科學月刊試閱版 2022-3月號 627期-天涼泡湯趣！

627 2022 3 月號

天涼泡湯趣！ 喜歡泡湯的你，真的了解溫泉嗎？

焦點評論

108課綱的首次學測

數學題目該怎麼出？

經典專欄

科學×記憶

為什麼要設計成雙曲拋物面？

記憶會誤導我們嗎？

知名品牌洋芋片形狀

我們是否能相信記憶？

NT$249 ISSN:0250-331X

9

770250

331001

03

植物顯影

《科學月刊》614期

植業病《臺灣五葉松》

專欄刊登圖文並茂的照片特輯。

科學月刊於知識性長篇外，會有

什麼是顯影專欄？

天文顯影

科普介紹500～600字。

五張各種角度的照片與相關

投稿形式？

蔡侑杰〈藍鳥〉

《科學月刊》609期

沒用（？）的知識、照片，都歡迎投稿。

只要主題與科學相關，不管是有用或是

什麼內容可以投稿？

《科學月刊》620期

游崇瑋〈阿法六線風鳥〉

另外刊登，詳情請掃QR code→

*大專、中學生作品會擇優定期

動物顯影

顯影徵稿

走入你我的科學藝廊︒

627

2022 MARCH

Contents 封面故事引言

p06

天冷 就是要泡溫泉呀！ 封面故事 1

封面故事 3

p08

什麼是溫泉？ 臺灣溫泉的特徵與 分布大解密！

從溫泉來的生物魔法 陳俊堯

宋聖榮

封面故事 2

科月泡湯注意事項 p14

腦洞大開！ 我可以自製溫泉粉嗎？ 溫泉粉的製作方法大公開 王昱皓

p20

小心泡到用溫泉粉製成的 人工溫泉，泡湯前可以參 考觀光局的溫泉標章哦！ 溫泉裡不只有你，還有成 千上萬個微生物跟著你一 起泡湯！ 泡湯前先評估自己的身體 狀況，有心血管疾病或是 妊娠者等不適合泡湯哦～ 溫泉不只暖身暖心，臺灣 擁有的充足地熱資源，還 可以用溫泉發電呢。

封面故事 4

p26

24 小時運作的綠能！ 地熱溫泉發電 金屬研究中心專案經理 施威任專訪

採訪撰稿｜鄭曉雯

封面說說話 本期邀請插畫家鄭宇蓁繪製封面與封面故事的主視覺。畫面結合封面故事提及 的文章內容，例如溫泉粉、地熱、溫泉裡的微生物。將微生物放大和擬人化， 讓讀者能與原本肉眼看不見的微生物，產生情感和共鳴。並且搭配明亮鮮明的 色彩，增加讀者在閱讀文章時的趣味性。

