科學月刊-2016年4月號-556期 氣象觀測

556 —— 副總統當選人 陳建仁院士專訪 ——

2016/04

氣象觀測

誰是毒劑之王？

百年後終於發現重力波！

科學家真的看見了希格斯粒子嗎？

NEWS FOCUS

層層薄霧壟罩的冥王星 將肉塊切小就能幫助人 類祖先演化？

新視野號（The

New Horizon）在去（2015）年 7 月飛越冥王星， 拍攝出有史以來 最清晰的冥王星影像。今（2016）年 3 月，科學 家分析所得的龐大數據後，在 Nature 上發表了更多重要的成果， 其中之一顛覆了我們對冥王星大氣的理解：冥王星的大氣含有 數十個薄霧層，從地表延伸至外可達上百公里的高空。其溫度比

現代人之所以可以花費較少時間在咀嚼上，是因為我們 的飲食品質有大幅的進步。烹飪技術使得我們更容易攝

科學家預想的更低，組成也更為緊密。這使得上層大氣中氮氣散 逸至太空的速率，只有過去預期的萬分之一。

取食物，也易於消化。對我們來說，生食肉類就像是咀 嚼一片巨大的口香糖，是個既費力又耗時的事情。哈佛

GGladstone, G. R. et al., The atmosphere of Pluto as

大 學 演 化 人 類 學 家 利 柏 曼（ Daniel

observed by New Horizons, Science, Vol. 351, 2016.

Lieberman ）認 為，

250 萬年前就已開始食用肉類，熟食技術 卻 在 約 100 萬 年 前 才 出 現， 50 萬 年 前 才 廣 泛 被 使 用。 我們的祖先約

因此人類祖先過去應有長期生食的歷史。 然而，即便如黑猩猩擁有巨大的上下顎與牙齒，每天卻 需耗費近

6 個小時咀嚼食物。究竟是什麼原因，使我們

的上下顎與牙齒比原始人類小了許多？利柏曼等人相信 可能是因為石器的發明，使祖先得以切割肉塊與搗碎根 莖類蔬菜，進而大幅減少用牙齒咀嚼的力氣與時間。他 們發現，僅僅藉由石器切割肉塊或搗碎植物，就能幫助 原始人類減少約 17% 的咀嚼次數。也就是一年可以少咀 嚼

250 萬次。這可能是致使原始人類的上下顎與牙齒漸

趨縮小，並得以朝向適合言語的方向演化的原因之一。

Zink, K. D., Lieberman, D. E., Impact of meat and Lower Palaeolithic food processing techniques on chewing in humans, Nature, 2016.

246 SCIENCE MONTHLY 2016.4

NEWS FOCUS

仙女圈在澳洲現蹤

在 非 洲 納 米 比 亞 的 納 米 布 蘭 自 然 保 護 區（ NamibRand

Nature

Reserve ）中， 分 布 著 無 數 的 仙 女 圈（ Fairy circle ， 如 圖 ）。 這 是 一種圈內寸草不生，圈外卻有茂密植披覆蓋的奇景。這讓科學家 們百思不得其解，因此產生了各種推測：土圈中心內的土壤可能 含有毒性物質、或是有特殊昆蟲作祟。去（ 2015 ）年發現，仙女圈 的出現與消失與降雨有關。若經過雨量較多的豐水年，仙女圈的 大小與數目都會縮減；若經過枯水年，結果則相反；若氣候過乾， 則又會導致仙女圈的消失。《美國國家科學院院刊》（ PNAS ）最 新研究則指出，在澳洲西部內陸也發現了仙女圈。即便當地的動 植物組成與非洲全然不同，但所形成的仙女圈樣貌卻相當相似， 科學家仍在釐清仙女圈確切的形成機制。

Getzin, S. et al., Discovery of fairy circles in Australia supports self-organization theory, PNAS, 2016.

