科學月刊2019-2月號 590期-豬的時代

Contents 590

2019 FEBRUARY

38

Cover Story

不豬如此 40

Cover Story 1

豬與人的大小事 廖震元

44

Cover Story 2

害怕細菌反撲的豬 逐漸失效的抗生素 陳正文、吳秀慧

48

Cover Story 3

在玩轉基因之後 豬為人類帶來哪些醫學希望？ 杜清富

53

Cover Story Special

育成小豬─臺灣篇 李依庭

54

Cover Story 4

豬，你快樂嗎？ 淺談豬隻飼養福祉 羅玲玲

58

Cover Story 5

從生產、生態和生活中平衡 創造養豬科學價值 楊天樹

Vol.50 No. 2

1

Contents-2

填問卷．拿新書

4 顯影

只 要 於 2019 年 2 月 28 日 前 完

非關科學

8 不馴常的貓／李依庭 9 末日之鐘／謝育哲 News Focus 10 超聲波打造聲鑷技術 可同時操控多項物體／ 卵巢癌腫瘤侵略性多大？ 讓 AI 告訴你 11 英國團隊研發驅動傷口癒合的新技術／

整回答讀者問卷調查內容請至

bit.ly/2Ve1PuY 填 寫， 或 掃 描 QR code，就有機會獲得積木文 化的新書《植物畫技法全書》。 數量有限，敬請把握！獲獎名單 將於 2019 年 3 月 5 日前公布在 科學月刊臉書與部落格上。資料 煩請詳實填寫，以便贈書寄送。

瑞典科學家以「泡泡」模型解釋宇宙擴張 12 年長者的憂鬱症與聽力問題有關／會移動的暗物質 透過矮星系追尋真相 13 毛小孩體重過重將影響壽命長度／無線充電新方法 可隨意剪裁的充電座 Science Highlight 14 新視野號飛抵太陽系邊疆—終極遠境／王祥宇 思辨之評

16 淺談非洲豬瘟—防疫與疫苗開發的重重關卡／張猷忠 專 欄

18 數不勝數：五次通解惹斷腸—阿貝爾的方程解之憾／劉柏宏 22 格物致知：氧化對表面做了什麼 ? 透過奈米尺度細看金屬表面的變化／林文欽 26 生生不息：昆蟲、病原菌與免疫防禦戰爭／吳岳隆、張園、唐政綱 30 前瞻未來：當溫暖閃熠的燭光遇上 OLED ／周卓煇

bit.ly/2Ve1PuY

34 物換星移：木衛們的共振，唱著的是什麼歌？／文詠萱 精選文章

64 思考醫學史上的「痛苦」—是治療傷病還是苦楚？／林嘉澍 70 離岸風起，可聽見水下噪音的脈動？／廖英凱 追憶年華

74 跨越半世紀的大氣科學進展／張智北 《科學月刊》勘誤

書 摘

78 《植物畫技法全書》

科學月刊 589 期第 54 頁腹測紋狀體更正

為腹側紋狀體；第 74 頁作者學歷 1985 更

正為 1988；第 76 頁千禧大獎難題中的黎 曼猜想也已被破解更正為龐加萊猜想。

以上錯誤謹向各位讀者致歉 科學月刊編輯部 敬上

2

SCIENCE MONTHLY 2019.2

台北市科學出版事業基金會

走進編輯室

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

豬隻大學問 還記得去（2018）年火紅的《旅行青蛙》（旅かえる）嗎？一款由日本遊戲公司 開發的手機遊戲，透過為飼養的青蛙準備便當和裝備，讓牠能至日本各地旅行， 並帶回當地名產和風景明信片。

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

這不是第一款受人矚目的手機育成遊戲，自智慧型手機問世以來，不只是內建的 應用軟體為人類生活帶來便利，各大遊戲公司也隨著科技的進展，將當年只能在 電腦上操作的遊戲開發成各種手機遊戲。不僅如此，看準現代人越來越離不開手 機的思維，遊戲開發商也嘗試找出各式吸引人們的育成遊戲，其中更是不乏各式

執行總監：趙軒翎

寵物或家畜的養成。

編輯部 總編輯：林翰佐 副總編輯：陳妙嫻 趙軒翎 蔡政修 編輯委員：王文竹 王伯昌 曲建仲

《養豬場》（ようとん場），也是眾多手遊中的一款育成遊戲，遊戲中能利用餵 養不同食物或與不同品種的豬隻交配，培育出具特色和不同顏色的品種豬，也能

江建勳 李武炎 李志昌

藉由更換農地幫助豬隻快速生長。在飼養的過程中，也必須使用空調系統、掃除

李精益 林秀玉 林宮玄

機等機器，維持養殖中心的環境清潔，更得在必要時刻施打疫苗，防止感染疾病，

黃正球 黃向文 黃相輔 周鑑恆 邱韻如 金升光 金必耀 門立中 紀延平

以確保豬隻能養得白白胖胖並順利出貨、賣個好價錢。看著螢幕中的遊戲場景， 其實便是現實養豬場的縮影，只是，箇中學問可能沒有如同玩遊戲般來得容易。

范賢娟 倪簡白 高啟明 高憲章 張大釗 張敏娟 陳彥榮 陳鎮東 景鴻鑫

說到疾病，也不得不提及去年 8 月於中國爆發的非洲豬瘟疫情，造成大量豬隻感

曾耀寰 程一駿 程樹德

染。在沒有疫苗、加上病毒對環境的抵抗力強，能長期存活在病豬體內甚至是其

單維彰 楊正澤 葉李華

加工品的影響下，至今在中國已有 24 個省份淪陷。為防止疫情快速的擴散與蔓

廖達珊 管永恕 劉宗平 鄭宇君 鄭運鴻 蔡兆陽 蔡孟利 蔡振家 蘇逸平

延，目前全世界除了在交通運輸上進行嚴格控管外，更絕對禁止中國豬製品的出 口，期望透過防疫，讓這場風暴能迅速平息。

韓德生 嚴如玉 嚴宏洋 編輯顧問：王明蘅 古宏海 朱麗麗 吳明進 吳家誠 周延鑫

「沒吃過豬肉，也看過豬走路。」是一句中國俗諺，訴說著當年大多數農家養豬

周榮泉 洪萬生 洪裕宏

卻吃不起豬肉生活寫照。然而，今昔變遷，現代人從餐桌上認識豬，卻不曾看過

胡進錕 陳文屏 陳章波 陳國成 曾惠中 孫維新

豬走路。恰巧今（2019）年適逢農曆豬年，在圍爐團圓、品嘗著各式豬肉佳餚的

張 復 張勝祺 楊玉齡

同時，也不妨翻翻本期《科學月刊》，當中將豬的產業發展、飼育管理及福祉、

劉仲康 駱尚廉 魏耀揮

醫學疾病與實驗動物等進行一系列完整介紹，讓讀者對於豬的認識不只是停留在

蘇益仁 蘇振隆 主 編：李依庭

餐桌上盤飧。

編 輯：郭家銘 謝育哲 美術編輯：黃琳琇

（編輯部） 業務部 經 理：李金穗 業務助理：廖本翔

創刊於 1970 年

科學月刊社

製版印刷：赫偉有限公司

本期為第五十卷第二期 第 590 期 發行於 2019 年 2 月

地址：10646 臺北市大安區羅斯福路三段 77 號 7 樓

總經銷 : 聯華書報社

中華郵政北台字第 0677 號執照登記為雜誌類交寄

電話：(02)2363-4910 傳真：(02)2363-5999

行政院新聞局版台誌第 0934 號

網址：www.scimonth.com.tw 電郵：scimonth@gmail.com

圖文版權有任何疑慮請洽編輯部，廣告刊登及雜誌訂閱請洽業務部。本刊所刊登文章內容皆為版權所有，非經本刊同意不得作任何形式的轉載或複製。

Vol.50 No. 2

3

高山兀鷲

Gyps himalayensis 圖／文 游崇瑋 高山兀鷲（Gyps himalayensis）展翼時長度直逼 3 公 尺，是地表飛最高的猛禽，足以飛越珠穆朗瑪峰，甚 至飛到超過海拔 9000 公尺的高度！ 禿頭是高山兀鷲給人的第一印象。雖然以人的觀點看 來，禿頭似乎並不好看，但高山兀鷲的禿頭也是演 化的精妙結果！由於牠們經常需要把整個頭甚至連 頸部伸入動物屍體內部「挖肉」，如果頭上有羽毛， 除了在過程中會礙事，也可能導致汙血、屍水清潔不 易而影響健康。此外，研究也顯示雌性的高山兀鷲似 乎偏好頭更禿的雄性，由此可知禿頭是高山兀鷲相當 重要的性狀之一。

