科視 � BANK 2022 今年諾貝爾獎得主出爐 獲獎原因一次看 本刊記者 阿佛烈•諾貝爾 物理學獎 經濟學獎 化學獎 生理與醫學獎 科月帶著走 瑞 典 透過糾纏光子 開創量子科學 化解金融危機 點擊化學& 生物正交化學 覺得紙本書占空間嗎？科月在讀墨、Kobo、讀冊、HyRead都有電子書哦 ₍₍ ◝('ω'◝) ⁾⁾ ₍₍ (◟'ω')◟ ⁾⁾ 解碼尼安德塔人 探索人類演化 636 2022 12月號 ISSN:0250-331X 9 770250 331001 12 NT$249 Y 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
創立於1970年《科學月刊》即將邁向第54年，迄今 仍持續每月出刊，從無間斷。50多年來，橫跨四代超 過6000人次的臺灣科學家，為臺灣撰寫了超過 萬字的科普文章，更五度獲得金鼎獎的肯定。 《科學月刊》的故事，不只是一本雜誌如何延續 年，更是數十年來眾多臺灣科學家傳承接力的故事。 這些可貴的傳承過程，從 2018 年開始，歷時四年的 拍攝製作，終於在今（ 2022 ）年完成，並於臺灣大 學思亮館國際會議廳舉辦紀錄片首映會。 首映會當日，《科學月刊》也攜手中央大學鹿林天文臺舉行「林孝信」（Linshiawshin）小行星頒 贈儀式，正式對外宣布鹿林天文台發現的編號498797林孝信小行星，以《科學月刊》創辦人林孝信 為名。除了致敬，也感念他對臺灣科學教育的卓然奉獻。 在經歷近三年的新冠疫情後，《科學月刊》陸續開始舉辦實體活動囉！ 歡迎公私立學校、機構洽談科學活動合作。 科學月刊紀錄片首映＆林孝信小行星發布記者會 《科學月刊》近期活動足跡 10.29《從 0 到∞ 不只是科學的社會實踐》 文化部長李永得出席科學月刊 紀錄片首映會並上臺致詞。 首映會當天與會人士大合影。 林孝信夫人陳美霞（右）從中央大學副校長綦 振瀛（左）手中接下「林孝信小行星」銘版。
本期以電視新聞臺作為整體視覺主題，邀請諾貝爾先生擔任本刊 記者，用特別專題報導的方式向讀者詳細介紹今年的得獎內容。 諾貝爾先生背後的新聞畫面將各獎項用簡單圖像呈現得獎內容的 意象，其中生醫獎讓尼安德塔人走出框架作趣味的表現。 Contents 2022 DECEMBER 636期 2022諾貝爾獎特別報導 封面故事引言 08 封面說說話 從滅絕人種揭開人類 演化的空白歷史 封面故事1 許惇偉 10 持續不斷的好奇心引領量子研究 量子糾纏 封面故事3 李哲明 24 探索人類起源的無盡之旅 威爾遜與帕波的師生傳承 封面故事番外篇 寒波 15 經濟大蕭條為何發生、又該如何解決？ 重要又脆弱的金融中介 應有的規範與兩難 封面故事4 莊奕琦 30 讓生物標記變得如滑鼠點擊般輕鬆 點擊化學的發展與應用 封面故事2 林俊宏 18 Nobel Prize
科學月刊 2022.12 2 News Focus 4 啟程！ 25.5 天的月球旅行／鯨魚一天吞食多少塑膠微粒？ 5 利用蛋白淨化海水／暗黑章魚的投擲大戰 Contents-2 書 摘 78 《燒杯君和他的小旅行》 思辨之評 40 大學教授遭解聘只因學生抗議分數太低 校方、教授、學生權益該由誰作主？／劉雨如 44 火星、月球表面真有水（冰）嗎？／劉玲根 科學‧出走 6 用琥珀留下遠古的記憶 科博館「那一刻 琥珀的記憶」特展／羅億庭 顯 影 36 臺灣的綠鳩家族／藍以恆 專 欄 48 數不勝數：走入畫作〈雅典學院〉中的理型世界 畢達哥拉斯學派的「知物依數」／劉柏宏 54 格物致知：量子糾纏態的研發 再談「愛因斯坦的最後一搏－ EPR 悖論」／賴昭正 60 生生不息：Y 染色體的消失將導致疾病與死亡？ 生為男性不幸的宿命／嚴宏洋 66 潛移默化：《黑水風暴》吹響對 PFAS 宣戰的號角 好用但危險的化學物質 PFAS ／陳瑋駿 72 物換星移：為什麼手機會收到地震警報？ 結合深度學習的地震預警系統／吳逸民 填問卷．拿新書 只要於 2022 年 12 月 31 日前， 完整填寫讀者問卷調查，就有機 會獲得遠流出版的新書《燒杯君 和他的小旅行》。
中華民國 111 年 10 月 25 日 本刊於 2022 年 7 月、第 631 期上刊登的 〈臺灣與國際邁向淨零的轉型關鍵〉一 文，作者簡又新因個人因素申請撤稿， 業經《科學月刊》同意後撤稿。 《科學月刊》撤稿聲明
問卷內容請至 reurl.cc/vmkdey 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 2023 年 1 月 5 日 之前公布於《科學月刊》網站 （www.scimonth.com.tw）。
reurl.cc/vmkdey
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
走進編輯室 充滿荊棘的和平之路 時序又悄悄來到一年之末，對《科學月刊》熟悉的夥伴應該不難猜到這個月的封 面故事。每年 12 月，我們會帶領讀者認識今（2022）年的諾貝爾獎得主，除了 分享獲獎的理由外，也進一步追蹤、解析他們研究成果和此領域當前的最新發展。 不過，在翻開這期封面故事之前，想先跟讀者聊聊今年的諾貝爾和平獎。 今年 2 月，俄羅斯總統普丁派遣俄軍入侵烏克蘭領土，爆發歐洲自第二次世界大 戰以來最大規模的軍事衝突。直到今日，持續近九個月的戰事代價是數十萬人次 的傷亡，即使在戰火下倖存，多數家園敗破的烏克蘭人也流離失所，引發難民危 機。雙方你來我往的軍火攻擊和空襲，更使戰爭的緊張局勢持續升高。 今年的和平獎就在烏俄交鋒的戰火下選出與烏俄戰爭相關的三方，白羅斯人權領 袖比亞利亞茨基（Ales Bialiatski）、俄羅斯人權組織「紀念」（Memorial）、烏 克蘭人權組織「公民自由中心」（Center for Civil Liberties）。 比亞利亞茨基是一名白俄羅斯民主運動參與者。除了致力於民主的發展外，他在 1996 年創立春天人權中心（Viasna），極力反對獨裁政權。儘管多次遭政府施壓 而入獄，但他仍持續為人權和民主努力。「公民自由中心」於 2007 年在烏克蘭首 都基輔成立，旨在促進烏克蘭的人權和民主。除了協助烏克蘭走向民主外，在烏 克蘭遭到俄羅斯入侵後，也開始記錄俄羅斯對烏克蘭平民犯下的戰爭罪行。 「紀念」，是 1987 年由前蘇聯的人權鬥士成立，目的是希望人們能夠藉由面對過
