566 2017 / 02
30 一張專輯是如何完成的？ NT180 ISSN:0250-331X
摩爾定律已死？
恆星的世界紀錄
專訪
面對物理極限， 電晶體是否還能更小
誰是最大、最年輕、 跑得最快的恆星
李世昌院士── 從臺灣微中子實驗尋求突破
02
9 770250 331001
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》！
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scimonth.blogspot.tw
566 Contents
2017 / February
一張專輯是如何完成的？
116 118 一首樂曲的誕生 | 錄音、混音與母帶後期製作 游士昕
132 掌控全場的技術 | 現場演出聲音處理 莊博元
136 聲音美感呈現 | 效果器初探 曾毓忠
143 錄音軟體比一比 編輯部
144 苦澀絕望的愁要用力的唱 | 草東沒有派對樂團專訪 文詠萱
Vol.48 No. 2
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Contents-2
填問卷．拿新書
84 顯影
只 要 於 2017 年 2 月 28 日 前 完 整回答讀者問卷調查內容（ 掃
非關科學
86 改變美式足球的腦內震盪／陳其暐 87 網球選手的腳下戰場／李依庭 88 街頭碟型迷幻樂器／文詠萱
描 QR 條碼 ），就有機會獲得遠 流出版社新書《酷實驗》。數量 有限，敬請把握！獲獎名單將於
2017 年 3 月 5 日公布在科學月 刊臉書與部落格上。資料煩請詳
News Focus
實填寫，以便贈書寄送。
90 工作壓力與癌症的影響／操控上癮背後的渴望 91 月球的真實年齡 92 闌尾可能的重要功用／恐龍孵化需要多長時間？ 93 最緊密的物理結構／再生能源的新發展
評 論
94 臺大敢進行這種規格的調查嗎？／劉仁沛、季瑋珠 96 你知道怎麼處理圖片嗎？／曹哲嘉
goo.gl/UB1I3q 專 欄
98 解 數：畢氏定理與世界上最長的證明／游森棚 100 理 物：摩爾定律已到盡頭？／張敏娟 104 生 動：表觀遺傳學是什麼？／許惇偉 108 變 化：核災食品的問題是鍶不是銫—日本福島核災食品該不該進口臺灣？／王竹方 112 天 地：恆星世界紀錄—宇宙恆星之最／陳文屏 精選文章
150 眼角膜上的力平衡／顏家鈺、施博仁、王一中、賴歆儒 專 訪
154 李世昌院士：微中子實驗是在核電廠進行的本土研究／林宮玄、陳其暐 書 摘
158 《酷實驗》危險！成人限定—燃燒的鈔票 《酷天文》國際太空站 《酷自然》地表最凶猛動物
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SCIENCE MONTHLY 2017.2
台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 倪簡白 郝玲妮 高涌泉
聽見世界的聲音
趙 丰 羅時成
時序來到 2 月，衣櫃裡的大衣還未穿過幾次，就即將迎來新春。科學家說，2016
秘 書：李金穗
年已成為有歷史紀錄以來最熱的一年，「咦，這句話怎麼好像似曾相似。」其實你
出版者：科學月刊社
的感覺沒錯，因為自 2014 年起，地球氣溫已連續 3 年創下新高。眼睛所見最明顯
理事會
的影響，無非是北極圈冰層大量融解，海面上升侵蝕原有的海岸。若要談到最顯著
理事長：曾耀寰
的人造污染，則必得提到近來壟罩在霧霾陰影下的中國。作為世界最大的碳排放
理 事：曲建仲 李武炎 邱韻如 范賢娟 張敏娟 陳章波 程一駿 蔡孟利
編輯部
國，中國正極力發展再生能源。事實上，中國的風力發電規模已是世界首位，境內 有超過 9 萬部風力發電機（佔全球總數 1/3），可產生 145 萬瓩的電力。但面臨不 斷襲來的環境危機，能否及時遏止惡化的情勢，世人尚需更多努力。
總編輯：蔡孟利 副總編輯：林宮玄 林翰佐 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲 江建勳 李武炎 李志昌
除卻目光所及的事物，本月的封面故事，則要談談另一個感官的世界──聲音。你是 什麼時候，第一次聽見自己的聲音呢？或許是唱 KTV 的時候，也可能是在山谷裡聽見
林秀玉 黃正球 黃向文
自己的回音，更可能的是，你嘗試錄下自己的話語後，在錄音機撥放出來的那一刻。
周鑑恆 邱韻如 金升光
那是一種難以言喻的感覺。此時你才了解，所有朋友對你的聲音所描述的模樣。
門立中 紀延平 范賢娟 倪簡白 高憲章 張大釗 陳妙嫻 陳彥榮 陳鎮東
為什麼從錄音機傳來的聲音，和平時自己說話聽到的如此不同？
景鴻鑫 曾耀寰 程一駿 程樹德 單維彰 楊正澤 葉李華 葉偉文 廖達珊
當我們說話時，聲音會透過 2 種路徑傳送，一個是從我們最常使用的方式──聲波
管永恕 劉宗平 鄭宇君
藉由空氣傳播至我們的聽覺系統，一路從外耳、中耳，最後到達內耳；而另一條路
鄭運鴻 蘇逸平 韓德生 嚴如玉
徑，則是由於我們在發聲的同時，聲帶會持續振動，這種振動會經由骨頭傳導，直
編輯顧問：王明蘅 古宏海 朱麗麗
達內耳並加以刺激。這種聲音會加強低頻，使得自己聽起來的聲音會較為低沉。然
吳明進 吳家誠 周延鑫
而這條路徑也可能因為個人身體狀況不同，而使改變聲音的程度有些微差異。
周榮泉 洪萬生 洪裕宏 胡進錕 陳文屏 陳章波 陳國成 曾惠中 孫維新
相較於對著錄音機唱歌，我們更熟悉的錄音場景或許是在偌大的錄音室裡，歌手戴
張 復 張勝祺 楊玉齡
著耳機，專注地對著麥克風演唱，一旁還有錄音師仔細監控每個細節。你或許也
劉仲康 駱尚廉 魏耀揮 蘇益仁 蘇振隆
曾想過，是否可能擁有一個自己的專輯？即便我們已甚少使用 CD 撥放器，實體唱
主 編：陳其暐
片行也一間間從巷弄中消失，但美好的音樂仍然會透過精細營造的錄音技術永久保
編 輯：文詠萱 李依庭 美術編輯：王韻青 楊翔伊
存。在 YouTube、Apple Music、Spotify 等許多網路串流媒介興起後，每個人都擁 有向世界發聲的無限可能。
業務部 經 理：李金穗
（編輯部）
行銷企劃：王弘奕
創刊於 1970 年
科學月刊社
本期為第四十八卷第二期 第 566 期 發行於 2017 年 2 月
地址：10647 台北市大安區羅斯福路三段 125 號 11 樓之 4
總經銷 : 高見文化行銷股份有限公司
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行政院新聞局版台誌第 0934 號
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花枝招展的奧氏櫻蛛蟹 生 活 在 棘 穗 軟 珊 瑚 上， 以 粉 紅 和 白 色 為 基 調 的 奧 氏 櫻 蛛蟹（俗稱糖果蟹），是臺灣的新紀錄種，體型最大約
1.5 公分，會以雙螯將軟珊瑚活體組織黏附在背甲及附 肢上，以達到偽裝的目的。
奧氏櫻蛛蟹 Hoplophrys oatesi
攝影 ‧ 文 ／ 李 明 忠
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非關
科學
科學衝擊
改變美式足球的腦內震盪
陳其暐 正努力在科學傳播領域裡掙出一道縫隙，本刊主編。
每年的超級盃（Super Bowl）無非是美國
CTE），分別在 2005、2006 年發表研究報告﹝註一﹞﹝註二﹞，闡述 NFL 球員的職業
最為狂熱的職業賽事之一（即將在 2017
運動傷害與慢性創傷性腦病變有關。
年 2 月 5 日於德州休士頓舉行），作為國家 美式足球聯盟（National
Football League,
NFL）的冠軍賽，不僅帶來了高強度的比 賽內容、球員所締造的種種傳奇，還有 龐大的金錢收益。其中賽事的熱門時段