絕種生物將永遠自地球歷史中抹去 地球歷史上曾發生過

5 次大滅絕，其中之一就是白堊紀 – 第三紀滅絕事件，導致恐龍的全面滅

絕。我們是如何得知這些事件呢？這是因為古生物學家從地底挖掘出千百萬年前形成的化石， 由此建立地球的編年史，同時記錄過去曾經出現又消失的物種。然而，現今可能得加上第

6次

──由人類所引發的全球滅絕。 現今人類正加速地球物種的滅絕速度，在過去 100 年間，已有約

500 種脊椎生物滅絕。根據芝 Plotnick ）研究指出，在因人類而滅絕的物種中，只 有一小部分能夠留下化石遺跡。所有受威脅的哺乳類當中，人類僅記錄了其中的 9% ；而未受威 脅的則有 20% 。瀕臨滅絕的物種不僅數量較少，棲息範圍也較小，使得牠們經由沉積過程轉變 加哥伊利諾大學古生物學家普拉尼克（ Roy

為化石的機會更低。這將使得這些物種不易有化石遺留後世，意即未來的古生物學家可能再也 無法發現這些曾經存在的物種，因此低估了當年的滅絕程度。 Plotnick, R. E. et al., The fossil record of the sixth extinction, Ecology Letters, 2016.

Vol.47 No. 4

247

專欄文章

漫談化學武器 談到「化學武器」，幾乎與戰爭畫上等號，腦中也聯想到戰場上煙霧 瀰漫，士兵戴著防毒面具作戰的景象……。但什麼叫做化學武器？為 什麼要發明化學武器？化學武器又有哪些種類？

化學武器的興起 趙君傑

現任臺北

市立建國中學化學 科教師。

化學武器的使用，在中國最早可追朔至西元前 1000 年，詳細配方

雖已不可考，但推論當時已知利用燃燒來產生有毒煙霧，讓敵人感到 不適。西元前 429 年，西方國家也在戰爭首度使用毒氣。在伯羅奔 尼撒戰爭（Peloponnesian War）中，斯巴達軍隊利用燃燒硫磺產

生的毒氣對雅典城內的守軍攻擊。至於現代化學武器的使用與快速發 展，「第一次世界大戰」可被視為重要起點。這場同盟國與協約國之 間的戰爭，幾乎使得整個歐洲大陸成為戰場。其中又以德國與英、法 兩國聯軍間的戰鬥最為慘烈。據統計，西元 1914~1918 大戰期間， 共超過 6000 萬人參戰，約 2000 萬人受傷，並有 1500 萬人喪生。

第一次世界大戰，受到光氣影響的士兵們（攝於 1918 年法國）。

262 SCIENCE MONTHLY 2016.4

變 化 | Chemistry

一戰期間，德軍大規模釋放氯氣的情況。

早 在 1774 年， 瑞 典 化 學 家 舍 勒（Carl Wilhelm

為化學戰的首選，而哈伯教授也因此被稱為「化學戰之

Scheele）已知利用鹽酸與軟錳礦（MnO2）共熱反應

父」。

Davy）將一氧化碳和氯氣混合後照光反應，可生成毒

德國擁有當時最堅強的工業基礎，每日可生產超過 40

（phosgene）」。但一戰期間，受限於「海牙公約」

鋼瓶，掩埋在比利時的伊普爾地區，準備施放。1915

製 得 氯 氣（Cl2）；1812 年， 英 國 化 學 家 戴 維（John 性高於氯氣 10 倍的碳醯氯（COCl2），即俗稱的「光氣 的決議，及當時毒氣彈的裝填量較低，所以戰爭初期， 仍以威力強大的常規性武器相互攻擊為主，雙方僅小規

噸氯氣，在妥善計畫與安排下，德軍將 5700 支的氯氣 年 4 月 22 日，當 180 噸的氯氣由鋼瓶噴出的那一刻， 正式成為歷史上第一次大規模的毒氣戰，史稱「伊普爾

