科學月刊試閱版2021-1月號 613期-水金九深度科學之旅

來場深度探險吧！

礦山藝術季

遺跡

解構地質

信仰與祭典

suí tsin kú

2021 1 月號

黃金博物館

礦業文化

水湳洞·金瓜石·九 份

水金九

跟著專家腳步走訪水金九，

613

深度 科 學 之旅

焦點評論

科技部改回國科會 將會改變臺灣科學發展嗎？

經典專欄

遊戲失敗再重來？ 電腦的亂數生成原理

NT$249

科學×巨浪

海浪原來也會加快 北極海冰融化！

ISSN:0250-331X

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《科學月刊》1 2 月活動足跡 12.11 我的天文派對夜 《科學月刊》與張昭鼎紀念基金會、清華大學物理系與天文所 於去（2020）年12月在清華大學物理館聯合舉辦「我的天文派 對夜」天文系列活動。本次活動共分為「探索天文台」、「天 文小講座」及「趣味天文攤位」，參與民眾能實際參觀清華大 學內全臺最大的折射式天文望遠鏡，也能從有趣的演講中學習 天文知識，更可以動手製作屬於自己的光譜儀。

清大天文所的同學細心介紹及講解 天文望遠鏡的知識，並展示出過去 曾拍攝到的天文影像。

精彩的演講讓大家更認識我們頭頂上的那片星空。

除了聽演講與參觀天文台，還可以 自己動手製作簡易的光譜儀，寓教 於樂。

歡迎公私立學校、機構洽談科學活動合作。

Contents P08

613

2021 JANUARY

今天， 我想來點 封面引言

P10

P16

封面故事 1

走趟地質旅遊 看水金九的金礦傳奇

從礦業遺址出發 走看金水的地質之美

黃克峻

P27

封面故事 4

黃家俊

漫步水金九的礦業文化景觀 林慧如

封面故事 2

P32

封面故事 5

百年歷史的金礦山、廟宇及 媽祖遶境慶典 金瓜石地區的民間信仰

（123RF）

水金九的自然與人文巡禮 P22

封面故事 3

跟著博物館員認識 黃金博物館 嵇文勤

P35

封面故事 6

礦山藝術季

用藝術陪伴社區的一種可能

邱馨儀

王慧珍

封面說說話

〈這是一本間諜旅遊雜誌……〉 這個月《科學月刊》跳領域去做旅遊雜誌，希望可以吸引到更多粉絲 ( 誤 )。開玩笑的～《科學月刊》並沒有轉行哦！ 本期封面使用景點照片做大面積的布置，搭配水金九的印象做整體色彩規畫。另外，水湳洞、金瓜石與九份簡稱為水 金九，與臺語「媠真久（suí tsin kú）」的讀音相似，也將此羅馬拼音放在大標題旁做為小亮點。

SCIENCE MONTHLY Vol. 52 No. 1

1

Contents-2

填問卷．拿新書

News Focus

只 要 於 2021 年 1 月 31 日 前，

4 調整進食時間能不能減輕體重？

完整填寫讀者問卷調查，就有

5 腸道菌叢失衡可能與阿茲海默症有關？

機會獲得大塊文化出版的新書

6 維持良好睡眠習慣可以保護你的心臟

《人類使用說明書》。

7 章魚告訴你如何拾起薄片組織！

問卷內容請至 reurl.cc/m9VxVj

科學•出走

38 原來這些都來自以色列！以色列影響世界的發明與發展／謝育哲 顯影

40 裸子植物的種毬／植業病

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 2021 年 2 月 5 日 之前公布於《科學月刊》網站 （www.scimonth.com.tw）。

思辨之評

42 科技部回復成國科會 臺灣科學發展會更好嗎？／廖英凱 專 欄

48 數不勝數：亂數生成器與線上遊戲 Save/Load 大法／高竹嵐 52 格物致知：人類能源新希望？核融合的發展與挑戰／周育如 56 生生不息：鳥類如何爭奇鬥豔？鳥羽多樣性的分子遺傳基礎／黃貞祥 60 潛移默化：蓋一棟細胞的房子 天然水凝膠材料／陳盈潔、蔡旻均 64 物換星移：從花粉發現的古代全球氣候震盪事件／吳依璇 特別報導

68 讓免疫系統再次偉大！ mRNA 疫苗會是 COVID-19 的救世主嗎？／蔣維倫 精選文章

74 在北極乘浪破冰／陳妍榛、錢樺、郁瑞麟 書 摘

78 《人類使用說明書》

2

科學月刊 2021.1

reurl.cc/m9VxVj

臺北市科學出版事業基金會

走進編輯室

董事長：劉源俊 董 事：王文竹 周成功 林基興 邱韻如 郝玲妮 高涌泉 曾耀寰 羅時成 秘 書：李金穗 出版者：科學月刊社

解放心靈的旅遊 去（2020）年是艱困的一年，突如其來的疫情席捲全球，就此打亂所有人的計畫。 如今揮別 2020 年，期望接下來的一年能風調雨順，也希望疫情可以趨緩，回復所 有人的日常生活。

理事會 理事長：曾耀寰 理 事：曲建仲 林翰佐 邱韻如 紀延平 張敏娟 程一駿 蔡孟利 蔡政修

對於喜愛出國旅遊的國人來說，由於疫情關係導致現在都無法如同往年，隨時都 能買張機票到處飛，而被疫情悶壞的臺灣民眾，只好將這股渴望出遊的情緒一股 腦兒宣洩在國內旅遊，也就產生了「報復性出遊」的現象。因此每到了假日（其

執行總監：趙軒翎 編輯部

實平日也不惶多讓），臺灣四處的旅遊景點充滿人潮，好不熱鬧，火車車票、飯 店床位也一位難求。

總編輯：林翰佐 副總編輯：趙軒翎 蔡政修 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李武炎 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

而回歸到旅遊的本質，我們旅遊的目的到底是什麼？有些人喜歡走馬看花；有些 人喜歡放蕩瘋狂；有些人喜歡吃吃喝喝；也有人喜歡四處打卡。其實，這些選擇 不外乎是想遠離平日喧囂的環境，不管是上班族或學生族群，我們總想離開辦公 桌與課堂教室出外走走，不論是放鬆心情、沉澱平日庸碌的腦袋，或是純粹「好 想逃離那一切」。旅遊，就是那一把解放紊亂心靈的鑰匙。

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 廖達珊 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

當然，有時旅遊也是想學習與看看平常難以接近的事物。位處新北市北海岸，由 九份、金瓜石與水湳洞所組成的「水金九」絕對值得你前往探索。這塊區域曾是 代表臺灣礦業的代名詞，水金九不只擁有非常特殊的地質環境，因礦業而興盛的 人文環境也是該地的正字標記。

