 製版印刷：赫偉有限公司 總經銷 : 聯華書報社 圖文版權有任何疑慮請洽編輯部，廣告刊登及雜誌訂閱請洽業務部。本刊所刊登文章內容皆為版權所有，非經本刊同意不得作任何形式的轉載或複製。
Gao,
(2022). A
visual pathway for
behavior. Cell Reports, 41(1), 111444.
Kikuchi,
(2022).
(6615),
科學月刊 2022.114 NEWS FOCUS
F., et al.
non-canonical retina-ipRGCs-SCN-PVT
mediating contagious itch
K., et al.
Electrochemical potential enables dormant spores to integrate environmental signals. Science, 378
43–49. 老鼠：你癢？那我也抓一下 細菌內孢子的電訊號復活術 有些細菌在遭遇難以生存的環境時會生成內孢子 （endospore），以停止所有生命現象並進入休眠狀 態，等待適合的環境再重新恢復生理機能。然而， 它們其實並不只是在「休眠」。 美國加州大學（University of California）的學者近期 發表在《科學》（Science）期刊的文章揭露了內孢子 在休眠期間的祕密。他們發現即使內孢子的代謝反 應和生理機能全部停擺，卻還是能利用「電化學訊 號」偵測非常細微的環境變化。 這種電化學訊號來自鉀離子的濃度變化，只要一偵 你曾在看到別人抓癢時，皮膚也不自覺地開始發癢 嗎？群居動物常透過觀察和複製同伴的行為來判 斷或適應環境變化，被稱作社會傳染行為（socially contagious behavior）。近期，美國華盛頓大學 （Washington University）的研究人員透過實驗室 小鼠，找到傳染「抓癢」行為的神經反應途徑。 科學家過去就發現小鼠看到同伴在抓癢時會自動 開始抓癢；若將正常小鼠和患搔癢疾病的小鼠關 在一起，正常小鼠的抓癢頻率也會增加。於是研 究人員將小鼠在抓癢的影片播放給正常小鼠觀看， 並監測牠們的神經傳導訊號。實驗後觀察到小鼠 視網膜接收的光訊號會傳遞至一組特殊的神經節細 測到環境中的刺激，內孢子就會釋放鉀離子產生訊 號；不過令人驚訝的不只如此，內孢子甚至會「計 算」 受到刺激的次數。當刺激愈多次，內孢子會愈 傾向恢復生命的狀態，而當電訊號隨刺激累計至閾 值，內孢子就會結束休眠而「復活」。 這項研究打破科學家原本對生物休眠狀態的理解， 可能改變病原體的預防方式，對尋找外星生物的太 空任務來說更有重大的意義。 胞（ intrinsically photosensitive retina ganglion cells, ipRGCs ），再傳遞至下視丘的視交叉上核 （suprachiasmatic nucleus, SCN）後產生抓癢訊號， 最後觸發小鼠的抓癢行為。特別的是，這條抓癢反 應路徑並沒有經過視覺皮層（visual cortex），也就 是大腦中處理視覺訊號的區域。 研究人員表示，過去原始哺乳動物可能生活在充滿 蚊子或寄生蟲的環境，為了盡速做出反應並適應環 境的威脅，才演化出不經大腦皮層的抓癢傳染行為。
Cavanagh, M., et al. (2022). Fuel exploitation and environmental degradation at the Iron Age copper industry of the Timna Valley, southern Israel, Scientific Reports, 12, 15434.