模使用化學武器。儘管如此，已足夠造成士兵巨大的精

戰役」。德軍在此戰役中，花費不到一天的時間，就輕

神壓力，士兵們只要看到戰場上有莫名煙霧出現，就會

易撕裂協約國堅守數月的防線。同時，超過 15000 名

畏懼是否為毒氣。

因交戰雙方皆具有堅強的建築工事技術與防禦能力，所 以呈現兩軍對峙的情況。為了搶先打開僵局，並給予躲

協約國士兵中毒，其中有 1/3 死亡；僥倖存活的一萬人 當中，也有超過 60% 的人就此失去戰鬥能力，甚至終

身殘廢。同時，氯氣的強氧化力也造成對方的機槍、戰 車等攻擊性武器鏽蝕，失去功用。

藏在地下掩體的敵人致命一擊，雙方都有軍事專家不約 而同提出發展並啟動化學武器的計畫。惟英、法兩國決

德國此舉正式宣布海牙公約失效，卻也意味著英、法等

定遵守國際法的約定，並有「除非敵人先使用毒氣，否

國將展開更激烈的反擊。在德國首次啟用毒氣的五個月

則不能首先使用」的大原則，但這也給了德國可乘之機。

後，英國、法國也開始使用毒氣攻擊德軍，讓德軍嘗受

德國接受哈伯（Fritz Haber）教授建議，決定以氯氣

化學戰的苦果。自此，雙方開始大規模使用毒性、殺傷

Vol.47 No. 4

263

專欄文章

「海 浪」

假想我們的地球是太空中無重力狀態下的一顆均質的星球，如果表面被水體完整地覆蓋， 形成了海洋，基於重力的因素，靜止狀態下海面應當形成一個漂亮完美、晶瑩剔透的圓球， 各處的水位都一樣高。

但是事實上由於地球的自轉、太陽及月球的引力，還有加上大氣影響，地球上海表面的水 位隨著時間與空間一直起伏不定。更精確地說，這些起伏不定的，其實是大氣與海洋的交 界面。大家都知道，大氣與海水都是流體，流體和流體本來可以相互混合，但是海水的密 錢樺

國 立中 央 大學 水

文 與 海洋 科 學 研 究所副 教 授，研 究 興 趣 為 海 氣 交互作用、海陸交互作用

度比海表大氣高了將近 800 倍，因為密度的差異，這兩種性質迥異的流體形成的顯著的分 層，分層的交界面我們稱之為「海表面」。

以及海洋觀測技術。

「週期」 若是你仔細觀察，海表面水位的高低起伏一般具有高度的時間重現性，每隔一段時間水位 的漲落就重複一次，形成了類似震盪的現象。這些震盪不僅在時間上重複出現，在空間上 也是如此。時間上重現的間隔稱為週期，其倒數為頻率（frequency）；空間上的則稱為

波長，其倒數為周波數（wavenumber）。此處介紹大家一個非常重要的概念是：當頻 率與周波數兩者之間，若是存在某種可利用數學方程式描述的關係時，這樣的震盪就稱