4

SCIENCE MONTHLY 2019.2

1

高山兀鷲的「領巾」有相當好的保暖功能。

Vol.50 No. 2

5

高山兀鷲主要是靠視覺搜尋屍體， 若找到屍體，通常就會有不少隻高 山兀鷲在屍體上空盤旋並慢慢降落、 聚集。在食用屍體時不會特意驅趕 別的個體，屬於共同分享的型態。

分布在青藏高原的高山兀鷲體型大， 但幾乎只吃腐肉，不會對活體生物 下手。這種食性在藏人眼裡是種「神 性」，因此，藏人在過世之後所辦 理的天葬，有一部分原因也是希望 可以提供多一點的食物來源給高山 兀鷲，表達藏人們的尊重。

6

SCIENCE MONTHLY 2019.2

3

2 4

5

2. 高山兀鷲聚集盤旋時，很可能正下方就有動物屍體存在。 3. 撿食雪豹放棄的岩羊屍體，高山兀鷲成群大快朵頤。 4. 在岩壁上休息的高山兀鷲。 5. 略帶紅色的頭部表明這隻高山兀鷲剛進食完不久。

Vol.50　No. 2

7

非關

科學

科學喵喵

不馴常的 貓 李依庭

集敏感和孤寂於一身，執著日常中的字字珠璣，本刊主編。

（照片皆為作者提供）

「喵 ~」，在天還未亮的冬日清晨，走 在無人的街道上，待想快速穿越天橋， 到達馬路另一頭的河濱公園慢跑時， 被橋下一聲突如其來貓叫聲所吸引。 走近一看，是隻黃色虎斑貓，蜷在角 落正瑟瑟發抖，透漏著飢寒交迫的眼 神。忘了當初慢跑的目的，隨即找尋 就近的便利超商，購買貓罐頭後匆匆 回到橋下，餵食飢腸轆轆的牠。 運動過後，旭日也已東昇，漫步回住 處，走近門口、拿出鑰匙欲旋開門， 便聽到門的另一頭傳來細微的喵叫聲， 打開門，迎面而來的是一隻趴在沙發 上、想從映著落地窗灑進客廳的一抹 陽光中，尋求一絲冬日暖和的白色金 吉拉（chinchilla）。走到飼料櫃前，金 吉拉隨即跳下沙發，亦步亦趨地跟在 腳邊，等待著屬於牠的食糧。 現代人將貓視為寵物是數千年來馴化 的結果，文獻顯示，現代家貓皆是由 至今還存在於中東沙漠中的小型、黃 褐色非洲野貓（Felis silvestris lybica） 後代。而最早的馴化紀錄可追溯至西 元前 7500 年、在現今地中海島國賽普 勒斯（Cyprus）的遺址中所發現埋葬在 人類旁的貓墳墓，代表古埃及人嘗試 將貓培育成可愛、親近人類的家貓。 從考古文獻中也可發現古埃及人對貓 的喜愛更是不在話下，若家中所飼養 的貓過世，飼主會剃掉一邊眉毛以示 哀悼，而蓄意殺貓則會被處以死刑。

8

SCIENCE MONTHLY 2019.2

西元前 1700 年，貓開始被人們帶上船 以消滅囓齒動物，如老鼠。自此，貓 便跨越地中海，逐漸被廣為飼養。西 元 200 年，北歐的丹麥人也有飼養貓 的跡象，考古學家在此時期的火葬遺骸 中，發現帶有洞孔的貓踝骨，推測當 時的人們將此做為護身符配戴。西元 8 世紀，維京人則因其溫暖的毛皮和具 有消滅老鼠功用而飼養，貓毛皮在此 時期也成為一項能賣得高價的珍品。 然而，丹麥哥本哈根大學（University of Copenhagen）的考古學家卻在這段馴 化的歷史中，發現一件特別的事情。研 究人員從哥本哈根動物博物館長期至丹 麥各地考古所採集的遺址、數十袋混合 各種動物骨骼的麻布中，挑出所有貓 遺骸，包含頭骨、股骨和脛骨等。隨 後，研究人員將其收集並分類，發現這 些遺骸橫跨青銅器時代（Bronze Age） 晚期至 17 世紀末，所涵蓋的年代超過 2000 年。 一般而言，物種會隨著馴化體型逐漸 變小，不過，在使用電子卡鉗將遺骸 一一測量與比較後，研究人員發現自 維京時期（Viking Age）開始，貓的體 型便隨時間推移而增加。相較於維京 時期的貓，現今的家貓體型也顯著增 加 16％。 儘管此研究只針對在丹麥地區生活的 貓，或許不能代表世界其他地區的貓。 不過，1987 年一項德國的研究中也支

持這項結果，透過貓遺骸的量測，發現 中世紀時期的貓體型小於現今家貓。 研究人員表示，此改變可能是食物量增 加和生活條件產生改變等因素。由於 中世紀時期人口成長、城鎮不斷擴大， 大量的垃圾堆積造成囓齒動物的增加， 使貓在食物取得上更為容易。另外， 從中世紀晚期至今，貓也漸漸從具捕 鼠功能的動物轉變為依靠人類餵養、 受到良好照顧的寵物。因此，在減少 狩獵活動和食物無虞之下，使牠們的 體型越來越大。 但是，也有其他研究貓馴化的學者提 出不同看法，表示目前尚不清楚是由 於吃得多或其體內的基因產生改變導 致體型變得更大。並且，認為若想找 出問題的答案，未來或許需要從遺骸 中的 DNA 分析和不斷改變的飲食型態 著手，才能釐清馴化背後的真相。 讀到這裡，順手摸著躺在地板上慵懶 的金吉拉，不禁想著會不會有一天在 人類的「悉心呵護」下，體型逐漸趨 近其他貓科動物，應該不會……吧？

延伸閱讀

1. Emily Underwood, Viking cat skeletons reveal a surprising growth in the size of felines over time, Science, 2018/12/18.

2. Bitz-Thorsen and Gotfredsen, Domestic cats (Felis catus) in Denmark have increased significantly in size since the Viking Age, Danish Journal of Archaeology, Vol. 7: 241-254, 2018.