NEWS FOCUS SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 11 5
3000年前， 人類就對環境造成無法挽回的破壞 最近特拉維夫大學（Tel Aviv University）的考古學家 在探索以色列的沙漠遺跡⸺所羅門王礦場（King Solomon's Mines）時，發現過去用來冶煉銅金屬的 燃料⸺木炭，進一步研究更發現它的來源隨著時 間發生了變化。 在青銅器時代之前，人類就懂得利用木炭燃燒所產 生的高溫冶金。分析近期所採集到的木炭殘留物 後，發現在西元前 11 世紀的所羅門礦場，人們會 砍伐當地的相思樹（Acacia spp.）和羅騰樹（Retama raetam）作為木炭來源；100 年後，卻開始使用其他 品質較差的沙漠灌木和棕櫚 樹，甚至還有使用遠在 數十公里外的樹木。 這些樹木是維持沙漠生態穩定的關鍵，然而在距 今 3000 年前，每年約 有 400 棵相思樹 和 1800 棵羅騰 樹遭砍伐。所羅門王朝的銅工業僅興盛 了 250 年， 直到 1000 多年後才再度有銅工業興起。考古學家們 根據觀察到的現象推論，銅工業時期的中斷正是因 為樹木的過度使用，並對當時的生態造成毀滅性的 破壞，甚至到現在，羅騰樹都還是當地的稀有物種， 可見過去大量砍伐的破壞性至今仍對生態造成影響。 提姆納河谷（Timna valley）中被稱為所 羅門王之柱（Solomon's Pillars）的岩 層，在這裡可以發現古文明的採礦痕跡。 （the kincaidibles, CC BY-SA 2.0, flickr）
科學 出走 科學月刊 2022.118 今（2022）年 9 月 18 日下午 2 點 44 分的池上大 地震，讓花蓮玉里遭受非常大的損害。地震不僅 讓大樓倒塌，更使 6 月才整修完畢、通車的高寮 大橋斷裂，當下甚至有三人連人帶車摔落橋面。 東臺灣發生這樣罕見的災情，震驚全臺。 而本次玉里除了高寮大橋受災以外，另一座玉里 大橋也出現路面龜裂隆起、凹凸不平、難以通行 的狀態，還好災情不算太嚴重。 玉里大橋——花蓮的「彩虹橋」 談起玉里大橋，就一定要提到它的兩大特色，其 中一個就是它彩虹色的欄杆。不過這可不是北歐 神話中的彩虹橋（Bifröst），之所以將玉里大橋 郭毓璞 教育工作者，熱愛閱讀大自然這本大書，多 年來從事科學普及和環境教育，期許自己成 為科學家／地球和民眾之間的轉譯者。 漆成彩虹色，是源自於 2006 年玉里鎮上一位女 大學生，因性向不受接納而在鎮上自殺的事件。 時任鎮長的劉德貞得知此事後，便決定將玉里大 橋油漆成象徵同志運動中彩虹旗的顏色，盼望喚 起社會對同志的包容。 至於另一個特色，則是玉里大橋是全世界唯二、 亞洲唯一「通過板塊交界帶的大橋」。初次聽聞 的你我可能會覺得很荒謬，為什麼會在這麼危險 的地方上蓋橋呢？但其實地質學家和土木工程學 家在建造這座橋的時候可是費了一番巧思，為了 對抗造成每年地表至少升高 2 ～ 3 公分的板塊擠 壓現象，玉里大橋在興建時就預先將大橋的西端 抬高 60 公分，到了 20 年後大橋東端的高度就 會追上來使得兩邊等高；等到橋梁建造第 30 年 時，大橋東端又長高 30 公分，屆時會再針對大 橋的西端施工，將橋梁墊高 90 公分，以拉長玉 里大橋的使用年限，可說是思慮周密。 花蓮高寮大橋遭地震震垮橋墩、橋面斷裂。（邱銘隆拍攝）
