科學月刊2019-3月號 591期-台灣古生物

Contents 36

2019 MARCH

Cover Story

物種的前世今生

38 40

591

前言

找回臺灣失落的 古生物世界

追尋臺灣 大型「古」生物之旅

46

蔡政修

蔡政修

沉積物中的時空膠囊─ 魚類耳石

52

林千翔

在動行研討會之後─ 臺灣古生物大發現

蔡政修、高孟岑、卓義揚

Vol.50 No. 3

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Contents-2

填問卷．拿新書

4 顯影

只 要 於 2019 年 3 月 31 日 前 完

非關科學

8 搖滾樂史的恐怖詛咒—27 俱樂部／謝育哲 別被自己給嚇到啦—動物也認得鏡子裡的自己嗎？／郭家銘 News Focus 10 體感皮質裡的神經元 各有對應的觸覺感受／ 可隨環境溼度調節溫度的布料 11 藏身於膠囊裡的針頭／以流體技術解密黑水虻幼蟲的進食

整回答讀者問卷調查內容請至

bit.ly/2BJ31yq 填寫，或掃描 QR code，就有機會獲得積木文化的 新書《改變歷史的 50 種醫藥》。 數量有限，敬請把握！獲獎名單 將於 2019 年 4 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。

12 流行音樂的演變 歌詞由歡欣轉為悲憤／輕搖的床鋪能改善睡眠及記憶 13 想要吃得更健康？那就開始運動吧！／月食之時隕石撞擊月球 思辨之評

14 大腦神經再生陷論戰—狼煙再起／林翰佐 16 從 108 年學測試題談思考與提問的教學／簡麗賢 專 欄

18 數不勝數：圓上的格子點／游森棚 20 格物致知：空間膨脹如何影響可觀測宇宙／李沃龍 24 生生不息：細菌，是敵人還是朋友？／江倪全 28 物換星移：神出鬼沒的海底山崩型海嘯大解密／吳祚任、郭家銘 32 前瞻未來：生物與人工的智慧結合—仿生機器人／林沛群 精選文章

56 電光石火的一瞬—追蹤毫秒內高空閃電的瞬息變化／郭政靈

bit.ly/2BJ31yq

60 是憂患儲電還是間接浪費？走看液流電池的優化與革命／周宜欣 追憶年華

64 半世紀前後的費曼印象—從《物理定律的特性》到《物理之美》／欒丕綱 特別報導

68 《科學月刊》與 葉偉文先生／魯經邦 青年尬科學

72 個人寫作競賽 Live 科學

76 你不知道牠們有多聰明 書 摘

78 《改變歷史的 50 種醫藥》

2

SCIENCE MONTHLY 2019.3

《科學月刊》勘誤 《 科 學 月 刊 》590 期 第 30 頁「 ……. 這 2 種光的傷害潛力是橘光的 1000 倍；就亮

度來說，傷害潛力是橘光的 1 萬倍（圖

一）。」更正為「……. 這 2 種光的傷害潛

力是橘光的 1000 倍（圖一）；就亮度來說，

傷害潛力是橘光的 1 萬倍。」；第 73 頁

圖三橫軸單位為赫茲（Hz）、縱軸單位為 聲壓級（dB re 1 μPa2）

以上錯誤謹向各位讀者致歉 科學月刊編輯部 敬上

台北市科學出版事業基金會

走進編輯室

董事長：劉源俊 董 事：王文竹 周成功 林基興 倪簡白 郝玲妮 高涌泉 趙 丰 羅時成 秘 書：李金穗 出版者：科學月刊社

求才若渴的危機 乍暖還寒的農曆年前腳剛走，意味著歡樂的寒假已悄悄步入尾聲，緊接而來的是 開學季。對大四生而言，開學，代表的是與校園青春生活即將別離，以及更多對 未來職涯的規劃與想像。然而，在近年來少子化、使大學供過於求的影響下，讓

