科學月刊2018 06月號 582期 滋容養顏兩三事

582 2018 / 06

解數專欄

數學影劇中的人生觀 焦點評論

滋容養顏兩三事 #保濕

#鎖水

#美白

#延緩老化

這些hashtag裡藏著鮮為人知的分子訊息， 卻也聯繫著肌膚以外的心理假設。

NT199 ISSN:0250-331X 06

9 770250 331001

活得更像個「人」？ 模式生物的環境重塑 精選文章

海洋科學研究新據點 一同深入瞭解勵進號

等一個好科普 不如自己動手寫科普 你不是科學家，但你喜歡科學，總是迫不及待跟親朋好友分享科學？ 你是專業科學家，很想走出象牙塔，讓大家也了解科學的趣味？ 不用懷疑，你，就是我們要找的人！趕快動手寫科普，投稿到《科學月刊》！

徵求項目有哪些？ 科學各領域的科普文章和照（圖）片皆可投稿，但皆須為作 者本身創作，而非翻譯。照（圖）片解析度須達 300 dpi。

只要投稿就會刊出嗎？

所有投稿都會經過專業的審查人員，針對內容正確性進行審 查。審查通過的文章，就會安排編輯、出版。

作者有稿費嗎？ 刊出後，作者會收到稿費，以及當期雜誌一本。

還在等什麼？快把你的作品寄到 scimonth@gmail.com，記得註明真實姓名、 聯絡方式及服務機關或就讀學校。詳細稿約請見《科學月刊》部落格。

scimonth.blogspot.tw

582 Contents

2018 / June

Cover Story

妝品科學 438

440

水嫩肌大小事 ──

化妝保養品的 保濕作用與對應成分

454

張乃方

444

化妝品，不只是擦漂亮的──

當代妝品中 不可或缺的機能性 江秀梅

450

化合生活的美好點滴──

第一化粧品工廠 黃國芬副總經理專訪 郭家銘

458

從學校教育到化妝品產業──

靜宜大學化粧品科學系 林智健教授專訪 文詠萱

為何而容？──

化妝需求與 妝品消費心理學 林俊成

Vol.49 No. 6

401

多線真稜蜥 Eutropis multifasciata 圖/文

游崇瑋

多線真稜蜥（舊稱多線南蜥，Eutropis multifasciata）在臺灣是外來種，最初於 1992 年在高 雄澄清湖以及美濃中正湖畔被分別採獲，那之後就勢如破竹的擴張族群範圍，甚至 2009 年 在綠島開始發現，2010~2011 年期間拓殖至蘭嶼！胎生同時又擁有絕佳泳技的多線真稜蜥擴 散能力非常強大，只要一有颱風大雨、河水暴漲就可以輕易擴張棲地範圍，移除此外來種早 就是不可能的任務了，推測當初也很可能是因為進口貨物或者苗木而意外輸入。而這個在全

1 2

世界蜥蜴分布範圍名列前茅的物種，除了意外靠人類協助而拓殖新領地之外，也可以靠著漂 流木，甚至海漂垃圾來自然遷移、海漂到遠方的新領地，慢慢的讓分布越來越廣。入侵臺灣 的多線真稜蜥逐漸逼迫原生種長尾真稜蜥（Eutropis longicaudata）往較高海拔山區撤退（原 本也棲息在低海拔的長尾真稜蜥逐漸被逼往海拔 500 公尺甚至以上的山區），這就是一個即 使沒有直接捕食的狀況，也可以讓競爭對手逐步被逼退的實例。

404

SCIENCE MONTHLY 2018.6

1 典型雌蜥。 2 側面色塊明顯的優勢雄蜥。

Vol.49　No. 6

405

3 年輕雄蜥，體側色塊還不明顯。 4 背部直黑紋明顯的雌蜥。 5 成熟雄蜥，有噴點狀橘色花紋。 6 偶爾可以發現這種兼具雌雄特徵的雌蜥。

406

SCIENCE MONTHLY 2018.6

4 3

5 6

Vol.49　No. 6

407

非關

科學

為什麼咖啡廳會有這些數學巧思呢？其

EnterSpace 創辦人家中收藏了許多 puzzle 與數學科普書籍，他們父子認為

實是

這些東西不該只是私人收藏，更想與大 家分享數學的樂趣，因此在咖啡廳放了 不少收藏以及讓人會心一笑的彩蛋，讓 整個空間就像是一個小型博物館，等待 有緣人探索與發現。 這間咖啡廳十分有趣且數學味濃厚，因此

進入結合謎題、數學與藝術的空間 ─

EnterSpace 咖啡實驗室

我在今（2018）年 1 月時加入 EnterSpace 團隊，希望能把小時候在葛老爹 （ 葛登 能，Martin Gardner，1914~2010） 數學 書中感受到的喜悅 ──「啊哈！我解出來 了（Aha!

reactions）」，以及數學本身蘊

含的靈光與藝術美感分享給更多人。 林家妤 ／ EnterSpace 數學藝術總監 以 Shark Lin 為筆名 進行跨域的數學寫作 策展與藝術創作 希 望能為世界帶來一點樂趣