科學 出走 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 11 9 為什麼非震央的花蓮，災情反而較嚴重？ 即使能透過施工方式超前部屬解決地表「每年長高」的 板塊運動現象，但這次因中央山脈構造錯動造成的池上 地震仍對玉里這兩座大橋帶來了不小的衝擊。不過為何 明明震源在臺東池上，卻對位於臺東北邊的花蓮玉里造 成較大的震度和災情呢？根據中央大學地震災害鏈風險 評估及管理研究中心教授李錫堤的解釋，本次的震央臺 東只是斷層破裂的起始點，從餘震分布可以看到斷層的 分布範圍一路延伸到花蓮玉里市區。由於斷層由南向北 破裂，而在斷層破裂的過程中地震波也是由南而北一直 追去，產生振幅疊加的建設性干涉現象放大了振幅，也 使得玉里一帶成為震度較高的區域。 除了事後追蹤斷層和致災原因以外，國內也有一個由中 央研究院特聘研究員馬國鳳，以及數名不同學術機構的 專家所組成的「臺灣地震模型」（Taiwan Earthquake Model, TEM）團隊，持續研究並更新臺灣各地的地震 危害潛勢，讓我們能對未來有機率發生大地震的區域做 更多的事前準備。 不僅是玉里，全臺灣人民也 一直 都生活在板塊交界帶 上。經歷了這次連續地震衝擊，相信大家會有更審慎的 防災意識，也會對國家級警報有更迅捷的反應，減低下 一次發生悲劇的可能性。 延伸閱讀 1. 陳凱俊（2022 年 9 月 18 日）。【台東強震】花蓮高寮大橋斷裂「空拍畫面曝光」 3 人跌落平安獲救。鏡週刊。https://reurl.cc/RXMlkx 2. 滔客網 talk.tw（2014 年 8 月 25 日）。寰宇蒐祕―世界唯二、亞洲唯一的跨板 塊斷層橋樑，就在台灣。MySports。https://reurl.cc/le6jnj 3. 柯皓翔、嚴文廷（2022 年 9 月 23 日）。918 池上地震可能解開半世紀中央山脈 斷層之謎──我們如何與「未知」斷層共存？。報導者 The Reporter。https:// reurl.cc/7pxvL9 彩虹配色的玉里大橋。（郭毓璞拍攝） 今年 9 月 19 日花蓮玉里舊鐵道橋的樣貌。（公視節目《我們的島》提供）
科學月刊 2022.1110 投下神聖的那一票！ 大選前夕， 街道上舉目可見競選看板、旗幟， 熱烈喧鬧的候選人車隊沿路掃街拜票。 公開場合上，候選人慷慨激昂地高喊著競選口號跟政見願景， 希望能藉由造勢的激情，得到選民的支持響應。 然而，領先的民調數字即是勝選的金牌？ 媒體的操弄、假訊息的傳遞，也都牽動著選情的走向。 誰能真的笑到最後？唯有開票那一刻才能見真章。 封面故事 COVER STORY
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 11 11
科學月刊 2022.1118 假新聞包含誤傳或刻意傳播的錯誤訊息，以及 過時的消息；因訊息的快速產生、傳播，不真 實的訊息更容易出現。 假新聞在政治層面展現了它強大而驚人的殺傷 力，影響了美國總統大選，甚至被認為是川普 勝選的關鍵因素。 研究顯示臺灣連續九年受到境外假新聞攻擊； 假新聞的影響不限於國家內，也能是國家之間 攻擊選情的武器。 古倫維 中央研究院資訊所研究員，同時 合聘於陽明交通大學資訊所。 假新聞如何攻擊國家選情？ 可能顛覆選舉結果的 「假新聞」 Take Home Message 封面 故 事 （123RF）
收是不可逆反應，所造成的影響力也將遠大於過去網
路尚未普及的時代。第二個影響因素則是「人工智慧
（artificial intelligence, AI）技術的大躍進」：以電
腦自動生成文字成為可能，當電腦生成的文字品質到
達人們可接受的水準時，自動產生文字內容的速度也
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 11 19 封面故事 1 2 3 4 5 新聞報導是我們生活中獲取資訊的重要來源之一， 藉由新聞內容，各地發生的事情盡在我們的掌握之 中，也就是所謂「秀才不出門，能知天下事」。一直 以來，新聞都是由經過專業訓練的新聞記者，盡量 從公平公正的角度報導各個事件的真相給人們。雖 然也存在著虛假或經過美化的新聞訊息，藉此控制 人民的思想，但由於資訊科技的進步，人們不再那 麼容易被封閉的資訊所欺騙。 然而，新聞報導的公平性也因而開始受到挑戰， 其中第一個影響因素就是資訊的「傳播速度快速增 加」：在現今網路普及狀態下，不需毫秒（ms）就 能將不實資訊傳送到各地人們的眼中，而且知識的接