理事會

文憑不再是通往幸福直達車的門票。不想淪為低薪漩渦的大學生，會選擇前往國

理事長：曾耀寰

外深造，期望的不僅是一只優秀學府的文憑，更希冀能挾著地利謀得好職。

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

而開學，對即將面臨升大學的高三生來說，一樣是身處水深火熱的焦慮，卻又如 履薄冰地不踏實感中。縱使在前些日子已經過學測的洗禮，然而，等待他們的，

執行總監：趙軒翎

仍是永遠無止盡的各種學習與測驗。不過，在瀰漫這股不確定感的校園裡，卻也

編輯部

有人已悄悄制定志向，即便在學測中取得好成績，依然選擇前往國外，與全世界

總編輯：林翰佐

的佼佼者競爭。

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 江建勳 李武炎 李志昌

這幾年，在臺灣，大學文憑的貶值已司空見慣，因著這股推力，讓不想輸在起跑

李精益 林秀玉 林宮玄

點的學子得提前早在高中畢業前就思索、面對這人生課題。根據教育部統計，赴

黃正球 黃相輔 周鑑恆 邱韻如 金升光 金必耀

海外就讀大學的高中生這幾年隨倍數成長，加上對岸與東南亞等各大學也看準臺

門立中 紀延平 范賢娟

灣人才的潛力，相繼來臺招生並提供優渥獎學金，這些都加速鼓舞著那群想給自

倪簡白 高啟明 高憲章

己更高壓試煉、提高眼界的高中生，期望在學成後，能站上高薪與高成就的夢想

張大釗 張敏娟 陳彥榮 陳鎮東 景鴻鑫 曾耀寰

舞台。

程一駿 程樹德 單維彰 楊正澤 葉李華 廖達珊 管永恕 劉宗平 鄭宇君

學府留不住優秀學子、企業也無力留住將才，造就臺灣人才出走的因素，根據牛

鄭運鴻 蔡兆陽 蔡孟利

津經濟研究院所做的人力資源力調查報告，臺灣在 2021 年的人才缺口比例將達

蔡振家 蘇逸平 韓德生

到 -1.5，為流失幅度最為嚴重的國家。面對這樣的困境，臺灣如何從這場人力、

嚴如玉 嚴宏洋

資源與逐夢的角力戰中突破、搶回主導權？

編輯顧問：王明蘅 古宏海 朱麗麗 吳明進 吳家誠 周延鑫 周榮泉 洪萬生 洪裕宏 胡進錕 陳文屏 陳章波 陳國成 曾惠中 孫維新

108 新課綱（十二年國民基本教育課程綱要）即將上路，在倡導著核心素養、藉 由日常生活體驗來增進跨領域學習的同時，若大環境無法許諾優秀人才一個光明

張 復 張勝祺 楊玉齡

的未來，或許新課綱中再多的大學招考方式，都阻擋不了想拚搏、想闖蕩學子那

劉仲康 駱尚廉 魏耀揮

顆渴望飛翔的心。

蘇益仁 蘇振隆 主 編：李依庭 編 輯：郭家銘 謝育哲 美術編輯：黃琳琇

（編輯部）

封面插畫：許智翔 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

本期為第五十卷第三期 第 591 期 發行於 2019 年 3 月

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總經銷 : 聯華書報社

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夜晚外出活動的眼鏡猴行動相當敏捷， 身手有如忍者！

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古氏眼鏡猴

Tarsius spectrumgurskyae 圖／文 游崇瑋

古氏眼鏡猴（Tarsius spectrumgurskyae）分布於蘇拉威西島（Sulawesi）北部，是 2017 年才 發表的新種，同時還發表的另一新種──賈氏眼鏡猴（T. supriatnai），都是先前幽靈眼鏡猴 （T. tarsier）細分出的新種。 古氏、賈氏及幽靈眼鏡猴外觀幾乎相同，但三者叫聲卻截然不同。在雨林中，聲音的傳達及 辨別是非常重要的溝通方式，其重要性甚至可能超越視覺。而在眼睛的演化上，夜行性的眼 鏡猴是地球上所有哺乳動物中眼睛比例最大的，甚至單一顆眼球還比自身的大腦要稍大一點。 不過，也因為眼球太大，造成結構上無法轉動眼睛，必須仰賴頸部的轉動來彌補此缺點，所 以其頸部旋轉角度直逼貓頭鷹，可以旋轉 180 度，毫無死角。 體長只有約 15 公分、體重約 100~150 公克的眼鏡猴，是世界數一數二的小型靈長類動物。外 觀類似可愛的小精靈，但在食性上可能會讓人嚇一跳，牠們是所有靈長類動物中食性最偏肉 食的一群。雖說是偏肉食，但其實絕大多數都是食用容易取得的昆蟲，最多就是蜥蜴或偶爾 捕捉到的巢中幼鳥罷了。這樣描述，應該不會讓牠們的可愛形象扣太多分吧！

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眼鏡猴寶寶露臉了！

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雖然眼鏡猴以夜行性為主，但白天曬曬太陽也是必須的。

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白天在絞殺榕內休息的古氏眼鏡猴。

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絞殺榕的複雜根系提供眼鏡猴 相當安全的棲息地。

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非關

科學

搖滾樂史的 恐怖詛咒─ 27俱樂部 圖一：超脫樂團主唱柯本。 謝育哲

生命是不斷地學習與探索新事物，追求真善美，本刊編輯。

圖二（左）：滾石合唱團吉他手瓊斯。 （Wikipedia）

圖三（右）：吉他之神罕醉克斯。 （Wikipedia）

1994 年 4 月 5 日，一聲無情的槍響， 帶走了一位才華洋溢的搖滾樂手。他的 歌曲在 90 年代的搖滾樂壇引領風潮， 一首〈彷彿青春氣息〉（Smells like teen spirit）讓他的樂團站上世界的頂 端，而這首歌更是被樂迷們奉為油漬 搖滾（Grunge）的代表曲。在名利雙收 的狀態下，本應該是過著衣食無虞、 甚至紙醉金迷的奢侈生活，但他卻因 爆紅而罹患憂鬱症，亦受海洛因的毒 癮所苦。最後，因再也承受不住巨大 的壓力，選擇終結自我的生命，令人 不勝唏噓。他就是知名搖滾樂團── 超脫（Nirvana）的主唱兼吉他手柯本 （Kurt Cobain，圖一）。那一年，他 才 27 歲。 在音樂史上，尤其是搖滾與藍調的領 域中，有個難以解釋、話題性十足的 詛咒：優秀的樂手將活不過 27 歲，這 在大眾文化之中有個響亮的名詞，稱 為「27 俱樂部（27 Club）」。聽起來 十分荒誕吧！畢竟，不是每一個搖滾 樂手都在 27 歲逝去生命。但翻開半世 紀以來的搖滾史，一一點名清單上的 人名，這道詛咒卻又是歷歷在目，似 乎並非空穴來風。

27 歲俱樂部的眾多亡者之中，其中 5 位 8

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（Shutterstock）

特別受到關注，他們都是在當代不可 一世的知名樂手或歌手，在音樂界擁 有極為崇高的地位，但卻都在 27 歲這 年紛紛殞落。首先是傳奇樂團滾石合唱 團（The Rolling Stones）的吉他手瓊 斯（Brian Jones ，圖二），他在 1969 年於自家的泳池內溺斃。再來是 1970 年代知名的 3J：第一位是被稱為「吉 他之神」的罕醉克斯（Jimi Hendrix ， 圖三），他可說是史上最偉大的吉他 演奏者，卻在 1970 年因吸毒而死於藥 物窒息；在罕醉克斯死後 16 天，另一 位傳奇搖滾藍調女歌手賈普林（Janis Joplin，圖四），則因吸食海洛因過量 而過世；而門戶合唱團（The Doors） 主唱、有搖滾詩人之稱的莫里森（Jim Morrison，圖五）1971 年時也被發現 於巴黎的住處中身亡，死因不明，但 有人推測可能也是嗑藥導致死亡。最 後一位，則是上述的柯本。 說到這裡，想必讀者都會感到案情不 單純，如果只有 1、2 個案例或許只 是巧合，但 27 俱樂部的名單卻不僅 只是上述的 5 位。那麼，到底是什麼 原因，導致這些樂手都在 27 歲相繼 離世呢？對此，來自澳大利亞昆士蘭 科技大學（Queensland University of Technology）的研究團隊進行相關的研

究。研究團隊表示，雖然成名可能會增 加樂手的死亡風險，其原因可能源自於 他們那「搖滾」放蕩不羈的生活方式， 但這樣的死亡風險卻不侷限於 27 歲。 研究團隊利用知名音樂家的死亡率與 英國人口的死亡率進行分析比較，研 究 1956~2007 年來共 1046 名音樂家， 其中有 71 位在這段期間內過世。但 對於 27 歲死亡這點，研究團隊表示 這個歲數的死亡風險並沒有特別高。 另外，團隊也發現 1980 年代沒有在 27 歲過世的案例，這可能是因為藥物 成癮的治療比起 70 年代更為進步， 而另一種可能則是整體流行音樂環境 的改變。最後得到的結論是，27 歲的 詛咒充其量只是被誇大的一種說法與 現象，不過 20~30 歲的音樂家的死亡 風險卻是普通人的 2~3 倍之多，仍需 特別注意。 文章寫到此，筆者才不禁發現，自己現 在正是 27 歲呀！不過值得慶幸的是， 還好本人不是音樂家，生活也並非放 蕩不羈，或許不用特別擔心吧……。 延伸閱讀

27 Club，https://reurl.cc/MR1Qm。

圖四（左）：搖滾藍 調王后賈普林。 （Wikipedia）

圖五（右）：搖滾詩 人莫里森。 （Wikipedia）

（Pexels）

非關

科學

別被自己給嚇到啦─ 動物也認得鏡子裡的自己嗎？ 郭家銘

（Pexels）

有些事還是不要知道太多的好，本刊編輯。

對著鏡子森 77 的貓── 喵星人難道認不得自己？ 還記得筆者的貓，第一次透過傢俱看 自己的倒影時嚇到炸毛，甚至不斷對 裡面的「敵人」哈氣，搞得全家人啼 笑皆非。這還不打緊，一次想跟貓咪 用自拍模式合影，牠竟使出喵喵拳攻 擊手機螢幕，彷彿在對裡面那隻貓示 威 著。 然 而 隨 著 日 子 過 去， 貓 咪 也 逐漸習慣家裡那一隻隻「陰魂不散的 貓」，該說牠已經認得自己了，還是 把那些貓影都當成盟友呢？ 喵星人可愛的一舉一動，對應到人類 身上就顯得無聊了些。從早上起床刷 牙洗臉，到搭電梯時整理儀容，人們 總能充分運用鏡子的映射功能來調整 自己的外表，這種能夠「認出自己」而 非將其誤認為是他人的能力，行為學 家管它作自我辨認（self-recognition）。 除了讓人類在照鏡子時不會疑神疑鬼 外，自我辨認能力對認知、情緒與社 會互動的發展也有一定助益。