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主義（Stalinism）者迫害的紀錄，並在總部建立了歷史資料庫。即使去（2021） 年 12 月遭俄羅斯當局清算，下令解散、關閉「紀念」總部；今年又在獲得和平獎 的數小時後總部遭到沒收，但他們至今仍持續抗爭，捍衛屬於他們的自由。 身為不同、甚至是眼下呈對立國家的三方，卻在今年共同獲此獎。我想，他們的 貢獻除了符合當年諾貝爾的遺願外，和平也是當今世界最需要也最期望看到的。
去的傷痛，防止未來再發生相關事件。自創立以來，該組織收集許多遭受史達林
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
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
專案副理：林品婕 創刊於 1970 年 本期為第五十三卷第十二期 第 636 期 發行於 2022 年 12 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：
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Potter, S. (2022, November 16). Liftoff! NASA's Artemis I Mega Rocket Launches Orion to Moon. National Aeronautics and Space Administration. https:// www.nasa.gov/press-release/liftoff-nasa-s-artemis-i-mega-rocket-launchesorion-to-moon
Kahane-Rapport, S.R. et al. (2022). Field measurements reveal exposure risk to microplastic ingestion by filter-feeding megafauna. Nature Communications, 13, 6327.
科學月刊 2022.12 4 NEWS FOCUS
（
NASA/Bill Ingalls ）
啟程！25.5天的月球旅行 鯨魚一天吞食多少塑膠微粒？ 濾食性的海洋大型生物包 含鬚鯨、部分鯊魚、魟 魚等，會透過游泳時張大 嘴巴、過濾海水中的小型 生物進食。不過與此同時， 它們也會大量吞入海洋中無處 不在的塑膠微粒（microplastics）。 由於鬚鯨的體型和棲息地與加州洋流等汙染地區重 疊，因此攝入塑膠微粒的風險也高於其他動物。然 而，目前缺乏有關鯨魚每日塑膠微粒攝取量的數據， 因此難以評估暴露在這些塑膠微粒底下可能對牠們 的健康帶來什麼風險，以及是否需要或如何設立保 護措施。 為了評估鬚鯨的攝食模式並量化牠們的每日塑膠 123RF） 今（2022）年 11 月 16 日，歷經多次延宕的阿米提斯 一號（Artemis I）任務火箭終於升空，順利出發前 往月球。此次任務使用無人駕駛的獵戶座太空船 （Orion）搭配目前最強大的太空發射系統（Space Launch System, SLS）火箭，從地表出發繞行地球外 的軌道後前往月球，接著環繞月球再回到地球。總飛 行距離超過 200 萬公里，預計花費 25.5 天完成任務。 美國國家航空暨太空總 署（ National Aeronautics and Space Administration, NASA）表示這次任務的 目的在於展示和測試飛行船抵達與環繞月球的能力， 並為未來太空人在月球的長期生活和建設奠定基礎。 阿米提斯一號原定在 8 月發射，但是卻發生一連串的 液態氫燃料洩漏問題，研究人員在發射臺上試圖搶 修了一個月後卻又遇上颶風來襲，直到 11 月 16 日才 微粒攝入量，美國加州州立大學（California State University）的研究人員結合了來自加州洋流的塑膠 微粒數據與來 自 191 隻標記的藍鯨、長鬚鯨、座頭 鯨的高分辨率覓食行為測量值，發現在 50 ～ 250 公 尺深處的塑膠微粒含量最多，而且此深度正好是鬚 鯨的主要覓食區域，代表鬚鯨可能會是累積最多塑 膠量的海洋生物體。 另外，藍鯨每天可能吸收約 1000 萬件塑膠微粒，而 座頭鯨則每天可能多達 400 萬件，研究人員也表示 塑膠微粒對這些鯨魚構成的風險可能比以前想像和 估計的數據更嚴重。 順利發射 SL S 火箭，成功將獵戶座太空船送入軌道。 這次任務將挑戰史上最快速的運行速度，並測試此 速度之下的溫度控制；而且在不與其他太空站對接 的情況下，挑戰最長的太空船行駛距離。如果獵戶 座太空船順利在 12 月 11 日降落至地球，將為未來一 系列的月球任務鋪路。
Ozden, S. et al . (2022). Egg protein derived ultralightweight hybrid monolithic aerogel for water purification. Materials Today, 1369–7021.