大大提高。當環境允許「快速產生、快速傳播」，不 真實的訊息就更有機會經由任何寫手或是電腦自動 產生，並且以極快的速度（普及且高速的網路）出 現在我們眼前，造成極大的影響。 什麼是假新聞？ 要了解假新聞，首先需要知道它有哪些型態。日常生 活中，我們常以「假新聞」一詞指涉「不真實」的新 聞，是一種概略性的稱呼。假新聞這個名詞最早由英 文的「fake news」直接翻譯而來，名稱非常淺顯易 懂，但是「news」一詞隱含「真實」的意義，所以 假新聞（fake news）一詞本身就存在矛盾，因此假 新聞這個「俗名」之後被正名為「不實資訊／錯誤資 訊」（ misinformation ）。不實資訊能從它的形態與 目的區分成幾種類別，包括不知道有錯而傳遞的訊 息，以及刻意被傳播的錯誤訊息⸺特別被稱為「虛 假訊息」（disinformation）。除此之外，我們現在 也注意到假新聞不一定是「假」的，它可能是過時的 訊息，也就是內容本身是真的，但卻是在過去發生的 事情。例如過去的農產品滯銷，或是颱風大災害的 報導，若是拿到現在的時空下重複使用， 也可能造成大眾的恐慌。無論 是哪一種不實資訊，在正確 理解一件事情的過程中都是 極大的妨礙。 假新聞的攻擊 現今大眾多少都已經知道「假新聞」對 我們的生活造成了影響，但是到底有多大的影響，每 個人的認知卻都不盡相同。事實上，假新聞不僅只是 「別人發生的事情」，像是日前沸沸揚揚的色情影片 換臉風波〔註〕 ，可能有些人覺得那只影響到公眾人 物，與我們無關；然而，更多假新聞影響的是每一位 民眾。舉例來說，在防疫期間出現的假新聞，像是喝 酒精可以抵抗新冠病毒（SARS-CoV-2）、香蕉可破 壞病毒、被蚊子叮會感染、口罩配給及衛生紙銷售 狀況的錯誤報導等，造成有人因為相信喝酒精可以 抵抗病毒而喝下工業酒精失去生命、快速傳播的新 聞使得香蕉產量銷售的不穩定、搶購口罩及衛生紙 網紅「小玉」等人以「Deep Fake」的 AI 換臉 技術，將超過百位知名女性合成色情影片，最後被 判刑，並沒收上萬元非法獲利。 註
科學月刊 2022.1136 （123RF） 洪朝貴 朝陽科技大學資訊 管理系副教授。 使用電子投票安全嗎？ 電子投票系統的 資訊安全與風險 封面 故 事 理想的投票技術應具有五大特性：匿名、可規 模化、高速、可驗證、準確。 由於電子投票需要保持匿名，因此目前沒有任 何一個具有公信力的研究成果，可以同時滿足 「匿名」與「可驗證」這兩個互相矛盾的要求。 許多知名的資訊安全專家都主張「紙本選票萬 萬不可廢棄」。電子資訊技術應該只是輔助， 當出現爭議時也能以紙本紀錄作為最終判斷 依據。 Take Home Message
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 11 37 封面故事 1 2 3 4 5 年美國總統選舉，時任美國總統川 Donald Trump）連任失敗。在他的 言詞鼓勵之下，支持者在隔年 1 月衝進 美國國會山莊（Capitol Hill），造成流血 衝突。煽動和執行暴力行為固然應該受 到譴責，不過引發川普支持者不滿的制 度面、根本弊病更需要拿出來放大檢視， 否則以後無論哪一黨勝選，都很有可能 會重複發生類似的不滿與抗爭⸺如同 臺灣 2017 年修法之前的「數學不及格公 投法」，因為制度的缺失導致每一次的公 投都被操作成「要投票 vs 不要投票」， 而主要的議題則永遠被棄置在一旁。 2020年的美國總統選舉，出了什麼問題？ 筆者認為美國總統選舉的系統性關鍵弊病之一，就是「電子投票機制」。先不 談舞弊或遭到黑帽駭客入侵的情況，單單是沒有惡意的人為疏失就有可能造 成嚴重的後果，甚至引發陰謀論⸺特別是在這個充斥著假新聞與認知戰的年 代。任何系統都有可能因人為疏失而造成嚴重錯誤，而電子化的系統更增加了 使用者可能誤解程式的使用介面、程式設計師、系統管理員等新的風險面向。 