S012022

自然觀察

特有生物研究保育中心鳥類學者林大利：一起賞鳥做科學 p.58

No.

2022 年 1 月號

從休閒賞鳥到專業狂人， 鳥友搜集生態資料上傳開放平台共享， 協助科學研究、也對保育有所貢獻。

01

4 719025 006077

SM239

定價新台幣280元 港幣70元

緲子搖晃藏玄機 p.36 10 大科技創意助脫碳 無窮視角看數學 p.82

p.64

每個人，都有想要尋求與探知的真相，也都有專業 與興趣領域的知識需求，讓《科學人》帶您一同探 究箇中奧秘；不論是想領略生命科學的奧妙、理解 懸而未決的物理難題，抑或是知曉前沿科技 的發展與應用，《科學人》，為您補給 完整可靠的專業知識力！

打開科學人的

種方法

翻開科 科學人雜誌

登入科 科學人知識庫

多元知識、專業補給

快速搜尋、隨身閱讀

學人廣播導讀 收聽科學

科學不簡單直播 觀看科

內容精選、觀點分享

當期主題、輕鬆秒懂

訂閱科 科學人電子報

人FB互動 參與科學人

精華集結、好康相報

最新消息、話題討論

優惠至

補腦 振興方案

截止

《科學人》雜誌

期 元

（本方案每人限訂購一次）

《科學人》精選特刊 任選3本700 元

特刊 書目

任選5本1,000 元

特刊介紹

黑洞奇想、科學探險奇兵 邁向新物理、懸而未決的物理難題 慢老科學、疾病解密、疾病新解 窺探大腦、窺探心智、窺探心理、尖端神經科學

《科學人》特刊「博學誌」系列文集，針

活靈活現 動物行為 掌握數位生活、科學引領教養之路

對單一主題，精選《科學人》雜誌近年 相關文章，依知識架構編輯而成，滿足 每一位求知若渴的科學人。

小提示

※ 如需使用五倍券付款，請以下列方式訂購： 1. 填寫雜誌最末頁的特惠訂購單，連同五倍券（以郵局現金袋掛號，請準備足額，不找零）寄回本公司。 2. 親臨遠流出版公司訂購（台北市中山北路一段11號13樓）。 3. 以綁定數位五倍券之信用卡，於科學人官網或傳真訂購。

No.239 2022 年 1 月號

物理學

36 緲子搖晃藏玄機 文

卡芮娜（Marcela Carena）

測量緲子搖晃的實驗結果與理論計算不相 符，這意味了自然界或許存在著重力、電 磁力、強力、弱力之外的新型交互作用。 關於封面 盛 夏 7月 的 黃 昏，一 隻 蒼 鷺佇立 於新竹金城湖 邊，與身旁的高蹺듪群形 成有趣對比。攝影之餘， 「賞鳥人」悉心記錄鳥類 數量及棲地分佈，反映生 物多樣性現況，在鳥類保 育上貢獻 良多。

生物學

46 賞鳥狂人年度大賽 文

黃凱特（Kate Wong）

美國的「觀鳥大日」是一種節奏快、低風 險的競賽賞鳥運動。一組參賽隊伍想在 24 小時內找出 200 種鳥，他們能否達標？

58 一起賞鳥做科學 文

林大利

賞鳥不只是有趣的休閒活動，透過開放平 台與共享資料，公民科學能產生大量數 據，推動鳥類種類、數量、棲地與保育等 研究，有助於維護生物多樣性。

2 科學人 / 2022.01

科技創意

64 10 大科技創意助脫碳 文

新興科技評選委員會 （Emerging Technologies Steering Group）

氣候變遷已是全球首要挑戰，Scientific American 與專家遴選出加速脫碳、兼顧節 能與人類健康的重要科技。

脫碳技術當紅 固碳自肥的作物 檢測氣息以診斷疾病 即時產製你的專屬藥物 用無線網路傳輸電力 老當益壯不是夢 綠氨 無線裝置監測慢性病 用當地材料列印房屋 從太空與全球連線

CONTENTS

46

64 心理學

76 弱勢族群的強大復原力 文

艾維特（Nancy Averett）

美國黑人社區缺乏資源，常給人貧困的印 象。事實上，黑人居民互助互信的守望信 念，建立了豐厚的社會資本。

64

數學

82 無窮視角看數學 文

里爾（Emily Riehl）

範疇論可用於描述一組數學概念的關係及 「共同特性」，如今數學家已把範疇論推廣 到無窮維，得以探討微妙數學概念之間的新 連結。

82

欲讀相關文章，請登入 《科學人知識庫》 收錄 2002年中文版創刊至今全部內文，可「全文檢索」、「標 題 作者檢索」、「知識分類瀏覽」或依主題、關鍵字搜尋所 需文章或資料。即刻掃描右側 QR code，開啟您的專屬帳號！

立即前往

2022.01 / sa.ylib.com 3

CONTENTS No.239 2022 年 1 月號 科學人觀點

6 將錯就錯 文

曾志朗

總編輯的話

8 就是有種！ 文

李家維

10 讀者論壇

12

12 科學人新聞 空白牆面監視你｜細菌回收核廢料？｜一覽世界科技進展｜ 靈活象鼻大解密｜科學剪影｜眼神交流有助對話？｜ 用APP 守衛森林｜植物攝水 深入基岩｜黑虎凸顯瀕危跡象｜ 大腸桿菌合成彈性蛋白｜隨時聽令的新衛星 形上集

28 知識 vs. 理解之三 文

高涌泉

教科書之外

30 為什麼孟德爾沒看到聯鎖 文、圖

陳文盛

網上世代

32 軟體貨輪的船長：Kubernetes 文

葉平

談心說理

34 打電玩的小孩一定變壞？ 文

曾祥非

專家看新聞

92 新冠經驗防治愛滋 文

96

林蘭德（Emily Rymland）

科學佐以詩文

94 雪的量性 文

邁克勞林（Glenn R. McLaughlin）

健康與科學

96 種族醫療平權 文

華立斯（Claudia Wallis）

科學焦點

97 㟗䙎㐃嚍㐍璇㳴串鱏┞曪㝙 文

歐瑞斯克斯（Naomi Oreskes）

生物手記

98 山中異鄉客 ──橘黃膠孔菌 文

羅南德、葉昱緯、盧亮廷

科學人書摘

102 紙上賞鳥 文

摘自《身而為鳥》

圖表會說話

106 猛梓象牙洩行跡 文 喬斯（Tess Joosse） 圖表 賽肯（Beth Zaiken）、克利斯提安森（Jen Christiansen）

97 本期專欄「網上世代」、「談心說理」暫停一次

4 科學人 / 2022.01

第

期

2022年1月號

sa.ylib.com 學術顧問（按姓名筆劃） 孔祥重 王士元 丘成桐 吳成文 吳茂昆 李政道 李遠哲（召集人） 翁啟惠 楊祖佑 鄭天佐

發行人 王榮文 榮譽社長 曾志朗 共同總編輯 李家維 林一平

編譯委員會（按姓名筆劃） 王秋桂 王道還 翁秉仁 高涌泉（召集人） 陳企寧 陳義裕 黃榮棋 葉李華 潘震澤 儲三陽

零售總代理 聯華書報社 電話：(02) 2556-9711，2559-6306 零售每本NT 280 元 校園學生代理 台時亞洲股份有限公司 電話：(02) 2749-1668 直銷代理 漢玲文化企業有限公司 電話：(04) 2327-1366 名欣圖書有限公司 電話：(02) 2641-7711 長期訂閱 ●國內訂閱一年12期 新訂NT 2680 元 續訂NT 2480 元 （若需掛號每年另加NT240元）

編輯部 內容總監 張孟媛 執行副總編輯 洪志良 主編 呂怡貞 採訪編輯 彭琬芸 特約編輯 翁千婷 陳品妤 吳文正 陳其瑋 特約撰述 龐中培 林慧珍 湯琇婷 資深美術編輯 楊詠棠 封面設計 唐壽南 美術顧問 霍榮齡

●海外訂閱一年12期 港澳中國 航空NT 3820 元（US$133） 其他地區 航空NT 4760 元（US$165） （若需掛號每年另加NT780元 / U S$28）

台灣郵政台北誌第256號 執照登記為雜誌交寄 ISSN：1682-2811 有著作權，侵害必究 ©2022. All rights reserved. No part of this issue may be produced by any mechanical, photographic or electronic process, or in the form of a phonographic recording, nor may it be stored in a retrieval system, transmitted or otherwise copied for public or private use without written permission of the publisher.

行銷部 整合行銷業務副理 林蘋蘋 整合行銷企劃主任 李佩芬 整合行銷專案主任 張彥棻

封面影像來源：中華鳥會呂翊維 “ ” is a registered trade name owned by SCIENTIFIC AMERICAN, Inc., New York; it is used under license by Yuan-Liou Publishing Co., Ltd.

網路企劃編輯 高偉雄

辦公地址：100 台北市汀州路三段184號 7 樓之5 廣告專線：(02) 2571-0297 轉676 傳真：(02) 2365-5985

遠流出版事業股份有限公司 www.ylib.com

Established 1845

董事長 王榮文 總經理 李傳理 副總經理 王麗雪 行銷業務部營運總監 曾祥安 印務 廖士鋒 劉曉玲 版權 王佳慧 著作權顧問 蕭雄淋

製版印刷 科樂印刷事業股份有限公司 裝訂 連誠裝訂公司

發行所 遠流出版事業股份有限公司 104005 台北市中山北路一段11號13樓 電話：(02) 2571-0297 傳真：(02) 2571-0197 電郵：service@sa.ylib.com

香港地區零售代理 Rich Publishing & Distribution Ltd. 電話：852-2172-6533 香港地區訂戶代理 Magazines International 電話：852-3628-6000

EDITOR IN CHIEF

Laura Helmuth -EDITORIALCHIEF FEATURES EDITOR Seth Fletcher CHIEF NEWS EDITOR Dean Visser SENIOR FEATURES EDITORS Mark Fischetti, Josh Fischman, Clara Moskowitz, Madhusree Mukerjee, Jen Schwartz, Kate Wong SENIOR NEWS EDITOR Gary Stix, Lee Billings, Tanya Lewis ASSOCIATE NEWS EDITORS Sophie Bushwick, Andrea Thompson ASSISTANT NEWS EDITOR Sarah Lewin Frasier -ARTCREATIVE DIRECTOR Michael Mrak SENIOR GRAPHICS EDITOR Jen Christiansen PHOTOGRAPHY EDITOR Monica Bradley -CONTRIBUTORSEDITORS EMERITI Mariette DiChristina, John Rennie EDITORIAL Amy Brady, Katherine Harmon Courage, Lydia Denworth, Ferris Jabr, Anna Kuchment, Michael D. Lemonick, Robin Lloyd, Steve Mirsky, Melinda Wenner Moyer, George Musser, Rick L. Rusting, Dava Sobel, Claudia Wallis, Daisy Yuhas ART Edward Bell, Zoë Christie, Lawrence R. Gendron, Nick Higgins, Katie Peek, Beatrix Mahd Soltani

科學人觀點 Perspective

無論聽覺或視覺，知覺的錯覺並非一成不變，而會隨著意識活動減弱或消失，只要知道原理，就錯不了； 然而，錯覺在人們的日常生活中，只要錯得恰到好處，還是充滿樂趣的！

究相關的文獻，更有時間檢視未

以邊吃零食，邊聊天，邊看電影；

來將進行的實驗；重複演練實驗的

一旦投入劇情，銀幕上的人、車、

步驟、刺激材料的選擇、適應（文

馬、飛機等動態所發出的聲音，就

化、社區詞彙）、比對和調整，使

如同身歷聲般，隨著所見到的發音

得跨語文研究的內涵能更精確反映

者位置移動。當然，如果從看得入

出其中的普遍性和特殊性。實驗雖

神忽然意識到自己坐在車子裡，那

因疫情暫停，但視訊討論讓研究者

一瞬間，銀幕上的聲音就完全轉到

把實驗內容修訂得更完整，更能凸

掛在車窗上的擴音器了。

顯未來實驗結果的相對意義。不能

這種由上而下（top-down，指

年在新冠疫情時而

說是塞翁失馬，只能說是盡力在災

上層的抽象概念影響感官的感受反

升溫時而趨緩的起

難中尋找正面意義罷了。

應）所產生的知覺錯覺，會隨意識

伏中接近尾聲，猶如年底前的天氣

但在隔空視訊的過程中，我觀

活動而減弱或消失。只要車上的人

忽冷忽熱，有時豔陽高照，有時寒

察到一個非常有趣的現象。對方通

開始聊天或嘴巴忙著吃東西，銀

風細雨，外出行走，衣服穿多了，

常是單獨一人，或在家，或在研究

幕上聲音定位的錯覺也會跟著消

渾身發熱；穿少了，感到刺骨涼

室，有時轉身走到右側去找文件，

失。人是靠最基本的感官接受外界

意。打從2019 年 12 月 26日在武漢

有時移到左側去沖杯咖啡，戴著耳

的訊息，但不同的感官由下而上

發現首例不明原因的肺炎患者，這

機，邊走邊說。不像實體會議時，

（bottom-up）的知覺整合過程非

病毒肆虐全球已經整整兩年，好不

每個人坐在固定位置上，說話時音

常複雜，有時就會出現各式各樣的

容易科學界群策群力研發出有效疫

源方位非常清楚。但透過螢幕，對

錯覺現象。在日常裡，人們不覺有

苗，人們以為曙光在即，不料最新

方走到右側，我聽到語音從右邊

異，唯有在特殊情況中被指出來，

變異 株 Omicron又從南非竄起，而

來；走到左側，語音從左邊來。由

才恍然大悟，原來生活中有這麼多

且以前所未見的速度在一個月內擴

電腦傳來的聲音，明明都來自同一

奇妙的錯覺現象！

散至全球數十個國家。和我們合作

個喇叭，怎麼會隨著我「看到」他

從視訊通話中所得到的聲音定

跨語文閱讀研究的國外實驗室，兩

在螢幕上的不同位置，而出現聲音

位錯覺現象，當然可以很容易得到

個月前才澈底消毒，重新開放做實

來源定位的變化呢？

驗證。我在課堂上也做了實驗，在

這個現象讓我聯想到以前在

30多位學生的面前，把白板前的螢

不能繼續做實驗，當然是一

美國開車去露天汽車電影院看電影

幕放下來，啟動電腦和投影機，播

大遺憾。但疫情再趨嚴峻，也只能

時，車子停在廣大空地上的格子

放一段網球比賽影片。球場左右各

「聽天由命」，重回網路世界了。

裡，星星佈滿天空，遠處豎立著一

有一位選手，球來球往，揮拍擊球

還好網路科技讓不同地區的研究

個好大好大的銀幕，駕駛座旁邊立

發出的清脆聲非常清楚。觀看一陣

者，得以透過視訊平台，穿越時空

了根木樁，上頭有個擴音器，只要

子後，我問他們是否聽到左邊球員

的框架，更仔細也更深入研讀研

拿下來掛在車窗上，車上的人就可

擊球的聲音來自螢幕左邊，而右邊

6 科學人 / 2022.01

影像來源：曾志朗

驗，開張不到一個月就又關閉了！

球員的擊球聲來自螢幕右邊。大部

The Müller-Lyer illusion 繪圖：楊詠棠；Amanda R. Brown, Wim Pouw, Diane Brentari, Susan Goldin-Meadow. (2021).

People Are Less Susceptible to Illusion When They Use Their Hands to Communicate Rather Than Estimate. Psychological Science, Vol. 32(8) 1227–1237

份的學生都點頭稱是。我再放一次 影片，效果更為明顯，因為我強化

是因為音波到達我們兩耳的時間本

動），比較兩者長度；用手勢去作

了他們由上而下的預期想像。

來就比較不穩定，加上回音由不同

勢估算，比較兩者長度；一邊用手

再來，我要他們看影片的同

方向來，因此我們的腦很難精確掌

勢，同時敘述，比較兩者長度（右

時，嘴裡從 1 、2、3、4……開始數

握聲音的來源，比起視覺的一目了

側上圖，由左至右）。結果行動時

數。看了一陣子後，我又問：「左

然，大腦對聽覺錯覺的修正可就容

和敘述時的錯覺都減少了，只有估

邊球員擊球，聲音來自螢幕左邊，

易多了，是不是這樣？」

算時維持錯覺，認為上圖比下圖還

而右球員擊球，聲音來自螢幕右邊

好問題！當我們眼睛看外在

要長。而另一組受試者是聽障者，

嗎？」大部份的學生不再點頭了，

的物件，在那裡就是在那裡。視覺

他們的手勢就是語言，實驗結果也

都說聲音來自電腦。原來口中唸唸

是一眼定位，不容易發生錯覺，就

是在行動和敘述的情況下錯覺減少

有詞的認知作業，破壞了由上而下

無所謂視覺定位的問題。視覺的錯

了（右側下圖，由左到右，比出四

的知覺錯覺影響，使個體恢復了由

覺或許不在定位，但判定長短卻很

種不同長度的測驗）！

下而上（從感官接受表徵訊息、分

容易受到環境裡其他線條的相互作

這個研究結果再度驗證，行

析、整合到知覺）的基本運作！

用而產生錯覺，例如眾所熟知的繆

動和敘述時，由上而下的影響力下

這樣的展示很簡單，學生們開

氏錯覺（Müller-Lyer illusion，左側

降，由下而上的知覺處理方式就被

始了解聲音定位因抽象概念的引導

圖），乍看以為上圖的橫線比下圖

強化了。它也同時顯示，不論聽覺

所產生的錯覺，其實是一廂情願的

的橫線要長得多，但仔細比對就知

或視覺，錯覺不是一成不變的，只

預設結果，而這個錯覺是可以被改

道一樣長。這個視覺的錯覺非常穩

要知道原理，就錯不了！

變的。所以，只要知道關鍵所在，

定，幾乎沒有人不犯錯！

然而，錯覺在人們的日常生活

最近美國芝加哥大學以研究

中，只要錯得恰到好處，還是充滿

手勢語聞名的心理學教授高丁梅多

樂趣的。想想，觀看球賽轉播時，

我看學生們興致勃勃討論由下

（Susan Goldin-Meadow），就做了

若沒有身歷其境的擊球方位聲，就

而上和由上而下的感官訊息互動的

一個很有趣的實驗。她和研究團

不會有真實感，也就不會那麼投入

歷程，正預備進一步介紹和說明這

隊招募 了 45 位 慣用右手的成人受

了；還有，藝術家、建築家、畫

個知覺理論的發展，如何導致「平

試者，其 中 32 人 以英語為主要語

家、雕塑家，甚至舞台設計者，利

行處理歷程」（parallel distributed

言，另 外 13 人 為聽障者（但在六

用種種錯覺讓作品引爆超現實的想

processing）的神經網路模式

歲之前都學會美國手勢語），並準

像，展現出的驚人創意。那麼，將

（neural network model，AI的最早

備了四種不同長度（5 公 分、10 公

錯就錯，何必罣礙？！

算則的起源）。班上最資深的一位

分、9 公 分、11 公 分）的小棍子，

博士班學生忽然提問：「老師，聲

製造繆氏錯覺。每個受試者都要做

音定位的錯覺容易被修正，會不會

三個測驗：用手勢實際去衡量（行

就可以恢復由下而上的基本運作， 不會再錯了。

2022.01 / sa.ylib.com 7

總編輯的話 Editorial

退是大學生的兩難，卻是我這個月的實境秀。倘佯清華園的 37 年

二

教職，到此告一段落；鍾愛又得意的《科學人》雜誌總編輯 20 年頭

銜，由林一平接棒。毅然的決定，又確實不捨。 1985 年初，我到清華大學報到，先拜見心儀的才子沈君山。他儒雅 大度，安排了研究經費和宿舍，從此我澈底融入這個水清木華的校園。 第一個教學任務是開設大學部的生命科學導論，和研究所的細胞生物 學。這兩門課我都不曾修習過，邊學邊教，既緊張刺激又收穫滿滿。學 風自由、學子聰穎，我的研究領域由生物礦化聚焦到蜜蜂的磁場導航， 再轉化成動物的起源與演化，最後沉澱為植物的保種保育。期間兩度借 調到國立自然科學博物館、擔任慈濟大愛電視台「大地與人的對話」主持 人、參與《科學人》的編輯、成立辜嚴倬雲植物保種中心，學校始終寬容 支持，我得意是個永遠的清華人。 2001 年底，突然接到遠流出版社王榮文之邀，擔任《科學人》總編輯。這是無比的驚 喜與榮耀。Scientific American 是我從大學生始就崇敬享讀的刊物，能參與它的中文版創 立，當然亢奮。猶記得1987 年小兒飛葦滿月，夜間我讀著 SA 的文章 The Molecules of Visual Excitation，懷裡趴著溫熱熟睡的小子，真是幸福滿 滿。時隔 30 年，金孫小礦也滿月，飛葦依樣畫葫蘆， 再現舊時場景以慰老父，也足見我和這科普旗艦雜誌 的情緣之深。 2002 年，創刊號「總編輯的話」我用這段話結語： 「我有個堅定的信念，那就是再怎麼艱深冷僻的科 學，都該能轉化成大眾的知識。科學已是人類文化的 主體，親身參與研究的人有了創造的快感，而其他人 既能旁觀情節的曲折發展，更該享受豐碩的成果。《科 學人》就會是這麼一本美好的讀物，每篇文章和專欄 評論都由各領域的權威執筆，他們用生動的文字和精 美的圖解來述說科學的前沿進展，我們編輯部有信心 讓大家一起感動。」20 年之後，這信念更堅定了。 好友孫大川近日來寒舍，參加南庄冬聚。酒肉之 後，揮毫相贈「有種」二字，語含多義，我欣然受之。 影像來源：李家維

8 科學人 / 2022.01

站在神經科技最前線，挑戰未解的謎題

特別邀請 中央研究院院士 清華大學特聘講座教授兼腦科學研究中心主任

江安世 專文導讀 人類的身體中變化最多也最複雜的就是神經系統，神 經系統的主宰—大腦，宛如小宇宙，主宰了我們了 解世界與思考的方式。科學家對大腦小宇宙至今仍有 許多未知，等待我們繼續探索。本書從近年來神經科 學研究技術的發展成果切入，介紹神經科學技術如何 幫助人類面對疾病、開拓人類的科學視野，也探討如 何應用神經科學知識建構類神經人工智慧的各種可 能性。

精采單元

Ꟛ涮倞⚆➿派岁幀Ⰵꚽ灇㣐舡麌⡲ Ꟛⶾ겳牟竤➃䊨兰䢵

每冊定價380元 菊八開

全彩印刷

160頁

讀者論壇 Letters

〈好發於女性的身體內戰〉

太空望遠鏡繼任者「韋伯太空望遠

科學家耗費心力鑽研自體免疫疾

鏡」的組裝過程，我衷心期望韋伯

病，才確知是免疫系統攻擊人體而

太空望遠鏡升空後，能帶我們望見

發病，並非病原體入侵所致。針對

宇宙更廣大、更不同之處！

來自外部的攻擊，釐清並消滅病原

─ 新北 林俊安

體為明確目標，但身體自發性的攻 疾病的機率遠高於男性，近年科學

健康與科學 〈止痛藥的風險〉

家則從女性的 X 染色體探究原因。

雖然美國醫師開藥已經很少使用類

其中的「妊娠補償假說」說明

鴉片藥物止痛，多用本文提及的非

了女性因應懷孕，接受外源 DNA

類固醇消炎藥，但只要是藥物都會

進入身體之中，演化出具備高彈性

有副作用的風險，若用藥反而導致

擊卻難以根治。女性罹患自體免疫

的免疫系統，女性生命各時期激素

2021年12月號

傷身，就是適得其反了。一方面，

的免疫系統相較於男性更容易產生

作，商轉更安全，而且還更有經濟

過量，同時要持續研究造成疼痛的

問題。由此看來，科學家已經逐漸

效益？然而根據文中實例：2021 年

病灶，尋找更精準的疼痛解方。

找出關鍵，但距離能夠治療不同類

6 月，泰拉能源和美國政府合建第

型自體免疫疾病，可能還需要相當

一座先進反應爐 Natrium ， 並預計

長久的時間。

在 2027年商轉，但目前看起來完全

濃度改變幅度大，這可能使得女性

─ 台北 蔡立平

止痛藥最好不要長期服用或者攝取

不可行。

─ 桃園 邱佳琳

圖表會說話 〈美國乾旱漸趨嚴重〉

我認為，與其花時間和金錢去

根據 20 年來的監測數據，由於氣候

〈禍首，不是免疫系統〉

追求安全性極不穩定的設備，倒不

變遷，美國乾旱頻率增高且漸趨嚴

正常的 B 細胞或 T 細胞在成熟過程

如把心力投注在改善現有設備，並

重。但人類總是眼睜睜看著環境惡

中，身體會測試它們的免疫能力，

投入再生能源發展。既然再生能源

化，甚至還陷於口舌之爭，對於客

並消除可能會攻擊自身的細胞。閱

已經證明有發展潛力又安全，何必

觀的科學數據視而不見。我們這一

讀本文後我覺得很驚訝，禍首可能

走核能回頭路呢？

代還有機會扭轉情勢，不要受困於

─ 高雄 李佳蓁

是人體細胞？

環境盡一份心力了！

例如第一型糖尿病患者的胰臟 引來 T 細胞攻擊。有了這樣的新研

1990 年，哈伯太空望遠鏡發射升

究方向，未來將有機會改善第一型

空，當時我才國小剛畢業，就深深

糖尿患者的生活品質，甚至找到更

為之著迷；20 年後我赴美，終於前

好的研究標的，真正治癒疾病。

往德州與華府朝聖了相關展覽！

─ 高雄 羅錦谷

本單元歡迎讀者踴躍來信，發表感想與建 言。請利用本期雜誌第107頁所附「讀者 意見調查表」或直接e-mail至editors@ sa.ylib.com，也可到 臉書：《科學人》 粉絲團留言。若獲刊出，將致贈大家出版 《身而為鳥》一冊。

▲

〈韋伯望遠鏡廠房內幕〉

▲

β 細胞並非全然無辜，它製造物質

─ 新北 薛羽庭

官僚流程或政治立場，該是時候為

為感謝讀者寄回 238 期「讀者意見調查 表」，來信獲刊出者，將獲贈《大局思維》 一冊。

30 多年來，哈伯帶我們窺見不 同的宇宙，去年雖然短暫當機，然

〈新核能有迷思〉

而還算「老當益壯」地持續工作。

先進的反應爐宣稱用鈉、熔鹽、氣

不過，這也顯示下一世代需要更好

體來降溫，有別於現行反應爐運

的觀測裝備了！本文就介紹了哈伯

10 科學人 / 2022.01

無孔不入：這套演算法能從不起眼的 地方蒐集驚人的細節。

12 科學人 / 2022.01

NEWS SCAN

即時．深入．多元 全球科學報導新鮮發送！ 科技

空白牆面監視你 機器學習加上影片，能把遭忽視的間接訊號用於監視。 撰文 布希維克（Sophie Bushwick）

盯著任何房間的空白牆面看，你觀察到的很可能只有 油漆顏色。但一項新技術能神不知鬼不覺地掃描同樣的表 面，尋找肉眼看不出來的陰影和反射，加以分析之後判定 一些細節，包括房間裡有多少人，以及他們在從事哪些活 動。這項工具可以從一個空間的局部視野推算出資訊，例 如從角落監看這個空間裡的活動，或是監視某個刻意避開 攝影機視角的人。 當人們在房間內走動，身體會擋住一部份的光，在 牆上產生隱約而難以分辨的「柔和陰影」，色彩明亮的衣 服甚至會反射出模糊的光暈，但主要的環境光源通常掩蓋 了這些微弱訊號。美國麻省理工學院（MIT）博士生夏曼 （Prafull Sharma）說：「如果可以從觀察的畫面中去除環 境光（ambient term），剩下的會是攝影機雜訊，也就是訊 號。」當房間裡有人走動時，夏曼和 MIT 其他研究人員拍 攝了牆面，然後把這段時間內的畫面加以平均，藉此分離 出環境光。這套方法能消除畫面上人們走動時產生的陰 影，只留下主光源，以及其投射在家具或其他靜物所形成 的陰影。於是他們就能即時從影片中剔除上述這些特徵， 只顯示出在牆面上移動的陰影。 接下來，夏曼所屬的團隊在好幾個房間裡拍攝空白牆 面，並為每個房間設計了不同的情境與活動。有些人在攝 影機視角外單獨或成雙成對地四處走動，其他人則蹲伏、 跳躍或揮手。研究團隊把這些影片輸入機器學習模型，教 導各種柔和陰影所代表的動作。完成訓練的系統能即時自 動分析從任何房間裡拍攝空白牆面的影片，判斷房間裡的 人數與這些人所做的動作。他們於2021 年10 月在國際電腦

Alamy Stock Photo (refrigerator and cameras)

視覺研討會發表成果。 雖然這套系統不需校正，就能分析從任何房間所拍攝 的影片，但是在昏暗的光源或有閃爍的光源（例如電視）下 表現不佳。若還要能判讀人數與活動，它必須事先受過訓 練，而且需要高解析度攝影機；普通的數位攝影機會產生 太多背景雜訊，智慧型手機的相機則效果更差。 雖然有其局限，但這項技術凸顯影片和機器學習如何 2022.01 sa.ylib.com 13

科學人新聞 把人類無法察覺的訊號轉換成監視

聲波如何讓硬碟的讀寫頭在硬碟上

架設在你家窗戶上。」他指出：

用途。夏曼說：「如此低強度的訊

輕微晃動，藉此有效地記錄在電腦

「每個人都隨身攜帶智慧型手機，

號可以用來預測資訊，這是非常酷

附近交談的對話。

有些人的家裡有智慧型喇叭，他們

的科學發現。如同我們所證明的，

科學家也研發出以地板為基礎

的汽車還連接網路。企業和政府通

的感測器，能夠偵測腳步造成的振

常不必靠空白牆影片之類的東西來

看似無害卻可能洩露環境秘

動，用於辨識個人身分，甚至診斷

蒐集想要的資訊。」

密的東西，不只是空白牆面。非營

一些特定疾病。這些技術大多仰賴

雖然旁通道攻擊暫時不太會

利機構電子前鋒基金會的技術專家

機器學習來偵測人類無法辨別的模

以一般人為目標，但最終還是可能

賽弗斯（Bennett Cyphers）說：「一

式。隨著高解析度視聽錄製設備與

會應用在真實世界中。賽弗斯說：

般而言，這項技術稱為旁通道攻擊

計算效能變得更加普及，研究人員

「針對任何一種能取得的監視手

（side-channel attack）或旁通道監

可利用各種輸入訊號來訓練系統，

段，軍事和情報機構都會有特定用

視，也就是並非直接利用正在尋找

從經常遭忽視的線索中蒐集資訊。

途。」夏曼同意可能會出現這樣的

的資訊來源（可能超脫一般蒐集資

不過直到目前為止，這些可能

應用，但他也提出一些較無害的用

訊的方式），來獲取似乎無法得知

用於監視的技術似乎沒有讓許多隱

途：舉例來說，車輛在視線不良的

的訊息。」

私權倡導者輾轉難眠。史丹佛大學

地區（例如停車場）可掃描空白牆

旁通道攻擊可以運用一些非常

網路觀測平台的研究學者費佛孔恩

面，做為自動行人偵測系統的一部

不起眼的輸入訊號。2020 年，研究

（Riana Pfefferkorn）評論：「面對

份。一些在探索旁通道攻擊的研究

人員利用各種閃亮物體（包括一袋

這種空白牆面攻擊與其他複雜的旁

人員則建議，這項技術可用於觀察

洋芋片）的反射來重建房間內部的

通道攻擊，一般人應該不用太過擔

年長者，偵測是否跌倒或遭遇其他

影像。聲音與其他物體的振動也會

心。它們是學術研究人員的酷炫把

問題。

產生許多間接資訊，例如一個人敲

戲，交由執法人員投入運用，還有

夏曼表示，如果能夠蒐集到訓

鍵盤所產生的音訊可透露輸入的字

很長的路要走。」賽弗斯同意並表

練的範例，他的系統也可以用於偵

詞。而電腦本身也可以當成麥克風

示，應用於日常生活中「也是很久

測跌倒。但他莞爾一笑道：「我拒

來收音：在 2019 年一項研究中，研

以後的事，即使到了那時候，警察

絕為了蒐集資料，而在 20 個房間裡

究人員研發的軟體可以偵測並分析

還是不能擅自闖入你家，把攝影機

跌倒。」（鍾樹人 譯）

肉眼完全無法做到這件事。」

環境

細菌回收核廢料？ 常見的扭曲甲基桿菌產生的蛋白質，能與核廢料中的兩種有害金屬結合。 撰文

小笠（Nikk Ogasa）

核分裂所產生的 放射性金屬副

蛋白質有助於減輕這種危害。核廢

產物非常之毒，需付出巨大成本，

料最麻煩的兩種成份是鋂（Am）和

費力把它們存放在地底深處久達

鋦（Cm）；這兩種金屬都有特別長

數千年。2021 年 9 月發表在《美

的半衰期，衰變速率長達幾千年，

國賓州州立大學的生化學家科楚沃

國化學學會期刊》（Journal of the

而且因為它們會輻射出大量的熱，

（Joseph Cotruvo, Jr）的說法，為了

American Chemical Society ）的一篇

必須把封存它們的廢料包（waste

避免人類或環境遭到輻射傷害，適

論文提出，一種常見微生物製造的

package）埋得相隔很遠。根據美

當隔離廢料包很重要。他說：「這

14 科學人 / 2022.01

Illustrations by Thomas Fuchs

NEWS SCAN

些化學元素如果出現在我們身邊，

緊密結合，而且親和力比許多金屬

些長壽的放射性金屬。把鋂和鋦分

即使極少量都會造成很大問題。」

高。lanmodulin 與鋂和鋦的結合穩

開隔離之後，需要長期監控與龐大

2018 年，科楚沃和研究團隊

定度，比起親和力次強的分子高幾

空間的核廢料就減少了。科楚沃提

首次指出，一種常見於土壤與植

千倍。目前尚不確定由扭曲甲基桿

議，也可以把捕獲的鋂和鋦回收到

物的無害細菌「扭曲甲基桿菌」

菌所產生的 lanmodulin，是否能自

核燃料裡。

（Methylorubrum extorquens ）會

然結合或清除環境中既有的鋂和鋦

密西根州立大學的微生物學家

產生名為 lanmodulin 的蛋白質。扭

離子（例如核武試驗和廢料洩漏所

雷奎拉（Gemma Requera）沒有參

曲甲基桿菌利用這種蛋白質抓取

釋出的那些離子），這或許是未來

與這項研究，她表示，獲得這項發

自然存在的金屬（通常來自鑭系元

研究的重點。

現真的是機緣湊巧，細菌產生的分

素），以驅動其新陳代謝。

有研究人員提議，把這種蛋

子可以協助清除危險的人造污染。

最近，科楚沃和同事在實驗

白質整合進輻射偵測器與過濾器，

她評論：「這就像玩具，有好多可

室發現 lanmodulin 能輕易與鋂和鋦

以便從封存的核廢料當中抽取出這

能性。」（鍾樹人 譯）

新聞鮮事

一覽世界科技進展 撰文

小笠（Nikk Ogasa）

烏茲別克

沙烏地阿拉伯 在烏姆吉桑（Umm Jirsan）熔岩管內發現 大量成堆遭啃咬的人骨和動物骨頭，研究 指出，大多是條紋鬣狗（striped hyena） 所留下。糞便化石和其他線索顯示，該處 在4500 ~ 150 年前曾是牠們的地下巢穴。

巴拿馬

古生物學家挖掘出一具9000萬年前的恐龍 頜骨，這隻恐龍隸屬於稱為烏茲別克烏魯貝 格龍（Ulughbegsaurus uzbekistanensis ） 的新物種。牠生前重達1000 公斤，牙齒呈 鋸齒狀，很可能是頂級掠食者，牠的存在可 能延後了大型暴龍崛起的時間點。

研究人員在巴拿馬監測 吸血蝠（vampire bat） 時，發現這些嗜血的飛 行動物就算獨自離開棲 所，一旦找到多汁可口 的食物，仍會以高頻聲 波通知同伴。

澳洲 2019 ~ 2020 年澳洲叢林 大火季節的煙使得南大洋 （Southern Ocean）鐵含 量增加，造成大規模的藻 華（algal bloom），面積 比澳洲本身還大。雖然藻 華可消耗空氣中的二氧化 碳，但也會使海洋生物缺 氧或中毒。

法屬玻里尼西亞 透過追蹤數百位島民 DNA 中的 罕見基因變異，科學家重建了 歷史上玻里尼西亞人的遷徙路 線。研究顯示，打造巨型雕像 （例如復活節島的摩艾石像） 的共有傳統，可能起源於法屬 玻里尼西亞的土亞莫土群島 （Tuamotu Islands）。

巴西 30 年來的亞馬遜衛星資料顯示，非法採礦者 入侵原住民土地，在過去10 年增加了五倍。 這些採礦作業導致亞馬遜森林遭濫伐，進而產 生全球 8 % 碳排放量。（張亦葳 譯）