266 SCIENCE MONTHLY 2016.4

之為波動（wave motion），而這個數學方程式就稱為分散關係（dispersion relation-

天 地 | Earth Science

ship）。也就是說：若能找到某種震盪的分散關係存

波長 3 公分以下。它是由風引起的，是海面粗糙度與

該水位震盪可能是以流動或是紊流等其他機制控制。

訊號反射機制。由它名字就知道，這類波動中，水分

在，則該震盪是一種波動，才具有波動的性質，否則

海表摩擦力最主要的來源，也是衛星遙測海洋重要的

子間的表面張力是控制它傳遞最重要的因子，所以當 舉一個例子來說，小溪有時會因水流受底床的大石頭

水表面因為有表面活性劑或是油污造成表面張力改變

影響流速快慢而形成水面的起伏，這起伏沿著河道呈

的時候，很容易就可以藉由衛星遙測資料中辨識判讀

現空間上的週期性，但是這個起伏卻不太隨時間改變

出來。

位置，也就是時間上沒有週期性，所以其頻率與波長 無關，不屬於波動。由此可知：海面上的波光粼粼和

波長最長的算是潮汐了，最主要的潮波週期為半日與

小溪上波光粼粼，它們產生的機制可能是不一樣的。

全日，波長數千公里：產生的機制為月球與太陽的天 體引力加上地球自轉的離心力與柯氏力，合成了引潮

先來看看各種水面波動，週期短至可以秒為單位、長

力，引領海水在太平洋、大西洋與印度洋等海盆中以

至以日甚至月為單位，同樣地，在空間上，最短的僅

旋轉潮波的方式行進。比潮汐短一點還有在平直海岸

為數釐米、最長可達數千公里，它們涵蓋的時間與空

常見的 30 秒至數分鐘的邊緣波（edge wave）與亞

間尺度範圍很大、機制也不相同，特性也太過複雜。 為了研究方便，我們常常先以週期長短來進行分類： 一般常見的波動，最短週期的是表面張力波（capil-

lary wave），或稱為毛細波，其週期在 1 秒以下，

重力波（infra-gravity wave），以及在潟湖、湖泊

與港池中的數十分鐘的共振蕩漾（seiche）。表面張 力波、潮波、邊緣波等等，他們都是波動，但是機制 不一樣，對應的分散關係也不一樣。

「能量」

分散關係 分散關係描述波動波長與週期的關係， 而波形傳遞速度為在一個週期時間內， 波形移動了一個波長距離。因此，透過 分散關係，我們可以推算不同頻率的波 或是不同周波數的波所對應的波形傳遞 速度。分散關係是波動的基本性質，我 們後面將利用這個概念，說明許多海洋 上的現象。

相對於上述長長短短的波，蘊含能量最大的是我們熟 知的「波浪」。波浪週期大約介於 1 秒到 30 秒，波 長數公尺到數百公尺，重力是它傳遞的主要因子，所

以又稱為表面重力波（surface gravity waves）。 波浪引致的水粒子運動基本上在原地打轉（orbital

motion），並不隨波形往前流動。巨大能量蘊藏在波

浪裡，而實際上有多少呢？僅僅在靠近陸地 30 海浬 以內的淺水區波浪，若以現行波浪發電機效率來轉換

發電，可發電功率總和就超過 2.1 TW（Terawatt， Vol.47 No. 4

267

Flickr:NOAA Photo Library, https://goo.gl/TXVP1C

——— 由人工觀測到全程自動 ———

氣象觀測儀器 溫度計／溼度計／雨量桶／風向儀／飛機觀測……

270 SCIENCE MONTHLY 2016.4

氣候與天氣影響人類生活習慣，更影響人類歷史發展。在過去，人們 利用熱脹冷縮原理製出溫度計、根據水柱高度測量大氣壓力、利用筒 子搜集雨水計算雨量、使用氣球將儀器載上天空測量高空天氣 ......。

至今因著科技發展，氣象觀測幾乎已全自動化，可在無人的狀態進行 觀測。不過我們不能遺忘前人的智慧，一同來一窺古人窺天技巧！

Vol.47 No. 4

271

COVER STORY

作者

宋紹良

國立臺灣大學大氣 科 學 研 究 所 碩 士， 現為中央氣象局第 二 組 技 士， 負 責 自 動 觀 測 站 建 置、 管 理、 站 址 勘 選 等 業 務。

從人工到自動

氣象觀測儀器改良大躍進 氣象觀測是天氣預報及大氣科學研究之基礎。自古以來，天氣與人類活動息息相關，人們很早就試圖了解大 氣中各種現象的狀態及變化情形，從每個人自身的感受出發，用眼睛、用身體去感知所處環境的天氣變化， 日復一日，人類對於大自然有了更多認識，開始嘗試設計觀測儀器，以求更客觀地使用數字描述各種氣象要 素。氣象觀測儀器最早需由人工操作及判讀，量測出當下的狀態後，再手動記錄儀器顯示的讀值，科學家充 分運用各種材料特性及物理原理，針對不同氣象要素設計出穩定、耐用、合於標準的儀器。接著，利用機械 原理，結合筆尖、自記鐘及自記紙，人們製作出自記儀，可自行記錄氣象要素隨時間的變化，使原本一個一 個時間點的觀測資料，變成一段連續的過程，且可觀測每日極端值，人為操作導致的觀測誤差也得以降低。

然而，自記儀仍需要觀測員定時上發條、更換自記紙，20 世紀起，各式各樣的電子式觀測儀器陸續發

明，經過不斷改良，不僅可減少儀器的反應時間，記錄到氣象要素更細微的變化，也能在完全無人看管 的環境長期穩定運作。電子式儀器的運用，使全自動觀測時代來臨，觀測站網密度也得以大量增加。