（Shutterstock）

非關

科學歷史回頭望

末日之鐘

謝育哲

科學

生命是不斷地學習與探索新事物，追求真善美，本刊編輯。

1945 年，美軍在日本廣島與長崎投下 2 顆震撼全球的原子彈，除了為二次世 界大戰畫下終戰的句點，也同時向世界宣告核子時代的來臨。掌握核子的技 術猶如把玩上帝的火炬，如果應用得宜，人類的未來將會變得更美好；但假 設引火自焚，則將可能面臨世界毀滅的結局。 在二戰過後，世界走入冷戰的局面。以美國為首的資本陣營，對抗蘇聯所率 領的共產陣營，雙方進行意識形態的對決。為了不讓對手專美於前，2 國不斷 在各方面競爭，而軍事競賽的展開，也為當時的世界帶來無比的未知與恐懼。 美蘇在二戰後進入軍備競賽，在核能的基礎上不斷地研發更強大的武器嚇阻 對方。冷戰期間，全球核彈頭的數量逐年飆升，造成各界恐慌，深怕末日降臨。

1947 年，由美國《原子科學家公報》（Bulletin of the Atomic Scientists）雜 誌設立一虛構的鐘面，稱為末日之鐘（Doomsday Clock）。這款時鐘是為了 向大眾顯示當前世界面臨核武威脅的程度。鐘面上的午夜零時代表著核戰的 爆發，而雜誌社也會因應當時的世界局勢調整鐘面上的分針位置，當分針越 接近零時，則代表距離世界末日不遠了；相反地，當分針被調整遠離午夜時 分，則代表世界緊張局勢有較舒緩的結果。 最初，末日之鐘所設定的剩餘時間為 7 分鐘，當有重大事件發生時，雜誌委 員會便會根據事件的屬性調整分針位置。舉例而言，在 1949 年時，蘇聯成功 測試原子彈，委員會便將分針往前調 4 分鐘，使末日之鐘的時間為 23:57，距 離午夜僅 3 分鐘；而在 1991 年，美蘇雙方簽立「第一階段削減戰略武器條約 （Strategic Arms Reduction Treaty, START）」，委員會則將分針往後調整 7 分鐘，當時末日之鐘顯示為 23:43 分，距離午夜達到空前的最遠時刻，整整 17 分鐘；甚至在 2017 年，因川普（Donald Trump）當選美國總統，委員會 認為這勢必會影響世界局勢，並造成態勢緊張，於是將末日之鐘往前調整 30 秒，這也是第一次因為個人原因而調整時鐘。想了解歷年來末日之鐘時間的 調整與遭逢的事件，可參考 Bulletin of the Atomic Scientists 的網站。 末日之鐘在過往代表著核武數量及各國間對於世界局勢影響的程度。而在 2007 年，委員會將氣候變遷選項加入為衡量標準之中。委員會認為，氣候的 變遷可能會助長核能的利用，並間接增加核武的使用機會。 核武試爆後產生的蕈狀雲。（Shutterstock）

末 日 之 鐘 圖 示， 最 近 一 次調整是在 2017 年，當

末日之鐘的存在不斷地告誡人們，使用核能對人類甚至是全世界有多麼大的 威脅。核能或許能帶來許多便利性，但也得小心使用，如處置不當將有可能 引發全面性的毀滅災難。或許人們更應該思考，在使用一項極具威力的能力 之時，會造成什麼樣的後果，並時時刻刻警戒自我，避免態勢失控。

前距離午夜只剩 2 分鐘。

延伸

（Wikipedia）

閱讀

1. 末日之鐘，https://goo.gl/99oNuo。 2.Bulletin of the Atomic Scientists，https://goo.gl/hpg5R8。

末日之鐘 1947~2018 年的時間趨勢圖。

Vol.50 No. 2

9

NEWS FOCUS

超聲波打造聲鑷技術 可同時操控多項物體 雖說外科醫師還無法如同 1960 年代的科

幻片《聯合縮小軍》（Fantastic Voyage） 將身體縮小進入人體進行手術，但或許 能透過另一種方式實現這個夢想，好比 在去（2018）年諾貝爾物理學獎大放異彩

入式地穿透生物組織，且對細胞來說相 對安全。英國布里斯托大學（University

of Bristol）機械工程所教授德霖克瓦特

（Bruce Drinkwater）等人於《美國國家科

學院刊》（PNAS）發表研究成果，展示如

的光鑷技術。然而，由於雷射光需在透

何以聲波懸浮（acoustic

明的介質中傳播，且執行過程中可能危

操縱多樣物件。

害細胞的存活，種種限制也使其難以被

levitation）同時

運用在生物技術上。 近日，科學家以類似的構想，將產檢掃

器的陣列，便能打造出結構複雜的鑷狀聲

描或治療腎結石所使用的超聲波打造成

場。為驗證該系統的準確性，團隊將 2 毫

tweezers）」，可非侵

種球體的動作。對於這項技術，團隊相當 有信心地表示，該技術在未來 1 年內可望 於水中環境執行，並適用於生物組織上。 除了操縱物體外，該技術還能在微米尺度 下將細胞定位在 3D 列印的組件或活體細 胞上，甚至還能大範圍地懸空做出物理全

Marzo）博士解釋， 透過新型演算法控制含 256 個小型揚聲

「聲鑷（acoustic

功縫補纖維，還可同時操控至少 25 個此

團隊成員麻佐（Asier

米的聚苯乙烯球體與一條線連結，不僅成

息圖（physical

hologram），相當具發展

潛力。 Asier Marzo and Bruce W. Drinkwater, Holographic acoustic tweezers, PNAS, 2018.

卵巢癌腫瘤侵略性多大？ 讓 AI 告訴你 時代的來臨，大數據與演算法衍伸而來

認為，這項技術的使用

的技術進展可說是一日千里。近日，英

與測試目前仍有限制，

國倫敦致力於癌症研究的科學家袁茵茵

縱使能告知患者可能

Yuan）與其團隊，建立了一套可

本進行分析，發現其中有一種畸形原子核

是那麼實用。

對應到更具攻擊力的疾病形式，且與標準

時至今日，越來越多

病形式下的病患 5 年內存活率僅有 15％。

ma

n,

ht

的人工智慧用於癌症 研究，透過數據的篩選

袁茵茵對於該研究發現表示，人類相當擅

協助人們追蹤腫瘤進展，

於研究細胞，然而很難將差異量化，且也

甚至改善診斷。未來，袁茵

需耗費大量的時間，人工智慧的使用能彌

茵和團隊會針對抵抗化療的癌症進行研

補這一點。美國波士頓丹納法柏癌症研究

究，並繼續結合人工智慧，開發出更具靶

中心（Dana-Farber Cancer Institute）的研

向的治療方式。

SCIENCE MONTHLY 2019.2

Ut h

）

建 議 下， 它 仍 然 不

r-E d

Y 6f x

團隊對 514 組患有卵巢癌的女性之組織樣

l i ck

p/g

有其他替代治療的

型 5 年內尚存的 53％存活率相比，這種疾

10

的不良結果，在未能

找出癌症細胞形狀差異的人工智慧。

（F

kr/

（Yinyin

Elias）

ic . /fl

究員艾里斯（Kevin

s :/ tp

隨著人工智慧（artificial intelligence, AI）

Shan E Ahmed Raza et al., Deconvolving convolution neural network for cell detection, arXiv, 2019.

NEWS FOCUS

英國團隊研發驅動傷口癒合的新技術 倫敦帝國學院（Imperial

College London） Almquist）的研究團隊， 近日將最新的「牽引力活化負載（traction force-activated payloads, TrAPs）」技術平 安奇斯特（Ben

台與醫材結合，它能與身體交互作用並驅 使自然修復系統進行癒合，顛覆了傳統材 料的運作模式。 許多材料如膠原海綿（collagen sponges） 或骨骼填充物，在過去常用來治療燒燙、 褥瘡與骨頭受損的病人，然而組織修復的 過程會隨時間改變，因此組織癒合時材料 如何作用就相當地關鍵。當身體受傷時，

（handle）供細胞牽動，這種仿生奈米結 構即為 TrAPs。 實驗發現，當細胞爬過 TrAPs 時，整個結 構會像鞋帶一樣被解開，並將指引癒合細 胞生長、複製的蛋白質釋出。把手除了啟 動的功能外，經特殊設計後也可決定由哪 一類型的細胞牽動；也就是說，根據細胞 出現的時間點不同，TrAPs 的把手設計可 以讓蛋白質在對的時間點下，由對的細胞 去啟動它。 此外，這項技術不僅不依賴外源（如光）、

一般來說人體細胞會爬過傷口中膠原蛋白

空間擴散（如酶、pH 值變化）等因素觸

的支架（scaffolds），並藉由牽動支架來

發，也不需要被動活化（如水解）的介入，

活化癒合蛋白；新技術則是將 DNA 片段

利用細胞牽引力便可活化生長因子，對於

摺成 3 維適體（aptamers）後，緊貼於未

傷口的每個階段做不同的處置，TrAPs 技

活化的生長因子上，並加入客製化的把手

術也使材料設計多了更多彈性！

（Pixabay）

Anna Stejskalová et al., Biologically Inspired, Cell ‐ Selective Release of Aptamer ‐ Trapped Growth Factors by Traction Forces, Advanced Materials, 2019.