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1

Contents-2

填問卷．拿新書

News Focus

只要於 2022 年 3 月 31 日前，完

4

這張「臉」是男生還是女生？／發現大腦中的「數學神經元」

整填寫讀者問卷調查，就有機

5

放一年也不會破掉的「超級泡泡」！

會獲得時報出版的新書《六極

科學•出走

32 臺灣溫泉地圖簡介／編輯部

問卷內容請至 bit.ly/3uVj9t6 或 掃描 QR code，並詳實填寫，否 則將喪失抽獎資格。

顯影 1

34

物理》。

朝雲細蟌／藍以恆

獲 獎 名 單 將 於 2022 年 4 月 5 日 之前公布於《科學月刊》網站

思辨之評

36 學測數學題目怎麼出？點評高中數學教學與 111 年數學學測／張鎮華 專

（www.scimonth.com.tw）。

欄

40

數不勝數：從洋芋片到教堂屋頂的巧妙應用 自然界找不到的特殊形狀 雙曲拋物面／陳志偉

46

格物致知：《星際大戰》銀河帝國 打得贏《星際爭霸戰》星際聯邦嗎？從卡爾達肖夫指數談起／鄭宜帆

50

生生不息：誘發中和抗體、活化記憶型淋巴球？ 疫苗與狡猾病毒間的攻防戰／蔣維倫

56

潛移默化：靠環境酸鹼值決定顏色？ 繡球花色彩多變的祕密／邱媛若、簡香綺、廖美儀

62

物換星移：窺探可見光以外的宇宙 多波段天文觀測／歐柏昇

顯影 2

68

胡椒屬／植業病

精選文章

70

記憶是否應當成為呈堂證供？司法與腦神經科學的交匯處／王泊善

顯影 3

76 書

78

2

寄雁傳書—豆雁／ Sean Fan 摘

《六極物理》

科學月刊

2022.3

bit.ly/3uVj9t6

走進編輯室

臺北市科學出版事業基金會 董事長：劉源俊 董 顧 秘

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

問：王文竹

周成功

林基興

郝玲妮

高涌泉

羅時成

時序到了 3 月，也即將迎來春天。不過，即使是春暖花開的季節，春季的天氣卻 也變化無常，氣溫常常忽冷忽熱。說到氣溫驟降，應該許多人會想到泡溫泉吧。

書：李金穗

由於臺灣特殊的地理位置及結構，寶島上具有各式各樣的溫泉，許多縣市也都有

出版者：科學月刊社

主打的特色溫泉。本期《科學月刊》想帶大家一窺關於溫泉的各種知識。

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

你知道溫泉的定義是什麼嗎？難道只要是從地底下冒出的熱水都可以稱為溫泉 嗎？事實上，臺灣的溫泉，定義為 30℃以上，從地底下自然湧出或透過人為抽取，

執行總監：趙軒翎

且符合特定條件者才能稱為溫泉。此外，溫泉又可依照化學成分、地質特性、物 理性質、溫度等，分為不同的種類。

編輯部 總編輯：林翰佐 副總編輯：趙軒翎 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

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

韓德生

嚴如玉

嚴宏洋

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

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

蘇逸平

主

編：謝育哲

編

輯：羅億庭

另外，如果不想出門，我們也可以使用溫泉粉，加入自家浴缸裡的熱水中，模擬 溫泉泡湯的感覺。但你知道溫泉粉的組成其實並沒有想像中複雜，許多成分甚至 能在超市中購得嗎？如果具有基本的化學知識，在家也能輕鬆泡湯。 一般人可能會認為，溫泉的溫度過高，裡面應該不太會有生物存在其中。但事實 是，地球從以前就是一個高溫的環境，而地球早期出現的「居民」們，就是生活 在這種惡劣的環境中。根據 DNA 分析，那些居住於溫泉中的細菌，也的確屬於早 期地球的細菌分支。此外，拜這些溫泉菌之賜，才有了我們現在耳熟能詳的 PCR 檢測技術。

復

地熱發電是綠能發電的選項之一，溫泉也能成為地熱發電的一環。其優勢在於可 持續 24 小時不間斷發電，若溫泉水能有效回注地底，將可形成有效的循環發電。 臺灣非常有潛力發展這項技術，期待未來溫泉發電能成為目前電網的輔助。

美術編輯：黃琳琇

最後，在泡溫泉之前，記得要先衡量自身的身體狀況，如果患有傳染性疾病、心

封面插畫：鄭宇蓁

臟病等心血管疾病，或是孕婦等則不建議泡湯。

業務部 經

理：李金穗

業務專員：廖本翔

主編

整合行銷專員：林承勳

創刊於 1970 年 本期為第五十三卷第三期

科學月刊社 第 627 期

發行於 2022 年 3 月

謝育哲

製版印刷：赫偉有限公司

地址：106013 臺北市大安區羅斯福路三段 77 號 7 樓

中華郵政北台字第 0677 號執照登記為雜誌類交寄

電話：(02)2363-4910

行政院新聞局版台誌第 0934 號

網址：www.scimonth.com.tw

總經銷 : 聯華書報社

傳真：(02)2363-5999 電郵：scimonth@gmail.com

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。

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3

NEWS FOCUS

這張「臉」是男生還是女生？ 你是否曾在許多地方或物品上，看過類似人臉的圖案呢？有些可能是物件的紋路，雲朵的形 狀，或是石頭的輪廓、痕跡等。這種看到假臉的錯覺，在科學上被稱為「幻想性視錯覺」 （pareidolia），意指人類將隨機的影像或聲音中賦予意義，但該「意義」實際並不存在。不 過你有沒有想過，這些「人臉」看起來到底是男生還是女生呢？近期一篇調查研究指出，大 部分的美國人認為這些臉看起來比較像男生。 來自美國國家衛生研究院（National Institutes of Health, NIH）的 研究人員，針對人們如何看待這些假臉的性別進行調查。研究團 隊找來 3815 名成年受試者觀看約 250 張圖片，每張圖片中的物 件都有類似人臉的輪廓，並要求受試者評估這些臉的性別。結果 顯示，不論受試者的性別為何，絕大部分受試者都認為圖片上的 臉孔為男性，且認為是男性的圖片數量是女性的 4 倍。 目前尚不清楚為什麼大部分的人會認為這些假臉是男性，研究人 員表示，這可能是因為臉部要被判定為女性的條件較為複雜，例 如臉上需有較長的睫毛或較厚實的雙唇等特徵。另外，由於該實 驗僅在美國地區進行，後續研究團隊將調查其他國家及文化是否 也有類似針對假臉的「性別偏見」。

Susan G. Wardle et al., Illusory faces are more likely to be perceived as male than female, Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 119, 2022. （123RF）