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

本期《科學月刊》帶你走一趟水金九，你可以跟隨此處的地質脈絡，感受水金九 從遠古時期到現代的自然景致與痕跡；或是也可以循著過去百年來在此深根的在 地文化，參與祭典體驗當地的風俗民情。當然，串起水金九地區的礦業、歷史、 人文、景觀與自然的黃金博物館，也是千萬不能錯過的景點。

劉仲康 駱尚廉 魏耀揮 蘇益仁 蘇振隆 主 編：謝育哲

「今天，我想來點水金九的自然與人文巡禮。」就讓我們按圖索驥，一同走看走

編 輯：羅億庭

跳出來玩！

美術編輯：黃琳琇 業務部 經 理：李金穗

主編 謝育哲

業務助理：廖本翔

創刊於 1970 年

科學月刊社

製版印刷：赫偉有限公司

本期為第五十二卷第一期 第 613 期 發行於 2021 年 1 月

地址：10646 臺北市大安區羅斯福路三段 77 號 7 樓

總經銷 : 聯華書報社

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 傳真：(02)2363-5999

行政院新聞局版台誌第 0934 號

網址：www.scimonth.com.tw 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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NEWS FOCUS

調整進食時間能不能減輕體重？

（Photo by Jay Wennington on Unsplash）

由美國心臟協會（American

Heart

天下午一點前就吃進約一天所需的

現象；而體重和血壓降低與進食時

Association）近期發布的研究指出，

間無太大關係。

一天內的進食時間並不會影響其體

80 ％卡路里；而另一組則是平均在 12 小時內進食，於每天下午五點後 再進食約 50 ％的卡路里。在這段期

重變化。

間，研究團隊會提供每個人相同的

島素與其他體內激素等檢測，深入

美 國 約 翰 霍 普 金 斯 大 學（Johns

健康飲食，並分別於第 4、第 8 與第

對於體重過重的成年人而言，限制

Hopkins University）的研究團隊追 蹤了 41 位體重過重的成年人，並進 行 12 週的研究。此研究主要分成兩 組，一組實行時間限制飲食法（time restricted eating），將進食時間限 制在一天中的特定時段，並且在每

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科學月刊 2021.1

12 週測量體重和血壓。

未來研究人員也將進一步收集這些 受試者的生物檢體，進行血糖、胰 探討控制飲食時間是否與代謝有關， 以及對於人體健康的影響。

進行研究前，大部份的專家學者都 認為，限制進食時間的組別相較於 不限制進食時間的組別，其體重會 顯著下降，但研究結果指出，這兩 組參與者的體重和血壓都有降低的

Nisa Maruthur et al., The Effect of Timerestricted Feeding on Weight: A Randomized Feeding Trial, Circulation, Vol.142:A13582, 2020.

NEWS FOCUS

腸道菌叢失衡可能與阿茲海默症有關？ 近年來有關腸道菌的研究越趨廣泛，腦腸軸線 （gut-brain

axis）相關研究也說明，腸道菌叢

確實與大腦功能密不可分。而來自瑞士日內瓦 大學（University

of Geneva, UNIGE）以及日內 瓦大學醫院（University Hospitals of Geneva, HUG）的研究團隊，證實了腸道菌失衡與阿茲 s disease）患者大腦的澱粉 海默症（Alzheimer’ 斑塊（amyloid plaques）堆積有關。 研究者說明，與未罹患阿茲海默症的健康人相 比，阿茲海默症患者的腸道菌叢組成確實發生 改變──患者腸道內的某些細菌數量過多，而其 他微生物數量卻大幅減少。此外，他們也發現 了患者血液中出現發炎反應，因此研究者想知 道：血液中的發炎反應，是否與腸道微生物多 樣性減少，甚至與阿茲海默症有關？ 為了確定發炎反應與細菌代謝物，如脂多醣 （lipopolysaccharides）和短鏈脂肪酸（short-

chain fatty acids）與阿茲海默症患者腸道微生 物及腦中澱粉斑塊堆積的關係，他們研究了 89 名年齡為 65 ～ 85 歲的人，其中有部分人罹患 阿茲海默症或其他神經退化性疾病，其他人則 無任何記憶問題。研究團隊使用正子斷層造影 （positron

emission tomography, PET）成像，

測量阿茲海默症患者腦中的澱粉斑塊沉積，量 化這些參與者血液中的各種發炎反應標記、細 菌代謝產生的脂多醣與短鏈脂肪酸。 結果表明，這些細菌代謝物確實與大腦中的澱粉 斑塊堆積有關，科學家未來也持續努力，以確定 此現象是否由某種（或某組）特定細菌造成。

Moira Marizzoni et al., Short-Chain Fatty Acids and Lipopolysaccharide as Mediators Between Gut Dysbiosis and Amyloid Pathology in Alzheimer’s Disease. Journal of Alzheimer's Disease, 78 (2): 683, 2020.

（123RF）

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C O V E R

S T O R Y

今天， 我想來點

水金九的 自然與人文巡禮 由九份、金瓜石與水湳洞組成的「水金九」， 這裡有豐富的自然與人文景觀， 讓我們以黃金博物館為中心， 來場以科學為名的深度探索！

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封面故事 1

金瓜石地區的重要自然地質遺跡， 以換質岩類所構成的含金礦石山峰： 茶壺山。（莊祐濬提供）

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1

走趟地質旅遊 看水金九的金礦傳奇 黃克峻 成功大學地球科學系博士候選人。專長 為礦物學、岩石學及電子顯微鏡學。

品嘗芋圓、逛老街、走踏黃金博物館及晚上

的礦物熱區，在臺灣歷史軌跡中很獨特的一

看十三層選煉廠點上的金色燈彩，是遊客貼

塊土地。

近這座山城的方式。「水金九」指新北市境 內的水湳洞、金瓜石與九份三座臨海採礦山

然而，由於觀光活動已與土地自然教育脫

城，音似臺語「美很久」。

鉤，此地區的經營與規畫多著重於人文與景

該區的山海景觀與懷舊氣息，吸引來自各地

致許多重要的地質景觀與遺產被遺忘、破壞

遊客，而這個區域也是臺灣礦物多樣性最

甚至消失。自 2018 年起，經濟部將九份與

高的地方，種類多達全臺的三分之一，出產

金瓜石的礦業權廢止後，百年礦業時代宣告

明礬石（alunite）、呂宋礦（luzonite）、

結束，成就其不凡的礦山色彩因缺乏保存策

脆 硫 銻 銅 礦（famatinite） 與 硫 砷 銅 礦

略加速消逝。未來礦山的遺惠該往哪去？而

（enargite）等礦物晶體，同時擁有特殊岩

文化遺址與地質遺跡應該保存、期待什麼？

石組成的陡峭山峰，是今日科學文獻中知名

又該如何共存？都是迫切需要思考的問題。

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觀而未及地下的獨特性，長期閒置的結果導

世界知名的水金九礦物：明礬石（左）、脆硫銻銅礦（中）與硫砷銅礦（右）。其中硫砷銅礦是一種罕 見的含砷銅礦物，它的出現使得礦山改變冶煉過程，造就新的礦山紀元。（作者提供）