奧瑪魯沒有料到的是，這些研究結果遭到 NFL 的強烈反擊，認為奧瑪魯等人的成果不 可信。許多人認為，NFL 之所以不願意正視美式足球與慢性創傷性腦病變的風險，是因 為這很可能會嚴重影響 NFL 的收益。 奧瑪魯在驗證慢性創傷性腦病變與腦震盪的關聯性時，檢視了許多過世球員的腦部：
廣告，30 秒就要價上億臺幣，不愧為美 國收視率最高的電視節目。
隆恩（Terry Long）：前匹茲堡鋼人隊哨鋒，45 歲時喝下抗凍劑而死。
而韋伯斯特（Mike
沃特斯（Andre Waters）：前費城老鷹隊防守後衛，朝自己的腦袋開槍，享年 44 歲。
Webster）也曾是這場
盛事的其中一員，他在匹茲堡鋼人隊待
斯特爾澤克（Justin Strzelczyk）：前匹茲堡鋼人隊截鋒，他以超過 140 公里的時速
了史無前例的 15 個球季，並為鋼人隊奪
下開著自己的卡車狂飆，最後撞上一輛載滿腐蝕性酸性液體的油罐車，在一陣爆炸中
下 4 次超級盃殊榮。被譽為傳奇中鋒的
消逝，當時他僅 36 歲。
他，在自美式足球聯盟退休後，人生卻
麥克海爾（Tom McHale）：前坦帕灣海盜哨鋒，45 歲死於過度使用毒品。
有難以預料的轉變。他的性情隨著時間 越來越趨異常、脾氣變得暴躁，導致與 妻子離異；他的記憶嚴重衰退，想不起 來曾經看過幾次醫生；他最後一無所有，
惠特利（Curtis Whitley）：前聖地牙哥閃電隊中鋒，39 歲死於服藥過量。 湯瑪士（Owen Thomas）：前賓州大學美式足球隊隊長，在宿舍裡上吊自殺，年僅
21 歲。
失去棲身之地，在如此淒涼的景況下，
杜爾森（Dave Duerson）：前芝加哥熊隊後衛，50 歲時對自己的胸口開了一槍，留
因心臟病發而結束他的一生。
下一封遺書寫道，他要將大腦捐給波士頓大學醫學院用於研究慢性創傷性腦病變。
腦 神 經 學 醫 生、 法 醫 病 理 學 家 奧 瑪 魯 （Bennet
Omalu）在偶然之下，檢驗了
西奧（Junior Seau）：前聖地牙哥閃電隊線衛，同樣朝著胸口開槍自殺，享年 43 歲， 留下了一張紙條寫著他最愛歌曲的歌詞，歌名是「Who I Ain’ t」。
韋伯斯特的遺體，解剖腦部時，發現他 的大腦充斥著不正常的 tau 蛋白，表現 出類似阿茲海默症的徵狀。tau 蛋白在 正常情況下具有穩定微管的功能，但異 常 tau 蛋白的堆積與糾結會造成細胞凋 亡或引起神經退化。奧瑪魯開始思考， 韋伯斯特的怪異舉止與這些腦部病徵， 是否可能與美式足球有所關連？於是， 這項發現開啟了他一連串的研究。奧瑪 魯與其他的科學家過去從未見過此種 疾病，便將之命名為慢性創傷性腦病變 （ Chronic
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Traumatic Encephalopathy,
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在這些死去的球員身上，都發現了慢性創傷性腦病變，這種病會導致患者失智、喪失記 憶，甚至有自殺傾向。 根據統計，美式足球員在競賽時的每一次撞擊，平均可能會有 20~30
G（G 在此代表人
2
體所承受的慣性力，1 G 約為 9.8 m/sec ）的衝擊力，相當於時速 50 公里的車子撞上牆 壁；當球員被擊倒時，他們甚至可能瞬間承受了 60~100
G 的力量！而韋伯斯特在一生
當中，估計可能承受了近 2 萬 5 千次的撞擊。當中的許多次衝擊都是由頭部所承受， 因此頻繁遭受腦震盪的傷害。儘管美式足球員配戴了高科技的安全帽，仍然難以避免腦 震盪的發生。頭盔縱然保護了頭骨，但是內部柔軟的大腦在瞬間衝擊過後，仍然持續在 腦脊隨液擺盪著，腦部組織因此受到不斷的拉扯，產生無法從外部觀察出的傷害。 在奧瑪魯提出報告之前，NFL 並未有任何針對球員腦震盪的相關規定，直到 2007 年，
非關
NFL 理事長古德爾（Roger Goodell）召開
傷害，而罹患慢性創傷性腦病變。此病
第一次聯盟腦震盪高峰會（然而奧瑪魯
症在目前僅能透過死後解剖確認，因此
並未受邀），開始制定腦震盪的因應措
科學家期待未來能夠發展出新的診斷方
施；2009 年，NFL 宣布發生腦震盪症狀
式，希望在生前就能得知是否患病。
的球員，不得在當天重返球場。2011 年， 前 亞 特 蘭 大 獵 鷹 隊 球 員 伊 斯 特 林（Ray
Easterling）與數千位退休球員向 NFL 提 起集體訴訟，控告 NFL 隱匿美式足球對 腦部傷害的風險。但結果還未出爐，伊 斯特林就在 2012 年時飲槍自盡，醫生發 現伊斯特林也患有慢性創傷性腦病變。
科學
在許多父母得知美式足球的風險後，已 使得 6~14 歲孩童參與美式足球青少年 聯賽的人數從 300 萬人（2010 年）下降 至 220 萬人（2015 年）。現今有許多美 式足球教練為了保護年輕球員的未來生 涯。因此改變過往的訓練方法、運用更
（ shutterstock）
2013 年，NFL 原本已與 4500 位前球員 達成總額 7.6 億的和解金，但由於 NFL
安全的裝備、制定更嚴格的守則，極力
抽菸、喝酒都有法定年齡限制，像這樣
避免球員的頭部碰撞。
激烈具危險性的運動，如果我們沒有加
否認有不當行為，再度延遲了協商過程。
奧瑪魯研究慢性創傷腦病變與對抗 NFL
最後，在 2016 年美國最高法院的判定
的故事，已於 2015 年拍攝為電影《震盪
下，NFL 將 給 予 總 額 約 10 億 美 金 的 補
效應》（Concussion），在上映前，奧瑪
償金，對象將囊括過往的退休球員。同
魯公開在媒體上提出警告：「別讓你的
年，NFL 宣布將投入 1 億美金作為科學
孩子打美式足球。」他談到，腦部的神
研究經費。除此之外，有許多球員也同
經元一旦受損便難以回復，對未成年的
意在死後捐贈大腦作為研究之用。至今
孩子來說，過於劇烈的碰撞很可能會影
已有超過百位已故球員被診斷出因職業
響他們尚未發展成熟的大腦。他也認為，
以規範，告知可能的風險，無疑是讓這 些孩子處於危境之中。 註 1：奧瑪魯於 2005 年所發表的第一份報告：〈Chronic traumatic encephalopathy in a National Football League player 〉， https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/15987548 註 2：奧瑪魯於 2006 年所發表的第二份報告：〈Chronic traumatic encephalopathy in a national football league player: part II〉，https://www.ncbi.nlm.nih. gov/pubmed/17143242
科學 Ace
網球選手的腳下戰場 李依庭 喜愛各種冷門知識，對不完美情有獨鍾，本刊編輯。
圖一：球員在紅土球場比賽時用球拍將紅土從球鞋拍 落。（shutterstock）
每年的一開始，對網球迷來說，就是由
事，看著電視機轉播著球員場上追逐著
澳 洲 網 球 公 開 賽（Australian
Open）揭
小綠球的同時，眼睛卻被腳下印著墨爾
起序幕，開啟了一整年全世界的網球賽
本（Melbourne）字樣的場地所吸引。對
事。縱使在月初有被稱為澳網前哨戰的
於打網球的人而言，不同材質的網球場
霍普曼盃，但因無比賽積分可拿，所看
地對於打球也會有不同的感受與影響。
到的網球好手有限，無法一次目睹所有
網球場地的地面材料有許多不同的材質，
網球明星的風采。而今年，澳洲網球公
最常見的為硬地材質，主要建造材料為綠
開賽從 1 月中旬開始為期 2 個星期的賽
色石平地，並塗有塑膠面層，澳洲網球公
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科學
