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《科學月刊》8月活動足跡 科學閱讀素養培育講座 成功及萬芳高中同學閱讀趣 108課綱於今(2019)年8月1日正式上路,面對新課綱的挑戰,閱讀能力的培養成為未來不論課堂上 或自我學習路上的必經過程。因應教育新變革,《科學月刊》於8月成功高中及萬芳高中舉辦科學閱 讀素養培育講座,以《科月》的文章引領同學閱讀科學,從過程中獲得知識與樂趣。

8.19 成功高中場 曾耀寰理事長以目前最 火熱的黑洞照片破題, 向同學簡介電波天文望 遠鏡的運作方式,並帶 出電波天文學古今中來 於科學研究領域的貢獻 與成就。

8.26 萬芳高中場 《科學月刊》曾耀寰理事長向同學分 享電波天文學的發展、研究及各種 大小事。

9.21 921地震講座 二十年之後:我們更知道怎麼面對地震了嗎?

參與活動的夥伴訴說與分享當年地震發 生時的經歷與故事。

震識副總編輯潘昌志向大家介紹20年來 臺灣對地震的研究歷程與成果。

消防人員蔡宗翰向各位傳達正確的地震 知識,傳授地震當下的處置措施。

歡迎公私立學校、機構洽談科學活動合作。


Contents

2019 OCTOBER

598

00

盡夜喧囂 燈火通明

p 36

01 p 38

02 p 42

03 p 46

04 p 50

05 p 54

番外

夜市美食背後的煮、烤 醣類篇

、炸─

賴喜美

漫談夜市美食小確幸─ 肉品篇 劉建功

承襲臺灣小吃的不朽經 黑白切篇

典─

張景淞

欽點夜市中的銅板美味 加工食品篇

黃健政

破解夜市中玩不膩的經 遊戲篇

典─

柯宜謀

夜市美食亂問快答! 李依庭

p 58

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Contents-2

填問卷.拿新書

 4 顯影

只 要 於 2019 年 10 月 31 日 前

非關科學

 8 小姐別再射了,會賠本R!一起到夜市射氣球/郭家銘 News Focus 10 大腸桿菌,也能成為溫室氣體救星?/從古代歷史文件看保存技術/    推倒細胞所築高牆 或許更能對症下藥 11 化學物質檢驗儀器,輕鬆帶著走/

完整回答讀者問卷調查內容請 至 bit.ly/2kesaeU 填 寫, 或 掃 描 QR code,就有機會獲得遠流 出版的新書《吃的科學——對抗 肥肉、疾病、老化的救命營養新 知》。數量有限,敬請把握!獲 獎名單將於 2019 年 11 月 5 日前

   植物性阻燃劑誕生,可望成更安全的選擇/

公布在科學月刊官網上。資料

   利用溫差就能發電,太陽能失效也不怕

煩請詳實填寫,以便贈書寄送。

12 功虧一簣 印度月船二號登陸失敗/飼養毛小孩有助於心血管健康 13 尼斯湖水怪真面目 可能只是大鰻魚?/物理學家有望解開質子半徑之謎 思辨之評

14 以粒子加速器製造新粒子的真相/章文箴 16 從亞馬遜熱帶雨林的大火 探討媒體現象與科學真實/林朝欽 專 欄

18 數不勝數:常常計算錯誤怎麼辦?那就先來玩遊戲吧!/杜鴻祥 20 格物致知:愛因斯坦真的錯了嗎?宇宙常數的小故事/高文芳 24 生生不息:探索昆蟲神秘的地下農場—    臺灣土白蟻與雞肉絲菇的共生關係/邱俊禕 28 淺移默化:低咖啡因咖啡如何產生?/林宇軒 32 物換星移:好用、好看又好吸收—是黑曜岩還是美岩社?/涂家綸 精選文章

62 磁力線到規範場—從廣義相對論到規範對稱談場論發展/張峻輔 賽恩旅遊隨筆

66 跟著《科學月刊》出去玩—2019 貴州「天眼」深度天地科學之旅 追憶年華

72 突然快轉的時鐘—波霎週期的異常變化與星震/張祥光 Live 科學

76 九二一後的 20 年,搜救現場長成什麼模樣?/郭家銘 書 摘

78 《吃的科學——對抗肥肉、疾病、老化的救命營養新知》

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bit.ly/2kesaeU


臺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

黃金歲月之後 秋分已至,意味著在下個季節更迭前的日子裡,白晝將越來越短,夜晚將逐步增 長,天氣也漸轉涼意。地上的稻米金黃、果實纍纍;海中的秋蟹飽滿、魚蝦肥美, 如此的秋高氣爽,更是農、漁業在辛勞大半年後享受豐收喜悅的時節。

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

相較於看天吃飯的農林漁牧,臺灣自 1960 年代開始,在一系列的制度改革和經濟 建設的實施下,漸轉變為發展輕、重工業、機械和電子等製造業,並逐步邁向現 今的高科技產業。動態的資本主義、開放的市場經濟和公司企業的民營化,牽動

執行總監:趙軒翎

著經濟體系的快速發展,更造就出臺灣經濟起飛時期。

編輯部 總編輯:林翰佐 副總編輯: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 李精益 林秀玉 林宮玄 黃正球 黃相輔 周鑑恆  邱韻如 金升光 金必耀  門立中 紀延平 范賢娟 

在那段五、六年級生追憶的美好年代中,夜市,是這波經濟脈動下的另一商業奇 蹟。從最初小吃攤販在廟會、市集的聚集,吸引往來人群的口腹之慾,久而久之, 人潮所在之處的周圍帶來更多買賣。而經濟活絡、景氣繁榮,也讓人們在酒足飯 飽之餘,購買各種服飾和非必需消費商品,甚至是玩票性質的娛樂性消費,帶動 出夜市效應衍生的各種商機。