2022.01 sa.ylib.com 15

科學人新聞 動物行為

移動軌跡，這類似於把電影演員的

靈活象鼻大解密

動作投射到電腦合成角色。

象鼻以簡單動作組合成複雜的活動，啟發了機器人相關研究。

種肌肉性靜水構造：沒有骨頭，因

象鼻與人類的舌頭一樣，是一

科西爾（Susan Cosier）

撰文

此能以多種方式活動。這項研究顯 示，公象能以象鼻組合簡單動作，

大象可以控制象鼻做出精準又複

Milinkovitch）說：「大象已演化出

例如捲曲、扭曲及伸長，來達成複

雜的動作，搬動木材就像撿起一片

相當靈活的驚人器官。」他的研究

雜的活動。大象還能讓某段象鼻變

葉子般輕而易舉。研究人員長期設

團隊前往南非的大象保護區，研究

硬，形成假關節。

法解釋象鼻究竟做了哪些動作，

大象如何利用象鼻的靈活度。他們

美國北卡羅來納大學教堂山分

2021 年 11 月發表在《當代生物學》

把反光標記貼在兩隻公象的象鼻

校的生物學家基爾（William Kier）

的一篇論文，運用拍攝電影時常用

上，並在大象面前放置各種物品。

沒有參與這項研究，主要研究象

的動作捕捉技術，揭示部份答案。

當大象搬動這些物品時，研究人員

鼻、舌頭及觸手的運動，他評論：

論文主要作者、瑞士日內瓦

用圍成半圓形的紅外線攝影機進行

「首度發現大象會運用這些更簡化

大學生物學家米林科維奇（Michel

拍攝，捕捉三維空間中這些標記的

的指令，這是相當重要的進展。」

６種運動學策略

吸取

斜向遠端捲曲

垂直遠端捲曲

完全捲曲以抓握及翻轉

如關節般扭曲

捆捲扭曲

取食

16 科學人 / 2022.01

捆捲象鼻

Illustrations by Brown Bird Design

Source: “Elephants Evolved Strategies Reducing the Biomechanical Complexity of Their Trunk,”

by Paule Dagenais et al., in Current Biology, Vol. 31; November 8, 2021

大象常用的

NEWS SCAN

未參與這項研究的新加坡國

寐以求之事。」此研究探討四萬條

利比薩的一個工程團隊就運用這項

立大學機器人專家萊斯奇（Cecilia

象鼻肌肉的協同運作，對於開發新

研究的資料，在 18 個月內設計出類

Laschi）評論：「這是機器人專家夢

型多功能機器人相當有價值。義大

似象鼻的機器人原型。（林慧珍 譯）

上形成群落，然後在濕度足夠、氣

成了吸力，把液態水吸上結冰的表

溫約剛好低於冰點的條件下才會形

面，逐漸向外長成「毛髮」狀。

生物化學

科學剪影

成冰髮。天時地利的條件看似難

研究顯示，當擬黑耳消化部份

得，但也經常發生；一個多世紀以

木材時，會產生一些較大分子的碎

來，這種現象困惑了科學家，包括

片，可做為冰晶生長支架。藉此能

韋格納（Alfred Wegener，在 1912

形成長達 20 公分的冰髮，每一根直

從 這 根 樹 枝 上 生 長 出 的「 毛

年提出地球各大陸曾是單一板塊）

徑只有 0.02 公釐細，有些會捲曲或

髮」，看起來就像雞毛撢子或一簇

等人。直到 2015 年，才發現擬黑耳

呈波浪狀。就算氣溫在冰點上下變

蓬鬆的棉花，甚至像是一小撮白色

在其中扮演的角色。

動，這種冰髮也可能持續好幾天。

撰文 尼莫（Leslie Nemo）

研究人員透過在野外觀察冰髮

一些研究人員猜想，是因為植物內

（及一些在自家花園培養而成的冰

的某些物質有防凍效果，這些微細

這些絲綢般光滑的冰晶鬃毛

髮），對其形成獲得些許了解。在

冰晶才能承受這樣的環境變化。因

（稱為「冰髮」應不為過）是擬黑

合適的氣溫及濕度下，樹枝表面形

此即使氣溫改變，冰晶也不會變

耳（Exidiopsis effusa ）這種真菌的

成冰，而木材孔隙中的水則維持液

形。每年變冷之際，科學家持續記

傑作，擬黑耳先在腐爛的闊葉樹材

態。兩種型態的水之間的溫度差造

錄這神秘冰晶。（林慧珍 譯）

假髮，但其實每一綹都是堅硬而冰

Nancy Morrison Alamy Stock Photo

冷的冰晶。

2022.01 sa.ylib.com 17

NEWS SCAN

神經科學

認為，眼神的接觸與中斷終究促進

眼神交流有助對話？

了對話，霍甄說：「或許中斷對視

談話時的眼神接觸透露了神經同步化的過程。

自己，提出新的個人想法，讓交談

撰文 丹維斯（Lydia Denworth）

能延續下去。」

能讓我們打斷同步化，注意力回到

德國馬克士普朗克精神病學研

交談不僅僅是說話而已，正如瑞

跡象。同樣地，越來越多的神經同

究所的精神科醫生兼社會神經科學

典作家索爾（Annika Thor）寫道：

步性研究也都聚焦於，個人神經活

家希爾巴赫（Leonhard Schilbach）

「它還包括了眼神、笑容和與句對

動的步調如何對於兩人建立社會連

研究社會互動，沒有參與這項研

話間的沉默。」當這些要素串聯在

結有所助益。

究，他評論：「這是一項傑出的研

一起，交談者才會感到最深刻的聯

達特茅斯實驗室的早期研究

究。」希爾巴赫稱讚，這項實驗設

顯示，瞳孔同時放大是雙方都專注

計能模擬自然碰面的情形，而且著

就像好的健談者一樣，美國

的可信指標，也代表著神經活動的

重於自由對話，他認為研究成果顯

達特茅斯學院神經科學家不僅全心

高度同步化。在新研究中，研究人

示「人與人之間的同步化是社會互

採納這概念，還把它提升至新領

員測量對話者在10分鐘內隨意交談

動中一個重要層面，但並不代表是

域。他們提出了一些出人意表的發

時瞳孔放大的情形，發現最初的對

最理想的狀態。」

現：當兩個人在談話時，眼神接

視是共同專注的高峰，而非持續對

在考量眼神接觸的功用後，研

觸與神經活動的同步化如何產生

視。事實上，當你看著對話者的眼

究人員檢視了過去顯示過多同步化

交互作用。研究成果發表於 2021

睛，同步化就急劇下降，等兩人眼

會限制創造力的研究。惠特雷說：

年 9 月《 美 國 國 家 科 學 院 學 報 》

神錯開後才開始回升。論文資深作

「當人們嘗試創新時，都不希望彼

（PNAS ），指出對話者的看法一致

者惠特雷（Thalia Wheatley）說：

此依循守舊，會希望有人說：『我

雖好，但偶爾不同調或許更棒。

「眼神接觸不會引起同步化，反而

們何不試試看這個？我們那樣做會

會擾亂同步化。」

如何？』我們需要有人提出自身獨

繫交流。

人們長期相信，眼神交流有如 黏著劑般能凝聚對話者的心神，缺

為什麼會這樣？惠特雷和論文

乏眼神對視可能是社會功能障礙的

第一作者霍簡（Sophie Wohltjen）

特的見解。」 凝視與同步化的關聯在自閉症 和其他社會互動障礙 精神疾病的研究上有 其重要性。這些發現 也有助於解釋人們進 行視訊交談時遭遇的 挫折：由於相機和螢 幕的角度位置，很難 做到真正的眼神交流

Ryan McVay Getty Images

或中斷。（涂可欣 譯）

心領神會？長時間的眼神 接觸可能會擾亂對話。

2022.01 sa.ylib.com 21

科學人新聞 保育

社區培訓三人使用智慧型手機應用

用 APP 守衛森林

程式上的警報系統，以及巡視森林 並記錄毀損情形。

社區監測結合智慧型手機和衛星數據，遏止人為破壞亞馬遜雨林。 撰文 斯尼德（Annie Sneed）

接下來的兩年裡，這些經過 培訓的受試者受僱擔任森林的監測 員，透過手機應用程式接收每月發

亞馬遜雨林孕育的生物多樣性相

年 7 月的《美國國家科學院學報》

送一次的警報，查看衛星數據是否

當豐富，並封存了大約 1230 億公噸

（PNAS ）。

顯示當地森林受損。監測員會深入

威脅氣候的碳，隨著生態系破壞加

這項研究所調查的秘魯原住

調查警報顯示區域，並巡視其他地

速，努力保護亞馬遜雨林的工作變

民社區裡，非法砍伐、農耕和種植

區的毀損情形，確認損失後，他們

得越來越緊迫。原住民長期嘗試藉

古柯（coca）對亞馬遜雨林威脅甚

會向自己的社區回報，由社區決定

由在土地邊界巡視非法活動及阻止

巨，而罪魁禍首通常是外來者。研

要自行與肇事者交涉或通報政府主

水壩建設等方式保護當地，然而森

究團隊想了解，培訓當地人使用

管機關。

林仍持續快速消失。

連接衛星的「初期森林除伐警報」

研究人員針對所有76個社區這

（early deforestation alert）是否有所

段期間內相同的森林毀損衛星數據

助益。

進行分析。論文共同作者、美國紐

最近一項研究顯示，地面監 測結合衛星數據和智慧型手機技 術，有助於減少亞馬遜雨林遭受人

科學家和 76 個原住民社區合

約大學的政治經濟學家史勞（Tara

為破壞，而且或許也能運用在其他

作，其中有 36 個社區以初期森林除

Slough）表示，他們發現，執行初

森林。這項研究成果發表在 2021

伐警報來監視森林。實驗組的每一

期森林除伐警報計畫第一年，森林 毀損面積降低了 8.4 公頃，

巴西大西洋岸林

比對照組社區平均值少了 52 %。「降低的森林毀損主 要集中在面臨最大威脅的社 區。假如要持續進行此計 畫，把目標放在面臨最大威 脅的社區，應該可避免損失 最多的樹木覆蓋面積。」 計畫第二年的成果較不 顯著，森林毀損面積只比對 照組社區少了 3.3 公頃。研 究人員認為，秘魯政府在那 年發起的反古柯種植措施， 可能同步遏阻實驗組和對照 組社區土地上森林除伐的情 形，因此造成計畫中兩組社 區的差距縮小。 合智慧型手機初期警報系 統來監測亞馬遜雨林除伐 情形，這種追蹤方式前景

22 科學人 / 2022.01

FG Trade Getty Images

專家表示，由社區結

NEWS SCAN

看好。未參與此項研究的美國弗羅

或是其土地範圍內可能擁有珍貴的

席卡耶塔諾（Francisco Hernandez

里達大學森林管理研究人員塔克爾

礦物或石油，而使得外來者入侵伐

C a y e t a n o）是此研究合作的社區

（Catherine Tucker）評論：「所有

林的威脅增加，就算進行監測，效

成員之一，他在一份給 Scientific

森林除伐高風險的社區是否都適

果也有限。

American 的聲明稿上寫道：「我們

用呢？從研究結果看來，值得一

原住民有機會持續他們在試

想在其他社區做相同的事，為全世

試。」但塔克爾指出，某些社區可

驗計畫開始時進行的工作。亞馬遜

界做出貢獻。我們謹代表原住民，

能無法取得這類計畫所需的資源，

河下游帝庫納和亞瓜斯社區聯盟主

向全世界請求支持。」（張亦葳 譯）

生態學

的未來會變得如何，通常沒有把基

植物攝水 深入基岩

岩水納入考量，「該研究指出這不

植物根深柢固，有時為的是鑽入岩層，吸取寶貴水份。

廣泛的角度看待。」倫貝表示，研

撰文 喬斯（Tess Joosse）

究團隊目前正關注當加州面臨嚴重

只是區域性的特殊現象，而該以更

乾旱時，野地植物如何利用所在地

博物學家早已注意到，有的樹根

在2021年 9 月的《自然》，顯示吸取

會向下穿過鬆散土壤、深至堅實

基岩水並不是很多植物普遍採取的

然而，比較軟的根部一開始

基岩內，這些少數個案過去認為

方式。即使在降雨正常的年份，美

是如何鑽進岩石內？史文寧表示，

只是一種新奇的入侵現象。但在

國至少有 24 % 的樹木和灌木經常從

基岩和土壤層有些分散。她解釋，

2013 年，水文學家倫貝（Daniella

基岩層吸水解渴；至於炎熱、乾燥

滲入的雨水長久下來會侵蝕深層基

Rempe）到美國加州北部一處山坡

的加州和德州，樹木利用的水中有

岩，從而產生細微裂縫，可讓指狀

探究時，發現樹根從岩石的孔隙中

超過 50 % 來自基岩。

的根部分支在需要時生長至其內吸

點的基岩水。

吸取了很多水份，水份源自滲入並

基岩水或許能幫助一些樹木

收水份。附於根上的微生物和真

儲集於岩石的地下水。生態水文學

抵抗氣候變遷所造成的旱象，但未

菌，有助於增加根的表面積並且從

家麥考米克（Erica McCormick）是

參與此項研究的德州州立大學生態

最小的縫隙獲取水份。倫貝說：

德州大學奧斯丁分校倫貝實驗室裡

學家史文寧（Susan Schwinning）評

「它們在孔隙內找到美麗的家，地

的成員，她說：「我們想評估此現

論，目前相關研究預測森林在暖化

底下有一整個世界。」（張亦葳 譯）

象的範圍有多大。」因此倫貝 的實驗室團隊決定繪製植物利 用基岩水（bedrock water）的美 國本土地圖。 研究人員結合 2003 ~ 2017 年的大量地質資料，確定美 國哪些地方的森林和灌叢地 （shrubland）底下有植物根部 可達的基岩。接著利用已知的 Oliver Strew Getty Images

降水率、蒸發率和土壤含水 量，計算出未包括在內的循環 水量，這些水原先很可能儲集 在深層岩石中。研究結果發表

深入地底：樹根可伸至土層之下獲取水份。

2022.01 sa.ylib.com 23

科學人新聞 遺傳學

黑虎凸顯瀕危跡象 這種大型貓科動物的罕見條紋，顯示了棲地破碎化。 撰文 拉曼（Spoorthy Raman）

老虎確實可改變 牠們毛皮的條

認這個遺傳改

紋，印度西米利波的老虎保護區就

變的普遍性，

有多隻老虎變裝。牠們因遺傳突變

以及為什麼在西米利波保護區外的

而使條紋異常粗寬且併合，稱之為

老虎不具這種變異。

「這是令人驚訝的發現。」 分子生態學家拉馬克利希南

黑虎。一世紀前當老虎數量眾多

科學家已經知道 t a q p e p 的變

（Uma Ramakrishnan）是論文資深

時，黑虎相當罕見，然而現在西

異，會造成貓的寬紋和帝王獵豹獨

作者，十多年來的研究顯示印度老

米利波虎群卻有 1/3 為黑虎。2021

特的大斑塊條紋，不過這些圖案非

虎多樣性日益減少，她認為這是研

年 9 月《 美 國 國 家 科 學 院 學 報 》

常罕見，需要父母的基因都帶有對

究生涯中「最令人激動的發現」，

（PNAS ）的一篇新論文指出造成

應的突變。新研究發現，西米利波

提供了明確可觀察的證據，顯示印

這種獨特條紋模式的遺傳成因，並

12 隻老虎的樣本中有10 隻帶有至少

度各區域虎群的棲地破碎化。

揭露瀕危貓科動物的演化進行式。

一個特定變異的 taqpep ，其中四隻

未參與研究的美國羅徹斯特大

印度國立生物科學中心的研究

是具有兩個變異基因的黑虎。值得

學演化生物學家陳（Nancy Chen）

人員為在動物園出生的三隻黑虎和

注意的是，保護區外採集的 395 隻

評論，這項研究蒐集的大量數據

毛色典型的父母進行基因組定序，

老虎的樣本中沒有任何樣本帶有突

「為未來研究瀕危老虎提供了迫切

追蹤到 taqpep 基因一個微小的改變

變基因，顯示西米利波保護區的虎

需要的基準線。」雖然我們仍不清

造成了黑虎的條紋模式。接著他們

群相當孤立，不曾與保護區外的老

楚西米利波保護區老虎獨特的條紋

耗費數個月行走 1500 公里，在印度

虎交配，這群老虎已經保持遺傳改

對牠們是有益或有害，但這些條紋

各叢林採集老虎的糞便、毛髮、血

變久達數代。論文第一作者、分子

顯示牠們只能在小群體繁殖、而陷

液和唾液。分析這些樣本有助於確

生態學家薩葛（Vinay Sagar）說：

於瀕危的事實。（涂可欣 譯）

研究人員在 2021 年 8 月《自

微生物學

大腸桿菌合成彈性蛋白

然．通訊》詳述這項新研究，他們

肌聯蛋白可打造成彈性纖維。

的環狀質體（plasmid）引入大腸桿

撰文 張康妮（Connie Chang）

菌，刺激它製造肌聯蛋白。論文共

把經由基因改造、帶有 DNA 指令

細菌很快就會被徵召組成紡織材

室製造的大多數分子大上幾十倍。

化學家薩金特（Cameron Sargent）

料工廠。研究人員開發出一項新技

由於大腸桿菌較易控制且複製

指出，製造如此大型蛋白質會消耗

術，利用常見大腸桿菌來合成肌聯

快速，科學家利用它來製造許多物

細胞資源，如果質體指示大腸桿菌

蛋白（titin），未來將可利用肌聯蛋

質，例如生物柴油和藥劑。然而直

一次合成整個蛋白質，大腸桿菌將

白製造柔韌的纖維，用途包括醫用

到最近，合成較大蛋白質仍遙不可

會移除或切短質體來逃避這重擔，

縫線和抗衝擊或生物分解的織品。

及，畢竟肌聯蛋白比大腸桿菌自然

因此團隊設計讓大腸桿菌製造較短

研究人員說，肌聯蛋白比過去實驗

製造的蛋白質大將近50倍。

的蛋白質片段，但這些片段能在大

26 科學人 / 2022.01

Rajesh Kumar Mohapatra Nandankanan Biological Park

同作者、美國聖路易華盛頓大學生

NEWS SCAN

麵來比喻纖維中肌聯蛋白分子的大

學化學工程學家楊允貞（Yun Jung

當科學家從大腸桿菌中萃取出

小和排列，他說：「分離長麵條比

Yang，音譯）評論：「研究人員能

肌聯蛋白後，把高濃度蛋白質溶解

短麵條更難，因為越長的麵條彼此

讓人工蛋白質表現出天然肌聯蛋白

於有機溶劑，然後用針筒把溶液注

間有越多的交互作用。」研究人員

的真實機械特性，令人讚歎。」

入水浴槽，讓蛋白質沿著新織的紡

發現，肌聯蛋白韌度的關鍵在於那

研究人員現在可應用這項製

絲串連組合，這個壓製過程的靈感

些交互作用對壓力的反應：當纖維

程於其他大型蛋白質，試驗更多實

來自蜘蛛分泌牽引絲的方法。肌聯

受力拉扯時，分子內部鍵結會先斷

用的生物材料，例如提供跳蚤彈跳

蛋白纖維成品的強度和韌度都超過

開，並吸收大部份外力的能量，直

動力的彈性聚合物節肢彈性蛋白

天然肌纖維。

到最後纖維間的鍵結斷開。

（resilin），或覆蓋在鮑魚殼上堅韌

腸桿菌內自動連結起來。

薩金特用一鍋糾結的義大利

未參與這項研究的南韓仁荷大

的珍珠層。（涂可欣 譯）

太空科技

訊號已經變得非常容易。「這只需

隨時聽令的 新衛星

要一台干擾發射機（jammer），有

它能執行多款應用程式並快速切換，

是刻意為之，其他時候則是其他無

創造了商業應用的新可能。

線電設備的意外干擾。」

些發射機不到100 美元，先前幾乎 都是一些國家在干擾衛星訊號，現 在連小型組織都能這樣做。有時候

匹 羅 表 示 ， 強 加 密（ s t r o n g

撰文 卡迪克（Dhananjay Khadilkar）

© ESA S. Corvaja

encryption）能保護衛星的軟體不受

企業、政府與其他使用者很快就

駭客攻擊。瓊斯指出，一般來說，

能直接存取衛星上的儀器，在衛星

衛星相當安全，因為它們要處理軍

飛行途中指派新任務。根據歐洲

事服務；多數的問題是源自於使用

通訊衛星組織量子衛星（Eutelsat

者犯錯，例如沒有妥善設定密碼。

Quantum）計畫經理匹羅（Frédéric

為了規劃任務，使用者可以

P i r o）的說法，這枚量子衛星在

人造衛星工業協會資深政策主任瓊

透過專用的應用程式來選擇任務的

2021 年夏天從法屬圭亞那的庫互

斯（Therese Jones）評論，這枚量子

涵蓋範圍與負載量。匹羅說：「軟

（Kourou）升空，是全球第一枚可

衛星「擅長行動通訊應用，例如可

體會計算這些參數並傳給這個太空

以在軌道上完整再程式化的商用衛

根據需求即時把通訊頻道重新分配

載具。這一切都會在電信商未參與

星。可調式天線、可重組的傳輸光

給飛機、船舶或地面上的車輛。」

的情況下自動完成。更有甚者，使

束以及客製化的電子組件，讓這枚

八道射頻波束讓它能和移動中的訊

用者可以預先設計不只一款應用程

衛星可以在離地約 3 萬 6000 公里的

號源保持通訊，「而擁有一道寬廣

式，之後只要按一下按鈕就能在兩

高空執行多款應用程式，而且在幾

波束的傳統衛星比較難處理這種狀

者之間切換。」

分鐘之內就能切換。

況。」瓊斯並未參與這項計畫。

這枚量子衛星是在歐洲太空總

歐洲通訊衛星組織表示，政府

這枚量子衛星也可以偵測並處

署（ESA）與其他組織的公私合夥

可以利用這枚量子衛星執行災害安

理可能會干擾訊號的異常傳輸，自

之下開發完成的。匹羅指出：「有

全和邊境監測這類任務，而私人電

動改變波束的頻率或功率來避免中

了這枚量子衛星，我們成功降低了

信商可藉此在空中和海上提供電信

斷。瓊斯表示，這很重要，因為以

這項新技術在商業應用上的門檻與

服務。根據位在美國華盛頓特區的

相同頻率發射「雜訊」來干擾衛星

負擔。」（鍾樹人 譯） 2022.01 sa.ylib.com 27

形上集

Concepts 高涌泉 台灣大學物理系教授， 最新的科普文集是《非物理不可》。

理解是從更高的層次看清知識之間的關聯。 撰文 高涌泉

因

為發現 J/ĩ 介子（由魅夸克與反魅夸克組成的介

但是言下之意，也是期許他人不要只滿足於「知識」。

子）而獲得1976 年諾貝爾物理獎的丁肇中，對於

如果「知識」與「理解」涵蓋了科學的內容與活

他怎麼會進入實驗粒子物理這一行，講過這樣的故事：

動，我們就有了一種了解科學到底怎麼運作的觀點。首

他在學生時期，本來也和很多有志年輕物理學家一樣，

先，絕大多數（實驗與理論）科學家所從事的工作就是

想投入理論物理研究，在猶豫之時，跑去徵詢老師烏倫

找尋、累積新知識（無論這些新知識的價值高不高），

貝克（George Uhlenbeck，以提出電子自旋假設聞名）

所用的方法就是實驗、觀察與邏輯推理（含計算），這

的意見；烏倫貝克對他說，能做出有用研究的理論物理

種工作基本上有跡可循。大體上就是模仿前輩的手法，

學家不多，一位普通的實驗學家對於科學的貢獻比一位

改進他們的工具，更深入地探究先前尚未澈底了解的領

普通的理論學家要來得大，這番話丁肇中聽進去了，才

域，當然也有人發明新的實驗儀器或新的計算辦法，

決定走上實驗物理之路。

但目標同樣是找出可重複驗證的新結果，亦即挖出龐

我在 2016 年10月號〈實驗學家 vs. 理論學家〉一文

卡赫所說的石頭。另有少數人（其實也只有少數人做到

介紹過上述故事。在那裡，我還引用了數學大師龐卡赫

了），他們的野心是理解前一批人所發掘的規律，也就

的話：「科學是建立在事實之上，就好像房子是用石頭

是蓋起龐卡赫所說的房子，而他們也可能因此發現新

所建造，但是就如同房子不僅是一堆石頭而已，僅有

知識。有意思的是不同人可能依據不同的直覺（或洞

一堆事實也不是科學」，並解釋以龐卡赫的石頭比喻來

見），用同樣的石頭蓋出外觀截然不同的建築（例如波

說，烏倫貝克的意思是，與其眼高手低蓋不出漂亮房

動力學vs. 矩陣力學）。

子，不如踏實當個挖石工人。

我必須強調，烏倫貝克低估了普通理論學家的貢

最近幾個月，我在專欄「形上集」談論了一流數學

獻，儘管他們離愛因斯坦很遠、未必有值得記上一筆的

家（阿提亞、陶哲軒）與生物學家（諾斯、布藍納）對

創意，但是對於釐清實驗結果還是有幫助的，所以他們

於學問的層次的看法：首先，學問的基礎內容是知識

微小的貢獻不見得亞於普通實驗學家。大家要了解多數

（即事實），例如諾斯與布藍納說的實驗數據、阿提亞

實驗學家離法拉第或拉塞福也很遠。

與陶哲軒所說的證明（定理、方程式之解）；但是僅僅

我所描繪的科學社群圖像，和我不久前談論過的

認知到事實不能令這些人滿意，他們更希望能夠「理

孔恩在《科學革命的結構》中的說法，有幾點差異。其

解」這些知識，也就是能夠從更高的層次看清知識之間

一，科學家在累積知識時，受到所謂「典範」的制約，

的關聯，亦即能夠尋得一套理論來恰當地安置種種知

其實有限，因為隨著知識之網越來越密，很多過去因為

識，阿提亞的指標理論（Index theory）與達爾文的演化

無知而沒想到去探究的東西，也越來越少。其二，科學

論就是例子。然而取得理解需要洞見，而阿提亞說這是

家建構的理論，有大有小，如何辨別何者大到可稱為革

「很困難的事」。

命，何者不是，有其主觀性，沒有絕對答案，所以科學 革命之說不是必要之事。其三，不同理論可能因對於建

的見解，其實與阿提亞、諾斯等人的想法類似，他們的

材有不同的安排，而有不同的外觀，但談不上所謂的不

差異是烏倫貝克要丁肇中務實一些，而諾斯要生物學家

可共量。對於某些理論，大家儘管好惡不同，但大半科

勇敢一些。阿提亞沒有明講他對於年輕數學家的建議，

學家有能力依需求進出各種理論。

28 科學人 / 2022.01

影像來源：高涌泉

前面提到物理學家烏倫貝克對於「實驗 vs. 理論」

遇見不凡心智、 追隨偉大步伐的26條道路

一談到愛因斯坦（Albert Einstein, 1879~1955），我 們都會不自覺莞爾而笑，腦中總有關於這位天才的 趣事可與他人分享，吐出舌頭的模樣、乘著光束的奇 妙景色、時間旅行……這位20世紀的科學明星不僅 深深影響當代的科學進展，他的創新點子更是深植 現代科技。當他的粉絲，你永不孤單，即使到了21世 紀，仍有許多科學家視他為偶像，試圖揭開統一場論 的面貌，實現他未完成的理論。這本特輯帶你走進愛 因斯坦的時空，看見他的傳奇、他的心智，以及他的 偉大夢想。 精采單元

關於這位天才•他的創新點子•未完成的理論

特別邀請 台灣大學物理系教授

高涌泉

專文導讀

每冊定價380元 規格：菊八開

全彩印刷

教科書之外

Beyond the Textbook 陳文盛 教育部終身國家講座及陽明交通大學榮譽教授， 所著《線索》、《孟德爾之夢》均獲吳大猷科普獎 佳作的肯定。

孟德爾實驗所涉及的性狀極可能真的和特定染色體有關聯。 —波威利（Theodor Boveri，20世紀初德國生物學家） 撰文、插畫 陳文盛

世紀初，沉寂 35 年的孟德爾遺傳研究獲得重

傳研究取得正確的解答。

視。生物學家開始仿效他，用不同生物進行雜

在摩根的果蠅實驗中，兩個親代 AABB 和 aabb 交

交實驗。沒多久就發現有些實驗結果並不符合孟德爾

配，得到 AaBb 的 F1。F1 把 A/a 和 B/b 傳到配子的時

的一項學說，就是後人所稱的「獨立分配律」。

候，如果是獨立分配，AB、Ab、aB 和 ab 四基因型的

孟德爾在豌豆雜交實驗中發現，突變基因（他稱

配子比例應該都一樣，各佔大約1/4。結果他們看到的

為「性狀」或「因子」）從親代傳到子代的過程是獨立

大部份配子都是親代型的 AB 和 ab，重組的 Ab 和 aB 都

的、各走各的，互相不影響。

顯著低於 1/4。摩根提出正確的解釋：A/a 和 B/b 鄰近位

例如，孟德爾用種子圓形

在同一條染色體上，所以原來就在

（ 基 因 型 R R ）和 黃 色（ 基 因

一起的 A 與 B（或 a 與 b）很容易

型 YY）的純種，與種子皺狀

就聯鎖在一起，分配到同一個配

（基因型 r r）和綠色（基因

子；少數新組合（Ab 和 aB）的

型 yy）的純種交配，得到的

出現，是因為減數分裂過程

第 一 子 代（ F 1 ）都 是 圓 黃

中兩對基因之間偶爾發生的

（RrYy； R 和 Y 是顯性， r

交換（crossover）。

和 y 是隱性）。

孟德爾研究了七個基因

他讓 F1 自交得到 558 株

突變，為什麼都沒有觀察到

第二子代（F2），結果出現

聯鎖？有些人說：孟德爾很

四種性狀組合，除了圓黃和

幸運，豌豆有七對染色體，

皺綠這兩株親代的性狀，還

而他研究的七個基因都剛好位

有圓綠和皺黃的新組合，即重組（recombination），它

在七條不同染色體上，所以就呈現獨立分配。這個解釋

們的數目分別是圓黃 315 株、圓綠 101 株、皺黃 108 株

很方便。但是七個基因剛好位在七條不同染色體的機率

和皺綠32株，接近 9：3：3：1的比例。

只有0.6 %（7! / 77），孟德爾的運氣有這麼好嗎？

從這些數據，孟德爾推論，種子的圓皺和黃綠兩

孟德爾死後，他的研究材料大部份都被銷毀，後來

個性狀分配到子代的過程是獨立的，互不干擾。他另

的科學家只能根據自身時代可以取得的豌豆品種，進行

外測試了幾組其他性狀，也得到類似結果。他在論文

傳統和分子遺傳的研究，猜測這七個突變基因所在的位

總結說：「雜種結合時，兩株原始親株中各性狀的分配

置。現在學界的共識是，這七個基因位在四或五條染色

獨立於其他性狀。」

體上，其中有二或三條染色體上有超過一個孟德爾研究 的基因。這些位在同一染色體上的基因為什麼不會呈現

現，有些 F2 沒有出現預期的 9：3：3：1 比例，反而大

聯鎖呢？摩根的學生史特蒂凡特（Alfred Sturtevant）提

部份都是兩個親代的組合，重組特別少。面對這些違

出一項合理假設，就是染色體上單位區域中發生交換的

背獨立分配律的困擾，研究人員提出不同假設，都不

機率大致一樣，兩對基因之間的距離越大，發生交換的

令人滿意，一直到摩根（Thomas Morgan）才在果蠅遺

機率也越大。

30 科學人 / 2022.01

影像來源：陳文盛

20 世紀初的孟德爾追隨者在雙性狀雜交實驗中發

教科書之外

Beyond the Textbook

染色體的交換可能產生基因的重組，所以基因的重

孟德爾的論文中只描述兩套雙性狀雜交的 F1 和 F2

組頻率反映它們之間的距離。根據這個假設，他把果蠅

詳細分析。根據現在的豌豆遺傳地圖，其中一套掌管

性染色體上六個基因排列成一幅遺傳地圖。

種子圓皺的 R / r 和掌管種子黃綠色的 Y / y 位在不同染色

但是，交換不等於重組，交換是染色體發生的事

體上；另一套掌管花朵紫白色的 A / a 和掌管植株高矮的

件，重組是基因的重新組合。交換不一定會產生重組，

LE / le 也位在不同染色體上，所以這兩組雜交結果當然

因為交換可以發生多次。交換一次造成兩對基因的重

都是獨立分配。

組，交換兩次則相當於沒有交換，因為第二次交換抵消

至於其他性狀，他也有做雙性狀或三性狀的雜交，

了第一次交換形成的重組。廣義來說，奇數次的交換產

但是論文沒有列出所有組合，而且沒有提到分析了多少

生重組，偶數次的交換不產生重組。

子代植株，只說比較少。他在論文中提到這些雜交「都

當兩對基因距離很近，發生一次交換的機率很低

產生大約相同的結果」。

（例如 0.1），發生兩次（0.01）或更多次交換的機率就

孟德爾的七個基因中，同在一條染色體而且距離

低到可以忽視；這兩對基因會呈現聯鎖，沒有問題。兩

近到足以出現聯鎖的似乎只有兩對：R / r（種子圓皺）

對基因要相隔多遠，多數次交換的機率才不能忽視呢？

與 GP/gp（豆莢顏色），以及 LE / le（植株高矮）與 V /

我用統計學的卜瓦松分佈（Poisson distribution，又譯帕

v（豆莢圓凹）。孟德爾有做 R / r 與 GP / gp 的雙性狀雜

松分佈）計算一下：當平均交換次數是一次，發生偶

交，但是沒有提供 F2 的數據。根據後人的分析，R / r 與

數次交換（包括 0 次）的機率比奇數次的機率多 0.14；

GP / gp 間的重組頻率大約0.36，所以F2 的分配比例會是

當平均交換次數是兩次，偶數和奇數的差異就降到

9.6 : 2.4 : 2.4 : 1.6，和9 : 3 : 3 : 1相差不大。估計孟德爾

0.017，已經落在一般遺傳實驗的統計誤差內。所以當

必須分析大約 200 株的 F2 才能在統計上顯著區分兩者。

兩組基因之間的距離大到很容易發生平均至少兩次的交

他大概沒有分析這麼多。

換時，重組和不重組的發生機率大約各半（0.5；也就 是AB、ab、Ab、aB約各佔1/4），不就是獨立分配嗎？

至於 LE / le 與 V / v ， 它們的距離更近，不過孟德爾 也沒有看到聯鎖，原因可能有二，其一是他分析的子代

總之，當兩對基因的距離很小，它們之間的重組頻

植株也一樣太少，不足以在統計上顯著看出聯鎖；其二

率可以準確地反映距離，但是距離拉長的時候，重組頻

是他研究的圓皺豆的基因不是 V / v，而是位在另一個染

率就開始趨近 0.5（但是不會超過 0.5），這時兩個基因

色體的P / p。p 突變和 v 突變一樣都會使豆莢失去厚壁組

就開始失去聯鎖關係，呈現獨立分配了；也就是說，符

織而壓縮成皺豆。真相到底如何？時光無法逆轉，我們

合獨立分配的基因，不一定要位在不同染色體上。

大概永遠無法知道。

後來的遺傳學家把染色體上發生 0.01 交換機率的距

總之，獨立分配律不是定律（孟德爾從未宣稱任何

離定為「分摩根」（centimorgan, cM），紀念摩根。史特

定律），而是特例。基因位在不同的染色體上，固然就

蒂凡特發表的論文中，根據重組頻率畫出來的遺傳地

獨立分配；位在同一條染色體上但距離很遠的基因，也

圖上，六個基因的距離不等，最短的0 cM（沒有發現重

會獨立分配；距離夠近才會呈現聯鎖。

組），最長的（第一個與第六個基因之間）為56 cM，這

所以，孟德爾的運氣應該沒有好到七個基因都剛好

不代表它們的重組頻率是 0.56，因為重組頻率不可能超

在不同染色體上。或許我們可以說他運氣好，沒有同時

過0.5。

觀察到獨立分配和聯鎖現象，不然不一致的結果會讓他

這 56 cM 是出於第一個和第二個基因、第二個和第

很頭疼，可能無法完成論文。

三個基因、第三個和第四個基因、第四個和第五個基

有件事孟德爾倒是真的運氣不好，因為豌豆之後，

因、第五個和第六個基因共五個較短距離的總和。同

他開始研究山柳菊的遺傳，未料到山柳菊奇特的無性生

理，我們現在看見有些遺傳地圖上的基因距離甚至超過

殖習性讓他栽了個大跟頭（參見 2018 年 8 月號〈科學之

100 cM，也是同樣是加起來的總和。

道必有挫折〉）。 2022.01 / sa.ylib.com 31

網上世代

Online Generation 葉平 Google Quantum AI軟體工程師。

軟體貨櫃太多怎麼管？讓有經驗的船長帶你航向偉大的航道！ 撰文 葉平

者在 2020 年 5、8、11 月號及 2021 年 3、6 月號專

的企業機密，在研討會上也保密到家。但這件事在矽谷

欄「網上世代」談了現代大型網站普遍採用的微

其實是公開的秘密，因為從 Google 跳槽到其他公司的

服務架構，具有易於部署和擴充的優點。早期各家網

工程師都知道 Borg。有些工程師在新公司就開始建構

站公司都是自行圍繞著軟體貨櫃（container，亦稱「容

類似Borg 的系統，例如推特（Twitter）就有。為何會從

器」）技術，搭建部署、互連、監控、容錯、規模化的

企業機密 180 度轉變成開放源碼，且不論原因，在世界

系統，以發揮微服務的優點。這些系統必須具備很多功

各地開枝散葉的前Google 工程師可是興奮不已。

筆

能，例如偵測虛擬機的當機而立即重啟、讓其他微服務

Kubernetes 很快就成為全世界活躍度前五名的開源

能找到並呼叫新啟用的微服務、在流量上升下降時自動

專案，在 2015 年釋出 1.0 版時，也同時在 Linux 基金會

增加或減少軟體貨櫃、把流量導引到適當的軟體貨櫃避

麾下成立「雲端原生運算基金會」，推進雲端原生的技

免系統負載不平衡，或是把正式上線的服務和測試用的

術和生態系，之後更在2018年由基金會接手其運作。 Kubernetes 的技術內涵既廣且

服務隔離……。這類系統有好幾個 名稱，例如貨櫃管理系統、貨櫃編 排（orchestration）系統。 和單台電腦類比，每個搭載微 服務的軟體貨櫃就像是執行中的瀏 覽器或文書編輯這樣的程式，而這