帕索爺爺的數學寶物

3 月 14 日是國際圓周率日 （π Day） 與 國際數學日，也恰好是 EnterSpace 的生 日。就在這別具意義的一天，我們推出 了「帕索爺爺的數學寶物」解謎遊戲暨 集點挑戰，透過挑選難度與類型不同的

puzzle，期待玩家可以手腦並用，感受 空間解謎的樂趣！ 在大眾的印象之中，數學通常給人生硬且

無論是蔚為風潮的密室逃脫、咖啡廳的

有距離感，而認識數學的場所幾乎是在重

實境遊戲，甚至是創意餐點與飲品。

複著計算與考試的教室，絲毫無法激起任 何的想像力。讓人不禁想問，在學校之外 是否還有其他親近數學的可能？ 放眼全球，德國 Imaginary 機構於海德

視覺設計，成功引起許多玩家的好奇心， 即使沒有接觸過，也能沉浸在 puzzle 的

像是店裡的招牌「可可實驗組」，將未知

小 宇 宙。 曾 經 有 數 學 教 授 與 家 人 來 到

口味的糖漿放入試管中，搭配額外附上 的熱牛奶、法芙娜 70 ％巧克力與海鹽，

EnterSpace 咖啡廳，邊喝下午茶邊動手 解 puzzle，最後一家人共同完成任務，玩

讓客人用滴管吸取不同的糖漿品嘗，挑

得不亦樂乎。

堡策劃的數學購物中心，將數學元素融

戰猜出各色糖漿的口味；還能夠在燒杯

合於賣場中，是一個讓民眾親近數學的

中進行味覺實驗，自由調配出獨一無二

空間； 在這篇文章，我想向大家介紹臺

一位喜愛天文與收藏 puzzle 的帕索爺爺

的風味，在餐桌上體驗探究未知的科學

最近莫名喪失了記憶 他的收藏之中有許

精神與樂趣。

多蘊含宇宙秩序規則的數學寶物 解開這

北同樣有個特別的空間 ── EnterSpace 咖 啡廳，結合了密室、謎題、咖啡、數學、

408

藉由故事與遊戲化的呈現，加上精緻的

些謎題就能夠連起北天的七顆星喚醒他的

藝術等多重元素。

引人注意的是，每一張桌子上都有 3×3×3

以 puzzle 為主題的咖啡廳

（Soma cube），其實是由科芬 （Stewart

原本咖啡廳只是密室玩家的接待區，老

Coffin） 設計的 Half Hour Puzzle，作者

闆們為了讓大家玩完遊戲之後，能夠有

認為一般人應可在半小時內解出此積木

個地方能夠嘻笑討論與享用餐點，便決

的唯一解，因而命名之。不光是在桌上，

數學蘊藏了宇宙秩序的原理，其視覺化與

定設置咖啡空間提升整體質感。以「進

Half Hour 積木化身成裝潢元素甘蔗板，

實體化就是一種藝術。我們決定在這裡做

入空間」為名，是希望來到這裡的每一

以方塊形狀點綴輕工業風的空間，到處

個全新嘗試，以錯視藝術為主題策展，並

個人，都能體會到各種新奇有趣的事物，

充滿了謎題與數學驚喜。

且在 4 月 1 日愚人節進行展覽開幕。《錯

SCIENCE MONTHLY 2018.6

之立方體積木，乍看之下就像索瑪立方體

記憶 你能夠接下這個任務成為帕索爺爺 的指引嗎？

《錯視維度》特展

非關

視維度》（Dimension of Illusion）這一檔 展覽從主視覺設計到展品挑選，無一不是 呼應其核心概念── 呈現當代錯視藝術的 多重面向與趣味。 首先來看看展覽中的數學與藝術維度， 吳寬瀛老師經典的〈柱面投影〉作品，

科學

技中的既定框架。後續我們會舉辦各類 《 錯視維度 》特展 「我們看錯了世界，卻說它欺騙我們。」

" We read the world wrong and say that it deceives us." －詩人泰戈爾（Rabindranath Tagore, 1861~1941）