瑞典科學家 以「泡泡」模型解釋宇宙擴張 宇宙正以不斷成長的加速度迅速擴張，

種答案。根據弦論，所有物質都是由微

於弦論的理論架構中，意即有更多對

這個現象背後的原因是什麼？科學家

小、振動的弦狀實體（entities）所組成

應其它宇宙的泡泡存在著。

普遍以難以察覺的能量形式──暗能量

的，且所需要的空間維度已然超出現階

（dark energy），來解釋這個現象，而

段人類的理解範圍。即便 15 年來，該

暗能量的本質究竟為何，也成了基礎物理

理論延伸的許多模型都被認為可能會

學關注並亟欲釐清的真相之一。近日，瑞

產生暗能量，但仍備受爭議，甚至有部

典烏普薩拉大學（Uppsala University）

分學者認為這些模型是完全不可行。

Review Letters）發布了一個新的宇宙 模型，不單只是提出新的宇宙結構概 念，似乎也逐漸解開暗能量的謎團。

出不僅提供人們看待宇宙的另一個圖 景，也為弦論的解釋增添了一項新的 可能。

烏普薩拉大學班涅吉（Souvik Banerjee） 等人所提出的新模型顯示，宇宙在另 一個維度中，被置於一正在膨脹泡泡 的邊界，而宇宙中所有現存物質都對

一直以來，科學家們都希望透過弦論

應延伸至該維度的「弦末」。此外，研

（string

究人員也表明，這種膨脹泡泡可存在

theory）找到關於暗能量的種

家共鳴還有待商榷，然而新模型的提

Souvik Banerjee et al. , Emergent de Sitter Cosmology from Decaying Anti–de Sitter Space, Physical Review Letters, 2018.

（Flickr-George N, https://flic.kr/p/nEYAW3）

研究員於《物理評論快報》（Physical

即便這樣的說法是否能引起其他科學

Vol.50 No. 2

11

專欄文章

五次通解惹斷腸─ 阿貝爾的方程解之憾

劉柏宏 勤益科技大學基礎通識 教育中心教授。

歐洲暑期大學會議（European Summer University） 以數學史與教學（history and pedagogy of mathematics,

HPM）為主題，每 4 年一次在歐洲各國輪流舉行。當 初得知去（2018）年將在挪威奧斯陸（Oslo）舉辦之後 就決定前往，也藉機來一趟遇見阿貝爾（Niels Henrik

Abel）的數學朝聖之旅。 奧斯陸的阿貝爾 沿著 Google 地圖的指示來到奧斯陸大學（University of

Oslo），欲尋覓知名的阿貝爾雕像。事前只知道此雕像矗 立在數學館一堵矮牆前，但到現場後就是遍尋不著數學 館。在校園繞了一大圈後，最終在路人提點之下，找到 「內爾－亨立克－阿貝爾（Niels Henrik Abel Hus）」 館，也見到夢寐以求的阿貝爾（圖一）。雖然，其青黑 的色調和在遮陽的樹蔭下看起來不是那麼清晰，但阿貝 爾俊秀的臉龐仍依稀可辨。雕像上阿貝爾身穿及膝毛絨 外套，安靜地坐在一張扶手椅上，脖子上打著一條領結 圍巾，左手掌伸入排釦間隙，覆蓋於大衣內，似乎是為 了取暖。時值豔陽 7 月，此情此景更讓人領略他生前所 遭遇的淒寒。塑像下方基石鐫刻著的，除了有與刊登在 《科學月刊》588 期〈一曲方程眾吟唱──文藝復興的 方程解之戰〉一文中所提及的藍底白字小牌匾上相同的 圖一：奧斯陸大學中的阿貝爾雕像。（劉柏宏攝影）