Godfrey-Smith, P. et al. (2022). In the line of fire: Debris throwing by wild octopuses. PLoS ONE, 17(11), e0276482.
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暗黑章魚的投擲大戰 利用蛋白淨化海水 俗稱「暗黑章魚」（ gloomy octopus ）的雪梨章魚 （Octopus tetricus）有一種名副其實的詭異行為。根 據澳洲雪梨大學（The University of Sydney）研究 團隊的最新發表，當研究人員在進行拍攝觀察時， 發現雪梨章魚會對同種或異種的其他章魚投擲淤泥 和貝殼，而且是「蓄意」的行為。 特別的是，雪梨章魚並不是用牠們的八隻手臂投擲， 而是在收集淤泥和貝殼後透過管狀的排水器官⸺ 虹吸管（hyponome or siphon）噴射。研究團隊提 及，章魚必須將虹吸管移到不尋常的位置才能執行 最近普林斯頓大學（Princeton University）發表在 《今日材料》（Materials Today）期刊的最新研究表 示，研究人員利用蛋白製作一種氣凝膠（aerogel）， 成功過濾海水中的鹽類和塑膠微粒。 在我們日常食用的荷包蛋中，蛋白其實是一種幾乎 由純蛋白質組成卻又十分複雜的結構，科學家發現 當蛋白在沒有氧氣的環境中冷凍乾燥後，再加熱到 900 ℃時，會產生一種由相互連接的碳纖維鍊和石 墨烯片組成的多尺度結構。因此，研究團隊進一步 使用此特殊結構的蛋白製造一種氣凝膠作為輕質且 這個動作，表示這是一種刻意的行為。 研究團隊進一步分析錄製 24 小時的影片，記錄到 10 隻章魚總共 102 次的投擲行為。由雌性投擲的比 例占了 2/3，只有約 1/6 的投擲成功擊中了另一隻章 魚；此外，還觀察到被投擲的章魚會躲避或舉起手 臂，還有一些章魚成功擊中了攝影機。 不過由於投擲行為容易出現在章魚特別密集的地點， 加上被擊中的章魚並沒有反擊，因此研究團隊推測 這種行為較可能是在清掃或建立個人空間，而不是 為了攻擊其他個體。 多孔隙的材料。團隊表示此材料將能應用於多種用 途，包括過濾水、儲存能量、隔音、隔熱、絕緣等。 為了驗證實際的功能性，他們將這種材料應用於海 水淡化和淨化水質，成功地過濾海水中 98.2 ％的離 子和雜質，以及 99.9 ％的塑膠微粒和奈米級塑膠。 與活性炭和反滲透的過濾方法相比，該材料的生產 成本更低廉、節能且高效。 研究人員的下一步是改良此材料的製造技術，期望 未來能大規模地應用於海水淨化，並發展更多用途。 章魚投擲大戰影片→ （Godfrey-Smith et al., 2022, PLoS ONE, CC-BY 4.0）
科學 出走 科學月刊 2022.12 6 （本篇照片皆由作者拍攝） 在電影《侏羅紀公園》（Jurassic Park）中，國際遺傳 公司（InGen）在挖掘恐龍化石時意外得到一顆來自上 古時代、存有蚊子的琥珀（amber）。他們從琥珀裡的 蚊子體內取得恐龍血液、得到恐龍的部分基因，再加入 兩生動物的基因後，成功使恐龍復活。 在現實生活中，我們真的有辦法抽取出琥珀內生物的 DNA，成功複製出已滅絕的生物嗎？為什麼琥珀裡能保 留生物體，而琥珀又是如何生成的呢？今（2022）年 在臺中國立自然科學博物館第一特展室展出的「那一刻 琥珀的記憶」特展，除了可以解答這些問題之外，還蒐 羅世界各地的琥珀，更首次曝光了六件出自臺灣的琥珀 標本！ 琥珀是什麼？ 「琥珀」是由遠古植物流出的樹脂固化而成的透明（半 透明）產物，一般多半具有超過 3000 萬年的埋藏歷史。 大多數的琥珀呈現黃褐色，但受到溫度、壓力、化學元 素等因素影響，也有一些琥珀具有特殊的顏色。 黃珀 我們最常看到的琥珀就屬於黃珀， 主要由植物的樹脂固化後形 成。若是琥珀中的黃色較為 特別則會有其他名稱，像是 金色的稱為金珀、火焰色的稱為 火珀，而生產自緬甸的琥 珀則是以棕紅色為主。 用琥珀留下遠古的記憶 羅億庭 想去侏羅紀公園探 險，本刊編輯。 藍珀 由於珀體裡含有一種稱為「苝」（perylene）的有機染 料，因此藍珀受到太陽光照射時會呈現藍 色，但在一般的人造光源下看 起來仍是黃色。目前科學 家認為是由於 2500 ～ 4000 萬年前的孿葉豆 （Hymenaea courbaril ） 森林曾發生不完全燃燒， 才會有藍珀的出現。 紅珀 紅橙色系的琥珀顏色大多 較深，顏色偏紅的紅珀被 稱為「血珀」。而外觀顏 色偏黑，在強光下珀體內是 紅色的則被稱為「翳珀」。 綠珀 綠色的琥珀大多來自於墨西哥或多明尼加，產量非常稀 少，占全世界的琥珀產量不到 2％。雖然綠珀在自然光 下也近似於黃色，不過暴露在紫外光時卻會呈現綠色。 目前科學家認為綠珀的綠色來自於內含的黃鐵礦。 除了上面介紹的這些之外，有些看起來很不像琥珀礦石 其實也被歸類於琥珀，像是外觀呈現不透明的「蜜蠟」。 至於那些未超過 3000 萬年歷史、或甚至僅有數千年 歷史的樹脂，則被稱為「科巴」（copal），外觀大多 科博 館「那一刻 琥珀的記憶 」特展 金黃色琥珀 始新世中期 Eocene 藍珀原礦 漸新世 血珀 漸新世 Oligocene Oligocene