開賽的場地為塗上柏士壁（Plexipave）丙 烯酸塗料，而美國網球公開賽（US Open） 則塗上德克瑞（DecoTurf）丙烯酸塗料。 其特性為表面平整、硬度高且不受天氣影 響，球的彈跳具規律且反彈速度快，因 此硬地球場讓球員們擊球的準備時間較 少，對於侵略型底線型球員（aggressive
baseliner）較具優勢，但也因為硬地球場 緩衝較少，容易造成球員下肢受傷。 泥地球場，顧名思義為其建造材料是磚塊 粉末或頁岩等石材粉末，常見的為紅色泥 地，因而也被稱作紅土球場，最著名的為 法國網球公開賽（French Open）用地。紅 土球場的特性在於球速最慢、球落地後速 度減慢、彈跳得也較高，因此球員們擊球
圖二：美國網球公開賽所使用的路易斯．阿姆斯特朗球場（Louis Armstrong Stadium），球場顏色為深藍色、外部則 為綠色。（shutterstock）
時準備時間較多、較有時間去追球，對於 防禦型底線型球員（defensive baseliner）
的時間少，對於發球上網型球員（serve
但因價格昂貴、球員易受傷等因素，2007
有較好的發揮。在泥地球場打球時會透過
and volleyer）能夠直接上網主動攻擊，
年巴黎大師賽（BNP Paribas Masters）已
滑步的技巧，防止跑動後的急停導致摔倒
使對手沒有足夠時間回擊。但也因氣候限
取消使用地毯場地，2009 年職業網球聯
受傷， 在觀看紅土球場賽事時，也常可
制、維護保養不易等因素，草地在現今已
合會（Association of Tennis Professionals,
以看到球員為了防止泥土卡在鞋底而造成
較少見，主要為溫布頓網球公開賽（ The
ATP）全面取消了地毯場地作為巡迴賽賽事
磨擦力下降，而會用球拍將卡著的泥土清
Championships, Wimbledon）專用場地。
用地，現今已看不到在大型賽事中使用。
掉。
順帶一提，溫布頓網球公開賽也是唯一一
除了硬地與泥地材質球場，還有歷史最
個有服裝限制的賽事。
悠久、具傳統的草地球場，其特性為球
除了四大公開賽所使用的不同材質場地之
落地時摩擦最小的，也是最低的，且會
外，另外還有地毯場地，是一種攜帶式、
有 不 規 則 的 彈 跳， 因 此 球 員 準 備 擊 球
可捲起的網球場，特點為彈跳速度最快，
圖四：溫布頓網球公開賽所使用的中央球場（Centre Court）。（shutterstock）
（shutterstock） 圖三：墨爾本公園中的硬地球場，球場為深藍色、外部則為淺藍色，此色調已被澳洲網球公開賽註冊為「澳網藍」。
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圖五：羅蘭．加洛斯球場（Stade Roland-Garros），是 法國網球公開賽的比賽場地。（shutterstock）
非關
科學
科學 Ding Ding
街頭碟型迷幻樂器 受訪者 採訪整理
Angus Lee 文詠萱
手碟是一種結合節奏與旋律的樂器，在
最頂端突起基準音稱為「Ding」、旁邊每
近幾年漸漸越來越多人知道它。這種樂
的音面稱為「Note」，而在頂端和音面間
器是由瑞士人霍那（Felix Rohner）與謝雷
的區域則稱為「Shoulder」。目前常見的
（Sabina Schärer）於 2000 年發明，因較
手碟音階在 8~10 個音（也有些手碟超過
年輕，發展並不算成熟。最開始的製作方
10 個音，甚至到 14 個音）。然而，越多
式只有兩位發明者知道，全球各地在此樂
音並不代表演奏將會更豐富，因手碟上的
器曝光後開始模仿製作，隨著形狀、材料
音和音之間會互相干擾共振（常見的是五
不斷改良，產生出許多不同的手碟，統稱
度與八度音會互相共振），有可能聽起來
HandPan。
過於吵雜。另外可以發現到，每個 Note
在 2010 年全球還只有 6 個手碟的製作者， 至今全世界已經擁有超過 110 位手碟製 作者，而大部分國外的手碟玩家會直接聯
上有一個小凹洞，這個設計是為了讓演奏 者在使用手指敲擊音面時，骨頭能輕易的 敲擊到好的角度、更容易發出聲音。
繫手碟製作者，向其購買手碟，在亞洲地
影響手碟聲音的因素有很多，包含了手碟
區，因為手碟資訊還不夠流通，欲購買的
的大小、鋼的厚薄度、平整度。由圖中可
玩家較難直接聯繫製作者。
以看得出來，手碟的每個 Note 皆為橢圓
此樂器靈感來自陶罐鼓與非洲鋼鼓的構 造。非洲鋼鼓演奏方式和手碟相反，是利 用敲擊棒敲擊其反面（凹面），也因為手 碟是用手直接打擊，讓手碟的音色有了更 多的選擇。 好的手碟聲音聽起來相當乾淨、清澈，這 與鋼面的密度分布有關。有些製造者在一 開始會用「旋壓」的方式旋轉手碟原型， 同時敲擊鋼表面，這個步驟能使鋼表面 密度分布平均；而在製程時，有些手碟會 選擇行「氮氣處理」，這個步驟主要是讓 金屬變硬，同時有不容易生鏽、防刮等功 用，但是氮氣處理會演奏影響聲音，因此 並不是每顆手碟皆有行氮氣處理；最後在
1
3
形，同一個 Note 上橢圓形的長軸與短軸
4
可以製造出 2 種不同的泛音，因此除了每 個 Note 原本的面音，再加上 2 種不同的
5
泛音（面音的八度音、八度後再五度音）， 共可以發出 3 種聲音，創造更多出手碟的 音樂可能性。 雖然手碟目前在全球有相當大的商機，而 在瑞士第一個製作出手碟的發明者已經沒 有在製作手碟，他們選擇繼續往前進，目 前正在研發新的製作方式、演奏技巧、
2
圖一：非洲鋼鼓。（Shutterstock） 圖二：手碟低音至高音由下方到上方 Z 型排列。（王 弘奕攝影） 圖三：每個打擊音面（Note）皆為橢圓形，每個橢圓長 短軸可分別發出不同泛音。（王弘奕攝影） 圖四：手碟背面參照陶罐鼓製作。（王弘奕攝影） 圖五：鋼舌鼓發明的時間比手碟早，但因著手碟的誕 生，以致現在出產的鋼舌鼓樣式多演化自手碟。如
發音方式，讓手碟不會僅停滯在原本的階
圖中的 Rav Vast，就是利用手碟特徵製作而成的鋼舌
段。手碟目前還非常年輕，非常有榮幸能
鼓。（王弘奕攝影）
見證一項新的文化誕生、成長，一起期待 手碟未來的發展。
調音前，會行加熱處理，主要用以穩定聲 音。由於手碟在製作上較費工，故手碟目
特別感謝：蒐 SoulDays Studio
前還無法量產。
臉書頁面 https://www.facebook.com/SoulDays/
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NEWS FOCUS
工作壓力與癌症的影響 （shutterstock）
當工作壓力大時，人們就習慣藉由吃喝
銷售業績與人際關係的衝突等才是主要
玩樂來抒發壓力，但最新研究發現，若
的工作壓力來源。
長期讓自己處在工作壓力大的情況下， 會增加癌症的發生。研究的 11 個癌症中， 其中有 5 個有顯著關聯，分別是肺癌、 結腸癌、直腸癌、胃癌以及非霍奇金氏 淋巴瘤（non-Hodgkin lymphomas）。 研究人員透過記錄他們工作相關壓力的 變化，發現暴露在工作壓力中 15~30 年 或 30 年以上的受試者可以觀察到這些關 聯。此外，研究也發現此壓力來源不受 限於高工作量與長時間，工作的危險性、
研究人員認為先前的癌症研究當中，沒 有評估工作相關的壓力是如何影響癌症 發展。因此，透過這項研究表明了工作 壓力對生活的重要性。未來研究人員也 會結合生活中所有的壓力來源，進行更 深入的關聯性研究。 Audrey Blanc-Lapierre et al., Lifetime report of perceived stress at work and cancer among men: A case-control study in Montreal, Canada, Preventive Meicine, 2017.