18

SCIENCE MONTHLY 2019.2

文字外，還有一條雙紐線圖案。

數不勝數 Mathematics

雙紐線是平面上符合（x2 ＋ y2）2 ＝ a2（x2 － y2）所有的 2

2

挫敗，高斯開始反向思考，並說：「以嚴密的方式證明

點所形成的軌跡，其極坐標表示法為 r ＝ a cos2θ。18

五次方程根式通解的不可能性，或許不是那麼困難。」

世紀瑞士數學家伯努利（Jacob Bernoulli）計算雙紐

以歷史的後見之明來看，高斯的方向是正確的，但卻不

線的弧長時開啟橢圓積分的研究，而德國的高斯（Carl

知為何他從此後未曾對這問題發表過意見，也忽略其他

Friedrich Gauss）則著眼於橢圓積分的逆運算（即橢圓

後起之秀在這方面的工作，而這也間接導致青年數學家

函數）進行研究。1827 年，阿貝爾發表在《克雷勒》

阿貝爾的悲劇。

（Crelle Journal）〔註一〕 的論文〈橢圓函數的研究〉 （Recherches sur les fonctions elliptiques）探討雙紐

阿貝爾一生窮困但並不潦倒，一直浸淫於數學的研究當

線的可建構性，對橢圓函數的發展起了關鍵性的作用。

中。一開始他認同歐拉的想法，認為可以找出五次方程

不過，阿貝爾最蕩氣迴腸的事蹟無關橢圓函數，而是五

式的根式通解。但歷經一連串的失敗後，他轉而思考高

次方程無根式通解的證明。

斯的論點，並終於以反向假設的歸謬證法，證明五次或 五次以上方程式根式通解確實不存在。為了讓外界重

衣帶漸寬終不悔

視他的研究成果，1824 年，已經阮囊羞澀的阿貝爾，

在歷經文藝復興時期諸多數學家慘烈的挑戰與鬥爭，求

改用法文撰寫論文，自費請出版商將他的證明〈論代數

解方程式的目的漸漸脫離其原本的實用價值，而成為一

方程式並證明不可能求五次方程式通解〉（Mémoire

種修鍊數學心智的工作，也開始吸引後續諸多數學家的

sur les équations algébriques, ou l'on démontre

投入，例如歐拉（Leonhard Euler）與高斯。不過，歐

l'impossibilité de la résolution de l'équation générale

拉與高斯 2 人對於五次方程是否存在根式解的看法截然

du cinquième degré）印成 6 頁的小冊寄給當時的數學

不同。歐拉認為透過適當的降階過程，求得五次方程的

家，包括高斯。之後，也向挪威政府申請贊助親赴歐陸

通解應指日可待。然而，眼見為數不少的數學家一次次

試圖拜訪名家大師，希望獲得青睞，只是，阿貝爾始終

圖三：1929 年挪威所發行的阿貝爾紀念郵 圖二：阿貝爾五次方程無通解論文的封面和第一頁。 （ University of Minnesota ）

票。（Shutterstock）

Vol.50 No. 2

19

專欄文章

木衛們的共振，唱著的是什麼歌？ 文詠萱 自由工作者，主要工作項目為科普寫作還有音效設計。大學 學的是宇宙中的星星，每天把星星掛在嘴上，也是蠻浪漫的。

圖一：圍繞在木星周圍的伽利略衛星，由左而右分別是木衛一、二、三、四。（Image credit: NASA/JPL/DLR）

木星擁有全太陽系最大的天然衛星群，這些屬於木星的

在伽利略發現木衛一到四的 2000 年前就已發現木衛三。

「月亮」雖然擁有相當平等的學術簡稱，卻分別以順時

伽利略衛星有著順行軌道，且軌道傾角與離心力較小，

針、逆時針等不同的方向繞著木星轉，甚至在質量、大

因此被歸類為規則衛星（regular moon），而木星的規

小等特性上也有很大的差別。時至今日，人類對木星（與

則衛星除了伽利略衛星之外，還包含距離木星更近的數

它周圍的好夥伴們）究竟有多少了解？本文就從科學哲

顆衛星。

學正值興盛的 16 世紀開始說起。 星星們不僅擁有複雜又學究的名稱，人們也為其取了相

34

朱比特的情人們

當浪漫的別名，而這些命名邏輯其實也有跡可循，衛星

著名科學家伽利略（Galileo Galilei）曾拿著望遠鏡探索

的命名故事得從 16 世紀德國天文學家馬里烏斯（Simon

星空世界，唯當時的望遠鏡倍率很低，但伽利略用了改

Marius，圖二）說起。1610 年，馬里烏斯和伽利略幾

良倍率的望遠鏡後，終於看到木星附近幾顆正圍繞在木

乎同時提出他們發現了這 4 顆木星衛星，伽利略曾多

星周圍旋轉的衛星，即是現今我們所說的木衛一、木衛

次指控馬里烏斯剽竊他的發現，但也不能排除 2 人是

二、木衛三及木衛四，統稱為「伽利略衛星（Galilean

同時觀測到這幾顆星星的。彼時，馬里烏斯用古羅馬神

moons，圖一）」。其實一開始伽利略只看到其中的 3

話 中 眾 神 之 王 的 名 彙 ── 朱 比 特（Jupiter，亦 是 木 星

顆，剩下的 1 顆是在數個月後才看到；但有人認為，伽

的名字）4 位喜愛的人為木衛一到四命名，分別為埃歐

利略並不是第一個看到這些衛星的人，中國天文學家早

（IO）、歐羅巴（Europa）、蓋尼米德（Ganymede）

SCIENCE MONTHLY 2019.2

物換星移 Astronomy

圖三：埃歐表面充滿火山地貌，此為當

圖二：《木星世界》（Mundus iovialis）

圖四：由哈伯望遠鏡拍攝到的木星極光，伴隨著埃歐、

地庫蘭火山口（Culann Patera）噴發。

蓋尼米德與卡利斯特的發光足跡。（NASA ∕ ESA, John

（NASA ∕ JPL ∕ University of Arizona）

Clarke）

一書中馬里烏斯的畫像。（Wikimedia）

及卡利斯多（Callisto），直到 1975 年國際天文聯合會

的火山噴發物主要為二氧化硫、鈉與氫氣等氣體，伴隨

（International Astronomical Union, IAU）發布木星

而生的硫跟氧的離子散佈在木衛一附近，形成埃歐電漿

衛星命名規則，往後觀察到的木星衛星便都以朱比特的

環，最終對木星磁層產生影響，甚至會和極光進行交互

情人或喜歡的人命名，如果名字被使用得差不多，則再

作用。

以這些人於故事中的後代起名。

木星衛星的表面與裡面 被衛星影響的極光

木星與衛星間的關係可說是環環相扣，如同木星本身，

有趣的是，木星身邊的這些「親信」就如同人類社會間

這 4 顆衛星相較其它行星的衛星來說也大上許多，其中

的互動，會對木星本身無論內外在產生一定程度的影響。

蓋尼米德是太陽系中最大的衛星，它的半徑大於水星，

比如說，木星的磁場除了受太陽風左右，也會被主要的

但質量卻小於水星。蓋尼米德的地表類似月球，有暗區

衛星影響，在這之前要先說說埃歐。埃歐的表面和其他

與亮區；但與月球不同的是，它的暗區主要是古老的隕

3 顆伽利略衛星不同，他的表面覆蓋了大量的活火山及

石坑，而亮區則是由年輕的山谷形成（月球亮區為較古

火山地貌，導致表面型態不停地改變，且約含有 200 多

老的隕石坑），這與表面組成有關，因為月球是由岩石

個火山口；因著火山噴出各種硫的同素異形體以及其他

覆蓋，蓋尼米德上頭則是一層冰體。

硫化物等化學成分，埃歐的表面呈現出不同的顏色，使 得望遠鏡或探測器經過時，都能拍下色彩繽紛的照片。

埃 歐、 歐 羅 巴 及 蓋 尼 米 德 的 軌 道 運 行 呈 共 振 狀 態 （resonance state），蓋尼米德每公轉 1 周，歐羅巴即公

回到木星磁場這個話題。木星兩極極光常駐，其所在範

轉 2 周、埃歐則公轉 4 周。1989 年由 NASA 發射的伽

圍甚至比地球的還要大。地球的極光是來自磁層、太陽

利略號探測器（Galileo）於 1995 年 12 月初左右接近木

風的帶電高能粒子與大氣中的原子所碰撞出來的產物，

星，並 6 次飛掠蓋尼米德衛星，發現到它竟也擁有自己

木星上的極光卻與先前提到的埃歐火山噴發有關。埃歐

的磁場，並在後來的幾次飛掠後經資料分析，推測其擁

Vol.50 No. 2

35

不豬如此 遠自石器時代將野豬馴化後， 豬， 與人類生活便密不可分。

除了為家畜、成餐桌佳餚外， 對於牠，豬多少？

38

SCIENCE MONTHLY 2019.2

Vol.50　No. 2

39

01 豬與人的大小事

廖震元

畜產專家。英國雅伯丁大學博士，第 26 屆

國家優秀農業人員，著作 30 餘本、專利 9 項，為畜 產學與動物人道管理之先驅。

豬隻具有強大的適應力、機動性、繁

語謂「六畜興旺豬為首，五谷豐登糧

而當人們看到豬的形象時，卻見到 2

殖力與雜食性，讓牠們成為極有效率

領先」，也說明豬隻在家畜中所佔的