發現大腦中的「數學神經元」

4

大多數人看到「1 ＋ 1 ＝？」的直覺反應通常就是答

研究團隊找來 5 名女性與 4 名男性參與實驗，於他

案等於 2，不過我們的大腦在計算這類算術問題時

們的大腦內側顳葉（medial temporal lobe, MTL）植入

經歷了哪些歷程，仍是個未解之謎。來自德國波昂

電極，並請受試者執行簡單的加法、減法算數作業。

大學（University of Bonn）與圖賓根大學（University of

團隊發現，受試者在進行加減法運算時，分別會活

Tübingen）的共同研究團隊，近期利用一種能夠植入

化不同區域的大腦神經元，且這些神經元並非只對

大腦的電極，測量人在計算數學加法、減法時大腦

「＋」或「－」等算數符號有反應，因為即使以「加

神經元的活性，而此電極亦可以測到腦中單個神經

上」、「減去」等單詞替換掉算數符號，這群神經元

元的活動程度。

仍會活動。

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放一年也不會破掉的「超級泡泡」！ 喜歡玩泡泡的人有福了。如果你喜歡玩泡泡，但 卻又苦於泡泡容易破掉，科學家近期製造出一種 「超級泡泡」，能維持超過一年的時間不破！ 常見的泡泡是由肥皂及水所組成。而在一般的情 況下，由於重力的影響，液體會集中在氣泡下 層，使氣泡上層僅剩一層薄膜，而氣泡的水分 也會不斷蒸發，造成泡泡容易破掉。為了解決 泡泡易破的問題，來自法國里爾大學（Université de Lille）的研究人員利用水、塑膠微粒，以及甘 油製造氣泡。在該氣泡中，塑膠微粒會附著在水 上，藉此維持氣泡薄膜的厚度，此外，甘油則會 從空氣中吸取水分，抵銷原本蒸發掉的水分。 研究人員表示，這種「超級泡泡」總共維持了 465 天才破掉。而在泡泡破掉前呈現淡綠色，推 測其內部可能出現微生物，因此加劇了泡泡破掉 的速度。

（Photo by Braedon McLeod on Unsplash）

Aymeric Roux et al., Everlasting bubbles and liquid films resisting drainage, evaporation, and nuclei-induced bursting, Physical Review Fluids, Vol.7, 2022.

透過這項研究，我們可以了解人 類的算數能力如何運作，有助於 我們破譯大腦那些未知的祕密， NEWS FOCUS

而團隊未來也將持續研究他們發 現的這些神經元，在腦中扮演著 什麼樣的角色。 Esther F. Kutter et al., Neuronal codes for arithmetic rule processing in the human brain, Current Biology, 2022.

（123RF）

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天冷 就是要泡溫泉呀！ COVER STORY

臺灣寶島的地質活動頻繁， 因此造就出許多的溫泉，

但你知道這些溫泉從哪來的嗎？

你知道我們其實也能在家自己製作溫泉粉嗎？ 而滾燙的溫泉中蘊含各種微生物。 甚至溫泉，也能用來發電呢！

一起來探索各種溫泉大小事吧！

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封面故事 02

腦洞大開！ 我可以自製溫泉粉嗎？ 溫泉粉的製作方法大公開

王昱皓

畢業於臺大化研所。科學是在看似

一成不變的邊界線中找尋新的突破 點。而這個機率雖然看似渺茫，一 旦越過瓶頸，科學所帶來的可能性 與進步性是無可限量的。

Take Home Message ♨ ♨ ♨

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（123RF）

封面故事

麼來的呢？裡面到底又有哪些成分？

02

關於這些問題坊間的資料並不是很齊全，也 有很多都市傳說。筆者將用大學時期所學習的知 識，以及自己的想像來一場腦洞大開的推測，帶 大家看看溫泉粉背後的祕密！（此文章不代表市 面上相關產品業者實際上的生產技術及方法。）

泡溫泉的功效 先從泡溫泉的功效開始聊起吧！網路上隨便一搜 就查得到很多文章吹捧泡溫泉的好處，尤其強調 溫泉對於養顏美容及去角質的功效。但經筆者仔 細搜查後，發現具有系統性的科學研究並不多， 不過有幾種解釋令筆者較為認同。我們先將臺灣 的溫泉粗分為兩大類，一類為分布於大屯火山群 地區，含有硫化氫、硫酸鹽等水質偏酸性的硫磺 泉，例如北投硫磺泉的沉澱物更有個美麗的名字， 稱為「湯花」或「湯之花」，據說是因為其懸浮 於水中時很像雪花；而另一類則為分布於中央山 脈變質岩區，水質呈微鹼性的碳酸氫鈉泉，是臺 灣的主流泉種。 （123RF）