相較於牽涉到數以百計選民人口的電子投票，其他電子化作業流程的影響範圍 就小得多了。例如臺灣的學測、指考等大考也包含了部分電子化作業流程， 但是由於它牽涉的是眾多獨立考生的個人利益，而不是兩大對立政黨的政治利 益，所以比較不容易成為假新聞與認知戰的溫床，大家也較有機會理性討論如 何解決技術問題。 到目前為止，從技術的角度來說，電子投票是一項不可能的任務。美國史丹佛 大學（Stanford University）研究電子投票安全的計算機科學家迪爾（David Dill）與同僚們撰文指出，理想的投票技術應有五大特性：匿名、可規模化、 高速、可驗證、準確。筆者不是這方面的專家，姑且僅聚焦在「匿名」 2020 年，時任美國總統的川普連任失敗。在他的言詞鼓勵之下，支持者在隔 年 1 月衝進美國國會山莊，造成流血衝突。（Gage Skidmore, CC BY-SA 2.0, Wikimedia Commons）
顯 影 科學月刊 2022.1140 提到金門旅遊，除了體驗戰地風情及美食外，由於戰地政務時期限 制開發，保留了當地人為干擾少的自然環境，因此也常吸引自然愛 好者前往探索。在植物方面，金門保有相當穩定的濕地植物族群， 較著名的食蟲植物包括長葉茅膏菜（Drosera indica）、寬葉毛氈苔 （Drosera burmannii）、短梗挖耳草（Utricularia caerulea）和異 蕊草（Thysanotus chinensis）等。儘管異蕊草與前述植物生長在相 似環境，但目前國內只有在金門才能穩定看到它的蹤跡。 圖‧文｜張瀚柏 鳥類愛好者。因研究踏上金門，多年來如候鳥，定期飛抵第二故鄉。 異蕊草 Thysanotuschinensis 生長在木麻黃林底層的異蕊草。
異蕊草屬約有 50 種植物，其中異蕊草在所有 物種中分布範圍最廣，一路向北延伸至東南亞 及中國沿岸，臺灣本島為已知分布的北界。根 據臺灣本土植物資料庫登錄的標本紀錄，異蕊 草最早的紀錄是 1924 年由日本植物學家島田 彌市在新竹州中壢郡觀音庄採集。較近期的紀 異蕊草的花苞。 剛開完的花苞。 待放的異蕊草花苞。 正在形成中的果實。 註 無莖植物從地表或土壤中抽出的花梗。 異蕊草植株外型像是細版的蔥，長條狀的葉向外輻射狀長出，開花時 會抽出與長條葉相似、但末端長有花苞的花葶（scape）〔註〕 。花約 略只有半片指甲大，有白色及淡紫色。花被片邊緣呈現流蘇狀，因此 英文俗名稱它為「流蘇百合」（fringe-lily）；由於花中的內輪雄蕊 花藥明顯較外輪長，也就有了「異蕊」的中文俗名。根據被子植物系 統發育研究群（Angiosperm Phylogeny Group, APG）最新發表的 被子植物系統發育組第四版（APG IV）中，異蕊草歸屬於天門冬科 （Asparagaceae）異蕊草屬（Thysanotus）的單子葉植物。 錄則是由中央研究院研究員彭鏡毅於 1985 ～ 1992 年間在新竹蓮花寺採集的標本。爾後諸 多研究者與植物愛好者都會前往上述地區尋 找，特別是因為軍事管制、得以保存許多稀有 食蟲植物棲地的蓮花寺濕地，卻都未能如願發 現異蕊草的蹤跡。
顯 影 科學月刊 2022.1142 內輪 外輪 金門雖然有穩定的異蕊草族群，但由於解除戰地政務後，植 群的演替及人為開發對異蕊草的威脅，因此 2011 年出版的 《金門植物誌》將異蕊草列為近危（near threatened, NT） 物種。而臺灣本島上的異蕊草因為分布範圍侷限，棲息地的 族群量也持續下降，在《2017 年臺灣維管束植物紅皮書名 錄》中被列為國家級極危（nationally critically endangered, NCR）物種。 近年金門的降雨大幅減少，許多蓄水湖庫都乾涸見底，對於 面臨困境的異蕊草及其他濕地植物族群無疑又是沉重的打 擊，同時也考驗人類將採取什麼樣的保育措施應對。 在盛開的異蕊草中可以看到內輪與外輪雄蕊的長短差異。 帶有花苞與果實的異蕊草植株。