你身上好像有東西…… 去照照鏡子吧你！ 說到自我辨認，就不得不提起 1970 年 心理學家加洛普（Gordon G. Gallup）所 發展的鏡中測試（mirror self-recognition test, MSR）。古典的 MSR 會先將受試 動物麻醉，並在牠們身上做一些無法輕 易察覺的記號，待動物甦醒後將其帶 到鏡子前，如果牠們能透過鏡子看到

自己身上的記號並試圖觸摸或檢查， 便可判定牠們不會把鏡中的影像認成 其他動物。 不過，由於該測驗涉及視覺搜尋、部 分視知覺技巧與動作靈巧度等發展要 求，有近 65％的人類幼兒要到 18 個月 大時才能通過這項測驗，甚至更晚。 除了人類外，截至去（2018）年為止所 累積下來的研究顯示，包含猩猩、大 象、海豚及鴉科在內的許多動物最終 都能通過該測試，然而當中出現一個 相當有趣的現象：通過測驗的動物裡， 並未出現哺乳類與鳥類以外的脊椎動 物，如魚類與兩棲類。

在鏡子前悠游漫舞， 魚兒也懂孤芳自賞？ 科學家開始好奇，究竟是這些動物不 具備自我辨認的能力，還是現有的測 驗方式無法顯示出牠們在這方面的表 現？比較一下人與魚的認知技巧，許 多研究均表明兩者相當接近，如橫帶 豬齒魚（tuskfish）被發現具備工具使 用（tool use）的能力、斑馬魚（zebra fish）能展現類情節記憶（episodic-like memory）等，甚至還有部分魚種具有 社會性。聽起來，這樣的認知複雜程 度，理當也應具備自我辨認的能力才 對吧？ 近日，《公共科學圖書館》（PLOS ONE） 一研究提到，透過對裂唇魚（Labroides dimidiatus）的觀察，發現其於測試期 間會在鏡子旁遊蕩、對鏡子張嘴示威

或在鏡子前駐足；此外，透過鏡子看 到標記時，牠們會嘗試把它刮下來， 對透明無色或未出現在鏡中的標記則 沒有特殊反應。該篇研究作者將裂唇 魚面對鏡子的種種反應，解釋成通過 測試的證據，並表示這種魚可能跟人 類一樣具有自我辨認的能力。

所謂認知，是人說了算嗎？ 不過，這樣「人性化」解釋測試結果 是否恰當，仍存在許多爭議，好比說： 猩猩的測試結果與意義是否可以拿來 與鳥類比較？跨族群所發生的等效行 為，其認知過程（cognitive processes） 〔註一〕是一樣的嗎？某些動物（如蝙 蝠）暴露於鏡子前所產生的反應，是 否為一種自我導向行為（self-directed behaviour）〔註二〕？或許一直到我們 成為一隻貓、一隻鳥或一隻魚之前， 這些問題都不會有真正的答案，畢竟 站在人類的角度解釋動物行為的意義， 本身就有失客觀。 〔註一〕認知過程是以既有知識創造新知識的過 程，其涵蓋許多具體與抽象的認知處理技巧。 〔註二〕以人類為例，自我導向行為指的是一種 自我決定的特質，使人可根據情境要求調整行為， 以實現個人的目標與價值。

延伸閱讀

Masanori Kohda et al., If a fish can pass the mark test, what are the implications for consciousness and self-awareness testing in animals?, PLOS Biology, 2019 ∕ 2 ∕ 7.

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NEWS FOCUS

體感皮質裡的神經元 各有對應的觸覺感受 人手碰觸物品後，皮膚上的感知器（sensor）會接收物品表面資訊，並經神經傳遞至 體覺皮質（somatosensory cortex）。芝加哥大學（University of Chicago）神經科學 家近日於《美國國家科學院刊》（PNAS）發布研究，發現該皮質裡的每一個神經元， 可能都有其對應的質地（texture）特徵。

根據所摸到的質地，人們可用粗糙、柔軟等形容詞加以描述。研究主持人班斯梅 （Sliman Bensmaia）表示，各式各樣的形容詞，也意味著該皮質是一個豐富的感知區 域。研究團隊先前曾研究出神經纖維對不同質地的反應，發現有些神經協助詮釋粗糙 紋理的「空間」資訊，如盲人用的點字，有些則對物品與皮膚摩擦的震動有反應。 此次則在轉桶上張貼砂紙、塑料和織品等材質，讓體感系統與人類相似的普通獼猴 （Rhesus macaque）在轉桶滾動時碰觸其表面，並記錄猴子的神經反應。結果根據 植入受試猴子體覺皮質的電極偵測顯示，當其碰觸相同質地時，大腦的反應相互關 聯，且數據也顯示神經元各司其職，有其針對的觸感。 班斯梅解釋，觸感會投射成人們可理解、但難以解釋的感受，如粗糙感或某種紋理 特徵，最後變成一種皮膚震動與變形（deformity）的感覺組合。而記錄裡 55 種不同 紋理所對應的大腦反應，雖抽象又難以解釋，卻是區辨質地不同的利器。

（Flickr-Agustín Ruiz, https://flic.kr/p/5TpECo）

Justin D. Lieber & Sliman J. Bensmaia, High-dimensional representation of texture in somatosensory cortex of primates, PNAS, 2019.

可隨環境溼度調節溫度的布料 你曾穿過「會呼吸」的衣服嗎？近日，美

冷狀態下，纖維結構較鬆散，奈米碳管的

國馬里蘭大學學院市分校（University

距離被拉開，此時人體所發出的熱輻射不

of

Maryland in College Park）研究團隊於 Science 發表一種新布料，其能在不同濕

容易被傳導出去；反之，若穿戴者開始流

度下對紅外線進行調節，可望製造出一年

了能將熱傳導出去外，纖維的間隙也會變

四季都適合穿的衣服。

大，形成額外的透氣功能。

有別於需透過手動翻面才能轉換保溫 ∕ 散熱

根據研究團隊測試，將布料放置於濕度持

功能的熱適應布（heat-accommodating cloth），新型材質所製成的衣物可利用人

透布料，這意味著在悶熱的天氣裡，即使

體排汗量多寡來調節熱能，不僅適合運動

穿戴者不出汗，也能透過空氣中的濕度讓

員，其功能也非常貼近幼兒或無法明確表

布料的隔熱性降低。未來，研究團隊希望

達冷熱感受者的需求。

能打造受溫度影響的纖維，如此便可在排

該布料內含塗有三乙酸酯－纖維素雙壓晶 片纖維（triacetate-cellulose

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續上升的房間時，有高達 35％的熱能會穿

汗的同時，也達到直接調節體溫的效果。

bimorph

fibers）的奈米碳管，利用奈米碳管的距 （Flickr-D. Sinclair Terrasidius, https://flic.kr/p/4Zdaq7）

汗，溫濕的環境下會使纖維結構收緊，除

離遠近，便能調整衣服的熱傳導功能。乾

X.A. Zhang et al., Dynamic gating of infrared radiation in a textile, Science, 2019