根據三軍總醫院北投分院家醫科醫師陳家勉的說 法， 弱 鹼 性 的 碳 酸 氫 鈉 泉 中 富 含 大 量 的 鈉 離 子

在天冷的冬天，假日或閒暇之餘去溫泉區泡湯來

（Na+）與鈣離子（Ca2+），而這些金屬離子與皮膚

場小渡假，不僅暖身又暖心。但如果沒有時間卻

分泌的脂肪酸會反應成脂肪酸鹽，這種結構就類

又想泡溫泉的話，只要家裡有個浴缸，你也可以

似肥皂分子〔註〕 。因為肥皂分子本身就帶有乳化

購買市售的溫泉粉加進準備好的熱水池中，一樣

皮膚表面汙垢的功能，所以泡完碳酸氫鈉泉後才

能自己在家簡單泡湯。

會像洗過澡般，皮膚會有光滑清涼的感覺，這也 使得碳酸氫鈉泉被稱為「美人湯」。至於碳酸氫

不知道各位讀者有沒有想過，這些溫泉粉究竟是怎

鈉是否具有所謂的美白功效？能否抑制黑色素的

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封面故事 03

從溫泉來的生物魔法

Take Home Message ♨ ♨

陳俊堯

♨

慈濟大學生命科學系助理教授，熱 愛細菌的細菌人，研究領域為微生 物生態，對環境微生物社會的興趣 遠大於對人類社會的興趣，近年來 亦致力於科普寫作的實踐與推廣。

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♨

（123RF）

（Photo by Tayawee Supan on Unsplash）

封面故事

03

溫泉是咱們花蓮的特產，每個旅遊網站都查得到。

除了耐熱，這些溫泉居民的另一個共

來花蓮泡在溫泉裡讓大腦徹底放鬆，離開浴池後

同特性是慢活。能在這種地方住下來的生物

再來點在地美食美景，這才是享受人生。我們泡

不多，你也不會看到溫泉水裡有魚或水草，所以

暖了身子後就可以喊著：「好熱好熱！」離開，

在這環境裡能得到的養分總量也就比較少了。這

但是對必須整天泡在裡面的細菌來說，溫泉可就

裡的細菌只有環境裡少量的有機物可用，或利用水

是個無法逃避的大考驗。

裡的氫氣和無機鹽類當能源，用少少的能量慢慢 但堅強地活著。雖然這跟大腸桿菌搶養分積極分

它們首先要面對的就是高溫。我們過去做過溫泉

裂壯大族群的生存策略大不相同，但事實證明「慢

菌研究，採樣時那從源頭流出來的泉水，溫度超

慢來」也能讓這些細菌存活到今天。如果溫泉圈

過 70℃。平常洗澡水到 60℃就讓人受不了，如果

裡展現地球早期居民的生活樣貌，那這個星球的

再升到 70℃，那人大概就要燙熟了。但是在這麼

傳統應該是泡著溫泉不做什麼地緩慢過活啊！

高溫的泉水裡卻還是住了細菌，我們甚至可以在 泉水裡看到細菌們聚集結成絲狀黏在石頭上，在

燙不死的高溫存活之道

泉水裡像短短的白色毛線隨著水流擺動。這些細

這些在高溫環境下生活的細菌最讓人感到好奇的，

菌是怎麼活下來的啊？

還是怎麼能在這種燙死人的水裡好好活下來？我

古早味慢活區 如果從這個星球的演化史來看，應該問的問題是 「我們怎麼活下來的」？地球原本是個高溫星 球，慢慢冷卻後，水汽凝結降落到地面形成 海洋，才有機會讓生物在海裡出現。地球 早期應該像個超大的溫泉浴池，而「高溫」 才是這顆星球預設的生活方式；後來我們 的祖先適應了低溫，在慢慢冷掉的地球過 得越來越好。而不能忍受低溫的細菌只能 躲進溫泉，繼續繁衍後代。因此科學家們相 信，住在溫泉裡面的細菌比較可能保有地球 早期生物的特性。這點從 DNA 分析結果也看得 出來，一些在溫泉出現的高溫嗜熱菌種，的確是 屬於演化上比較早出現的細菌分支。

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顯 影

朝雲細蟌 Lschnura aurora aurora

圖．文｜藍以恆 由養甲蟲開啟生態觀察的迷茫大學 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 蘭花的領域。

在演化的道路上，不同棲地、環境 總會造就不同的物種，有時一塊小 小的荒地，或是一潭暫時性的水 窪，都可能成為生物不可或缺的重 要棲地。在這些不起眼環境中生存 的小動物，通常不是我們所關注的 重點，也因此更容易隨著人們的不 注意而消失殆盡。朝雲細蟌就是這 樣的物種，根據現有的資料，這種 小型豆娘只愛半休耕水田這種淺 水且開闊的環境，而深水湖泊、濃 密草澤等大多數蜻蛉喜愛的環境， 則無法找到牠們的身影。

跟大多數豆娘一樣，朝雲細蟌也是雌雄二型性的物種（雌蟲、 雄蟲長得不一樣），雄蟲的頭部與胸部黑綠相間，腹部是漂 亮的橘色，尾部有一小塊藍色斑紋，是臺灣體色最多最鮮豔 的豆娘之一，雌蟲則全身都是比較樸素的黃、黑、綠相間。 朝雲

雖然朝雲細蟌並不是分布狹隘的物種，在澳洲、太平洋群島、

細

雄

蟌

蟲

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科學月刊

正面

2022.3

東亞、東南亞都有牠們的蹤跡，然而在不同國家生存的朝雲 。

細蟌也不完全一樣，牠們在每個區域都有不同的外貌與生 態，臺灣的族群也有其獨特性。

顯 影

棲地環境

根據早期的紀錄，朝雲細蟌廣泛分布在大 臺北地區，尤其以雙溪區、貢寮區、石門 區最多，且大都集中在前述提過的半休耕 水田環境。然而在近 10 ～ 20 年間，幾個重 要棲地都因為水田休耕陸化，或是環境汙 染等問題而慢慢消失，只剩下北海岸僅存 的一塊水田有這種豆娘的蹤跡了。如此快 速且不著痕跡地消失，是否正代表著那些 廣為人知的明星物種，在接受各種保育資 源的同時，還有更多在你我周圍不受關注 的物種悄悄消失了呢？即使在僅存的棲地 仍有一日見百隻以上的龐大族群量，但只 要這塊水田發生些微改變，這樣的光景也 可能不復存在，不禁讓人擔憂牠們的未來。