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封面故事 2

從礦業遺址出發 走看金水的地質之美 位於新北市瑞芳區的金瓜石與水湳洞兩地

活動才有機會在這裡發展，本文將帶你走一

區，常簡稱為金水地區或金水，遺留許多如

趟金水，不只看外在美麗的山川景緻與歷史

本山五坑、六坑斜坡索道、廢煙道及水湳洞

建物，更要看透、摸透此地的地質內在美。

選煉廠等礦業遺址，在近幾年成為眾多遊客 的打卡聖地。但你有想過，這些遺跡為何會

水湳洞化石坪─大地舞台的原始材料

在這裡嗎？

要見證富含金銅礦特殊地質的誕生，最合 適的地質旅遊起點就在水湳洞漁港旁的海

金瓜石與水湳洞的聚落與礦業設施得以落

蝕平台。你可以於瑞芳市區先搭乘 788 或

黃家俊

腳，要分別歸功於當地採礦及煉礦需求，但

856 號公車前往水湳洞選煉廠，再沿海邊

遊走於地質與藝文之間

金瓜石地底下富含金銅礦的特殊地質，才是

向東走約 10 分鐘，越過水湳洞漁港後就能

這一切的大功臣！金與銅礦作為根基，礦業

看到一片土黃色呈傾斜階梯狀的海岸平台。

的旅人，現於黃金博物 館擔任稀有岩礦系館 員，不斷以書寫向外界 傳遞地科科普知識。

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水湳洞化石坪以南可見南港 層砂岩構成的單面山地形。 （作者提供）

遊客慕名前來。但說到水湳洞海岸奇岩的深層魅力，其 實應該從大尺度的地表地形，與小尺度的岩石肌理兩種 角度來欣賞。

水湳洞到金瓜石一帶區域主要由中新世的南港層砂岩組 成，地層向東傾斜，在地表形成非常顯著的同斜構造（單 面山地形）。這段砂岩層有個重要特徵，就是化石特別 多！走在海岸邊，你很難忽略地表散落白色破碎如星體 或花瓣狀的海膽化石，以及許多大大小小呈樹枝狀或血 管狀的生痕化石。這些化石除了顯示當時環境中生物活 動力旺盛，同時也是使金銅礦得以富集的重要功臣。

金瓜石的金銅礦形成原因與火山活動及大地構造有關， 約在上新世晚期至更新世早期，金瓜石周遭一帶地底下 有安山岩岩漿竄出，形成基隆山、武丹山、本山、草山 及雞母嶺等五個山體。火山活動的熱及早期斷層活動產

近幾年被遊客挖掘出的秘境打卡景點「大野狼與小綿羊

水，這些熱液（hydrothermal fluid）帶著高濃度的礦

岩」也在此，除了岩石外型像是狼與羊相互對望，也因

物質向地表流竄，再因降溫降壓讓礦物析出形成礦床。

為這塊岩洞向西望去剛好能一窺陰陽海與基隆山，吸引

南港層砂岩的特徵就在此時派上用場，這種含有大量鈣

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生的破裂構造，共同形成天然的巨大導熱管加熱地底的

左圖為水湳洞海邊常見海膽化石，右上以 10 元硬幣為比例尺；右圖為野生海膽。（作者提供；Photo by Portuguese Gravity Unsplash）

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3

封面故事 3

跟著博物館員認識 黃金博物館 嵇文勤 畢業於設計系及藝廊研究所，在理想與 現實仍有差距的公家體系刻苦耐勞中。 討厭淒風苦雨。

圖為黃金博物館中的四連棟，是目 前在金瓜石地區保存最完整的日式 宿舍。（新北市立黃金博物館提供）

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你來過黃金博物館嗎？如果沒有，你想像中的黃金博物

萬名在此工作、甚至居住的礦業人口充分使用，但自人口

館，是否像故宮博物院、國立臺灣科學教育館或十三行博

外移後逐見傾頹荒廢的舊建築，逐步修繕並規畫開放給大

物館一樣，是一間很大，既氣派又宏偉的建築中，展示與

眾參觀。

典藏著許多珍貴的寶物呢？ 正因為幾乎所有館舍都是舊建物再利用，優點是它們總能 如果你來過黃金博物館，希望你不要是只參觀過那棟放有

很自然又不突兀地融入這座曾經風光一世的礦業山城；缺

220 公斤的大金磚，被現場服務人員稱之為「黃金館」的

點是老房子也很容易有所損壞，漏水、變形、斷裂和跳電

館舍而已，這真的是最多人對黃金博物館的誤解！

都會發生，每年需要花費超過 500 萬元維修養護這些屋舍 及設備，如遇大型颱風或天災時更是所費不貲。

黃金博物館，是「一個館」嗎？ 從新北市立黃金博物館的官方網站上，可以找到 5 種語

黃金博物館是不是超有錢 ?

言的電子摺頁供下載。摺頁的第一頁「新北市立黃金博物

上段提及黃金博物館有許多館舍，包含 7 個常設展館（包

館暨周邊導覽地圖」清楚標示，黃金博物館與其說是一個

含位在九份的昇平戲院）、2 間特展室、2 處體驗空間（本

館，更像是一座園區。購票或憑免票證明，你可以參觀共

山五坑坑道體驗與淘金體驗）、4 處委外餐飲空間及 1 間

計 5 個館舍，分別為四連棟、金屬工藝館、煉金樓、金水

博物館商店。一般人總覺得坐擁房子與土地彷彿就像「田

特展室及黃金館。

橋仔」，更何況博物館還有那麼大一顆人見人愛，現在市 值近 4 億的大金磚，應該至少是新北市最「鑲金」的博物

為什麼博物館內各展覽館都是一棟棟坪數不大，又散落在

館吧？

不同區域的老舊房子呢？黃金博物館（原名黃金博物園 區）自 2002 年起籌備期以來，成立初期的宗旨目標，是

其實不然。

將金瓜石地區珍貴的礦業遺址、歷史記憶、人文資產、景 觀特色及自然環境做完整的保存，所以採修復舊有建物及

金瓜石在日治時期曾經擁有亞洲第一金屬礦山的美名，後

活化閒置空間的精神為前提，將博物館內各棟過去曾被數

來轉由臺灣金屬股份有限公司（以下簡稱為臺金公司）接 手經營。在 1987 年後，該公司因無法長期負擔虧損而宣 告歇業，相關房舍、土地及資產先後轉由臺灣電力公司 與臺灣糖業公司管理。2002 年起，臺北縣政府（今新北 市政府）為了重振轄內這段重要的產金歷史，開始整建原