NEWS FOCUS

藏身於膠囊裡的針頭 （Flickr-Nicola Sap De Mitri, https://flic.kr/p/kLLfcD）

許多人對打針有莫名的恐懼，針頭扎進皮膚的那一剎那，光用想的

後代替皮膚進行注射，該研究所展示的成品其針尖多由胰島素組

就令他們頭皮發麻。這些人可能會問：打針，可以跟吃藥一樣簡

成，可刺入胃內粘膜幾毫米。當胰島素溶解完畢後，裝置剩餘的 部分便會繼續透過消化系統中的其他器官，進而排出人體外。

單嗎？近日，科學家於 Science 發表一種可服用式裝置（ingestible

device），它的外型堪比藥丸，吞下後便能在經過胃部時幫胃「打 針」，或許有機會成為恐針人士的替代方案。 雖說生物大分子（biomacromolecule）的出現已然改變人類有效

治癒疾病的方式，然而腸胃外（parenteral）的給藥途徑，很容易 因藥物降解快速與不利吸收等特性而產生限制。因此，研究團隊 以豹紋陸龜（leopard

tortoise）外殼可自動翻正的特性為靈感， 製作一種毫米級自我定向施藥器（self-orienting millimeter-scale applicator, SOMA），其可於腸道中自動定位，以準確地與腸胃組 織接觸。這種口服生物遞送系統（oral biologic delivery system） 的重點在於：必須有效定位、滲透，以達成全身性的藥物攝取。 該裝置僅碗豆大小，外型有點像橡實，搭配質量很輕的聚酯與不 鏽鋼帽，可引導裝置在胃部著床；它的概念就像膠囊，可在服用

不過，一樣是要扎東西進去，難道不會痛嗎？布萊根婦女醫院 （Brigham and Women's Hospital）腸胃病學家查維索（Giovanni

Traverso）解釋，由於胃部缺乏劇烈疼痛的感受器，因此微型注射 不太可能引發不適。此外，根據實驗測試，豬隻在吞嚥裝置後 1 週，並未產生任何組織受損的徵候。

雖說這樣的裝置設計相當聰明，然而瑞士蘇黎世聯邦理工學院 （Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, ETHZ）研究員雷 魯克斯（Jean-Christophe Leroux）對此仍有顧慮：若是如糖尿病 患這種需要「長期服藥」的使用者，長期的胃粘膜穿刺是否會造 成其它影響？未來，研究人員將持續試驗，以了解該裝置是否會 產生慢性效應（chronic effects）。 A. Abramson et al., An ingestible self-orienting system for oral delivery of macromolecules, Science, 2019.

以流體技術解密黑水虻幼蟲的進食 黑水虻為一新興飼料用蟲，不僅有強大

上，最後從外側「懸崖」翻滾下來，如此

的生存力，也能透過食物的掠奪驅逐蠅

一來飢餓的蟲群便能取代牠們的進食位

蛆，可說是新一代的廚餘處理小幫手！

置。此外，由於奇特的進食方式，群體動

單一隻黑水虻幼蟲的進食速度並不穩定，

作也使食物在被消耗的過程中不斷旋轉。

然而當上千隻黑水虻幼蟲聚集在一起時， 牠們會不斷地在食物邊緣翻騰，最終將 其啃食殆盡。 （Wikimedia-Krokofant）

有密集恐懼症的人，可要小心觀看！影片 （https://bit.ly/2DwICNk）裡，成群的 黑水虻（Hermetia

illucens）幼蟲僅花費

2 個小時，就把 16 吋的披薩嗑光。而這 也讓喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）工程師西斯考夫（Olga Shishkov）開始研究牠們奇特的進食行為。

對此西斯考夫表示，黑水虻幼蟲貪婪進食 不僅相當有趣，其實也讓人們對食物、垃 圾或動物的糞便有更廣泛的定義。有些人

研究過程中，西斯考夫挪用流體研究中所

正尋找可以讓整個食物系統更具持續性的

使用的技術，將上萬隻黑水虻幼蟲視為隨

方法，黑水虻幼蟲的進食行為或許不失為

電流移動的粒子，並試圖找尋蟲子流動的

一個靈感。

模式。追蹤幼蟲蠕動的方向，西斯考夫 發現牠們會在食物周圍形成一股噴泉般的 景象，仔細觀察發現，當有幼蟲中斷進食 時，其他飢餓的蟲群便會由後往前推進。 這樣持續的推力，使休息的幼蟲不斷向

O. Shishkov et al., Black soldier fly larvae feed by forming a fountain around food, Journal of the Royal Society Interface, 2019.

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專欄文章

細菌， 是敵人還是朋友？ 人們生活在一個複雜的環境中，除了肉眼可見到的各式物品及 動、植物外，還有一群種類繁多，數量更是超乎想像的微生物與 之共享同一個空間。而這些看不見、聞不到也摸不著的微生物， 卻和人類的生活品質及身體健康有極大的關係。

細菌，是微生物的一種，和傷口感染、拉肚子、發燒與感冒等有 關；但若沒有它們，卻也沒機會吃到好吃的泡菜和酸菜白肉鍋等 食物。這些比人類簡單幾百萬倍的細菌雖沒有腦袋、眼睛和耳朵 等構造，卻比人類在地球上演化時間來的更長，也比人類更能適 應地球上各式環境，更極端一點來說，不管人們摸的、吃的、喝 的或聞的都會接觸到細菌。看到這裡，試想如果細菌真的對人們 健康有如此深遠影響，那為什麼在大部份時間裡，人們不會因此 而生病呢？

人體的扺禦機制 人體有多個複雜系統來避免身體受到細菌感染，包括簡單的物理 性屏障及複雜的免疫系統。物理性屏障的保護包含可隔絕環境中 細菌進入身體的皮膚、將胃部入口細菌殺死的胃酸、可破壞細菌 細胞壁進而殺死細菌的汗水及淚液中的溶菌酶（lysozyme），而 腸胃道的蠕動、呼吸道中擺動的纖毛及排尿時所產生的沖刷力道 都可以把細菌排出體外，這些時時刻刻都在運行的動作，能有效 率地防止大部份環境中的細菌對身體產生危害。所以，當燒燙傷 造成大範圍的皮膚受損或長期不正常的憋尿，都會增加細菌感染 的風險。

若細菌真的克服種種困難進入人體，接下來，細菌就要面對一個 複雜、功能強大的免疫系統。就感染的層面來說，免疫系統最強 大的功能，在於它能區別外來會造成人體疾病的細菌（致病菌）

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生生不息 Biology

江倪全 長庚大學生物醫學研究所 副教授。

和身體內正常的細胞，並將致病菌加

活型態的改變不停變換菌叢的種類。

以清除。免疫系統中的白血球，尤其

正常菌叢分解人們吃下肚的食物成為

是巨噬細胞（macrophage）及中性球

養份，而它們的部份代謝物，如維他

（neutrophil）等吞噬細胞，能吞噬

命 B 群，則是人們取得營養素最重要

細菌並利用快速酸化的壓力及溶菌酶

的來源之一。

殺死細菌。此外，血液中的補體系統 （complement system）會黏附到細

致病菌進到體內後，不僅要先和常駐

菌體表，促使吞噬細胞吞噬細菌，或

於體內的正常菌叢競爭有限的空間和

是像打孔機一樣在細菌的細胞膜上打 洞，使細菌死亡。持續在身體中巡邏、 一遭遇到細菌就馬上反應的吞噬細胞 和補體，被稱之為先天免疫系統，是 控制初期細菌感染最重要的防線。