種差異頗大的豬形，一種是肥短膨肚、

的生存機器，分布在世界 5 大洲，只

重要性，甚至在造字之初，中國字的

臉皺揪得像包子，以西遊記豬八戒為

有南極沒有被牠們光顧。在生物學分

「家」字就是由屋頂之下有一頭「豬

代表；另一種則是身長腿細、噘嘴而

類上，屬於哺乳綱、偶蹄目、豬科、

（豕）」所組合而成，可謂中國自古

清秀，以小豬夏綠蒂為代表。沒想到

豬屬。而豬屬下的野豬種，經過人類

以來就是「無豬不成家」。在古代，家

家豬被人類馴化了這麼久，在受到東

飼養馴化後，逐漸形成人們熟知的家

家戶戶皆是養豬人家，人與豬互相依

方與西方不同文化的薰陶後，可以有

豬模樣，所以其實野豬即是家豬的祖

賴，所以豬算是與華人最為密切的家

著迥異其趣的發展！

先，家豬就是野豬被人類馴化後所形

畜，此深遠的影響直至今日，華人仍

成的豬亞種。

是世界上最嗜吃豬肉的族群之一。依

原來，家豬在東方和西方的角色是不

據 2017 年臺灣養豬統計手冊的統計，

一樣的。以中國為例，自古家豬扮演

家豬的起源

即使在西式速食業發達的今天，每人 1

著資源再生循環的角色。過去以農立

至於家豬最早是何時出現，從各文化

年平均吃掉約 91 公斤的肉類中，就有

國的社會環境下，家家養豬來清理廚

遺址中尋得的線索，一說為起源於距

36 公斤是豬肉，其次是家禽肉每年消

餘與農產廢棄物，有時候豬圈甚至當

今 9000 年前的土耳其；另一說則來

耗約 35 公斤左右，而吃牛肉的數量遠

作家庭廁所，豬隻也是照單全收；同

自距今約 8000~1 萬年前的中國。總

低於豬肉，大概吃不到 6 公斤。

時，豬的糞尿又是上好的有機肥供農 作物養分，所以家家戶戶把家豬當成

之人類養豬的歷史並不算短，即使在

40

臺灣的原住民也有約 6000 年飼養家

家豬的形象與文化差異

寶，唯有重大節日才捨得挑體型最大

豬的歷史。中華文化中《爾雅》〈釋

在現代，「沒吃過豬肉也看過豬走路」

或最不會生小豬的豬隻進行屠宰過

畜〉中定義豬為六畜——馬、牛、羊、

這句諺語似乎早已局勢翻轉，大眾皆

節。經過這種養豬模式的人為選拔，

豬、 狗、 雞 之 一， 而 六 畜 之 中， 諺

吃過豬肉，但親眼見過豬的幾希？然

造就了中國的豬種極耐粗食及惡劣環

SCIENCE MONTHLY 2019.2

COVER STORY

境的特性，體型雖日趨短小，但產仔

梅山豬的血統引入洋豬，希望能藉此

臺灣桃竹苗地區較為偏好黑豬肉，所

與帶小豬的本事卻是超群，此一特性

喚醒牠們沉睡已久的生殖潛能。

以也有部分豬農專門飼養「黑毛豬」。 不過，這些黑毛豬多半不是原種的黑

竟成為現代養豬科學關注的焦點，且 以中國的梅山豬種最為受到矚目。所

該如何養豬 ?

毛豬，因為原種就像前述中國豬種一

以，家豬在中國的歷史上與人相依共

由於時代的進步，家戶養豬取肥料的

樣長得又小又慢又肥，不符合經濟效

存，不但是人們的好朋友，更是一家

農 耕 社 會 式 微， 逐 步 被 工 商 社 會 取

益，所以現在市面上的黑毛豬多少都

溫飽的依靠，也無怪乎無「豕」而不

代，加上大眾對肉類的需求量增加，

有與洋豬混血以改善生長，甚至也有

成「家」。300~400 年前，中國豬種

現代化的養豬也就愈來愈走向西方的

開發出俗稱「大黑豬」的黑毛豬品種，

也跟著廣東福建的移民渡過黑水溝進

生 產 模 式， 在 講 求 生 長 與 效 率 的 年

雖然顏色看起來是黑的，但生長與體

駐臺灣，逐漸因落腳地區不同，適應

代，豬種也變成以洋豬為主流；現在

型其實跟洋豬差不多，也可說是為了

當地而演化為桃園豬、美濃豬、頂雙

臺灣用來生產豬肉的豬隻多半是俗稱

抬高身價被「抹黑」的洋豬。

溪等臺灣豬種，這些豬種毛色多半為

LYD 的 3 品種雜交肉豬，也就是利

黑色，也就成為臺灣黑毛豬的原生祖

用前述的藍瑞斯、約克夏和杜洛克 3

家豬跟人類生活了數千甚至超過萬年

先，俗稱「土黑豬」。

個洋豬品種生產混血豬。

的日子，無論是長相與體型都已經不 同於老祖先，在現代化養殖的環境下，

當家豬到了西方，不同於中國家豬對

牧場首先採用藍瑞斯母豬和約克夏公

生活方式當然也大不同於野豬。一般

人 類 的「 輔 佐 」 角 色， 西 方 文 化 是

豬交配，取其體型長的遺傳產生混血

來說，母豬懷孕約 114 天，一胎可以

為 了 吃 豬 肉 而 專 門 養 豬， 家 豬 頓 時

的母豬，再與杜洛克公豬交配，取其

生 8~12 頭仔豬，大部分吃 28 天奶後

之 間 成 為 受 到 關 注 的 主 角， 舉 凡 體

生長與肉質的遺傳，所生出來的後代，

斷奶就進入保育期過團體生活，雖然

型、肉質與生長，在在受到各方關注

就是白毛色的 LYD 三品種雜交肉豬。

仔豬剛出生時體重約 1 公斤，但在出

聚 焦 選 育， 無 所 不 用 其 極 地 想 要 一

這種肉豬長肉多、肉質好，是目前生

生後 180~200 天左右長大到 100~120

條 豬 生 產 出 最 多 的 肉， 所 以 豬 腿 就

產豬肉最具經濟效益的品種。此外，

公斤，便可以出售屠宰。

開 始 抽 高、 身 體 愈 來 愈 長、 瘦 肉 愈 來 愈 多， 洋 豬 就 因 此 變 成 了 今 天 清 秀 的 樣 貌， 最 常 見 的 品 種 就 屬 源 自 美國的杜洛克（Duroc）、英國的約 克 夏（Yorkshire） 和 丹 麥 的 藍 瑞 斯 （Landrace）；而近年因為日本行銷 鹿兒島黑豬的關係，也讓鹿兒島黑豬 「影舞者」的真實身份──源自英國 的盤克夏豬（Berkshire）一時聲名大 噪。然而，不幸的是，西方的科學家 在選育豬隻時過度在生長上著墨，卻 造成了洋豬繁殖能力變差，因此在近 代的西方養豬科學上，也逐步將中國

圖一：慣行飼養之母豬狹欄。（作者提供）

Vol.50 No. 2

41

02 害怕細菌反撲的豬 逐漸失效的抗生素

陳正文（左） 出生於屏東，農科院動物醫學組組長。 吳秀慧（右） 出生於雲林，農科院動物醫學組助理研究員。

1950 年，有學者發現飼料中添加低

一體的，以單一方向來面對無法解決

生長。在好奇心驅使之下將黴菌純化，

劑量抗生素可促進豬隻等家畜生長、

問題。因此，全球目前正以健康一體

意外發現可殺死細菌的物質，命名為

改進飼料效率及預防疾病。抗生素可

（One Health） 策 略 展 開 一 場 打 擊

盤尼西林（penicillin， 青黴素）。

成功治療人與動物的細菌性疾病，但

細菌抗藥性的任務，以下將提及對豬

濫用或不當使用抗生素所導致的抗藥

隻而言相當重要的抗生素議題。

就被檢測到，並在 1940 年發現盤尼

性，會對人類和動物的健康安全造成

44

在盤尼西林被使用沒多久，其抗藥菌

威脅。近年來，超級細菌導致治療失

抗生素的發展與使用

西林的失效是因抗藥菌可產生分解盤

敗 的 例 子 已 不 斷 出 現 在 日 常 中。 根

抗生素指的是可殺菌或抑菌的物質，

尼西林的青黴素酶（penicillinase）。

據英國經濟學者提出的抗藥性報告，

它的發現要先從細菌說起。細菌是單

也就是在抗生素篩選下，無抗藥性的

若再不採取行動，預計 2050 年之前

細胞生物，透過不斷分裂和變異廣泛

細菌逐漸消失，抗藥菌逐漸被篩選而

可能造成 1000 萬人死於抗藥菌的感

存 在 於 大 自 然 界。 抗 生 素 被 發 現 以

存活。第二次世界大戰後的抗生素發

染。2016 年 9 月 的 聯 合 國 大 會， 全

前，人類可能因為簡單的小傷口遭受

展史，也可說是一段打擊細菌抗藥性

球領袖也針對細菌抗藥性進行討論，

細菌感染而死亡，是相當棘手的醫療

的歷史，如在盤尼西林抗藥菌產生的

這 是 有 史 以 來 聯 合 國討論的第 4 個

問題。世上第一個抗生素是由弗萊明

同時，可取代盤尼西林的抗生素也相

重大公共衛生議題，意味著細菌抗藥

（Alexander Fleming）所發現，他

繼出現，包括治療金黃色葡萄球菌的

性問題的急迫性。細菌抗藥性議題在

在 1928 年觀察培養皿被綠色黴菌汙

甲氧苯青黴素（methicillin）、革蘭

豬隻等動物疾病與人類生物安全上是

染，長出來的黴菌四周沒有任何細菌

氏陰性菌的氨苄青黴素（ampicillin）

SCIENCE MONTHLY 2019.2

COVER STORY

圖一：抗藥菌的產生。

生產多採密集且大量生產模式，一旦 發現族群中有部分動物生病，為避免 疫情擴大，常以群體方式進行治療。 抗生素用量在動物使用與個別治療人 類疾病的使用概念不同，動物的使用 量上較高。