朝雲細蟌正要交配，這隻雌蟲才剛羽化成蟲，體色較淡。

雄蟲

雌蟲

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專欄文章

鄭宜帆

（Photo by Agnieszka Kowalczyk on Unsplash）

清華大學通識教育中 心兼任助理教授。

《星際大戰》銀河帝國 打得贏《星際爭霸戰》星際聯邦嗎？

從卡爾達肖夫指數談起 Take Home Message • 蘇聯天文學家卡爾達肖夫於 1964 年提出的 卡爾達肖夫指數，將能源消耗速度當作文 明的科技發展指標，並以當時地球的消耗 能量功率 4×1012 瓦特為第一型文明。 • 第二型文明要能夠充分利用其母恆星所輻 射出來的所有能量，功率約為 4×1026 瓦特； 第三型文明則是可以掌握自身星系規模的

在流行文化中，科幻題材的電影和小說等，向來擁 有一定的支持群眾；而現代社會裡，科學彷彿無所 不能，便利了生活的同時，也帶領社會邁向未知。 例如著名科幻作品《星際爭霸戰》（Star Trek）所 描述的，想像遙遠的未來，地球人發展出超高科技， 穿梭於星際之間，與異星文明交流，不禁令人心神 嚮往。抑或是《星際大戰》（Star Wars）系列， 在遠離銀河系的宇宙另一隅，外星人建立了龐大帝

能源，能量消耗功率約為 4×1037 瓦特。

國，統治諸多恆星系（star system），還會南征北

• 天文學家薩根則建議將第一型、第二型、

討打壓敵對的政治勢力。這樣的情節有可能真實出

第三型文明對應的能量消耗功率，分別定

現嗎？無遠弗屆的想像力，讓我們對科學的潛力，

義為 1016、1026、1036 瓦特，並允許中間型

多了一絲浪漫與期待。

態的文明存在。

然而，這些不同作品中的文明，究竟哪個比較先 進？與目前的地球文明又相差多少？還要多久時 間，人類才能像電影裡勾勒的那般，進行星際旅行？如果《星際大戰》的銀河帝國（Galactic Empire）和《星 際爭霸戰》的星際聯邦（United Federation of Planets）打起來，誰會贏？有沒有什麼客觀的指標，能夠

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2022.3

格物致知

幫助我們評估不同文明的發達程度呢？在科學史

一部分仰賴於地球資源的耗損──但顯然地球資源

上，確實有人提出過這樣的嘗試，那就是由蘇聯天

不可能無止盡地揮霍下去。換句話說，人類在能夠

文學家卡爾達肖夫（Nikolai Kardashev）於 1964

充分利用太陽能源，成為第二型文明（也就是卡爾

年提出的卡爾達肖夫指數（Kardashev Scale）。

達肖夫預測的西元 5164 年）之前，有辦法避免地 球資源消耗殆盡所帶來的文明停滯嗎？

卡爾達肖夫指數 卡爾達肖夫的原始構想，乃是將能源消耗速度當作

再者，卡爾達肖夫指數中的每一型文明，可謂差距

文明的科技發展指標，並以 1964 年的地球（消耗能

極大；如果在科學技術上沒有飛越性的突破，其實

量功率約 4×1012 瓦特）為標準，設定成第一型文明。

很難將文明提升至下一個階段。比如說，若想充分 利用太陽的能量，成為第二型文明，人類勢必得 建造包覆整顆恆星、吸取能源，俗稱「戴森球」

母恆星所輻射出來的所有能量──以太陽來說，能

（Dyson Sphere）的巨型結構──就現今的技術來

量消耗功率約為 4×1026 瓦特。卡爾達肖夫又進一步

說，這是無法想像的事。又如，第三型文明可以掌

假設，人類每年消耗的能量會有 1 ％的成長，推估

握整個星系規模的能源，代表其至少必須超越光速

地球在 3200 年後（即西元 5164 年），會成為第二

的限制，自由穿梭於不同恆星系之間，這不是僅從

型文明。

母恆星獲取能量的第二型文明可比擬的。我們大概

而在第二型文明之上，還有所謂的第三型文明，可

全球年度能源消耗變化

以掌握自身星系（如銀河系）規模的能源，這代表 能量消耗功率約為 4×1037 瓦特；要是人類消耗的能 量，每年有 1 ％成長的假設不變，那麼地球將在西 元 7764 年到達這個階段。

對地球文明發展的疑問 當然，上述對人類文明發展的猜想，建基於非常理 想化的情境。現實中，有許多因素都可能造成卡爾 達肖夫的預測失準。例如，儘管百年來人類的文明 進步有目共睹，且根據統計數字，人類近 50 年的