人類的朋友──正常菌叢 理論上致病菌必須通過宿主中種種壓

養份，還要面臨正常菌叢代謝產物也 具有「抑制致病菌表現毒素」效果的 挑戰。所以，有如鷸蚌相爭，漁翁得 利的場景，正常菌叢和致病菌在人體 中對於資源的競爭，往往能淘汰伺機 入侵的致病菌，使得致病菌無法進一 步造成疾病的發生。除此之外，這些 正常菌叢也和免疫系統有著一定程度 的互動，如低限度的刺激免疫系統，

力和免疫系統的考驗才有機會存活，

使免疫系統在真的遭遇到致病菌時能

且需要大量增殖後才會造成疾病。但

快速的活化進而把致病菌清除。回想

是在面對宿主的防禦系統之前，這些

一下，當離家到陌生地方工作、讀書

致病菌其實還要先面對同類的競爭，

或出國旅遊，一開始是不是都很容易

贏了，才真的有機會在人體中存活下

有肚子不舒服的情況？人們稱之水土

來。所謂同類，也就是其它在身體中

不服或不習慣當地的飲食所造成，其

常駐的各式細菌──正常菌叢，是由

實，這也是肚子中正常菌叢和新環境

數百、甚至數千種的細菌種類所組成。

中細菌競爭的過程，等競爭過後、體

在人們出生後，身體的皮膚、呼吸道

內恢復平衡，症狀也會得到改善。

住在腸道的正常菌叢隨著日常生活的

人類的敵人──致病菌

飲食進入到腸道中，且隨著飲食或生

當然，致病菌也不是省油的燈。有些

（ Shutterstock ）

或腸道中就布滿各式各樣的細菌。居

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25

專欄文章

我回來了∼我又走了∼

口述

神出鬼沒的 海底山崩型海嘯大解密

吳祚任 中央大學水文與海洋 科學研究所副教授。 撰文 郭家銘 本刊編輯。

2004 年，印尼曾發生人類史上最嚴重的南亞海嘯（Indian Ocean

常見的海嘯來源──地震

tsunami），當時地震的震矩規模（Moment magnitude scale）達

海嘯的主要成因是地震，地震型海嘯也佔所

9.1，印度洋旁的爪哇海溝（Sunda Trench）受地震影響破裂 1200 多

有海嘯的 90 ％。再往下細看，地震的型態可

公里，其所引發的海嘯規模之大，造成約 29 萬人死亡；而去（2018）

分為 3 種── 2 個板塊水平移動的走向滑移

年 9 月，印尼蘇拉威西島（Sulawesi）西北方帶狀峽灣下方的帕魯

（strike-slip fault，圖二 a）、2 個板塊彼此

（Palu，圖一）也發生海嘯，死亡人數據統計約為 1500 人，同年 12

離開唯中間陷落的正斷層（normal fault，圖

月雅加達萬丹西北方的喀拉喀托火山（Krakatau）附近亦傳出類似的

二 b）及板塊彼此擠壓導致地層一上一下的逆

海嘯事件。近期這 2 起事件伴隨的地震規模與傷亡人數，都遠不及南

斷層（ reverse fault，圖二 c）。這 3 個地表

亞海嘯，然而災情卻遠超過預期，且幾乎沒有可以察覺的徵兆，令專

運動相當不一樣：純粹的走向滑移基本上沒有

家感到震驚。

垂直，只有水平運動，而正斷層與逆斷層皆只 有垂直的陷落與抬升。要讓海水擾動並產生大 海嘯，仰賴的是垂直運動；也就是說，要引發 最強大的海嘯，其地震通常非正斷層即逆斷 層，且當中又以逆斷層最常發生。此外，大規 模海嘯通常伴隨（地表下 35 公里以內的）極 淺層地震，深度越深的地震反而越不會有影 響。若以最糟的情境估算，假設地震的型態為 逆斷層、規模 7.5，則海嘯高度一般會小於 1 公尺；若規模為 7，則約小於 20 公分。

海嘯的隱藏版菜單──海底山崩 那麼，與去年 9 月帕魯海嘯有關的地震屬於哪 一型呢？答案是：理論上不會產生海嘯的「走 向滑移」。當時地震規模僅 7.5，海嘯的高度 透過數值模擬計算也僅約 30 公分，然而這些 數字都與現場狀況天差地遠。根據目擊者表 圖一：2018 蘇拉威西地震與海嘯的發生地 ── 帕魯。（ Wikimedia-Phoenix7777,

https://bit.ly/2V83BNE ）

28

SCIENCE MONTHLY 2019.3

示，海水沖上岸的波高目測有 10 公尺，不僅 如此，海嘯還相當「扎實」，一座黃色鋼筋

物換星移 Astronomy

圖二：（ a ）走向滑移、（ b ）正斷層與（ c ）逆斷層示意圖。

混凝橋因此被沖斷。另外，事發當時附近船隻亦發現約

尺）。那是多高呢？想想臺灣最高的建築物「臺北 101

有 8 個由海底山崩所引發的圈狀海浪，加上海底量測的

（樓高 509.2 公尺）」向著人們倒下的樣子，大概就能略

結果，學界多將引發該起海嘯事件的矛頭指向海底山崩

知一二。平均而言，地震所引發的海溝型海嘯約 10~30

（submarine landslide），而非地震所造成的影響。

公尺，與 500 公尺的海嘯相比固然小巫見大巫，然而其 攻擊面相當廣（約 500~1000 公里），如日本 311 海嘯（東

至於 12 月的喀拉喀托海嘯，得從喀拉喀托火山中間一座

北地方太平洋俯衝地震）。不過，由於這類海嘯通常與

較晚形成的小火山──喀拉喀托之子（Anak Krakatau，

一段大陸棚相隔，有 20 分鐘至高達數小時的預警時間，

圖三）的身世說起。此前，喀拉喀托火山曾於 1883 年 8

且目前也有許多相關預警系統被發展出來，故整體的威

月噴發並引起超級海嘯，該次事件也造成煙霧沿赤道下

脅還有降低的可能。地震引發山崩、進而造成的海嘯，

降，在陽光無法照射進來的前提下，全球溫度開始下降；

過程至少還有地震的暗示，火山噴發直接或間接導致的

然而，與此次海嘯有關的火山噴發運動，卻是由喀拉喀

海嘯就不一樣了。以此次印尼為例，2 起事件中「沉默的

托之子操刀，且海嘯過後其體積也有明顯削減，峭壁上

海嘯」源於火山持續噴發所導致的大規模海底山崩，海

的某些部分可能已掉入水裡。從這裡可以觀察到，只要

嘯可說是來得相當突然。

海床的地形過度陡峭，在遭遇地震或火山噴發時便會崩 塌並產生垂直運動，進而引發大海嘯；當然還有另一個 原因──海底火山的運動，無論是火山本身或其噴發物 所引發，都會產生垂直運動。由海底山崩所引發的海嘯 相當棘手，因發生的地點較鄰近，且與海溝型的海嘯相 比範圍較窄、波高較高，約 15 分鐘便發生完畢，幾乎是 沒有時間預警的。