活動，6 月份將有結合數學與藝術的「針 線間的幾何宇宙：日本傳統手毬體驗課 程」，可上 EnterSpace 粉絲專頁獲得進 一步的資訊。

長久以來錯視藝術令人目眩神迷，許多藝術

在這裡，有時候會以為自己身在小型博物

利用軟體將正常圖像轉化成變形的圖樣

家與設計師為此不疲，創造出衝擊世人感官

館，工作除了涵蓋博物館傳統的典藏、研

（anamorphosis），再以不銹鋼柱面還原

與意識的圖形，模糊錯覺與真實的邊界；維

究、展示、教育項目；咖啡廳本身還是一

其原本面貌，製造出兩者之間的反差錯視。

度除了是描述時空座標的參數，也代表一件 事物的特點與面向。本展試著透過國際與臺

個傳達數學趣味與美感價值的場域，而這

沈岳霖師生製作出立體碎形幾何──謝爾賓

灣在地設計、文化、數學類的作品，呈現當

樣的空間很有可能是全球首創。未來，我

斯基四面體 （Sierpinski Tetrahedron），將

代錯視藝術的多重趣味與驚喜。

們將持續把 EnterSpace 打造成公開展示數

密碼〈YES, I DO〉巧妙藏在立體作品之中，

Seeing is believing? 讓我們進入空間，一起

學藝術的場域，以及不定期的選書和選品，

得站在特定位置才看得到。此外，還有由

眼見為憑。

讓大家從不同角度發現數學各種有趣的面

杉原厚吉教授設計，讓人分不清到底是方

展期至 12 月 31 日，線上介紹如下：

貌，並且期許未來有更多元的跨界混搭。

還是圓的 Ambiguous Cylinder Illusion。

https://www.enterspace.tw/illusion

《錯視維度》不只呈現數學與藝術，還包

最後，EnterSpace 咖啡廳基於對科學、數 學、邏輯與謎題的熱愛，我們願意提供學

含了文化與設計的維度。為了此次展覽，

甚至吸引南部的觀眾特地來看展；我以本

術活動的場地贊助，希望透過各種研討

EnterSpace 特別與魔翻文創合作，以林 國慶設計師的雙向字（ambigram）翻轉設

檔展覽策展人的身份，誠摯邀請正在讀這

會、講座或活動，推廣這些有意義的主

篇文章的你 ∕ 妳，進入空間與我們一起眼

題。在此，我們想和各位讀者說，若需要

計，製作出以臺灣地名為靈感的互動作品

見為憑，享受《錯視維度》的多重驚喜。

場地或希望合作的話請來訊洽詢，一起讓

── 喜「翻」台灣。每個臺灣人都可以在 地圖上找到自己家鄉的雙向字，親自動手

數學科普活動

見證雙向字的奧妙。

不單是遊戲與展覽，我們也嘗試以活動

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

大家體驗到有趣的新奇事物。 EnterSpace

的方式推廣數學與科普，以及關注各種

官網：https://www.enterspace.tw/ 地址：臺北市中山區明水路 581 巷 15 號 B1

與數學相關的議題，例如曾經舉辦過「積 木與組木實驗與軟體操作工作坊」，讓大

p.s. 只要報上是《科學月刊》的讀者或粉絲 餐飲將有特別優惠

眾親手體會 puzzle 中的數學趣味與巧思； 在「台灣女性數學家紀錄片影展」，邀請 《數學女鬥士》與《學數學的女孩們》系 列紀錄片的兩位導演至咖啡廳映後座談， 與現場觀眾一同討論如何突破性別在科

延伸閱讀

Mathematikon: A Mathematical Shopping Center, https://imaginary.org/sites/default/files/violet_matt_ mathematikon_final.pdf

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

1

2

3

1 咖啡廳招牌「可可實驗組」。（az Travel 雜誌 拍攝）

2 咖啡廳內 puzzle 展示區。（EnterSpace 提供） 3 「台灣女性數學家紀錄片影展」王慰慈與井迎 兆導演映後座談。（EnterSpace 提供）

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409

NEWS FOCUS

海中群蝦運動能加速海水混合 進而影響海洋環流

更可長達 1 公里，對於海洋環流的影響 甚至可能比風來得更大。 海洋學家也表示此群體運動可以傳遞熱 能、營養物質、微生物和碳等，對海洋 產生強大的效應。未來，在嘗試了解海

過去，科學家在研究海洋表面水是如何

達比里表示，單隻蝦的單個漩渦並不會

洋如何運作的同時，應該將此動物生態

與深海域中的水進行對流時，主要以風

引起太大的作用，但是當牠們同時運動

效應加入分析、探討。

和浪為探討目標，而對於小型無脊椎動物

時，則會產生一個顯著的向下流動，產

的群聚運動是否會影響海洋環流一直是海

生集體效應。況且，在海洋中是由數百

洋學家欲解的一大問題。有鑑於此，近期

萬隻蝦所聚集而成的群體，其群體聚集

史丹佛大學 （Stanford

範圍甚至可達數百米，每日遷移的距離

力學家達比里 （John

University） 流體 Dabiri） 想出一種

Isabel A. Houghton et al., Vertically migrating swimmers generate aggregation-scale eddies in a stratified column, Nature, 2018.

能在實驗室研究群蝦運動的方法。 為了模擬海洋中群蝦運動，研究團隊建造 裝有藍光設備的大水缸，並在注入水後， 放入 13 萬 5000 隻蝦。等蝦落至水缸底 部後，研究人員打開水缸內的燈光或雷 射，使蝦游到水面上，並透過在水中添 加微觀粒子 （microscopic

particles）來

檢測水缸內的水流。結果發現，群蝦所 引起的水流混合運動比一般的機械設備

（Shutterstock）

還快 1000 倍。

太陽系邊緣發現碳質天體 協助了解太陽系早期動力模型

410

太陽系古柏帶（Kuiper belt）位於海王星

體上的物質，然而一直以來，古柏帶的

軌道外之區域，此區域由密集天體組成，

物體反射光譜較無特徵。於 2004 年的例

呈圓盤狀天體分布方式類似小行星帶，

行觀測資料中，科學家發現了與古柏帶

但天體要大得多。由英國貝爾發斯大學

不同的光譜特質，並推測出發出獨特光

思克爾（Tom Seccull）領導的研究團隊，

譜的天體含有碳元素，另外還有三氧化

確 認 歐 洲 南 方 天 文 台 （ The

European

二鐵以及矽酸鹽存在，與古柏帶的組成

Southern Observatory, ESO） 中的超大 型望遠鏡（Very Large Telescope, VLT ） 於 2004 年觀測到古柏帶中的天體 2004 EW95 是一顆碳質小行星。

相當不同，依成分推測此天體原本應屬

通常科學家會利用物理反射光譜判斷天

部 小 岩 石 推 向 太 陽 系 外 側 的 軌 道， 例

SCIENCE MONTHLY 2018.6

於火星與木星間的小行星帶。 科學家推測在太陽系生成早期、氣態巨 行星形成時，形成的動力將一部分的內

（Shutterstock）

如 古 柏 帶。ESO 科 學家海諾特（Olivier

Hainaut）表示：「在古柏帶找到碳質小 行星，對太陽系早期動力學模型建立有 相當的幫助。」 Tom Seccull et al., 2004 EW95: A phyllosilicatebearing carbonaceous asteroid in the Kuiper Belt, The Astrophysical Journal Letters, Vol. 855, 2018.