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臺金公司辦公室、工廠及廢礦坑等，設立黃金博物園區。

2004 年 11 月 4 日，黃金博物園區正式開園，但所有土 地與房舍所有權，仍是分屬於臺灣電力公司與臺灣糖業公 司，由黃金博物館每年編列預算租賃使用。 若仔細觀察，你會在這塊重達 220.3 公斤的大金磚上，發 刻有「中央銀行」符號的大金磚。（新北市立黃金博物館官方臉書提供）

現「中央銀行」的標誌──原來這塊大金磚並不是黃金博

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科學

出走

原來這些都來自以色列！ 以色列影響世界的發明與發展 謝育哲

看完展覽好想去以色列玩，本刊主編。

說到以色列，大家腦袋中浮現的是什麼呢？這個位於中東

為了解決種植農作物的問題，以色列的工程師布拉斯（Simcha

地區，由猶太人所建立的國家，地理位置距離臺灣十分遙

Blass）發明了著名的滴灌技術。這項技術能將水滴和養分

遠，可能有很多人對以色列並沒有強烈的印象，但以色列

精確地輸送到植物的根部，面對各種土壤條件、氣候類型

其實是一個不論在歷史、人文、宗教、科學、科技、軍事

及不同的農作物都能迎刃而解，不只能節省水與土地資源，

及金融等領域都有亮眼表現的國家。

更可以增加農作物的收成數量，並提升農產品的品質。目

由駐臺北以色列經濟文化辦事處所策畫舉辦的「以色列影響

前全球已有超過 110 個國家的農民採用此技術。

世界的發明與發展（Israeli Discoveries and Developments

that Influenced the World）」特展，展出多達 44 幅高畫質 照片，當中的領域包含了科學、醫學、農業、環境科學、 考古學、化學及社會科學等，並搭配中文解說內容，讓我 們能一窺這個中東國家對世界帶來的影響，並讓你驚呼： 「原來這些發明與成就都是來自以色列呀！」就讓我們先 看展覽中幾個有趣的展出吧！

對於現代人而言，每天使用智慧型手機的通訊軟體可說是 再平常不過的事。不論是透過 Line 的通話系統和另一半聊 天，用 Skype 網路電話討論公事，或是用 WhatsApp 與遠 在國外的親友聯繫，都已成為我們日常的一部分。但你知 道用網路打電話的技術其實也是以色列發明的嗎？

在荒漠也能栽種農作物的滴灌技術

以色列的電信公司 VocalTec（現在已與 Magicjack 合併）， 早在 1990 年代就開發出第一個能在個人電腦上，透過網路

以色列的國土有高達 2 ∕ 3 的面積都是沙漠與荒地，年均降

進行語音通訊的軟體，也就是我們熟知的網路電話（voice

雨量也只有 300 毫米（mm），不到臺灣年降雨量的 1 ∕ 8。

over internet protocol, VoIP）。此技術大大降低了通話費

因此，在以色列要種出農作物是一件非常困難的事情。

率，也是現在各種通訊軟體的濫觴。

（以色列科技部∕ Moshik Brin）

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用網路打電話的技術也來自以色列！

科學月刊 2021.1

（以色列科技部∕ Roei Greenberg）

科學

出走

（以色列科技部∕ Roei Greenberg）

以色列的第一顆立方衛星

情境，都與手上那顆小小的硬碟脫不了關係。但這顆大家

DUCHIFAT 1 是以色列的第一顆立方衛星（CubeSat），於 2014 年發射升空，這顆 1U 的立方衛星是由以色列的高中 生所設計，目前仍在太空中運作中。後繼於 2017 年自國際 太空站（ISS）發射的 DUCHIFAT 2 立方衛星，也是由來自以

都熟悉的小工具，其實也是來自以色列。 由以色列發明家莫蘭（Dov Moran）所發明的 USB 隨身碟， 徹底改變了人們備份與傳輸電腦資料的方式。這項發明甚至 在 2010 年被《時代雜誌》（TIME）評選為史上百大小工具

色列各地的高中生一同聯合製作，該衛星的功能主要是測

之一（All-TIME 100 Gadgets）。目前 USB 隨身碟已經被生

量增溫層（thermosphere）下層的電子密度。

產超過數十億份，是所有電腦使用者最不可或缺的工具呢！

什麼？你說你不知道立方衛星是什麼東西？看來只好罰你 去看《科學月刊》610 期的「發射吧！立方衛星」專輯，裡 面不僅有滿滿的立方衛星知識與故事，還有介紹各個由臺 灣自製的立方衛星。