科學 出走 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 12 7 是半透明的黃色。 琥珀既珍貴又稀少，它晶瑩剔透 的外表也吸引著有心人士製作贗品， 企圖以假亂真。那麼要怎麼分辨真琥珀和 假琥珀？我們可以透過光譜分析（spectral analysis） 推斷出琥珀內的化學分子，直接辨識真假琥珀。不過不 同地區的琥珀標本都具有不一樣的光譜特徵，因此需要 大量的琥珀光譜分析資料並建立資料庫，才方便用於日 後的辨認。 此外，不肖商人通常以塑膠、壓克力製成假琥珀，但也 有些人會使用兩種以上的素材，例如琥珀、科巴、壓克 力、塑膠等材料，混合製成假琥珀，因此需要其他的檢 驗方式。例如在珠寶鑑定時，會使用食鹽水測試寶石的 密度，在食鹽水中沉下去的大多是贗品；但浮上 來的琥珀也不一定都是真的，不同產地 的琥珀經歷了不一樣的埋藏過程， 因此密度也不一定相同。而透過肉 眼觀察，也可以發現假琥珀的氣 泡大多是正圓形，與真琥珀埋藏 過程經歷過變形作用而產生的雲霧 狀氣泡團有所不同。 臺灣也有琥珀嗎？ 古生物能不能從琥珀中復活？ 這次特展裡也展出了六件首次曝光的臺灣琥珀標本。 包含在臺南東山出土，產自約 600 萬年前、中新世 （Miocene）晚期糖恩山砂岩中的琥珀。根據研究團 隊對這顆琥珀的研究，初步認為裡頭包埋的是蛛形綱 （Arachnida）的物種，而這也是臺灣目前唯一一件有 生物包埋的琥珀！另外在臺東、北部的大漢溪、新北瑞 芳、南投也都發現過琥珀的蹤跡，而其中發現於新北瑞 芳的琥珀，很可能來自約 1500 萬年前中新世中期的濱 海相沉積物，也是臺灣現有最大的一塊琥珀，長寬皆有 約 15 公分。 琥珀中留存了各式各樣的動植物、真菌，不禁讓人好奇 像是《侏羅紀公園》中描述的研究有沒有可能發生呢？ 展場中的「白堊紀公園」裡也提供了我們一些科學家的 說法。以《侏羅紀公園》為例，即使可以從琥珀中成功 抽出蚊子體內的恐龍血液，存在於血液裡的遺傳物質也 會因為長時間的埋藏而降解、無法使用。古生物學家們 表示，要像電影演的那樣複製出恐龍，就目前技術來說 是不可能的。 在展場的最後，也帶給大家琥珀在科學研究之外的另一 面⸺歷史與藝術。由於不同文化、不同民族的人們所 佩戴與使用的琥珀都有所不同，學者便可以藉此了解不 同民族的社會結構與特色。像是在新石器時期的波蘭、 立陶宛，就已經有工匠將琥珀製成各 種工藝品，如琥珀雕刻而成的恐 龍；歐洲最古老的琥珀工藝 則可以追溯到 6000 年前， 有太陽符號的護身符與動 物雕像都是常見的製品。 小小一顆琥珀，記載了從遠古 時代留存下來的記憶。看到 這裡，也讓你開始對融合藝 術 與科學的琥珀感到著迷嗎？ 展期：2022年4月29日～2023年2月19日 地點：臺中國立自然科學博物館第一特展室 掃描QR code看官方網站 特展資訊 新北瑞芳琥珀 包埋著短脈螽的琥珀 。
科學月刊 2022.12 8 一年一度的科學界盛事登場， 表彰「在各領域為人類做出卓越貢獻的人」。
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科學月刊 2022.12 10 諾貝爾獎特別報導 今（2022）年諾貝爾生理或醫學獎獨頒予德國馬克斯．普朗 克演化人類學研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）教授帕波（Svante Pääbo），表彰他在「發 現滅絕人種基因組以及人類演化」上的貢獻。這裡所說的 「滅絕人種」包括學界戲稱近代最出名的德國人⸺尼安 德塔人（Neanderthals），以及後來利用帕波發展的技術， 自殘缺化石上定序分析發現的丹尼索瓦人（Denisovans）。 這一切成果幾乎是帕波這個充滿好奇心、從未放棄幼年興 趣的科學家所推動而完成。 從千分之三開始 在 2006 年美國紐約冷泉港實驗室（Cold Spring Harbor Laboratory）的研討會上，帕波公開了他的團隊對尼安德塔 人基因圖譜的部分解析，雖然在當時該結果只占了尼安德塔 人整個基因體的千分之三，但已經引起在座專家們的驚嘆。 