272 SCIENCE MONTHLY 2016.4

地面氣象觀測儀器發展 溫度 溫度量測主要採用熱平衡的概念，感應器與受測物體接

除了膨脹收縮外，溫度變化也會造成某些特定金屬、合

觸一段時間後達相同溫度，感應器之溫度即為受測物體

金、半導體等材料的電阻產生變化，利用感應器電阻值

之溫度，利用感應器材料隨溫度升高或降低，其狀態有

與溫度的關係式，量測電阻即可求得溫度，近年來，以

相對應變化關係的原理，可製成溫度計。這種對應關

測定白金線之電阻為原理所設計出的白金電阻式溫度

係，主要為體積的改變，即溫度改變造成膨脹收縮之情

儀，已成為普遍使用的自動觀測儀器。

形。氣溫量測最早可回溯至義大利科學家伽利略，他於

1592 年製造出空氣溫度計，並開始觀測氣溫。空氣溫

溼度

度計的準確度很低，17 至 18 世紀許多科學家開始改

溼度代表了大氣中的含水量，表示方式和量測方法皆有

良溫度計，先後製造了酒精溫度計及水銀溫度計，細玻

許多種，但儀器設計的主要考量不外乎是使空氣中的水

璃管內注入水銀構成的液柱式溫度計至今仍被普遍使

氣凝結、吸收水分或使水蒸發以使周圍空氣達到飽和。

用。1940 年代以後，開始使用溫度自記儀，主要為兩

17 世紀起，已有關於凝結溼度計的相關記載，18 世

因膨脹係數不同，產生彎曲，彎曲程度不同即可帶動自

毛髮溼度計，以及使用乾溼球的示差溫度計。經過一連

記筆升降。

串的改良，結合自記裝置的毛髮溼度儀可用以記錄溼度

種金屬片組成的雙金式溫度儀，溫度升降造成兩種金屬

紀末，相繼發明了利用吸收水分使脫脂毛髮長度伸縮的

隨時間的變化，利用量測乾球與溼球溫度以計算出相對 溼度之原理所設計出的乾溼球溫度計、手搖乾溼計等儀 器至今仍被廣泛使用，而 1887 年德國科學家阿斯曼

發明了通風乾溼計（圖一），以自動風扇製造強制通風， 這種可攜帶的精密儀器經世界氣象組織建議為量測溼度 的標準儀器。近年來，利用氯化鋰溶液之吸水特性， 及其濃度變化與電阻之關係，發展出氯化鋰露點儀，另 外，利用溼度改變造成電容變化之原理，也設計出可變 電容式的溼度晶片，這兩者都成為了現今普遍用於溼度 自動觀測的電子式儀器。

（氣象自動測站管理科）

（作者提供）

氣壓 氣壓與氣團配置、風場息息相關，為了掌握天氣變化

圖一：（左）桿柱左方為阿斯曼通風乾溼計，左側水

趨勢，長久以來，氣壓皆是重要的觀測項目。然而，

銀柱表示乾球溫度，右側水銀柱表示溼球溫度。桿

在 17 世紀以前，人們還沒有大氣壓力的概念，當時許

柱右方為自動氣象站溫溼度計的自然通風防輻射遮 蔽罩。（右）防輻射遮蔽罩內的溫溼度計，溫度感 應器及溼度晶片位於上方的濾網內。

多人發現，即使水管夠長，但利用幫浦抽水只能抽到約

10 公尺高度，就無法再往上抽水，1643 年義大利科 Vol.47 No. 4

273

精選文章

臺灣鮭魚上溯蘭陽溪？—

對〈躍過中央山脈的櫻花鉤吻鮭〉論點的相異看法 二十世紀的哲學家卡爾 • 巴柏（Karl Popper,

1902~1994）將科學定義成「所謂的科學，是 郭金泉

臺灣國立海洋大學

水產養殖系教授。

所提出的是能被推翻的」，不能被推翻的叫宗教 或假科學。

今（2016）年 1 月在《科學月刊》第 553 期拜讀到方力行教授與陳義雄教 授所著〈躍過中央山脈的櫻花鉤吻鮭〉，著者從所謂的大數據分析推測，櫻

花鉤吻鮭（筆者稱臺灣鮭魚）由臺灣東岸蘭陽溪上溯到臺灣高山河川上游， 謝英宗

國立臺灣博物館

副研究員。

後來經過蘭陽溪上游發生被大甲溪多次襲奪的地理事件後，櫻花鉤吻鮭才入 侵散佈到大甲溪上游溪段，氣候回暖之後，卻只有大甲溪上游的族群得以存 活繁衍至今。認為「大甲溪上游的櫻花鉤吻鮭來自蘭陽溪」應該是信而有徵 的立論。對方教授與陳教授所提的論見，在此謹提出相異看法，若有不周還 請指教與見諒。