倪簡白 高啟明 高憲章  張大釗 張敏娟 陳妙嫻  陳彥榮 陳鎮東 景鴻鑫  曾耀寰 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 鄭運鴻 蔡兆陽 

在放課、下班後的夜晚,一雙夾腳拖、短褲和簡單上衣就能自在閒晃。在這裡, 吃喝玩樂不必西裝革履,穿戴整齊;走在混雜車聲、人聲和小販叫賣聲的街道上, 彷若能釋放一天的辛苦和壓力。最重要的是,物美價廉、只需銅板就能享用到各 式珍饈美饌、買到平價但時髦的流行服飾,更是人生的一小確幸。

蔡孟利 蔡振家 蘇逸平  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 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 張 復 張勝祺 楊玉齡

儘管近年來這股灰色經濟在商業成長趨緩下往昔輝煌不再,然而,造成經濟停滯 的原罪不是民主,更不是威權主義就能有效推動經濟發展的迷思,因為種種成長, 終將只是暫時性的海市蜃樓。況且,伴隨著人們生活文化、藝術與思想的軌跡, 才是真正能帶動社會進步的助力與推手。

劉仲康 駱尚廉 魏耀揮 蘇益仁 蘇振隆 主  編:李依庭 編  輯:郭家銘 謝育哲

期待經濟再次復甦、蛻變成具市場競爭力的新興經濟體,擁有整全制度保護下的 破壞性創新或許才是能讓國家繼續前進的可能,而不是走向過往的那些回頭路。

美術編輯:黃琳琇 封面字體設計:よく飛ばない鳥

Checkpoint ★ Revenge font

主編 李依庭

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

本期為第五十卷第十期 第 598 期 發行於 2019 年 10 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。

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白唇鹿 Cervus albirostris 圖.文/游崇瑋

白唇鹿是青藏高原特有種,也是世界 海拔分布最高的鹿科動物,可棲息在 海拔超過 5000 公尺的高原地區。 由於棲息地區偏遠艱辛,所以白唇鹿 雖然是大型且顯眼的動物,但也遲至 19 世紀才被野生動物學界發現。另 外, 也 因 為 從 更 新 世(Pleistocene) 開始,青藏高原的逐步隆起,讓很多 動物在此時發生適應與演化(adaptive and evolution),造就許多獨一無二的 高原特有物種。

在高原上,白唇鹿的天敵為豹、狼或 熊等,但因掠食者數量少,對於白唇 鹿的數量只是自然消長的一環,稱不 上是重大危機。但是,長久以來的放 牧和開發等原因讓其族群孤島化,未 來有可能因為族群遺傳多樣性過於單 一, 漸 漸 讓 其 族 群 衰 退 甚 至 導 致 滅 絕。因此,如何讓白唇鹿族群間的連 結更加順暢,就是高原上保育野生白 唇鹿的關鍵策略。

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鹿群在枯樹之間,別有一種淒涼蕭條之感。

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2 一 邊 逃 離 觀 察 者, 一邊緊盯觀察者動 向的雄鹿。

3 登上較安全的高處,暫停腳 步繼續觀察來者的動向。

4 低頭起步繼續走, 跟上大群體。

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日出時的鹿群。

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非關

科學

小姐別再射了,會賠本R ! 一起到夜市射氣球 郭家銘

夜市遊戲經典場景:射氣球 在眾多夜市小遊戲裡,射氣球可說是相當經典的活動。不 過,由於許多人接觸飛鏢的經驗不多,因此多是鎩羽而歸、 上繳一百。作為射氣球攤位的老闆,對於這些射標界的麻 瓜自然是相當歡迎,但有時仍會遇到射標好手,不稍幾發 的彈量,就能帶走豐厚獎品,也讓射氣球的兌獎規則嚴苛 了起來,現在居然還要累計分數才能換到大獎。 有些人丟標如此精準,可能是天份、也可能比別人多出幾 分幸運,然而若能對飛鏢有基礎的認識,掌握姿勢原則之 餘勤加練習,其實你也可以成為老闆討厭的那種人 (´・ω・`)。 在此之前,我們就先來看看,射飛鏢這個運動究竟是怎麼 開始的,以及其設計的發展與巧思吧!

鏢靶原來是這樣來的 關於射飛鏢的起源眾說紛紜,有些人認為這項活動只存在 不過千年,也有一種說法是誕生於中世紀的英國,但筆者 認為,真要考究起來可能有些困難,畢竟這類與瞄準、投 擲有關的遊戲,在人類歷史裡的確可能以不同的形式持續 存在著。比較有共識的地方是,現代飛鏢的原型,最早可 能始於一群軍人的消遣遊戲。

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我射手座,本刊編輯。

在戰事頻繁的年代裡,軍人在閒暇時刻會將酒桶底部翻起 來,並站在壕溝中投擲尖銳物品。這個活動不僅是一種「誰 比較勇猛」的競爭,對長官而言,也恰巧是一種作戰的基 礎訓練,因此他們也相當鼓勵軍人進行這樣的遊戲。不過, 畢竟酒桶底部的面積也不小,在合理的距離範圍內多打幾 次,要命中實在不是什麼難事,遊戲規則便是在這個時候 發酵的。其後,人們便開始以樹幹的橫切面作為標靶,由 於上頭有樹輪作識別,更能考驗擲標者的準確度,也成了 現代飛標靶的「初代模組」。