隨後，帕波在靈光乍現的狀態下當眾宣布：團隊預計在兩年 後完成尼安德塔人的完整基因圖譜，無疑地在古人類學研究 • 2006 年，帕波公布尼安德塔人基因 體圖譜的千分之三，並在 2010 年 完成尼安德塔人的完整基因圖譜。 • 古生物化石 DNA 面臨自然破損和 微生物造成的研究困境，因此帕波 從第一代 PCR 技術面世後便積極嘗 試突破。 • 帕波的好奇心和最佳化技術的能力 所帶來的成果不僅解答人類演化的 問題，其中的分析技術也應用在往 後的醫藥研究上。 諾貝爾生理與醫學獎 封面故事一 2022 許惇偉 牛津大學生物化學博士，專長為 分子遺傳學、微生物學、科普教 育。曾任職牛津大學，目前任教 於高雄師範大學生物科技系。 從滅絕人種揭開人類演化的 空白歷史 Take Home Message
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 12 11 封面故事一 得獎者 （Luna04, CC BY-SA 3.0, Wikipedia Commons） 中投下了震撼彈。在豪氣干雲的宣告之後，帕波接 著充分發揮學術與管理的深厚底蘊，短時間內重整 團隊積極往目標邁進。當時的他可能也沒想到，這 樣的宣告竟催使他往諾貝爾獎肯定之路邁進。 人類演化一直是科學家很感興趣的問題，達爾文在 寫完《物種起源》（On the Origin of Species）一書 後，還曾撰寫《人類的由來與性擇》（The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex）闡述他對 人類演化的看法。雖然隨著考古技術與分子遺傳證 據的發展，學界都認為非洲以外最早的現代智人 （Homo sapiens）應該是十萬年前從非洲進入歐亞 大陸，但卻無法解釋原本在歐亞大陸已經生活將近 40 萬年、骨骼構造與現代智人極為相似的尼安德塔 人，為何在三萬年前完全消失。現代智人跟尼安德 塔人共存在歐亞大陸的七萬年間，彼此有無生殖繁 衍？與現代智人之間的生存競爭是否導致尼安德塔 人滅絕？這些問題都需要更完整科學證據解釋，而 帕波口中的尼安德塔人基因組就是回 答這些問題最直接的科學證據。 當帕波宣布這項尼安德塔人 基因組計畫時，人類完整 基因圖譜已經面世六年， 基因圖譜的分析技術看似 已有相當基礎。然而，即使 他在古生物基因組研究已經饒 富盛名，但古生物基因組研究的難 度與現存生物相比，在當時完全是另 一個檔次。要如何在兩年內從千分之 三走到百分之百，那是有如初次登月 計畫般困難的任務。 Svante Pääbo 斯萬特．帕波 國籍∣瑞典 任職單位∣馬克斯．普朗克演化人類學研究所 研究領域∣古遺傳學 （ Duncan.Hull, CC BY-SA 2.0, Wikimedia commons ） 1955～ 侏羅紀公園的迷思 看過電影《侏羅紀公園》（Jurassic Park）的人可能 會有深刻的印象，認為只要古老生物的 DNA 保存得 當，即使樣本僅有微量依然可以利用聚合酶連鎖反 應（polymerase chain reaction, PCR）等技術 擴增並定序，拿到該生物完整的基因組。 但在古老生物標本的 DNA 研究上， 已經是大師級的帕波心裡很清楚， 現實完全不是電影那回事。因為即 使尼安德塔人的化石或生物樣本 保存得多良好，DNA 一旦存在超 過十萬年便會因自然原因而破損 到無法使用；再者，自然環境中的 古老生物樣本 DNA 會因長年來混雜各 種微生物而降解成微小片段，而這些微 生物本身的 DNA 數量往往遠大於原始 樣本的 DNA 含量，因而造成定序研究 的極大困擾。 尼安德塔人的頭骨
科學月刊 2022.12 18 諾貝爾獎特別報導 今（2022）年諾貝爾化學獎頒發給三位得獎人，分別 是美國斯克里普斯研究中心（ Scripps Research ）的 夏普萊斯（ Barry Sharpless ）、丹麥哥本哈根大學 （University of Copenhagen）的梅爾達爾（Morten Meldal）和美國史丹佛大學（Stanford University）的 貝爾托西（Carolyn Bertozzi），以表彰他們在點擊化學 （click chemistry）上的貢獻，將原本在化學上執行困 難的過程變得簡單、容易進行及應用。化學中的許多領 域，包括藥物化學和材料化學，都能藉著點擊化學很快 地將不同的化學基團、官能基連結在一起，也能藉此產 生更多、各式各樣的新分子（圖一）。 點擊化學 點擊化學是指含有炔類（alkyne）官能基的化合物與 另一個含疊氮（azide）官能基的化合物進行 1,3 －雙 偶極的環化反應（1,3-dipolar cycloaddition）以產生 三唑（triazole）。