抗藥菌的產生 什麼是抗藥菌呢？簡單來說，在使用 抗生素的情況下抗藥菌有抵抗性，但 非抗藥菌則無法存活（圖一）。此狀 況若發生在遭受抗生素污染的環境，

圖二：細菌對抗生素產生抗性的機制。

會使環境中的抗藥菌成為優勢菌；若 與健大黴素（gentamicin）。人類獲

率及預防疾病非常有效。由於人口增

發生在接受治療的人或豬隻等動物身

得抗生素這項有力的武器後，逐漸開

長對動物性蛋白質需求亦逐漸增加，

上，就會導致治療失敗。產生上述抗

始相信，就算遭受細菌感染後仍可被

各國紛紛將抗生素視為飼養禽畜必備

藥性的機制大概可分為 4 種：（1）改

完全治癒。

的添加物，如美國食品藥品監督管理

變細胞壁滲透壓，阻止抗生素進入；

局（Food and Drug Administration,

（2）利用幫浦將抗生素運送出去；

抗生素除了作為治療使用外，1950 年

FDA ） 於 1951 年 開 始 核 准 金 黴 素

（3）改變抗生素與細菌結合目標，

有學者發現飼料中添加低劑量抗生素，

（aureomycin）作為飼料添加的抗生

使抗生素無效；（4）透過酵素，修

可提升動物生長效能，尤其在豬和雞

素。因此，在第二次世界大戰後，抗

改抗生素使之無效（圖二）。

的飼養長期將低劑量抗生素添加在動

生素拯救人類免於感染疾病的死亡，

物飼料中，在促進生長、改進飼料效

並造就衣食無慮的生活。但由於畜牧

根據美國疾病預防管制中心的資料，

Vol.50 No. 2

45

精選 文章

思考醫學史上的「痛苦」─ 是治療傷病還是苦楚？ 小王已經痛到嘴巴張不開了。這陣子連夜工作沒睡好，白天也是拚命加班，連看 牙醫的時間都沒有。 「如果有特效藥抹一下牙齒就能治好、不會再痛，該有多好！」小王不禁想，因 為晚上還有個 3 小時的匯報要進行，牙齒的問題非得搞定不可！不然回家還要照 顧 6 個月大的女兒，隔天又必須趕去醫院照顧老爸，然後再抽空和業務代表簽 約。他突然又想到還沒和律師約時間，處理關於前妻財產的問題……，人生的壓

林嘉澍

力與磨難已經夠多，這牙痛來得真不是時候！

陽明大學牙醫學系專任副

教授、腦科學研究所合聘副教授。

在這篇短文中，筆者希望能回顧 2 個

筆者才疏學淺，不敢以專家自居，僅

只要找牙醫把牙齒治療好，就不再覺

在醫學史與臨床治療上重要的議題：

從歷史的角度、時間長河中的幾個小

得痛了。

（1）「痛（pain）」的概念隨科學技 術演變而不斷變動的；因著人

故事來思索這些議題。 如此簡單的想法，其實建立在一大前

「疼痛」與「苦楚」──

提之上：基於科學技術的進步，人類

痛是不斷變動的概念

對於身體結構與機能的變化越來越清

從《荷馬史詩》與《聖經》說起

楚，相信疼痛是身體病變的結果，只

（2）從治療的觀點，臨床人員如何

希望各位讀者都不曾經歷上述小王的

要身體醫治好後便不會再痛。但在早

治療疼痛及病人如何認定疼痛

悲 慘 經 歷！ 但 大 家 都 願 意 同 情 他，

期，當時人們尚未如此清楚明白身體

「被治癒」，這 2 點皆大大地

因為牙痛這種源自身體病變的「疼痛

運作的方式，人們是否會把「疼痛」

取決於如何定義「痛」。

（bodily pain）」， 再 加 上 一 連 串

與「苦楚」視為是相似的概念？

們更深入了解身體結構與機能， 使對痛的定義也發生變化。

生活壓力與情緒困擾所形成的「苦楚

64

最後筆者提出 1 個（也許不算新的）

（suffering）」，兩者合併的威力實

考察一些語言使用的例子便會發現，

觀點：從醫學教育的角度出發，除了

在教人難以消受！現代人會說，如果

在古典希臘羅馬時代，人們用相同的

教導民眾如何治癒身體的疼（bodily

牙痛就去找牙醫，因為人們知道此「疼

字詞來涵蓋疼痛與苦楚的概念，也就

pain），是否也應更聚焦於協助適應

痛」是一種「身體的痛」，是因身體

是說，無論痛是源自於身體或人生悲

與痛有關的苦楚（suffering）？

機能（牙齒）發生問題所導致。所以，

慘際遇，都可以概括地用同樣字詞來

SCIENCE MONTHLY 2019.2

精選 文章

描述。第一個例子是大家耳熟能詳的

一起的概念，或多或少與古代醫療較

膽地說，其實是一種較新的觀念。當

《荷馬史詩》（Homeric Hymns）。

不發達、對於身體機能了解甚少有關。

邁入科學的時代，隨著人類對身體結

在這部經典中表示身體受傷的疼痛經

想像一位的偏頭痛病患，現代醫師會

構與機能的認識不斷增長，如何定義

驗為 algos（αλγος），也意味著遭遇

視之為神經循環病變，但在古代，人

「痛」也隨之改變。

失敗或承受打擊等心理上的苦楚。另

們可能更著重於苦楚層面，例如因偏

一個常用以描述痛苦的字眼是 pathos

頭痛無法正常工作、生活作息大受干

科學的時代：

（παθος），著重在痛苦的情緒經驗。

擾，甚至被人排擠。偏偏苦楚層出不

「身體的痛」是怎樣的概念？

而所謂痛苦的情緒經驗往往千變萬

窮，人們既然無法從醫學（做為一門

從哈雷（ Edmond Halley ）準確預

化，除了難以忍受的不舒服，還可能

科學當時尚在萌芽）解釋，難道就只

測 慧 星 到 計 算 火 藥 爆 破 的 威 力， 以

能放在一邊不管？

物 理、 化 學、 天 文 學 為 首 的 諸 多 科

包括沮喪或生氣的情緒，例如慢性疼 痛總是治不好，或是牙痛使人無法專 心工作。無怪乎，古希臘哲學家亞里 斯多德便曾說：「一個憤怒的人，其 實也正處於痛苦中。」

另外值得一提的例子，是以通俗拉丁 文寫成的聖經《創世紀》（Book of

Genesis），當中有關婦女生產時的 痛、身 體 傷 口 的 痛 與 形容人生際遇 的悲慘，都是同樣用 dolor 這個字來 描述。這個字所涵蓋的意義，顯然已 超出現代人所謂疼痛（僅強調身體的 痛）的範圍，它包含身體疼痛與人生 苦楚的經驗。倘若單純描述因為身體 創傷而痛，古羅馬人可能會使用另一