Kubernetes會做出 適當的操作，讓所有 軟體貨櫃和微服務 達到想要的最終狀態。

深，沒辦法在此文中全面介紹，這 次只談其中一個重點：宣告式管 理。Kubernetes 使用者在管理軟體 貨櫃時可以宣告想要整個系統達到 的最終狀態（end state），而不必撰

些管理、啟動、關閉、串連微服務的系統就像是作業系

寫達到最終狀態所需的指令或程式，Kubernetes 系統會

統。換句話說，各個網站公司都在開發自己的雲端作業

檢查目前所有軟體貨櫃的狀態（例如執行某個微服務的

系統，讀者或許能想像其工作之繁複。

軟體貨櫃個數、網路介面埠號、執行檔的版號……），

Google 內部從 2000 年代早期就有自己的雲端作業

若有差異，Kubernetes 就會做出適當的操作讓所有軟體

系統，一開始是為了解決搜尋服務規模化的問題，慢慢

貨櫃和微服務達到想要的最終狀態。這大幅簡化了管

演變為各種服務均能使用的系統，這個系統稱為 Borg

理，因為管理員幾乎可以閉著眼睛要求 Kubernetes 操

（「星艦迷航記」影迷應該都記得 Borg）。Google 在

作，不管目前整個系統是在什麼狀態，甚至不必擔心忘

2014年發佈了 Kubernetes開放源碼專案，是基於在Borg

記已經下過指令、又多下一次指令會把系統弄壞。

上累積十幾年的經驗重新建構的一套雲端作業系統，可 以用來管理最流行的Docker軟體貨櫃。

經過六、七年的改進，現在 Kubernetes 不只可以管 理在雲端的軟體貨櫃，也可以管理在企業內部的軟體貨

據 Google 網站的解釋，Kubernetes 是希臘文「船

櫃，而所有雲端平台、Linux 廠商或有規模的系統整合

長」的意思，負責把一整船的貨櫃安全送達目的地。因

業者也都支援 Kubernetes，儼然成為軟體貨櫃管理作業

為這個字太罕見，經常縮寫為 K8s（K 開頭、中間有 8

的業界標準。

Kubernetes 一出現就引起網站開發界極大的注意， 因為在這之前 Google 一直把 Borg 當成核心競爭力之一 32 科學人 / 2022.01

透過開放源碼，Kubernetes 從不可對外人言的企業 機密，成為雲端開發的技術標準，也加速了雲端原生運 算開發的普及。

影像來源：葉平

個英文字母、s結尾）。

了解AI、網路行為、 新奇科技、數位教育的28種面向

我們正處於一個世代的轉捩點，「機器 學習與巨量資料」將賦予電腦前所未 見的智慧。 台灣大學資訊工程學系教授

林守德 專文導讀

「科技始終來自於人性」，說明了科技應該貼近人 性，但事實上，反倒是現代人已經離不開科技。透 過社群軟體聯繫情感、不時查看臉書、LINE一下朋 友，而人工智慧、巨量資料、大規模開放式線上課 程……這類科技更是全面滲透你我的生活。未來， 科技將如何改變我們的行為？如何翻轉下一代的教 育模式？又帶來哪些創新？掌握本書，數位生活將 不再迷惘。

每冊定價380元 規格：菊八開

全彩印刷

談心說理

Oh My Mind! 曾祥非 台北醫學大學心智意識與腦科學研究所教授兼所長。 主要研究大腦處理視覺訊息的歷程中注意力和意識 所扮演的角色，期望發掘有效提升認知功能的方法。

家長協助孩子培養自制力，孩子就不易因電玩而受負面影響，且可能獲得認知益處。 撰文 曾祥非

年韓國一名24歲男子因連續打電玩 86

（action video games, AVG）來分析，AVG 通常以槍戰

小時，命喪網咖，被認為是全球首位

為劇本，遊戲節奏較快、型態較為暴力。

因線上遊戲成癮而死亡的案例。2018 年世界衛生組

目前認知科學主流上認為 AVG 對注意力是有好處

織（WHO）宣佈，在第11版《國際疾病分類》（ICD-

的。2015 年德國研究團隊發現，玩家的視覺注意力和

11 ）中，正式納入「遊戲成癮」（gaming disorder）為

切換速度普遍比非玩家來的好。其實目前許多研究團隊

精神疾病。接連發生許多事例後，越來越多父母擔憂

嘗試利用 AVG 來訓練特定注意力。2013 年義大利團隊

電玩與遊戲成癮的關聯。然而 2013 年美國精神醫學協

以 AVG 訓練失讀症兒童的視覺注意力，結果顯示，僅

會（APA）出版的《精神疾病診斷與統計手冊第五版》

僅 12 小時的訓練（一次 80 分鐘，共九次），即可在兼

（DSM-V ），僅把遊戲成癮列於「待觀察」名單中。心

顧閱讀理解力的情況下，增加孩子的閱讀速度。

理學界過去20 年為此議題爭執不休。

然而，AVG 對注意力的集中就不太有益處。2010

我們首先要思考如何定義「成癮」與「玩太久」？

年美國愛荷華州立大學團隊追蹤 1323 名兒童 13 個月，

目前許多研究把臨界點切在每天兩小時，多於兩小時定

由家長記錄孩子看電視或打電玩的時間，注意力和學業

義為重度使用者（但不一定成癮，且需依個人生活型態

表現則由學校老師記錄。研究發現，家長與老師記錄的

調整界定時數）。而當涉及成癮，並不是單用打電玩時

項目具有關聯性，但打電玩並沒有比看電視來得更差或

數即可定義，需納入玩家對於電玩的依賴性指標，包括

更好。上述兩項研究的結論雖然看似不同，其實是一體

失控表現、日常生活功能受影響、持續（例如超過半

兩面：AVG 由於節奏快，需要玩家短時間內處理大量

年）而非短期現象（例如寒暑假打電玩時數增加）。

感官訊息，因此對於提升在空間快速移動和任務間靈活

其實就像喝咖啡，重度喝咖啡者可回想，不喝時會

轉換所需的注意力，似乎是有益的；相對地，在課堂這

出現戒斷症狀嗎？喝咖啡的需求是否已影響到日常生活

種慢步調的情境下，玩家較容易恍神、注意力不集中。

（例如為了買咖啡而在重要會議遲到）？上述狀況是否

目前大部份研究沒有發現 AVG 與暴力傾向有關。

持續一陣子？同樣地，孩子不打電玩時會焦慮嗎？打電

最近英國牛津大學的研究甚至指出，打電玩的時間與幸

玩的需求已影響課業成績？持續一陣子了嗎？這些問題

福感有正相關；當然，相關性不代表因果關係，在這項

有助於釐清孩子是輕度休閒玩家、重度玩家，還是步入

研究中，電玩時間與幸福感都來自玩家的「動機」。從

依賴性階段的成癮玩家。在上述較嚴謹的定義條件下，

這項研究可看出，對自身生活更主動積極的人，通常幸

國家衛生研究院於 2018 年調查台灣10 ~ 18 歲青少年玩

福感較高，也較容易在生活中嘗試新事物，包括電玩。

家，發現電玩和線上遊戲成癮的盛行率約為3.1%，高

綜合而言，AVG 似乎對休閒玩家無不良影響，事

於西方國家的 1 %。針對這 3.1% 的成癮玩家，由於生活

實上，短時間且有節制地打電玩，不但可強化視覺注意

功能和該履行的責任已受到影響，有必要尋求協助。

力，也可紓壓。電玩如同電視或任何電子產品，一旦無 法控制使用時間，就可能掉入不可自拔的依賴程度。家

其是青少年），難道電玩沒有任何負面影響嗎？對此，

長不妨思考，如何有效地與孩子在打電玩時間上達成共

心理學家著重三大面向：注意力、暴力傾向，以及幸

識，以及培養孩子的自制力，讓電玩成為生活調劑，而

福感（psychological well-being）。本文針對動作電玩

非阻力。

34 科學人 / 2022.01

影像來源：曾祥非

再來需要思考的問題是，對於沒有成癮的玩家（尤

洞悉、連結、療癒自己和他人的小宇宙

每個人都身兼許多社會角色，我們與人緊密相連，同時又是獨立個 體，如何融入人群又不失自我、在職場適得其所、伴侶感情升溫？我 們看、聽、感知外在世界，這些感官經驗如何影響個人記憶、思考與 行為？陷入人生低潮如何因應？親友如何陪伴走過情緒風暴？現代醫 學如何解釋與治療身心疾病？ 本書從神經科學、心理學和社會環境切入，了解心智運作機制，使我 們更加認識「人之心」。

精采單元

人與人•感知與思考•失序與撫慰

特別邀請 中原大學心理學系副教授

鄭谷苑 專文導讀

每冊定價380元 規格：菊八開/全彩印刷

36 科學人 / 2022.01

物 理 學

測量緲子搖晃的實驗結果與理論計算不相符， 這意味了自然界或許存在著 重力、電磁力、強力、弱力之外的新型交互作用。 撰文 卡芮娜（Marcela Carena） 繪圖 柯特（Maria Corte） 翻譯 高涌泉

2022.01 / sa.ylib.com 37

卡芮娜（Marcela Carena） 美國粒子物理學家、費米國家加速器 實驗室理論組主任、芝加哥大學物理系 教授，也是芝加哥大學費米研究院與 科維理宇宙物理學研究所的成員。

多年以前，有一次我在離開歐洲核子研究組織

寫。費米實驗室的這項實驗計畫是為了要證實 2001 年

（CERN）的物理實驗室之後，坐上高速鐵路火車穿越

的實驗結果；當年那項實驗發現了一些緲子搖晃效應的

瑞士與德國的邊界，從車廂窗戶往外看，我被飛逝而過

誘人跡象，那正是我所期待的。那項實驗產生的數據不

的景色迷住了：一對青年男女相擁於無人的月台、一位

足以確認這些跡象，但是現在緲子 g - 2 實驗的發言人波

老人站在少了一個輪子的生鏽推車旁邊、兩個女孩在蘆

利（Chris Polly）就要揭示大家等待已久的第一輪實驗

葦叢生的池塘中涉水前進。每個景象都只是幾格閃爍的

結果。我興奮地看著他展示一堆新證據，它們符合先前

畫面，一閃而過，但是已經足以讓我想像怎麼填補一個

的實驗結果，兩者都意味著現今的理論無法說明緲子的

故事。

行為。有了這兩項實驗的結果，我們已經快要跨越物理

我剛剛寫完一篇關於緲子（m u o n，這種基本粒

學家對於「新發現」所設定的嚴格統計門檻。

子類似電子，但比電子還重）的理論論文，正有待粒

到底什麼是搖晃效應？讓我和其他物理學家那

子物理界同儕嚴格審查。當我從車廂窗戶往外看時所

麼著迷？它所涉及的是，緲子在穿越磁場時如何自旋

產生的一些感想，與正從事的研究之間存在著某種對

（spin）。根據奇怪的量子力學法則，在真空中創生又

稱。我的研究就是關於一些看不到的「虛粒子」（virtual

湮滅的虛粒子可以影響緲子自旋方向的變化。如果於我

particle）對於緲子的閃爍效應，目的是利用這些交互作

們所知的粒子之外，宇宙中還存在著其他粒子，它們也

用所帶來的線索，去拼湊出這個量子宇宙的完整圖像。

會以虛粒子的形式影響實驗中緲子的自旋，而這可能就

做為一個科學生涯剛起步的年輕理論家，我已經聽說有

如我們所看到的。費米實驗室的這項實驗與先前實驗所

人提議用實驗測量緲子的細微搖晃來收集這種線索。我

測量的緲子自旋的搖晃，比我們用目前（僅基於已知粒

才剛剛在 CERN 待了幾個月，研究一個點子：緲子的搖

子）的理論所做的預測來得強。如果未來的實驗能夠支

晃可能和主宰宇宙以及其他謎題的暗物質有關。我的思

持這項差異，那麼這將會是從近期發現的新粒子「希格

緒快轉，這麼想著：「太棒了，現在只要等實驗來理出

斯玻色子」（Higgs boson）以來，粒子物理學最大的突

頭緒。」但萬萬沒想到要等上1/4世紀！

破。我們所觀察到緲子自旋搖晃的效應，可能有助於揭

終於在 2021 年 4 月，我在服務的研究機構美國芝加

露暗物質的身分、甚至發現全新的自然作用力。

哥市附近的費米國家加速器實驗室（以下簡稱費米實驗 室）觀看一場網路直播；這間實驗室的科學家在直播中

簡單又優美的數學結構

報告了「緲子 g - 2 實驗」（g - 2 即 是 g 減 2 ）的發現。全

我對物理學的熱愛緣起於幼年之時、在阿根廷彭巴草原

球有數千人在觀看，想要知道物理定律是否很快就要改

上，我在成長之地以驚異的心情看著深邃黝黑天空中的 銀河。現在我也感受到同樣的驚奇。我身為粒子物理學

重 點 提 要 ■ 2001年，美國布魯克海文國家實驗室首度宣佈緲子的自旋 與理論預測有差異，但累積的數據並不多。 ■ 費米國家加速器實驗室在將近 20 年後重新展開緲子 g - 2 實 驗，再度證實此項差異，這顯示粒子物理學的標準模型需 要修正。 ■ 緲子 g - 2 實驗揭露一些奇特現象，新粒子與新交互作用或許 可以解釋緲子的搖晃，也能解決諸如暗物質等謎題。

38 科學人 / 2022.01

家，研究工作就是探究宇宙是什麼構成的？是如何運作 的？是如何開始的？ 科學家相信存在著一個結構：一個奠基於大自然 的對稱性、簡單又優美的數學結構；這結構能夠描述微 觀基本粒子如何透過電磁力、弱力與強力彼此相互影 響。科學家無趣地稱這個結構為「標準模型」（standard model），但它不折不扣是個粒子物理學的奇蹟。遙遠

Reidar Hahn Fermi National Accelerator Laboratory

緲子轉圈圈：在緲子g - 2 實驗中，帶正電的緲子繞著這個直徑約 15公尺的磁鐵環轉動，外加磁場會讓其自旋進動，緲子因而搖晃。

的星星和我們的身體，都是由相同的三種基本物質粒子

多，讓人類得以存在。而現在費米實驗室的緲子 g-2 實

所組成的：電子、上夸克與下夸克；後兩者構成質子與

驗可能顯示，無論標準模型的功績如何輝煌，它只是描

中子。星光是星星很熱的表面所釋出的光子，是由帶電

述了一個更為豐富的次原子世界的一部份而已。

的質子與電子之間的電磁力所導致的。這些星星（包括

宇宙射線穿越地球大氣時會大量產生這項實驗的

我們的太陽）的熱源是源自於強力和弱力的作用；強力

主角「緲子」：每分鐘有超過一萬個緲子穿透我們的身

作用於質子與中子之間以產生核融合，弱力作用於夸克

體。這種粒子和大家熟悉的電子有相同的物理性質，但

以及電子、把質子轉變成中子與正子，而控制了核融合

是緲子大約比電子重 200 倍。這額外的質量讓緲子更適

過程的第一步。（自然界的第四種作用力「重力」不是

合用於在高精密度實驗室中探查新現象，原因是任何異

標準模型的一部份，把重力和其他三種作用力整合起來

常的行為將更為醒目。在費米實驗室，一個直徑約 15

是物理學家的主要目標。）

公尺的強力磁鐵環內，有著在受控條件下產生的緲子。

物理學家投注了數十年心力，一點一滴拼湊出標準

實驗學家讓粒子加速器中的質子束撞上一個成份主要是

模型。我們可以在全球各地的粒子加速器中，產生並觀

鎳的靶來產生緲子：這個碰撞過程產生了π介子，不穩

察到一切標準模型數學結構所要求的粒子。近期發現的

定的π介子會透過弱交互作用而衰變成微中子與緲子，

希格斯玻色子，是於幾乎十年前在CERN 的大強子對撞

然後緲子進入一個內部空無一物的真空環。

機（LHC）中產生。但是我們知道標準模型不完備，例

緲子和電子一樣，帶有電荷以及一種稱為自旋的性

如它無法解釋宇宙內 85% 的物質，也就是能讓星系（例

質，自旋讓緲子表現得像是個小磁鐵。依據緲子產生的

如我們的銀河）兜在一起的暗物質。標準模型也無法說

方式，當帶負電的緲子進入真空環時，自旋方向會與運

明，何以在宇宙歷史早期某個階段，物質會比反物質更

動方向相同（平行），但是對於帶正電的緲子（用於費 2022.01 / sa.ylib.com 39

[ 實驗方法 ]

緲子在搖晃 研究緲子的物理學家最近發現，緲子的行為不符合預

但是近期發現緲子搖晃的程度比預期更大，這項發現來

期。緲子是類似電子的帶電粒子，但是質量更重。當緲子

自美國芝加哥市附近的費米國家加速器實驗室「緲子 g - 2

在一個磁場內繞著圓圈運動時，它們的自旋就會搖晃。

實驗」，這意味著可能發生令人興奮的現象。

實驗裝置

自旋的方向

內有磁場的環

緲子 g - 2 實驗把緲子送進一個真空 環，環內有磁場，可讓緲子繞著環運 動，直到它們衰變。物理學家觀察衰 變後的產物，來測量緲子自旋的方向 如何改變，亦即如何進動。右圖是實 驗示意圖（以帶負電的緲子為例）。

緲子

動量的方向

2 繞圈的緲子終究會衰變成 電子，電子的能量可以顯 示緲子自旋的方向。物理 學家用量熱計來記錄能量 以及電子的抵達時間，以 測定緲子自旋的方向如何 改變。

π介子衰變成緲子 產生π介子 靶

量熱計（圖中顯 示了三個。在這 項實驗，一圈總 共有24 個）

電子 π介子

動量的方向

緲子衰變：此時緲子衰 變所產生的電子最初前 進的方向和緲子的方向 相同，後來的路徑會因 為磁場而稍微彎曲。

在24個量熱計 當中，有兩個 配有追蹤器。

質子

1 物理學家把質子撞上靶中 的物質，來產生稱為π介 子的粒子，這種粒子會自 然衰變成緲子，然後緲子 會射進實驗的環。

米實驗室的這項實驗）而言，自旋的方向會與運動方向

標準模型的方程式，如果緲子不搖晃，g 因子的值會等

相反（反平行）。如果在真空環內施加磁場，這個外加

於 2。如果真是如此，緲子自旋的方向會永遠和運動方

磁場會讓帶電荷的緲子以近乎光速繞著真空環轉動，同

向相同，g - 2 就會等於 0，而科學家將無法測量到緲子

時也會讓緲子的自旋平滑地進動（precess），就像陀螺

的搖晃。只要不考慮真空的性質，上述這種狀況就應該

儀那樣。所以緲子在繞著真空環轉動時會稍微搖晃。

出現。

緲子自旋進動的速率取決於緲子內在磁矩的大小，

但是量子物理告訴我們，空無一物的真空是宇宙中

具體而言，這速率會和一個稱為 g 的因子成正比。根據

最神秘的東西。這是因為真空中有虛粒子，這種粒子的

40 科學人 / 2022.01

Illustration by Jen Christiansen

真空因素 如果實驗中的緲子真 的是獨自存在，它們 的自旋將不會搖晃。 但是科學家知道，真 空並不是真的空無一 物 ：「 虛 粒 子 」會 因 為真空能量的漲落而 不停創生又湮滅。物 理學家能夠計算出， 宇宙中已知粒子對於 緲子自旋的搖晃有多 少貢獻，但是如果宇 宙中還存在著尚未發 現的粒子，它們對於 緲子自旋的搖晃也會 有貢獻。這些粒子可 能就包括超對稱理論 所預測的「伴緲子」 與「中性伴子」。

實驗結果

已知粒子交互作用

可能的新粒子交互作用

緲子

緲子

虛光子

虛中性伴子

虛緲子

虛伴緲子

它們的交互作 用太快，以致 於儀器無法直 接探測到。

g＝2

g＞2

參與緲子 g - 2 實驗的 科學家測量到緲子搖 晃的程度比標準模 型的預測更大。如果 沒有虛粒子，緲子的 g - 2 因子將等於零， 一旦有虛粒子，g 將 會大於 2，使得自旋 的方向有別於緲子動 量的方向。這項發現 意味著新粒子或許對 於g -2 有貢獻。

壽命很短，卻能夠產生非常真實的物理效應。我們所知

事實上，希格斯玻色子就是因為出現於 LHC 的虛粒子

所有標準模型的粒子，都能夠轉變成虛粒子，原因出自

效應才發現的。

於測不準原理（uncertainty principle）。這項原理是量子

虛粒子和費米實驗室真空環內的緲子會有交互作

物理的一部份，它限制了科學家所做測量時的精密度。

用，而改變 g 的值。你可以把虛粒子想成是緲子釋出後

所以一個粒子的能量，在很短時間內可能有很大的不準

又很快吸收的暫時夥伴。所以科學家知道 g 值不會剛好

度，以致於粒子從真空中創生出來。這個量子世界令人

等於 2，使得緲子在真空環中繞圈時會有些搖晃。不過

難以置信的原理，在粒子物理實驗中扮演了關鍵角色；

如果標準模型還不完備，那麼其他尚未發現的粒子可能 2022.01 / sa.ylib.com 41

會以虛粒子的形式改變 g 值，在這種狀況下，g 值無法

相當吻合。到了1990 年代晚期，位於美國長島的布魯

僅以標準模型去預測。

克海文國家實驗室的「E821 緲子 g - 2 實驗」開始收集數

緲子本身不是穩定的粒子，但是就緲子 g - 2 實驗

據，實驗裝置的安排類似 CERN 的實驗。這項實驗運作

來說，它們的壽命已經足夠長，使得物理學家能夠測

到 2001 年，獲得令人印象深刻的結果，顯示了與標準

量出緲子的自旋方向。物理學家採用的辦法是監視電

模型計算結果的落差。實驗團隊累積的數據還不多，和

子（緲子衰變所產生的粒子之一），或者是監視正子

標準模型預測相比，兩者差異的統計顯著性只有三個

（positron，帶正電的反緲子衰變所產生的）。透過測定

標準差（σ，讀做 sigma）而已，遠不及物理學家對於

電子（或正子）的能量與抵達時間，科學家可以推論出

「新發現」的要求：具有五個σ的統計顯著性。

緲子的自旋方向。一個由約 200 位科學家組成的研究團

2011 年時，費米實驗室接收了布魯克海文實驗室

隊（他們來自七個國家的 35 所大學與實驗室），發展了

原始的緲子環，這個重 50 公噸的儀器經由高速公路、

測量緲子 g - 2的新技術，並達到前所未有的精準度。

河道及海運，從長島運送到芝加哥，然後開啟了新一代 的緲子 g - 2 實驗。又經過了幾乎十年，費米實驗室宣佈

緲子顯露的線索

測量到緲子的搖晃，不準度比百萬分之一的一半還小。

第一個測量緲子g - 2 的實驗是在 CERN 進行的。截至

達成如此高的精準度其實只用上了這項實驗所預期收集

1970 年代晚期，CERN 科學家所獲得的結果已具有相當

數據的前 6 % 而已，而這卻相當於布魯克海文實驗室所

了不起、但仍有限的精密度，與標準模型的預測相比

累積的所有數據達成的精準度。最重要的是，費米實驗

42 科學人 / 2022.01

Reidar Hahn Fermi National Accelerator Laboratory

勞師動眾：從美國布魯克海文實驗室把緲子 g - 2 實驗的環運送到費米實驗室，需要一艘駁船與特製卡車。

室這項新的結果和 E821 實驗的結果驚人相符，意味著先前布魯克海文的結 果不是偶然發生。 如果要證實2021年發佈的結果，不僅需要更多的實驗數據，對於理論 的預測也要有更深的理解。在過去 20 年，我們已經修正標準模型的預測。 最近有超過 100 位物理學家加入了「緲子 g - 2 理論新議」（Muon g-2 Theory Initiative）的團隊，這是由伊利諾大學的艾爾卡達拉（Aida El-Khadra）所發 起，目的是要改進標準模型中緲子 g - 2 因子的精準度。數學方法以及計算能

「如果，能夠有更多的平台，讓

力的進步讓科學家能夠完成至今最準確的理論計算，把標準模型中（透過電

科學知識普及化，我們的社會

磁力、弱力與強力）和緲子有交互作用的所有虛粒子的效應都加以考慮。就

就會真正的多元化，社會大眾就

在費米實驗室公開最新實驗測量結果之前幾個月，緲子 g - 2 理論新議團隊發

會真正的理解如何客觀的、冷靜

表了新的計算結果，新數值和實驗結果的差距有 4.2σ；也就是說，這項差

的、不理盲的，思索台灣社會遭

距只不過是統計起伏而已的機率，大約僅是四萬分之一。

遇的各類挑戰。

不過最新的理論計算結果也還不是萬無一失。在 g - 2 因子的計算中，最

「POP 大國民」廣播節目，很

困難的部份是那些來自強交互作用的貢獻。為了取得這些強交互作用效應的

高興每個月能跟《科學人》雜誌

貢獻，緲子 g - 2 理論新議團隊用上了近 20 年來、對於相關的電子實驗所仔細

合作，一塊邁向科學融入生活、

測量而得的數據。但另有一種辦法是直接從理論原理去計算強交互作用的效

生活裡處處有科學的新世紀。」

應，不過這種計算過於複雜，無法得到精確解，所以物理學家使用一種數學 技巧來得到近似結果，這種技巧是以離散的時間與空間格點替代連續時空，

POP Radio電台「POP大國民」主持人

蔡詩萍

然後在晶格時空中做計算。對於那些交互作用扮演了重要角色的計算，這種 技巧能取得高度準確的結果。 全球各地的團隊正在從事對於緲子 g - 2 因子的晶格計算。至今只有一個 團隊宣稱獲得了足夠準確的結果，其精準度相當於先前（立基於電子碰撞實 驗數據）計算結果的精準度。如果晶格計算的結果是正確的，我們可能就沒 有證據足以證明有其他新粒子影響了緲子。但是如果其他團隊證實了這個結 果，就會和電子碰撞實驗的數據相互矛盾；這樣一來，對於電子碰撞的理解 反而成了問題。面對這種狀況，將很難找到理論來解釋，因為電子碰撞已經 澈底研究過。

來自真空的訊息 如果費米實驗室的測量結果和理論計算的差異維持下去，我們就可能瞥見 一個全新的世界，裡頭有新對稱、新粒子與不熟悉的新交互作用。在我 25 年前發表的研究中，我和合作者考慮了用「超對稱」（supersymmetry， 物理學家所假設的一種粒子理論）來尋找緲子搖晃的線索。超對稱把兩類 粒子聯繫起來：一類是玻色子，它們能夠大量聚在一起；另一類是費米子 （fermion），它們不喜歡群聚，只能夠和自旋相反的同類分享同一處空間。 超對稱假設標準模型中的每一種費米子都有一種尚未發現、可做為夥伴的玻

播出時間

每月第一週的週五 18:00-19:00 頻道

廣播收聽 FM91.7（大台北地區）

色子（稱為玻色超伴子），而每一種標準模型的玻色子也都有一種尚未發現 的費米超伴子。超對稱可以統一標準模型中的三種作用力，而且能夠很自然 解釋暗物質，以及物質如何變得比反物質更多。超對稱也可能解釋驚人的緲

網路收聽－

子 g - 2結果。

POP Radio 官方網站

就在費米實驗室團隊宣佈測量結果之後，同事包姆（Sebastian Baum）、 夏赫（Nausheen Shah）、華格納（Carlos Wagner）以及我，在預印本資料庫 行動裝置收聽－

POP Radio 官方 APP

公佈了一篇論文，探究超對稱可能扮演的角色。我們的

LHCb 的數據持續不符合理論預測，統計顯著性有三個

計算結果顯示，真空中的虛超伴子可讓緲子的搖晃比標

σ，或許這意味著緲子和電子的差異是比標準模型的規

準模型的預測更大，就像實驗所看到的那樣。更令人興

範更大。我們可以合理猜想，LHCb 的結果和緲子g - 2

奮的是，其中一種新粒子「中性伴子」（neutralino）有

實驗結果可能只不過是同一故事的不同閃爍畫面而已。

機會成為暗物質。超對稱有很多形式，其中大多已經由

大自然的一片新拼圖

LHC 與其他實驗的數據所排除，但是仍有很多形式還 是有機會成立。

緲子 g - 2 實驗可能告訴我們一些新鮮事，而且它們的意

除了我的團隊所發表的論文，另外還有超過上百

義遠超出緲子本身。理論學家能夠建構一些方案，讓新

篇論文，針對緲子 g - 2 實驗結果提出可能的解釋。多數

粒子與新交互作用既可以解釋緲子奇怪的搖晃，同時也

論文涉及新粒子，而這些新粒子可以分成兩類：其一是

能解決其他大謎題，例如暗物質的性質，或是更大膽地

「輕且弱」，另一是「重而強」。第一類新粒子的質量類

解釋物質何以變得比反物質更多。費米實驗室的這項實

似或小於緲子質量，它們與緲子發生交互作用的強度比

驗讓我們得以一窺到底是怎麼一回事，但是我認為還需

電磁作用小數百萬倍。最簡單的這一類模型所涉及的較

要做更多實驗，包括已經在進行的實驗以及尚未規劃的

輕的新粒子，可視為和希格斯粒子屬於同一家族，或者

實驗，才能有把握地宣稱找到了答案。如果超對稱是答

是與作用於緲子的新作用力有關。除了緲子 g - 2 實驗，

案的一部份，就有相當機會能在 LHC 觀察到一些超粒

這些新型輕粒子與微弱的交互作用，可能很難在地球上

子；希望能在其中找到暗物質粒子的證據，也可能是在

其他實驗中偵測出來。不過它們可能在宇宙現象上留下

位於地底深處、專門尋找暗物質粒子的實驗室中找到了

線索：這些輕粒子會在大霹靂之後大量產生，可能對於

證據。我們可以在不同類型的實驗去看緲子的行為，例

宇宙膨脹造成可測量的效應。對於我們目前所了解的宇

如LHCb。

宙歷史，與此同樣的想法（即輕的粒子與微弱的交互作

這些實驗將會持續進行，緲子 g - 2 實驗最終應該會

用）提供了一個新觀點，並且已經用來解釋何以空間膨

產生比目前多上幾乎20 倍的數據量。不過我覺得g - 2 因

脹速率的觀測出現了不一致的結果（即所謂的「哈伯常

子最終的測量值不會有太大的改變。在理論這一邊，仍

數危機」）。

然有一些不明白之處，在未來幾年內應可澄清，因為用

緲子 g - 2 實驗結果的第二類解釋，也就是「重而

上全球最有威力的超級電腦所做的晶格計算會具有更高

強」所涉及的粒子，質量大約是希格斯粒子質量（約是

的精準度，而且關於標準模型對於 g - 2 因子的預測，獨

質子質量的125 倍）的 1 ~ 100 倍。這些粒子可以和緲子

立團隊也會獲得共識。如果預測與測量值相當不符合，

產生交互作用，強度大約相當於電磁作用或弱交互作

物理學的基礎將會動搖。

用。這麼重的粒子可能是希格斯粒子的堂兄弟，或是某

緲子一向充滿驚奇，當 1936 年首次發現它們的時

種奇特物質粒子，也可能是傳遞一種新型短距作用力的

候，面對它們的存在，物理學家拉比（I. I. Rabi）就曾

粒子。超對稱可以提供一些關於這類粒子的模型，所以

抱怨：「它們是由誰訂製的？」在近乎一世紀之後，緲

我年輕之時在CERN 所做的猜想仍有機會成真。另一種

子仍然讓我們感到驚奇。現在緲子似乎是一個宇宙新秩

可能性是稱為「輕子夸克」（leptoquark）的新粒子，這

序的使者，對我個人來說，這是美夢成真。

種奇異的玻色子既和夸克有類似性質，也和輕子（例如

高涌泉是台灣大學物理系教授，最新的科普文集是《非物理不可》。

緲子）有相似性質。依據這種新粒子的質量大小，以及 它們與標準模型粒子發生交互作用的強度，或許能夠在 LHC新一輪運轉中偵測到它們。 最近的 LHC 數據已經指引出某些關於緲子的不尋 常行為，例如 LHCb（LHC 的實驗之一）最近測量了某 些類似π介子的不穩定複合粒子的衰變。這些複合粒子 會衰變為緲子或電子，如果緲子只不過是比電子更重的 堂兄弟，就如標準模型所描述的那樣，那麼就可以精準 預測這些衰變會產生多少比例的緲子（或電子）。但是 44 科學人 / 2022.01

延伸閱讀 A 125 GeV SM-like Higgs in the MSSM and the ȖȖ rate. Marcela Carena, Stefania Gori, Nausheen R. Shah, Carlos E.M. Wagner in Journal of High Energy Physics , Vol. 2012, Issue 3, pages 14-30; March 2012.

The Tiny (g-2) Muon Wobble from Small-ȝ Supersymmetry. Sebastian Baum, Marcela Carena, Nausheen R. Shah, Carlos E.M. Wagner; April 2021. 預印本請見網頁：https://arxiv.org/abs/2104.03302。

欲讀相關文章，請登入 《科學人知識庫》 〈粒子物理很有味道〉，《科學人》2018 年 2 月號。 〈大強子對撞機量測美夸克〉，《科學人》2018 年 2 月號。 〈超對稱玩完了？〉，《科學人》2014 年 6月號。

立即前往

整合小粒子、大宇宙、量子力學 開創物理的未來！

在物理學中，「出差錯」很吸引人。當理論與實驗不吻合時、當實 驗得到奇怪結果時、當理論出現弔詭時，物理學家鑽研矛盾之事， 得到了劃時代的新知。現在我們知道粒子組成萬物、宇宙與能量 的關聯、量子物理不是科幻劇情。但我們是否尚未發現所有的粒 子？宇宙的誕生時期是否就如我們所想？量子科技能否成真？此 特輯訴說了物理學三大領域的突破與矛盾，一旦我們化解其中的 矛盾，令人興奮的新物理時代即將來臨！

精采單元

粒子世界•宇宙能量•量子不科幻

特別邀請 台灣大學物理系教授

陳凱風 專文導讀 2018.12.1

全新出版

每冊定價380元 規格：菊八開/全彩印刷

46 科學人 / 2022.01

生 物 學

美國的「觀鳥大日」是一種節奏快、低風險的競賽賞鳥運動。 一組參賽隊伍想在24 小時內找出 200種鳥，他們能否達標？ 撰文 黃凱特（Kate Wong） 翻譯 姚若潔

總數 + 1：中杓鷸是「渡鴉狂人」 團隊（左頁）在觀鳥大日那天記 錄到的第 188種鳥。 .

.

.