最早是 1960 年代由德國化學家休斯 • 炔類化合物與含疊氮化合物的 1,3 －雙 偶極環化反應原本需要在極端條件（高 溫、高壓）下才能發生。 • 夏普萊斯和梅爾達爾發現加入銅離子能 讓此反應如點擊般容易進行，所以將它 稱為點擊化學，可應用於生物分子標 記，而且幾乎不影響目標分子。 • 貝爾托西將點擊化學大幅應用在生物分 子標記，後來又發展出不需銅離子的反 應方式，不會對生物系統造成毒性，讓 應用範圍擴大。 諾貝爾化學獎 封面故事二 2022 林俊宏 中研院生化所研究員，台大化學系與 生化所合聘教授。 讓生物標記變得如滑鼠點擊般輕鬆 點擊化學的發展與應用 Take Home Message
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 12 19 得獎者 封面故事二 反應原先需要在極端的條件（高溫、高壓）下才能 進行；不過，夏普萊斯及梅爾達爾兩個研究團隊不 約而同地分別發展改進方法，在 2002 年各自報導使 點擊化學將不同的化學基團、官能基連結 在一起，藉此產生各式各樣的新分子。 根（Rolf Huisgen，圖二）所發展出來的化學合成 反應，所以此反應也被稱為休斯根反應（Huisgen reaction or Huisgen cycloaddition，圖三）。這個 疊氮化合物與炔烴進行的 1,3 －雙偶極的環化反應最早是 1960 年 代由德國化學家休斯根所發展出來的化學合成反應，所以此反應 也被稱為休斯根反應。（Jü, CC0, Wikimedia Commons） Morten Meldal Barry Sharpless 莫滕．梅爾達爾 巴里．夏普萊斯 國籍∣丹麥 任職單位∣哥本哈根大學 研究領域∣組合式化學、材料化學等 國籍∣美國 任職單位∣斯克里普斯研究中心 研究領域∣不對稱合成、催化 （Do Pham/Stanford University；Jason Smith, courtesy of the University of Chicago；Scripps Research） 1966～ 1954～ 1941～ 卡羅琳．貝爾托西 國籍∣美國 任職單位∣史丹佛大學 研究領域∣化學生物學、醣化學 Carolyn Bertozzi 圖一 德國化學家休斯根 圖二
科學月刊 2022.12 24 諾貝爾獎特別報導 今（2022）年諾貝爾物理獎共同頒發給法國物理學家阿斯 佩（Alain Aspect）、美國理論和實驗物理學家克勞澤（ John Clauser）、奧地利物理學家塞林格（Anton Zeilinger），以 表彰他們在「糾纏光子（photon entanglement）實驗中確 立結果違反貝爾不等式，並開創量子資訊科學」的貢獻。量 子糾纏（quantum entanglement）是什麼？如何促使三位 得獎者都使用量子糾纏態完成突破性的實驗，又如何促進量 子力學更深入且廣泛地應用於量子計算、量子通訊、網路等 量子資訊科技之中？ 量子研究好奇心的起點 2005 年 5 月，夏日的維也納充滿了濃厚的物理氛圍。除了 紀念理論物理學家愛因斯坦（Albert Einstein）的四篇重要 論文發表 100 週年所舉辦的系列講座外，重頭戲是月末所舉 辦的「量子物理會議」（Quantum Physics of Nature）。這 個會議邀請的講者都是研究與量子糾纏相關課題的頂尖研究 • 克勞澤與弗里德曼使用鈣原子在特殊 雷射光的激發後產生糾纏光子，並以 濾波器測量光子的極化，證明糾纏光 子的量測結果違反貝爾不等式。 • 阿斯佩經過一系列實驗，記錄透過濾 波器的光子和沒有透過濾波器的光 子，因此檢測到更多的光子並提高了 測量效果。 • 塞林格透過將雷射照射在特殊的晶體 上更簡易地產生糾纏光子對，更利用 此類糾纏光子的產生方式，實現了多 項糾纏光子的重要應用。 李哲明 任教於成功大學工程科學系，研 究專長為實驗糾纏光子與量子資 訊處理。 持續不斷的好奇心引領量子研究 量子糾纏 Take Home Message 諾貝爾物理學獎 封面故事三 2022