圖為從 1966 ～ 2019 年間，每年人類消耗能 源與前一年的比較。很明顯地，平均增長速度 超過每年 1％。

能源消耗，甚至成長超過平均每年 1 ％，而這很大

SCIENCE MONTHLY

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Physics

至於更發達的第二型文明，則是要能夠充分利用其

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專欄文章

靠環境酸鹼值決定顏色？ 繡球花色彩多變的祕密

邱媛若

（Photo by Connor Moyle on Unsplash）

屏東大學應用化學 系學生。

Take Home Message • 繡球花在酸性環境下會呈現藍色，中性環境呈現白色，鹼性環境則為粉紅色。造 簡香綺 屏東大學應用化學 系學生。

成繡球花變色的原因，則與土壤中的「鋁離子」含量有關。 • 由 於 繡 球 花 萼 片 中 含 有 可 以 累 積 鋁 的「 鋁 轉 運 蛋 白 」HmVALT、HmPALT1、 HmPALT2，當鋁離子從土壤滲入植物時，在鋁離子濃度小於 10-9 M 的狀況下，有 極大機會能形成含有機酸的複合物。 • HmPALT2 會將鋁從細胞外傳送到芽和根中的細胞質，再由 HmVALT 將鋁分泌到萼 片細胞的液泡中，此時植物含的鋁濃度高，便會與花青素形成藍色錯合物，使外

廖美儀 屏東大學應用化學 系副教授。

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科學月刊

2022.3

觀呈現藍色。

潛移默化

每 年 5 ～ 7 月 是 陽 明 山 的 繡 球 花（Hydeangea

首先，需要打破大家的傳統認知，先從花的外觀形

macrophylla）季，五顏六色的繡球花海鋪滿大地，

貌說起。其實繡球花真正的花只有約 0.5 公分，平

總是吸引眾多遊客前往觀賞拍照，而粉紫色的漸層

時很少有機會看見繡球花，而我們常觀賞到的「錦

繡球花海充滿了少女心，也是許多部落客、網紅拍

簇花團」其實是繡球花的萼片，也是繡球花變色的

照的必推場景。看見繡球花千變萬化的型態令筆

關鍵部位。這點是不是相當令人意外呢？下次看見

者相當好奇，為什麼繡球花會有不同樣貌呢？難道

繡球花可以好好睜大眼睛尋找真正的繡球花喔。

繡球花是千變女郎？不禁令人想到曹植《洛神賦》 曾提到「髣髴兮若輕雲之蔽月，飄颻兮若流風之迴

為什麼繡球花會變色？

雪」，非常適合用來形容繡球花。

導致繡球花萼片變色的主要因素包括土壤酸鹼度、

Chemistry

植物吸收的鋁離子或鋁離子錯合物、鋁轉運蛋白等 繡球花又名八仙花、紫陽花，象徵著希望、忠貞、

因素。首先從不同 pH 值與萼片的關係來解釋，在

永恆、美滿的寓意，因其具有豐富的顏色變化，更

酸性環境下繡球花萼片會呈現藍色（圖一左），中

有「花中千面女郎」之稱。既然繡球花顏色眾多，

性環境呈現白色（圖一中），鹼性環境則為粉紅色

那麼到底是什麼原因讓繡球花產生不同的樣貌呢？

（圖一右）。

圖一：繡球花在不同 pH 值底下萼片顏色變化。（照片由作者提供）

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顯 影

胡椒屬

在《 科 學 月 刊 》 第 625 期， 我 們 介 紹 了

的次級代謝物（secondary compounds），

胡 椒 科 的 椒 草 屬（Peperomia）， 這 次 就

因此具有特殊的香氣，部分種類的果實在

來認識胡椒科的另外一個大家族——胡椒

乾燥後可作為辛香料食用，例如最常見食

屬吧！胡椒屬植物在英文統稱為「pepper

用的胡椒（P. nigrum），以及印度長胡椒、

plants」，全世界約有 1000 ～ 2000 種，大

尾胡椒（P. cubeba）。

部分為藤本和草本，少數為灌木，廣泛分

本屬植物的生長習性多為藤本，是以不定

布於全世界熱帶的低海拔林下，尤其在美 洲及南亞種類最多。

根吸附的方式攀附在宿主上；葉互生，葉 全緣，葉脈掌狀 3 至多條脈；大多為單性

胡 椒 屬 的 屬 名「Piper」， 以 及 英 文 名

花且雌雄異株，穗狀花序大多單生且與葉

圖．文／植業病

「pepper」， 都 是 源 自 印 度 梵 文 中 的

對生，雄花序長於雌花序；花小且無花被，

「pippali」， 意 思 是 印 度 長 胡 椒（P.