操控上癮背後的渴望 才能減緩戒斷症狀。FosB，是一個在大
15 名 已 死 亡 的 海 洛 因 上 癮 者， 發 現 在 9 天 大 腦 的 伏 隔 核（neucleus accumbens）還可檢測到 Delta FosB 的殘
腦中的轉錄因子（transcription factor），
留，這也代表著可能此蛋白在活體時會
會參與腦中的信號傳遞，控制下游基因
殘留在體內更久。
吸毒，使人上癮，讓吸毒者無法控制大 腦，進而被身體所支配，只能持續吸食
的活化（activated）與否。 由 維 也 納 醫 學 大 學（Medical University of Vienna）最新的研究發現毒品成癮的 人，腦內的 FosB 會因被毒品刺激後修飾 成 Delta FosB，影響腦中的生長因子且改
死亡後
這個發現將可幫助吸食毒品的成癮者其 未來治療和管理，特別是當涉及藥物戒 斷，科學家也可以以此為契機，進一步 預防 Delta
FosB 的活化，未來將有助於
治療成癮行為的發作。
變神經元可塑性的結構。修飾後的蛋白 結構會更穩定，並長時間存在腦中，讓 上癮對毒品的渴望深植在記憶中，而這 種慢性刺激的影響，被科學家稱作「依 賴性記憶」。 此 影 響 甚 至 直 到 死 後 都 會 存 在， 檢 查
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Monika H Seltenhammer et al., Accumulation of Highly Stable ΔFosB-Isoforms and Its Targets inside the Reward System of Chronic Drug Abusers - A Source of Dependence-Memory and High Relapse Rate?, Journal of Addiction Research & Therapy, 2016.
（shutterstock）
NEWS FOCUS
月球的真實年齡 自從 1959 年蘇聯成功的將月球 2 號撞擊
of California, Los
進行質譜儀分析，透過鈾鉛定年法來檢
（Department
（plumbum, Pb），以及用鎦（lutetium, Lu）
後，美國國家航空暨太空總署（NASA）也
Angeles, UCLA）地球、行星和太空科學系 of Earth, Planetary and Space Sciences）研究人員發現月球的年齡
在 1696 年將太空人阿姆斯壯（Neil Alden
比先前人們所預估的更老，大約在太陽誕
分析結果結合，得以確定出了月球的年齡。
Armstrong）與艾德林（Buzz Aldrin）送上月 球，乘坐著阿波羅 11 號（Apollo 11）成功登
這 項 結 果 發 表 在《科 學 進 展》（Science
月球，雖然使得飛行器在月球上墜毀，但 也接收到了在月球上所探測到的數據，爾
洛杉磯分校（University
生後的 6000 年就形成 （近 45.1 億年前），
查鋯石中的鈾（uranium, U）何時衰變至鉛 何時衰變至鉿（hafnium, Hf），將這些元素
研究人員也表示，先前的研究是利用經過 多次碰撞過後的月球岩石碎片所檢測出的
陸月球。自此之後，美國國家航空暨太空
Advances）期刊中。
總署便陸續將太空船送上月球以接收各種
這次的研究，是透過阿波羅 14 號（Apollo
而不是月亮的年齡。而研究人員也持續研
多的認識。
14）在 1971 年所帶回的月球礦物——鋯石 （Zircon, ZrSiO4），來進行分析。為什麼之
究太空人所帶回的鋯石，希望能更加了解
但是，月球的年齡多年來一直是一個科
前無法得知月亮年齡？因為裡面含有許多
的資訊，期望對地球唯一的自然衛星有更
學家們激烈爭論的話題，並且曾嘗試使 用許多科學技術來計算。而現在，科學家 終於找出月球的年齡，由美國加州大學
月球年齡，可能是某些事件發生的時間，
月亮早期的歷史。
岩石的碎片拼湊而成，因此增加了判定月 球岩石年齡的難度。 而這次，他們從礦石中找到了 8 個鋯石
Melanie Barboni et al., Early formation of the Moon 4.51 billion years ago, Science Advances, 2017.