NEWS FOCUS

具快速分解塑膠能力的強力酵素 現代人生活離不開各種塑膠製品、寶特

（Shutterstock）

瓶的使用，而這些隨手可得的塑膠製品 在經過 1、2 次的使用之後便被人們丟 棄，由於無法被環境自然分解，導致全 球積累出許多的塑膠垃圾，造成海洋與生 態環境的浩劫。為了防止傷害持續擴大， 最近，英國樸茨茅斯大學 （University

of

Portsmouth） 的研究團隊設計出一種酵 素能夠快速分解「聚對苯二甲酸乙二酯 （polyethylene terephthalate, PET）」， 期望解決大量塑膠廢棄的問題。 一開始，研究人員從塑料廢棄物中發現一 種天然酶 PETase，能幫助細菌降解塑料 且作為食物來源。隨後，再利用同步加速 器分析其 3D 原子模型結構，發現此酵素

天然 PETase 更好。不僅如此，還能分解

類塑料的強力 PETase。研究人員表示，

「呋喃二羧酸聚乙二醇酯（polyethylene

未來若能利用此酵素發展出具工業規模

furandicarboxylate, PEF）」，一種嘗試 用來替代 PET 的生物基塑料。

的回收再利用技術、使其成為一種循環

具有一個開放的活性位點（active site）。

目前，研究團隊仍持續利用蛋白工程和

再進一步設計、改變活化位點後，團隊

更多工具嘗試繼續改良，期望找出在更

發 現 PETase 突 變 體 在 分 解 PET 能 力 比

短時間內分解塑膠或能分解更多不同種

經濟，將能減少對環境的污染與傷害。 Harry P. Austin et al., Characterization and engineering of a plastic-degrading aromatic polyesterase, PNAS, 2018.

比薩斜塔能躲過強震屹立不搖的關鍵 比薩斜塔為什麼能夠承受從中世紀以來 的 強 烈 地 震， 一 直 是 科 學 家 關 注 的 問 題，英國布里斯托爾大學（University

of

Bristol ） 土木工程學系教授米隆奈基斯 （George Mylonakis）領導的研究團隊， 找到了比薩斜塔如此屹立的秘密。

研究人員分析岩土結構與建築結構後認 為這與土壤與建築相互作用（dynamic

soil-structure interaction, DSSI）有關， 塔的高度、剛度與動態土壤柔軟度結合 恰到好處，導致結構震動特性改變，使 得塔不會跟著地震搖晃。 比薩斜塔興建於 1173 年，原先為垂直建 造，但在完成不久即因土壤鬆軟而傾斜， 自

1280 年以來承受過四次強震。米隆

奈基斯表示：「諷刺的是，導致比薩斜 塔傾斜的是因為其下的土壤，而讓塔屹 立、逃過地震傷害的也是因為土壤。」

（Shutterstock）

University of Bristol, 500-year-old Leaning Tower of Pisa mystery unveiled by engineers, 2018.

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411

專欄文章

再生研究新方向— 探索生物體內的再生

陳振輝

中研院細胞與個體生物學研究所

助理研究員。

心肌組織後，於 30 天左右再生出所有失去的心肌細胞， 進一步恢復完整的心臟功能。為此，若我們可以了解這些 動物是如何再生？其體內的再生機制為何？是不是就有機 會利用這些知識，啟動可能潛藏在你我體內的再生能力、