每朵花有一枚苞片；雄蕊 2 ～ 6 枚；雌蕊單

longum，又稱為蓽茇），其在西元前 1000 年的阿育吠陀（Ayurveda）醫學中即有藥

一，柱頭 3 ～ 4 裂，子房 1 室，胚珠 1 枚；

用紀錄。因為胡椒屬植物果實中含有豐富

3 種為特有種，1 種為歸化種。

@ plantsholic

Piper

果為漿果。臺灣共計有 10 種胡椒屬植物，

掃描 QR code ， 追蹤植業病吧！

廣泛分布於臺灣本島低海拔的 3 個物種

風藤

P. kadsura

為臺灣最常見的類群，臺灣的原住民在採蜜時，會揉 搓其莖葉塗抹在蜂巢的入口處及捕蜂人的手臂及身上， 以避免蜜蜂螫咬。風藤偶爾會和長相非常相似的臺灣 荖藤混生。但臺灣荖藤葉脈皆為基出，而風藤主脈兩 側的出脈會離基才岔出，是兩者最明顯的分辨方式。

雄花序

風藤的雄花序直立，較長。

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雌花序

風藤的雌花序直立，較短。

果序

顯 影

臺灣荖藤

（背景圖源：123RF）

果序

P. taiwanense

為臺灣特有種，花序皆下垂，可與風藤的直立花序區分。

葉片

花序

臺灣荖藤皆為基出 5 出脈。

薄葉風藤

臺灣荖藤的花序下垂。

雌花序

P. sintenense 為 臺 灣 特 有 種， 種 小 名 「sintenense」 是 以 新 北

薄葉風藤的雌花序，柱頭 4 裂，苞片圓形，近白色。

市的新店區命名。

葉片

薄葉風藤的葉具粗毛，鋪 地植株的葉卵形，葉基明

果序

雄花序

顯心形且呈耳狀。

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精 選 文

記憶是否應當成為呈堂證供？ 司法與腦神經科學的交匯處

章

Take Home Message • 人的感官每秒能接收成千上萬筆資訊，但真正會被我們注意到並記住的都 是經過篩選的，這就必須仰賴我們的注意力。例如「雞尾酒會效應」就是

指我們在聚會或是嘈雜的環境中忙著與人對話的同時，若突然從遠處傳來 一聲呼喊你名字的聲音，你能夠在與他人的對話途中注意到。

• 記憶歷程可以被區分為 3 個階段：「編碼」能將感覺訊息轉化成心理表徵； 「儲存」是把接收到的訊息保留在記憶中；「提取」則能找出或使用儲存 在記憶中的特定訊息。