（NASA）
Vol.48 No. 2
91
專欄文章
表觀遺傳學是什麼？ 許 惇偉
牛津 大學 生物 化 學博 士，專長為 表觀 遺傳
學、分 子 生物化學。曾任職牛津大學，目前任教 於國 立高雄師範大學生物科技系。
「 你 可 以 繼 承 DNA 序 列 之 外 的 一 些 東 西。 這 正 是 現 在 遺 傳 學 中 讓 我 們 激 動 的 地 方。 （You can inherit something beyond the DNA sequence. That ‘s where the real excitement in genetics is now.）」華生（James D. Watson ）
圖一：荷蘭寒冬中饑餓的人們。 （National Institute for War Documentation, Amsterdam）
荷蘭饑荒的『遺傳』記憶
復，但許多人終生卻受到營養等代謝疾病問題的困擾，似
二戰末期，整個歐洲陷入了焦土戰，在最後幾個月，駐紮
乎那次大饑荒對他們生理上的影響一直持續著，沒有因為
荷蘭的德軍運送多數糧食去作戰前線，讓荷蘭境內部分地
外在環境改善而完全回復健康。其中著名影星奧黛麗赫本
區面臨了百年罕見的大饑荒，史稱為荷蘭的「饑餓寒冬
（Audrey Hepburn）也是這事件受害者之一，終其一生，
（Hunger winter）」。最嚴重的時候每人每天平均可攝
她一直被飲食營養吸收的問題所困擾。
取的飲食熱量，只有標準量的 3 成，幾乎是一天只有一 餐可食，而當時又正逢嚴冬，短短半年內造成 2 萬多人
這些人主要的健康問題，在於當時為了度過那艱苦的日
死亡，僥倖挺過來的數十萬人，即使戰後生活條件快速恢
子，身體自然而然的調整其代謝反應效率，要儘量消化與
104 SCIENCE MONTHLY 2017.2
生 物 |
Biology
吸收得來不易的飲食，以儲存更多熱量，應付有一餐沒一
細說從頭，遺傳學的幾個基本概念
餐的環境並活下去。對於饑荒中的人們，能有這項能力，
漢朝王充在其《論衡· 講瑞篇》中寫道：「... 龜生龜，龍
是生存上很大的優勢，可是當他們回復到衣食無缺的環境
生龍。形、色、大小不異於前者也，見之父，察其子孫，
後，卻發現不少人的身體仍保留了那段時期的饑荒記憶，
何為不可知？」已經說明了古人對於遺傳這個觀念的觀察
似乎隨時擔心著糧食短缺，造成代謝反應持續異常，日積
與理解，事後也被簡化成「龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子
月累下，讓身體屯積過多的脂肪，漸漸地越來越多人有了
會打洞。」
肥胖以及第二型糖尿病的困擾。 我們常用來形容遺傳現象的粗淺概念，如果套用上述的荷 公共衛生系統完善的荷蘭，戰後仍持續地追蹤這批人，以
蘭大饑荒事件，當然老鼠的兒子還是老鼠，也依舊會打
及其後代的健康狀況至今。幾十年下來大規模的統計發
洞，但可能要變成「挨過饑荒老鼠的兒子有些胖到不太好
現，因為該饑荒對成人個體所造成的代謝紊亂，其影響可
打洞。」
能會持續終生。研究也發現，若受孕期經歷過這飢餓寒 冬，在母體內有過極度營養缺乏經驗的胎兒，雖然出生時
令人不解的是，這些影響主要是後天的飲食、生活方式和
體重正常，但成長期間營養吸收與利用卻會特別有效率，
環境影響造成，理應只會改變當時的個體，應該不會傳給
好像仍然停留饑寒時期的那種代謝狀態，長大後常有明顯
下一代。但事實擺在眼前，受過饑荒的人們，其後代有可
代謝失調的肥胖或第二型糖尿病症狀。
能也會有受饑荒時候的反應，那傳統的遺傳學如何解釋？ 造成這種現象的機制為何？
更特別的是，若該嬰兒是在受孕的前 3 個月期間內，經歷 過這種饑荒造成的營養缺乏，待其成長後除了可能會顯示
要進一步明白這現象，要先來看看遺傳學的幾個基礎概
出代謝失調的肥胖症狀或第二型糖尿病外，其下一代似乎
念，第一個就是生物的表現型或是性狀（phenotype）。
也有這種體質，會出現相似的肥胖與第二型糖尿病困擾。
任何我們看到的生物呈現出來的樣子，包括明顯的大小、
這些研究持續追蹤到第三代到更後代，結果發現饑荒所造
形狀、顏色到不能明顯被看出的生理生化反應，甚至在特
成的代謝紊亂症狀，竟可能代代都會出現。這也代表著，
定環境才能察覺差異的耐冷、耐熱、耐餓等特質，都統稱
後天饑荒所造成的極端生理反應會被身體記住，並傳給下
為生物的表現型。當時孟德爾告訴我們，這種表現型會受
一代。換句話說，你胖，可能是你祖父母挨餓的結果！
到其親代雙方的表現型特徵所影響，經過後人的詳細研 究，我們了解生物之所以會有特定的生長表現形式，是受
且慢，這難道是說，這些人當年被饑寒環境逼迫而演變出
到身體某種從上一代傳下來，稱之為遺傳物質的化學分子
的代謝反應異常，竟然可以「遺傳」給子代？那當初用
影響。
來形容後天獲得性狀可以遺傳的拉馬克（Jean-Baptiste
Lamarck）的用進廢退說（use and disuse theory），在
現在知道這些稱之為遺傳物質的東西，就是去氧核糖核酸
某些時候會是一種事實？拉瑪克的學說不是早就被埋葬
（deoxyribonucleic acid, DNA） 的 長 鏈狀 化 學 物 質。
了？那孟德爾（Gregor Johann Mendel）以降的古典遺
而去氧核糖核酸其實是由腺嘌呤（adenine, A）、胸腺
傳學又是哪裡出了錯？
嘧 啶（thymine, T）、 鳥 嘌 呤（guanine, G）、 胞 嘧 啶
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105
專欄文章
核災食品的問題是鍶不是銫─
日本福島核災食品該不該 進口臺灣？ 作者 王竹方／清華大學生醫工程與環境科學系教授。
最近日本福島核災相關縣市的食品是否可以進口臺灣，已
個銫 –137 可以同時釋出一個伽瑪輻射與一個貝他（β）
成為國內熱門的話題之一。日本食品是否安全應該從科學
輻射，其能量分別為 0.512 MeV（百萬電子伏特）與 0.662
的角度來予以論斷，本文嘗試以客觀的數據來解讀，希望
MeV。但鍶 –90 的貝他輻射卻很難偵測到，而鍶 –90 釋
能做為普羅大眾的參考。
出兩個貝他輻射，總能量高達 2.826 MeV。目前在檢測 環境輻射，多以量測銫 –137 為主。檢測到銫 –137 存在，
福島災變放射性核種
即假設約有等量的鍶 –90 同時存在於環境中。不過，此
福島災變對環境造成的危害，主要來自大量的放射性核種
假設並非一體適用於食品的檢測。
外釋而污染環境。核能電廠在運轉過程中經由燃料棒中， 鈾 – 235（標準原子量 238 的鈾之同位素）的分裂而產生 能源，以及許多具有放射性的核種，福島災變所釋出的一 些關鍵性核種資料如表一所示。其中最值得關切的兩個 核種分別是銫 – 137（標準原子量 133 的銫之同位素）與 鍶 – 90（標準原子量 87 的鍶之同位素），它們可以說是 鈾 – 235 分裂產物中的一對雙胞胎兄弟（產率分別為 6.3 與 4.5%），可是二者的輻射特性與化學性質卻迥然不同， 它們的半衰期分別是 30.2 年與 28.8 年，也就是輻射核種 經過 30 年左右的時間，還殘存約原來一半的數量。
福島災變同時外釋出許多其它產率頗高的放射性核種如： 碘 –131、銫 –134 等，但由於半衰期不長，災變 5 年後 的今天其重要性與危害性已可忽略不計。銫 –137 的伽瑪 （γ）輻射以目前技術，可簡單用儀器直接量測得知，一