顯 影 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 11 43 在木麻黃枯葉背景下不起眼 的異蕊草。
專欄文章Mathematics 科學月刊 2022.1150 「摺」出血管支架、太陽能板 結合藝術與科學的摺紙數學 徐惠莉 中國科技大學通識教育中 心副教授，第七屆全國傑 出通識教育教師。 Take Home Message • 20 世紀時，日本摺紙藝術家吉澤章和美國摺紙藝術家蘭德列特，利用 點、線、箭頭，搭配圖像與文字解說，讓摺紙藝術在全世界廣為傳播。 • 由日裔義大利數學家藤田文章歸納出六個摺紙數學公設，再加上日本數 學家羽鳥公士郎的第七個公設，構成了完備的摺紙作圖系統。 • 三浦摺疊由日本工程師三浦公亮開發，能將太陽能面板摺疊成一個小套 裝放在人造衛星上，並在火箭發射到太空時簡單以一隻擴展桿打開。 摺紙藝術是指用完整的紙張不借助裁、剪、 黏、貼的方式，只透過摺疊、彎曲等手法，塑造 出各種藝術造型的過程。 註 你喜歡摺紙嗎？摺紙是許多人的童年回憶，一張紙 只要經過折疊就能改變大小和形狀，並展現出令人 意想不到的姿態。摺紙是「形」與「空間」的展示， 且蘊含著許多數學規則。近年隨著「摺紙數學」的 熱潮，摺紙已經從傳統的藝術創作，跨界至不同的 領域。若要了解摺紙的數學內涵，就要先從認識摺 紙與數學交融的發展歷史開始。 摺紙的數學公設 根據歷史記載，在西元 105 年東漢和帝時，蔡倫以 「樹膚、麻頭、敝布、漁網」造紙，成為紙的發 明者。按常理來看摺紙最早應該起源於中國，但在 東漢的相關文獻和出土文物中始終沒有關於摺紙的 記載。在紙傳到日本後，摺紙藝術〔註〕 才被發揚光 大。所以摺紙的英文「origami」就是來自日文⸺ 「ori」意思是「摺疊」、「kami」則表示「紙」。 目前被認為最古老的摺紙專書是在 1797 年發行的 《秘傳千羽鶴折形》（圖一）。到了 20 世紀，日 本摺紙藝術家吉澤章發明出了超過五萬種新的摺 紙圖樣，並與美國摺紙藝術家蘭德列特（Samuel Randlett）共同發明了吉澤章－蘭德列特圖解摺紙
數不勝數 Mathematics SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 11 51 吉澤章、蘭德列特共同發明的「吉澤章－蘭德列特圖 解摺紙記號系統」，利用點、線、箭頭，搭配圖像與 文字解說，讓摺紙藝術在全世界廣為傳播和流行。 依據箭頭指示的摺疊方向，黃色面對摺。若將摺疊後 的紙打開，會形成一個「V」形的摺痕，故稱為谷摺。 簡單來說，「谷摺」就是形成摺痕凹陷的摺法。 依據箭頭指示的摺疊方向，黃色面背摺，若將摺疊後 的紙打開，會形成一個「Λ」形的摺痕，故稱為山摺。 簡單來說，「山摺」就是形成摺痕突起的摺法。 公設四： 給定任意一點 p1 和直線 l1，存在唯一一條摺線 與 l1 垂直且通過 p1。（線外一點做垂線） 公設五： 給定任意兩點 p1、p2 和直線 l1，存在一條摺線 使得 p1 在直線 l1 上且摺線通過 p2。 公設六： 給定任意兩點 p1、p2 和兩直線 l1 和 l2，存在一 條摺線使得 p1 在直線 l1 上，且 p2 在直線 l2 上。 圖二｜吉澤章－蘭德列特圖解摺紙記號系統 記號系統（Yoshizawa–Randlett system），利用 點、線、箭頭搭配圖像與文字解說（圖二），打 破了語言的障礙，讓摺紙藝術在全世界廣為傳 播和流行。 「摺紙」是一項環繞在紙張上進行的活動，讀 者們不難想見⸺摺紙也是學習平面幾何的好 工具。在 1992 年，日裔義大利數學家與摺紙藝 術家藤田文章（Humiaki Huzita）歸納出六個 摺紙的數學公設： 公設一：給定任意兩點 p1 和 p2，存在唯一一條 通過這兩點的摺線。（摺出通過兩點的直線） 公設二：給定任意兩點 p1 和 p2，存在唯一一條 摺線使得 p1 和 p2 重合。（兩點重合） 公設三： 給定任意兩條直線 l1 和 l2，存在一條 摺線使得 l1 和 l2 重合。（兩線重合） 1797 年發行的《秘 傳千羽鶴折形》， 是目前被認為最 古老的摺紙專書。 （ 下河辺拾水 , public domain, Wikimedia Commons） 圖一 谷摺 山摺