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 12 25 封面故事三 得獎者 者，與會成員也包括今年物理獎得主阿斯佩與塞林 格（圖一）。17 年前仍是博士生的筆者躬逢其盛參 與了這場會議，期間內參觀了塞林格在維也納大學 （University of Vienna）的實驗室，看到了當時最 先進的糾纏光子量子計算實驗裝置，當糾纏在一起 的神奇光子被製造出來、有了嶄新具體的用途時，心 神嚮往不已。 塞林格為筆者在他的著作《量子資訊的物理》（The Physics of Quantum Information）扉頁上留下的問候語。（作者提供） 一年後筆者極其幸運地加入了塞林格的學生、中國 物理學家潘建偉在德國海德堡大學（University of Heidelberg）的實驗團隊，在潘建偉的指導下再次 看到相似的實驗場景。這次參與實驗時內心的澎湃 一直延續至今，且自己也建立了多光子糾纏實驗室， 現在更可以深刻體會塞林格所說：「當年輕人意識到 我們正在做的事情有多有趣時，可以看到他們眼中 的興奮。對我自己來說，這只是好奇心。」 不過，激起這股好奇心的原點是什麼？ 奇妙的量子糾纏 量子力學允許將一個量子系統劃分為空間上彼此分 離、但仍為整體系統的一部分。這個概念包含著兩個 難以體會的奇妙現象：當空間上距離遙遠的兩個粒子 處於「量子糾纏態」時，量測其中一個粒子的物理特 John Clauser Anton Zeilinger 約翰・克勞澤 安東・塞林格 國籍∣美國 任職單位∣ J.F. Clauser & Associates 研究領域∣量子力學 國籍∣奧地利 任職單位∣維也納大學 研究領域∣量子力學 （Royal Society uploader, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons；Peter Lyons, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0；Jaqueline Godany, Wikimedia Commons, CC-BY-4.0） 1947～ 1942～ 1945～ 阿蘭・阿斯佩 國籍∣法國 任職單位∣巴黎－薩克雷大學、 巴黎綜合理工學院 研究領域∣量子糾纏 Alain Aspect 圖一
科學月刊 2022.12 30 諾貝爾獎特別報導 今（2022）年諾貝爾經濟學獎頒發給三位美國經濟學家，美國 聯準會（Federal Reserve System, Fed）前主席柏南奇（Ben Bernanke）、美國芝加哥大學（University of Chicago）教授 戴蒙（Douglas Diamond）、美國華盛頓大學（University of Washington）教授戴布維格（Philip Dybvig），以表彰他們在 1980 年代初期奠定的理論與實證研究、提升理解銀行在經濟中 的作用，以及在規範金融市場和應對金融危機的實質貢獻。他 們解決的問題包括為什麼要有銀行？為何銀行本質上存在不 穩定性？銀行倒閉如何加劇金融危機？如何使銀行體系在 危機中不那麼脆弱？不論是在 2008 年次貸風暴（subprime mortgage）造成的全球金融危機，還是 2020 年爆發迄今 的嚴重特殊傳染性肺炎（COVID-19）疫情大流行，都是因 為他們的研究貢獻才確保了這些危機不會發展成新的經濟大 蕭條，也避免了危機對社會造成毀滅性後果。 戴蒙和戴布維格於 1983 年共同發展了理論模型，以解釋銀行存 在的原因、銀行本質的脆弱性如何使它容易受到即將倒閉的謠 • 銀行等金融中介能創造金融流動 性，增進經濟效率；但同時也存在 脆弱性，若倒閉可能造成嚴重的經 濟蕭條和後果。 • 戴蒙和戴布維格的理論為銀行的作 用提供見解；柏南奇解釋金融危機 的成因，並將研究轉為政策以降低 後果。 • 三人的貢獻對政策極具參考價值， 如何監管金融市場並履行功能而不 引起金融危機，仍是未來研究的核 心與方向。 諾貝爾經濟學獎 封面故事四 2022 莊奕琦 美國芝加哥大學經濟學博士， 現為政大經濟學系教授。研究 專長為經濟成長、人力資本、 國際貿易。 經濟大蕭條為何發生、又該如何解決？ 重要又脆弱的金融中介應有的 規範與兩難 Take Home Message
SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 12 31 得獎者 封面故事四 言所影響，以及如何能夠減輕這種脆弱性。該模型 捕捉了銀行業的核心機制和弱點，建構了現代銀行 監管的基礎。 Douglas W. Diamond Philip H. Dybvig 道格拉斯．戴蒙 菲利普．戴布維格 國籍∣美國 任職單位∣美國芝加哥大學商學院 研究領域∣金融中介、金融危機和 流動性 國籍∣美國 任職單位∣華盛頓大學奧林商學院 研究領域∣資產定價、銀行業務、 投資、公司治理 （United States Federal Reserve, public domain, Wikimedia Commons；Jason Smith, courtesy of the University of Chicago；Whitney Curtis/Washington University） 1953～ 1953～ 1955～ 班．