黃凱特（Kate Wong） Scientific American 資深編輯，負責 演化及生態學主題。

2021年 4 月底某個暖洋洋的日子，蓋羅（Frank

24 小時之內以目視或聽音的方式，盡可能找出康乃狄

Gallo）前往常去的污水廠。他走在美國康乃狄格州諾華

格州內最多鳥種。他們會選定一天，在午夜到下個午夜

克（Norwalk）一間污水廠外圍的小徑上，掃視左側的

之間，以找到 200 種鳥當做目標。新英格蘭地區還沒有

松樹與右側的河流。頭上晴朗無雲的天空有八隻北方紅

任何團隊達成這個數字，目前地區紀錄是 195 種，是他

翎粗翅燕（northern rough-winged swallow）翱翔，輪流

們的頭號對手 2014 年在美國麻州所創下。他們自己的

俯衝到污水處理池上，捕捉池水養份吸引來的昆蟲。一

最佳紀錄是 2018 年的193種。

隻北美黃林鶯（yellow warbler）毫不謙遜地引吭高歌： 「啾啾，啾啾啾，我最雄赳赳。」

無論目標數字為何，他們都必須提前規劃，找出哪 些地方比較可能看到罕見鳥類；也得設計路線，以便造

蓋羅是一名博物學者兼賞鳥人，從 2020 年秋天以

訪州內最多觀察點，並停留夠長的時間看見或聽到目標

來經常造訪這間污水廠，因為原本應該飛向南方的許

鳥種。每秒鐘都很珍貴，可沒時間停下來欣賞某隻鳥的

多種鶯類決定留在這裡度冬，例如高草原林鶯（prairie

豔麗羽毛，或是某隻鳥的動聽歌曲，也沒時間品鑑鳥類

warbler）、栗頰林鶯（Cape May warbler）、灰綠蟲森鶯

迷人的行為或沉醉於不期而遇。蓋羅引述朋友半開玩笑

（Tennessee warbler）、棕櫚林鶯、黃腹松林鶯、黃腰白

的說法：「這根本不是賞鳥，而是打仗。」

小徑，只求一睹在水池與植被上覓食的稀有鳥種。隨著

一天內找到200種鳥！

春季候鳥逐漸出現在北美整個東北部，污水廠的賞鳥群

「條件一切完美才可能達成 200 種。這不是不可能，但

眾逐漸減少。蓋羅仍持續造訪此地，想知道栗頰林鶯和

必須面面俱到。」隊員崔普（Dave Tripp）在電話中簡

灰綠蟲森鶯何時會前往更北方的繁殖地。在康乃狄格度

短告訴我：他和其他隊員已經準備萬全，自從十幾年前

冬雖然有風險，但若能存活下來，將距離牠們夏季建立

首次在紐澤西州組隊參加觀鳥競賽以來，他們不斷磨

領域、交配繁殖的地方更近。他猜想，這些鳥兒或許能

練，精進自己的策略。

搶得先機。這正是賞鳥的趣味所在：即使在不起眼的地

美國最富盛名的觀鳥大日競賽，是每年在紐澤西州

點也能讚歎鳥類生命的多樣性、思索大自然的韻律、總

舉辦的「世界觀鳥系列賽」（World Series of Birding）。

是抱持好奇心。

而這支來自康乃狄格的團隊名為「渡鴉狂人」（Raven

這一天，蓋羅滿心都是下一個觀鳥目標。再過幾

Lunatics），參加世界系列賽多年，對紐澤西州鳥類如數

週，他和五個朋友（都是康乃狄格州的頂尖賞鳥人）要

家珍，並不斷調整策略，以便在競賽日盡可能記錄到最

組隊參加一年一度的「觀鳥大日」（Big Day）競賽，在

多鳥種。2008 年，他們以 222 種鳥的成績名列第二，以

重 點 提 要 ■ 「觀鳥大日」競賽需要行前勘查，賞鳥人得了解鳥類棲地 與習性，事先規劃路線，以在24 小時內找到最多鳥類。 ■ 除了靠目視辨別鳥類特徵，「聽音辨鳥」更是真功夫。 ■ 參加觀鳥大日的團隊，每一個隊員都要看見或聽到記錄中 至少 95% 的鳥種。

48 科學人 / 2022.01

非本地的團隊來說很了不起。不過在康乃狄格州的觀鳥 大日，很長一段時間都沒有人突破 1994 年由其他團隊 創下的 186 種紀錄。崔普想起自己跟隊友說：「我們要 把在紐澤西州學到的東西運用在自己的州，刷新康乃狄 格州的紀錄。」 只要遵守美國觀鳥協會的規則，任何人都可以參加

Kate Wong ( preceding pages, left ); McPhoto Schaef Alamy Stock Photo ( preceding pages, right )

喉林鶯。整個冬天，賞鳥人接踵而至，徘徊在這條結冰

休息合影：渡鴉狂人的成員由左到右是杜甘（Patrick Dugan）、普羅文徹（Dave Provencher）、波諾莫（Nick Bonomo）、崔普（Dave Tripp）、蓋羅（Frank Gallo）和齊格蒙特（Fran Zygmont），他們要在 24 小時內盡可能找出美國康乃狄格州內眾多鳥種。

Kate Wong

觀鳥大日的數鳥競賽：選定比賽日，在 24 小時之間，

方度冬地往北遷徙的鳥類。

找到列於正式名單中的鳥種，越多越好；參賽者在比賽

2011 年，渡鴉狂人有了重大突破，鑑定出 192 個

日之前可以收集情報，但在正式比賽期間不得尋求外

鳥種，刷新州紀錄，也寫下新英格蘭地區的新紀錄。

援；必須以目視或聽音鑑定鳥種（不能說「可能是」某

10 年來，渡鴉狂人都是康乃狄格州的紀錄保持者，並

種鳥）；在合理範圍內，可播放鳥鳴錄音以吸引鳥兒；

於 2018 年再創193種的新高。但就在 2011 年創下新英格

每個隊員都要看見或聽到記錄中至少 95% 的鳥種（只

蘭紀錄後不出幾天，麻州的對手就以 193 種勝過他們；

有部份隊員看到的稱為「髒數」，髒數不得超過5%）；

2014 年麻州團隊更創下 195 種的紀錄。據渡鴉狂人所

整個小隊的成員要搭乘同一輛車，而且成員必須保持在

知，迄今 195 種仍是新英格蘭一天內的最高鳥種紀錄。

聽得見彼此呼喚的範圍內。

崔普隨即補充道：「麻州面積大，棲地也更多。」

2009 年，渡鴉狂人第一次參加康乃狄格州的觀鳥

不過，康乃狄格州鳥類學家魯貝加（M a r g a r e t

大日，成績 177 種，比屹立不搖的州紀錄少了九種。崔

Rubega）解釋，儘管這裡面積相對較小，卻擁有多元的

普回憶道：「那時候已經 5 月底，我們沒有找到夠多的

棲地，包括草原、森林、海岸、都市和郊區等環境。再

鳥。要找的是那些預備前往寒帶針葉林和苔原繁殖，在

者，康乃狄格州位處大西洋遷徙路徑的重要地段，這是

遷徙途中經過康乃狄格州的鳥種，還有本來就在康乃狄

北美候鳥遷徙的主要通道。而且涵蓋某些北方鳥類分佈

格州繁殖的鳥種。」 5 月是最適合觀鳥大日的月份，因

區域的最南端，以及某些南方鳥類分佈區域的最北端。

為是候鳥的春季遷徙高峰。一旦時間拖得太晚，在康乃

因此康乃狄格州鳥類多樣性很驚人，最新計算結果是

狄格州過冬的水禽和其他鳥類就會開始往北極和北方其

450 種，而麻州為 507 種、紐澤西州為 488 種。450 種鳥

他地點遷徙。太早的話，則看不到鶯、鶲、綠鵑等從南

類中，超過半數的鳥類在康乃狄格州繁殖，其他種類大 2022.01 / sa.ylib.com 49

多不會逗留。偶爾會有迷鳥經過，例如遭風暴吹離飛行

蓋羅、崔普和其他隊員都有數十年的賞鳥資歷，不管在

路線，或本身尋路功能出問題。

任何情況，他們都認得出每一種鳥：不管是雛鳥或成

渡鴉狂人必須整理出一套尋找鳥兒的方法，盡

鳥、身披繁殖羽或非繁殖羽、唱著繁複的求偶之歌或只

可能在對的時間前往全州最多地點、最多類型的棲

是發出單音的警戒聲。我還是很想看他們如何在一天

地。例如鴞和濕地水鳥在夜間鳴叫；某些地點的岸鳥

之內找出比我在365天之間看到的更多鳥種。崔普警告

（shorebird，也稱涉禽、濱鳥）在接近滿潮時最容易觀

我：「你不知道自己惹上什麼麻煩。」

察，因海水上升驅使牠們聚集在沙洲上。 5 月初時，參賽者會開始勘查場地。崔普負責北

勘查賞鳥路線

部。週間他一大清早便外出花幾小時找鳥，然後才去托

三天後的早上 8 點 30 分，我抵達位於海岸城鎮基爾福

林頓（Torrington）擔任副消防隊長。週末時則規劃最佳

（Guildford）95 號州際公路旁的一處停車場，與隊員波

路線，隨著場勘結果決定一定得去哪些地方、可以略過

諾莫（Nick Bonomo）碰頭。他從凌晨 2 點就已經開始找

哪些地方，因為他們在南部得找到的鳥種較少、距離也

鳥。再過幾天就是比賽日，而他負責的勘查工作有點落

較遠，要預留多一點時間。

後。波諾莫和蓋羅負責南部路線，包括海岸，並有隊員

即便做足準備，許多因素仍在賞鳥人控制之外。事

杜甘（Patrick Dugan）和普羅文徹（Dave Provencher）協

前調查過的鳥，在觀鳥大日有可能已經離開或沉默無聲

助。波諾莫是一名醫師助理，這天他主要的任務是找水

（例如育雛中的鳥通常停止鳴叫）。來 自南方的候鳥有可能因天氣而不會及時 現身。崔普告訴我，目前看來，日期有 可能是定在一週後的 5 月17 日。這是六 名隊員都可以行動的日子，氣象預報也 沒有顯示影響鳥兒的天氣跡象。然而從 現在到當天的預報如果有任何變化，即 使有隊員缺席（也包括我），觀鳥計畫 都會調動。 賞鳥人在賽前會持續勘查州內各 個地點，他們同意讓我隨行，也讓我在 觀鳥大日當天與他們在不同地點會面。 我關在家裡 15 個月，終於打了疫苗， 也為即將出門採訪樂不可支。我自己熱 切期待這個主題。我在 2020 年 5 月開始 賞鳥，當做疫情中的心靈寄託，一開始 是在康乃狄格州的自家院子，然後進展 到鄰近城鎮。一年下來，我自己的州 紀錄達到158種。我可以目視區分稀樹 草뢄（savannah sparrow）和歌帶뢄、 長嘴啄木鳥和絨啄木鳥，還有庫柏鷹和 條紋鷹（我應該分得出來吧）。我聽得 出黃褐森鶇長笛般的歌聲、半蹼白翅鷸 （Willet）刺耳的啼鳴，還有黑枕山雀 的警戒噪叫。 不過，我還需要多磨練幾年，才有 自信能夠辨認在野外遇到的每一隻鳥。 50 科學人 / 2022.01

還遠遠不夠。他們團隊在比賽中找到的 鳥類通常有 1/3 來自南部，其中多數是在 海邊可見。 這天天氣很好，陽光明亮又有風， 是疫情的黑暗之冬後療癒人心的日子。 然而陽光炫目以及風掀起浪花，再加上 熱氣擾動，尋找水面上的鳥加倍困難。 下一站位於海濱，收穫較多。波諾莫找 到兩隻小巧修長、有著黑白相間頭部和 鮮黃色喙部的小白額燕鷗。這種鳥會在 海灘上築巢，在康乃狄格因棲地喪失面 臨威脅。這是團隊在比賽當日可能遇見 的兩種燕鷗之一，另一種是普通燕鷗。 波諾莫也注意到附近有一群黑腹濱鷸 （dunlin），這種身材渾圓的小型岸鳥具 有長如探針的鳥喙，在北極苔原繁殖。 在另一片海灘，波諾莫用他的單筒 望遠鏡查看水面，發現了一隻隨波起伏的長尾鴨，這種 秋沙鴨類尾羽引人注目、姿態優雅。多數長尾鴨在每年 5 月中之前就會出發前往北極的繁殖地。波諾莫說比賽 當天「只有五成的機會能看到這種鳥」。他還看到一隻 在遠方露岩上的鳥，體型矮壯、胸前穿著深色圍兜，他 說那是翻石鷸（ruddy turnstone），我只能相信他說的。 這種鳥一如其名，會用粗短的鳥喙翻動小石以尋找獵 物，有如複雜印花的繁殖羽很容易消失在陰影中，所以 除非你準確知道牠在何處，否則根本無法辨識。 我們繼續東行，來到沼澤漲潮線的一處候船區，在 康乃狄格州，這種棲地因暖化造成海平面上升而逐漸消 失。我們接近候船區時，一群北美鷸擠向一隻北方澤鵟 有得有失：大鵰鴞（雛鳥，左頁）和崖燕（上）在比賽當天接連 現身，但沒看到帶魚狗（下）。

（northern harrier），把這隻體型修長、臀部閃著白色斑 塊的隼趕走了。波諾莫說：「澤鵟在觀鳥大日那天很難

Jim Zipp Science Source (opposite); Ivan Kuzmin Alamy Stock Photo (top); Brian Kushner Alamy Stock Photo (bottom)

看到。」但他最感興趣的是뢄有一隻不見蹤影的海濱 禽、岸鳥和濕地水鳥，以及團隊想找的幾種會在南部出

沙뢄（seaside sparrow）正在啼叫。過了幾分鐘，他找出

沒的鳥類。我搭上他的車開始往東行，我們沿著彎曲的

一隻尖尾沙뢄（saltmarsh sparrow），這種鳥兒有著顯眼

海岸線一一踩點。

的橘色臉頰，正從草叢間探出頭來。對波諾莫來說，同

一開始的勘查令人灰心。在波諾莫預期的海邊灌

一地點找到兩種沙뢄是件好事，我也因為第一次看到尖

叢，既沒有褐矢嘲鶇（brown thrasher）也沒有白眼綠鵙

尾沙뢄而雀躍不已。過去 23 年間，潮水升高淹沒鳥巢

（white-eyed vireo），這些鳥喜歡密集植被。掃視遊樂

和雛鳥，分佈範圍狹窄的尖尾沙뢄緶俪減少約87 %。

場附近的泥坑，也沒找到預期中的孤鷸。波諾莫向我解

波諾莫還找到更多海番鴨，斑頭海番鴨和美洲黑海

釋：「跟你會合之前，我有點小收穫。」他找到一些水

番鴨（black scoter）以及一群雙冠鸕륋在我們回到停車

鳥，包括斑頭海番鴨、紅喉潛鳥、赤膀鴨、鏡冠秋沙鴨

場途中的樹上築巢。然後波諾莫必須在再次出發前先補

（hooded merganser）和普通鸕륋（great cormorant）。但

個眠。他說：「這實在很不健康，亂吃又運動不足，好 2022.01 / sa.ylib.com 51

難得一見：東美草地鷚隨著康乃狄格州草原面積縮小而族群衰退，不過牠在觀鳥大日出現了。

第二天，我跟著蓋羅，他也要搜尋康乃狄格州南

的父母，所以比賽當日，當團隊駕車經過此處時，看到 遊隼的機會很大。

部。這天下午一開始就大有斬獲。蓋羅駛經城裡的一座

這天下午的勘查進展則是好壞參半，沒看到鳥

橋尋找遊隼，這種猛禽可以在人造結構上築巢，行動迅

的時候蓋羅很挫折。他沿著海岸找到少許三趾濱鷸

速又凶猛。在我看來不太可能找得到牠，就在我們經過

（sanderling）和紫濱鷸、半蹼濱鷸（semipalmated

橋下時，一隻鳥飛出來，一晃眼就消失，我不知道那到

sandpiper）和姬濱鷸。然而他還需要搜尋黑剪嘴鷗

底是什麼鳥，蓋羅依體型大小判斷可能就是遊隼。他把

（black skimmer）、美洲尖尾濱鷸和白腰濱鷸等其他鳥

車子開回原處，我們下車看個仔細。我指著剛才覺得鳥

類，卻芳蹤全無。蓋羅說：「現在就是沒有岸鳥。天氣

飛出來的水泥橋樑。蓋羅用雙筒望遠鏡掃視，動作流暢

條件不利。希望南風能吹一段時間，然後靜歇，讓鳥降

精確，與此同時我還在找我的望遠鏡。不久他高呼：

落在康乃狄格州。」

「逮到你了。」樑上安裝了一個巢箱，遊隼正大光明地

蓋羅打電話給波諾莫，比對勘查情況。波諾莫正努

坐在裡面。蓋羅伸出手來與我擊掌歡賀。繁殖季時，猛

力尋找沼澤地帶的鳥種。他們還沒有找到姬葦鳽（least

禽比其他鳥類更早開始育雛，而且牠們是悉心照顧雛鳥

bittern），是一種小型、圓背的鷺科鳥類。他們還需要

52 科學人 / 2022.01

Jim Zipp Science Source

在每年只有這一週。」

該熟睡的守則，為什麼會決定要來寫這篇報導呢？ 為了觀鳥大日，團隊在北部的鳥類鑑定策略不同於 南部。南部的目標棲地多半是開闊地形，通常靠目視鑑 定鳥類。北部搜尋鳥類的地點大多是森林和較為隱蔽的 棲地，光線也不佳，主要聽聲辨鳥。雖然清晨氣溫通常 不到攝氏十度，崔普和齊格蒙特開車時都把窗戶打開， 聆聽鳥鳴。我學他們，把安全帶扣在背後，以便隨時上 下車，避免汽車發出叮叮的警示聲。 崔普沿著規劃路線行駛，確認他先前找到的鳥仍 在同樣的地方，並嘗試掌握時間。清晨 4 點 36 分，他 把車子停在一排緊鄰著開闊地的松樹前，用手機透過 放在車頂的藍牙喇叭播放大鵰鴞（great horned owl）的 錄音。令我驚訝的是，一抹影子還真的出現在我們上 方，無聲地振翅，降落到松樹上，並發出回應的叫聲。 幾分鐘後，田野間的某處傳來一隻小丘鷸（American woodcock）彷彿帶著鼻音的「嗶」聲。崔普考慮，如果 現場兩種鳥都在，可以把這裡當做起點。他說：「我唯 一擔心的是大鵰鴞或許會吃了小丘鷸。」 到了清晨 4 點 57 分，天空魚肚白，空中傳來黎明時 的合唱。崔普在巡視過的一個地點停下，播放紅胸럼 （red-breasted nuthatch）和美洲旋木雀的鳴叫，這是他 們在北部必須記錄到的鳥種，但沒有回應。「我們可能 必須把這個地點的排序稍微往後推。」他說：「現在太 早了。」我們繼續前進，他聽到灰藍燈草뢄（Dark-eyed Junco，也稱暗眼燈草뢄）略顯乾澀的顫音，這也是在 北部必須要找到的鳥種。但他還沒有找到任何鶯。像럼 和旋木雀一樣，這些鳥可能還在睡覺。他判斷我們太早 到這裡了，我忍住不打呵欠。 尋找秧雞，這種鳥住在沼澤地帶茂密的草叢中、生性害

有時候僅能憑藉一聲鳥鳴來判斷鳥類。崔普停

羞，包括不容易看到的黑臉田雞（sora），還有他們通

車在一條小溪旁，聽到「吱」的一聲（很多鳥用這種

常找得到的維吉尼亞秧雞（Virginia rail）。蓋羅說：「萬

聲音保持聯繫或傳達警示）他公佈答案：「白眉水鶇

一我們沒看到維吉尼亞秧雞，不如就早早收工回去喝啤

（Louisiana Waterthrush）。」勤奮的賞鳥人在觀鳥同時

酒。」不過，氣象預報顯示晚上會起風，透露了鳥兒現

發展出各種洞察力，其中聽音辨鳥最讓我驚訝。我可以

身的希望，波諾莫說：「事情會有所進展。」

想見的是，隨著經驗增加，我也能夠學會在野外用目視 來辨認鳥的外觀特徵，進而鑑定鳥種。但記得這些鳥種

聽音辨鳥的絕技 接下來兩天上午，我走訪康乃狄克州西北部。第一天

所有的歌唱曲目和曲調變化，甚至只憑一聲鳴叫就能認 出？這已經是超能力了。

跟著崔普，第二天則是跟著另一位隊員齊格蒙特（Fran

還有鳥類以鳴叫之外的聲音洩露行蹤。在一處林地

Zygmont），他是崔普學生時代以來最好的朋友。我

沼澤，我們聽到啄木鳥的啄木聲。崔普解釋，康乃狄克

每天凌晨 3點前就出門，以便在 4點抵達李契費德

州有部份啄木鳥種類的啄木聲很相似，但這一隻不同，

（Litchfield County）的會合地點。我拿著保溫水壺喝咖

一開始速度快，到結尾時慢下來。他告訴我：「這是黃

啡，同時帶著起床氣地想：自己明明奉行在這個時間應

腹吸汁啄木。」我很幸運有高人傳授密技，我能分辨 2022.01 / sa.ylib.com 53

這個聲音，也記得住。居住在密林間、在地面築巢的披 肩榛雞（ruffed grouse），也會製造鳴叫聲以外的聲音。 雄雞會停在一段木頭或禿枝上，連續振翅且速度逐漸加 快，製造出約十秒鐘由慢而快的低沉咚咚聲。 隨著鳥兒逐漸醒來開始歌唱，崔普一邊開車， 一邊快速說出他聽到的鳥名：黑蓋山雀、普通黃喉地 鶯、大冠蠅霸鶲（great crested flycatcher）、玫胸白翅 嶺雀（rose-breasted grosbeak）、藍頭綠鵙（blue-headed vireo）、紅眼綠鵙、黃喉綠鵙。偶爾他也會指出其他生 物：有豪豬覓食，還有我第一次看到樹林間的美國大山 貓！這麼早起還是有好處的。 隨著早晨時光的推移，崔普興奮地在一簇高聳的 挪威雲杉上找到至少三隻栗頰林鶯，這在觀鳥大日是 很難記錄到的鳥，因為牠們對棲地很挑剔（儘管冬天 時特立獨行地待在諾華克的污水廠）。但屆時是否能觀 察到某些重要鳥種，令人擔心，例如他一直找不到金 冠戴菊（golden-crowned kinglet），一種小巧而動作很 快的鳥，有著火焰般的頭冠以及會發出高音鳴叫聲， 住在針葉林裡。還有草原上的鳴鳥東方草地鷚（eastern meadowlark），也遍尋不著蹤跡。而在預期可以找到紅 石燕（cliff swallow）的橋邊，也是連影子都沒有。崔普 碎碎念道：「可惡！這樣不行。」 第二天早上我和齊格蒙特一起行動，又有更多好壞 參半的結果。距離預定日期只差一天，團隊時時刻刻都 在注意天氣預報和以雷達為基礎的候鳥遷徙預報圖。他 們現在把希望寄託在剛從南方抵達的候鳥，但又不希望 他們已經監測到的候鳥往北飛去。 春天時，鳥類從度冬地前往繁殖地時，會發生「遷 徙焦躁」（zugunruhe）現象，齊格蒙特解釋，這是德文 詞彙。多數陸鳥在夜間遷徙，趁掠食者睡覺時利用月亮 星辰導航。他說：「牠們在天黑後 1 ~ 2 小時開始飛行， 然後在凌晨 4 點左右就地降落，並開始覓食。」令人驚 訝的是，這天早晨，齊格蒙特已經在路上看到三種鳥， 當我們的車子從旁駛過牠們也沒有移動，表示這些鳥實 在累壞了，或許是因為已經飛了一整晚。 齊格蒙特專注在北部仍需尋找的鳥種。他掛心著北 方棕櫚鬼鴞（northern saw-whet owl），是一種居住樹林 間的小巧鳥類。他從他的紅色皮卡車探出窗戶，用口哨 吹出這種鳥的繁殖聲：一連串小聲單音的呼呼聲。齊格 蒙特指著自己的嘴巴說：「這是我唯一學會的樂器。」 他和杜甘是團隊中的發聲高手，兩人總共可以模仿超過 100 種鳥的歌聲和警戒聲。我們沒有聽到棕櫚鬼鴞的回 54 科學人 / 2022.01

應，但遠處倒是有兩隻橫斑林鴞（barred owl）發出呼

巴築成的鳥巢。找到崖燕！車子駛進來才過了 30 秒，

聲。齊格蒙特推測此處沒有棕櫚鬼鴞，或許是因為橫斑

這些人已經回到車上，迅速駛入暗夜之中。他們已達成

林鴞會獵捕牠們。

任務，毋需久留。

齊格蒙特解釋，在預定路線上巡視每一種鳥時，

由於我不知道他們下一站要去哪裡，只能緊跟在

只遇上一隻是不夠的。此時正好有一隻冬鷦鷯（winter

後，駕車飛馳之際我不禁好奇這條空蕩街道的速限是多

wren）的狂熱歌聲傳入車中。他說，在比賽當天，「我

少。但我不能跟丟，負責開車的崔普一開始就警告過，

們沒辦法等超過 30 秒才找到一隻鷦鷯，所以必須要有

他們不可能等我跟上。下一站，東方鳴角鴞（eastern screech-owl）和三聲夜鷹（eastern whippoor-will）確實回應了預錄的鳥鳴聲，而 黃嘴杜鵑（yellow-billed cuckoo）和綠鷺 （green heron）意外跟進。 崔普臨時取消加油站休息點，前往 一處他之前找到一對普通水雞（common gallinule）的池塘，這種秧雞長得像雞， 有黑色羽毛和紅黃色喙部。我們在一條鄉 間小路旁停下，熄掉引擎。在微弱的月光 和星光下，這些人四散開來，把手拱在耳 後，接收任何鳥叫聲。青蛙連續鼓噪的求 偶聲劃破寧靜。在池塘、沼澤與環繞的森 林之間，團隊聆聽到幾種鳥鳴。橫斑林 鴞的典型「呼」聲首先出現。然後，回應

南北各異：暗眼燈草딘（左頁上圖）和金冠戴菊（左頁下圖）是渡鴉狂人必須在 美國康乃狄格州北部找到的鳥。他們想在南部看到的長尾鴨（上）則沒有出現。

他們播放的錄音，行蹤隱蔽的美洲麻鷺 （American bittern）發出了驚人的經典鳴 叫聲：聽起來像一連串怒吼咆哮，彷彿正

更多個體。」對於某些很難聽到的鳥種，要求就更高

連續吞下好幾公升的水。這群賞鳥人用氣音歡呼「好

了。團隊中除了波諾莫比較年輕以外，其餘隊員都已50

耶！」水雞有「獻聲」，還有長嘴沼澤鷦鷯（m a r s h

或 60 多歲。崔普說：「我們的聽力正在退化。」因此，

wren）、沼澤帶뢄（swamp sparrow）和維吉尼亞秧雞也

針對某些鳴叫聲頻率特別高（例如金冠戴菊）或特別低

都出現了。

（例如披肩榛雞）的鳥類，齊格蒙特不只得在路線上找

當這群鳥人在凌晨 2 點 28 分結束池塘據點時，已經

出來，還得考量距車道夠近，才能讓每個隊員都聽得

記錄了正式名單上的 22 種鳥。他們有了好的開始，還

見。在這 樣 的 情 況 下 ， 95% 的規則形成一種壓力：如

有 22 小時，距 200 種只差 178 種。我自己先回家，準備

果團隊在觀鳥大日確實找到 200 種鳥，意味著髒數不得

下午再次碰頭，並鼓勵他們傳簡訊告訴我精采或令人失

超過10種。

望的消息。我到家時收到蓋羅的一則簡訊：他們目擊了

Jim Zipp Science Source; Markus Varesvuo Nature Picture Library; All Canada Photos Alamy Stock Photo (clockwise from top left )

一隻熊，還附上一張解析度很低的照片，這隻熊在他們

觀鳥大日正式開跑 在 5 月17 日星期一的子夜，渡鴉狂人在北部一個秘密地

的車子前笨重地移動。我回傳簡訊：「專心，蓋羅。你 在打仗耶。」然後墜入夢鄉。

點展開瘋狂搜尋行動。他們擔心自己的策略可能洩漏給

他們在上午 9 點 36 分結束北部的行程，負責記錄

競爭者，因此也不向我透露細節。由於我無法從起點加

鳥類名單的齊格蒙特計算，已累積 124 種鳥，包括好不

入他們，只好答應在另一個地點與他們會合。

容易才找到的草地鷚、榛雞和戴菊。蓋羅對 124 這個數

時間來到凌晨 1 點13 分，此時一輛黑色的雪佛蘭休

字的評語是：「成績一般，但有希望。」他們的行程順

旅車駛進柯爾百貨公司的停車場。六位頸上掛著雙筒望

利。崔普希望在上午 10 點前可以開始南下，便於在路

遠鏡的男性下車，面對百貨公司正面，仰望屋簷上用泥

途中找到鷹，牠們大約此時會開始乘著熱氣流往上飛。 2022.01 / sa.ylib.com 55

等我下午 4 點抵達位於南部麥迪遜（Madison）一處

到那隻鳥，仔細研究並試著排除其他可能。他說，牠看

主要的賞鳥景點哈莫納賽特海灘州立公園和渡鴉狂人

起來胖胖的、比黑腹濱鷸稍大一點。蓋羅確認：「是濱

會合時，數字已經上升到 176。他們分散在一個觀景平

鷸沒錯。大家都看到了嗎？」當我離開時，數字爬升到

台上，低頭透過單筒望遠鏡找鳥。天空有些雲層，微

189 種，他們從米爾福德角再次上路，距離打破自己的

風輕拂。雖然他們已經連續行動 16 小時，仍然目光炯

紀錄只差一點。

炯、精神奕奕。他們在名單上寫下了小藍鷺（little blue heron）、長嘴秧雞（clapper rail）、翻石鷸、沙뢄和尖尾

繼續挑戰刷新觀鳥紀錄

沙뢄。崔普在北部行程結束後，看起來比較放鬆，把大

他們在下兩個觀察點找到葡萄胸鴨和一隻黑頭威爾遜

夥兒集合起來拍照。不過很快地，波諾莫就催促大家繼

森鶯，數字來到191。到了晚間 10 點 33 分，蓋羅傳來

續上路。這一帶是他的地盤，而正事還沒辦完。

簡訊說，他們聽到王秧雞（king rail），牠在康乃狄格州

兩個小時、幾個觀察點之後，團隊收集到 186 種，

名列瀕危物種，稍早由榮譽隊員魯西（Phil Rusch）找

這數字保持了17 年的州紀錄。剩下六小時，蓋羅說，

到，現在所有隊員正在北返，回到終點線。這隻王秧雞 是他們觀鳥大日尋獲的最後一隻鳥，鳥種數 總計 192。當週稍晚，等每個人都補過眠後，

賞鳥的趣味所在：即使在不起 眼的地點也能讚歎鳥類生命的 多樣性，思索大自然的韻律， 總是抱持好奇心。

我把團隊找來一起吃披薩喝啤酒，聽他們對 此次觀鳥行動的「任務檢討」（hot-wash）， 崔普借用了緊急應變人員的術語。現場有種 歡慶的氣氛，雖然他們沒有創下新紀錄，但 仍在艱難的條件下打平自己的第二高紀錄， 而且也為坎頓（Canton）的咆哮之溪自然中心 （Roaring Brook Nature Center）籌募了約1300 美元，支持自然中心的動物照護工作。團隊 事前勘查到的鳥中，有 13 種未現蹤，包括栗

他們還要找到 14 種日行性鳥和 4 種夜行性的鳥類。聽起

頰林鶯和長尾鴨，另外通常在觀鳥大日的傍晚可以看到

來有機會達成，不過到了這個時候，還沒記錄到的鳥種

的美洲夜鷹（common nighthawk）也缺席。而事前沒看

已經變得很少了。

到、卻往往能在比賽當日記錄到的候鳥，這次也沒有現

團隊來到米爾福德角（Milford Point），這裡是豪沙

身。波莫諾說：「今年的鳥況是多年來最差的。」

托尼克河（Housatonic River）河口的沙洲型海灘。他們

不過普羅文徹認為，「這仍是一次漂亮的行動。」

把單筒望遠鏡抬上瞭望塔的迴旋樓梯上。波莫諾開玩

整條路線長達 770 公里，蓋羅說執行上非常緊湊且有效

笑說：「有沒有一個按鈕，一按下可使所有黑雁全都消

率，只有在藍翅鴨（blue-winged teal）稍有延遲，花了

失？」在天上的雲層和平靜的海水之間，觀察條件非常

27 分鐘才找到。而且在 192 種鳥中，只有六種是髒數。

好，但到處都是這種小型雁鴨。蓋羅催促道：「拜託，

波莫諾說，既然他們在候鳥缺席的狀況下還能有如此表

鴨子快出來。」急著想找出他不久前在這裡看過的小

現，他有信心 200種不成問題。

水鴨和葡萄胸鴨（American wigeon）。然而鴨子們卻不

蓋羅說：「有一天會萬事俱備，我們事先勘查過的

見蹤影。不過杜甘發現一隻黃頂夜鷺（yellow-crowned

鳥全都現身，候鳥全都降落休息，一切會圓滿順利。」

night-heron），蓋羅和波諾莫找到兩隻中杓鷸，一種大

直到他們決定挑戰201 種。

型長腿的岸鳥，有著長而彎的鳥喙。蓋羅檢查著遠方 的鳥群時，注意到一隻略顯紅色的鳥。蓋羅喊道：「我 覺得是紅腹濱鷸（red knot）！」這種胸前帶著肉桂色的 鷸，以鱟卵為食，但因為人類過度捕捉鱟，紅腹濱鷸的 族群急速縮減，牠們並不是每次的觀鳥大日都會出現的 鳥種。其他隊員迅速轉頭過來看。波莫諾在望遠鏡裡找 56 科學人 / 2022.01

姚若潔是台灣大學昆蟲系碩士，英國布來頓大學視覺傳達博士候選人，現專 事翻譯與寫作。

欲讀相關文章，請登入 《科學人知識庫》 〈3D建模解析鳥類演化〉，《科學人》2021年1月號。 〈鳴鳥染色體有玄機〉，《科學人》2020 年 2月號。 〈用手機辨鳥鳴〉，《科學人》2012 年 2月號。

立即前往

行動科普 • 無限暢讀

《科學人知識庫》集結了近20年來數萬篇中英文《科學人》雜誌文章， 每月與紙本雜誌同步更新當期內容，可隨時利用搜尋功能或科學領域查找、閱讀文章； 並支援手機、平板、電腦等多元方式登入使用， 是個人自我提升、興趣培養、學術研究之最佳利器！

知識 補給

學術 研究

科學人知識庫特點 精采內容

專業 學習

｜每月更新｜ 與紙本《科學人》同步更新，掌握全球科學趨勢新知。 ｜資料齊全｜ 收錄自2002年創刊以來數萬篇《科學人》雜誌文章。 ｜中英對照｜ 提供Scientific American原文對應篇章，多元學習。

隨選閱讀

｜系統分類｜ 內容文章按照雜誌目錄、科學領域分類，系統化呈現。 ｜有效自學｜ 可利用進階搜尋、建立個人化書籤，管理閱讀歷程。 ｜延伸推薦｜ 當期主題報導、話題文章延伸閱讀，幫助深度學習。

行動學習

｜多元登入｜ 提供Google、Facebook等多元方式登入使用。 ｜舒適閱讀｜ 響應式網站設計，適用手機、平板、電腦等各種載具。

免費加入《科學人知識庫》會員，即可享有每月４篇全文閱讀體驗

了解更多

生 物 學 本月主題 詳見 p.5

賞鳥不只是有趣的休閒活動，透過開放平台與共享資料， 公民科學能產生大量數據，推動鳥類種類、數量、棲地與保育等研究， 有助於維護生物多樣性。 撰文 林大利

2014年底，一隻迷航的西伯利亞白鶴抵達基

是鳥類學家。這表示台灣有上萬雙眼睛，隨時緊盯這些

隆彭佳嶼，幾天後飛到金山清水濕地，引起大眾注意，

鳥兒的動態。

牠最終在台灣停留了將近兩年。俄羅斯媒體得知這種嚴 重瀕危的候鳥在台灣平安生活，還特別報導致謝。2021

鳥類是公民科學的好題材

年初，台灣出現新紀錄種斑頭雁、年底則有另一隻飛抵

鳥類是非常特殊的生物類群，羽色引人注目，移動能力

宜蘭的白鶴，同樣吸引許多賞鳥人觀賞。同年 3 月，澳

強，是反應環境變化的指標生物。相較於其他生物，鳥

洲繫上發報器的水鳥黦鷸一度短暫失聯，澳洲學者還在

類不僅容易觀察、辨識，即使你對牠們沒興趣，當牠從

網路上請求協尋，後來經確認在台南的學甲濕地平安活

你眼前飛掠而過，實在很難無視牠們。也因此，鳥類成

動，讓台澳候鳥研究的合作又邁進一步。這些精采又重

為最受科學家關注的生物類群，許多生態學理論正是透

要的生態記錄，全都是鳥類觀察愛好者率先發現，而不

過鳥類研究發展而來。不過許多鳥類的新記錄，都是鳥 友提供，而非鳥類學家或生態學家。全世界的公民科學

重 點 提 要

（citizen science）資料庫，超過一半是鳥類的資料。台

■ 鳥類能夠飛行，是移動能力強的生物類群，因此常引人注

灣亦然，眾多的鳥友，一直都是公民科學的好夥伴。從

目。全球公民科學資料庫多半是鳥類相關資料。 ■ 台灣自然觀察組織蓬勃發展，賞鳥者眾，數個參與門檻較 高的鳥類系統型公民科學計畫已推動多年。 ■ 一般民眾是公民科學的核心，採用適當的科學方法可以提升 資料品質，而公民科學資料將成為保育政策的依據。

58 科學人 / 2022.01

eBird Taiwan 平台來看，已經有超過 4500 名使用者上傳 過賞鳥記錄，而且每年台灣的賞鳥記錄都維持在全球前 十名。 像eBird Taiwan 這樣的賞鳥記錄資料庫，是公民科

學的一種「機會型計畫」（opportunistic scheme）。這類 計畫藉著使用者眾多，加上開放平台，可以快速累積大 量的生物時空分佈資料，也使資料越來越容易取得，

猜猜我是誰：台灣許多鳥友能分辨外形相似、成群出現的水鳥。 或是上傳鳥類照片到開放資料庫，相關領域科學家也能協助辨 識。這張照片裡就有彎嘴濱鷸、寬嘴鷸、尖尾濱鷸三種水鳥，你 分辨得出來嗎？（答案請見61頁）

iNaturalist 也是類似的網站，這些網站的特色是介面簡

殖鳥類調查 （Breeding Bird Survey, BBS Taiwan）和台

單，使用者可以即時上傳目擊各類生物的報告，也因此

灣新年數鳥嘉年華（Taiwan New Year Bird Count, NYBC

參與門檻較低，使用者甚至不需具備物種鑑定能力，只

Taiwan），參與者必須接受培訓課程訓練，熟悉監測方

要上傳照片及時空資訊到網路平台或資料庫，會有專業

法及流程，才能實際蒐集資料。以 2014 年第一屆的台

研究人員鑑定物種。所以，機會型計畫很適合運用在蛾

灣新年數鳥嘉年華為例，如先前所述，起初考量活動

類、蝸牛、蜘蛛等容易觀察並拍攝的小型無脊椎動物，

門檻較高，僅規劃試辦 30 處樣區，但是在台灣鳥友的

或是監測死亡動物，例如台灣野生動物路死觀察網，使

熱情參與下，最後完成了 120 處的樣區！2021 年則完成

用者上傳的資料有助於科學家掌握野生動物死因，甚至

173 處樣區調查。另一項計畫台灣鳥類生產力與存活率

還可以推論食性、出沒地點與活動時間。

監測（The Monitoring Avian Productivity and Survivorship

台灣有運作成熟的野鳥學會體系，加上自然觀察

program, Taiwan, MAPS Taiwan），則是要透過鳥類繫放

相關民間團體的蓬勃發展，使得鳥類的公民科學格外興

檢視鳥類的年齡與性別特徵，以探討鳥類的族群結構

盛。以中華民國野鳥學會為代表的鳥會系統，在台灣各

（population structure，也就是鳥類的人口金字塔）。鳥

縣市幾乎都有相應的地方組織。這樣的運作模式，讓全

類繫放是相當困難的技術，若手法不夠純熟，很容易造

國性的鳥類公民科學相當容易推廣，能進一步執行門檻

成鳥類受傷甚至死亡。因此，志工在參加之前，必須先

較高的公民科學「系統型計畫」（systematic scheme）。

接受相當嚴格的訓練。

影像來源：呂翊維

系統型計畫有嚴謹標準的作業程序，在資料蒐集

台灣的鳥類公民科學表現，一直讓許多國家稱羨。

階段就先把志工的調查能力標準化，所獲得的資料偏

例如日本遇到的困境是年輕人對鳥類觀察興趣缺缺，賞

差較低，較容易以傳統的統計方法分析。例如台灣繁

鳥人口老化且逐漸減少。而馬來西亞是賞鳥人數不多， 2022.01 / sa.ylib.com 59

林大利 行政院農委會特有生物研究保育中心 助理研究員，澳洲昆士蘭大學生物 科學系博士生。著有《噢！原來如此 有趣的鳥類學》，也是《2020 臺灣國 家鳥類報告》共同作者之一。