差一點就差很多── 靶上的數字暗藏玄機 無論有沒有打鏢經驗,大家或多或少都知道飛鏢靶(圖一) 的外型吧?以黑心(dark bull)與紅心(bull)為中心點,向 外輻射出俗稱 triple 的第二圈以及 double 的第三圈,射中 這些地方,得分數就會乘以三倍或兩倍。有人可能會問, 外圈 1~20 的數字,是否為隨機分布呢?其實這些數字的位 置還是有設計意義的喔~ 根據 Darts501 網站的資料顯示,該系統的開發始祖應為 住在英國約克郡的電線製造商威廉巴寇(Thomas William Buckle)。威廉巴寇於 1913 年發明這種鏢靶,數字如此安


非關

圖一:現代飛鏢靶上的數字分布。(Flickr-

Friggy_30, https://flic.kr/p/5T334S)

排的目的很簡單: 打得準可以獲得獎 勵,打歪的,就哭 哭囉。舉例來說, 像是 15~20 這一類 偏高的分數,它們 的左右兩側都是較 小的數字,雖然有 些數學家為了優化 公平性的問題曾稍 做修改,但大抵都 不會脫離該原則。

不只是一隻飛鏢 頭尾身都很重要 對標靶有了概觀後,就要來談談飛鏢本人啦!一般大眾所 接觸到的飛鏢,多屬鏢翼(flight)、鏢桿(shaft)一體成型, 重量較輕的公標。與專業飛鏢的差別在於,公鏢基本上無 法提供重量的回饋,在丟標時的力道掌握相對不容易,飛 起來也沒辦法像專業飛鏢一個樣平穩。 因應飛鏢遊戲的規則,通常飛鏢會以三支作一組,購買的 時候可根據個人的動作習慣與生理條件,選擇適當的組件。 一支完整的飛鏢,包括鏢頭(tip)、鏢身(barrel)、鏢桿 與鏢翼(圖二),其中最重要的就是鏢身,多由黃銅或鎢 合金製成。黃銅標屬重心偏前、形體較粗且重量較輕的款 式,若手較大或習慣丟拋物線的人,就適合拿這款鏢身; 反之,許多高端玩家愛好的鎢合金標,就比較精實、細重, 方便瞄準窄區之外,也較不會在命中同一區域時被上面的 鏢彈開。

鏢翼 鏢身 鏢桿 鏢頭

科學

除了鏢身會影響投擲飛鏢的表現,其它鏢具的品質、選擇 也有其重要性。像是鏢翼的面積與形狀,就關係著飛鏢飛 行的穩定度;通常面積越大的鏢翼所受空氣阻力較大,飛 起來也越穩。然而,如果射得夠準,就得擔心打在同一個 位置上的飛鏢是否會打架,有些廠商為了避免這樣的問題, 便把鏢翼設計成長型,但這會改變飛鏢整體的重心,還不 如用小面積的鏢翼,把身手練準一點。

有利器,更要有實力:丟鏢啦 依據自己的需求選用適當的鏢具後,就可以開始練鏢啦! 當然,以射氣球來說,拿公標練習還是最貼近情境的,但 仍可先修正丟鏢姿勢,再去習慣其他的鏢。 首先是拿鏢,這個步驟至關重要,如果希望飛鏢在出手的 當下盡可能不改變飛行方向,前三指持鏢的地方必須是飛 鏢的重心。但,要怎麼知道重心在哪呢?伸出你的食指, 把飛鏢打橫放上去,只要飛鏢不會掉下來且兩邊高度一致, 手指抵住的那個點就是重心啦!如果是慣用手的玩家,建 議站在目標物靠左一點點的地方,因為若站在中心點,手 還是得往左擺,丟鏢的姿勢就不夠自然,也不易命中目標。 在飛鏢「出關」前,我們可以先把飛鏢拿到視線高度,整 隻手臂伸直,讓眼睛-飛鏢-目標(假設是紅心)呈一直線 做瞄準的動作。接著,讓肱骨維持不動,前臂做最後的瞄 準動作,往目標物丟過去就可以囉!一定要記得,除了前 臂的投擲跟手指放鏢外,身體的其它部位一定要穩住,讓 飛鏢投出去的方向受到最小幅度的影響。

決定權在老闆身上 我們還是玩玩就好 回到射氣球的場景,雖說執行起來與射飛鏢大同小異,然 而仍有許多不可掌控的因素存在,像是飛鏢的鏢頭是否銳 利的足以刺破氣球、氣球擺放的位置是否過低,都需要 用不同的策略來因應。下次逛夜市經過射氣球的攤位時, 不妨小試身手,看看自己有沒有改變老闆表情的能力吧! ╮ ( ╯▽╰ ) ╭

延伸閱讀

1. Who Invented Darts? (The Origins & History Of The Game), DartHelp, https://bit. ly/2kkZh0x.

圖二:飛鏢本體可分為鏢翼、鏢桿、鏢身與鏢頭,每個部位都可能影

2. Dartboard Numbers, Darts501, https://bit.ly/2mfnbuV, 2019.

響飛行與命中表現。(PEAKPX)

3. 〈關於飛鏢〉,DARTSLIVE,https://bit.ly/2lS9oKQ。

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NEWS FOCUS

功虧一簣 印度月船二號登陸失敗 今(2019)年 7 月 22 日由印度太空研究

地形圖,並預計在地面操作月球車,進

ISRO)發 射 印 度 自 主 研 發 的 月 船 二 號 (Chandrayaan-2)月球探測器,經過一 個多月的航行後,本應於上(9)月 7 日登

的緊要關頭與探測器失去聯繫。ISRO 主

陸月球,但就在著陸階段、距離月球表面

2.1 公里時,突然與控制中心失去聯繫, 登陸任務宣告失敗。

ISRO 曾於 2008 年時成功發射月船一號 (Chandrayaan-1)探測器至月球軌道,

行為期 14 個地球日的運作。但卻在最後 席希文(Kailasavadivoo

Sivan)表示,探

測器的降落流程正常,目前研判可能是降 落速度過快所導致,任務失敗的原因仍需 釐清。 本次的任務如果成功,印度可望成為第四 個擁有月球軟著陸技術的國家,可惜最 終結局與今年 4 月以色列的「創世紀號