1. 方力行與 陳 義 雄表示：「上一 個 冰河期，約 1 萬 2 千

是古河流仍貫穿其中（圖一） ，臺灣鮭魚是有機會從臺灣西

平 均 深 度 80 公 尺 的 臺 灣 海 峽 其 實 全 是 陸 地，鮭 魚 要

所著〈臺灣陸棚和陸坡之沉積物性質及海水特性〉內描繪

年以前，海 平面比 現在 要 低 115~120 公尺。換句話說，

岸洄游上溯大甲溪。鮑格斯（Sam Boggs）等 在 1979 年

如何從根本不 存 在的西部海洋洄游上 來？」

出約 1 萬 5 千年前的臺灣海峽古水道系統。我們可以瞭解

→我們認為：1 萬 8 千年前的上一個冰河期極盛期，大面積 的臺灣海峽雖陸化，曾有過陸橋存在連接臺灣與中國，但

290 SCIENCE MONTHLY 2016.4

儘管當時海水比目前下降約 120 公尺，大面積的臺灣海峽

雖裸出為陸地，臺灣海峽兩岸陸地上的河流仍向臺灣海峽 低處匯流。此時中國福建多條入海河川匯入臺灣海峽窪地，

精選文章

圖一：更新世晚期，大面積的臺灣海峽雖裸出為陸地，臺灣與中國存在陸橋 相連，但是古河流仍貫穿其中，臺灣鮭魚是有機會從臺灣西岸上溯大甲溪。 紅線代表：臺灣濁水溪以南河流合成古閩江河道，進入澎湖水道，流入南海。

118 ο

119ο

120 ο

121ο

122ο

綠線代表：臺灣西岸大甲溪及以北諸河川 , 則順著雲彰隆起匯流往臺灣海峽北 方觀音凹陷 , 再匯入臺灣北海岸大陸棚外緣，進入太平洋。

123ο

26 ο 25ο 24 ο 23ο 22ο

與臺灣濁水溪以南河流合成古閩江河道，進入澎湖水 道流入南海；臺灣西岸大甲溪及以北諸河川，則順著 雲彰隆起匯流往臺灣海峽北方觀音凹陷，再匯入臺灣 北海岸大陸棚外緣進入太平洋。所以臺灣鮭魚是有機 會從臺灣西部河流洄游上溯大甲溪。

大甲溪

蘭陽溪

2. 方力行與陳義雄表示：櫻花鉤吻鮭由冰河期臨海的

臺灣東部蘭陽溪躍過中央山脈來到西部的大甲溪。也 就是蘭陽溪水遭到大甲溪上游的襲奪，部分臺灣鮭魚 族群藉此機會進入大甲溪上游。

→我們認為：根據臺灣大學地理博士楊建夫教授在其

所著《臺灣的山脈》第 157 頁明述：「思源埡口東北 方的蘭陽溪源頭山高谷深、河流向源侵蝕力旺盛，最

終是搶了大甲溪的上游，結果蘭陽溪增長水量也豐富」 （圖二） 。剛好和方力行與陳義雄教授的論點相反。尤 其最緊臨蘭陽溪上游的大甲溪上游支流是有勝溪，有 勝溪位於寬闊的河谷（通谷） ，卻細水流涓；所以學者 研判一些原本屬於大甲溪源流地區被併入蘭陽溪的 上游源流。海拔高度比較高的大甲溪上游（高位河） 如何襲奪海拔較低的蘭陽溪（低位河）？

圖二：根據臺灣地理學家、臺灣冰河及山嶽學者楊建夫教授所言：思源埡口東 北方的蘭陽溪源頭山高谷深、河流向源侵蝕旺盛，最終是搶了大甲溪的上游。

Vol.47 No. 4

291

精選文章

（CREN）

有圖有真相？—

希格斯粒子於科學溝通的視覺再現 物理學界便殷殷期盼著高能物理實驗能夠證實此粒子 的 存 在 及 作 用。 50 年 後， 期 待 成 真， 高 齡 84 歲 的 希 葉致微