所以展覽該去哪裡看？ 本篇只精選幾張展覽的內容，更多精采有趣的照片就請大家 自行前往參觀囉！

備份資料的好幫手 以色列發明的 USB 隨身碟

蛤？你說展覽不知道該去哪裡看嗎？前陣子在中正紀念堂及 交通大學浩然圖書館的特展已結束，但大家不用灰心，主辦

相信大家都有使用過 USB 隨身碟的經驗。不管是在課堂上

單位正在規畫後續的巡迴展出，接下來預計將在清華大學與

進行演講時須將投影片存入其中，又或是備份電腦資料等

大家相見，有興趣的朋友們千萬別錯過！

《以色列影響世界的發明與發展》特展資訊 展期：請鎖定 Israel in Taipei 臉書粉絲團 地點：清華大學 票價：免費參觀

臉書粉絲團

官方網站

官方網站：http://ex.most.gov.il/en/

（以色列科技部∕ Roei Greenberg）

SCIENCE MONTHLY Vol. 52 No. 1

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顯 影

臺灣二葉松的種鱗向軸 面，☆為種子著生位置。

珠鱗 鱗臍 鱗背

裸子植物

苞鱗 臺灣二葉松的 種鱗背軸面。

臺灣二葉松的大孢子囊穗縱切面。

鱗臍

胚珠

鱗背

苞鱗

臺灣二葉松的珠鱗。

圖．文／植業病 @ plantsholic

（megastrobilus）：由多數的大孢子葉所組成，又稱

（Facebook 粉絲專頁）

為雌毬花。 裸子植物大孢子囊穗（雌毬花）在發育時，沒有形成 如被子植物雌蕊體（gynoecium）合生的真正果實。

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在《科學月刊》612 期介紹的蘇鐵科植物中，提到了裸

胚珠是裸露地著生在大孢子葉上，此大孢子葉稱為

子植物與被子植物的生殖構造有很大的不同，大家還記

珠 鱗（ovuliferous scale）， 珠 鱗 下 方 具 有 苞 鱗（bract

得裸子植物的專業術語嗎？雄的裸子植物生殖構造稱之

scale），為一種包住珠鱗的退化大孢子葉。多數珠鱗

小孢子囊穗（microstrobilus）：由多數的小孢子葉所組成，

和苞鱗形成的毬狀物稱為珠毬（ovuliferous cone）。

又稱為雄毬花。雌的裸子植物生殖構造稱為大孢子囊穗

珠鱗在授粉時會打開，讓花粉進入，然後隨即在受精

科學月刊 2021.1

顯 影

臺灣二葉松（Pinus taiwanensis ） 的大孢子囊穗。

物的種毬

臺灣二葉松的 具翅種子。

臺灣二葉松的 種毬基部。

臺灣二葉松的種毬側面。

臺灣二葉松的生態照。 臺灣二葉松的種毬頂部。

及成熟過程中互相疊合以保護內部的胚珠。在胚珠發育

種子頂端具翅。松科植物的種類在北半球地區最為優

成種子階段時，珠鱗和苞鱗會木質化，此時的珠鱗稱為

勢，臺灣具有 6 屬 13 種，包括冷杉屬（Abies）、油杉

種鱗（seed scale），多數種鱗和苞鱗形成的毬狀物稱為

屬（Keteleeria）、 雲 杉 屬（Picea）、 松 屬（Pinus）、

種毬（seed cone），而非果實。通常裸子植物都會發育

黃杉屬（Pseudotsuga）及鐵杉屬（Tsuga），其中特有

翅狀構造的具翅種子，以便種毬開展時藉由風力散播。

種共 10 種，特有率高達 77％。下個月我們就來好好認

在松柏目各科的親緣關係中，松科是最早演化出的支

識這些松科植物吧！

系，葉線形或針形，螺旋狀著生在枝條上，雌雄同株， 小孢子葉具 2 個小孢子囊，珠鱗與苞鱗分離，每個珠 鱗具 2 個胚珠，種毬木質，每個種鱗上具 2 枚種子，

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（Design vector created by crovector）

專欄文章

亂數生成器與 線上遊戲 Save/Load 大法 Take Home Message 許多遊戲中都會用到亂數（或稱隨機變數）的設計，像是丟骰子、抽卡或是開槍射擊， 再由電腦決定你的命中率，若想模擬電腦的操作，只要打開 Excel 輸入函數「=rand()」

就可以看見一個亂數產生。可是電腦生出來的真的是「亂數」嗎？並不是，其實我們在 =rand() 函數中，抽出來的是一種稱為「偽亂數」的東西，是方程式為 X n+1=aX n+c 對 m

取的餘數；只要巧妙地設計方程式中的（a , c , m ），電腦就能生出看起來超亂的數字！

「於是你舉起你的槍，把準星對準敵人，準

高竹嵐 交通大學統計學研究所助理 教 授， 同 時 也 涉 獵 數 學 競 賽、合唱、音樂劇創作以及 桌上遊戲設計等領域。

這一次，一定會打中！」

備好一發打爆敵人的頭……『啊！居然沒有

當你沒瞄準好敵人，想暫 停遊戲重新讀取之前的遊 戲紀錄，再試一次時，為 什麼會相信第二次讀取的 結果會不同？圖為第一人 稱射擊遊戲（first-person shooter, FPS）《 絕 地 求 生－生存賽季 9：炙熱巔 峰 》（PlayerUnknown's Battlegrounds, PUBG）。 （Photo by GHX0819, CC BY-SA

4.0, Wikimedia Commons.）

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科學月刊 2021.1

命中！』你慘叫了一聲，立刻按下暫停鍵，

……慢著！為什麼你相信第二次的結果，會

讀取之前存檔的遊戲紀錄，準備再試一次。

跟第一次不一樣？

數不勝數

因為電腦在抽亂數

那要怎麼把這個 rand() 變成開槍命中或是丟骰子呢？

很多電腦遊戲的設計都會使用亂數，或者更學術一點的名

讓我們看看前面那個命中率為 80 ％的範例，你可能有

詞──隨機變數（random variable）。舉例來說，你很

注 意 到 rand() 會 讓 介 於 0 ～ 1 的 數 字 以 相 同 的 機 率 出

可能要在遊戲中丟骰子、抽牌或開槍，然後再由電腦決定

現，換句話說，它有 80 ％的機率會掉出一個小於 0.8 的

你會不會命中；更廣義一點來說，也就是你經常面對遊戲

數字；這也就是，當你開槍的時候，電腦只要呼叫一個

中有 n 種可能，它們發生的機率分別是 p1, p2,……, pn，

rand()，如果出來的數字小於 0.8 就判你命中，否則就判

而電腦就是依照這個機率決定哪一件事情會發生。例如，

你沒命中，這樣就能模擬出命中率 80％的效果。

如果丟一顆（公正的）骰子，那就會有 6 個面，一共 6 種

可能，而 p1=p2=……=pn= 1；又如果是遊戲中的開槍射

而骰子的狀況類似。既然 rand() 在 [0,1] 中的機率均等，

中的機率是 p1=80％，沒命中的機率則是 p2=20％。

當你把骰子丟出去時，電腦一樣只要呼叫一個 rand()，

6

擊，命中率 80 ％，那就是有命中與沒命中 2 種可能，命

那落在 [0, 1 ), [ 1 , 2 ),……, [ 5 ,1] 的機率就各是1。所以，

6

6 6

然後如下判定：

開電腦中的 Excel 程式，隨便點一格，輸入「=rand()」 函數，你就會看到那一格出現一個介於 0 ～ 1 之間的數字。 而且，如果你再把這個數字複製到其他格裡，數字還會 變！是的，這就是電腦在抽亂數，在 Excel 的函數中是讓

0 ～ 1 之間的所有數字，以相同的機率出現。

6

• 如果 rand() 屬於 [0, 1 )，當作骰子丟出 1； 6 • 如果 rand() 屬於 [ 1 , 2 )，當作骰子丟出 2； 6 6

…

你其實可以很簡單的自己模擬電腦怎麼進行這個操作：打

6

• 如果 rand() 屬於 [ 5 ,1]，當作骰子丟出 6。 6

所以，當你開槍沒有命中，按下暫停並重新讀取遊戲紀

錄，進行玩家俗稱的存檔∕讀檔大法（Save/Load）時， 你在做的事情其實就是叫電腦重新呼叫一次 rand()。就 算我的命中率只有 1 ％，也就是我需要的 rand() 比 0.01 小才會命中，只要我一直暫停與重新讀取，讓電腦重新呼 叫 rand()，總有一天我會抽到一個比 0.01 小的數字，然 後命中，對吧？

……對嗎？

電腦其實不會抽亂數 雖然前面對隨機變數解釋了這麼多，但電腦其實並不會抽 亂數。沒錯，剛剛我們抽得很開心的 rand()，根本不是 個亂數！ 當你把骰子丟出去時，電腦只要呼叫一個 rand() 函數，再做出判 定，就可以決定丟出來的數字。（Photo by Erik Mclean on Unsplash）