其為印度首顆繞月人造衛星,以月球極

(Beresheet)」月球探測器雷同,任務

地區域為主要探測目標,並推測該區域

都在登陸前功敗垂成。至於月船二號的軌

可能存在固態水。繼月船一號後,ISRO 計畫發射月船二號探測器並軟著陸(soft

landing)於月球表面,研究月球地形、礦

物及大氣層等。 月船二號由軌道器、著陸器和月球車三個 部分組成,計畫以軌道器繪製月球表面 3D

(Indian Space Research Organisation, https://reurl.cc/nV0oAe, Wikipedia)

組織(Indian Space Research Organisation,

道器,則仍在月球軌道上運行,持續進行 探測及分析。

Lisa Grossman, India lost contact with its first lunar lander just before touchdown, Science News, 2019.

飼養毛小孩有助於心血管健康 物的人,在體能、飲食和血糖狀態表現

寵物或多或少能帶給飼主某些健康方面的

(Mayo Clinic Proceedings: Innovations, Quality & Outcomes)的研究指出,飼養

優勢,尤其以心理層面居多。舉例來說,

寵物,尤其是狗類飼主,心血管健康狀況

唯一不理想的是抽菸比例較高。其中特

飼養寵物能夠減輕孤獨感,對於治療精

優於一般人。

別是養狗的飼主,心血管健康評分狀況

神疾病可能有助益。但如果養寵物也可以

研究團隊分析於捷克共和國布爾諾(Brno)

優於其他寵物飼主。

促進心血管的健康呢?近期一篇發表於

市區內隨機抽樣的居民資料樣本,總共

《梅奧診所論文集:創新、優質與成果》

1769 名 25~64 歲無心血管疾病病史的民

士認為,此研究結果與飼養寵物的生活型

眾。研究中根據市

態有關,例如養狗需要定時帶寵物四處走

民的各項檢查項

動及玩耍,間接增加飼主的運動時間與次

目,包含體重、血

數。或許在未來,飼養寵物能成為一種獲

壓、血糖、是否抽

得健康生活的新趨勢。

你有養毛小孩嗎?過去人們都知道,飼養

較好,也讓整體心血管健康評分較高,

研究團隊的毛潔里(Andrea Maugeri)博

菸及膽固醇等數據 進行量化評分,並 同時比較有飼養及 無飼養寵物民眾的 心血管健康狀況。 (Pexels)

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結果發現,飼養寵

Andrea Maugeri et al., Dog Ownership and Cardiovascular Health: Results from the Kardiovize 2030 Project, Mayo Clinic Proceedings: Innovations, Quality & Outcomes 3, 2019.


NEWS FOCUS

尼斯湖水怪真面目 可能只是大鰻魚? 環境 DNA,與基因資料庫進行比對,檢查 湖中的細菌、生物等狀況。研究人員格梅 爾(Neil

Gemmell)表示,尼斯湖中的生

物大多體型較小難以用肉眼辨識,而體型 較大、外型可能類似水怪的鱘魚或鯰魚, 根據鑑定結果都找不到存在跡象,更沒有 任何類似古代巨型蛇頸龍的證據。不過, (Pixabay)

研究團隊卻意外發現許多鰻魚的 DNA。 格梅爾解釋,大量鰻魚棲息於尼斯湖中,

位於英國蘇格蘭的尼斯湖(Loch

Ness)

自西元六世紀起,長年來出現達上千起

雖然無法確定這些鰻魚的身型大小,仍不

擁有世界知名的都市傳說:尼斯湖水怪

關於尼斯湖的水怪傳說與目擊事件。而

排除過去多年來的各種目擊事件可能為巨

(Loch

Ness Monster)。至於尼斯湖中

在 1934 年所拍攝疑似尼斯湖水怪的照

型鰻魚的身影。過往雖也有類似的推測,

是否真有水怪或巨型生物棲息於此,一直

片,更讓此都市傳說甚囂塵上,即使該

但由於水怪謠言過於繪聲繪影,因此普遍

是大眾茶餘飯後的討論話題。近期,紐西

照片偽造的可能性極大,部分民眾依舊

不受關注。而透過本次的研究重新審視此

蘭奧塔哥大學(University

of Otago)的 研究團隊,利用環境 DNA(environmental DNA)檢測尼斯湖及其周遭,結果發現,

言之鑿鑿,深信尼斯湖中存在類似古代

都市傳說,或許真相從來就不是太過複雜

蛇頸龍的巨型生物。

的奇幻故事。

為了找出水怪是否存在,研究團隊在尼斯

所謂的水怪,很可能只是巨型鰻魚。

湖水中採集 250 個水樣,並分析樣本中的

Tom Metcalfe, Loch Ness Contains No 'Monster' DNA, Say Scientists, Live Science, 2019.