108
SCIENCE MONTHLY 2017.2
（shutterstock）
變 化 |
Chemistry
銫與鍶如何進入人體與食物中？
當時污染的核種主要以揮發性高的碘 – 131、銫 – 134 與
福島災變釋出的銫 –137 與鍶 –90，會因為化學性質不同，
銫 –137 為主，相對揮發性低的鍶 –90 數量不多，其污染
會經由不同途徑，分別進入生物體或食品中。例如：在化
活度估計只有銫 –137 的百分之一左右。長期以來臺灣對
學週期表中屬於鹼族元素的銫，其化學性質與鉀類似，在
於日本核災食品的管制，就是以此一階段所造成的污染地
生物體內的生理半衰期很短，且釋出的貝他輻射能量不高，
區為管制範圍，同時完全沒有考慮到鍶 – 90 污染的嚴重性。
以至於對於人體的毒性與為害性不高。而另一方面，鹼土 元素的鍶，其化學性質與鈣類似，很容易累積在乳品或高鈣
雖然福島 5 縣市環境中鍶的污染相對輕微，日本政府卻
的各類食品中，而且是醫學上有名的趨骨性核種，一旦攝
不敢掉以輕心，特別在 2015 年 8 月官方出版的期刊《食
食進入人體內，易被吸收且會長期累積在骨骼與骨髓中，
衛誌》上發表了一篇有關核污染地區食品中鍶與銫活度比
加上鍶所釋出的貝他輻射能量高，對於人體造血系統的破
例不到千分之一的文章，企圖淡化核災食品中鍶污染的嚴
壞力極強，目前已知是引發血癌的重要元兇之一。由於其半
重性。這篇文章一共分析了 40 個已知被污染、銫活度超
衰期長達 28.8 年，若一名 10 歲的幼童不慎攝入鍶 – 90，當
標的樣品，以及 13 個在市場上販售（沒有被銫污染）的
他 70 歲時體內殘留的鍶– 90 仍有約 1/4 的毒性，不可不慎！
商品。由於研究者刻意選擇了一些對於鍶生物累積性遠低 於銫的樣品做為調查對象，如米、小麥與牛肉等（美國農
福島核災對於環境的污染與影響可以大致分為兩個階段，
業部（USDA）所提供的數據顯示這些樣品的鈣鉀比約為
災變初期核電廠廠房連續發生氣爆，造成大量放射性核種
1/10），而非一些傳統的高鈣食品如牛奶、乳酪等（其鈣
外釋至大氣中，並擴散至下風處的鄰近區域，造成第一階
鉀比為 2 ~ 10），得出鍶與銫活度比例偏低的結果完全不
段包括福島在內五個縣市的土壤、植被與水域被嚴重污染。
令人意外。不過這篇文章也透露了許多不為人知的訊息：
表一：福島災變外釋關鍵放射性核種一覽表
分裂產率 （％）
半衰期 (1) （T1/2）
碘 –131
~3
8.02 天
銫 – 137
6.3
30.2 年
銫 – 134
< 6.8
2.06 年
鍶 – 90
4.5
28.8 年
鍶 – 89
~3
50.5 天
核種
輻射形態與能量 (2) （Mev） β（0.606） γ（0.364） β（0.512） γ（0.662） β（2.058） β（2.280） β（0.546） β（1.491）
相近元素
碘 –127
累積器官
甲狀腺
鉀
肝、腎、肌肉
鉀
肝、腎、肌肉
鈣
骨髓、骨骼
鈣
骨髓、骨骼
1. 半衰期指核種衰變至原來數量的 1/2 所需的時間。 2. 所列之輻射型態是以主要衰變途徑為準（β：貝他輻射、 γ：伽瑪輻射）。
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錄音工程裡的科學 一張專輯是如何完成的？ 在幾年前，喜歡的歌手出了新專輯，大家會迫不及待的到唱片行搶著購買，拿 到熱騰騰的新專輯時，恨不得趕快放入光碟機中大聲撥放。隨著網路發達，各 式各樣串流音樂平台崛起，在網路上就能立即聽到世界各地的音樂作品。
你是否有想過這些音樂是如何成為一張專輯的？這些專輯的製成，除了歌手本 身以外，背後還有一大群人日以繼夜投入專業，才有辦法完成；而通常在發行 專輯後，會舉辦一系列的巡迴表演，粉絲搶票搶破頭、歌手投入心血準備演出， 呈現最好的表演給觀眾，在這背後有什麼技術與專業呢？
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cover story A
cover story A
一首樂曲的誕生─
錄音、混音與母帶後期製作 游士昕 英國肯特大學音樂科技研究所畢業，專長領域為聲音工程 及音效設計，現 為臺灣多所大學講師，2015 年開始為了推廣華人 的音樂產業教育而成立 Balanced Audio Lab 平衡音訊實驗室。
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cover story A
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1. 典型的錄音室。（shutterstock） 2. 早期聲音工程是一個極高門檻的技術，圖為 SSR Studio 錄音室一景。（作者提供） 3. 在現今科技的普及下，只要基本的關鍵器材即可製作音樂的行動個人工作室。（作者提供）
自 1877 年愛迪生發明了世上第一個
夢想之一，自從數位音訊工作站、多
當我們在聆聽一首流行音樂時，常常
可將聲音錄製與再播放的留聲機後，
軌錄音技術與錄音介面等相關器材，
可以聽見如爵士鼓、貝斯、吉他、鋼
聲音的聆聽不再侷限於當下，這也成
隨著音樂科技的進步與普及後，樂器
琴、合成器、弦樂等樂器，但在製作
功讓人類對於音樂錄製技術的發展邁
分軌錄音與片段式錄音就已漸漸取
過程當中，錄音師可以將每個樂器透
向了一個全新的關卡。
代一次性錄音的做法，最主要的原
過於數位音訊工作站來進行獨立錄
因在於可大幅節省時間，並得以呈
製，透過每支不同屬性的麥克風切換
早期音樂產業在多軌道錄音技術尚未
現更完美品質的作品。隨著音樂製
不同的指向性，並與不同的前級放大
發展成熟之前，錄製唱片是一件非常
作所需的費用大幅下降，也漸漸讓
器搭配給予不同的聲音採樣。在這樣
需要高技術門檻的事，原因在於無論
更多個人音樂工作室與大專院校的
的工作模式下，每一個軌道的聲音都
是歌手與樂手，甚至於是錄音師等幕
聲音相關工程課程開始如雨後春筍
是極為彈性與可調整的。
後的工作人員，皆需要練就一身好功
般冒出，錄音工程從此不再是大錄音
夫，才得以應付在受限的空間環境當
室的專利。
中，進行單支麥克風的一次性錄音。
當結束了錄音工程這個階段，混音師 仍舊擁有極大的發揮空間去做改變。
不但如此，錄音室還需要購買昂貴磁
現今全電腦工作早已不是音樂業界的
錄音工程不但是當下演奏的凝結，更
帶做為固定耗材，加上線性剪輯的器
秘密，多軌錄音技術與非線性剪輯下
是將音樂的本質推向另一個更完美的
材 操 作 困 難 度 高、 硬 體 設 備 所 費 不
成形的錄音工程，每一個動作與階段
領域。然而，即便現今作業流程已由
貲，這些都是造成聲音工程在早期為
都變成可拆解式與分段式的。這就好
類比漸漸轉換進入數位錄音時代，
高門檻技術的原因之一。
比是製作巧克力蛋糕，聲音也能夠以
錄音師所需要的除了對於器材使用上
圖層的概念一層一層慢慢堆加與分批
的熟練之外，最重要的是要擁有當機
對所有愛好歌唱與音樂工作者而言，
製作，讓樂手與錄音師更能夠專注於
立斷的技術且擁有一雙比製作人更精
錄製屬於自己的專輯絕對是最棒的
當下的樂器或樂句錄音。舉例來說，
準的耳朵。
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cover story C