為什麼要研究很會再生的動物？除了有趣、好奇心的驅使

突破目前醫療上所面對的瓶頸？

之外（要是讀者曾看過渦蟲、蠑螈再生的影片 〔註一〕 ， 當下是否也有過這樣的念頭：家裡的剪刀不知道放在哪

尋找真實世界的金鋼狼

裡？要是讓我在路上遇到這些動物，我也要來試試看它們

除了電影《 X 戰警》（X-Men）中的金鋼狼，人類對再生

的再生能力！），另一個重要的原因是在現今的時空背景

能力的想像，其實可以一直追溯到 2000 多年前的古希臘

下，研究會再生的動物具有其潛在的醫學應用價值。目

時期。曾經在神話裡跟海克力斯（Hercules）打鬥的九頭

前，不論是在臺灣或是美國，心臟病和癌症是名列人口死

蛇（Hydra），就有著不斷可以再生複雜組織（蛇頭）的

亡的前兩大原因，再來的排名則是許多因器官老化受損無

能力。一直到 18 世紀，特朗佈雷（Abraham Trembley）

法修復所造成的相關疾病。以心臟病為例，病人的 5 年

才在真實世界裡發現再生能力不輸九頭蛇的動物——水

存活率跟一般癌症病人相比更不理想，主要的原因在於心

螅。 除了詳細記錄水螅的再生過程，特朗佈雷也幫這個

臟在缺血受損後，心肌細胞無法進入細胞分裂週期，心肌

新種的多細胞無脊椎動物取了一個再適合不過的學名——

細胞和心臟功能的喪失是永久性、不可逆的。所以，很簡

Hydra 。僅相隔數年，義大利的斯帕蘭札尼（Lazzaro

單的想法便出現，要是可以在心臟受傷後刺激心肌細胞再

Spallanzani ）更進一步發現有些脊椎動物，像是蜥蜴和

生，則心臟功能是有機會完全恢復的。

蠑螈，也具有很強的再生能力。斯帕蘭札尼仔細地紀錄成 年蠑螈再生手臂和尾巴的過程，發現了幾個科學家到現在

近幾年的研究發現一些再生能力強的脊椎動物，像是蠑螈

還無法解釋的有趣現象（圖一），像是再生速度會受到受

和斑馬魚，除了可以再生身體外部容易觀察到的複雜組

傷程度的調控，切除手臂引起的再生反應，比僅僅只切除

織，像是四肢、尾巴或尾鰭等，還能夠有效率的再生身體

手指所引起的再生反應要快上許多；季節環境的變化也會

內部的複雜組織和器官，像是心臟、腎臟和脊柱神經等。

影響再生的速度；但餵食與否，卻不會影響再生所需的時

以心臟受傷作為模式，成年的斑馬魚可以在失去 70% 的

間等。這些現象在不同生物（蜥蜴的尾巴、魚的尾鰭等）

426 SCIENCE MONTHLY 2018.6

生 物 |

的再生過程中都可以被

（1）

觀察到。因此，科學家

Biology

傷勢較重

傷勢較輕

認為可能有一個相同的

慢

機制，在調控這些再生

快

反應。有意思的是，250 年前斯帕蘭札尼的發現， 直到現在仍尚未找出其

（2）

夏天

冬天

調控機制，依然是科學家 積極探討的研究課題。 快

慢

雖然有很多物種具有再 生複雜組織的能力，但

（3）

有餵食

不餵食

是，近幾年來卻發現有些 動物在演化道路上很接 快

近，卻有著截然不同的再

快

生能力。例如以再生能力 著名的渦蟲，竟也有渦蟲

圖一：斯帕蘭札尼所觀察到的再生現象（1）蠑螈手臂再生的速度跟受傷程度呈正相關；（2）再生的速度受

品系是不會再生的；一般

到季節影響，在夏天再生的速度最快；（3）再生的速度不受其是否進食的影響。（作者提供）

實驗室使用的小鼠再生 能力有限，但是親緣相近的非洲刺毛鼠（African spiny

利用斑馬魚的尾鰭再生作為研究模型

mouse）卻有很強的再生能力，可以完整再生毛囊、汗

目前，實驗室中有多種常見的模式動物，像是線蟲、果蠅

腺和大面積的皮膚組織而不會有疤痕的形成。對於此現

和老鼠，讓科學家有相當齊全的研究工具，能針對特定的

象，可能的解釋為具有再生能力與否，並不會直接影響生

研究主題，設計出基因突變、基因轉殖或基因剔除的相

物繁殖後代的機會，只要不受嚴重的傷，再生能力強的生

關實驗，但是這些動物的再生能力不佳，限制了利用這些

物並沒有明顯的演化優勢。就算是對同一種生物來說，在

模式動物研究再生的機會；另一方面，很會再生的動物，

不同的發育階段，也可以具有完全不同的再生能力。以實

像是渦蟲、蠑螈和斑馬魚，因為不是常見的實驗室模式

驗室的小鼠為例，成鼠是無法再生受損的心肌細胞或是指

動物，很多時候研究工作的進展，需要個別實驗室針對

節，但是剛出生的仔鼠在 7 天之內卻可以再生這些複雜組

有興趣的問題，發展、建立新的研究工具。在我的研究

織。因此，科學家興起一個有趣的想法，或許大部分的生

中，是利用斑馬魚的「尾鰭再生」作為模型（圖二），

物其實都帶有所有啟動、執行再生反應所需的重要基因，

希望能回答 2 個問題，第一個問題為同樣是脊椎動物，為

只是無法在關鍵的時候被適當活化。進一步利用不會再生

什麼斑馬魚有很強的再生能力？利用大規模隨機基因突變

的渦蟲品系作為實驗模型，科學家發現只要對單一基因進

的遺傳學方法，找出無法再生尾鰭的突變斑馬魚（圖三）。

行調控，就可以讓不會再生的渦蟲，變成可以再生的渦

透過這些失去再生能力的突變魚，我們可以確定突變點發

蟲，重新長出被截斷的頭部組織。

生的位置，驗證突變點所影響的基因，探討這些基因在再

Vol. 49 No. 6

427

專欄文章

星星的搖籃—分子雲 陳惠茹

國立清華大學物理碩士；美國加州大學柏克萊分校天文博士；研究著

重於高質量恆星與大型星團如何由分子雲內誕生。

（NASA）

434

仰望夜空，浩瀚無垠的宇宙中，有著數不盡的星星，而

星際介質的多種相態

在這些恆星之間的黑暗空間中，實際上存在許多雲氣

隨著環境不同，星際介質會受到各種吸熱與散熱的作用，

狀 態 的 物 質， 稱 為「 星 際 介 質（interstellar medium,

而處於不同的物理狀態，稱為「態」。目前已知存在數種

ISM）」。一般而言，這些雲氣不會發出明亮的可見光，

不同的態，基本上是以氫原子的狀態來區分，如熱電漿態、

較難察覺其存在，但卻是培育恆星與其所屬行星的搖籃，

暖電漿態、暖中性態與冷中性態。不同的態彼此間以相似

也是宇宙物質演化循環中，不可或缺的一環。

的壓力達成平衡，而共存於星際空間。大致上來說，吸熱

SCIENCE MONTHLY 2018.6

天 地 |

Earth Science

阿塔加瑪大型毫米∕次毫米波望遠鏡陣列（ALMA）觀測的獵戶座分子雲內層級的絲條狀結構。（ESO / H. Drass / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / A. Hacar）