王泊善

目前就讀中央大學，想成為一 個 Renaissance man，最近的 興趣是腦機介面和城市破產。

• 人的記憶其實很容易發生錯誤，例如事後誤導訊息或稱錯誤訊息效應，指 的是當一個人的記憶因為事後訊息而有所扭曲的現象。

在開始看正文之前，請你先逐行閱讀以下文字，

見所聞，以便我們事後可以查看、解釋」；同份

並在每一句結束後暫停幾秒。

報告也顯示 48％的人同意「一旦你經歷了一個事

1. 當中午氣溫上升至 80℃，鄰居小孩堆的雪人

件，並形成記憶，爾後記憶將不會改變」的描述，

逐漸消失。

但記憶真如大眾所認為的如此嗎？

2. 脆弱的書架被厚重的相簿壓垮。 3. 新手父母試著將整夜清醒的寶寶哄睡。

試著回憶以下底線缺少的文字，並寫下答案。

4. 空手道冠軍擊碎桌上的煤炭磚。

1. 脆弱的書架被厚重的相簿 ________。

5. 長年不得志的教授從未擁有過汽車。

2. 當中午氣溫上升至 80℃，鄰居小孩堆的雪人 ________。

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在繼續測驗前，先來看一份美國針對記憶的全國

3. 長年不得志的教授從未 ________ 汽車。

性調查報告，其中有 63％的人同意以下敘述「人

4. 新手父母試著將 ________ 的寶寶哄睡。

類的記憶就像是攝影機一樣，準確地記錄我們所

5. 空手道冠軍 ________ 桌上的煤炭磚。

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精 選

簿壓垮」與「空手道冠軍擊碎」這兩題幾乎所有

舊金山水務局的工作人員在水晶泉水庫（Crystal

人都可以正確的回憶；但在「小孩堆的雪人逐漸

Spring Reservoir）附近的谷地處，發現一具孩童

消失」只有一成的人能完整且正確地回答，超過

屍體，調查人員指出屍體手上握著一個壞掉的戒

八成的人答案都與融化有關。另外在「教授從未

指，身上的衣服也被拉到腰部以上。

章

搜查活動，卻遲遲一無所獲。直至同年的 12 月，

文

正確答案可以回頭檢查。實驗結果顯示，在「相

擁有過」一句當中，只有四成的答對率，有些人 替換為獲得、買過；最後在「徹夜清醒的寶寶」

後續法醫利用牙科就診紀錄確認了該具屍體為納

只有四成的答對率，清醒、吵鬧是常見的答案。

森，她在生前手腕骨骼出現掙扎抵抗的傷勢，最 終死因則是頭部遭受鈍器重擊。但究竟誰要為這

在認知心理學中，這種抽換詞彙的現象我們稱之

起案件負上責任？該起案件一直封塵了 20 年，

為「語用推理」（pragmatic inference），雖然每

始終沒有答案。

一個句子的大致概念我們都能夠回答，但究竟該 使用哪個詞彙才正確，其實大多仰賴我們大腦的

直到 1989 年 1 月，警方突然接到一通可以指認

推論。例如徹夜清醒的寶寶，我們可能會推論為

兇手的電話，28 歲的婦女富蘭克林－利普斯克

哭鬧或是吵鬧，而逐漸消失的雪人我們則會自己

（Eileen Franklin-Lipsker）說那天當她看著女兒

腦補成融化。進一步來說，記憶並非如我們所想

坐在地上玩耍，女兒抬起頭露出天真的笑容望向

的，能夠一字一句精準記住所有文字和畫面，而

自己時，富蘭克林－利普斯克凝視著女兒眼睛的

是更傾向於使用不同資訊做出推論。

瞬間，腦海中浮現出令自己驚恐萬分的畫面。

這種仰賴推論的習慣，雖然可以幫助我們快速做

她向警方回憶起自己 8 歲時和最好的朋友納森

出決策，但有時卻可能成為一個人面臨終生監禁

坐在父親法蘭克林的後座，車子搖搖晃晃在渺無

的推手。

人煙的水庫附近停了下來。法蘭克林將納森帶到 箱型車後面，只留富蘭克林－利普斯克一人在車

回到 1969 年的那場謀殺案

上，接著他分開納森的雙腿並開始用下體磨蹭，

美國加州福斯特城（Foster City）被譽為美國最安

納森拼了命反抗，富蘭克林－利普斯克則嚇壞癱

全的城市之一，該城犯罪率遠不及美國整體的四

坐在旁哭泣，只見父親法蘭克林拿起路邊的石頭

分之一，但在 1969 年的炎炎夏日卻發生一起駭

走向她最好的朋友，「碰」接著又是「碰」的一

人聽聞的兇殺案。一位名叫納森（Susan Nason）

聲，石頭悶聲的猛砸在納森頭上，她鮮血直流，

的女孩到福斯特城的朋友家玩，之後便消失得無

手上的戒指也被壓壞，頭髮也一團團沾染著血液

影無蹤。納森的父母連同警方展開長達數個月的

散落在塵土上。

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顯 影

國際掛號

～

看出 可以清楚 黃色 豆雁嘴端 的斑紋。

寄 ◆雁 ◆傳 ◆ 書 豆雁 圖．文｜ Sean Fan

每年春季和秋季，是許多鳥類遷徙的季節，臺灣正好是部分鳥類過境的

目前正在就讀野生動

一站，其中遷徙的鳥又被分為過境鳥、候鳥、迷鳥。以臺灣來說，過境

物相關科系，對於大 自然非常的感興趣， 也隨時正在探索臺灣 的生態。

鳥是指在遷徙的過程中，只在此區域停留幾日休息，便要繼續往度冬國 家前進的鳥類，停留時間非常短暫。候鳥則是以臺灣 環境作為度冬條件前來的鳥，休息時間往往是 秋季到春季，時間一結束便回到原先生活的 國家繁殖。迷鳥則是指遷徙中迷失方向 而來的鳥類。 豆雁（Anser fabalis）是一種大型的雁 形目，由於豆雁嘴喙的末端為黃色圓 形，遠看像是隻咬著黃豆的大雁，因此 在乾枯魚塭覓食的豆雁。

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顯 影 飛行前往過冬的豆雁。

被命名為豆雁。豆雁在食性上為機會 主義，主要是以植物為食，也會吃昆蟲，因 此為雜食。豆雁在副北極地區的湖泊進行繁殖， 唯有在秋季到春季之間有機會前來臺灣度冬。 在遷徙的過程中，豆雁往往會利用廢棄的魚塭、 湖泊、農田地區休息。在遷徙的過程中，豆雁 往往以群體活動且生性非常膽小，通常在距離人群很遠的地方便開始警戒。 而在過境期中，大雁是稀有的過境鳥，要看見 牠 們 並 不 容 易， 這 些 少 數 的 大 雁 中， 在 臺 灣

豆雁體型和左後方的鷸鳥比相對碩大。

較 有 機 會 遇 見 的 鳥 種 為 豆 雁、 白 額 雁（Anser

albifrons）、小白額雁（Anser erythropus）、鴻 雁（Anser cygnoides）等。其中已被馴化的鴻雁

我在這～

是我們現在餐桌上所享用的鵝肉，但野生的鴻雁 在臺灣是非常難觀察到的。在觀察這些鳥類時， 我們應保持距離不干擾這些前來休息的稀客，讓 牠充分休息、儲存精力，以利下一次的遷徙。 在覓食的豆雁。而照片前方坐著的鳥為白額雁。

小白額雁從型態特徵可以看出 和豆雁的差異。

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也能處理醫學中的各種疾病。

用於研究基因之間的交互作用，

生物資訊是將資訊學、生物學、統計學等整合的新興科學，

串起生物、統計、資訊的科學

《科學月刊》628期 精采預告