物理學家有望解開質子半徑之謎 圖解開謎題,但由於測量方式不

半徑約為 0.842 飛米,與過去的實驗結果

同,使結果都有落差,導致質子

出現明顯差異。

半徑長度依舊無解。但近日,加

這次,研究團隊利用新方式進行測量,結

拿大約克大學(York

(Pixabay)

University)

果顯示質子半徑約為 0.833 飛米,與 2010

的研究團隊發現,質子半徑可能

年的實驗結果較為接近,再次證實當時的

比過去實驗結果更小。

實驗結果,也代表質子的半徑比科學家過

2010 年之前,量測質子半徑的長

去所認為的更小。而目前尚有其他團隊也

度有兩種方法。第一是光譜法,

在進行測量質子半徑的實驗,當更多的實

利 用 電 子 能 階(energy

驗結果出現後,學界對於質子半徑的長度

level)

間接測量半徑長度;第二則是利

將會逐漸達成共識。而當這些基本的物理

用 核 散 射, 透 過 向 質 子 發 射 電

問題得到解答後,人們對於物理定律將會

一顆籃球的半徑有多長,想知道答案拿

子,觀測電子的散射推算半徑。兩方法

可獲得更深一層的理解。

尺量測即可。但如果測量對象改為質子

所得到的半徑接近,約 0.876 飛米(fs, 10-15 公尺)。2010 年,德國馬克斯普朗 克量子光學研究所(Max Planck Institute of Quantum Optics)以緲子氫(muonic hydrogen)作為測量的新方法,結果顯示

N. Bezginov et al., A measurement of the atomic hydrogen Lamb shift and the proton charge radius, Science, 2019.

(proton)呢?量測方式可能更為複雜, 且答案難以釐清。因此,此問題被稱為質 子半徑之謎(proton

radius puzzle),時

至今日尚未解開。過去一直有科學團隊試

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專欄文章

低咖啡因咖啡如何產生? Take Home Message 早晨喝杯咖啡,為一天的工作拉開序幕,已經是很多人每天的儀式,甚至 品評咖啡蔚然為一種社交活動。然而,令很多人困擾的問題是:雖然喜愛 咖啡的獨特氣味,但卻不希望咖啡太過強烈「提神醒腦」的功能影響日常 生活,低咖啡因咖啡(decaf coffee,又稱低因咖啡)的市場於焉誕生!然 而,這樣一杯咖啡究竟是怎麼產生的?

林宇軒 從學術象牙塔逃離的化學 系畢業生,樂於分享科學, 在科學傳播的世界練功, 希望和大家一起領略科學 的力與美。

低因咖啡不是 21 世紀才有的需求

啡。而羅布斯塔豆具有強烈的氣味與苦味,因此常製成混

咖啡因的提神效果可說是人們離不開它的主要原因。咖

合咖啡或即溶咖啡,其全球生產量將近 40 %。此外,阿

啡因是一種中樞神經興奮劑,攝取咖啡因能使人不易感

拉比卡豆大約含有 1.2~1.5%的咖啡因,而羅布斯塔豆則

到疲累,還有提高注意力、減輕疼痛等效果。然而,咖

是近兩倍,約 2.2~2.7%。二戰後越來越多用羅豆製成的

啡因具有輕微的成癮性,讓人越來越不容易有提神效果,

咖啡產品,但也因為咖啡因含量高而容易使消費者感到不

最終導致攝取過量,因此造成心悸或影響到睡眠,這也

適,許多生產商才開始投注資源開發低因咖啡產品。

是為何低因咖啡成為越來越多人的選擇,消費者不僅可 以適度攝取咖啡因,又能享受咖啡的香氣。

用萃取法去除咖啡因 低因咖啡的製程大多是各家公司的商業機密,不過還是能

其實去除咖啡因的咖啡並不是 21 世紀才有的需求,早在

從已公開的文獻資料和專利,得知常見的低因咖啡製造方

20 世紀初,來自德國、也是全球第一間賣低因咖啡的企

式,只是其中的細節不得而知。常見去除咖啡因的方式都

業 Kaffee Hag(後來被美商併購並改名為 Café Hag)便

是使用「萃取法」,一般會先將生咖啡豆萃取去除咖啡因

已開發這項產品,只不過當時喝低因咖啡的人不多。直

後,再進行乾燥、烘焙。常見的萃取方法大致可分三大

到第二次世界大戰結束後,一種咖啡因含量較高的咖啡

類:溶劑萃取法(solvent decaffeination)、超臨界流

豆──羅布斯塔豆(Coffea arabica)崛起。然而,由於

體萃取法(CO2 decaffeination)以及水處理法。

羅豆大量使用,很多人受不了高濃度咖啡因飲料,使低因 咖啡的需求大增。

溶劑萃取法 在 70 年代前,商業化量產販售的低因咖啡,只使用溶劑

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, 生活中常見的咖啡大多來自阿拉比卡豆(Coffea arabica)

萃取法(圖二)。在那之前,科學家尚未清楚了解各種

其全球生產量大約佔 60 %,因為其所泡出來的咖啡具有

溶劑對人體的影響,因此許多現在認為對健康有疑慮或

多樣的香氣與豐富的酸味,所以大多製作成各種精品咖

有致癌風險的溶劑都曾被廠商拿來萃取咖啡因,包括苯、

SCIENCE MONTHLY 2019.10


淺移默化

氯仿與四氯化碳等,不過最常見的萃取溶劑還是二氯甲

種氣味分子,煮咖啡豆的水再另外與溶劑充分混合,讓

烷和乙酸乙酯。

咖啡因溶入溶劑中,去除溶劑後再用剩下的水沖洗生豆 好讓氣味分子能再度回到豆子中,最後再瀝出、烘乾。

根據處理步驟的不同,溶劑萃取法可分成直接溶劑萃取 法和間接溶劑萃取法兩種。由於咖啡因在豆子內和綠原

說到咖啡因萃取溶劑,二氯甲烷在 70 年代前可說稱霸

酸(Chlorogenic acid, CGA)結合,因此在開始萃取

了低因咖啡產業,是公認最好用的溶劑。除了萃取成效

前,需先將乾燥的咖啡豆吸飽水份使兩者分離,才能有

相當不錯之外,其無色、沸點 39.6 °C 容易揮發,又不

效地將咖啡因分子溶出。直接萃取法是直接將乾燥的生

易燃燒的特性,使得製程相當有效且安全。但諷刺的是,

咖啡豆以水蒸氣蒸煮濕透,再將生豆浸泡在溶劑中,待

二氯甲烷最後被屏棄不用的原因,並不是因為發現可能

溶出咖啡因後再取出並加熱,使溶劑和水分揮發掉;而

具有致癌性,而是當年被懷疑可能是臭氧層破洞的元兇

間接萃取法則是將生豆放入熱水中煮,溶出咖啡因和各

之一。

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專欄文章

好用、好看又好吸收- 是黑曜岩還是美岩社?