聲音美感呈現─
cover story C
效果器初探 曾毓忠
美國音樂藝術博士。國立交通大學音
樂研究所電子音樂專任教授、音樂科技實驗室 主持人，並兼任於臺北藝術大學音樂系。
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鑲邊（flanging）效果能模擬出類似 噴 射 機 的 咻 咻 聲 響 效 果。 它 緣 起 於 一個聲音訊號送至兩台同步錄音磁 帶 時， 壓 住 其 中 一 個 磁 帶 盤 邊 緣 以 放 慢 撥 放 速 度， 當 兩 個 磁 帶 的 聲 音 混 合 後， 產 生 因 相 位 變 化（phase-
shifted）或時間延遲（time-delay） 造成的咻咻聲響之鑲邊效果。鑲邊效 果器提供使用者調整鑲邊效果訊號 與 原 始 訊 號 的 乾 濕 比 例（original-
expanded）、 鑲 邊 效 果 在 原 始 訊 號 （shutterstock）
後面開始（initial mix Delay）與結束 （final mix delay）的時間、鑲邊效果 訊號回授到鑲邊效果器的比例等功能。
效果器提供音樂家或聲音工程師改變
短的延遲時間或細微波動的音高，甚
聲音，製作所欲表達的聲音美感或效果
至是若干抖音效果至原始聲音裡，產
美感目標：
的重要工具。適度的效果器使用不僅增
生類似實際合唱團在演唱時，所產生
鑲邊效果聲音與原始訊號因相位或延
添聲音的效果，更改變音樂的美感內涵！
之些微時間差、音高差、甚至是微分
遲差別，在音場中盤旋時可營造一種
音（microtonal）和聲效果。
夢幻、飄 渺 美 感效果。鑲邊效果是
效果器可以是類比或是數位的，也可 以是這兩種的組合。對當代音樂工作
美感目標：
者而言，當代數位效果器是最通用及
合唱效果器能模仿合唱團的聲音效
最方便的效果器使用方式，它存在於
果，使用合唱效果處理後的原始音訊，
當下一些音樂軟體，例如 Audition、
變得既生動有人性，更因著聲響面積
Cubase 、 Nuendo 、 Reason 、 Pro
與織體的擴充，增添聲響的豐富性。
Tools 等當中，或以外掛效果器身分呈
然而，合唱效果的設計似乎帶點揶揄
現，例如 GRM Tools，或是建立於特
人類在時間與音準控制上的不精準，
定電腦音樂程式，例如 Max/MSP 的
當然，人非機器，無法百分百精確。
演算法中。本文主要內容介紹常見的 cover story C
效果器，從其調變原理，以及美感目
鑲邊
標進行論述。
時間基礎 合唱 合唱（chorus）效果透過添加一些極
鑲邊效果波形顯示下方音軌聲音因為播 放速度放慢造成之時間延遲。
磁帶盤。（shutterstock）
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合 聲 ∙ 貝 斯 ∕ 世 暄 （楊 世 暄 ） 鼓 手 ∕ 凡 凡 （蔡 憶 凡 ） 主 唱 ∙ 吉 他 ∕ 巫 堵 （林 耕 佑 ） 合 聲 ∙ 吉 他 ∕ 筑 筑 （詹 為 筑 ）
草東沒有派 對 interview
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2016 年2 月 推出首張專輯《 醜奴兒 》 ， 2016 年第七屆金音獎 「最佳樂團獎」 、 「最佳新人（團）獎」 、 「最佳搖滾單曲獎」 得獎樂團。
主唱兼吉他手巫堵 # 我們的歌不一定是某個人寫的、也 不一定是在寫歌即興前就把歌詞寫 好，每首歌產生的方式都不太一樣。
吉他手筑筑 # 草東的音樂型態一直在變，是因為 每個人都在改變、都在做自己，並沒有 刻意的朝著某些方向走。
貝斯手世暄 # 草東這個團開始占了生活比重變大 了，成為了生活的大部分。
鼓手凡凡 # 談到實體專輯存亡，我認為實體專 輯有它的溫度在，不會輕易消失。
製作人李孝祖 # 單就錄音的話，我認為最重要的是 聲 音 的 「 質 地 」 和 「 解 析」 。質 地 反 映 的是性格，解析呈現時代感 。
（王弘奕攝影）
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角小樑網排出，再經由細微的管道排
精選
出（圖一）。
文章
正常情況下房水的生成與排出會維持 著動態的平衡，然而當房水產生過多 或是排出受阻時，就會導致眼內房水
眼角膜上的力平衡
積存使得眼壓升高，而調節眼壓的藥 物就是用來調節房水的生成速率和排 出阻力。另外，劇烈運動、姿勢變換、 血壓變化及服用藥物等，也會造成輕 微眼內壓的變動。當眼內壓上升時， 眼睛會開始有輕微的不舒服、酸澀或 看到虹暈；嚴重時則有頭痛、眼脹或 噁心嘔吐的現象。高的眼內壓會壓迫
顏家鈺
美 國 加 州 大學 柏
王一 中
國 立 臺 灣 大學 臨
克 萊 分 校 系 統 控 制 博 士，
床醫學博士，現任臺大醫學
現 任 臺 大 工 學 院 院 長。專
院 教 授 和 臺 大醫 院 眼科主
長精密系統之機電整合，曾
治醫師，專長角結膜疾病、
榮獲科技部傑出研究獎。
白內障手術和角膜移植。
施博 仁
賴 歆儒
視神經，長期下來會使視神經萎縮、 病變，進而造成視野缺損、視力下降 等症狀，形成所謂的青光眼。
青光眼是成年人失明的主要原因，目 國 立 臺 灣 大學 結
國 立 臺 灣 大學 機
構工程博士，現任國立高雄
械 工 程 研 究 所 碩 士 生，專
前 全 世 界 約 870 萬 人 因 青 光 眼 而 失
大學土 木 與 環 境 工程 系副
攻 生 物 力 學 和 演 算 法，熱
明，超過 6000 萬人飽受青光眼疾病
教授，專長 結構力學、波 動
衷 英 文 教 學 及 世 界 旅 遊，
力學和生物力學。
夢想成為出色工程師。
困擾，且人數有逐年增加的趨勢，估 計到了 2040 年全世界約有 1 億人會 受青光眼之苦。通常等到病人驚覺視
眼內壓
眼球的正常形態，並使眼球的屈光能
眼睛乃靈魂之窗，人類約有 90% 以上
力發揮最大的光學效果。一般來說，
的外界感覺訊息是透過眼睛來取得，
眼壓並非固定值，會因晝夜變化而有
而眼壓，又稱之眼內壓（Intraocular
3~6 毫米汞柱的變化。眼壓的維持，
pressure, IOP），為眼球內容物對眼
主要來自於眼球內睫狀體所分泌的房
前室
球壁所施加的均衡壓力，在標準安全
水，每個睫狀體的中心是一個血管的
瞳孔
的眼內壓環境中，眼底視網膜的感光
結構，外面再覆蓋 2 層的上皮細胞，
角膜
視神經系統才能正常運作。
經由 2 層上皮細胞的主動運輸，將房
虹膜
水分泌到後房，當房水經過瞳孔流到
150
正常人的眼內壓在約在 10~20 毫米
前房時，開始在眼球內循環，提供眼
汞柱（mmHg）的範圍，雙眼的差異
球內養分輸送到水晶體、虹膜、角膜，
小於 5 毫米汞柱，有此一來便能維持
並將代謝後的廢物由虹膜交界處的隅
SCIENCE MONTHLY 2017.2
排出
視神經 水晶體 視網膜 產生
圖一：房水的產生與排出，在眼睛裡流動示意圖。
力降低時，多半已經是末期。雖然降
平壓式的眼壓計在設計上，所測量的
低眼壓多半能阻止或減慢青光眼病程
是壓平角膜一小塊固定面積所需要的
的繼續惡化，但青光眼所造成的視神
力。在壓凹式的眼壓計設計上，所觀
經萎縮或凹陷，引起視野缺損、視力
察的則是在角膜施與一個固定的力
下降一旦發生，這樣的傷害將會是永
後，眼球被壓凹或變形的程度。