我們不一樣！同為海嘯兩樣情 人類史上最高的海嘯，根據歷史記載，為 1964 年阿留申 群島（Aleutian Islands）地震所引發的海嘯（約 500 公

圖三：由日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的高等陸地觀測衛 星資料所分析出關於喀拉喀托之子噴火前後的圖像。（Analysis by

GSI from ALOS-2 raw data of JAXA）

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COVER STORY

物種的 前世今生 偌大的動物園中， 鱷魚、孔雀與大象等生物， 坐落在各園區中供人觀賞。 深埋岩層中的化石， 古鱷、始祖鳥與猛瑪象， 或許為牠們的祖先。 躺在地底下的古生物， 由修復師悉心整理重見天日， 再經古生物學家的鑑定與比對， 是否能讓人們從漫長的地球歷史中， 梳理出物種緣起的過往脈絡？

（Photo by Wolfgang Hasselmann on Unsplash）

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37

追尋臺灣 大型「古」生物之旅 如果講到臺灣大型動物，大概許多人的腦海中都會浮現 出臺灣黑熊（Ursus thibetanus）的影像。不過，會進一 步去思考臺灣黑熊是如何來到臺灣或牠們在臺灣的演化 歷程的人，就相對少了許多。

前言 蔡政修

其實，古生物學的內涵基本上就是在研究生命的歷史，

臺灣大學生命科學系、

但此研究的過程也有一定的歷史，換句話說，就是古生

生態學與演化生物學研

物學的科學史。對其研究的歷史有一定程度的了解，不

究所，本刊副總編輯。

只能幫助人們理解研究的重要性，也更能享受研究發現 「未知」過程的樂趣。

不論是臺灣黑熊或臺灣其他物種來到此地的起源、演化 或因環境的變化、不同生物相的交互牽制、演變的過程，

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SCIENCE MONTHLY 2019.3

圖一（左）：在臺灣所發現、已滅絕的豐玉姬鱷的化石標本。（蔡政修攝影） 圖二（右）：日本早稻田大學教授平山廉和臺灣的豐玉姬鱷。（蔡政修攝影）

01

要回答這一連串的問題，都需要由古生物學的研究來一

手邊可研究、比對的相關標本相對有限，所以結論只是

頁一頁地掀開埋在腳底下的歷史。要談論臺灣大型脊椎

簡略地說明這件標本大概隸屬於馬來鱷，但又和現生唯

動物的古多樣性，或許可以先從 2 個完全不同的生活環

一生存的馬來長吻鱷（Tomistoma schlegelii）不太一樣，

境講起，陸域環境和緊緊圍繞著人類，並且孕育著更大

有可能是個新種。文章雖然只有不到 1 頁的篇幅，但這是

型哺乳動物的海洋。

臺灣第一次發現鱷魚的化石，顯示臺灣生物多樣性歷史 中，也充滿許多的可能性，等著人們去發掘。

除了臺灣黑熊，如果透過古生物學的研究記錄簿，走回

雖然這篇文章並沒有提供許多資訊，不過 ，這當然不會

十萬年、百萬年前的臺灣，可以發現並觀察到那已完全

是臺灣鱷魚化石研究的句點，而是開啟一扇通往臺灣古

滅絕，但比臺灣黑熊還要巨大的大型陸生生物，像是最

生物研究的大門。不僅如此，此研究除了是具第一件在

近從日本早稻田大學（Waseda University）的收藏庫找

臺灣發現的鱷魚化石的歷史意義外，也掀開臺灣未知古

到的 1 種被擱置超過 80 年的化石，曾經還一度被認為此

生物多樣性的研究價值。但是，令研究人員擔心的是，

化石在第二次世界大戰中被毀屍滅跡。去（2018）年 4 月

因文章中並沒有繪圖或照片，所以沒有人知道標本確切

1 日，目前仍在東京大學（The University of Tokyo）攻

形態，或許在混亂的第二次世界大戰、無情的叢林彈雨

讀博士學位的伊藤愛（Ito Ai）和其研究古生物學的同

中遺失，沒有機會和世人見面便消失無蹤。

COVER STORY

陸域：黑熊之外的可能性

事們，在愚人節這一天發表一篇相當有趣的研究論文， 宣佈臺灣以前有一種從來沒有人知道、已經滅絕的鱷魚

當所有人都認為這標本大概已成為大戰下的亡魂時，距

── 豐玉姬鱷（Toyotamaphimeia）。雖然剛好是在愚

離二戰結束將近 70 年後的 2012 年左右，伊藤愛和指導

人節公佈此研究成果，但此研究是經過國際上古生物學

教授平山廉（Hirayama Ren）等人在重新檢視、整理大

研究期刊（Paleontological Research）專業的審查、修

學內的蒐藏庫時，意外發現有個標本箱裡藏有在日治時

改後所刊登的研究文章，所以當然不是在開玩笑。

期的臺灣所發現的鱷魚化石標本。進行初步研究後，研 究人員確認這件出其不意且遺留著二戰轟炸痕跡的化石，

這篇論文的研究標本，其實在 1930 年代日治時期的臺

應該是德永重康發表過的鱷魚化石標本。

灣就已被發現，甚至在 1936 年時德永重康（Tokunaga

Shigeyasu）便在《地質學雜誌》（The Journal of the

延續著德永沒有進一步確認的分類研究，伊藤愛等人開

Geological）所撰寫的一篇〈在日本發現的鱷魚化石〉（日

始著手研究這個已躺在早稻田大學蒐藏庫 70 年卻無法見

本にて鰐の化石の發見）報導此發現。

到天日、也因此沒有人知曉的鱷魚化石。在詳細的形態 比對、研究和分析後，發現鱷魚化石雖然只有保存頭骨

當時的臺灣仍是日本的一部分，雖德永重康敘述標本是

上顎的一部分，但有著齒列中第七顆上顎齒槽（maxillary

在日本發現的鱷魚化石，但文章一開頭就清楚地說明這

alveolus）為最大的齒槽（這件標本沒有保存到牙齒）的

是在臺灣臺南新化地區所發現的化石。不過文中沒有清

形態，而透過檢視許多鱷類化石及現生的骨骼形態後，

楚的描述，也沒有該標本的繪圖或照片等，再加上德永

可以斷定這形態特徵是一種已滅絕的豐玉姬鱷很重要的

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41

沉積物中的時空膠囊─ 魚類耳石 一桶一桶的爛泥伴隨著拖曳式沈積物採 樣器自深海表層上到了研究船，船艙上 早已堆滿各式樣品和岩心，這些「時空 膠囊」是科學家迫切期盼解開近代地球 事件的鑰匙……