涂家綸 現就讀於臺灣大學 地質學系,是個熱 愛石頭的孩子。

Take Home Message 黑曜岩(obsidian)在眾多岩石家族當中,可謂頗負盛名。如果你是 《當個創世神》(Minecraft)〔註一〕 這款遊戲的玩家,遊戲中難以

破壞的黑色方塊想必讓你印象深刻吧!就算沒有玩過《當個創

世神》,我們也常看到市面上各式各樣由黑曜岩製成的產品, 如首飾、刀械和土壤改良劑等。究竟,黑曜岩是個什麼 樣的岩石?它從何而來?有哪些種類?有什麼用途?

一塊典型的黑曜岩。(By Ji-ElleIt - Own work, CC BY-SA 3.0, Wikimedia)

黑曜岩是怎麼形成的? 岩石通常被分為火成岩、沉積岩與變質岩三種, 而黑曜岩就屬於第一種。

火成岩是由熔融的岩漿冷卻、結晶之後所形成; 冷卻時間的快慢,對於火成岩的產狀有著非常大 的影響。岩漿的冷卻時間越長,其中的物質就有 越多的時間緩緩集結,形成越大的結晶;反之, 若冷卻時間很短,則岩漿中的物質就只能形成微 小的結晶,甚至無法結晶。決定冷卻時間的關鍵 之一,便是岩漿的分布:如果岩漿只有侵入地殼 且未噴出地表,在地底受到較高的地溫梯度以及 較差的熱傳導,而有較長的冷卻時間,這種火成 岩稱為「深成岩」,如花崗岩(granite)、輝長 岩及閃長岩;若岩漿噴出、並接觸至相對低溫的 地表而快速冷卻的火成岩則被叫作「火山岩」或 「噴出岩」,包括流紋岩、安山岩、玄武岩等。

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黑曜岩的野外露頭,黑曜岩常出現於熔岩流(lava flow)的外緣,這是由 於岩漿流動時,位於外緣的岩漿會率先接觸低溫的地表所導致。(By © El

Grafo / CC-BY-SA-4.0, Wikimedia)


物換星移

以常見的花崗岩為例,其為岩漿在地下深處緩慢冷卻形

著發達的貝殼狀斷口。目前,世界上黑曜岩的主要產地

成,因此岩漿中的雲母、角閃石等礦物有足夠的時間結

有祕魯、美國和墨西哥。

晶,形成肉眼可見、彼此緊密鑲嵌的構造。而黑曜岩, 則是由岩漿極快速冷卻後所形成的玻璃質(glassy)火成

後天環境改變黑曜岩的命運

岩。由於冷卻時間非常短,使得當中的原子或離子無法

儘管黑曜岩都是因為岩漿快速冷卻所形成,但仍然會因

整齊地聚集,並排列成規律的結晶物質。也因為這種特

形成時冷卻時間和岩漿成分的細微差異而有許多獨特的

性,黑曜岩的質地十分接近玻璃,相當易碎,同時也有

樣貌,以下就讓我們來看看幾種特別的黑曜岩吧!

阿帕契眼淚(Apache Tear) 阿帕契眼淚這個浪漫的名字,屬於一種產於美國亞利桑納州的卵石狀黑曜岩, 多由富含二氧化矽的熔岩所形成,常與珍珠岩(perlite,為一種酸性噴出岩) 共生。關於阿帕契眼淚的成因,目前推測是在火山噴發時,黑曜岩接觸到 溶有其它礦物的滾燙鹼性水溶液,此時黑曜岩發生了「熱液換質」的作 用,使得原先的黑曜岩轉變為珍珠岩,而最後留 下來的卵石狀黑曜岩,即成為我們所 見的阿帕契眼淚。 (https://flic.kr/p/5t7fPT)

雪花黑曜岩(Snowflake) 雪花黑曜岩的成因,與「去玻化作用(devitrification)」 有密切關係。去玻化作用是什麼呢?舉例而言,玻璃和黑曜 岩一樣是由雜亂無章的細小結晶所組成。但若玻璃在形成後 繼續停留在適當的溫度下,那原先玻璃當中混亂排列的二氧化 矽分子會逐漸結晶,這種現象即為去玻化作用。同理, 雪花黑曜岩正是在形成後受到溫度的 影響,使得黑曜岩當中部分的二 wn work Inaglory - O en ck ro B y B ( ikimedia) BY-SA 3.0, W

氧化矽分子逐漸結晶,進而 形成放射狀、如同雪花般 的方矽石結晶而得名。

彩虹黑曜岩(Rainbow)

雪花黑曜岩獨特的外

中包含了非常微小的磁鐵礦晶體,使得光線產生

em

式各樣美麗的珠寶首飾。

彩虹黑曜岩具有艷麗光澤,這是由於彩虹黑曜岩

( By M

觀,使它常被加工為各

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ork, CC BY 3.0

im , Wi k

edi

a)

干涉因而形成類似泡沫般彩虹狀的七彩紋路。

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? 啥 衝 喜勒 ) (臺語

COVER STORY

盡夜喧囂 燈火通明 早些時期,攤販匯聚形成市集,為今日夜市的雛形。 隨著時代的變遷,這潛藏在社會發展下的「灰色經濟」, 已成為人們生活與內心中不可或缺、抹滅的「庶民文化」。 現在,就一同從翰墨中體驗那夜市,於文字間探究其知識。

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這個好

吃嗎 ? ( 吞口 水

? ?