這邊讀者們需要先理解一件事情：電腦是一台確定性的機

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專欄文章

鳥類如何爭奇鬥豔？ 鳥羽多樣性的分子遺傳基礎 Take Home Message

黃貞祥 來自馬來西亞，現任教於清華大學 分子與細胞生物學研究所，從事鳥 類的演化遺傳學、基因體學及演化 發育生物學研究。

鳥類的羽毛在保暖、擇偶、溝通、偽裝和皮膚保護中具有重要作用， 而 β －角蛋白則是組成鳥喙、鱗片及鳥羽的主要成分。經化石紀 錄顯示，某些具有羽毛的獸腳亞目恐龍，可能在大滅絕中倖存並成 為鳥類的祖先；後續研究也發現，許多原本用於參與不同器官發育

的基因，如 SOX2 、ZIC1 、GREM1 、SPRY2 和 SOX18 皆被招募進

羽毛發育的調控中，讓鳥禽類能發展出複雜的羽毛形態。

根據大量從中國東北熱河生物群的化石中 可知，「羽毛」早在侏羅紀時期，大約在

1 億 6500 萬～ 1 億 5000 萬年前左右，就 首次出現在恐龍中。而當時，其中一種有 羽毛的獸腳亞目（Theropoda）恐龍在大 滅絕中倖存下來，成為鳥類的祖先。

人們認為羽毛是從鱗片演化而來的，與爬 行動物和鳥禽腳上的鱗片相比，鳥類羽毛 的 羽 囊（feather follicle） 是 圓 柱 狀 的， 並且在管狀結構的發育時期呈現出排列良 好 的 羽 軸（rachis）、 羽 支（barb） 和 小 羽支（barblue）構造（圖一）。

羽毛多樣的型態與功能 羽毛在保暖、擇偶、溝通、偽裝和皮膚保 護中發揮著關鍵作用；展示或保暖可能是 鳥類的腳趾上具有由角蛋白構成的鱗，多數的爬行動物體表也都會覆蓋一層角質化

鳥類演化出羽毛的最初功能，但後來羽毛

的鱗片。左圖為緋紅金剛鸚鵡（Scarlet Macaws, Ara macao）；右上圖為鳥類的腿

更讓鳥類演化出了飛行能力。

Photo by Chandan Chaurasia on Unsplash）

羽毛的多樣化始於獸腳亞目恐龍，根據現代

部結構與鱗甲；右下圖為變色樹蜥（Oriental garden lizard, Calotes versicolor）。 （Photo by Roi Dimor on Unsplash；W R Ogilvie Grant, public domain,Wikimedia Commons；

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科學月刊 2021.1

生生不息

圖一

鳥類羽毛的結構

羽軸（rachis） 羽支（barb）

副羽（afterfeather） 羽軸根（calamus） （Copyrighted free use, Wikimedia Commons）

圖為畫家繪製的獸腳亞目恐龍。左右兩隻為特暴龍屬（Tarbosaurus）恐龍， 在中間的則是恐手龍屬（Deinocheirus）恐龍；據化石紀錄顯示，某些獸腳 亞目恐龍在不同的身體部位具有不同的羽毛形態。（ABelov2014, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons）

已出土的恐龍化石顯示，我們能在不少恐龍化石上頭觀察

USC）病理系教授鍾正明，和中國醫藥大學副教授阮文

到各式各樣的羽毛，由於羽毛的結構相當複雜，因此更可

滔共同組成的研究團隊，利用了多種不同的研究方法，

能產生出五花八門的表現型（phenotype）變化。羽毛的

研究了鳥類飛羽的發育和結構並發表於《細胞》（Cell）

多樣化可以讓不同種類的鳥類廣泛分布在地球上，並適應

期刊中，此篇研究讓我們能夠了解鳥類飛羽的功能及演

水中、陸地和空中的各種生態環境，且在馴養的鳥類中，

化。同時，他們也對具有不同飛行特性的鳥類羽毛，和

也可以觀察到羽毛的多樣性，因此，羽毛為研究遺傳和發

保存在緬甸琥珀中的羽毛進行定量生物物理分析，使人

育變化如何快速地演化，提供了一個極佳的模型；而在同

們能了解羽毛如何實現多種不同的功能，進而 啟 發未來

一個模型中，能夠同時探索到宏觀和微觀的演化問題，更

的複合材料設計。

是個難得的機會。 在過去的數百年中，科學界已經發現了許多家禽的突變 在同一隻鳥的個體中，就可發現各種羽毛，許多鳥禽類的

表 現 型 特 徵， 特 別 是 雞 和 鴿 子 的 羽 毛 顏 色、 分 布、 質

羽毛也有季節性變化和性別差異。化石紀錄顯示，某些獸

地、形狀和大小等許多其他特徵，都表現出很大的差異。

腳亞目恐龍在不同的身體部位具有不同的羽毛形態，這表

隨著越來越多鴿子和家雞品種的基因體定序（genome

示鳥類的祖先已經存在相當複雜的分子路徑和發育過程，

sequencing）完成，具有這些特性的候選基因（candidate

以產生複雜的羽毛。後續研究也發現，許多原本用於參

gene，〔註二〕）將開始陸續被發現，增進了我們對表現

與不同器官發育的基因，如 SOX2、ZIC1、GREM1、

型變異遺傳基礎的理解。

SPRY2 和 SOX18

皆被招募（recruitment，〔註一〕）進

羽毛發育的調控中，讓鳥禽類能發展出複雜的羽毛形態。

而基因體序列的可用性、具可靠標記的遺傳圖譜（genetic

map）、基因轉殖工具及各種形態和行為變異，也使得 鳥類羽毛的遺傳學研究

家禽成為解決演化生物學中許多重要問題的一時之選。筆

2019 年，南加州大學（University of Southern California,

者在擔任博士後研究員時，就曾和鍾正明團隊找出捲毛雞

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特 別 報 導

讓免疫系統再次偉大！

Take Home Message

mRNA 疫苗 會是 COVID-19 的救世主嗎？ mRNA 疫苗是一種新型態的傳染病預防疫苗，有別於一般傳統疫苗 的做法，mRNA 疫苗會把一段人工設計好，且可轉譯出病毒蛋白質 片段的 mRNA，包裹於特殊設計的奈米載體中，再將其送入人體細 胞內。奈米載體會在細胞中釋出該 mRNA，使人體細胞能自行產出 病毒蛋白質片段，呈現給其他白血球，藉此活化整個免疫系統，保 護我們免於病毒的感染。