圖一：耳石在魚頭顱內（ a ）和內耳內（ b 及 c ）的位置圖示。 b 為硬骨魚內耳； c 為 骨鰾魚內耳。（改自 Lin and Chang, 2012）

魚類耳石

屬於哪種魚類的耳石。這種耳石形態與魚類分類群的專

許多愛吃魚頭的人或許曾經注意過魚頭裡那 2 顆堅硬、

一性，就好比以鯊魚或哺乳動物牙齒做分類研究。

潔白的小石子，特別是在啃黃魚時，得要特別小心別把 牙齒咬壞，那 2 顆碳酸鈣組成的石子，就是魚耳石。

為什麼只有硬骨魚類演化出大而固結成塊的耳石，其他脊 椎動物則只有功能相似的細小、散狀耳砂（otoconia）？

46

一般人可能從未想像過，但是魚類和其他陸生生物一樣

不同魚類為何具有不同形狀的耳石？這些問題的答案至

具有內耳的構造，對聲音也很敏感。在硬骨魚類中，牠

今尚未明朗，科學家相信一部分原因與生物礦化、硬骨魚

們的左右內耳裡其實有 3 對固結成塊的耳石能接收聲波

基因體複製事件（teleost-specific genome duplication

和保持平衡（圖一）。有趣的是，不同的魚類類群對應

event）等有關聯。同為碳酸鹽礦物，以霰石晶體為主的

的耳石形狀也不同（圖二），而同一種魚的耳石大小和

硬骨魚耳石相較於鳥類、哺乳類的方解石耳砂，更有利

魚體大小也有正相關係，因此配合完整的比對標本，只

於形成大而固結的耳石。硬骨魚基因體複製事件則為魚

要對耳石的形態進行詳細的分類與鑑定，便能夠知道是

類耳石形態的多樣性提供基本素材，隨魚類佔據形形色

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02 色的生態棲位逐漸演進其適合的

林千翔 東海大學生命科學系、東海大學生態與 環境研究中心。 作者信箱：chlin.otolith@gmail.com

聽覺能力（聲音頻率），伴隨此 過程的，是由原本只具原始特徵

的橢圓形耳石演變至具有豐富多 樣形狀的耳石。

古生物學中的耳石 從文獻的歷史來談，希臘哲人亞 COVER STORY

里斯多德的著作《動物歷史》 （History of Animals）中便有 針對魚類耳石進行描述的字句。 而利用耳石形態做分類學的研 究，則可追溯到 19 世紀末德國古 生物學家高肯（Ernst Koken） 的研究報告，其內文就詳盡地將 德國北部漸新世化石耳石做分類 與描述。耳石在古生物學中的角 色自此延續至今，其形態學研究 還擴展到考古學、魚類系統分類 學及攝食生態學等領域。當然， 談到魚類耳石研究，自然要提到 耳石定齡學、微化學等研究在漁 業管理、魚類生活史解析上的應 用，這都是近年發展最迅速、最 受注目的魚類耳石研究項目。

回到耳石形態與古生物學，只要 能夠分類鑑定沉積物中的化石耳 石，便可重建一特定時空的魚類 群聚構造，此群聚構造資料包含 物種的組成及相對豐度，甚至也 包括跟耳石、魚體大小有關的族 群結構，因此耳石在古魚類學的 圖二：形態各異的魚類耳石。（未依比例，改自 Lin and Chang, 2012）

研究上佔有相當重要的分量。不 僅如此，相較於魚類骨骼化石多

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精選 文章

電光石火的一瞬— 追蹤毫秒內高空閃電的瞬息變化 從富蘭克林（Banjamin

Franklin）利用風箏引電、研究雷暴中電的正負開始，到

人類發明電晶體以電作為開關，形成現今生活中所使用的手機、平板及電腦等電 子設備，自然科學研究往往是人類將對自然界未知現象的勇於追求，進而運用至 人類日常生活裡的過程。閃電，是生活中最常經歷的科學事件，然而關於閃電， 其實人們懂得並不多。在臺灣，除了大氣科學家，還有一群物理學家及太空科學 家努力研究閃電，嘗試利用高速攝影機的畫面揭開高空閃電的神祕蹤跡。

郭政靈

任教於中央大學太空科

學所，從事高空閃電研究。

高空閃電的精靈家族

方的閃電截然不同。科學的發現往往

觀測，發現除了紅色精靈外更多的高

高空閃電的精靈家族裡頭，有所謂的

在於偶然之間，而且需要花好幾十年

空閃電現象。

紅色 精 靈（red sprite）、 精 靈 暈 盤

的青春歲月去證實。從最早的科學紀

（halo）、淘氣精靈（elves）、藍色噴

錄開始，1989 年美國明尼蘇達大學

眼睛能夠觀察到多快的事件？

流（blue jet）、巨大噴流（gigantic

（University of Minnesota）的科學

雖說閃電是每個人都經歷過的日常生

jet）、伴隨閃電活動所產生的咖碼射

家法蘭茲（R.C. Franz）等人，在測

活事件，但它有什麼值得研究之處呢？

線（gamma-rays）及沿著磁力線產生

試低光度黑白攝影機時，無意間拍到

科學家除了利用雷聲與閃光時間差去

的電子 - 正子束（electron-positron

在雷暴上空有奇特的發光現象，並發

估算閃電的距離外，其實閃電的過程

beam）。它們發生在雲層頂之上，往

表在 Science，這才有了第一個正式

很複雜，其複雜過程在短短幾百毫秒

往與閃電的有關，目前從觀測到事件

的觀測記錄。而後，經過 1、20 年的

間就結束了，短到人們一直以為閃電

所推算的高度大約在雲層頂 15~100 公里處，也就是地球大氣中對流層頂 （ troposphere pause ）、 平 流 層 （stratosphere）、中間層（mesosphere） 到電離層（ionosphere）的底部。高 空閃電相關的照片見圖一。

雷暴閃電之上是一個神祕的舞台，伴 隨 30 年來科學家的發現，歸類為不 同的形態及自然現象，與雲層內及下

56

SCIENCE MONTHLY 2019.3

圖一：高空閃電的各種精靈家族。（歐洲太空總署 ESA， https://reurl.cc/06Lol。）

精選 文章

只是從雷雨雲裡發出的閃光，或是雲 底連接到地面的一道光。事實上，肉 眼所看到的閃電是過程中時間較久的 回擊現象，這之前還包含閃電的前導 從雲內發展打通到地面的過程，還有 回擊後的再回擊過程。如果從監視器