久性的。 史上第一臺眼壓計在 1863 年問世，
圖二：半圓形疊合圖。
因此，定期做眼壓及視神經的檢查是
由荷蘭眼科學家東德爾（Fransciscu
膜前方，使用者可以透過此稜鏡與藍
必須的，尤其是高危險群的病人，如
Cornelius Donder） 設 計， 為 在 鞏
光濾波器觀察 2 個半圓形，當角膜被
高度的近視、醣尿病、有明顯家族史
膜 上 測 量 眼 壓 的 壓 陷 式 眼 壓 計。 雖
壓 平 至 直 徑 為 3.06 毫 米（mm） 的
等更要小心。診斷青光眼的三大要素
然，後來該儀器因設計不良，不適用
面積時，2 個半圓形的內角落會剛好
為眼壓高、視神經盤陷凹與視野變小。
於臨床，但卻代表著眼壓計發展過程
疊合（圖二）。再根據 Imbert-Fick
雖然無法單純從眼壓的高低就準確地
中的重大突破。在 1905 年，挪威眼
原理：
判斷出罹患青光眼與否，仍要進一步
科醫師肖茲（Hjalmar Schiøtz） 則
透過視神經的眼底檢查及視野分析和
發表較實用的壓陷式眼壓計。經不斷
（眼內壓）=（壓平角膜的外力）/（壓
視野是否缺損來判別。但是，眼壓的
改良，因該儀器簡價廉且易於操作，
平面積）
測量仍是第一項重要觀測因素。因此，
至今仍為多國所通用。在 1954 年，
便有許多量測眼壓的儀器應運而生 。
瑞 士 眼 科 學 家 戈 德曼（Hans Gold-
此時戈德曼眼壓計所紀錄到刻度盤的
mann）所設計的壓平式眼壓計，克
數值就定為眼內壓大小。
眼壓計量測的技術
服了肖茲眼壓計受眼球壁彈性影響的
目前市面所使用的眼壓計主要分為接
缺點，使其量測結果更加準確可靠。
接觸式眼壓計是使用壓頭探針來接觸
觸 式 及 非 接 觸 式， 其 中 接 觸 式 又 依
而在 20 世紀末，透過壓力傳感器所
眼睛量測眼壓，和眼睛有一定的接觸
眼 壓 的 測 量 方 法 不 同， 分 成 平 壓 式
設計的 Tono-Pen 手持式眼壓計開始
面積，除上述的戈德曼壓平式眼壓計
（applanation）及壓凹式（identation）。
被應用於臨床上，其後隨著電子科技
外，壓凹式眼壓計則以肖茲眼壓計為
快速發展，許多加入電子系統的眼壓
代表（圖三），此眼壓計會以一圓柱
計也相繼問世。
形活塞直接與眼角膜接觸，並透過砝 碼來施予壓力將角膜壓陷 1 毫米的深
水晶體 瞳孔
房水產生處 房水排出處
前室
現今國際通用的眼壓測量標準為戈
度，透過量規上的指針可得知眼壓與
德 曼 所 設 計 的 壓 平 眼 壓 計， 稱 之
施予壓力之間的力平衡關係。最後根
角膜
「 黃 金 標 準 」 眼 壓 計（Goldman’ s
據所用砝碼的重量及刻度讀數，從計
虹膜
standard），它是目前公認的設計完
算圖表中查出眼壓數值。另一種較為
眼角
美，結果準確的眼壓計，利用測壓頭
廣泛應用且為典型的壓凹式眼壓計為
來壓平眼角膜，以進行間接地測量眼
Icare®（圖四），是一種彈回式眼壓
內壓。在戈德曼眼壓計上有一個刻度
計（rebound tonometer）， 其 量 測
盤，藉由調整此刻度盤來控制對眼角
原理是藉由儀器探針瞬間磁化彈出，
膜的施力。另外，有一稜鏡置於眼角
與眼角膜接觸後彈回，Icare® 上的螺
Vol.48 No. 2
151
專 訪
李世昌院士：微中子實驗 是在核電廠進行的本土研究 作者︱
林宮玄 本刊副總編輯。 陳其暐 本刊主編。
154
SCIENCE MONTHLY 2017.2
專 訪
1952 年出生的李世昌博士，任職於中
來源，所以我們只要做粒子偵測器就
本粒子，如果發現微中子有磁矩，就
央研究院物理研究所。李世昌於 2010
能做實驗。第三，我們要參與當時美
有間接證據顯示微中子不是基本粒
年獲選為中研院院士，中研院院士屬
國粒子對撞實驗，需要馬上組團去參
子。因為不是基本粒子的電荷，可以
榮譽頭銜，表彰其學術成就，不一定
加當時能量最高的對撞機實驗，就是
加起來是零，但每個基本粒子都有磁
要在中研院服務。高能物理實驗一般
在費米實驗室的實驗。微中子計劃就
矩加起來可以不是零，中子是很好的
需要非常昂貴的設施，通常為國際合
是從 1992 年我規劃時開始的，持續
例子。微中子如果是基本粒子又沒有
作，譬如集中在瑞士歐洲核子研究組
推動到現在。
電荷，就不會有磁矩。現在知道電子
織（CERN）做實驗，但有些高能實
的磁矩很小，微中子的磁矩也很小，
驗還是可以完全在臺灣進行的。《科
一開始我們想看微中子振盪（neutrino
但不知道是不是零，因為我們不認為
學月刊》於 2016 年 11 月介紹〈微中
oscillation）， 當 時 有 一 些 跡 象 說 可
現在看到的微中子是最基本的。很可
子的故事〉，其實我們臺灣也有微中
能有，看到的人就會得諾貝爾獎。但
能還有更基本的，因為我們對重力沒
子實驗的本土研究。
是我們沒有那麼多經費在核電廠幾十
辦法解釋。我們目前量出微中子磁矩
公里外偵測微中子振盪。後來我們從
的上限，就是磁矩一定要小於多少，
科學月刊（以下簡稱科）：可請您介
簡單的做起，只是在核電廠裡面做。
我們在這方面的研究是世界領先的。
紹在臺灣核電廠進行的微中子實驗計
如果離核電廠距離遠，微中子的來源
有可能再量小一兩個數量級的磁矩，
劃嗎？
就 少， 不 容 易 觀 測， 也 需 要 更 大 的
但要相當的投入。有一些理論模型預
偵測器。所以我們當時選擇在核電廠
測，技術若能偵測再小三個數量級的
李世昌（以下簡稱李）：核電廠能產
裡面做偵測器，微中子數量大，比較
磁矩，有機會量到微中子的磁矩。當
生大量的反微中子（antineutrino），
容易觀察到一些物理現象。這個核電
然投入以後，也可能什麼都得不到，
所以可以用來量反微中子的性質。反
廠的實驗，1996 年我們在歐洲核子
也可能得諾貝爾獎，這是為什麼王子
微中子就是正微中子的反物質，我們
研究組織找了王子敬（現為中研院物
敬不敢投入的原因。首先要開發尖端
沒有分反微中子還是正微中子，就是
理所研究員兼副所長）回來負責這一
技術，展現別人沒有的能力。我們物
量微中子的性質（可參考文末最後提
部份。我們有跟中國科學院的高能所
理所具有研究技師，組團隊起來，還
問，了解何謂微中子）。1990 年初，
合 作， 當 時 他 們 提 出 量 微 中 子 的 磁
是可以做一些事情。但最重要的是需
中研院副院長李崇道希望臺灣發展粒
矩（magnetic moment），是一個在
要大量的經費，這樣的計劃無法得到
子物理實驗，我當時所提的十年計畫
臺灣核電廠可以做的好實驗，所以開
科技部支持，我們臺灣還沒有真正下
有三個重點：第一，加速器跟非加速
始把量微中子磁矩當成一個重要的方
決心要去做這種事情。
器的實驗並重。第二，希望發展在本
向。如果能測到微中子的磁矩，就能
土 做 的 實 驗。 當 初 很 多 人 質 疑 粒 子
得諾貝爾獎。
科：你們是在哪一個核電廠做實驗？
展？我說本土也可以做重要的實驗，
為什麼關心微中子有沒有磁矩？我們
李：我們剛開始到核一廠，我們核一
這就是當初為什麼要做這個微中子的
知道中子不是基本粒子，雖然沒有電
廠、核二廠都有去談。這些廠長其實
實驗。因為核電廠就是一個微中子的
荷，但有磁矩。目前認為微中子是基
都還好，我跟丁肇中先生有去核二廠
實驗只能在國外做，為什麼臺灣要發
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