自去（2020）年 1 月起，新型冠狀病毒疾病（COVID-19，病原體 為 SARS-CoV-2 冠狀病毒）疫情自中國迅速延燒至全世界，而各 國也加緊腳步部署各項防疫措施，舉凡限制出入境、隔離、戴口罩、 保持社交距離，甚至是封城。在疫情的陰影籠罩下，世界各地的研 究團隊更是展開了緊鑼密鼓的研究，只為能早早確認 COVID-19 病毒的面貌，並製造出藥物與疫苗。近期，美國莫德納生物技術公司 （Moderna）與輝瑞公司（Pfizer），皆相繼宣布其 COVID-19 mRNA 疫苗的研究成果，但 mRNA 疫苗是什麼？它又是如何為人體帶來保護力 的？就讓我們從這兩家公司的研究報告與新聞稿開始，一步步 解析出 mRNA 疫苗的全貌。

救世主？輝瑞和莫德納疫苗三期試驗成果 蔣維倫

泛科學 PanSci 專欄

2020 年 11 月 30 日宣布一項令其股價暴漲的好消

作家、故事專欄作家、udn 鳴

息：他們的 mRNA-1273 疫苗在三期臨床試驗達

斑、橘子、白底虎斑和三花貓。

到 94.1％（p<0.0001）的超高保護力〔註一〕！

人堂專欄作家、前國衛院衛生 福 利 政 策 研 究 學 者。 喜 歡 虎

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身 為 mRNA 疫 苗 的 先 驅 企 業， 莫 德 納 公 司 在

科學月刊 2021.1

特 別 報 導

該臨床試驗包含了 3 萬名受試者，其中實驗組（施打疫 苗）：對照組（施打生理食鹽水）的人數比例為 1：1 。 受試者中約四成為高風險族群（患糖尿病或心臟病等），

7000 人為高齡族群（65 歲以上），另也包含拉丁裔與非 裔族群（報告中未提到亞洲裔）。

科 學 家 在 受 試 者 接 受 第 二 劑 疫 苗 的 兩 週 後， 開 始 觀 察 他 們 在 日 常 生 活 中 自 然 地 接 觸 病 毒 後， 是 否 會 感 染

COVID-19 ？在初步報告中，受試者裡已出現 196 名感 染者，僅有 11 名患者出現在疫苗組，展現了 94.1% 的驚 人保護力〔註二〕；而當中的 30 例重症及 1 例死亡，全部 都在安慰劑組，這也展現了疫苗不僅能預防感染，更能阻 止病情惡化的發生。

的強大保護力〔註三〕；而其中的 10 例重症，僅有 1 例發 生在疫苗組，暗示了疫苗能阻止病毒感染，更可能有效地

傳統大藥廠輝瑞公司，亦在美國時間 11 月 18 日發布令人振奮的新聞稿：他 們的 RNA 疫苗（BNT162b2） 三期臨床試驗已達設定終 點， 保 護 力 高 達 95 ％ （p<0.0001）〔 註 一 〕。 該 試驗包含了 4 萬名受試 者，其中約有四成受試者 為中高齡族群（56 ～ 85 歲），而亞洲裔受試者約 占 5％。 輝瑞也將受試者分為實驗組（施 打疫苗）和安慰劑組（施打生理食 鹽水），並在注射第二劑疫苗的 7 天後開始觀察，預計觀察到所有受 試者中，出現 170 名 COVID-19 確診患者為止。在 11 月 18 日的

阻止重症的發生。

mRNA 疫苗為什麼可以對抗病毒？ 在去年以前，核酸型（DNA 及 mRNA）疫苗僅存在於 研究領域，從未接受市場考驗。然而，突如其來地全球疫 情大爆發，將核酸型疫苗推到戰場的最前線。至於為什麼

mRNA 疫苗會有用？就讓我們先從疫苗的原理──讓白 血球以為有外來入侵者談起。

過往的疫苗策略大致上可分為兩種：

1. 將 病 毒 的 屍 體 直 接 送 入 人 體， 如 最 早 的 天 花 疫 苗 （ 牛 痘，cowpox）、 小 兒 麻 痺 疫 苗（ 沙 克 疫 苗，

polio vaccines）、 肺 結 核 疫 苗（ 卡 介 苗，Bacillus Calmette-Guérin, BCG）以及流感疫苗等。以流感疫 苗為例，科學家通常先讓病毒在雞胚胎大量繁殖後， 再將其殺死，也有部分藥廠會再去除病毒屍體上的外 套膜（envelope），進一步降低疫苗對人體可能產生的 副作用後，再製成疫苗。

新聞稿中，輝瑞宣布已觀察到 170

2. 將病毒的蛋白質面具，裝在另一隻無害的病毒上再送

名感染者，而僅有 8 名患者出現在

入人體，如伊波拉病毒（Ebola virus disease, EVD）

疫 苗 組， 絕 大 多 數（162 名 ） 的 感

疫苗等。以伊波拉病毒疫苗為例，科學家會剪下伊波

染者都出現在安慰劑組，展現了 95 ％

拉病毒特定的醣蛋白（glycoproteins）基因，置換入

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精選 文章

在北極乘浪破冰

Take Home Message 近年來北極海海冰的面積不斷減少，且減少速度持續增加，科學家試圖找出可能的原因，而「海 浪」則可能是其中最關鍵的角色。海浪結合空氣造成的壓力除了會打碎海冰加速融化外，海冰 本身也會使海浪的能量持續傳播，並造成更大範圍的破壞。此外，海冰減少意味著海水面積增 大，海浪的波高及波長變得更大，使海冰的生成減少。而中央大學地球科學院為了印證海浪的 模式，研究團隊前進北極海，進行監控並取得更多第一手的數據與資料。

位在地理北極的北極海，或稱為北冰洋，海域面積約 1400 萬平方 公里，平均深度約 1200 公尺。北冰洋海水表面有很大區域長期 凝結成海冰，以極地冰帽與浮冰形式存在，而海冰面積不僅是氣 陳妍榛

目前就讀中央大學地球科學

學系三年級，對於北極融冰相關議題 相當感興趣，未來希望前往日本進行 更深入的極地研究。

錢樺

成功大學水利及海洋工程學系

博士，中央大學水文與海洋科學研究 所副教授。專長為物理海洋觀測、遙 測技術等研究與開發。

郁瑞麟

臺灣大學國家發展研究所法

學博士，國防大學戰爭學院戰略研究 所助理教授。專長為國際關係理論、 國際海洋法政及社會系統理論。

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科學月刊 2021.1

候變遷的指標，也影響地球水循環。根據美國國家冰雪數據中心 （National Snow and Ice Data Center, NSIDC）透過多重衛星 遙測資料分析顯示，自 1981 年以來北極的海冰面積持續地減少， 在 2012 年 9 月曾出現歷史海冰面積最低紀錄。這個紀錄有多低？ 事實上，北極海冰面積每年存在一個顯著消長循環：通常在 3 月 開始融化，到 9 月時海冰面積為最小值。若聚焦於每年 9 月的年 度最小值，從 1981 ～ 2010 年平均為 633 萬平方公里，但到了