專欄文章Chemistry 科學月刊 2022.1166 從採收、製藍到建藍 如何染出藍染的美麗色彩？ Take Home Message • 藍染植物的葉、莖都含有靛苷，當靛苷水 解後會產生β－ D －葡萄糖和 吲哚 酚。 吲 哚酚可以再和氧氣反應，產生靛藍產物。 • 採收藍染植物的藍葉後必須經過「製藍」， 將藍葉以清水浸泡，讓β－ D －葡萄糖被 酵素分解為水和二氧化碳，吲哚酚則會緩 慢溶解於水中。 • 由於靛藍不溶於水，製藍後的產物必須經 過還原才能使用，稱為「建藍」。在鹼性 環境下，酵母菌能利用營養劑中的養分進 行發酵，使靛藍還原。 讀者們有買過靛藍色（indigo）的織物或是「藍染」 製品嗎？目前已知最古老的靛藍染色織物可以追溯到 6000 年前，且靛藍染料在美索不達米亞、埃及等古代 文明中也廣為人知。由於古代的藍色染料非常稀有，因 此生產靛藍染料是一種重要的經濟活動。在希臘、羅 馬時期，作為染料使用的靛藍甚至被視為一種奢侈品。 過去幾個世紀以來，印度、中國、日本、東南亞國家一 直都使用靛藍作為染料，印度則是最早也最主要的靛藍 染料生產和加工中心。臺灣也曾經是靛藍的重要產地， 栽種藍染植物、藍靛染料的加工製造都是臺灣開發初期 的重要產業之一。近年來隨著環保意識抬頭，加上崇尚 自然的潮流，使得藍染又重新受到社會大眾的青睞。 林震煌 臺灣師範大學 美術系教授。 王宥祈 臺灣師範大學 化學系。 江慧玉 臺灣師範大學 化學系。 王瓊霞 臺灣師範大學 美術系。
潛 移默化 Chemistry SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 11 67 藍染植物中，主要由葡萄糖與吲哚（indole）構成。 吲哚具有臭味且廣泛分布於自然環境，當葉片破損 或遭毛蟲咬時，靛苷會水解成吲哚酚（indoxyl）來 驅趕毛蟲。由於夏季毛蟲多，植物葉中靛苷的成分 也隨之增加，所以夏季是收割藍染植物的好季節。 圖一是靛苷的水解反應式，靛苷水解後會產生β－ D －葡萄糖和吲哚酚。吲哚酚為水溶性物質，可 以和氧氣發生反應產生靛藍（主成分）、靛玉紅 （indirubin）、異靛藍（isoindigo）等許多產物。 常見的藍染植物 靛藍是牛仔布和牛仔褲的主要染料，不過現代生產 的大多數靛藍染料都是由人工合成。那麼近期流行 的藍染又有什麼不同？常見的藍染植物有四種，分 別是馬藍（Strobilanthes cusia (Nees) Kuntze）、 木藍（ Indigofera tinctoria ）、蓼藍（ Persicaria tinctoria）、菘藍（Isatis tinctoria）。 馬藍又叫做大菁或山藍，分布地區涵蓋中國西南地 區、臺灣、印度、日本。馬藍適合生長於山區背陽 潮濕陰暗處，每年 12 月間會開紫色小花，是早期臺 灣所使用的藍染植物原料之一，目前仍有大量族群 存在於野外，特別是在臺北郊山。 木藍分布地區涵蓋印度、亞洲、非洲、北美洲、中 國、福建、海南島、臺灣，被認為是所有藍染植物 中品質最好、藍色素最多的染料植物。由於木藍是 向陽性植物，在臺灣多生長在南部平地跟河川地。 蓼藍是中國最主要的藍染植物，在東亞、中國華東 地區、四川、日本都有蓼藍的蹤跡。菘藍則生長在 寒冷的溫寒帶地區，例如中國 北方、歐洲等地。這些藍染植 物的共同特徵是能提取出靛 藍，作為染布（藍染）使用。 藍染中的化學分子 藍染植物的葉、莖都含有靛苷 （indican）成分。靛苷存在於 蓼藍 日本國立科學博物館筑波實驗植物園 （Kenlo Nasahara, CC 表示 継承 4.0, Wikimedia Commons） 圖一 ｜ 靛苷的水解反應式