柏南奇 國籍∣美國 任職單位∣布魯金斯學會 研究領域∣宏觀經濟學 Ben S. Bernanke 金融中介的重要性 首先，由於資金的借貸雙方在尋求交易時必須符合 借貸雙方需求的一致性，再加上信用監測的不易， 造成市場不具效率。銀行等金融中介機構的存在將 資金從儲戶貸方順利的轉移到投資者借方，完成借 方可安排長期的融資協議，同時貸方也可以根據 他們的需要隨時提取借出的資金，藉此功能顯 著提升資金借貸市場的效率。這種將短期活 期存款轉化為長期抵押貸款的功能又稱為 期限轉換（maturity transformation）。 銀行不但提供重要的篩選和信用監控服 務，更與借貸雙方建立重要的長期關 係。因此，金融中介機構對社會資金的 運用發揮顯著作用。 在債務面，銀行存款大多是短期的，儲戶 每個人都需要流動性，但不太可能全部同時
顯 影 科學月刊 2022.12 36 人為引入原棲地外的區域並成功在當地延 續族群的物種。 註 在臺灣，岩鴿（Columba rupestris）是一種隨 處可見的鳥類，舉凡公園、廣場、電線桿等人 工的環境都可以見到牠們，牠們每天早晨的咕 咕聲也經常使人們從睡夢中被喚醒。雖然現在 臺灣隨處可見牠的蹤跡，對牠們的存在也習以 為常，但牠們其實是外來種〔註〕 ，並嚴重影響 著臺灣本土鴿子的生存。 由養甲蟲開啟生態觀察的迷茫研究生，對昆蟲、兩棲 爬蟲、鳥類、哺乳類都有一定的觀察經驗，最近正踏 入植物的領域。 臺灣本土鴿系沒有岩鴿那麼強的適應能力，在都 市化的水泥叢林中相較之下就顯得不那麼容易 見到，也因此較少人關注。然而，臺灣其實也 有許多長相各異且有趣的鴿子們，以下將為大 家介紹臺灣本土較為特殊、身上帶有綠色系的 鴿子們——綠鳩、紅頭綠鳩、小綠鳩、翠翼鳩。 綠鳩家族 臺灣的 圖‧文｜藍以恆
顯 影 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 12 37 在公民科學資料 庫「ebird」的綠 鳩頁面中可以聽 到牠的叫聲。 綠鳩是屬於鳩鴿科（Columbidae）綠鳩屬（Treron）的物種，體型雖然 比最常見的岩鴿小一號，但還算是大型的鴿子。綠鳩全身呈現黃綠色， 眼睛與喙為藍色，腹部呈現從黃綠色到白色的漸層，雄鳥的翅膀有紫紅 色斑塊。像娃娃般的綠鴿分布在全臺中低海拔的闊葉林，偏好在樹冠層 活動，較不常飛到地面上。綠鳩的叫聲也非常有辨識度，當聽到「嗚— 嗚咿——嗚—嗚———」的陶笛聲就知道綠鳩正在附近了。 綠鳩 Treron sieboldii sieboldii 從綠鳩的翅膀顏色可以分辨雌雄，左邊為 雌性綠鳩，右邊為雄性綠鳩。
科學月刊 2022.12 38 紅頭綠鳩與綠鳩是同屬的近親，形態與大小也非常接近，最大的差異 就是紅頭綠鳩雄鳥的頭頂有一抹紅色，隨著年紀愈大紅色區域也愈 大。除此之外，紅頭綠鳩腹部是黃綠色，不像綠鳩腹部有漸層、體色 也較暗。紅頭綠鳩的分布比較侷限，只在臺灣南部、蘭嶼及綠島少數 區域有穩定族群紀錄。牠們很喜歡成群結隊的活動，常常一大群一起 從樹頂飛到另一棵樹找尋雀榕（Ficus subpisocarpa）的果實。 紅頭綠鳩 Treron formosae formosae 紅頭綠鳩的肚子整個是黃綠色，頭頂微紅。
顯 影 SCIENCE MONTHLY Vol. 53 No. 12 39 根據邱承慶、林大利於去（2021）年動物行為研討會的報告，目 前小綠鳩在臺灣的遷留狀態應暫列為「不明」。 註 翠翼鳩為翠翼鳩屬（Chalcophaps），跟前面介紹的幾種差異較大。 翠翼鳩有銀白色的身體、紅色的鳥喙，還有翠綠色金屬光澤的翅膀， 筆者認為是臺灣本土鴿子中最漂亮的一種。雖然廣泛分布在全臺低海 拔，但喜歡在森林底層活動，因此較不容易被發現。如果去低海拔山 區也不妨注意是否有鴿子在森林底層走路，就有可能會遇見翠翼鳩。 前面介紹的兩種綠鳩只要選對季節與地點，還不算太難見到，但是接 下來要介紹的小綠鳩就不一樣了。小綠鳩為果鳩屬（Ptilinopus），主 要分布在熱帶地區，以果實為食。小綠鳩身體呈現粉綠色，翅膀為深 綠色。黃色鳥喙旁的臉頰有一塊黑斑，因此也被稱作「黑頦果鳩」。 根據最近的一篇研究指出〔註〕 ，小綠鳩過去在臺灣的發現紀錄非常 少，100 年來只有 41 筆，而且僅在菲律賓有繁殖紀錄。熱帶的果鳩 常常被發現在島嶼間不規律的移動，因此學者將小綠鳩在臺灣的狀態 列為「不明」。如果遇到這種鴿子，可說是非常非常幸運。 翠翼鳩 Chalcophaps indica indica 小綠鳩 Ptilinopus leclancheri longialis 晚上在蘭嶼的林子裡睡覺的翠翼鳩，翅膀有綠色金屬光澤，非常漂亮。 小綠鳩公鳥的胸部跟臉都有一條黑帶。