?

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COVER

漫談夜市美食小確幸─ 肉品篇 Take Home Message 夜市美食包羅萬象,光是肉料理就有許多不同種類與烹調 的方式。本文將針對夜市中的肉品進行科學性的探討,並

(Shutterstock)

提供讀者如何在逛夜市之餘也能吃得健康、開心。

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劉建功

元培食品科學系

助理教授。


02

STORY

仔細探究臺灣觀光資源時,不禁會

低,健美訴求者宜少食。

聯想各地的夜市。夜市中的攤位多 元,不過在各大大小小的夜市中,

衛生機關為保障國人食用油炸食物的

卻經常可以看到鹹酥雞、沙威瑪和

安全,制定餐飲業油炸油稽查管理原

牛排等商家的身影,可見其市場與

則,說明油炸油品質達到下列指標須

魅力之大。

立即換油。其中包括(1)發煙點低 於 170° C;(2)油色深、具油耗味、

別說沒吃過──雞排

黏漬且泡沫多、大,有顯著異味且泡

1990 年代末出現的雞排,由於食用

沫面積超過油炸鍋的;(3)酸值超

方便及容易飽足因此迅速攻占各夜

過 2.0 mg KOH/g;(4)油炸油內

市,成為庶民小吃,更曾經有報導

的總極性物質含量達 25 %以上。稽

指 出, 臺 灣 一 天 要 吃 掉 25 萬 片 雞

查員現場稽查會依照食品安全衛生管

排。近年來,口味更是不斷的推陳

理法規定,若違法則依違反該法來裁

出新,從灑上辣椒粉的辣味雞排到

罰。所以,消費者評估油炸油品質端

改以灑五香粉、海苔粉、芥茉粉和

賴目視觀察來判斷,包括色澤、黏稠

蔥粉等雞排。另外,還有以蜜汁醃

度與油的發煙點,色澤以淡色、黏稠

漬或塗抹的蜜汁雞排、包覆起士內

度愈低和未發煙者為佳。

被欺騙的疑慮。幾經周旋後,衛福 部食藥署頒布(重組肉品名標示原

餡的起士雞排、以炭烤方式調理的 炭烤雞排等。

(Shutterstock)

夜市肉排是否能食?

則),強制要求標示重組肉的相關說

重組肉的秘辛

明。其中,原本的標示規定如下:

一般來說,雞排,屬炸雞的一種,

市面上販售的重組肉,有各種類型的

一、本規定依食品安全衛生管理法

其作法是先以醬料醃漬雞胸肉入味,

肉排,包含魚排、豬排、牛排或混合

第二十二條第一項第十款及第

接著包裹麵包粉或地瓜粉下鍋油炸,

肉排,除此之外,漢堡肉、火腿肉和

二十五條第二項訂定之。

起鍋後再灑上胡椒鹽,裝進防油紙

魚乾等也都屬於此範疇。重組肉,是

袋內保溫隔熱食用。油炸能使雞排

將分散的肉重新組合成型,使其外觀

迅速加熱,讓肉身均勻受熱。雖然

上有完整肉塊(片)或原肉的樣子。

雞胸肉為非重組過的原肉,不過,

重組製造方式有塊狀、碎片和撕開後

即使炸完之後瀝油,其熱量仍然不

重組等方式,其中,以塊狀重組最常 見。塊狀重組可以模仿出和原肉相近 的組織質地口感,即使此重組肉外觀

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二、本規定所稱重組肉食品指以禽 畜肉或魚為原料,經組合、黏 著或壓型等一種或多種加工過 程製造之產品,且該產品外觀 易造成消費者誤解為單一肉

( 魚 ) 塊 ( 排、片 ) 之產品。

本就極似原肉;碎片重組是將碎肉或

三、包裝重組肉食品應以中文於品

肉屑重組製成,便宜但無法有天然肉

名顯著標示「重組」、「組合」

的纖維結構;撕開後重組則會有肉品

或等同之文字說明,並加註「僅

肌肉組織纖維的質地,但所需技術和

供熟食」或等同字義之醒語。

成本都較高。 針對直接供應飲食的場所,如餐廳、

超好 G 排吃

2014 年,曾有知名餐廳使用重組肉

小吃店或夜市攤商等,則應該在菜單

牛排,卻未事先告知而讓消費者有

或供應飲食場所明顯揭露「重組」事

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43


COVER

欽點夜市中的銅板美味─ 加工食品篇

Take Home Message

在食方面,包括三餐、飲料、和零食等,也囊括對於

在臺灣的夜市美食中,除了澱粉和肉類食物外,

食物的製造販賣與管理。另外,現代人常將吃作為生

構築夜市邊走邊吃文化的,是各式各樣的小食點

活中的一部分,也是在追求幸福時的一小確幸。因此,

綴。透過此文,將一一解析夜市攤販中常見加工

在民生方面,食,也可說是被視為最重要的部分。

人在生活中有六大需要,包括食、衣、住、行、育、樂。

食品的製作與成份。 在臺灣,著名的夜市文化,也撐起人民的食。夜市中 販賣各式各樣的美食,對於喜好美食的消費者,會被 其美食所吸引,而這些美味的夜市小吃,背後一定有 其吸引消費者的特點,包括外觀、美味、香氣、質地 口感及地方特色等。夜市美食當中,除有以動植物原 料直接料理外,也有一些加工產品,透過調理讓其更 黃健政