[ 統計分析 ]

公民調查水鳥族群變化 2021 年台灣新年數鳥嘉年華年度報告，藉由志工第一手觀 察資料繪製出的蘭陽平原水鳥（花嘴鴨，1、長趾濱鷸，2、 紅冠水雞，3）的族群趨勢圖。縱軸的族群趨勢（trend）是 經過複雜計算得出的相對數值，沒有單位。綠色線段表示族

許多地區缺乏人力執行鳥類調查工作。澳洲則是因地廣

1

人稀，許多偏遠地區不易抵達。我們很幸運，是在人口 密度高的國家推動公民科學，因此台灣各個角落都有鳥 類觀察記錄。

開放資料維繫觀鳥熱情 為什麼會有這麼多人願意無償為鳥類監測投注時間心力 長期觀察？除了鳥友本身的熱情之外，積極發佈公民科 學計畫的成果也是維繫鳥友熱情的關鍵。鳥友在乎的不 是報酬，而是觀察記錄是否真的可以為鳥類保育及環境 花嘴鴨

保護做出貢獻。因此，台灣繁殖鳥類大調查和台灣新年 3.0

數鳥嘉年華就需要每年出版年度報告，對外公開計畫執 行的成果。同時也開放所有的資料，供各界自由加值運 重要的成果展示。不僅如此，鳥友參與公民科學的過 程，也是一種自由選擇學習（free choice learning），除

族群趨勢

用。此外，召開記者會、舉辦特展、宣傳工作等，都是

2.5 2.0 1.5

了可以為鳥類保育做出貢獻，也能學習科學新知。鳥友 的觀察及辨識能力會隨著培訓課程累積的相關知識與技 術而進步。如此一來，隨著參與經驗更豐富，資料的品 質也會顯著提升。 台灣的鳥類公民科學執行 10 年至今，已經可以藉

1.0 0.5 2014

2015

2016

2017 2018 年份

2019

2020

2021

由民眾回報資料，分析絕大多數的常見繁殖鳥和常見度 冬水鳥的族群趨勢，每年發佈最新成果，並且建立複合 物種指標，反映森林鳥類、農地鳥類和外來鳥類的數量

要達成愛知生物多樣性目標，描繪大範圍的生物多

變化狀況，並且評估台灣的森林和農業環境。不僅如

樣性現況及變化趨勢，勢必要在廣大的時空尺度下長期

此，鳥類相關的公民科學資料，已廣泛用於生態檢核和

監測生物多樣性指標的狀況，並且蒐集大量資料，有效

環境檢核，並且做為設置太陽光電板的選址依據。

地整合與運用。以物種保育為例，了解該物種的分佈、 相對族群量、棲地偏好等，是規劃保育政策及土地經營

有助了解各國物種現況

管理策略的關鍵資料。 專業調查人員能在較細微的時空尺度下獲得精確的

Biological Diversity）秘書處訂立新的10年目標「愛知生

時空分佈資料，但要耗費龐大的人力與經費，而且無法

物多樣性目標」（Aichi Biodiversity Targets），各締約國

快速蒐集大範圍的分佈資料。以我從事的生態保育工作

陸續設計許多生物多樣性指標（biodiversity indicator），

來說，現代生物多樣性快速流失，雖然聯合國確實有要

了解國家生物多樣性現況與變化，以評估保育策略和規

求各國好好了解自家的生物多樣性現況，但是很多國家

劃經營管理計畫。

的國土大得不得了，若都只等科學家把調查工作做完，

60 科學人 / 2022.01

影像來源：林大利、呂翊維

2010年，隨著聯合國生物多樣性公約（Convention on

群顯著增加，橘色線段表示顯著減少。橫軸上的綠色長條表

（1）近年族群下降狀況趨緩，長趾濱鷸（2）2019年以後數量

示該區間有顯著反轉增加。以紅冠水雞（3）的族群趨勢來

顯著反轉增加。這些來自公民科學的數據可能顯示數量變化

看，雖然族群在下降（橘色線段），但橫軸反映曲率顯著反轉

趨勢，反映鳥類的棲地現況和可能的威脅，若要說明數量變

（綠色長條）表示族群下降的狀況有緩下來的跡象；花嘴鴨

化原因，還需要進一步研究佐證。 3

2

長趾濱鷸

紅冠水雞 1.0 0.9

1.5 族群趨勢

族群趨勢 ⻊

1.0

0.8 0.7 0.6

0.5

0.5 0 2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2014

2015

年份

2016

2017

2018

2019

2020

2021

年份

地球上的生物也滅絕得差不多了。因此由政府機關、學

文學的星系動物園（Galaxy Zoo）、生態學和環境監測

術組織、民間社團及業餘愛好者所共同合作的公民科學

的「空氣盒子計畫」。網路與智慧型行動裝置的普及大

計畫便應運而生。由各地民眾參與的公民科學計畫，能

幅改變了人們接收並傳遞資訊的方式，使通訊更快速便

在較廣大的時空尺度之下獲得大量的生物分佈資料，彌

利。這樣的科技進展促成各種主題的公民科學如雨後春

補傳統上僅仰賴少數人調查的弱點。研究人員為志工量

筍般萌生，展開全民能共同參與科學研究的新時代。

身打造適合的長期監測方法，由參與民眾蒐集可供科學 分析的數據資料，再由研究人員進一步分析。

公民科學的核心：資料共享 公民科學的核心就是「團結力量大，眾志成城」。以公

1

2

民科學為機制所執行的計畫已廣泛應用於各領域，例如

解答：59 頁照片中，胸前具有紅色繁殖羽，嘴喙較長下彎的是彎 嘴濱鷸 1 ，寬嘴鷸 2 頭頂有暱稱「西瓜帽」的粗條紋，體型較

大氣科學的氣旋中心計畫（Cyclone Center Project）、天

小；其餘皆為尖尾濱鷸，頭頂偏紅棕色，嘴基顏色較淡。

2022.01 / sa.ylib.com 61

[ 資料蒐集 ]

調查方法如何權衡？

各樣區鳥種數分佈

雖然公民科學資料或多或少具有偏差與缺點，但是累 積的資料量遠遠超過傳統田野調查，大量的資料之下藏 有物種的重要分佈資訊與族群數量變化趨勢。處理公民

金門

科學資料可由下列四個面向著手：

鳥種數

（一）加強志工蒐集資料能力：透過訓練課程與現地 示範，使個人的觀察資料更準確，包括察覺生物、物種

馬祖

12 ~ 33 34 ~ 45 46 ~ 57 58 ~ 142

辨識和族群數量估算的能力。 （二）標準化取樣：監測方法需訂定詳細且嚴謹的標 準作業程序，使志工在不同時空之下，運用一致的方法 調查生物，可有效降低不同志工之間的調查偏差、避免 主觀判斷。 同志工重複調查。每位志工可能各自有不擅長觀察的物

0 ~ 300公尺 301 ~ 800公尺 801 ~ 2000公尺 2001 ~ 3952公尺

種，由不同志工重複調查相同樣區，可以互相彌補容易

N

（三）時空重複取樣：在不同樣區及時間點之間由不

忽略的物種，降低觀察差異造成的影響，同時也能提高

0 20 40 60 80 公里

樣本數。 （四）增加樣本數：使樣本數增加到足以進行統計分 析，甚至還可經由資料挖掘（data mining）篩選並分析 所需要的資料，將有助於提升公民科學資料的可用性。

其實，公民科學的精神早已出現在我們生活中，只 是沒有以「公民科學」這一個詞包裝。台灣人最熟悉的

成果公開：依照 2021 年數鳥嘉年華志工調查數據完成的台 灣鳥種數量分佈圖。共記錄 350種鳥類，32 萬 3979 隻個 體，充足的樣本數有助於了解重要野鳥棲地現況。

能與同好交流切磋、獲得研究人員的肯定、回饋與感謝 等，這些都能增強並維持志工參與的動機及意願。

例子之一就是路況廣播。路上駕駛常常透過路況廣播來

如果調查方法設計得太過複雜或困難，很可能降低

了解即時路況。但並沒有一組路況調查隊一天到晚在高

志工的參與意願。然而，過於簡單的方法又會降低資料

速公路上東奔西跑調查路況，因為那非常耗費時間、人

品質，因此公民科學調查方法的規劃，必須在志工與科

力和金錢。路況廣播的資訊都是來自路上駕駛；也就是

學方法之間權衡，既能讓志工容易執行，也能客觀地呈

說，資訊的使用者也是資訊的提供者，只需要一個匯整

現生物多樣性現況。未來公民科學資料將會是保育和土

資訊的平台，就能讓所有人供應並共享資訊。

地經營管理政策的重要依據，也會是反映生物多樣性實

路上駕駛是路況廣播資訊的提供者，公民科學志工

際狀況的重要基礎資訊。

則是提供科學研究資料的主要來源。因此，規劃公民科 學計畫，許多細節都需要考量到志工。提供志工培訓課 程，並於課程中詳細說明監測計畫的目的與方法，都有 助於提高志工的調查能力，資料的品質也會更加完善。 實務上，參與公民科學調查的志工，常會有所偏 好。舉例來說，機會型計畫的志工對稀有種的興趣往往 比普遍種高出許多，因此會比較容易蒐集稀有種的資 料，而缺乏普遍種的資料。不過也可以利用這樣的特 性，把稀有種的分佈資料蒐集得更完整。 重要課題。由於志工並非受聘僱而來，而是基於自身的 興趣，讓志工充份了解參與公民科學的重要性與貢獻、 62 科學人 / 2022.01

.

eBird Taiwan 資料庫：https://ebird.org/taiwan/home iNaturalist：https://www.inaturalist.org 台灣繁殖鳥類調查：https://goo.gl/dPQI2a 台灣新年數鳥嘉年華：http://nybc.bird.org.tw/ 台灣鳥類生產力與存活率監測：https://goo.gl/HHrJ5u 路殺社：https://roadkill.tw/ 氣旋中心計畫：https://www.citizenscience.gov/cyclone-center/# 星系動物園：https://www.zooniverse.org/projects/zookeeper/galaxy-zoo/ 空氣盒子：https://airbox.edimaxcloud.com/

欲讀相關文章，請登入 《科學人知識庫》 〈鳥類數量比一比〉，《科學人》2021年 9月號。 〈鳥類繫放100年〉，《科學人》2021年 4月號。 〈全民來數鳥 黑嘴鷗在哪兒？〉，《科學人》2016 年11月號。

立即前往

資料來源：林大利

最後，讓志工願意長期參與，是規劃公民科學的

延伸閱讀

一探動物搞笑本領、生存絕技； 以及人類如何向動物請益

不要隨便笑人家的研究很無聊無趣，有時 候那些才是引導人類開拓新知的開端呢。 金鼎獎科普作家 青蛙巫婆

張東君 專文導讀

烏龜打呵欠、野牛投票好民主、傻雞不笨耍心機、烏鴉 解題富邏輯、海豚媽媽重女輕男、靈長類的慈愛與殘暴 比起人類有過之而無不及。 進入「非人類動物」的世界，窺見牠們的食色本性、為 爭奪資源的明爭暗鬥，猶如人類社會縮影，你可以認識 牠們的生存絕技，自歎弗如，或是，純粹被搞笑的動物 逗樂。

每冊定價380元 規格：菊八開

全彩印刷

64 科學人 / 2022.01

科 技 創 意

氣候變遷已是全球首要挑戰，Scientific American 與專家遴選出 加速脫碳、兼顧節能與人類健康的重要科技。 繪圖 布蘭奇（Vanessa Branchi）

2022.01 / sa.ylib.com 65

我們居住 的 地 球 正 面 臨 緩 解 氣 候

氣候變遷

變遷、減少能源消耗、增進全球健康等重 大挑戰。這些挑戰大多彼此相關，解決方案 也有所關聯。因此聯合國把「夥伴關係」 （ P a r t n e r s h i p ）列 為 第 1 7 項 永 續 發 展 目 標 （Sustainable Development Goal）。

全球積極因應席捲氣候變遷，將 促成新科技誕生。

Scientific American 與世界經濟論壇（World

撰文 邁爾森（Bernard S. Meyerson）

Economic Forum）合作的第 10 屆 10 大新興科技 中，這種關聯十分重要，當各國政府和經濟產 業正著手加速脫碳（decarbonization）之際，許

100多年前，首度有科學家主張二氧化碳可能使大 量的熱積聚在大氣中；幾十年前，氣候變遷這個詞

多新興技術一一出現在我們眼前，包括低碳運

成為日常用語；現在，世界各國和經濟產業持續提

輸、住宅及商用基礎設施以及工業化製程。「綠

出新承諾，宣示將縮減碳足跡。2021 年，位居全世

氨」和能自行製造肥料的基因工程作物這兩項

界排碳量第二名的美國，承諾將在2030 年降低排碳

科技將提升農業永續性。而在偏遠地區，以當 地土壤當原料的 3D 列印將能以更少的能源建造

量至 2005 年的 50 %；英國則宣佈更積極的目標： 2030 年排碳量比1990 年減少68 %。 歐洲議會剛通過法案，規定歐盟各國 2030 年的 排碳量至少必須比 1990 年減少 55 %。儘管石油和

更堅固的房屋。 健康是所有人關注的話題，所以本期的10 大新興科技特別提及偵測新冠病毒和其他疾病

航空等產業較為抗拒，但2015 年以來，加入科學減 碳目標（Science-Based Target）計畫的企業比率已 提高到兩倍。這項計畫的目標是協助企業減少排碳

的呼吸感測器，以及讓我們更容易監測慢性病

以遵守巴黎氣候協定。通用汽車、福斯汽車和其他

的無線生物標記檢測器。基因組學領域的新研

汽車大廠也在近一年內訂定積極的減碳目標。

究成果有助於延長健康長壽（healthspan）、按需

這些積極承諾以及隨之而來的挑戰，在在凸顯 出全世界對脫碳的急迫程度。它將促使各式各樣的

製藥可訂做個人專屬藥物，同時協助解決大規

科技問世，在未來 3 ~ 5 年內展現出大規模運作的

模產製藥物所面臨的問題。

潛力。為了實現這個目標，已經提出的解決方案必

構成物聯網的新裝置正迅速增加，以隨時 得知即時狀況。這些裝置將透過繞行地球的奈 米衛星彼此連結，同時由無線網路訊號取得電 力，未來世界彼此的連結將更加緊密。

須加速發展及擴大規模。全球現有科技的不足之處 需持續突破，我們預期有幾大領域將獲關注並有重 大發展。 儘管特士拉汽車一開始成功引起消費者的興 趣，但目前全球私人及商用零排碳公共運輸車輛 的佔比還不到 2 %。另一方面，鐵路和海運等大

── 迪克里斯汀納（Mariette DiChristina）、 邁爾森（Bernard S. Meyerson）

重 點 提 要 ■ 「夥伴關係」是全球永續發展的重要目標之一。世界各國力 求脫碳，許多新興科技都聚焦於此。 ■ 全球新冠肺炎疫情使即時疾病檢測與遠距醫療需求遽增， 成為醫療應用新科技的發展趨勢。

66 科學人 / 2022.01

型運輸方式則已經有了低碳解決方案。不過其中 許多方案還未開始大規模施行，例如由阿爾斯通 （Alstom）公司生產、以氫燃料電池提供動力的客 運列車 Coradia iLint 。這類轉換計畫需投注龐大資 金，所以除了技術挑戰，政策推行上也有困難。 在美國，總排碳量估計約有 13 % 出自住宅和商 業大樓的暖氣空調及烹調使用的燃料。要降低美國

新興科技評選委員會 迪克里斯汀納（Mariette DiChristina） 評選委員會主席、美國波士頓大學傳播學院院長及新聞學教授，曾任 Scientific American 總編輯、施普林格．自然出版集團編輯和雜誌執行副總裁。 邁爾森（Bernard S. Meyerson） 評選委員會副主席，國際商業機器股份有限公司（IBM）首席創新長，多次因物理、 工程和商業領域的研究成果獲獎。 阿波哈穆德（Enass Abo-Hamed） 英國清潔技術公司H2GO Power 執行長、英國皇家工程學院企業研究員。 卡爾貝克（Jeff Carbeck） 數家公司的創辦人，現任美國伊士曼化學公司（Eastman）副總裁。 詹德拉瓦地（Rona Chandrawati） 澳洲新南威爾斯大學化工學院副教授。 康斯坦丁（Joseph Costantine） 貝魯特美國大學電機及電腦工程副教授，世界經濟論壇青年科學家。

與其他地區這方面的排碳量，必須開發零排碳暖通 空調（HVAC），被動式太陽能環境系統也必須普 及。此外，改用再生木材和低碳足跡水泥等自然新

多瑞斯瓦米（P. Murali Doraiswamy） 美國杜克大學醫學院精神病學與醫學教授，也是杜克大學腦科學研究所研究員。 方塔耶（Yabebal Tadesse Fantaye） 非營利組織「10 學院」（10 Academy）共同創辦人、廣告公司艾路迪（Adludio）資 料科學總監。

式建材也很重要。當再生能源更加充沛時，必須運

佛塞特（Sarah E. Fawcett） 南非開普頓大學海洋學資深講師兼海洋生物地球化學實驗室計畫主持人。

用這些能源，有助於使遍佈四處的溫室氣體排放源

芬克（Olga Fink） 蘇黎士瑞士聯邦理工學院智慧維護系統教授。

脫碳。「綠氫」就是一例；如果生產過程中不使用

馬蒂內茲（Javier García Martínez） 西班牙阿利坎特大學無機化學教授兼分子奈米科技實驗室主任。

含碳燃料，氫就能成為無污染燃料，同時成為化工 業的無碳足跡基本原料。同樣地，如果經常耗電高 達數百萬瓦的資料中心能和再生能源建造在一起， 碳足跡將可大幅縮小。 要達成各國政府和產業設定的發電目標，必須 大力拓展太陽能、風力、水力發電、潮汐、核能和 其他零排碳技術。目前某些關鍵挑戰依然存在，例 如效率高又經濟的可靠工業級能量儲存設備尚未成 熟等。安全又經濟的零排碳核分裂能源（包括核廢 料處置）也依然只是夢想。為了減少現有化石燃料 發電造成的污染，必須開發更新穎的科技，用以捕 集、重複使用並封存碳。 在農業方面，不可能漢堡（Impossible Burger） 和未來肉（Beyond Meat）等替代蛋白質必須取得 更大的市場佔有率，才能減少飼養家畜製造的大量

赫塔多（Daniel E. Hurtado） 智利天主教大學工程學院副教授，主持運算醫學團隊。 基南（Greta Keenan） 世界經濟論壇科學與社會計畫專家，她也負責主持論壇的青年科學家社群及全球 未來科學合作委員會。 拉森（Corinna E. Lathan） 美國科技公司 AnthroTronix共同創辦人兼執行長、物聯網及擴增實境供應商PTC 董事。她也是世界經濟論壇提升全球未來人類委員會共同主席。 李相燁（Sang Yup Lee，音譯） 曾任世界經濟論壇全球未來生物科技委員會共同主席，現職為南韓科學技術院化 學及生物分子工程學特聘教授兼研究副主席。 林恩（Geoffrey Ling） 美國陸軍退休上校、科技發展及商業轉型專家、約翰霍普金斯大學及美軍健康科 學大學神經科學教授、按需製藥（On Demand Pharmaceuticals）公司執行長。公 開聲明：林恩謝絕公開討論按需製藥議題並表達意見。 梅納（Andrew Maynard） 美國亞利桑那州立大學風險創新實驗室主任兼全球未來學院助理院長。 摩根（Ruth Morgan） 英國倫敦大學犯罪與法醫學教授兼副院長（跨學科創業），世界經濟論壇全球未來 科學合作委員會成員。 南達庫瑪（Rajalakshmi Nandakumar） 美國康乃爾大學科技校區及康乃爾大學資訊科學系助理教授。

二氧化碳和甲烷。感測器透過物聯網提供的資料將

歐戴（Elizabeth O'Day） 美國精準醫療公司歐拉瑞斯（Olaris）創辦人兼執行長。

進一步促成土地和作物智慧管理以及肥料與水的使

歐魯（Mine Orlu） 英國倫敦大學學院藥學院副教授。

用，協助進一步減碳。 除了迅速脫碳帶來的無數科技挑戰，各國還必 須發展出全球性管理方法以確保能源平等。新興經 濟體無法因應相同的減碳目標，如此可能導致發展 停滯。各國將必須明智地分配土地，以便擴充再生 能源基礎建設。為了確保符合全球協議，各國政府 將必須仿照國際原子能總署的議定書，建立全球環 境監測基礎設施。（甘錫安 譯）

拉提（Carlo Ratti） 美國麻省理工學院城市科技和規劃教授兼感知城市實驗室主任。 舒普（Barry Shoop） 美國陸軍退伍准將、古柏聯盟學院艾伯特內爾肯工程學院院長。 維拉斯特奎（Sophia M. Velastegui） 微軟公司營運應用程式「動力365」人工智慧技術長、黑線（BlackLine）軟體公司 董事長、世界經濟論壇全球未來先進製造及生產理事會共同主席。 韋伯（Wilfried Weber） 德國夫來堡大學生物通訊研究中心合成生物學教授。 徐訊（Xun Xu） 全球基因組學組織華大基因集團（BGI-Research）執行長、世界經濟論壇全球未 來生物科技委員會成員。

2022.01 / sa.ylib.com 67

農業

方法中尋思靈感。玉米及其他穀物等主要糧食作物， 必須依賴土壤中的無機氮，豆科植物例如大豆則有一 套自行施肥的聰明辦法。豆科植物的根與土壤細菌發 生交互作用，讓細菌在根部長成群落並形成稱為根瘤 的共生器官，其中植物提供糖份供養細菌，並相對受 益於細菌的固氮能力（把大氣中的氮轉化為氨）。因

植物利用根部固氮取代施灑肥料。

此，豆科植物透過與土壤細菌在演化上的古老共生關

撰文 韋伯（Wilfried Weber）、 拉堤（Carlo Ratti）

係，得以不必倚賴現代的氮肥。 研究人員證明，根瘤（天然肥料工廠）的形成涉 及土壤細菌與豆科植物根部之間密切的分子溝通。這 些相關知識啟發了把固氮工程轉移到非豆科植物的新

為供應全球不斷增長的人口所需的糧食，我們高度

做法，如今已有令人振奮成果。例如，科學家正嘗試

依賴含氮的工業肥料。根據聯合國糧食及農業組織的

誘使穀物根部與固氮細菌進行共生性的交互作用。研

報告，要維持全球作物生產每年約需 1 億1000 萬公噸

究人員模擬豆科植物與細菌之間的分子溝通，並引導

的氮。氮肥料的生產是轉化空氣中的氮做為植物可利

細菌在植物根部形成群落。

用的氮，透過這種轉換而生產的肥料支持全球約 50 %

另一做法是引導原本就在穀物根部形成群落、但

的糧食生產，約是全球初級能源需求的 1 %，但它也

不會固氮的土壤細菌產生固氮酶（nitrogenase），這種

是一項能源密集的製程：約佔全球排碳量的 1 ~ 2 %。

酶會把空氣中的氮轉化為植物可用的氨。由於近年來

此外，這種工業肥料對許多國家的小農來說過於昂

各國政府及私人基金會大力支持這類固氮工程領域的

貴，以致其產量大幅下降並對自然土地徒增壓力。

研發，利用這種自然共生力量的作物，可能很快就會

為發展解決之道，研究人員從大自然製造氮肥的

68 科學人 / 2022.01

成為永續糧食生產的重要一環。（林慧珍 譯）

息化合物的成份報告。除了比抽血更快產生結果報 生物化 學

告，以檢測氣息來蒐集關鍵健康資訊，更是一種非侵 入式做法，能簡化醫療診斷過程。呼吸感測器的用法 簡單，攜帶方便且具成本效益，讓醫療資源有限的低 收入國家能提供另一種醫療保健。這些設備也可能有 助於降低病毒在社區的傳播，如同人們進入超市或餐 館等公共室內空間前測量體溫一樣。

吹氣遠比抽血更簡便。 撰文 詹德拉瓦地（Rona Chandrawati）、 赫塔多（Daniel E. Hurtado）

2020年3月，以色列理工學院的化工學家海科 （Hossam Haick）和同事在中國武漢完成了一項利 用呼出氣息來檢測新冠病毒的探索性臨床研究，結 果驚人，這種感測器判斷陽性或陰性的準確度高達

若路上駕駛有酒駕嫌疑，警察可利用呼吸氣息分析儀

95 %，靈敏度則達100 %。2021年，美國衛生暨福利

（一種測量血液酒精含量的手持裝置）進行檢測，疾

部（DHHS）資助380萬美元，重新改善美國航太總署

病的檢測方式是否也可比照？

（NASA）的E-Nose（這種使用奈米感測器陣列技術

答案是肯定的，人體呼出的氣息含 800 多種化合 物，新近發現顯示，特定化合物的濃度與各種疾病的

會自動掃描國際太空站內的空氣是否有潛在危險化學 物質）來檢測新冠病毒。

病理相關性很強。例如，呼吸氣息中丙酮濃度顯著升

在呼吸感測器技術普及前，人們還得面對一些重

高，是糖尿病發病的強力指標；呼出一氧化氮濃度

大挑戰。首先，必須提高對某些疾病的檢測準確度，

偏高，與細胞發炎相關，可做為呼吸道疾病的生化指

尤其是結核病及癌症。其次，同一呼氣樣本中的各種

標；而醛類化合物偏高，與肺癌密切相關。

化合物可能混淆檢測結果，造成偽陽性。用以分析檢

當受測者對著採樣器吹氣時，氣息進入呼吸感

測儀資料的演算法也需要改進，以提高準確度。最後

測器（通常是靠金屬氧化物半導體的電阻變化來檢

還需提高人體臨床試驗的投資，在大數量的群體中驗

測），電腦軟體隨即進行分析，幾分鐘內就能得到氣

證這類技術。（林慧珍 譯） 2022.01 / sa.ylib.com 69

生 化工 程

2016 年，美國麻省理工學院（MIT）的研究人員 與美國國防高等研究計畫署（DARPA）合作，首次 驗證按需製藥的可行性。他們製造了一台冰箱大小的 機器，使用連續流來製造四種常見藥物：用於緩解過 敏症狀的鹽酸二苯胺、治療焦慮及肌肉痙攣的二氮 平、抗憂鬱藥氟西汀，以及局部麻醉劑利多卡因，在

依照個人需求即時產製藥物。 撰文 歐戴（Elizabeth O'Day）、 歐魯（Mine Orlu）

24小時內產製每種藥物各1000 劑。 「按需製藥」公司目前正把 MIT 初始研發成果商 業化，利用幾個既有或正在開發的平台，包括「按 需美國製造前導」（AMPoD），它是可從前驅物開 始產製最終配方的完整藥品製程；Bio-Mod 則能製

如果你去附近藥局時，藥劑師能按照確切劑量及處

造生物製劑；而「靜脈按需製藥」（IV Medicines on

方，為你訂製用藥，而不是從預先製成的藥品配製你

Demand）則生產無菌注射劑。包括禮來、嬌生、諾

的處方，近期按需製藥方面的進展使上述情況可能成

華、輝瑞和維特製藥等許多藥廠，也至少在其部份製

真。量產藥物動輒需用數百公噸材料，其挑戰在於必

程中使用了連續流製造技術。

須確保品質和供應可靠度的一致性。

目前用於按需製藥製程的可攜式機器成本高達數

而從藥物產製地運送到販售處，可能需要數個

百萬美元，讓該技術無法普及推廣。我們也需要應用

月。相較之下，按需客製藥物（或稱連續流藥物製

於品質保證及品質管控的新方法，來規範個人化處方

程）可一次性完成藥物生產，原理是讓藥物成份經由

及單人製藥批次。隨著成本下降及規範架構的發展，

管子流入一連串小型反應室，在單一地點依照需求來

按需製藥製程將可能澈底改變藥物的製造地點、時間

產製藥物。

及方式。（林慧珍 譯）

70 科學人 / 2022.01

目前正在研究的解決方案試圖利用 Wi-Fi 路由器和 能源

基地台發射的無線訊號，剛問世的第五代行動通訊 （5G）技術將使無線電力傳輸更上一層樓。在 5G 技 術中，美國聯邦通訊委員會（FCC）首度允許行動電 話訊號使用更高頻率的毫米波電磁頻譜（但對人體仍 屬安全）。

Wi-Fi與第五代行動通訊的訊號將 可為物聯網裝置供電。 撰文 康斯坦丁（Joseph Costantine）

5G 除了資料傳輸率更高，無線訊號傳輸的能量 也高於4G。從這個特質可以想見，未來許多低耗電 無線裝置或許不需要插電就能運作。這些裝置如何 從無線訊號取得電力？Wi-Fi 和 5G 都運用電磁波，以 FM 無線電波、微波和毫米波傳播。擷取電力過程的

構成物聯網（IoT）的無線裝置是高度網路化世界的

第一步是藉由無線訊號擷取電力的接收天線，天線把

重要骨幹，這些裝置包括家中的電器、具有生物醫療

電力傳給整流電路，這個電路使用半導體把電力轉

用途的穿戴式裝置，以及裝設在危險又難以到達地點

換成直流電，用來為裝置充電或供電。天線與整流器

的感測器等。IoT 規模逐漸擴大之後，我們或許能開

（或轉換器）的組合稱為收整天線（rectenna），能放

發出水和殺蟲劑用量更少的農作方法、效率更高的智

大電壓，但本身耗電少到可以忽略。

慧電網、監測可能導致橋樑或混凝土建築損壞的瑕疵

目前有許多新創公司推出使用專用無線發射器

感測器，以及偵測土石流和地震這類重大災害的預警

的無線充電產品。不過研究指出，這類產品不久後將

感測器等。

可接收 Wi-Fi 和 5G 訊號。行動電話讓我們脫離有線電

2025 年時，IoT 裝置預估將達到 400 億個，為這 些裝置提供方便即時的電力將是越來越急迫的挑戰。

話，提高通訊能力；同樣地，這項新科技也將使我們 進一步掙脫電線的束縛。（甘錫安 譯） 2022.01 / sa.ylib.com 71

這些標記也是預測老人各種疾病及隨之而來的死 基 因組 學

亡風險有力的指標。生物細胞遺傳訊息的定序技術最 新的進展顯示，基因突變數量隨老化過程增加；身體 對這類突變的修復可能在 DNA 上留下與老化相關的 痕跡，成為另一類型的生物標記。DNA 損傷還與驅 使細胞老化（意味細胞不能再分裂），或耗損對細胞 及組織更新相當重要的幹細胞有關。

組學的新見解啟發延壽的可能性。 撰文 韋伯（Wilfried Weber）、 多瑞斯瓦米（P. Murali Doraiswamy）

近年來人類對老化機制的了解已逐漸增加，因而 推動了標靶治療的發展。例如，最近的一項初步臨床 研究顯示，服用包括人類生長激素在內的雞尾酒藥物 長達一年，可使「生物時鐘」倒轉1.5 年。同樣地，

根據世界衛生組織（WHO）的資料，全球 60 歲以上

研究人員以齧齒動物模型成功證明，針對三個與壽命

人口比率將從 2015 年的 12 % 增加到 2050 年的 22 %，

有關的基因進行基因療法，可改善或逆轉四種常見的

這對醫療及社會體系都造成巨大挑戰，失智、癌症、

老化相關疾病。科學家還發現把年輕人血液中的一些

第二型糖尿病及動脈硬化等慢性病都與老化有關，人

蛋白質注入老年小鼠體內，能使小鼠隨年齡衰退的一

類懷抱逆轉老化或尋找「長生不老藥」的心願由來已

些腦功能生物標記獲得改善，這項研究顯示，人類有

久，科學家探索老化的分子機制，可望幫助人類長

可能透過治療來逆轉與老化有關的認知功能退化。

壽又健康。拜「組學」（omics）技術的出現及進步之

受到這些分子層次新見解的啟發，以及在臨床試

賜，科學家得以同時量化所有基因的活性或細胞中所

驗中前景可期結果的鼓舞，100 多家公司正積極開發

有蛋白質及代謝物的濃度，加上外遺傳學研究提供了

以藥物或基因工程方法來分析並建構「健康長壽」及

新的見解，這些關鍵機制的輪廓現已變得更清晰。令

長命百歲的方法。目前多半仍在臨床前階段或早期臨

人振奮的例子之一是，涉及了特定外遺傳標記或代謝

床試驗階段，在投資者的高度期望與支持下，這項研

化合物的組合，可做為生物年齡的指標。

發為老當益壯的晚年生活帶來希望。（林慧珍 譯）

72 科學人 / 2022.01

化學

顯更為純淨，沒有傳統化石燃料製程中摻入的化學物 質，例如含有硫及砷的化合物，它們會「毒害」催化 劑，使反應效率降低。 更潔淨的氫氣也意味可開發出更優質的催化劑，

減少生產肥料的碳足跡。

因為它們不再受化石燃料中有毒化學物質的影響。事

撰文 馬蒂內茲（Javier García Martínez）、 佛塞特（Sarah E. Fawcett）

實上，一些公司例如丹麥的托普索（Haldor Topsoe） 公司，已宣佈開發出源自完全再生資源的新型催化 劑，用於綠氨的生產。西班牙化肥生產商費爾貝利亞 正與伊倍爾佐拉再生能源公司合作，大幅擴增綠色

使氨的合成達到工業規模的 哈柏包希法（H a b e r-

製氨計畫，2021 年開始啟用一座 2000 萬瓦試營運工

Bosch process），可說是 20 世紀最重要的發明之一，

廠，預計到 2027 年達到八億瓦規模的太陽能電解製

以這種方式合成的氨所製成的肥料，支持了全球 50 %

氫。這項投資估計將達18 億歐元，預計每年可提供

的糧食生產，成為全球糧食安全的關鍵。然而，氨的

4000 個工作機會，並減少40 萬公噸、約當於六萬輛

合成是一種能源密集的化學製程，在用氫來固定氮

汽車的碳排量。

時，需要催化劑的幫忙。氮氣是空氣中的主要組成分

目前最大障礙之一是綠氫成本很高，歐洲 30 家

子，但氫氣必須靠合成來生產，目前仍使用化石燃料

能源企業啟動了 HyDeal Ambition 計畫，藉由氫氣的

製備：把天然氣、煤或石油暴露於高溫蒸汽中以產生

生產、儲存及運輸的創新，於 2030 年前使綠氫的供

氫氣。這個過程產生了大量的二氧化碳，佔全球總排

應價格降低至每公斤1.5 歐元。一旦計畫成功，有關

碳量的 1 ~ 2 %。使用再生能源來電解水所產生的綠

綠氨的種種新應用包括能被分解變回氫，讓良性的綠

氫，不但減少了上述過程中的排碳量，最終產物也明

氫—氨循環得以實現。（林慧珍 譯） 全球將有 5 億 7800 萬人確診。由於患者手指的電壓變

生物資 訊

化可能與血糖濃度相關，開發中的可攜式裝置預計將 運用毫米波及近紅外線波段的無線電磁場來進行非侵 入性檢測，以滿足日益增加的血糖濃度監測需求。另 一種做法是在衣物中置入穿戴式電子裝置，運用微波 波段範圍的電磁波來檢測血流中的葡萄糖濃度。還有

用非侵入性方式檢測生物標記。 撰文 康斯坦丁（Joseph Costantine）

一種運用電極汲取由微血管自然滲出的微量間質液， 用以估測汗液中的葡萄糖，這種紋身式電路與葡萄糖 檢測儀類似，能進行汗液採樣，以檢測汗液中的乳酸 變化，這種裝置已開始吸引健身產業的投資。

針頭人人不愛，但糖尿病及癌症等慢性病需頻繁檢測

這些無線傳輸系統能搭配各種類型的感測器，

血液，以識別並監測特定生物標記。目前已有100 多

包括由密集排列的奈米碳管製成的感測器，或者能驅

家公司正著手開發可攜式及穿戴式的無線感測器，預

動磁性奈米粒子至微流體通道中、藉由電壓或電流變

計很快就能應用於長期監測這些重要醫療資訊。這些

化來檢測各種生物標記的感測器。這些技術可用以辨

感測器應用多種方法來檢測汗液、眼淚、尿液或血液

識各種液體樣本，開啟了「電子舌頭」的大門。眼淚

中的生物標記，有些運用光或低功率電磁輻射（類似

也可能透露驚人的資訊，電子可穿透隱形眼鏡、可透

手機或智慧手錶），結合天線及電子設備來探測組織

過無線技術獲取癌症生物標記資料或監測血糖濃度。

內部。有些感測器則使用穿戴式、可彎折、貼在皮膚

唾液中的生物標記物質可能揭示生理及心理壓力或疾

上的電子感測器，偵測電流、電壓或電化學濃度的變

病，例如愛滋病、癌症及新冠肺炎，若能把唾液感測

化，以檢測特定生物標記。

器與具有射頻識別技術的牙套加以整合，將能用來監

這項技術的首要標的是糖尿病，預估到 2030 年

測口腔健康，檢測蛀牙或各種異常。（林慧珍 譯） 2022.01 / sa.ylib.com 73

材 料科 學

足、材料運輸困難，使這種方法不容易普及。 近年來，多家公司從登上火星的計畫獲得啟發。 在火星上需要原料時，唯一的選擇就是當地物資。在 義大利小鎮馬薩倫巴達，由馬里奧庫奇內拉建築事務 所設計的原型機以當地黏土列印建造房屋的組件， 大幅降低建造的複雜程度、成本和能源消耗。土壤與