圖二：利用高速攝影機所 1000fps 拍攝的紅色精靈，每幅照片為 1 毫秒，（a） 首先可以看見右上角的精靈暈盤；（b）整個紅色精靈的畫面；（c）下半部消散，

或手機所拍攝的每秒 30 張或更快的

並有豆狀的電漿團（sprite beans）形成；（d）留下豆狀的電漿團以及部分的結

畫面，可以發現這道回擊的光往往閃

構。（觀測人員：陳沛羽、陳宇哲；資料分析：吳郁娟、楊哲明）

了好幾次。這也就表示，雷神索爾拿 的雷神之槌所產生的雷電並非單發，

案，並在反應劇烈處形成電漿球狀的

產 生 的 火 苗 往 低 處 竄 動， 將 所 有 往

而是如同機關槍連發的，其更能凸顯

結構，解讀成地面的球型閃電，但發

下的電漿流的亮光連續曝光重疊在一

閃電對地面的威脅。

生的機制及環境與地面的球型閃電完

起，則會是類似於圖二 b 中紅色精靈

全不同，詳細的過程目前並不清楚。

中向下延伸的鬚根。因此，從更高時

那麼究竟眼睛能夠觀察到多快的事

間解析度可觀察到紅色精靈細緻的動

件？以電視播放為例，畫面播放的時

過去在科技部計畫經費的支持下，成

間設計至少短於視覺暫留的時間，1

功大學建置紅色精靈地面觀測，利用

個電視畫面的速度為每秒 30 張圖片，

多站的三角測量成功解析巨大噴流的

從偶然到發現，

即 30fps（frames per second，每秒

三維結構；中央大學方面，則使用自

其實走錯許多岔路

顯示幀數）。而視覺暫留的時間則為

製光譜儀成功記錄紅色精靈的光譜，

為什麼人們會錯過高空閃電？新的發

2 個電視畫面的播放時間，為 15fps，

並利用高速攝影機將時間解析度終

現往往是儀器技術的進步或是知識的

約為 70 毫秒。這也就是眼睛所看到

於進展到每秒 5000 張，也就是眨一

想像帶領到另外一個未知的世界，並

短於視覺暫留時間內的閃電，發生好

次眼 200 毫秒的 1∕1000 時間，圖三

且把最靈敏的儀器放在對的位置。假

幾次閃光卻感受不到的原因。

所觀測到的紅色精靈首先出現精靈暈

設有一位同學天賦異稟，就如同順風

態變化結構。

盤， 精 靈 暈 盤 可 從 圖 三

高速攝影下的高空閃電

a~c 中觀察到是一道發亮

在鹿林天文台經過 10 幾年的觀測，記

的圓弧往下移動，將圖三

錄著無數高空閃電的倩影，去（2018）

a~c 向下移動的圓弧連續

年利用高速攝影機所拍攝的紅色精靈，

曝光重疊在一起，可以對

圖二為利用 1000 fps 所拍攝的紅色精

應到圖二 a 中碗狀的精靈

靈影像，每幅照片為 1 毫秒（ms），時

暈盤，但圖二與圖三為不

間順序為 a~d，此類紅色精靈又有一

同事件。同時圖三 c 中圓

個俗——水母精靈。通常會同時發生

弧中產生往下的電漿流，

片為 0.2 毫秒，時間順序為檔案的英文順序。（a）~（c）

很多個紅色精靈，並且在紅色精靈下

圖三 d~f 中向上以及向下

的紅色框為精靈暈盤在每秒 5000 張解析中的動態變化，而

方形成交錯的觸手向下延伸，實際上

產生電漿流，圖三 f~j 中

它是由電漿流向下形成碎形交錯的圖

向下的電漿流像是仙女棒

圖三：利用高速攝影機 5000 fps 所拍攝的紅色精靈，每幅照

（f）~（i）的紅色框為紅色精靈下半部的鬚狀在每秒 5000 張解析中的動態變化。（觀測人員：陳沛羽、陳宇哲；資料分析： 吳郁娟、楊哲明）

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追憶年 華

半世紀前後的費曼印象—— 從《物理定律的特性》 到《物理之美》

欒丕綱 任職於中央大學光電系，研 究興趣為超穎材料與 光子 晶體。

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SCIENCE MONTHLY 2019.3

半世紀前，《科學月刊》第 3 期刊載了由已故清華 大學前校長沈君山教授撰寫的〈評「物理定律的 特性」〉〔註一〕。在沈教授寫此評論的時候，美 國理論物理學家費曼（Richard P. Feynman， 當時譯為范恩曼）雖在物理圈已是公認的天 才，但在科學界外還不是個知名人物。 不過，在他的自傳故事書《別鬧了，費 曼先生》（Surely You're Joking Mr. 《你管別人怎麼想》 （What Feynman）、

Do You Care What Other People Think?）及其他幾本相關書籍相繼 出版後，他的風趣、幽默、機智、 冒險精神，可能還加上一些帥氣 的形象，讓他迅速打開了知名 度，或多或少還帶動了中譯 科普書的出版風……

（Flickr-Nikk, https://flic.kr/p/xMRz3E）

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特別報導 圖一：葉偉文先生。（鄭桂枝提供）

《科學月刊》 與 葉偉文先生

初識葉偉文學長（圖一），並非在就讀清華大學期間， 而是在 1981 年 9 月進入台灣電力公司任職時。我服務的 部門是原子動力處的保健物理課〔註一〕，而他是我的第 一位主管。他對新進同仁很親切，但溫文的言談中讓我 魯經邦

任職 於台灣電力公司

放射試驗室。

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SCIENCE MONTHLY 2019.3

感覺到幾分霸氣和充分的自信。或許是緣分吧，雖然他 兩度是我的直接主管，在同一部門共事的時間僅短短 6

年，但不只是在公務上合作得很愉快，私下也很

專業素養，在兼顧公共利益的前提下確保公司的

投緣，又有許多共同的興趣與嗜好，對許多事物

權益。他對自身專業素養充滿自信，遇到爭議

的看法也相當一致，因而成莫逆之交。他的中、

時，面對官員與外界人士，他會毫無畏懼地堅

英文素養俱佳，文筆流暢，自 1998 年起即應邀

持專業並據理力爭。由於具備剛柔並濟的人格特

為《天下文化》等出版社翻譯科普書籍，譯作達

質，大部分都能獲得主管機關的認同，獲得良好

50 餘本，獲得社會各界高度的肯定與評價。後

的溝通成效，使公司在他職掌專業領域的範圍內

來，也應聘擔任《科學月刊》編輯委員，為科普

獲得充分的運作空間，確保公司合法的權益。對

摯友，感到非常哀傷與不捨。應《科學月刊》編 輯委員門立中博士之邀，撰寫一篇紀念文，謹就 從記憶中選擇三項重要者簡述，表達對他的緬懷 與追思。

專業的堅持 葉偉文於清華大學核工系畢業，服完兵役後進入 台電參與第一核能發電廠建廠的品保工作，幾年

內，他也能秉持專業，為公司長官做好決策幕僚 作業，獲得充分的授權及信任。另外，對部屬的 意見，也很願意傾聽，如果有更合適的見解，也 會欣然採納並表達感謝，足證他是一位很有反省 能力的主管。

SPECIAL REPORT

投注更廣更深的貢獻。他的離世，使我失去一位

而擔任放射試驗室主任的 9 年間，他也充分展現 管理的長才，結合團隊的專業優勢，除了積極推 動健全該室品質制度獲得豐碩成果外，多次獲得 專業領域的認證與殊榮，例如：

後辦理留資停薪，就讀清大原子科學研究所修讀 碩士學位，主修保健物理，並於 1978 年取得學位

（1） 接續前任主管的成果，推動人員體外劑量

後復職，進入台電原子動力處保健物理課任職。主

評定、輻射儀器校正、環境試樣放射核種

要任職經歷有原子動力處保健物理課核能工程師

分析及中低強度放射核種分析作業參與中

（1978~1982）、 股 長（1982~1983）、 第 三 核

華民國實驗室認證獲得認可。

能發電廠保健物理課及品質課長（1983~1989）、 總公司核能發電處保健物理課長（1989~1993）、 放射試驗室主任（1993~2002）、總公司核能發電

（2） 開發民眾預警系統，榮獲第 11 屆國家品質 優良案例獎。

廠緊急計畫執行委員會執行秘書（2002~2013）、

（3） 制訂該室品質手冊，並參加 ISO-9002 驗

副研究員及核能發電事業部策劃室首席資深策劃

證，於 1996 年獲商檢局驗證通過，成為

師（2013~2015）；職業生涯中大部分時間的工

台灣電力公司內首批獲得該項驗證認可的

作性質都屬保健物理專業領域〔註二〕。

單位之一。

在總公司擔任保健物理股長與課長及緊急計畫執

對科普翻譯的貢獻

行委員會執行秘書時，最大的貢獻為以其深厚的

自 1997 年開始，他成為《天下文化》的特約譯

Vol.50 No. 3

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