過程有許多來源：如吸收恆星發出的高能量輻射、宇宙射

赫修（Herschel）衛星在紅外線波段的觀測發現了分子

線的散打穿透、衝擊波如超新星爆炸、恆星風攜帶的能量

雲的層級絲狀結構（filaments），密度高的部分多呈現絲

等。而散熱過程主要是以原子、分子或塵埃的輻射放光作

條狀的型態，且對外連結密度較低的垂直絲狀結構，顯

用來冷卻，平衡吸熱與散熱的過程決定了一個態的溫度。

示紊流與磁場對分子雲的結構有重要的影響。近年來，阿 塔加瑪大型毫米∕次毫米波望遠鏡陣列（Atacama Large

在壓力相等的前提下，由理想氣體方程式可得知，溫度低

Millimeter/submillimeter Array, ALMA） 更 大 為 提 高

的態，密度自然就高，而密度最高的態，就是「分子雲

觀測的解析度，不僅確認絲條狀結構的存在，更進一步探

（molecular clouds）」。顧名思義，其主要的組成已是氫

討絲條狀結構可能是由更細微的次結構所組成。

分子，溫度大致上在 10~20 K 之間，平均密度約在 100 個分 子∕公分 3 左右。分子雲內部的緻密核（dense cores） ，密度 6

3

分 子 雲 內 的 溫 度 極 低， 以 10 K 來 說， 聲 速 僅 有 0.2

更可達到 10 個分子∕公分 。因為分子雲的密度非常高，重

km ∕s，也是熱運動 所 造 成 的 分 子 譜 線 線 寬， 但 實 際

力的作用較為明顯，尤其緻密核更是恆星星團的誕生地。分

觀 測 到 譜 線 線 寬 往 往 遠 大 於 熱 運 動的 值， 因 而推斷超

子雲的規模有大有小，最大的巨分子雲（giant molecular

音 速 紊 流（supersonic turbulence） 普 遍 存 在 於 分 子

7

clouds, GMCs）總質量可上達 10 太陽質量，也就是 10

34

雲內。根據紊流造成似碎形般的氣體分布，估計維度約

公噸。分子雲是宇宙物質分布中一個很特殊的態，佔了整

在 2.3 左右。早期拉森（Richard B. Larson）整合了數

體空間中不到 1%，卻是許多物理現象交互作用的所在。

種分子譜線的觀測結果後，發現因紊流造成的譜線線寬 （Δ v ）與分子雲的尺度（ L ）有明顯的正比關係，即「拉

重力、紊流與磁場交相輝映的舞台

森法則（ Larson ’s law ，下頁圖一）」。

大致來說，重力是萬有引力，處處存在，但若只有重力的 作用，所有的雲氣就會在極短的時間內塌縮，進而形成大

這種亂運動與尺度間的關聯性，恰恰符合能量分布遵循

量的恆星，但觀測上並沒有看見這樣的現象，所以在不同

柯爾莫戈洛夫紊流（Kolmogorov turbulence）的特性

的尺度上，應有其他的作用與重力相互抗衡，延緩重力

（下頁圖二）。紊流的能量分布隨著尺度縮小而降低，

聚集質量的效率，預告了紊流與磁場的存在。分子雲內

由大尺度的結構驅動紊流，透過紊流漩渦的特性，將能

部有著極為複雜的質量分布與動力學結構，基本上是紊

量層級傳遞向較小的尺度結構，最後消散在最小的尺度

流、磁場與重力交相作用的產物。數年前由歐洲主導的

上。不同尺度上的能量，正比於測量尺度的 5/3 次方。

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Cover Story

妝容並蓄， 只在塗抹之間 許多人視保養品與彩妝為喚醒肌膚光采的英雄，

也把它當成社交場域裡的隱藏版專業。

人們日益頻繁地使用著這些妝品，

每個製作物也在偌大化妝品產業鏈裡，

成就表象美好與內在喜悅。

然而在時代潮流不斷更迭下，

瓶罐背後的故事，也悄悄地發生改變……

438

SCIENCE MONTHLY 2018.6

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439

Cover Story 1

水嫩肌大小事 ─

化妝保養品的保濕作用與對應成分

張 乃方／靜宜 大學化 粧品科學系副教授、臺 灣化粧品科技學會秘書長、中華手工皂藝術 協會常務理事、授課講師。

440

SCIENCE MONTHLY 2018.6

cover story 1

肌膚自帶的保濕來源 肌膚包裹著我們的身體，以防止外來

油脂

酸

三甘油酯、蠟酯

乳酸、胺基酸

的各種刺激和傷害，發揮保護人體的

膽固醇

脂肪酸

皮脂膜

功用，一位成人全身皮膚面積大約是

1.6 平方公尺，厚度則隨著年齡、性 別及部位的不同而有所差異。皮膚由 外而內可大致分為表皮、真皮和皮下

調味

水

角鯊烯、尿素

汗水

鹽類、氨

組織，另外還有毛髮、指甲等附屬器

乳化劑

官。表皮是肌膚最外面的一層組織，

神經醯胺

平均厚度為 0.2 mm，由外向內，可 將 表 皮 分 為 角 質 層、 透 明 層、 顆 粒

圖一：人體肌膚皮脂膜的組成，有油有水的乳化溶漿體。