推行零廢棄或循環的建築方式。 撰文 邁爾森（Bernard S. Meyerson）、 拉提（Carlo Ratti）

大麻纖維和水黏結劑混合，再由義大利 3D 列印公司 WASP 一層層列印出複雜的形狀和表面，用來建造住 宅。比起從外地運來工地的物資，使用當地材料通常 能減少95 % 之多。 WASP 與建築設計公司米屋（RiceHouse）合作

兒童疫苗或眼科雷射手術等 科技大幅提高工業化國

展示的另一種方法，取材自乾旱地區千百年來製造泥

家許多人的生活品質，但在開發中國家的影響往往較

磚的經驗。這種方法是把傳統泥巴配方和黏結細絲混

為受限或晚了許多。然而根據聯合國估計，以3D列

合，細絲可自然形成纖維。基本材料不是以人工填入

印機建造房屋將有助於解決全世界16億人口缺乏房屋

模型來製造，而是透過 WASP 的 3D 列印機，建造房

的問題。

屋所需的時間遠少於傳統方法。而且列印牆壁的外型

3D 列印房屋的概念其實不算新穎。美國有幾家

強度較高，所以房屋也格外堅固。基本材料大部份來

公司已經在紐約州長島和德州奧斯丁以 3D 列印方式

自當地。如果採用 WASP 的方法建造房屋，到達使用

建造房屋，而且成果相當不錯。把混凝土和沙、塑

年限時，只要打碎還原成基本材料，就可再度使用。

膠與黏結劑的各種混合物運到工地，送入巨大 3D 列

這種零廢棄或循環模式已經實行幾千年之久。現在，

印機後產出成果。3D 列印相當簡單、成本又低，很

西西里島埃里切山上某些房屋還用到 10 個世紀前建

適合用於紓解偏遠貧窮地區的房屋荒，但基礎建設不

造房屋時剩餘的建材。（甘錫安 譯）

74 科學人 / 2022.01

通訊和訊號微弱時依然能解讀的低功耗廣域網路技術 太空科 技

Sigfox。資料接著再傳送到地面接收站，在接收站進 行分析。 這項技術將可使各種資料應用拓展到以往無法到 達或難以連線的地點。舉例來說，銥星通訊公司擁有 由 66 枚低軌道衛星組成的網路，可讓船舶與在世界 各地飛行的飛機連線。為了從衛星傳輸資料給資料中

從物聯網轉變成太空物聯網。 撰文 南達庫瑪（Rajalakshmi Nandakumar）

心的中央伺服器，微軟和太空探索科技公司合作，建 置太空中的雲端運算平台。 但太空物聯網在真正全球化前，仍需面對許多 挑戰。舉例來說，奈米衛星的壽命較短，大約只有兩

要擴大物聯網（IoT）在通訊和自動化方面的效益，

年，而且必須依靠成本高昂的地面接收站基礎設施支

IoT 裝置必須遍佈全球大量蒐集資料。不過其中有個

援。提供安全可靠、高頻寬連線的衛星十分重要，可

問題：行動電話網路涵蓋範圍不到全球的一半，全世

在各種天氣狀況和地區維持網路通暢。

界仍有十分廣闊的無網路區域。太空中的物聯網系統

為了達成這個目標，各公司都在研究不同的通訊

將可借助奈米衛星涵蓋這些區域。這類衛星成本低、

頻譜並開發編碼方案，希望增加頻寬並提高通訊系統

重量極輕（不到 10 公斤），在地球上空數百公里的軌

的強固程度。（甘錫安 譯）

道繞行地球運行。太空探索科技公司的星鏈，以及一

甘錫安專事科技類翻譯。

網通訊（OneWeb）、亞馬遜和電星等公司已經採用奈 米衛星來達成全球網際網路連線的目標。 不久後，將可透過地面上以電池供電的小型 IoT 裝置與繞行地球的奈米衛星通訊。IoT 裝置蒐集的資 料（例如定位感測器的位置資料）將透過低功率、低 成本的通訊協定傳輸給衛星，這類通訊協定類似長程

林慧珍是台灣大學動物科技研究所碩士以及美國紐約大學新聞研究所科 學、衛生與環境報導課程碩士，目前從事科普翻譯與寫作。

欲讀相關文章，請登入 《科學人知識庫》 〈成功減碳 生質不可少〉，《科學人》2021年 4月號。 〈再生能源有氫就輕鬆？〉，《科學人》2020 年 5月號。 〈減碳關鍵技術〉，《科學人》2018 年 9月號。

立即前往

2022.01 / sa.ylib.com 75

心 理 學

76 科學人 / 2022.01

美國黑人社區缺乏資源，常給人貧困的印象。事 實上，黑人居民互助互信的守望信念，建立了豐 厚的社會資本。 撰文 艾維特（Nancy Averett） 翻譯 李明芝 Illustrations by Victor Juhasz

2022.01 / sa.ylib.com 77

「晚安！」在 美 國 密 西 根 州 安 娜 堡 （ A n n Arbor）市中心的市立圖書館分館，馬蒂斯（Jacqueline Mattis）把水杯放在講台上後，向大家問好。現場聽眾 多為白人中產階級，他們輕輕回了聲：「晚安。」馬蒂

艾維特（Nancy Averett） 美國自由作家，報導環境與社會科 學議題，文章散見於《奧杜邦》 （Audubon ）、《山岳》（Sierra ）、 《發現》 （Discover ）和其他刊物， 現居俄亥俄州的辛辛那提市。

斯假裝驚訝，舉起手柔聲地說：「喔，不、不、不、 不。我研究宗教，在黑人背景脈絡下研究宗教，所以我 們重來一次：晚安！」聽眾大聲回應：「晚安！」馬蒂 斯點點頭，當一位男子補了句「阿門！」時，她笑得更

本（social capital），亦即透過互信、互惠的人際關係和

開懷。馬蒂斯指著他說：「不錯喔，很不錯的反應！」

網絡，來解決問題並共存共榮。這些特殊社會連結帶來

馬蒂斯是羅格斯大學心理學教授兼文理學院院長，

的美好結果，往往是孤立隔絕達不到的。

2020 年 1 月，她正詳述自己最新研究主題：愛與利他主

然而有些研究人員相信，社會資本專屬於中產階級

義在美國城市黑人居民中產生的變革力量。她分享了一

或富人，困苦或低收入社區無法自行建立，必須仰賴外

位年輕女性珊妮雅卡（化名）的故事，珊妮雅卡在 15

力介入。事實上，馬蒂斯和其他黑人研究人員發現，資

歲時帶著四名年幼弟妹到遊民營區，那裡的大人很快成

源最貧乏的社區能夠建立高度社會資本，甚至用以保護

為他們的代理父母，分享帳篷、清洗孩子衣物並提供食

社區免受制度性壓迫。他們認為當世界飽受嚴峻疫情和

物。這些父母十分堅持孩子要受教育，並有未來願景。

氣候災難摧殘時，這種社會意識應該推廣並深入研究。

珊妮雅卡的高中成績是班上第一，這些父母還存錢資助

社會資本帶來復原力

她申請大學。 如馬蒂斯所想，聽眾對這個故事深深著迷。許多

社會資本的概念可溯源到18 和19 世紀的知識份子。例

人似乎很驚訝，擁有這麼少的人願意付出這麼多，但她

如法國政治學家托克維爾（Alexis de Tocqueville）在

一點都不訝異。她在黑人為主的社區長大，先是牙買加

1830 年造訪美國時，發現美國人喜歡參加協會，這種

京斯頓市（Kingston），然後是美國紐約市布隆克斯區

團體對成員有正面影響。他寫道：「不斷更新對事物的

（Bronx），這些地方的居民無法獲得附近白人享有的

感受和想法，心胸會變得更開闊；彼此理解，只在人們

權利、資源和機會。馬蒂斯與幾位有愛心且工作勤奮的

互惠行動下發展。」社會資本一詞最早出現在1916 年

鄰居彼此照應，然而年紀輕輕的她注意到，媒體往往描

一篇社會學文獻，改革派的海尼凡（L. J. Hanifan）當

繪這些地方充斥失能的家庭和暴力，居民軟弱又絕望。

時擔任西維吉尼亞州鄉村學校督學，他用該名詞論證學

在大學裡，當教授描述貧困社區的墮落和混亂時，她非

校裡的社區參與。他寫道：「如果只靠自己，個人在社

常煎熬。她從未告訴別人，祖母在食物不多時，仍烹煮

會上很無助。如果他能與鄰居來往 ……，就會累積社

餐點給流落街頭、幾乎一無所有的人。她說：「這是我

會資本，或許能立刻滿足其社會需求，而且可能有社會

的童年生活，聽到（媒體和學者）如此描述這些地方，

潛力，足以實質改善整個社區的生活條件。」

完全無法理解。我讀到的資訊和我的生活經驗不符。」

後來，經濟學、政治學、人類學和心理學的學者都

這種不同調的觀點，促使馬蒂斯從事正向心理學研

運用了社會資本概念。2000 年哈佛大學政治學教授浦

究：著重個人和社區的優勢，而非缺陷。她和其他研究

特南（Robert D. Putnam）出版暢銷書《獨自打保齡球：

人員檢視受歧視的貧困社區居民如何建立高度的社會資

美國社區的衰落和復興》，社會資本一詞吸引更多目 光。浦特南在書中哀嘆美國主流的社交俱樂部（例如壘

重 點 提 要

球聯盟、家長教師聯誼會和扶輪社）式微，認為美國人

■ 社會資本是指從人際和社會網絡產生互惠及信任，從而獲

越來越強調個人主義，連打保齡球都獨自一人並非成群

得因應逆境的能力。研究顯示，社會資本可增進人們的心

結隊，而這種變化是由郊區化、更常看電視和世代交替

理健康。

等因素造成。他表示，在經濟大蕭條和二次大戰壓力下

■ 有些針對美國非裔社群的研究發現，即使是貧窮和弱勢社 區，也能建立豐厚的社會資本。 ■ 若能更了解資源貧乏者在艱難環境中如何因應，或許有助 於現今社會勇於面對流行病與氣候災難。

78 科學人 / 2022.01

長大的人深知社區的凝聚力，但在兒孫輩中已不復見， 他擔心這種遠離社會和公民參與的趨勢正侵蝕民主。 其他學者進一步研究浦特南的論述，也就是關於

人們越來越孤立的主張。哈佛大學的社會學家斯科波

推行利他行為

（Theda Skocpol）認為，富裕的美國人在這種趨勢中是

她與其他黑人研究人員及黑人社區領導者主張，在貧窮

一大趨力，他們可能資助專業的非營利組織，例如山岳

和弱勢社區中，只要仔細觀察，確實會發現社會資本。

俱樂部（Sierra club）或美國退休人員協會（AARP），

2011年，密西根州立大學教授迪爾（LeConté Dill）在

但很少參與當地的基層團體。約翰霍普金斯大學政治

論文中寫道：「即使是最弱勢的都市社區，仍有一些復

學家克倫森（Matthew Crenson）和金斯柏格（Benjamin

原力（resilience）和自主感（agency）。」

Ginsberg）則指出，一連串因素使公民不太可能聯手敦

迪爾在加州大學柏克萊分校攻讀博士學位時，對

促政府傾聽他們的訴求。舉例來說，由於訴訟風氣興

於產生復原力的保護因素越來越感興趣。她整個夏天

起，導致要求立法者修訂或制定法律的公民活動，轉變

在加州東奧克蘭青少年發展中心（EOYDC）觀察青少

成由倡議團體透過法院、而非組織公民團體來進行。

年參與的許多活動，例如嘻哈舞蹈課程、關於黑人經

此外，在美軍轉換成全志願役職業軍隊前，是國民兵

歷的研討會和「上大學」計畫。其中一位少女霍華德

（citizen soldier，通常與鄰居及友人一起被徵召）提出

（Lanikque Howard）在單親家庭長大，住在這個區域

下修投票權到18歲的要求。

最貧窮的鄰里之一。當霍華德的母親日以繼夜不停工作

有人指責社群媒體製造虛假的公民參與感。2018

時，EOYDC的校長兼執行長傑克遜（Regina Jackson）

年，塔弗茲大學政治學教授赫什（Eitan Hersh）發現，

開車載霍華德到當地唯一營業到很晚的郵局，讓她多寄

1/3 受訪者每天花在政治議題上超過兩小時，包括瀏覽

一批獎學金申請資料。

政治新聞、在網路上爭論政策並思索政治觀點。赫什認

霍華德是家中第一個完成大學學業的成員，她最近

為這種「政治嗜好」威脅到美國的民主，因為讓這些本

獲得社會工作學博士學位，2021 年獲選加入美國衛生

存善意的公民耗費時間，若非如此，他們可參加當地的

暨福利部（DHHS）兒童與家庭管理局。傑克遜推動個

規劃會議或直接敲門認識鄰居，追求真正的政治力量。

人復原力的培養，並藉此促使社區年輕人蓬勃發展，這

根據其他國家的案例，社會資本通常可以提升心理

些年輕人再回過頭向目前逐步完成 EOYDC 規劃的青少

健康。例如哈佛大學社會流行病學家河內一郎（Ichiro

年提供建議和鼓勵，例如走訪就讀的大學校園並提供工

Kawachi）發現，日本震災的年長生還者，若搬到臨時

作機會。迪爾稱此為「橋接型」社會資本，因為這能讓

住所，失去長年的社會連結，認知退化情況比繼續住在

青少年的社經地位朝正向變動。她也發現一種人際社會

家裡的年長者更嚴重。澳洲雪梨大學流行病學家柏利

資本，人們可用來因應日常問題，傑克遜解釋，這可激

（Helen L. Berry）發現，人們對天然災害的集體反應可

勵青少年的「個人永續感」（personal sustainability），讓

增加社會資本，例如英國牛津在十年內經歷六次洪水

他們相信自己會成功。曾受傑克遜幫助的人經常回到奧

泛濫，2007 年該市成立了防洪專案聯盟。柏利嚴正主

克蘭（Oakland）工作，他們可以幫助自己的社區，增

張，政府必須解決危害社區的結構問題。此外，如果居

強社區復原力。

民一同學習在洪水警報期間搭建混凝土牆，會產生成就

迪爾和馬蒂斯，還有心理學、社會工作、流

感。柏利指出：「為了公眾的利益行動，可以有效保護

行病學、公共衛生以及其他領域的研究人員，發表

心理健康。」

了大量的證據：以黑人為主的社區若盛行集體主義

多數關於社會資本的研究和其他許多研究相同，研

（collectivism），可能有助於他們發揮更強大的復原

究對象通常是中產階級白人。有些研究人員甚至懷疑，

力。這些研究有時遭受質疑，例如馬蒂斯表示，同儕審

弱勢社區普遍貧窮，社會資本能否真正在這些地方扎

查曾指控她編造了透過訪談而集結的個人利他故事（她

根？舉例來說，浦特南在 2015 年的著作《階級世代：

提議他們直接聽錄音），還有一些學者告訴她，研究貧

窮小孩與富小孩的機會不平等》中主張，美國貧困家庭

困都市社區裡的復原力是不負責任的，可能造成一種印

的社會資本程度必定極低，因為他們通常失去雙親、不

象：這些受結構性種族歧視和不平等影響的地方並沒什

太可能上教堂，而且少有機會參加青年運動、童子軍和

麼大問題。

其他活動。浦特南舉例，在美國紐奧良公共住宅長大的

馬蒂斯反駁，不應漠視利他主義及其幫助人們提

一名男孩，吹噓自己狠狠揍了其他孩子，而正是這些所

高社會資本的效果。在嚴重特殊傳染性肺炎（COVID-

謂的例證，讓馬蒂斯深感挫敗。

19）疫情期間，研究人員注意到，美國文化極重視個人 2022.01 / sa.ylib.com 79

從種族公義獲得慰藉 黑人社區裡的集體主義（有些社會學 家稱之為「黑人互助傳統」），至少 可追溯到1700 年代後期。當時，曾 是奴隸的艾倫（Richard Allen）和瓊 斯（Absalom Jones）創立「自由非洲 協會」，這個互助協會最終催生第一 個美國黑人教派：非洲衛理公會。這 個公會為剛獲自由的人提供其他地方 缺乏的日用品和服務：金錢、工作、 教育、衣物、健康照護和宗教教導 （religious instruction）。 教會是非裔美國人得以安全聚 集並參與各種公開談話的少數場所。 眾所周知，馬丁路德．金恩（Martin Luther King, Jr.）運用教會為公民權 利奮鬥，而黑豹黨在教會地下室為黑 人兒童提供免費早餐。研究健康與政 治倡議的聖路易大學行為科學教授吉 爾伯特（Keon Gilbert）與約翰霍普金 斯大學彭博公衛學院流行病學家迪恩 （Lorraine Dean）表示：「尤其對黑人 來說，教會形成凝聚力並提供資源， 保護他們參與公民活動。」 馬蒂斯在密西根大學就讀研究所 時，以調查和深度訪談的方式研究宗 主義，導致悲慘的後果。但是，這樣評價太過籠統。密

教和靈性（spirituality）及其與黑人社區心理健康的關

蘇里州牧師布萊克蒙（Traci Blackmon）表示：「在黑人

係；當時她糾結於母親的規勸（認為她有責任講述他

社區，我們必須好好照顧自己。」疫情爆發初期，她的

們的故事）與教授對於黑人社區的負面描繪。她從個

教會蒐集三萬片口罩和大量乾洗手劑給第一線的黑人工

人經驗得知，宗教和靈性有助鄰居培養復原力，即使遭

作人員，例如公車司機、超市店員和餐廳員工。馬蒂斯

遇不平等，仍保有希望，也造就了對彼此的責任感。

表示：「在我看來，出於必要，在黑人以及所有非白人

她表示：「就是這點，幫助我認識的每個人活得更有尊

群體的 DNA 中，早已嵌入這種社區意識，也就是說，

嚴。」她的研究證明，許多非裔美國人從某種種族公

我們必須分享自己所擁有的，使每個人都好過。」馬

義中得到慰藉：確信種族歧視在上帝眼中是一種罪，

蒂斯指出，這些利他行為「增強了個人對一個事實的認

也堅信維護受壓迫者的耶穌與自己同在，這樣的信念就

知：即使在這個世界，其他人不覺得你是完整的人，你

是抱持樂觀的來源。此外她發現宗教與靈性的區別；她

還是完整的。這讓你對自己有不同的想像。」

訪談的一位女性說：「宗教信仰是你害怕下地獄時所做

當我們有更強大的社會資本時，社會中許多事物

的事，而靈性是你到過地獄後所產生的。」馬蒂斯說：

（民主、疫情期間拯救人命、對氣候變遷採取行動）能

「這種感觸是當你真的陷入絕境時，對於什麼是神聖與

運作得更好。因此，研究如何建立並維持社會資本有其

重要的事物，逐漸形成的深刻個人感覺。」

道理。馬蒂斯表示，若了解社會資本在黑人為主的社區 中發揮的影響，能更有效強化整體社會。 80 科學人 / 2022.01

她指出，主流與強勢的白人心理學不完全接受這種 關係。佛洛依德把宗教視為對逆境和存在焦慮所做出逃

避現實與不合邏輯的病態反應，而後來學者努力使心理

道自己是對的，多數人就會勇敢行動。居民會拿出這份

學更加證據導向，畏懼宗教和靈性會與心理健康扯上關

文件說：『你看，法規就是這麼寫的！』」

係。更複雜的是，有研究顯示，心理學家和治療師多數 自認是無神論者或不可知論者。德州女子大學社工系助

逆境造就強韌

理教授蘭納爾斯（Ratonia Runnels）說：「當我還是學

有證據顯示，懷特的早餐活動帶來的影響，與河內一郎

生時，很早便了解到社會工作屬於非宗教領域，若有強

及柏利認為社會資本的功用相同：支持人們的心靈。哈

烈信仰背景，必須有把它隱藏起來的心理準備。」儘管

維颶風來襲後兩個月，德州農工大學公共衛生學院副教

如此，她依然研究如何把宗教融入社會工作。

授桑森（Garett Sansom）參加了早餐活動，試著衡量休

2011 年蘭納爾斯發表一項研究，探討經歷卡崔娜

士頓的低收入黑人居民在風災後的生活。他請其中 153

颶風災情的黑人生還者如何運用宗教和靈性來因應。她

位聽眾填寫一份12 題的健康調查簡表，這是測量身心

和論文共同作者分析 52 位黑人生還者以及 98 位救災人

健康的標準公衛工具。結果令他驚訝，生理和心理健康

員（包括政府官員、治療師、社工師、牧師、個案管理

分數之間幾乎皆有相關性：如果其中一項分數低，另一

師和志工）的訪談資料，發現當中無宗教信仰者對生還

項分數亦同。「許多社區都有這樣的結果，包括非裔美

者的深厚宗教信仰感到訝異。他們也發現，有些牧師遭

國人社區。然而參與早餐活動的人，即使他們的生理健

受敵意對待，例如一位牧師說，當他試圖為避難所的生

康分數極低……，心理健康分數卻更高。」換句話說，

還者提供諮商時，行政人員斷然拒絕並表示，避難所裡

即使在暴風雨災害最嚴重的社區，相較於該地區其他居

有醫護人員照顧生理需求、心理輔導人員能照顧心理健

民，前者較不沮喪與焦慮，心理受創程度也較低。

康需求，而當牧師指出另一種需求，也就是人們的靈性 需求時，卻被打發離開。

馬蒂斯很了解社會資本對心理健康的正面影響，不 過她提醒，不要用傳統的成功定義做為復原力的證明。

蘭納爾斯是有虔誠宗教信仰的黑人女性，了解黑

她在安娜堡市圖書館說的故事，沒有童話般的結局，代

人教會中的靈性（相信有更高的力量在看顧信徒），激

表畢業生致詞的珊妮雅卡依然夢想上大學，但因故尚未

勵人們照顧彼此來體現那股力量。黑人解放論者神學

實現，目前在一家與弱勢族群合作的非營利組織工作。

（Black liberationist theology）源自美國黑人民權運動期

馬蒂斯說，曾經無家可歸的珊妮雅卡（現在和在遊民營

間，該理論強調，維護黑人社區利益的社會行動是信徒

區認識的四個人合住一間一房公寓），透過非營利組織

的靈性責任。信徒共享類似的認同和價值（浦特南認為

的職務更加成長茁壯。她會主動接近在街頭遇到的人，

這兩件事是關鍵），社會資本在這樣的背景中形成。

與他們聊天，希望了解他們不為人知的天份，並且鼓勵

懷特（Charles X. White）的工作是休士頓某間學校

他們為她工作的組織貢獻一點心力。她領悟到，每個人

的安全顧問，晚上則從事社區服務，他在教會長期舉辦

都能提供有價值的事物，這正是馬蒂斯想分享的觀點。

一連串社區早餐活動，希望促進居民參與。出席者大多

馬蒂斯指出，如果學者、政策制定者和主流大眾忽

為年長女性，他們誦讀誓約時承諾，自己會努力使社區

略弱勢社區的社會資本，也就是人們在非常艱難的環境

鄰里更好。他們邊吃著比司吉麵包佐肉汁，邊聆聽懷特

中因應逆境、甚至蓬勃發展的方式，對整個社會相當不

用深沉的男中音介紹講者，例如來拉票的政治人物、說

利。她解釋：「你會看見資源（比珊妮雅卡）更豐富的

明如何提交污染投訴的城市衛生與公共服務人員，以及

人，在面對逆境時陷入絕望和自私的心態。珊妮雅卡沒

示範極端天氣事件撤離技巧的警察。最後這個主題對這

有自我封閉或孤立，反而勇敢面對，決心改變世界，使

些群眾特別重要，居民在經歷 2017 年的哈維颶風後，

其他人過得更美好。」

希望為下一場風暴做足準備，但他們沒有把握。有些居 民擔心，若他們的態度太過強硬，例如為了防止淹水，

李明芝是台灣大學心理所碩士、曾於美國密西根州立大學家庭與兒童生態所 從事博士研究，目前專職翻譯，專長為心理相關、兒童家庭、社會議題與科 學新知。

堅持公共工程人員清理掉自家附近排水溝的垃圾，市府 員工可能會派警察來騷擾他們做為報復。懷特希望鼓勵 出席者克服焦慮並採取行動，於是提出不可撼動的事 實，例如排水溝維護的城市法規影本。他說：「當人們 因情況不明而不安時，恐懼會使他們不敢前進。一旦知

欲讀相關文章，請登入 《科學人知識庫》 〈PEACE 心抗疫，輕舟過壓力〉，《科學人》2021年 5月號。 〈史上規模最大的心理學實驗〉，《科學人》2020 年 9月號。 〈勇氣的神經科學〉，《科學人》2011年 5月號。

立即前往

2022.01 / sa.ylib.com 81

數 學

範疇論可用於描述一組數學概念的關係及「共同特性」，如今數學家 已把範疇論推廣到無窮維，得以探討微妙數學概念之間的新連結。 撰文 里爾（Emily Riehl） 翻譯 翁秉仁

Title illustration by Eric Petersen Schematics by Matteo Farinella

2022.01 / sa.ylib.com 83

在新英格蘭某個秋高氣

選定點為圓心，可以畫

爽的日子裡，就讀大學三年級的我

出任何指定半徑的圓。

走過地鐵入口，有一位男子站著那

這道特定謎題的難點在

裡，身旁寫著幾道他剛塗鴉的難

於，最終的圖示上出現

題，其中一道數學問題吸引了我的

的任何點或線段，要嘛

注意：給定一個正方體，只用直尺

是一開始就給定的，要

和圓規來畫出另一個正方體，體積

嘛是從先前提供的資

是原正方體的兩倍。

訊，逐步以直尺和圓規繪製出來。

（Évariste Galois），迦羅瓦 20 歲時

我停下腳步，我見過這道問

從給定正方體的邊長開始把體

死於一場因感情糾紛而招致的決

題，事實上這道題目已有超過 2000

積加倍，可以先假設此邊長為 1，

鬥。在我自己老成的20 歲時，雖然

年歷史，依據普魯塔克（Plutarch）

畢竟這是唯一給定的測量單位。要

數學成就遠遠不及迦羅瓦深刻，但

的說法乃是出自於柏拉圖。直尺可

建構這道問題中那個更大的正方

我至少理解了汪策爾的證明。

以把線段往任何一端延伸，圓規以

體，你得設想一套方法：只以直尺

證明的想法如下：給定一點做

和圓規為工具，畫出新正方體的一

為原點以及長度為 1 的線段，用直

3 邊，而這個邊長必須是 √ 2（即 2 的

尺和圓規可以在數線上相對容易繪

立方根）。

製出所有座標是有理數的點。當然

重 點 提 要 ■ 數個世紀以來，數學家發現了一大堆

里爾（Emily Riehl） 美國約翰霍普金斯大學數學家， 研究興趣是範疇論與無窮範疇 基礎。她與維里提（Dominic Verity）合著的《∞範疇原理》將在 2022 年由英國劍橋大學出版社 發行。

這道問題十分困難。2000 多年

一如數學家常做的，得忽略不可能

來沒有人能解開它，直到1837 年，

在有限時間內真的畫出無窮多點的

■ 範疇論藉由抽象來鳥瞰數學領域，其

汪策爾（Pierre Laurent Wantzel）才

事實。

基本定理闡明，無論對象有多複雜，

證明這是不可能解開的，也解釋為

汪策爾說明如果只使用直尺和

何大家都失敗了。他的證明運用當

圓規，則所有新繪製的點都必須是

窮」角度，提供了數學家思考舊概念

時最前沿的數學，奠定這門數學基

某二次方程 ax 2＋bx ＋c ＝0 的解，

的嶄新方式，並探索其中的新關係。

礎的是和他同時代的法國人迦羅瓦

其中係數 a 、b 、c 都是先前已繪製

數學對象。這些對象所構成的世界太 廣大，任何人都無法理解一切。

完全由它與類似對象的關係所決定。 ■ 無窮範疇（∞範疇）這個「拉遠到無

地鐵站的謎題

第一步：使用圓規標記出 1 的 距離。

84 科學人 / 2022.01

第二步：以相同的半徑，使用圓 規標記出 2 的距離。

第三步：使用圓規通過 0 點畫一 條原本線段的垂直線，並仿效前 面的步驟也標記出1、2、3。

3 的點（也就是數）。相比之下，√ 2

卻是三次多項式 x 3－2＝0的解，迦

畢氏定理

羅瓦的「體擴張」（field extention） 理論決定性地證明了，永遠無法透 過解二次方程來得到不可約三次方 程的解，基本上這是因為沒有 2 的 冪可以整除 3 的結果。 基於這樣的理解，我忍不住 就和這位街頭的朋友聊了起來。可 想而知，我想解釋為何我知道他的 問題是無解，他的嘗試根本徒勞 無功。反過來，他宣稱都是教育 使我思想封閉，無法「跳出框架思 考」。最後，女友想辦法把我從這 場爭辯中拖出來，我們兩人才能繼 續上路。 一個有趣問題：我這麼一個乳 臭未乾的大學三年級學生，為什麼 能在短短幾星期內就輕鬆學會操控

歐拉及高斯這些數學巨人大開眼

得以研究那些因為對象關係太過精

抽象數系（例如迦羅瓦體）？這些

界。數學家如何把這些能讓前一代

妙，因此無法用傳統範疇論適當定

材料出現於一門充斥對稱群、多項

專家震驚的發現，迅速傳授給新一

義的問題。「拉遠到無窮」的角度

式環以及相關寶藏的課程後期，這

代大學生？

提供一種思考舊概念的新奇方式，

些知識可能會讓牛頓、萊布尼茲、

答案之一與數學最新的發展有

以及發現新概念的途徑。

關：透過不斷提升抽象層次來「鳥 瞰」數學領域。範疇論（category

範疇

theory）是數學的一支，用於闡明

就像我認識的許多數學家之所以受

不同的數學對象如何可視為是「相

到這門學科吸引，原因之一是我們

同的」。範疇論的基本定理告訴我

的記憶力太差。許多人可能感到疑

們，無論多複雜的數學對象，都完

惑，因為他們印象中的高中數學充

全取決於它與類似對象的關係。憑

斥著要死背的公式，例如我第一個

藉範疇論，我們使用廣泛應用於跨

想到的就是三角恆等式。令人欣慰

數學範疇的一般規則，教導年輕數

的是，最常用的三角公式都可以由

學家最先進的想法，而不是深入探

sin2 θ＋cos2 θ＝1 重新推導出來，

究只適用單一領域的特殊法則。

而這道公式本身有個優雅的幾何說

隨著數學不斷演變，數學家 對兩物何時「相同」的理解已經有

第四步：使用直尺畫一條直線通 過水平線的點 2 和垂直線的點 3。 用圓規畫一條此線的平行線，通 過垂直線的點1，這條平行線和 水平線的交點就是2/3。

明：這是畢氏定理在斜邊為 1、銳 角為 θ的直角三角形上的應用。

所擴展。過去幾十年來，許多學者

這種認為一切都有「意義」、

和我持續推展範疇論，確保唯一性

沒有東西需要死背的烏托邦數學

的新擴張概念得以建立。這個稱為

觀，到了大學時就會面臨相當程度

無窮範疇（∞範疇）的新範疇把原

的崩潰。每當要開始認識數世紀

先的範疇論擴展到無窮維。∞範疇

以來發現的一大堆數學對象，例

的語言為數學家提供強大的工具，

如「群」、「環」、「體」出自所謂 2022.01 / sa.ylib.com 85

的代數（algebra）領域，algebra 這

結構範例的研究，這些例子源自於

的公設例如結合律、交換律、分配

個詞源自九世紀波斯數學家兼天文

多項式方程解或平面圖形配置等問

律。基於不同選擇，例如一個運算

學家花刺子密（Ibn al-Khwarizmi）

題。為了把這些結構連結起來，數

是部份定義還是完備定義？是否可

的一本著作，書名有時譯成《移

學家找出了描述其共通特性的「公

逆？數學家得到不同的標準代數結

項和相消的科學》（The Science of

設」（axiom），於是把群、環、體

構：群、環、體等。但代數並不受

Restoring and Balancing ）。接下來

引入數學世界，同時附帶了一個想

這些選擇所局限，畢竟這些選擇只

1000 年，代數從研究多項式方程解

法：數學對象可以根據性質來描

是無窮可能的其中一小部份。

的性質，發展成研究抽象數系的學

述，並且獨立於特殊範例或構造的

問。由於沒有實數 x 滿足方程 x 2＋

枝節之上進行「抽象」的探索。

新抽象數學對象的激增又附帶 滋生自己的複雜度。一種簡化的方

1＝0，數學家便增添虛數 i 並規定

康威（John Horton Conway）

法是引入更高層次的抽象性，令人

i 2＋1＝0，由此建立一個現在稱為

對數學物事的奇妙本體有著名的反

驚訝的是，在這種情況下，可以同

複數的新數系。

思：「它們無疑確實存在，但你無

時證明涉及許多相異數學對象的定

代數只是大學數學課程的一

從檢視它們，除非你去思考它們。

理，卻不需要具體指明所討論的對

門，其他重點還包括拓樸和分析。

這實在很驚人，儘管我當了一輩子

象類別。

拓樸是空間的抽象研究；分析則從

數學家，仍然不理解這件事。不實

嚴格處理實函數的微積分開始，然

際存在的東西怎麼可能存在？」

1940 年代由艾倫伯格（Samuel Eilenberg）和馬科連（Saunders Mac

後再分成機率空間、隨機變數、複

但是不必實際存在便能存在的

L a n e）所擘建的範疇論，就是這

流形（complex manifold）、全純函

數學對象，所構成的世界有一個難

樣的理論。儘管最初引入範疇論

數（holomorphic function）等更特異

題：這個世界太過廣大，沒有人能

的目的，是想要嚴格定義常用的

的領域。學生如何能理解這一切？

通透一切。即使在代數領域裡，也

口語化字詞「自然等價」（natural

數學有個看起來矛盾的思維，

有太多數學物事需要研究，每樣都

equivalence），但它也提供一種思

便是藉由抽象來簡化。正如同鄭樂

需要花時間去理解。大約在 20 世紀

考泛代數和其他數學領域的普遍

雋（Eugenia Cheng）在《不邏輯世

之際，數學家開始研究所謂的泛代

方法。運用艾倫伯格和馬科連的

界的邏輯藝術》中所言：「抽象的

數（universal algebra），指的是某個

語言，現在知道每一種數學對象

強大面向便是只要忽略某些細節，

「集合」，可能是一組對稱、某系

都隸屬於自己的範疇，其中包括

許多相異的情境就會變成相同。」

統中的一組數，或者一組其他的物

一組特定對象，以及一組以對象

現代代數建立於 20 世紀初葉，當

件，這些集合還附帶各種運算（例

和對象之間的箭頭來表示的變換

時的數學家決定統一對於許多代數

如加法和乘法），且滿足一些相關

（transformation，專業術語稱為 「態射」morphism）。例如線性代

合成變換

數研究的對象是類似三維歐氏空 間的抽象向量空間，相應的變換 則稱為線性變換，一個線性變換 必須明確指定來源是向量空間和 目標向量空間，才能知道做為輸 入和輸出的向量類型。就像函數 一樣，範疇中的變換也可以「合 成」，也就是可以把某一變換應用 於另一個變換的結果之上。對於任 一對的變換 f : A →B （讀做「f 是 從 A 到 B 的變換」）和 g : B → C ， 範疇論指定一個唯一的合成變 換，寫成 g 。f : A → C （讀做「g