2012 年 9 月卻只剩下 338 萬平方公里，幾乎減少了一半，相當於 融化了約 82 個臺灣的面積！以去（2020）年情況而言，海冰面積 是 2012 年以來最劇烈的下降。科學家推論北冰洋的海冰正在加速 融化，即將面臨夏季無冰的情況。

精選 文章

並行，四通八達，將成為亞太海運的輻輳與樞紐，地理位 置上具有極高的競爭性，在適當政策推動下將有機會成為 亞太海運轉運中心。也就是說，氣候暖化造成北冰洋融 冰，帶來變遷的同時也為臺灣帶來機會。

可惜的是，目前利用超級電腦架構的地球模擬器，納入了 大氣與海洋動力及熱力耦合等複雜的機制，至今都還未能 準確預測北冰洋海冰融解的速度，也就是說，觀測到的海 冰融解變化總是比預測快得多。對此，科學家不斷反思， 到底還有什麼因素沒有考慮到？科學家歸納了幾點可能原 因，包括對於各種海冰表面的輻射反照率差異，以及向北 （Photo by Willian Justen de Vasconcellos on Unsplash）

冰洋供給熱量的大西洋暖流特性了解不夠等；另外，科學 家也察覺到衛星遙測的海冰厚度有很大的不確定性。而令

不斷融冰的北極 融化速度到底有多快？

人驚訝的是，科學家發現波浪，也就是海表面的起伏現象

隨著北極海冰加速融化，北極浮現許多新議題，包括海上

似乎扮演了關鍵的角色。

航線通航、自然資源開發與海洋環境保護等。北極海對於 臺灣人而言，在地理距離上與情感熟悉度上都十分遙遠陌

都是波浪惹的禍！ 波浪也會加速融冰

生，但這些議題卻會影響到臺灣的未來。以海上航運為

波浪的能量與波高的平方成正比，當碎波時巨大能量釋放

例，海運向來是臺灣海洋藍色經濟最主要的產業，隨著北

出來，浪花混合空氣產生的衝擊壓力作用，將冰緣與浮冰

冰洋夏季無冰的到來，不具備破冰功能的尋常船舶也可以

打碎並分解成更小體積的冰塊，加速冰的融解。美國海洋

穿越北冰洋，此航線通稱為北方航道，而北方航道的開通

科學家史托帕（Justin Stopa）在 1992 年分析一個位於北

有什麼重要性呢？

格陵蘭海的氣旋對海冰產生的巨大破壞，當時此氣旋生成 的波浪以近乎垂直的角度入射冰緣，讓冰緣退縮近 22.6 萬

舉例來說，傳統上若要從基隆港船運至德國漢堡市，需選

平方公里，超過 6 個臺灣面積的海冰在數十小時內就消失

擇兩條路線，一為經麻六甲海峽再通過蘇伊士運河，經地

不見了，顯示波浪破壞海冰的力量不容小覷。

中海抵達漢堡，全程約 1 萬 2 千英哩；其次為經麻六甲海 峽繞經非洲好望角，再沿非洲西部北上抵漢堡，全程約 1

此外，波浪不僅破壞冰緣附近的海冰，海冰本身的彈性特

萬 7 千英哩。但若選擇走北方航道的東側，則從基隆抵達

性甚至能讓波浪能量傳播更遠，並破壞路徑上的冰層。科

漢堡僅需約 8600 英哩，這條航道除了將可節省大筆的燃

學家以往認為，在海冰中傳遞的波浪能量會隨著距離呈現

油費用外，以船速 24 節計算，單航程即可分別減少 5.5

指數衰減，因此波浪破壞通常侷限在冰緣周邊；然而紐西

天與 12.3 天的時間成本，北方航道的西側由亞洲至美東

蘭科學家柯霍特（Alison Kohout）在南極洲的觀測研究

也是如此。

分析發現，特定條件下的波浪能量傳遞竟跳脫了指數衰減 模式，呈現線性衰減。這個研究結果顯示，大的湧浪破壞

由此而知，當北方航道開通後，臺灣傳統航線與北方航道

力可以從冰緣深入數百公里，並一路沿途破壞冰層。

SCIENCE MONTHLY Vol. 52 No. 1

75

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科學月刊2020年回顧 100%中「鼠」

3

月號

2

月號

離岸風力發電

一起運動吧

離岸風力是能有效減

排行十二生肖首位的

平常坐太久了嗎？趕

緩全球暖化的再生能

老鼠，是野生動物、

快起身運動吧！從現

源，但離岸風電又該

寵物、模式生物與疾

在起，找尋適合自己

該如何與海洋的自然

病帶原者，就讓我們

的運動，維持身體與

生態兼容並蓄？

來好好認識牠吧！

心靈的健康。

5

尋找火星人

4

月號

紡織後現代

月號

月號

6

月號

1

冠狀病毒的迫降

「佛要金裝，人要衣

在這顆火紅色的行星

在面對肆虐全球的疫

裝。」除了蔽體、保

上，究竟藏有什麼樣

情時，我們需要更透

暖與時尚等功能，衣

不為人知的祕辛，讓

徹地了解與學習，才

服又還有哪些你所不

科學家如此好奇，接

能找到擊敗冠狀病毒

知道的祕密呢？

連展開探測與冒險的

的勝利方程式。

任務？

8

恐懼與鬼

9

月號

5G行不行

月號

月號

7

標本×生命

5G的時代即將來臨，

當面臨未知的事物

一尊尊精美漂亮的生

超高的網速與低延遲

時，我們會出現惡

物標本，是生命載體

的特性，金融與醫療

夢、尖叫、閃躲、

的時光膠囊，訴說著

的變革，又將如何改

冒冷汗與瑟瑟發抖

各種精彩絕倫的生命

變你我的資訊生活？

等反應，你究竟為

故事。

何會感到恐懼？

11

美豬「萊」了

10

月號

諾貝爾獎 特別報導

月號

月號

12

發射吧！ 立方衛星

每年的科學盛事「諾

含有萊克多巴胺的美

這些只有吐司大小的

貝爾獎」又來啦！這

國豬肉即將進口，吃

衛星，讓上太空不再

次告訴你又有哪些重

下這些豬肉真的好

是夢想，你我都能譜

大科學發展與發現改

嗎？豬隻服用瘦肉精

出自己的太空探索歷

變了人們的生活。

真的不好嗎？

險記！

感謝大家2020年對《科學月刊》的支持，今年還請繼續關注我們哦！

想出國嗎？

(つд⊂)

以科學之名「飛出國」。

我們還是能靠著自由的心靈一起遨遊天際，

但不要緊，

嚴峻的疫情讓你只好打消念頭。

教練 ， 我想飛出國 ！

《科學月刊》614期 精采預吿