曾經只為學測唸物理，現在卻為瞭解物理學家

發憤自習；把 粒子物理當文化觀察，以社會學理解知識 的生產與傳播。現就讀於英國愛丁堡大學。

格斯與高齡 81 歲的恩格勒，也於同年獲頒諾貝爾物理 學獎。大型強子對撞機因此得以順利閉關升級，兩年之

後，撞擊能量翻倍成長，來到 13 TeV（13×1012 電子 伏特），新任務是在 2020 年之前，更瞭解希格斯粒子

的運作機制，以及探索任何超越標準模型、超越對稱性

2013 年是物理學界風光的一年，位於瑞士日內瓦的歐

的物理發現。

家在大型強子對撞機（Large Hadron Collider, LHC）

希格斯粒子的發現引發了媒體爭相報導，一時間成為科學

的實驗中，發現了希格斯粒子。別稱「上帝粒子」的「希

新聞的熱門話題。為了模擬宇宙大霹靂爆炸瞬間的高能量

格斯粒子（Higgs boson）」，在主流的粒子物理理論

撞擊，建造號稱人類史上最大型實驗儀器的大型強子對撞

色：它負責給予基本粒子（fundamental particles）

耗費無數時間、金錢、人力。因此，自 21 世紀初開始建

洲核子研究組織（CERN）正式對外宣布，實驗物理學

「標準模型（Standard Model）」中，扮演著關鍵角

機，必須鑿開深 175 公尺，長 27 公里的地底隧道，期間

質量。自 1964 年被希格斯（Peter Higgs）與恩格勒

造後，即成為媒體及社會大眾關注的焦點。在對撞機正式

（François Englert）等數名理論物理學家提為假說後， 302 SCIENCE MONTHLY 2016.4

運轉之前，媒體論述關注於對撞機的實驗風險，擔憂如此

精選文章

高能量的軌道撞擊，恐在地球表面引發類似黑洞的效應：

義非凡，對媒體、公眾來說，也終於有線索可以嘗試理解

以龐大的引力吞噬地球上的物質。歐洲核子研究組織認真

高能粒子物理的研究貢獻與價值。

看待媒體及社會大眾對對撞機的觀感，所以，為排除此風 險疑慮，成立了一個由獨立科學家組成的安全評估小組，

在媒體報導希格斯粒子的熱潮中，除了文字說明之外，一

監督對撞機的實驗安全性。2008 年之後，對撞機開始運

批色彩豔麗、線條清晰的數位影像被大量使用（例如首圖

轉，全球金融海嘯卻延燒各國經濟；緊縮的資源，使得歐

及下圖）；它們像是照片，似乎捕捉了希格斯粒子在對撞

洲對純科學、探索未知的資助，在媒體及輿論的關注下，

機內被發現的瞬間。然而，我們真的能夠以肉眼見證比原

備受爭議，歐洲核子研究組織甚至面臨預算被刪減。於是，

子還小的粒子嗎？如果答案是否定的話，這些數位影像呈

延續著十餘年來社會對歐洲核子研究組織、大型強子對撞

現出了什麼樣的事實？身為一個觀看者，這些問題縈繞在

機的關注、猜疑，希格斯粒子的發現，不僅對物理學家意

我心中，久久不去。

（CREN）

Vol.47 No. 4

303

傑 出 學者專訪

談生技產業、健保與教育—

臺灣新的下一哩路─陳建仁專訪 作者 /

陳其暐 正努力在科學傳播領域裡掙出一道縫隙，本刊主編。 蔡孟利 宜蘭大學生物機電工程學系教授，本刊總編輯。 黃向文 國立臺灣海洋大學海洋事務與資源管理研究所教授兼所長，本刊副總編輯。