層、有棘層和基底層，這些細胞的成 分大都是角化細胞，經代謝向外推展

時，包在內部的脂質會釋放出來，在維

組成成分，可依屬性大概分為兩種，

最後形成角質層。

持其構造之外，也相互融合成為細胞間

其一為皮脂腺所分泌之三甘油酯等的

質，此位在細胞之間的脂質，對於防止

親油性成分，另一則是來自汗液混合

由於角質層暴露在外部環境，與身體內

水分蒸散和天然保濕因子中胺基酸的流

的親水性成分。親油性成分透過其表

部比起來乾燥得多，正常肌膚的角質

失，扮演著重要的角色，其主要是由神

皮屏障作用，以「鎖水」的方式使水

層含水量要在 10~15%，且易於受到環

經醯胺、膽固醇和脂肪酸等構成。完

分保留在肌膚裡，而親水性成分則是

境的相對溼度的影響，普遍認為這是

美的屏障功能不只是取決於量，更多

積 極 地 由 環 境 中 捉 取 水 分， 以「 捕

維持肌膚柔軟性和彈性的最重要因素。

的是成分的組成比例，也與皮脂腺分

水」的方式使水分停留在表皮區域。

因此，身體內部含水量應該被關注之

泌混合形成的皮脂膜（圖一）有關。

外，也必須有防止流失的屏障機能。

在化妝保養品中提供肌膚額外保濕作用 肌膚原有的水分可能由於許多外在因

的可統稱為「潤膚乳（moisturizer）」，

角質層中擔任保持水分的是角質細胞

素，而失去平衡或逐漸流失，例如：

其 中 親 油 性 成 分 多 以 油 脂 蠟、 脂 肪

中 的 水 溶 性 成 分， 稱 為 天 然 保 濕 因

長時間待在冷氣房，或者僅是季節變

酸和合成酯為主，分類上稱為柔皮劑

子（ natural moisturizing factors,

換，會使水分朝向乾燥的環境發散，

（emollient），包裹在表皮外以替代

NMF ），其主要成分是胺基酸及蛋白

若皮脂膜無法有效地發揮保護的功

流失的皮脂膜成分。天然的油脂蠟可

質的分解代謝物。乾燥粗糙的肌膚是

能，如此一來肌膚的含水量降低，而

依據來源分為動物性、植物性和礦物

少部分角質化異常、氨基酸含量減少，

使表皮細胞呈現乾扁狀，甚至有脫屑

性油脂蠟，因原料氣味與適用性等諸

使得保持水分的能力降低所致。含水

情形。 這時候就只能由外部提供水

多因素，目前以富含三甘油酯的植物

量低到 10% 以下時，角質層變得又硬

分，藉由化妝保養品中保濕成分的作

性油脂蠟為主流，例如橄欖油、荷荷

又脆，若遇到濕度不高的冬天，手掌

用，使肌膚恢復原有潤澤光彩。

巴 油、 夏 威 夷 核 果 油 和 乳 油 木 果 脂

腳底的肌膚會龜裂或有皮屑產生。

等，其次為動物性油脂蠟，會帶有些

怎麼提供額外的保濕作用呢？ 角質層的水分屏障機能也是角質化過程

保濕作用的重點在於水分要如何被獲

的巧妙安排，脂質小體在移向角質層

得與保持，關鍵性材料來自皮脂膜的

許特性臭味。

這些親油性成分都是大分子物質，對

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封面專訪

化合生活的美好點滴──

第一化粧品工廠 黃國芬副總經理專訪 郭家銘／本刊編輯。

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SCIENCE MONTHLY 2018.6

cover interview

桃園市龜山區的華亞科技園區裡，集結全桃園市產值最大的幾間重要工廠，當中不乏華 亞、廣達電等科技業龍頭。在一片計算機海的環伺下，我們不禁好奇作為一間化粧品工 廠，第一集團當初選址的原因是什麼。

走進第一化粧品工廠，無數草皮鑲嵌於鮮明的白色主題中，挑高一樓大廳裡，極簡風格 的陳設，令人感到踏實而自在。以一席樸素卻淡雅的妝容現身，簡單寒暄幾句後，黃國 芬副總經理便同我們工廠蓋在這裡的原因。「這塊地之前是個素地，工業區則是由臺塑集 團所開發，當時我們覺得這裡蠻乾淨、清爽的。」而建築物落成後，似乎也發揮了這個環 境該有的效益。「像這邊其實就算不開燈，自然採光也是相當不錯。還有像是綠能、綠建築與環保，當初在選址時考慮很多、也把很多東 西拿來作應用。」秉持自然、簡單、無負擔的品牌理念，第一從場址的選擇開始，就已經說明了自己在產業裡的定位。�

消費者的生活好朋友── 讓原料不再只是原料� 在做化妝品前，第一集團是做化工原 料起家的。當時的第一化工廠在原料 領域已耕耘近 30 年，隨著時間推移， 也逐漸累積了各式各樣的客戶群。除 了基本的實驗室外，也包含醫療及教 育機構，甚至連做廣告特效的公司也 會找上門。「比如說『牛奶倒下來』 這件事，過去不像現在有縮時、慢動 作播放的效果可以使用，但又要做到 很白、會彈起來的感覺，那肯定得用 一些素材來代用。」

由於經營客群眾多，發現某些專業領 域的工作交由消費者自行執行，結果 相當有趣，便從早期相對小眾的手染 開始，一路到藍染與其他植物染進行 試驗。「以前做植物染時，我們提供 很多化學原料，不是只有藍染，有很 多素材像洋蔥皮，就要搭配不一樣的 黃國芬 副總經理 （文詠萱攝影）