86 科學人 / 2022.01

合成 f 是從 A 到 C 的變換」）。最 後，這個合成規則滿足結合律，

合成滿足結合律和單位律

對象和另一對象「相同」，意思不 再清楚明白。舉例來說，群

亦即 h 。（g 。f ）＝（h 。g ）。f 。範

在數學上是對稱的抽象組

疇是有單位的（unital）：每個對象

合，美國芝加哥大學的威

B 都有一個「等同變換」（identity

金森（Amie Wilkinson）

transformation），通常用 1B 表示，

喜歡把其中的元素描述

並滿足性質 g 。1B ＝ g 和 1B 。f ＝

成旋轉或翻轉某物的「動作」，而

f ，其中 g 和 f 是來源和目標分別

且動作完成後物體的模樣要跟原來

為B 的任何變換。

的一樣。

面對太多數學對象卻沒有足

例如探討 T 恤的對稱群。第一

夠時間理解，範疇論如何幫助這些

種對稱可想成「完全不動」（「等同

不幸的大學生？在泛代數中定義的

動作」），這時一個人就像平常那樣

任何一類結構都可能與其他結構不

穿 T 恤。第二種對稱對應的動作，

同，但這些對象所屬的範疇非常類

是手從袖子脫出讓 T 恤留在脖子

似，可透過範疇的語彙精確表達。

上，再把 T 恤旋轉 180 度，接著手

有了足夠經驗，數學家就知

順勢穿入相反的袖子，這時 T 恤依

道面對一種新代數結構時會發生什

然正面朝外，但是前後顛倒。第三

麼狀況。這個想法反映在循序發展

種對稱對應的動作，是把T恤脫下

群、環、向量空間理論的現代代數

後內外翻轉，再重新穿上，但是手

教科書中，主要因為這些理論是平

必須穿到原本的袖子裡，這時T恤

行的。這些範疇與學生在拓樸或分

最後的樣子是內外顛倒、前後也顛

析課程中遇到的範疇之間也有較鬆

倒。最後一種對稱則是結合這兩種

散的類比，這些相似性使他們能更

動作，這時就群而言比較不尋常的

快速吸收新材料。這樣的模式容許

是，這兩種動作執行的先後順序並

學生花更多時間去深入探索區分數

對稱

不影響結果。以上這四種動作都視

學不同學門的特殊主題，儘管數學

從具體數學結構到公設系統，再到

為一種「對稱」，因為它們所導致

研究進展的啟發，往往來自原本不

從屬於範疇的一般對象，累疊而上

的 T 恤穿法，與開始的穿著基本上

相關領域之間嶄新又訝異的類比。

的抽象層次產生了一項新挑戰：某

看起來是相同的。

T 恤的對稱

个⛭

㢬截 勜截猽㢬截

勜截

2022.01 / sa.ylib.com 87

另一個群的例子是描述床墊

應。換句話說，兩個群的動作可以

個對象 A 和 B 之間的同構，是由一

對稱性的「床墊翻轉群」。除了讓

一個個彼此匹配（等同動作與另一

對變換 f : A →B 和 g : B → A 所組

床墊留在原始位置完全不動的等同

個等同動作對應，翻轉對應翻轉，

成，其中合成變換 g 。f 和 f 。g 等

動作之外，還可把床墊上下翻轉，

旋轉對應旋轉等等），如果從一個

於各自的等同變換 1A 和 1B 。在拓

也可前後旋轉，或結合這兩種動

群任取兩種動作並依序執行，則最

樸空間的範疇中，同構的範疇概念

作依序執行。（床墊通常不是正方

後的結果會和另一群依序執行相應

是由一組可逆的連續函數所表示。

形，如果是正方形，對稱性會比上

動作的最後結果正好對應。用專

例如，你透過一個連續變形，可以

述的情況還多。）雖然 T 恤和床墊

業術語來說，這兩個群以「同構」

把未烘烤的甜甜圈變成咖啡杯的形

似乎八竿子打不著，但就某種意義

（isomorphim）把彼此關聯起來。

狀，其中甜甜圈的洞變成把手，杯

而言，這兩個對稱群具有相同的

這個名詞源自希臘語的 isos，意思

子的形狀則是用你的拇指壓凹的結

「形態」。首先，這兩個群具有相

是「平等」；而morphe 是「形式」，

果。（為了使變形連續，必須在不

同的動作數（在這個例子是 4），

箇中意義昭然若揭。

撕開麵團的條件下進行變形操作，

而且關鍵在於可以把 T 恤群中的每

在任何範疇中都可以定義同

個動作與床墊群中的動作配對，使

構的概念，這容許我們在相異的數

得相應的合成動作正好也互相對

學脈絡中傳遞這個概念。範疇中兩

這就是在實驗之前不烘烤甜甜圈的 理由。） 這個例子還演變成一個笑話， 說拓樸學家分不清楚咖啡杯和甜甜 圈：因為以抽象空間來說，這些對

床墊的對稱 㢬截

象是相同的。實際上，有很多拓樸 勜截

勜截猽㢬截

學家甚至比這個程度還更遲鈍， 因為當他們談論兩空間是否「相 同」時，經常使用更有彈性的約 定，只要「同倫等價」（homotopyequivalent）就夠了，這個名詞是 更特異的空間同倫範疇內的同構概 念。同倫等價是連續變形的另一種 類型，只是在這種情況下就算相異 的點也可視為相同。例如從一條正 常的褲子開始，一直縮短褲管的長 度，直到僅剩一條像丁字褲的曲 線，這是另一種具備相同基本拓樸 結構的「空間」，兩條褲管依舊， 只是原來二維的褲子已經縮成一維 的線。 另一個同倫等價的例子，是把 廣袤的三維歐氏空間塌縮成一點， 這個「逆向的大霹靂」把每一點都 逆飛回原點，速度依據與大霹靂初 始點相隔的距離不同，越遠越快。 這種可把同構的物事相互替 代、基本上不會改變其構造特性的

个⛭

直覺十分強烈，以致於範疇論者 其實已經重新定義 the 的用法，更

88 科學人 / 2022.01

接近於口語英語的 a。舉例來說， 在討論集合時有一個稱為兩集合

X 空間上的螞蟻路徑

A 和 B 互斥聯集（disjoint union） 的概念。與普通聯集一樣，互斥 聯集 A ∪B 具有一套 A 所有元素的 副本和一套 B 所有元素的副本。和 普通聯集不同的是，如果 A 和 B 有 一個共同的元素，那麼在互斥聯 集 A ∪B 中會有這個元素的兩個副 本，其中一個會記住自己來自 A ， 另一個記住自己來自B 。 運用集合論的公設，有很多不 同的方法可以建構互斥聯集，這些 方法所建構出來的集合不見得會正 好一樣，但一定是同構的集合。這 時與其浪費時間爭辯哪種建構方式 最標準，還不如把這些分歧掃到地 毯下面比較方便，任何人想要用任

來探測。例如 X 上的點可以想成單

條路徑的參數式，因此所有映射可

何滿足互斥聯集所需普遍性質的集

點空間 * 傳送到 X 的所有連續函數

以想成螞蟻在空間 X 上行走的所有

合時，就把 the 加在互斥聯集 A ∪B

Ȥ : * → X 。如果想解答 X 是否連通

可能軌跡。

之前去指稱就可以了。再舉另一個

（connected）的問題，可以考慮從

我們可以運用空間的點和路

例子，數學家把前述 T 恤對稱群和

閉區間 I ＝ [0,1] 映射到 X 的所有連

徑把拓樸問題轉化為代數問題：

床墊翻轉群都稱為 the「克萊恩四

續函數 p : I → X ，因為每個這樣的

每個拓樸空間 X 都有一個相應的

群」（the Klein four-group）。

映射提供X 中從點 p (0) 到點 p (1) 某

範疇π1X ，稱為 X 的「基本廣群」 （fundamental groupoid），這個範疇

無窮範疇 關於範疇論基本定理的起源，一 個經常流傳的故事是：1954 年有 一位日本的年輕數學家米田信夫 （Nobuo Yoneda）在法國巴黎北站

現代數學詞彙速覽表 範疇：一組特定的對象以及對象之間 的變換，變換滿足合成規則。 合成：把某一變換應用於另一個變換 的結果之上。

向馬科連描述一項引理（lemma，

等同：一對象到它自身的變換，而且 不以任何方式改變它。

或稱輔助定理），米田信夫開始在

對稱：一對象到它自身的可逆變換。

月台上說明這個引理，結果一直到

同構：關於「相同」的結構觀念，可 以用於範疇的兩對象之間。

火車離站前，米田信夫都還繼續在 車上滔滔不絕。 這項引理的推論是，任何範 疇的任何對象都完全取決於它與範 疇中其他對象的關係，這些關係 被編碼成映射到該對象或從該對 象傳送出的變換。如果想刻劃一 個拓樸空間 X ，可以透過從其他空 間 T 映射到 X 的連續函數 f : T →X

基本廣群：一種範疇，對象是空間中 的點，變換是兩點之間同倫意義之下 的路徑。 同倫：由一條路徑改變到另一條路徑 的連續變形，可以看成是「路徑之間的 路徑」。 ∞範疇：範疇的無窮維類比，增加了 高維變換並減弱了合成規則。 基本∞廣群：空間中點、路徑、同倫 和更高同倫組成的∞範疇。

的對象是空間 X 上的點，變換則是 路徑。如果一條路徑能夠固定端點 變形到另一路徑，則說這兩條路徑 定義相同的變換，這樣的變形在技 術上稱為同倫，在π1X 想以合成路 徑來定義範疇論所要求的合成變換 時，同倫是必要的概念。 基本廣群構造的關鍵優點是 其函子性（functorial），也就是拓 樸空間之間的連續函數 f : X →Y 會 相應得到基本廣群之間的對應變換 π1 f : π1 X →π1 Y 。而且這個對應 會保持合成和等同的特性，亦即π1 （ g 。f ）＝π1 g 。π1 f 和π1（1X ） ＝1π1X 。這兩個性質統稱為「函子 性」，意味著基本廣群掌握了拓樸 空間的一些基本訊息。尤其是當兩 2022.01 / sa.ylib.com 89

圓的基本廣群

路徑。但是基本廣群並不是完整的

換，但還包括了用二維箭頭、三維

不變量。考慮沙灘球的外部所形成

箭頭等表示的「高維變換」。例如

的空間（亦即拓樸的球面），其基

在π∞ X 中，對象和箭頭是點和路

本廣群也具備和圓盤完全一樣的描

徑，而高維變換表現為高維同倫。

述：在同倫意義下，任何兩點之間

就像正常範疇一樣，任何同一維度

都只有一條路徑。

的箭頭都可以合成，如果有二維箭

這表示基本廣群有一個大問

頭 f : X →Y 和 g : Y → Z ，就必須

題：光靠點和路徑無法探測拓樸空

存在箭頭 g 。f : X → Z 。但是這裡

間的高維結構，因為點和區間本身

出現一個難題：在嘗試理解例如空

只各自具備 0 和 1 的維度。一個解

間基本∞廣群這樣的自然範例時，

決方式是考慮來自二維圓盤連續函

發現必須弱化合成規則。對於任何

數所定義的「同倫」（譯註：雖然

可合成的一對箭頭，的確存在合成

字面上這裡的同倫似乎和前述的同

箭頭，但卻不再是唯一的特定合成

倫混淆，但前述的路徑之間的同

箭頭。

倫，事實上就來自二維圓盤的連續

在傳統以集合為本的數學基

函數，因此這樣的混用反而比較

礎中，唯一性的失效使得想要定義

有啟發性），也可考慮「更高的同

∞範疇變得十分具有挑戰性，因為

倫」，也就是由來自實心三維球或

不能再像泛代數一樣把合成視為一

個空間如果不是同倫等價時，則它

類似四、五、六維，甚至更高維實

種運算。雖然∞範疇在許多數學領

們相應的基本廣群必然不會等價。

心球連續函數所定義的高維同倫。

域的現代研究中越來越重要，範圍

舉例來說，基本廣群可以輕鬆

問題自然是，這些空間 X 中的

遍及量子場論、代數幾何到代數拓

區分圓和圓內部的實心圓盤。在圓

點、路徑、同倫和更高同倫具備什

樸，但除了專家之外，許多人普遍

的基本廣群裡，固定兩點之間的不

麼樣的代數結構：這個稱為 X 基本

認為這個課題「太困難」，即使在

同路徑可以用整數標記，記錄這些

∞廣群的結構π∞ X ，定義了一個

研究所也不會是固定出現的課程。

路徑繞行圓的圈數，其正負則各自

所謂∞範疇的例子，這是艾倫伯格

儘管如此，許多人和我都認為∞範

表示繞行方向是順時針或逆時針。

和馬科連所引入的範疇概念的無窮

疇是一個革命性的新方向，足以讓

相較之下，圓盤的基本廣群在同倫

維類比。∞範疇和正常範疇一樣，

數學家去夢想新的連結，否則即使

意義下，任何兩點之間都只有一條

具有對象和可看成一維箭頭的變

想要嚴格陳述並證明這些想法，都 是不可能的。

圓盤的基本廣群

未來的視界 不過歷史經驗提示我們，今天最怪 異的數學在未來終究會簡單到可以 教給修習數學課程的大學生。身為 ∞範疇理論的研究學者，思考這 項主題可以如何簡化煞是有趣。 在這個案例裡，有一個語言手法 （宛如範疇 the 的超級加強版）可 以讓 21 世紀末葉的大學生在學習 ∞範疇時，就像今天學習正常範疇 一樣容易。正常範疇的關鍵公設是 每一對可合成的變換 f : X →Y 和

90 科學人 / 2022.01

g : Y → Z ，都可以在 X 到 Z 所有變 換的集合中，找到唯一的合成變換

基本∞廣群

元素 g 。f : X → Z 。相較之下，在 ∞範疇裡也有一個從 X 到 Z 的箭頭 空間，在基本∞廣群的情況下可以 理解為一種「路徑空間」。在∞範 疇中，正常範疇合成唯一性的正確 類比是要求這個合成空間是「可縮 的」（contractible），也就是其中每 一個點都可以透過逆向大霹靂連續 塌縮回起始的單點。 需注意，可縮性並不意味著存 在唯一的合成箭頭，事實上就如同 在基本∞廣群中所提到的，合成路 徑可以非常多，但是可縮性保證任 何兩條合成路徑都是同倫的，任何

的方式來吸收這些經驗的基本面

之所以正確，背後的原因卻是一樣

兩個與兩條合成路徑相關的同倫都

向，這是我們得以持續累積任何形

的，在這種情況下，證明就可以用

可以用更高維的同倫連結起來，以

式的科學活動而最後不會走入死巷

範疇論的語言來表述。

此類推。

的唯一方法。」可以說，範疇論在

數學未來的「視界」會是什麼

把唯一性視為一類可縮性

現代數學裡正扮演著這樣的角色：

模樣呢？在某些數學領域裡正在形

條件，這種想法是渥伊沃斯基

如果數學是類比的科學，研究的是

成的共識是，21 世紀數學對象的

（Vladimir Voevodsky）等人所提倡

模式，那麼範疇論研究的就是數學

天然棲地將是∞範疇，就像 20 世

的數學新基礎系統內的核心思維。

思想的模式，就如鄭樂雋所說的，

紀的數學對象棲息在正常範疇之中

世界各地的數學家正合作開發嶄新

是「數學的數學」。

一樣。希望未來在∞範疇內進行深

且基於電腦的「證明助手」（proof

今天的大學課程之所以能夠涵

刻研究時，那些我們必須面對的各

assistant），可以逐行檢查數學結果

蓋這麼多領域，是因為對各種數學

種維度箭頭、那座令人眼花撩亂的

的形式證明。這些證明助手具備一

概念的理解已經透過抽象簡化了，

高塔，將會在某個時間點隱沒到數

項功能，可以仿效正常的數學作

過程大致上就是在面對具體問題時

學集體潛意識的背景之中，每個可

為，把一種物事的訊息轉換成另一

先退一步，對數學具有更廣闊的視

縮的選擇空間都將塌縮到唯一的一

種視為相同的物事，這裡的相同是

野。許多精微的細節在這個層次上

點。那時的人只會納悶，如果在 20

指透過明顯的同構或同倫等價。在

是看不到的，例如數值近似或者任

世紀能取得如此長足的進步，21 世

這種情況下，這項功能容許使用者

何實際上與數字有關的部份。但一

紀末的數學將何去何從？

把有關某空間中一點的證明，沿著

個值得注意的事實是，有些代數、

一條路徑傳送到連接此點的另一個

集合論、拓樸和代數幾何中的定理

翁秉仁是台灣大學數學系副教授，也是《科學 人》雜誌編譯委員、《數理人文》編輯委員。

點上，從而能嚴格建立相同性的拓 樸觀念。 在1974 年一篇文章裡，數學 家阿提亞（Michael Atiyah）寫道： 「在相當大的程度上，建立理論的 目的其實是為了有系統地組織過去 的經驗，以致於我們的學生、新一 代和他們的學生能以盡可能不辛苦

延伸閱讀

.

Categorical homotopy theory. Emily Riehl. Cambridge University Press, May 2014.

The 2-category theory of quasi-categories. Emily Riehl & Dominic Verity in Advances in Mathematics , Vol. 280, pages 549-642; August 2015.

欲讀相關文章，請登入 《科學人知識庫》 〈數學家的遊戲〉，《科學人》2019 年10月號。 〈葛老爹數學遊戲不死〉，《科學人》2014 年12月號。 〈數學是發明還是發現？〉，《科學人》2011年 9月號。

立即前往

2022.01 / sa.ylib.com 91

專家看新聞 Forum

新冠肺炎促使美國醫療體系大改革，相關防治方式也可以用於對抗 HIV。 撰文 林蘭德（Emily Rymland）

嚴重特殊傳染性肺炎（COVID-19，簡稱新冠肺

在

誤。每當我們通知一名順性別（cisgender）女性是 HIV

炎）大流行期間，美國的醫療照護系統學習到如

陽性時，她的反應往往非常震驚，完全想不到自己有可

何對抗高度傳染性的致命病毒，其中成功或失敗的經

能感染。我們通知的病人中，有位 60 多歲已離婚的女

驗，都有助於面對另一次傳染病。

性，在大學同學會後的一夜情中感染 HIV；還有個名校

但我和進行人類免疫不全病毒（HIV，即愛滋病 毒）防治工作的同事認為，對抗新冠肺炎的緊急和創新 措施，要立刻應用於依然致命的HIV 和後天免疫不全症 候群（AIDS，即愛滋病）。

學生診斷出愛滋病時已病入膏肓，但之前替她看診的許 多醫生，都沒人想到該為她檢測HIV。 過去一年來的教訓，令人不禁認為，HIV 之所以在 美國陰魂不散是因為政府當局不夠努力。新冠肺炎促使

愛滋病醫藥社群在治療上取得偉大勝利，救人無

美國的醫療照護體系迅速改革，包括在體育場設立得來

數，讓HIV 成為可控制的慢性病。感染者按時服藥，便

速般的篩檢中心，實施「曲速行動」（warp-speed）疫苗

不具傳染性。未感染者也能服用「暴露愛滋病毒前預防

接種計畫，並教育大眾像閒聊天氣一樣討論抗體、抗原

性投藥」（pre-exposure prophylaxis, PrEP），預防經由性

與病毒量。這些措施顯然也能用於消滅 HIV。具體做法

行為感染HIV。感染HIV 和因愛滋病死亡的人數正穩定

如下：

下降，值得慶祝。

篩檢、篩檢、再篩檢。新冠肺炎讓我們學到，頻繁篩檢

然而在美國與全世界，每天仍有新的HIV 感染者。 儘管已有療法和 PrEP，仍有太多人無法獲得良好的HIV

無症狀者，特別是在高風險環境中工作或生活的人，在 研發出疫苗前，篩檢是控制疫情的必要手段。

照護或防治教育。在我任職的遠距醫療公司 Nurx，提

醫療機構應建議性生活活躍的求診者篩檢 HIV，除

供民眾能夠在家訂購 HIV 檢測試劑或 PrEP。但我們每

非醫生研判此人感染風險很低。醫生通常不會為低風險

週至少打兩通電話通知受測者感染了 HIV，也就是一年

的求診者提供 HIV 檢測服務，求診者也不知道該要求篩

有100多名新增個案。

檢。從現在起我們應仿效芝加哥大學醫學中心，設立更

常常有人詢問 HIV 是否還存在？這令我和同事很生

多新冠肺炎與 HIV 的篩檢站。

氣，並非針對問問題的人，而是公共衛生當局的怠惰和

去污名化。醫護人員不該評判或羞辱新冠肺炎病患，無

媒體的沉默。美國有將近 120 萬人帶有 HIV，其中 14%

論他們是因工作染疫，或出於社交需求參加高風險的活

不知道自己已經感染。持續遭到污名化與缺乏檢測機

動而遭感染。同樣地，我們也不該污名化HIV 以及指責

制，讓這群人活在陰影中。

患者如何遭感染。

2019 年在美國約有 3 萬 4800 名感染 H I V 的新病

醫生和病人討論性健康時，可能感覺不自在，或因

人，大部份在南方各州，而各族群的分佈也不平均。因

為看診時間只有 15 分鐘，沒空討論這項重要議題。這

為有檢驗和預防措施高度需求的族群，包括男同性戀、

些因素導致病人無法獲得應有的照護，因為醫療體系並

非裔和拉丁裔美國人與跨性別者，無法獲得良好的 HIV

沒有把性健康正常化，或視性健康為綜合照護中的優先

照護。儘管如此，HIV 的防治教育不該區分對象。當你

事項。

感染時，統計數字變得沒有意義。 例如把女性排除在HIV 的防治教育之外，便是個錯 92 科學人 / 2022.01

醫生應該詢問每個求診者的性健康，確定他們按照 適當的頻率檢測HIV，並在面臨感染風險時給予 PrEP。

林蘭德（Emily Rymland） 遠距醫療公司Nurx 臨床事業部門主任，也是美國 人類免疫不全病毒醫療學會認證的專科醫生。

便民服務。在新冠肺炎大流行期間，體育場、學校、超

法規。允許醫生提供有效的預防照護給不同州或時區的

市等地點都設有篩檢站和疫苗接種站。同樣地，HIV 防

病人，能協助最需要幫助的偏遠弱勢族群，獲得更好的

治也得從診所普及到住家和公司。

HIV 照護（這些照護服務大部份集中在大都市）。

需要 HIV 篩檢和 PrEP 的病人，得克服重重阻礙才

在新冠肺炎流行期間，政府當局取消了這些跨州

能獲得照護，第一個難關是找到能信任的醫護人員。想

限制，顯著減少醫療診所的負擔，病人能安全地待在家

像你住在一座小鎮，每個人都認識你和你的家人，檢驗

中。若想推廣這種拯救人命、節省開支的遠距醫療，醫

技師或藥劑師也是你社區教會的成員。公開私人性生活

療給付制度也得改善。

帶來的恥辱和恐懼感，讓許多人不敢尋求面對面的醫療 照護。 遠距醫療能讓每個人獲得完整、不帶偏見的HIV 防 治。人們可以隨時用手機聯絡醫生，要求 HIV 檢驗或 PrEP ，不需費心尋找診所、排隊掛號、向公司請假、 或擔心遭羞辱或污名化而取消看診。

目前美國各州的法律要求病人必須先讓醫生親自看 診過，才能使用遠距醫療或申請給付。這樣會讓最需要 幫助的族群難以取得照護，並且面對污名化和感染 HIV 的風險。 舊金山的新冠肺炎確診人數比其他大城市少。防 疫成功的關鍵在於當地公共衛生體系從愛滋病防治中學

病人能待在舒適方便的家中諮詢醫生，等待包裝平

到教訓，包括設計早期預警機制、頻繁篩檢並調查感染

實的檢測試劑和 PrEP 送到家門口。但政策必須有所改

者的接觸史。這一次，讓我們用對抗新冠肺炎疫情的經

變，才能發揮遠距醫療的潛力。

驗，改革醫療體系，如此一來全美各族群都能免於 HIV

第一步是修改禁止美國醫療機構提供跨州照護的 Illustration by Sara Gironi Carnevale

的威脅。（周坤毅 譯） 2022.01 sa.ylib.com 93

科學佐以詩文 Meter

邁克勞林（Glenn R. McLaughlin） 2003 年美國賓州蒙哥馬利郡桂冠詩人。曾在化工 界工作30 年，之後在高中擔任化學及物理教師。自 費出版了四本詩與散文選集，其中《閱讀的型式》 （Forms of Lectio）* 入圍 2009 年侯佛詩獎決選。

雪的量性

欲欣賞原文詩之美， 請登入《科學人知識庫》

不算稀罕 但難以捉摸。 總是有向量 及其他數值 就算不是測量得出 至少也能感覺或經驗得到 在大地的邊界： 不平衡，所以移動。 創造出來後， 隨著高度與時間等條件： 在八層樓的高度 停留了一會兒 1與0的 二元數值—— 就只是雪 或不是雪—— 沒有動量的向量 或旋轉 沒有特定形狀的描述 或結晶順序 就好比是在 幾個觀察點之間飄浮 像是在睡蓮間 或冬夜星空中採摘 此時此刻 在那裡或不在那裡

（潘震澤 譯）

*此書已絕版，但將在2022年初收錄於新書《聽聽這裡：詩選》並發行電子書。

94 科學人 / 2022.01

Detached Retina Imaging Getty Images

雪的量性

一起踏上飛向太空、 航向極地與深海、追尋人類足跡的22趟旅程

前往未知之地的渴望並不是近代人才有，古代人類為了求生存，冒險的足 跡幾乎遍及各大陸。現代科學家借助新科技，不僅抵達以前人類難以涉足 的極地與深海、探索各行星與太陽系的邊界，甚至規劃星際旅行，前往其 他恆星。 本書蒐羅從古至今人類的探險奇想與記錄，從拜訪遙遠的外星世界到深入 地球海底10000公尺，了解人類如何運用工具突破限制，拓展我們的科學視 野；回溯早期人類跨越大洋與大陸的旅途，更可一窺探險精神的萌芽。

精采單元

細數外星探險任務•極地深海探險紀實• 探尋人類遷徙線索

特別邀請 中央研究院院士

葉永烜

專文導讀

2019.12.1

全新出版 每冊定價380元 菊八開

全彩印刷 160頁

健康與科學

The Science of Health 華立斯（Claudia Wallis） 美國獲獎科學記者，曾任《時代》雜誌科學編輯 與Scientific American Mind 總編輯。文章發表於 《紐約時報》、《財星》以及《新共和》。

黑人孩童因為治療差異更容易出現術後併發症。 華立斯（Claudia Wallis）

撰文

球流行病疫情對社會是種壓力測試，顯現公衛系

全

統潛藏的漏洞，還有更廣泛的社會失能。而新冠

肺炎更暴露出鴻溝，那就是在健康與醫療照護上對不同 或少數族裔的長期不平等：美國黑人、西班牙裔與原住 民成年人在醫療資源上比其他族裔來得缺乏。這巨大的 照護鴻溝，讓相對健康且數十年來未曾受到歧視的少數 族裔孩童，在面對常見且單純的手術時，治療效果都比 白人孩童來得差。我們要問的問題是：為什麼會這樣？ 以及我們能做些什麼？ 先說實際情況。許多研究指出，黑人孩童比白人孩 童的術後表現來得差。就腹部、心臟、腫瘤以及其他手

像與快速診斷。而 2015 年的研究也指出，黑人孩童比

術而言，黑人孩童出現較多併發症以及死亡率較高，而

較不容易因為腹痛獲得藥物治療。這兩項研究的第一作

這不全是因為他們一開始就病得比較重。2020 年 8 月美

者、華盛頓特區國家兒童醫院急診科醫師戈雅（Monika

國俄亥俄州哥倫布市全國兒童醫院的研究人員在《小兒

Goyal）說，這些不平等有可能反映醫護人員潛在與外

科》期刊發表一項研究，探討 17 萬 2549 名根據標準醫

在的種族偏見，以及醫療院所的結構性種族主義。

療評級判定健康的黑人與白人孩童，在住院手術後 30

恩波迪的闌尾炎研究不只指出了種族歧視，還評估

天內出現併發症與死亡的比率。併發症雖不常見，但黑

了實際金錢價碼；醫院為了治療黑人孩童併發症必須增

人孩童出現併發症的比率比白人孩童多了 18 %，死亡

加支出，比白人孩童多花了中位數 629 美元。明尼蘇達

率則超過三倍。論文共同作者、小兒傳染病醫師恩波迪

大學公衛學院研究種族平權與生殖健康的副教授哈德曼

（Christian Mpody）說：「這結果讓我們感到意外。我

（Rachel Hardeman）說：「談到錢雖然傷感情，但美國

們知道病情越嚴重，就越容易產生併發症。但就相對健

的健康照護系統奠基於資本主義，因此錢是重要的。」

康的族群而言，不該出現這種差異才對。」

她指出，醫院雖努力持續改善平權，但通常不會把醫療

恩波迪與同事仔細檢視最常見的一種兒科手術：闌

平權當成首要目標。

尾切除術。他們針對 2001 ~ 2018 年進行的 10 萬 639 次

哈德曼的研究則指出，訓練醫療人員減少不自覺的

闌尾切除手術報告，比較了黑人與白人孩童發生併發症

偏見，有助於縮小治療結果的種族差異。增加醫療人力

的比率。2021 年10 月發表在《小兒科》的結果指出，

的族裔多元化也可能會有幫助。哈德曼與其他人的研究

併發症發生率雖逐年降低，但種族差異幾乎沒縮小。黑

指出，黑人醫師照護黑人病患可大幅縮小治療結果的種

人孩童總是比較容易產生併發症，即使調整了社經地位

族差異。目前黑人佔了全美人口 13 %，黑人醫師人數

與醫療保險等因子後，種族差異依然存在。

卻只佔 5 %；全美醫學院雖有各種召募計畫，這個數字

恩波迪說，這兩項研究的結果意味著「院內因素

卻幾乎沒有變過。醫院的諸多努力當中，可藉由聘僱更

扮演一角」。2020 年有研究分析急診室病例後發現，罹

多不同族裔的醫療人員，讓醫療照護機構成為所有孩童

患闌尾炎的黑人孩童，比白人孩童不易獲得及時醫學影

都可以平等康復的場所。（黃榮棋 譯）

96 科學人 / 2022.01

Illustration by Fatinha Ramos

科學焦點

Observatory 歐瑞斯克斯（Naomi Oreskes） 美國哈佛大學科學史教授，著有《為何信任科學？》 ，並合著有《專家的眼光》 （Why Trust Science?） 。 （Discerning Experts）

她們一度被拒於南極研究之門外，如今則身負重任。 撰文

歐瑞斯克斯（Naomi Oreskes）

年，我是初出茅廬的科學家，申請了夢

於門外的學科，全面排拒女性的情況已不復見，一群女

寐以求的工作：英國南極調查所的地

性正做出重要貢獻。

質學者。兒時我鍾愛冰雪，最喜歡冬天，珍藏著班特萊

葛萊奇（Caroline Gleich）倡導氣候行動，於 2020

（Wilson A. Bentley）的雪花照片集，醉心閱讀史考特

年 12 月率領一支南極遠征隊。她列出一份活躍於當今

（Robert F. Scott）與夏克頓（Ernest Shackleton）的南極

極地科學圈的女性名單，人數達 20 多位，包括班維爾

遠征記事。我在少女時期愛好健行和露營，大學時主修

（Alison Banwell），研究冰棚穩定性，以預測氣候造成

地球科學，並以優秀成績從英國的頂尖大學畢業，要申

海平面上升程度，這無比重要；達斯（Indranu Das），

請在冰天雪地裡當地質學者的差事似乎不難。

用透冰雷達探測冰原；阿格斯塔（Cécile Agosta），藉

當時英國南極調查所很快發送一封語帶防備的短信

由穩定同位素了解南極的氣候變異性；在此不逐一列

回絕我：他們不打算錄取我，因為我是女性。理由是，

舉。這些女性當中不乏盡心盡力支持他人者，例如美

這間調查所的地質學者執行任務時必須睡帳篷，沒有說

國俄勒岡州立大學的佩提（Erin Pettit）即分享實地經

明為何不能是女性。也許他們認定「地質學家大小姐」

驗，為有心從事科學工作的弱勢女性建立信心。披荊斬

（當年頗常見）不會使用帳篷，又或者這間調查所無法

棘者也大有人在，例如莫斯利－湯普森（Ellen Mosley-

想像如何聘請到夠多女性來合住一間營房。因此儘管我

Thompson）在1980 年代率先運用冰心回推過去氣候。

的能力不成問題，也會使用帳篷，還是被打了回票。

令人眼睛為之一亮的是，這個世代的極地女科學

快轉到今天，情況似乎沒有改善多少，女性仍在

家當中，有許多人研究冰棚與冰原的穩定性，這是當下

努力爭取科學界全面認同。高等學會主要仍由男性把

最重要的研究領域之一，因為它直接反映氣候變遷的衝

持，且白人男性居多，騷擾與鬥爭依舊時有所聞。2020

擊。假若格陵蘭與南極的大片冰原開始迅速消融，全

年 11 月《自然》對博士後研究員

球海平面會大幅上升。冰原快速

所做的訪查中，四成受訪者表示

消融為駭人現象，此現象一旦發

曾遭遇性別歧視，當中 90 %為

生，也許將難以挽回。女性可不

女性。面臨巨大障礙的不僅是女

是氣候科學的局外人，她們正在

性，廣大的青年科學家更是如

解答最重要的核心問題之一。

此。如今除了體制上的挑戰，科

講述這些事並不代表南極科

學家在投身社會爭議主題例如環

學一切如意，我確信在此做研究

境科學、槍枝管制效益及公共衛

的女性如同在所有領域中的女性

生時，還得對抗公眾與政府的敵

一樣，會繼續面臨許多挑戰。但

意，有時甚至是騷擾。

這說明，在英國南極調查所拒絕

但有一個科學領域的包容度

我應徵的 40 年之後，女性如今已

倒是變好了。2021 年疫情艱辛，

成為極地科學的中流砥柱。而就

為了振奮士氣，我決定表彰這個

我所知，迄今無人擔心女性睡帳

領域：極地科學。這個曾把我拒

篷會有什麼問題。（張雨青 譯）

Illustration by Tyra Schad

2022.01 / sa.ylib.com 97

生物手記

Bio-hologram

撰文 羅南德、葉昱緯、盧亮廷

山中異鄉客 ──

步在大寒時節的南投溪頭鳳凰林道，柏油路面在

漫

闊葉次生林中蜿蜒而上，在林道兩側是由碎石與

橘黃菌傘：南投溪頭實 驗林鳳凰林道旁，耀 眼的橘黃膠孔菌附著 於枯枝上生長。

橘黃膠孔菌小檔案

枯枝交織而成的靜謐景象，與整齊的人工針葉林相比，

● 學名 Favolaschia calocera 。

多了一分原始的野性。尋常景色中，腳邊橘黃的亮點吸

● 擔子菌門、傘菌綱、傘菌目（Agaricales）、小菇科 （Mycenaceae）、膠孔菌屬（Favolaschia ）。

引了我的目光，蹲下一看是生於枯枝上的膠孔菌，不同 於周邊晦暗的腐葉枯枝，亮橙色的菌蓋教人不注意也 步的形態學鑑定後，這光彩奪目的真菌，應該是膠孔菌 屬（Favolaschia ）的真菌。 98 科學人 / 2022.01

● 菌蓋具皰狀隆起，蓋緣全緣。菌孔圓形或卵形，菌孔 孔緣全緣，每公釐具2 ~ 3孔。菌柄極短或幾乎沒有。

影像來源：羅南德

難，我往常經過此處，卻不曾見過這樣的真菌。經過初

● 子實體肉質偏乾硬，具韌性，菌蓋 0.3 ~ 0.9 公分寬， 腎形或扇形，整體呈亮橙色。

1

2

10 微米

10 微米

3

4

10 微米

10 微米

微觀特徵：橘黃膠孔菌的擔孢子為卵形或橢圓形（1， 染色後），長 8~12 微米，寬 5 ~ 7 微米，只有兩個擔 孢子梗（2，箭頭處），而擔子菌一般大多有四個擔孢子梗。橘黃膠孔菌橘黃色的黏質囊狀體寬約 20 微米 （3），帶棘刺的棘狀菌絲（4，箭頭處）寬約 10 微米。

由於膠孔菌屬中有許多

選取常用的 DNA 條碼內轉錄間隔區（internal transcribed

具橙黃色子實體的物種，因此

spacer, ITS）序列進行分子生物學鑑定，比對美國國家

無法單憑巨觀形態就能鑑定，

生物技術資訊中心 DNA 資料庫 ITS 序列後，確認此菌

還需透過 DNA 序列與微觀形

種是橘黃膠孔菌。

態特徵，才能完整且正確地鑑

使用顯微鏡觀察樣本時，我心想，過往台灣怎麼從

定到物種層級。我們透過光學

未有人注意到如此鮮豔的真菌呢？便查找了台灣是否有

顯微鏡進行形態觀察，發現到

此物種的記錄。發現除了 2017 年由真菌愛好者發表照

此真菌僅有兩個擔孢子梗及帶

片至網路平台上，以及 2019 年台中國立自然科學博物

刺的棘狀菌絲，且菌蓋表面與

館標本館於南投南東眼山採集的標本記錄之外，未有正

菌孔邊緣有橙黃色的黏質囊狀

式的學術發表，由此可見橘黃膠孔菌很可能是近幾年才

體，比對文獻後認定為橘黃膠

引進至台灣，至於傳播的途徑仍有待調查。

孔菌（Favolaschia calocera ），不同標本間雖然存在著微

橘黃膠孔菌原始分佈地區不明，1933 年法國科學

小的形態差異，我們團隊分析後認為這些差異可以視為

家迪卡瑞（Raymond Decary）於馬達加斯加首次發現，

種內差異。

由法國真菌學家海姆（Roger Heim）於 1945 年描述物種

為求謹慎，我們也萃取了此真菌的 DNA 片段，並 關於作者 影像來源：羅南德

羅南德（Roland Kirschner）是德國真菌學家，長期致力於菌物 資源與生物多樣性領域，目前任職於台灣大學森林系，研究專長 是真菌分類學與植物病理學。葉昱緯是台灣大學森林所博士班學 生，研究主題是植物病原性真菌與蕨類真菌。盧亮廷是台灣大學 森林所碩士班學生，研究主題是海岸植物內生真菌。

形態並發表。橘黃膠孔菌隨後陸續現身在紐西蘭和其他 國家，到 1999 年在歐洲的義大利熱那亞（Genoa）才有 發現記錄。 經過調查後發現，橘黃膠孔菌在熱那亞發現地點附 近有一家大型木材商，該木材商經常進口紐西蘭木材， 因此有學者推論，橘黃膠孔菌很可能是隨著木材國際貿 2022.01 / sa.ylib.com 99

生物手記

Bio-hologram

外形搶眼：歐洲的外來真菌阿切氏籠頭菌（Clathrus archeri ）的子實 體形態特殊，很容易鑑別。

體上的真菌也隨之傳播，這也是真菌長距離傳播的途徑 之一。真菌的傳播日益頻繁，但小型真菌不易發現，物 種鑑定需結合微觀形態學與分子基因學，加上缺乏許多 真菌物種的 DNA 序列資料，實務上難以控管有害真菌 的傳播。真菌分類學得持續發展並補足資料庫，才能解 決目前物種鑑定的窘境。 雖然說外來生物一詞大多給人負面印象，但事實上 易傳播至義大利，這樣的真菌傳播方式並不罕見，世界

依據對生態系的影響可進一步分成外來種（introduced

各地都有不少記錄。

species）、歸化種（naturalized species）、入侵種 （invasive species），其中僅入侵種會危害原生生態系。

外來真菌遠渡重洋

外來種是指當地原本沒有，人為引進，但無法自然生存

關於外來生物，人們大多知道有所謂的外來動物

繁殖的物種，例如杏鮑菇（Pleurotus eryngii ）；若是能

（neozoa）和外來植物（neophyte），卻鮮少知道也有

在自然環境生存繁殖並形成族群的物種，則稱為歸化

外來真菌（neomycetes）。外來真菌不若外來動植物一

種，例如緬梔（Plumeria spp.， 又稱雞蛋花）。

般，有較完整的引進記錄以及原生種和外來種的清楚

若歸化種在野外過度繁殖，侵害到原生種則稱

定義，因為真菌形態多變且尺寸差異極大（真菌可小至

為入侵種，例如大花咸豐草（Bidens pilosa ）、福壽螺

微米尺度），加上傳播途徑主要依靠孢子，肉眼不易觀

（Pomacea canaliculata ）。雖然橘黃膠孔菌能在野外產

察，因此，外來真菌的發現往往都是因其形態特徵較為

生大量子實體群，但目前尚無對原生生態系有危害的跡

顯眼。

象，因此應屬於歸化種。

一個典型的案例是被引進至歐洲的阿切氏籠頭菌

橘黃膠孔菌好像是遠渡重洋的異鄉客，經過艱辛的

（Clathrus archeri ），它原產於澳洲，俗稱「惡魔的手

跋涉而後落地生根，默默於荒山野嶺中生長萌發，終於

指」或「章魚臭角」，子實體由 4 ~ 8 個類似章魚觸手的

在午後冬陽下熠熠生輝，冀望能在異地開展璀璨新生，

「手臂」所組成，帶有黏液並且散發出腐肉般臭味，藉

使更多人得以一窺其耀眼的橘黃菌傘。

此吸引昆蟲靠近協助散播孢子。阿切氏籠頭菌具有如此 量歐洲的真菌學早在 19 世紀時便蓬勃發展，阿切氏籠 頭菌極有可能是外來真菌。 外來真菌的出現往往和植物的輸入有關，真菌為自 然界的主要分解者之一，與植物的互動十分密切，兩者 之間有著多元的共生關係，例如存在於土壤與植物互利 共生的菌根菌、寄生於植物上的病原性真菌、分解枯枝 落葉的腐生性真菌。 隨著人類商業活動越來越活躍，植物與依附於植物 100 科學人 / 2022.01

延伸閱讀 Alien fungal species distribution: the study case of Favolaschia calocera . Vizzini A., M. Zotti & A. Mello. in Biological Invasions. Vol.11, pages 417-429; 2009.