學知識使得人類社會進入一個嶄新的 在中世紀的西方，或許面對痛苦最普

階段。人們發現所謂自然界的變化，

遍的態度是透過宗教教義進行解釋。

變得更容易預測。當人們第一次用數

關於這點其實不需要太深奧的神學論

學公式預測慧星到來，或許已經開始

辯，只要遊走古老的歐洲教堂，總會

思考數學公式是否也能預測人們的主

看到耶穌基督被釘在十字架上的形

觀經驗？很快地，生理學家也發現，

象，體現痛苦、罪與救恩概念間的關

聽覺不過是聲波震動的結果、視覺則

聯。一個人面對痛苦時所能做出最好

是源自光對視網膜細胞的作用，那麼

的回應，很可能就是接受並忍耐，即

「痛」不也可以解釋成外力對身體的

「patience as virtue」。換言之，當

侵害程度？隨著對生理學、生物學的

無法透過物質層面（醫學治療）減緩

理解越來越透徹，人們或許開始思索

痛苦時，那就試著重新詮釋痛苦的意

這個問題：各種痛苦是否都可以化約

義，以適應這樣的經驗。更甚者，假

為「身體的痛」來解釋？

使透過重新定義的方式，人們是否可

個字 morsus 專指某處身體傷害。此

能將各種痛苦的經驗，視為是一種來

將此概念發展到極致，便是維多利亞

外，現在英語中常使用 pain 這個單

自神的恩典？或許筆者做個不太精確

時代在馬戲團中公開展演的真人秀─ ─

字， 與 拉 丁 文 的 peona 有 關， 除 表

的連結，這頗有孟子「天將大任於斯

人體插針包（human pincushion）。

示痛苦，也帶有「懲罰」的意思。從

人也，必先苦其心志勞其筋骨」的概

這看似殘忍的表演，是在先天性痛不

這些語言方面的線索透露出，在人類

念。當人們重新詮釋痛苦的意涵，其

敏感症（congenital insensitivity to

文明很長一段時間裡，人們把疼痛、

看待痛苦的態度也有所轉變。

pain）的病患身上插著很多針，而他 們則顯現蠻不在乎的樣子。受到極度

苦楚與傷害、懲罰、悲慘等概念編織 在人類文明中，苦楚的經驗是更為深

傷害，卻絲毫不感到疼痛，這極大的

遠且更早為人認識的。至於「身體的

反差更加凸顯當時人們對疼痛的理解：

中世紀西方：詮釋痛苦的意涵

痛其實源自於身體的變化，治好身體

疼痛，是一種源自身體的經驗，如果

開頭筆者提到，把疼痛與苦楚編織在

就可減緩痛苦」這樣的思維，也許大

身體不會痛，那人就不覺得痛了。

在一起。

Vol.50 No. 2

65

大的挑戰之一，使原本冷門的大氣科 學研究也逐漸熱門。

跨越半世紀的 大氣科學進展

這 50 年來大氣科學的主要發展在於 觀測儀器及技術和分析方法的進步， 使人們了解不同尺度及以前看不到的 現象，而電腦及相關應用也大幅提升 數值實驗能力。雖然物理學 50 年前 相對論和量子力學已根深蒂固，但是 有許多理論和問題，如弦論、貝爾不 等式實驗、多世界詮釋、暴脹論及各 種多重宇宙論等，都是在《科學月刊》 誕生以後出現。可是，在大氣科學方 面，除認識海洋和人類行為可產生重

張智北

美國海軍研究學院名譽特聘教

要影響外，幾乎沒有新意，但就應用

授，臺灣大學特聘講座教授。美國氣象學

方面的進步與對社會和人類的重要性

會梅 辛吉獎，世界 氣象 組 織 季風 委 員會

而言，這 50 年發展極為可觀。不同

主席及亞太天氣氣候書集總編輯。

於物理或宇宙學的討論主要在本科專 家的圈子裡進行，現在看到氣候變化 （科學月刊社）

的報導時，意見不一定來自從事氣候 科學教研的學者，而可能是各行各業 的人士，如國際氣候變化委員會的前

1969 年，筆者就讀華盛頓大學研究

任和現任主席都是經濟學家。

所二年級時，響應林孝信的號召撰寫 《科學月刊》文章，介紹地球的大氣

天氣預報系統

圈和大氣溫室效應，其文刊載在創刊

大氣圈的大致結構和大氣運動的基本

號和第二期。雖然從華大大氣科學系

原理 50 年來沒有重大變化的原因是，

系主任弗利格爾（Robert Fleagle）

大氣運動是根據早已成熟的傳統牛頓

的大氣物理書中轉印的彩圖被採用為

物理和熱力學定律，但還是有 2 項主

創刊號的封面（圖一），不過，當時

要進展特別值得一提。

的大氣科學還只是自然科學中一個為

圖一：《科學月刊》創刊號封面。（科學月 刊社）

74

SCIENCE MONTHLY 2019.2

數不多的小領域。半世紀後的今天，

第一項是對不同尺度的大氣運動結構

劇烈天氣如颱風、豪雨和乾旱造成的

和其間相互作用更精準的模擬。大尺

災害衝擊；人類行為導致溫室氣體增

度天氣和氣候系統能量的重要來源是

加的影響等，已成為目前人類面臨最

水氣潛熱的釋放，但這是透過小尺度

追憶年華

成雲降水的過程進行。此進展要歸功

完全依賴統計預報時是不可想像的。

反聖嬰是複雜大氣和海洋交互作用的

於日益進步的精密觀測儀器和技術，

數值天氣預報的準確性隨預報時間長

結 果。 熱 帶 東 太 平 洋 因 海面 冷 較 穩

尤其是雷達、衛星及跳躍式成長的電

度增加而遞減。50 年前的預報超過 1

定，但在遙遠的熱帶印度洋及熱帶西

腦運算能力。觀測和電腦進步對改進

天便無參考價值，而今天有效預報期

太平洋則屬熱海溫區域，容易發生天

數值（電腦）天氣模擬和預報非常重

已大為增長。在預測相對容易的中高

氣擾動，造成赤道海面產生西風和東

要。在臺灣，每個人多少都會關心的

緯度地區，發布具有參考價值的 1 周

風的交互振盪。地球自轉會讓振盪向

例子便是颱風預報。數值天氣模式能

甚至 10 天的預報已十分常見。

東傳播並驅動海洋波動，到了東太平

實際應用在颱風作業上是 20 世紀末

洋時西風和下沉洋流會讓海面變暖，

才開始見效，到 21 世紀初才逐漸取

聖嬰現象

代以往靠經驗的統計模式。圖二是中

第二項重要進展是對聖嬰現象的了

央氣象局颱風模式的預報誤差。由圖

解。很久以前，人們就知道赤道東太

不僅如此，海面溫度變化也影響大氣。

可知，不論是 24、48 和 72 小時的預

平洋靠近秘魯的海面溫度每幾年就會

地球自轉和海洋－大氣的相互作用影

報誤差值 10 年來持續減少。不同於

在偏熱和偏冷狀態間反覆振盪，也就

響傳播到很遠的地區，包括中高緯度

1970 年代，經常是颱風距離還有好

是聖嬰和反聖嬰。這些狀態經常伴隨

的美洲、熱帶西太平洋及印度洋。也

幾百公里甚至更遠就發布颱風警報，

著熱帶及美洲的反常天氣出現，但卻

因熱帶海氣耦合震盪過程緩慢，使人

結果沒靠近就解除。如今，有時候還

無法對此現象進行解釋。到 1970 年

們可從聖嬰和反聖嬰的階段推測下個

可看到颱風雖已很靠近臺灣，但氣象

代後，大氣、海洋觀測和數值模擬才

季節或更久以後的天氣。這種從數週

局仍沉得住氣不發登陸警報，這是因

幫助科學家了解聖嬰現象，也發現它

到季、甚至更久的預報都是由於發現

數值模式預報的轉向。對此，50 年前

對世界各地的影響。現在已知聖嬰和

振盪現象，且振盪的生命期因為海洋

東風和上升洋流則會讓海面變冷。

圖二：中央氣象局颱風路徑數值模式中心位置的預報誤差。（中央氣象局科技中心陳得松提供）

Vol.50 No. 2

75