經歷

1973 臺大動物系學士

1977 臺大醫學院公共衛生研究所碩士

1982 美國約翰霍普金斯大學公衛學院 流行病學與人類遺傳學博士

1998 獲選為中央研究院院士

2003~2005 任行政院衛生署署長 2006~2008 任國科會主任委員

2011~2015 任中央研究院副院長

2016 中華民國第 14 任副總統，將於 5 月就職。

308 SCIENCE MONTHLY 2016.4

2016 年，蔡英文與陳建仁當選中華民國第十四任正副總統，也代表著臺灣新局面的開始。然而，這次 的副總統當選人很不一樣，在宣布參選之前，身為中央研究院院士的陳建仁，時任中央研究院副院長， 是一位十足的科學人。在新任正副總統於五月即將上任之際，我們好奇一位這樣具有豐富科學資歷的 副總統，對於生技產業、健保及教育有著什麼樣的看法？這些與科學密切相關的事務，新政府是否會 有不一樣的做法？就請讀者和我們一同與陳建仁對談，找尋臺灣新的下一哩路。

研究不僅為了追求真理，更希望能造福人群

計畫也好，基因體醫學計畫也好，大多數都是進行「創

生技業成功關鍵 : 讓科學家放眼應用與產業

新 發 現（novel discovery）」， 並 沒 有 進 入「 藥 物 發 展

科學月刊（以下簡稱科）：政府早期推了不少生技相關的 國家型計畫，但是一般都認為不算成功，因為沒有創造出 有高市場價值的產品。新政府未來推動生技產業時，對於 從基礎研究到產業的連結上，是否有別於以往的做法？

陳建仁（以下簡稱陳）：首先以 1980 年代臺灣推動肝炎

（drug development）」的階段！這也是為什麼在 2008 年，我們決定把基因體醫學跟生技製藥合併，變成「生

技 醫 藥 國 家 型 計 畫（National Research Program for

Biopharmaceuticals, NRPB）」。

NRPB 的目標跟以往不同，著重於臨床應用潛力的開發。

申請計畫的學者必須把目標放在開發出新產品，包括診斷

防治與生物科技的連結說起。B 型肝炎的防治需要有診斷

試劑、疫苗或藥物。這中間有個重要的立法配套，就是在

國使用，這樣至少就有內需市場，產業可據以發展。初始

畫申請者，最起碼要把研發目標放在將產品推進到新藥開

試劑與疫苗，當時希望臺灣能自己製造試劑與疫苗供應全

2007 年所通過的「生技新藥產業發展條例」。我們要求計

幾年確實如此，從帶原者血清做成的 B 型肝炎疫苗算是成

發的第二、第三階段才行。從那時起，有不少生技新藥研

功。但幾年以後，國外知名製藥公司默克公司 (Merck) 發

發公司開始成立。目前臺灣的生技產業雖然市值不錯，但

展出「基因重組疫苗」，因為有些學者認為重組疫苗比較安

產值仍有大幅努力的空間。目前的產值大多來自於學名藥、

全，要求政府改用重組疫苗。後續的追蹤研究發現臺灣因

原料藥或是醫材，很少是新藥，所以臺灣的生技產業還算

為疫苗的普遍施打，對於 B 型肝炎防治非常成功，大幅降

是在起步階段。

是失敗的，因為本土生產診斷試劑和疫苗的公司全倒了！

值得注意的是，臺灣目前的經濟已經進入對以效率為基礎

低肝硬化及肝癌發生率和死亡率；但在生技產業上來說卻

的製造業不利的時代，我們在規劃政策的時候，會特別強 為什麼會倒呢？重要的原因就在於，產業的發展除了要有

調以創新為基礎的研發產業，應該培植成立的是生技醫藥

尖端研究外，產品開發的中間過程，包括動物模式、毒理

創新研發中心，不是製造中心。

學試驗、藥物動力學，以及之後的臨床一期、二期、三期 試 驗 都 是 關 鍵。 但 是 臺 灣 在 2000 年 之 前， 這 些 開 發 階

段的工作，並沒有準備好。所以早期的生技類國家型計

科：但當前的困難可能在於臺灣大多數學者並沒有實務經 驗，不知從何著手？您認為該如何解決這個問題？

畫，就只能著重在上游的科學研究，例如找到分子標的， 或頂多作到有希望的候選藥物而已。我們沒有鼓勵公、 私部門將研發工作推進到臨床試驗階段，所以生技製藥

陳：我們在召開 NRPB 計畫說明會的時候，就跟學者們說 清楚，藥物研發時程很長，是好幾棒的接力賽，我們歡迎

Vol.47 No. 4

309