Quo vadis? Historical distribution and impact of climate change on the worldwide distribution of the Australasian fungus Clathrus archeri （Phallales, Basidiomycota）.Pietras M., M. Kolanowska & M.A. Selosse. in Mycological Progress. Vol. 20, pages 299-311; 2021.

欲讀相關文章，請登入 《科學人知識庫》 〈布氏樹蛙遇見斑腿樹蛙〉，《科學人》2021年 8月號。 〈蕨類王國的纖巧居民—芒萁畸臂孢菌〉， 《科學人》2019年12 月號。

立即前往

6UKȱLQ 2V\RVS

奇特的外觀與氣味，卻在 20 世紀初才在歐洲發現，考

強力推薦

։ Ⱦ ଱ Ᏽ ̯࣊࿘

А ട ౝ ޫ дɣ๝ ᆉ ԙА

看華生、克里克與佛蘭克林的雙螺 旋 恩怨，與鮑 林又如何競爭？不起 眼的果蠅、黴菌、噬菌體，對於分子 生物學有何貢獻？資訊科學家加入 遺傳密碼 ATGC 的解碼，用了些哪 些策略？rRNA、tRNA、mRNA 讓人 暈 頭轉向，果汁機、離心 機能幫上 什麼忙？ 透過想像力，不斷試誤、拼湊，好幾 個世代的科學家接力實現了孟德爾 的夢，成就了今日的基因工程、生物 科技與精準醫學。 專文推薦

周成功 陽明大學生命科學系退休教授

徐明達 陽明大學生化與分子生物研究所榮譽退休教授

黃達夫 和信治癌中心醫院院長

吳大猷科普著作佳作獎得主

每冊定價

360元

陳文盛 精采力作

各界好評推薦

曾志朗

李國偉

陳芳明

李家維

༵ષቂʖႏ

顏聖紘 林奇宏

高閬仙

孫譽真

蔡任圃

科學人書摘 SciBook

從鳥的日常行為寫照，觀察牠們的生理構造與演化適應。

小檔案 書名：身而為鳥：從飛翔、築巢、覓食到鳴唱，了解 鳥的一舉一動，以及其中的道理（What It's Like

to Be a Bird: From Flying to Nesting, Eating to Singing–What Birds Are Doing, and Why） 作者：希伯利（David Allen Sibley） 譯者：吳建龍 出版商：大家出版（2021年12月）

影像來源：大家出版

102 科學人 / 2022.01

影像來源：大家出版

2022.01 / sa.ylib.com 103

科學人書摘 SciBook

影像來源：大家出版

104 科學人 / 2022.01

本文摘錄自︽身而為鳥︾︿導論﹀和︿鳥類選輯﹀。

影像來源：大家出版

2022.01 / sa.ylib.com 105

圖表會說話

Graphic Science

猛柬象象牙中層層堆疊的化學物質，揭示了牠 在阿拉斯加的行蹤。 撰文 喬斯（Tess Joosse） 圖表 賽肯（Beth Zaiken） 、克利斯提安森（Jen Christiansen）

梓象是地球末次冰盛期的代表性生物之一。

猛

近期研究人員分析一支 1 萬 7100 年前的猛梓

象象牙的化學物質，發現這頭猛梓象行走的距離相 當於環繞世界兩圈，而牠長途跋涉的原因很可能是 為了覓食與尋找配偶。 美國阿拉斯加大學費班克分校古生態學家

象牙的生長 牙髓腔 時間 較新的象牙

較舊的象牙

幼年猛瑪象長出的第一組乳牙， 在六個月到一歲間脫落，之後才長 出一對恆齒。成年後從延伸自牙齦 的空腔中會長出一層層錐狀的骨 質，使象牙向外增長，象牙的生 長會持續到死亡為止。如此長 成的象牙，尖端成份來自年輕 時期，內層則生長於較年 長之時。

伍勒（Matthew J. Wooller）說：「象牙就像時 間線」，每年逐層生長，當中的化學物質來自 生活環境。伍勒和同事把一支 1.7 公尺長的象 牙切成兩半，然後分析每一層中的同位素比 例，發現 28 年來牠橫越了阿拉斯加。該研究 團隊計畫未來將應用相同技術來分析更多象牙。

伍勒說：「我們有數百支。」（林慧珍 譯） 一頭猛柬象的旅程 鹼土金屬鍶（Sr）有各種原子量相異的同位素，在世界各地的土壤中，鍶的同位素比例各不相 同，當猛柬象攝取植物時，少量的鍶組成猛柬象骨骼、牙齒及象牙的一部份。研究人員藉由分 析每一層象牙的鍶同位素，重建這頭猛柬象在不同生命階段曾經走過的地方。

年幼時期常造訪的地區 現今阿拉斯加 的海岸線

一生中最後兩年常造訪的地區

冰（末次冰盛期）

阿拉斯加灣 0

500公里

Source: “Lifetime Mobility of an Arctic Woolly Mammoth,” by Matthew J. Wooller et al., in Science, Vol. 373; August 2021 (map reference)

死亡地點

北極圈

106 科學人 / 2022.01

成年時期常造訪的地區

除了使用本問卷，您也可至《科學人》網站（sa.ylib.com）和右方的QR code上網填寫「讀者意見調查表」給予我們意見喔！

親愛的讀者，讀完本期雜誌，您有些什麼看法呢？ 1. 本期所有文章中，請就您讀過的文章，依喜好程度評分（3 分為喜歡，2 分為普通，1分為不喜歡） 專題文章： □緲子搖晃藏玄機

□賞鳥狂人年度大賽

□弱勢族群的強大復原力

□無窮視角看數學

□一起賞鳥做科學

□10 大科技創意助脫碳

因為： ...........................................................................................................................................................................................

專欄與單元： □科學人觀點

□總編輯的話

□形上集

□教科書之外

□網上世代

□談心說理

□專家看新聞

□科學佐以詩文

□健康與科學

□科學焦點

□生物手記

□科學人書摘

□圖表會說話 因為： ...........................................................................................................................................................................................

科學人新聞： □空白牆面監視你

□細菌回收核廢料？

□一覽世界科技進展

□靈活象鼻大解密

□科學剪影

□眼神交流有助對話？

□用APP 守衛森林

□植物攝水 深入基岩

□黑虎凸顯瀕危跡象

□大腸桿菌合成彈性蛋白

□隨時聽令的新衛星

請沿虛線剪下 ▼

因為： ...........................................................................................................................................................................................

2. 請問您對本期的封面設計，覺得：□非常喜歡 □喜歡 □普通 □不喜歡 □非常不喜歡 因為： ...........................................................................................................................................................................................

▼

請寫下封面上最吸引您的標題： ...............................................................................................................................................

3. 您閱讀本期《科學人》的原因是（可複選）： □內容新奇有趣 □自我充實 □學業需要 □工作需要 □其他 ..................................................................................

4. 請問您從何處取得 得知《科學人》雜誌（可複選）？ □我是訂戶 □在 ............................................... 書店購買 □在 .............................................. 圖書館看到 □在 .............................................. 的網頁 電子報 FB 看到 □親友或師長推薦 □聽 .............................................. 廣播節目得知 □其他 ...................................................................................................

5. 在近期預告中，最吸引您的話題或關鍵字是？...............................................................................................................

您對本期內容的意見與讀後感，或對我們的建言與期許（可e-mail至editors@sa.ylib.com或上科學人粉絲團）： ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................... .........................................................................................................................................................................

※來函可能刊登於讀者論壇，本刊保有刪改權利。來信若獲刊出，將寄贈當期推薦科普好書一冊，詳見背面。

別忘了填寫背面下方的個人資料喔！

親愛的讀者： 成為科學人，您需要《科學人》；《科學人》要做得更好，需要您的意見！ 謝謝您填寫背面的問卷，讓我們可以聽到您的聲音。在填妥問卷後，請您沿 右側虛線剪下，三摺後裝訂投郵；或影印傳真至（02）2365-5985即可。 只要完整回答前頁問卷，並寫下讀後感，於 2022 年 1 月19日前以郵寄

傳真

方式寄回，就有機會獲得大家出版提供的科普好書《身而為鳥》，敬請把握機 會！（上期得獎名單公佈於本期 p.10「讀者論壇」單元）

身而為鳥 作者觀鳥生涯長達 50 年，本書收錄了這 位北美賞鳥界巨擘 84 幅細膩的鳥類繪 圖，以及知識量濃密的自然觀察解說， 介紹鳥類由內部到外觀的生理構造，一 探牠們日常作息背後的生物知識，讓讀 者猶如化身為鳥，體驗種種超乎人類想 像的演化適應及 生存能力。

祝您 閱讀愉快

》 鳥 為 而 身 《

《科學人》雜誌 敬上

大家出版 定價700元

▼ 請沿虛線對摺貼妥，直接投遞，免貼郵票 ▼

廣

告

回

信

台 灣 北 區 郵 政 管 理 局 登 記 證 北台證第000586號

免

貼

郵

票

▲ 請沿虛線對摺貼妥，直接投遞，免貼郵票 ▲

煩請您填寫以下資料，以利統計： 姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

本表僅供調查統計，資料絕不外洩

性別：□ 男 □ 女

□ 一般訂戶 □ ＿＿＿＿＿ 學校訂戶 □ 非訂戶 □未婚 □ 已婚

通訊地址：□□□ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 聯絡電話：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ e-mail：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

□我願意收到《 科學人》訂閱訊息與電子報

年齡：□ 12歲以下 □ 13 ~15歲 □ 16 ~18歲 □ 19 ~ 25歲 □ 26 ~ 35歲 □ 36 ~ 45歲 □ 46 ~ 55歲 □ 56歲以上 教育程度：□ 國中

小 □ 高中

職 □ 大專

大學 □ 碩士 □ 博士

職業：□ 製造業 □ 營造業 □ 電子資訊業 □ 工商貿易 □ 金融業 □ 軍、公 □ 教職 □ 大眾傳播出版 □ 服務業 □ 自由業 □ 科學研究專業 □ 醫、藥業 □ 學生 □ 家管 □ 已退休 □ 其他 個人年收入（新台幣）：□ 30萬及以下 □ 31 ~60萬 □ 61 ~100萬 □ 101 ~200萬 □ 201 ~300萬 □ 301萬以上 家庭年收入（新台幣）：□ 60萬及以下 □ 61 ~100萬 □ 101 ~200萬 □ 201 ~300萬 □ 301萬以上 每月花在書籍雜誌上金額：□ 1,000元以下 □ 1,000 ~ 3,000元 □ 3,000 ~ 5,000元 □ 5,000 ~ 10,000元 □ 10,000 ~ 20,000元 □ 20,000元以上

■請摺疊後直接郵寄，或將正反兩頁傳真至：

(02)

2365-5985

▲

104005 台北市中山北路一段11號13樓

請沿虛線剪下 ▲

收

【氣候變遷】

水蒸氣也是溫室氣體， 會加劇暖化，並使大氣容納 更多水，在各地引發暴雨。

＞ 從農場到餐桌，人們丟棄了許多食物，減少食物浪費就能減碳！ ＞ 科技公司正運用人工智慧監視你我的情緒，在隱私權上引發爭議。 ＞太陽終有一天黯淡死去，那麼銀河系的結局將會是……？

中英名詞對照 Terms

本表依中文筆劃排列。如欲查詢其他科學名詞或人名、地名、機構名稱之原文， 請至 sa.ylib.com 科學人網站的「科學小字典」查詢。

科學名詞 π介子（pion） 三趾濱鷸（sanderling） 大強子對撞機（Large Hadron Collider, LHC） 小白額燕鷗（least tern） 中性伴子（neutralino） 分配性（distributivity） 引理（lemma） 丙酮（acetone） 北方澤鵟（northern harrier） 半蹼白翅鷸（willet） 半蹼濱鷸（semipalmated sandpiper） 卡崔娜颶風（Hurricane Katrina） 可交換性（commutativity） 白眉水鶇（louisiana waterthrush） 白眼綠鵙（white-eyed vireo） 白腰濱鷸（white-rumped sandpiper） 同倫（homotopy） 同構（isomorphism） 向量空間（vector space） 尖尾沙뢄（saltmarsh sparrow） 有理數（rational number） 自然等價（natural equivalence） 伴緲子（smuon） 赤膀鴨（gadwall） 孤鷸（solitary sandpiper） 岸鳥（shorebird） 拓樸學（topology） 東方草地鷚（eastern meadowlark） 泛代數（universal algebra） 金冠戴菊（golden-crowned kinglet） 長尾鴨（long-tailed duck） 長嘴啄木鳥（hairy woodpecker） 阿切氏籠頭菌（Clathrus archeri） 哈維颶風（Hurricane Harvey）

等同變換（identity transformation）

精神疾病診斷與統計手冊第五版

結合性（associativity）

（Diagnostic and Statistical Manual

絨啄木鳥（downy woodpecker） 費米子（fermion） 黃腰白喉林鶯（yellow-rumped warbler） 黃腹松林鶯（pine warbler） 黃褐森鶇（wood thrush） 黑枕山雀（black-capped chickadee） 黑豹黨（Black Panther party） 黑剪嘴鷗（black skimmer）

廣群（fundamental groupoid） 摩艾石像（Moai）

亞馬遜河下游帝庫納和亞瓜斯社區

線性變換（linear transformation）

Amazon）

複數流形（complex manifold）

阿拉斯加大學費班克分校

擔子（basidium）

（University of Alaska-

擔孢子（basidiospore）

Fairbanks）

擔孢子梗（sterigma） 橘黃膠孔菌（Favolaschia calocera）

非洲衛理公會（African Methodist

機率空間（probability space）

科維理宇宙物理學研究所（Kavli Institute for Cosmological

擬黑耳（Exidiopsis effusa）

Physics）

環（ring） 藍頭綠鵙（blue-headed vireo） 雙冠鸕륋（double-crested cormorant）

韋格納（Alfred Wegener）

美國黑人民權運動（Civil Rights

庫奇內拉（Mario Cucinella） 海姆（Roger Heim）

姬葦鳽（least bittern）

高斯（Carl Friedrich Gauss）

姬濱鷸（least sandpiper）

萊布尼茲（Gottfried Willhelm von Leibniz） 歐拉（Leonhard Euler）

約翰霍普金斯大學（Johns Hopkins

書刊篇名

條紋鷹（sharp-shinned hawk）

美國國家科學院學報（Proceedings

畢氏定理（Pythagorean Theorem）

of the National Academy of Sciences, PNAS） 國際疾病分類 （International Classification of Diseases, ICD） 當代生物學（Current Biology）

歐洲核子研究組織（European Organization for Nuclear Research, CERN） 歐洲通訊衛星組織（European Telecommunication Satellite Organization, Eutelsat）

地名 巴西大西洋岸林（Brazilian Atlantic Forest） 巴拿馬（Panama） 法屬圭亞那（French Guiana） 法屬玻里尼西亞（French Polynesia） 埃里切山（Mount Erice） 烏茲別克（Uzbekistan） 馬薩倫巴達（Massa Lombarda） 復活節島（Rapa Nui） 蒙哥馬利（Montgomery）

■勘誤■

2021年10月號 ●

University）

人文件」，應為「把自己的私人

Association of Retired Persons,

文件」。

AARP） 美國精神醫學協會（American

2021年12月號

Psychiatric Association, APA） 美國衛生暨福利部（U.S. Department

●

美國觀鳥協會（American Birding

C e u r s te m o n t） ，應 為 布 萊 克

Association） Conference on Computer Vision）

第 2 1 頁〈 毒 牙 演 化 奧 秘 〉， 作 者 克 斯 蒙 特（S a n d r i n e

of Health and Human Services）

國際電腦視覺研討會（International

第 86 頁〈第一間跨性別診所〉 第三段第一行，「把自己的的私

美國退休人員協會（American

（Riley Black）。 ●

第 49 頁〈禍首，不是免疫系統〉 左欄第二段第二行，「自體抗體

彭博公衛學院（Bloomberg School of

是 B 細胞製造出來的蛋白質」

Public Health） 費米研究院（Enrico Fermi Institute）

應 為「抗體是 B 細 胞 製 造出來

費米國家加速器實驗室（Fermi

的蛋白質」。

National Accelerator Laboratory,

海濱沙뢄（seaside sparrow）

Agency, ESA）

Episcopal）

隨機變數（random variable）

美國大山貓（bobcat）

110 科學人 / 2022.01

National Park）

Yaguas Communities of the Lower

迪卡瑞（Raymond Decary）

棘狀菌絲（acanthohyphidium）

西米利波國家公園（Similipal

歐氏空間（Euclidean space）

美洲黑海番鴨（black scoter）

棕櫚林鶯（palm warbler）

Society）

聯盟（Federation of the Ticuna and

人名

普通鸕륋（great cormorant）

自由非洲協會（Free African

暴龍（tyrannosaurs）

美洲尖尾濱鷸（pectoral sandpiper）

普通燕鷗（common tern）

National Laboratory）

NCBS）

體（field）

斑頭海番鴨（surf scoter）

布魯克海文國家實驗室（Brookhaven

解析函數（holomorphic function）

輕子夸克（leptoquark）

University） 歐洲太空總署（European Space

Institute of Technology）

Center for Biological Science,

紅眼綠鵙（red-eyed vireo）

surveillance）

以色列理工學院（Technion-Israel

群（group）

囊狀體（gloeocystidia）

旁通道監視（side-channel

Industry Association）

印度國立生物科學中心（National

玻色子（boson）

旁通道攻擊（side-channel attack）

德州農工大學（Texas A&M

微流體學（microfluidics）

鏡冠秋沙鴨（hooded merganser）

Movement）

人造衛星工業協會（Satellite

伊利諾大學（University of Illinois）

歌帶뢄（song sparrow）

University）

機構組織

黑腹濱鷸（dunlin）

遊隼（peregrine falcon）

德州女子大學（Texas Woman's 德州州立大學（Texas State University）

超伴子（superpartner）

帝王獵豹（king cheetah）

紅喉潛鳥（red-throated loon）

of Mental Disorders, Fifth Edition, DSM-V）

德州大學奧斯丁分校（University of Texas at Austin）

●

FNL）

戰〉左欄第一段第六行「免疫學

開普頓大學（University of Cape

家費爾韋瑟」，應為「免疫學家

Town） 聖路易大學（St. Louis University） 電子前鋒基金會（Electronic Frontier

第 54 頁〈好發於女性的身體內

菲爾威德」。 ●

第 70 頁〈阿拉斯加野火頻傳〉重

Foundation, EFF）

點提要第七行「也改變了地表地

網路觀測平台（Internet

表植被」，應為「也改變了地表

Observatory）

植被」。

郵寄訂購

傳真訂購

藶ࣁ懪搳㻌Ӥ‫ۮ‬螡眅ಅᥝጱො礯牧㪔䌃กच๜虻碘牧‫ع‬ 揳蟈纏牧䌘ರ盅ੀࢧ‫ݢܨ‬牐

藶ࣁ懪搳㻌Ӥ‫ۮ‬螡眅ಅᥝጱො礯牧㪔䌃กच๜虻碘牧 㯽፥ᛗ 牐ҁ獊ॠ狡๐率҂

網路訂購

門市訂購

藶ᛗ̽ᑀ䋊Ո̾褾扮翕ᒊҁVD \OLE FRP҂牧ፗ矑ࣁ翕Ӥ懪 搳牐๜獍‫ݪ‬൉‫̿׀‬66/ਞ獊Իฃ̀翕搳๐率牧蜫蝧Ӭਞ獊 ‫ݢ‬覎牐‫ݚ‬磪LERQ՞稠ොୗ‫׀ݢ‬螡䢔牧稭蜰ग़‫ڥے‬አ牐

硡癲๜懪搳㻌薥ᛗ螐窕‫ڊ‬粚物‫ݣ‬玖૱Ӿઊ玖᪠Ӟྦྷ 蒈 䰠懪褂牐

劃撥訂購 癱蒈物 牧䜛‫ݷ‬物螐窕‫ڊ‬粚Ԫ禂胂犩磪褖獍‫ݪ‬牐㪔ෝ㴟䡿㻌胙ᶎ蝢懱䳱Ӥ戢ก叨ߝ‫ݷ‬圸现懪䜛翥蒈牐 ȡ㴟䡿㻌䰬ୗ牧Խ‫ݢ‬ෝ̽ᑀ䋊Ո̾褾扮翕ᒊҁVD \OLE FRP҂ ̿懪䜛๐率̀䌕玟ӥ斉牐

廣告回函 台灣北區郵政 管理局登記證 北台證第000586號

免貼郵票

104005 台北市中山北路一段 11 號 13 樓

▼ 請沿虛線對折三等分，並將個人資料朝內黏貼妥善。直接投遞，免貼郵票。

1. 查詢雜誌寄送時間

̔ ̽ᑀ䋊Ո̾褾扮ෝྯ์ ෭‫ږڊ‬牧ྯ์ ෭獮懪䜛疥硩‫ک‬褾扮牧舙ྯ์ ෭盅੢๚硩‫ک‬ 褾扮牧稭蜰㬵襎ਮ๐蟂礚扇牐 ਮ๐䌕娄物

ȡ懪㻌Ӥ藶戢กੀ蝑蚏ত์犩牧๚戢กᘏ牧ྯ์ ෭獮疥ੀ蝑吚๗褾扮牧 ෭犥盅疥ੀ蝑ӥ๗褾扮牐

2. 遺失補寄

̔ ই眅ጱ褾扮๚ࣁ๗褖獉蝑螈牧稭蜰ᛗ̽ᑀ䋊Ո̾褾扮ਥ翕懪䜛๐率䌕玟ኩ藶牐 ̔ 舙磪褾扮๚硩‫ک‬౲螣०牧藶ෝྯ์ ෭ᛗ ෭獉蝢Ꭳ牧౯㮉疥㱑蝧愆ੀ牐愆ੀ㰍褖吚๗ 褾扮牧蘛蘛蟴‫ݳ‬牐 ̔ 㾴獉磧ग़愆ੀ 稞牧 稞犥ӤӞ஌硬傶䟑蒈ੀկ牧㪔襑愆䟑蒈蟈虻牐ၹक़瑿玟犥Ӟ稞傶褖牐

薥眢ጱၹक़捝ᘏ物 ̴ࢩዖ眐橕狌牧ၹक़聅‫ے‬瑿玟蟈虻螞盌蟈硰㻌֖獍‫ޞ‬㾴褬蟈կ̿姴盪 眐丆ᴫ‫ے‬虻揲蔭̀ 戢 ҂牧犥膌蟈虻磪ಅी‫ے‬牐傶൉‫׀‬眅ๅ‫ڥ׎‬膏᩻独ጱ 褂捝Ձ‫ݑ‬牧̽ᑀ䋊Ո̾褾扮൉‫׀‬襎ৼ褾扮粚๜‫׀‬眅螡䢔牧稭蜰眅ᛗ̽ᑀ䋊 Ո̾褾扮翕ᒊ VD \OLE FRP 懪搳=LQLR粚襎ৼ褾扮牧‫ع‬螀揲牧螭胼አๅ斕 誫牏‫ܨ‬碻牏‫ڥ׎‬ጱ碍֖୵ୗ㬵褂捝膏℅๜褾扮ፘ‫ݶ‬ጱ獉਻牧Ձ‫ݑ‬ๅग़‫ز‬ 掘੄ጱᎣ蘷段਷牐稭蜰ᛗ̽ᑀ䋊Ո̾褾扮Օ奧翕殷礚扇 ZZZ \OLE FRP KRWVDOH HPJ ]LQLR KWPO 牐 戢 物托眐憎Ӿ苉蟈硰獍‫ޞ‬㾴褬蟈կ̿姴盪眐丆ᴫ‫ے‬虻揲蔭̀ZZZ SRVW JRY WZ SRVW LQWHUQHW 0HVVDJH LQGH[ MVS",'

《科學人》雜誌海外訂閱 訂閱價格＋航空平寄郵資

3. 變更地址

̔ 藶ෝྯ์ ෭獮㬵襎牏㯽፥牏( PDLO牧౲ᛗ̽ᑀ䋊Ո̾褾扮ਥ翕懪䜛๐率䌕玟狕硬牐ྯ์ ෭盅ๅ硬牧疥ෝӥӥ๗಍胼ੀ咳ᛗ碝瑿࣎牐

4. 海外讀者訂購方法

̔ ၹ क़捝ᘏ藶ग़㷢ᘍ̽ᑀ䋊Ո̾襎ৼ褾扮牐‫ݳ‬搳牏粬ྛ๗碍现磪粬獨戢ก犋螕አၹक़ᘏԏ ො礯牧璂犋螕አၹक़懪搳牐蝨౮犋‫׎‬螭藶憎抳牐

5. 常見問題

̔ 舙磪ٌ犢懪褂ፘ橕綡㺔牧稭蜰ᛗ̽ᑀ䋊Ո̾褾扮懪䜛๐率䌕玟礚扇牐 翕࣎物KWWSV VD \OLE FRP VHUYLFH DVS[

海外訂閱總金額(含郵資) 寄送方式

航空

港澳中國

17 ‫ ز‬86

其他地區

17 ‫ ز‬86

̔ 舙襑䟑蒈ྯଙ‫ےݚ‬17 ‫ ز‬86

優惠截止至

2022

請填妥資料，拍照或掃瞄後以傳真或email回覆

1 31

̕ ᛔ ଙ ์蒈樄ত懪褂牐未填寫期數者，將由最新一期寄發 ̕ 媲懪狅ܻ懪褂‫ک‬๗盅矑媲ੀ蝑牐請填寫科學人訂戶編號： 訂閱方案

̽ᑀ䋊Ո̾܎ଙ ๗

原價 60$&

優惠價

特刊選書

̕ ‫ز‬

‫ز‬

請把握機會！ 超值加價購

๜ො礯ྯՈ褖懪搳Ӟ稞 ̕ 60 缆矐य़脲 ̕ 60 ഩൎ碍֖ኞၚ ̕ 60 ၚ覄ၚ匍 㵕ᇔᤈ傶 ̕ 60 睳ᘒ๚究ጱᇔቘ櫞氂 ̕ 60 眸聲ᑀ䋊 ̕ 60 綧የ薹ੂ ̕ 60 ἓ၏॰మ

̕ 60 缆矐ஞฬ ̕ 60 缆矐ஞቘ ̕ 60 綧የ碝薹 ̕ 60 螪‫ݻ‬碝ᇔቘ ̕ 60 ᑀ䋊୚覿硽訅ԏ᪠ ̕ 60 ੠ᒒᐟ妿ᑀ䋊 ̕ 60 ᑀ䋊矐檺॰ً

̽ᑀ䋊Ո̾羊螡粬‫ږ‬犨螡 ๜

‫ز‬

̕ ‫ز‬

̽ᑀ䋊Ո̾羊螡粬‫ږ‬犨螡 ๜

‫ز‬

̕ ‫ز‬

̽ᑀ䋊Ո̾Ӟଙ ๗

‫ز‬

̕媲懪 ‫ز‬ ̕碝懪 ‫ز‬

̕‫ے‬㰷搳 ‫̽ ز‬ᑀ䋊ՈᎣ蘷䓚̾Ӟଙ๗

̽ᑀ䋊Ո̾ԫଙ ๗

‫ز‬

̕媲懪 ‫ز‬ ̕碝懪 ‫ز‬

̕‫ے‬㰷搳 ‫̽ ز‬ᑀ䋊ՈᎣ蘷䓚̾ԫଙ๗

̽ᑀ䋊Ո̾ӣଙ ๗

‫ز‬

̕媲懪 ‫ز‬ ̕碝懪 ‫ز‬

̕‫ے‬㰷搳 ‫̽ ز‬ᑀ䋊ՈᎣ蘷䓚̾ӣଙ๗

̽ᑀ䋊Ո̾ Zinio版 Ӟଙ ๗

‫ز‬

̕ ‫ ز‬

̕‫ے‬㰷搳 ‫̽ ز‬ᑀ䋊ՈᎣ蘷䓚̾Ӟଙ๗

60$$% _ ‫ے‬搳60$.

60$$% _ ‫ے‬搳60$.

60$$% _ ‫ے‬搳60$.

60$, _ ‫ے‬搳60$,

̽ᑀ䋊ՈᎣ蘷䓚̾

60$,

㻌Ո粚 ‫์ ز‬

粬 ‫ږ‬ 螡 䨗

̕܎ଙ ‫ز‬ ̕Ӟଙ ‫ز‬

■基本資料（填寫本欄請以雜誌收件者之資料為主） ন ‫ݷ‬物

襎 扖物෭ҁ ҂ ज़ҁ ҂

௔獨物̕‫ض‬ኞ ̕ੜথ

懪䜛翥蒈物

ҁ媲懪ऴ䌃҂

ಋ 秚物

ҁ஠ऴ҂

ኞ ෭物࿆㾴 ଙ ์ ෭ҁ஠ऴ҂ ( PDLO物

ҁ஠ऴ҂

硩կ瑿࣎物̕​̕​̕ 褾扮蟈ੀොୗ物ᑀ䋊Ո ̕㾴獉ଘ‫̕ מ‬㾴獉䟑蒈ҁྯ๗‫ے‬硩 ‫ز‬牧犥種觊വ҂

■付款資料 付款總金額：方案優惠價

元＋國內掛號

元（無掛號免填）＝

元

̕‫מ‬አ‫ܜ‬ ‫ܜ‬獨物̕9,6$ ̕0DVWHU ̕-&% 咳‫ܜ‬补ᤈ物 瞱‫ܜ‬Ո墣‫ݷ‬物 ҁ殾膏‫מ‬አ‫ܜ‬Ӥ墣‫ݷ‬Ӟ膌҂ ‫ܜ‬蒈物 ҆ ҆ ҆ 磪硳෭๗物 ์ ଙ ̕蟈硰㴟䡿ҁ㴟䡿癱蒈物 螐窕‫ڊ‬粚Ԫ禂胂犩磪褖獍‫ ݪ‬҂ 眅‫ݢ‬犥ֵአ蟈ੴ㴟䡿㻌懪搳牧㪔ෝ猋戢䳱֖Ӥ䌃ก懪褂ො礯ก奞牏䌕礯դ蒈现H PDLO牧㪔疥Իฃ䚣挨㯽፥ᛗ 牐 ̕$70旉癱ҁ补ᤈ‫ݷ‬圸物ᒫӞ珶禂补ᤈୌ㾴獤ᤈ դ蒈物 癱蒈物 ҂ 旉癱癱蒈๛Բ嘨物 旉癱෭๗ 碻樌物 ҁ藶疥Իฃ䚣硁现๜懪搳㻌牧㯽፥ᛗ ҂ ̕翕᪠懪搳ҁᑀ䋊Ո娄Ӥ๐率翕KWWS VD \OLE FRP҂ 藶ᛗ̽ᑀ䋊Ո̾褾扮翕ᒊ牧ፗ矑ࣁ翕Ӥ懪搳牐๜獍‫ݪ‬൉‫̿׀‬66/ਞ獊Իฃ̀翕搳๐率牧蜫蝧Ӭਞ獊‫ݢ‬覎牐‫ݚ‬磪LERQ՞稠ොୗ‫׀ݢ‬螡䢔牧稭蜰ग़‫ڥے‬አ牐 ̕槹૱՞稠ҁ眅‫ݢ‬犥硡癲๜懪搳㻌牧薥ᛗ‫ݣ‬玖૱Ӿઊ玖᪠Ӟྦྷ 蒈 䰠 螐窕‫ڊ‬粚懪搳҂

■發票資料 □捐贈發票（捐贈單位：中華民國運動神經元疾病病友協會「漸凍人協會」）□三聯式發票（抬頭：

統一編號：

）

《科學人》訂閱方案注意事項 ̚ 藶‫ڥ‬አ๜䌕礯懪搳㻌౲胙ᶎ㴟䡿㻌懪褂牐 ̚ ๜懪搳ො礯㰍螕አෝ‫ݣ‬牏ᄯ牏ᰂ牏泷瑿玟牧犋螕አෝၹक़牐 ̚ 懪㻌㯽፥ਠ౮盅牧藶㬵襎嘦藨牐ࢩ獮ᗝ֢禂୽段牧碝懪䜛Ḓ๗褾扮夹 㮆ૡ֢ ॠ硩‫ک‬牐 ̚ 媲懪䜛舙襑礚褂‫ک‬๗๗碍牧‫ݢ‬㷢憎ྯ๗褾扮ੀ蝑‫ݷ‬礿Ӥԏ̿獵訏๗碍̀牧౲ᛗ̽ᑀ 䋊Ո̾褾扮ਥ翕懪䜛๐率䌕玟礚扇牐 ̚ ൉ 蠣眅牦懪䜛褾扮‫ک‬๗盅牧ԫ㮆์獉舙๚媲懪牧疥篷ဩՁ犥̿媲懪㰷̀懪褂̽ᑀ䋊 Ո̾褾扮牧碇藶ኸ఺牐 ̚ ๜獍‫ݪ‬狒ኸ矑‫ݑ‬懪㻌膏玽现ๅ矦搿ߝԏ稗‫ڥ‬牐

̚ 懪褂̽ᑀ䋊Ո̾褾扮‫ے‬搳̽ᑀ䋊ՈᎣ蘷䓚̾ො礯牧‫ے‬搳ԏᎣ蘷䓚ֵአ硳๗膏褾扮懪๗ፘ‫ݶ‬牐ֺ物̽ᑀ䋊Ո̾褾扮懪๗傶 ଙ ์蒈ᛗ ଙ ์蒈牧‫ے‬搳ԏ̽ᑀ䋊ՈᎣ蘷䓚ֵ̾አ硳๗傶 牐 ̽̚ᑀ䋊ՈᎣ蘷䓚̾螡搳现裾懪ො礯㰍‫׀‬㻌Ոֵአ牐 ̽̚ᑀ䋊ՈᎣ蘷䓚̾螡搳现裾懪ො礯傶Ӟ稞௔叨ߝ牧篷ဩ൉‫׀‬䥁懪牏䧙؊缛๐率牐 ̚ ๜Ոֵአ๜懪搳㻌‫ܨ‬૪褂捝牏啻薹㪔Ӭ‫఺ݶ‬螐窕‫ڊ‬粚Ԫ禂胂犩磪褖獍‫ݪ‬现ٌ‫ݱ‬甛क़๐率౲ᤈ衴‫֢ݳ‬ 皜珶஑ෝ螐窕獍‫ݪ‬籧螀๗樌现獊純籧螀塅瑻獉चෝਮ䜛ᓕቘ膏๐率牏ᤈ衴牏瓼夹ᓕቘ牏襎ৼ珶率๐ 率现ٌ犢‫ݳ‬ෝ螐窕獍‫ݪ‬籧禂ጭ懿殻ፓ౲ᒍ纷ಅਧ禂率ԏ襑ᥝᘒ茴褸牏蒂ቘ现‫ڥ‬አ๜ՈӤ蝄ಅऴ獊蟂 㮆Ո虻碘牐

客服專線：02-2571-0297分機888 (週一至週五09:00~18:00) 24小時傳真：02-2571-0217 客服信箱：service@sa.ylib.com

更多訂閱 優惠方案

電子雜誌

每個人，都有想要尋求與探知的真相，也都有專業與興趣領域的知識需求， 讓《科學人》帶您一同探究箇中奧秘；不論是想領略生命科學的奧妙、理解 懸而未決的物理難題，抑或是知曉前沿科技的發展與應用，《科學人》，為 您補給完整可靠的專業知識力！

訂閱 一年 期 優惠價 Zinio 版 電子雜誌 2000年3月創立於美 國，專門提供『數位 出版品』技術服務。 是目前 全 球 擁 有最 多雜誌內容的「電子 雜誌發行平台」。

元 立即訂閱

特色

Zinio雜誌可於電腦、平板、 手機閱讀，適用載體最全面

適用 載體

閱讀 軟體

最新閱讀軟體及手機APP， 請上Zinio官方網站下載

Windows PC/NB、MAC、iPad、iPhone、 Android Smart Phone&Pad

電腦 需求

作業 系統

Win7/Win8/Win10 以上， iOS v11以上、Android v5.0以上系統

記憶體4GB(含)以上、螢幕解析度1024*768以上具較 佳 閱讀效果、建議使用Google Chrome瀏覽器

※目前Zinio在中國地區無法使用（因中國對網站條件管制關係），但港澳地區仍可使用；請在正式訂閱前先行下載免費刊物， 測試其網路環境是否可正常閱讀，建議於測試無虞後再行訂購。