第一化粧品廠股份有限公司

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把兩端各乘以 x ，我們得到 x = x +1， 2

精選

或者得到這個簡單的二次代數方程式：

文章

x2-x-1=0 這兩個黃金比例方程式的解是：

「黃金比例」 在日常生活中的應用

x1 =

1+ 5 = 1.6180339887……

2

x2 =

1− 5 = - 0.6180339887……

2

其 中 之 一 的 這 個 正 解 （1 + 5）/ 2 =

1.6180339887……或者是 （1 − 5）/ 2 = 0.6180339887，皆可視為是黃金比 例之值。

黃金比例的數字有幾個獨一無 蘇明德

英國劍橋大學理論化學博士，現任國立嘉義大學

應用化學系和高雄醫學大學醫藥暨應用化學系合聘教授。

二 的 特 性。 假 設 x =（1 + 5）/ 2 =

1.6180339887 ，這個數字平方時 ， 2

即 x = 2.6180339887 ， 而 它 的 倒 數 1/x = 0.6180339887……，注 意 到 沒 有？ 不 論 是 平 方（x2） 還 是 倒 2

數（ 1/x ），x 、1/x、x ， 所 有 在 小

在日常生活中，好好運用「黃金比例」， 可以幫助我們立於不敗之地。

數點後面的數字都相同。也就是說， 當 x = 1.6180339887…… 時， 把 此

x 加 1， 則 得 到 它 的 平 方（ x 2 ）； 把 此 x 減 1，則得到它的倒數（ 1/x ），

x

1

A

C

可得到以下的式子：

B

圖一

「黃金比例（the golden ratio）」又 叫「黃金分割律」。以圖一為例，有 一直線 AB 在 C 點被一分為二，《 幾 何原本 》的作者歐幾里德曾對黃金比 例 做定義 ：（長段 ÷ 短段）=（全長 ÷ 長段）。 換句話說，從上圖中我們

472

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AC AB = CB AC 把其中較短的線段 CB 的長度定為 1 個單位，較長的線段 AC 的長度定為

x 單位。於是，我們得出以下式子：

x x +1 = 1 x

也 等 於 x 的 另 一 解（ （1 − 5）/ 2 =

0.6180339887……） 從兔子的繁殖、玫瑰花瓣的排列（圖 二）、鸚鵡螺紋路（圖三）、鳳梨的 外皮鱗片（圖四）到巨大星系、繪畫 與詩歌的創作，和股市指數的波動與 流行的美體雕塑之間究竟有何關聯？ 答案皆是：1.6180339887 ……，也就 是「黃金比例」這個數字。黃金比例

的趣味或許在於它跳脫了最原始的幾

義大利半島南部的城市，在那裡組織

關歷史，先對前人的研究做一個概括

何意義，從數學延伸至繪畫、建築、

了 一 個 政 治、 宗 教、 數 學 合 一 的 秘

性的總結。

音樂，乃至發展成為對完美人體身

密團體。畢達哥拉斯提出了黃金比

形比例的終極追求，搖身一變成定奪

例 概 念， 並 利 用 尺 規 作 圖、 準 確 地

黃金比例研究歷史

感官之美或和諧之美的最高裁判官，

對線段進行「黃金比例」， 做出了正

黃金比例觀念的產生和正五邊形、正

相較於多數人可以朗 朗 上 口 的 π 值

五角星。2500 年來 ，很多人在美學

十邊形作圖，具有相當大的關聯性；

（ = 3.14159……），黃金比例顯然與

和數學方面用黃金比例解釋各種自然

有趣的是，畢達哥拉斯把黃金比例應

我們日常生活的關係更為密切。

問題，並在科學研究中利用黃金比例

用在音樂理論上。傳說畢達哥拉斯有

設計試驗方案。本文則提出黃金比例

一次路過鐵匠作坊，被叮叮噹噹的打

2500 年前，古希臘學者畢達哥拉斯

在天文、地理和生命科學中的發現。

鐵聲迷住了。他走進作坊，測量了鐵

（ Pythagoras ）為了擺脫暴政，移居

為了使讀者瞭解黃金比例的概念和相

砧和鐵錘敲打位置的尺寸，發現當它 們的比例正好是 1：0.618 時，聲調 最和諧優美。畢達哥拉斯也進一步闡 明了打擊樂或弦樂的樂音與弦長的關 係，而成為音樂理論的鼻祖。

中世紀以後，黃金比例更披上了神秘的 外衣。數學家帕喬利（Luca Pacioli ） 稱黃金比例為「神聖比例」；天文學家 克卜勒（ Johanes Kepler，圖五）則稱 黃金比例為「神聖分割」，並說 ：「幾 何學有兩大寶藏，一個是『畢氏定理 圖二 ： 玫瑰花的花瓣。 （Pixabay）

圖三 ： 鸚鵡螺的外殼紋路。 （Pixabay）

（為畢達哥拉斯首先證明）』， 一個是 『黃金比例 』。前者有如珠玉，後者好 比黃金。」 有些人提出長寬比為 1：0.618 的矩形 是最好看的，並出現了以維隆（Jaques

Vilon）為首關心幾何形狀比例和勻 稱 立 體 派 的 畫 家 集團， 歷 史 上 稱 他 們是黃金比例畫派。1876 年，德國 心 理 學 家 費 希 納（ Gustav Theoder

Fechner，圖六）做過大量實驗統計 工作，結果認為黃金矩形最美的選票 遠遠超過眾多其它矩形，佔全體選票 圖四 ： 鳳梨的外皮鱗片。 （Pixabay）

的三分之一以上。

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生病時吃的藥是如何研發製造？藥也有專利？ 藥該做成膠囊還是粉狀？藥品製程下期公開！

從研發、製程到上市－ 生病的萬靈丹，藥從哪裡來？

科學月刊 583期精采預告