嘉義大學食品科學系

副教授。

美味,以獲得消費者的青睞。儘管如此,在美食當前, 消費者應該要了解這些美味食物背後的加工製程原理 與背景來源。

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SCIENCE MONTHLY 2019.10


04

STORY

加工食品的大小事

和腥味後,離心脫水、成型冷凍。

蒲鉾(かまぼこ,圖一),中文翻

常見的夜市加工產品,主要有魚板、

製作此類產品時,可添加 2~3 %食

譯為魚板或魚糕,是日本一種以魚

魚蛋(丸)、豬血糕、鴨血、百葉

鹽,經擂潰或快速攪拌,將魚肉組

漿為原料製成的食品,僅添加 3~5%

豆腐和芋粿等,這些加工產品以蛋

織中的鹽溶性蛋白質溶解,再利用

的馬鈴薯澱粉,所使用的魚是白身

白質或碳水化合物為原料所製作而

魚肉中的肌肉纖維蛋白質溶出作為

魚,其肉為白色,有別紅色的赤身

成,蛋白質與碳水化合物都是大分

加熱蛋白質的凝膠,成保水又具彈

魚。將魚肉搗碎磨成糊狀後,置於

子聚合物,其中蛋白質分子同時擁

性的主力。

無氣味的木板上或以容器成型,經 過蒸或烤等工序即製成。

有親水基團與疏水基團,一端可親 近極性的水分子,另一端可以親近

若魚肉不新鮮或蛋白質已變性,則

非極性的油脂,為兩性分子化合物。

做不出彈性好、質感佳的品質,並

魚蛋(圖二),為香港、澳門與廣

因此,其功能性有溶解性、吸水性、

且為防止擂潰與快速攪拌時溫度上

東地區的稱呼,一般稱為魚丸,是

吸油性、加熱凝固性、乳化性和起

升,造成蛋白質變性,影響膠體彈

用擂潰的魚肉添加油脂與澱粉製成。

泡性等性質,因著參與分子與分子

性,必須控制在低溫。一般操作完

上述產品因保存因素,絕大部分都

間作用力不同,包括靜電吸引、氫

畢時,擂潰魚漿必須在 10 ° C 以下。

會以 -18 ° C 冷凍方式保存,以延長

鍵、疏水鍵、離子鍵和雙硫鍵等,

此外,煉製品生產時,會添加非肉

販售期。

而有不同的性質。

類蛋白質,如黃豆蛋白質和雞蛋卵 蛋白等,增加蛋白質濃度,使產生

鎮鍋之寶──豬血糕、鴨血

碳水化合物主要分子為親水型的基

蛋白質交互作用,形成更適當的網

眾多夜市美食中,又以豬血糕和鴨

團,透過碳水化合物加熱糊化、增

狀結構,增強其膠體強度;添加動

血等,最廣泛受消費者喜愛,除產

稠和冷卻形膠等特性製備而成,參

植物性油脂如豬油和葵花油等,則

品口感外,另業者佐以花生粉、香

與的鍵結大多只有氫鍵。這類性質

是希望藉由快速攪拌產生乳化作用,

菜,別有一番滋味。業者在販售此

可受內在蛋白質、碳水化合物分子

改善香氣和適口性;添加碳水化合

產品時,於加工廠已製成豬血糕、

種類與外在環境因子如食鹽濃度、

物如馬鈴薯澱粉和樹薯澱粉等,則

鴨血等凝固狀態,此類產品是利用

溫度、酸鹼度、離子種類與濃度進

是作為增量劑與蛋白質間作用,使

血液凝固與蛋白質加熱凝膠特性,

而影響其鍵結和功能性質。以下,

凝膠時能有效將水分保留煉製品中。

使有適當的凝膠強度。在屠宰豬、

就來一一分析各種加工食品的製作。

最後,添加抗凍澱粉則可改善冷凍

鴨等動物時,若要做成食用血液,

離水問題,增加消費者接受度。

其所收集的設施、設備和作業程序,

圖一:日本典型的蒲鉾,不過現今樣式已

圖 二: 起 源 於 香 港 的 街 頭 小 食 ── 魚 蛋。

多樣化,並不限於此形狀。(Wikimedia)

(Shutterstock)

鹹酥雞、關東煮好朋友── 魚板、魚蛋(丸) 魚板、魚蛋(丸)俗稱煉製品,主 要原料是新鮮魚肉或冷凍魚漿,新 鮮魚肉組織中主要含有水溶性的肌 漿蛋白質、鹽溶性的肌肉纖維蛋白 質和不溶水、食鹽的肌基質蛋白質; 而冷凍魚漿主要含有肌肉纖維蛋白 質,是將魚肉經水洗、去除肌漿蛋 白質、肌基質蛋白質、血色、雜物

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食 美 市 夜 ! 答 快 問 亂 第 問

1

COVER

李依庭

默避開紫色的、刨冰選料一定 要有紅白湯圓,本刊主編。

Q 珍珠奶茶中的特有 QQ 口感從何來? A 主成份為澱粉,通常由樹薯(Cassava)或馬 鈴薯等澱粉凝製而成。

買雞蛋糕時手槍造型

絕對是首選、吃地瓜球時會默

我超 Q

查市售的澱粉類產品,發現檢驗出 未經食藥署核准使用的食品間接添

無論是探討臺灣的飲食歷史或夜市文化,不可不提及的飲

加物 ——順丁烯二酸酐或順丁烯二

料絕對就屬起源於 1980 年代的珍珠奶茶(bubble tea)

酸(Maleic acid)。追本溯源後發現,

了。在現泡奶茶中,加入一匙匙粉圓,炎炎夏日來一杯,

不合格產品皆為上游廠商在化製澱粉中添加

立刻沁入心脾,也因如此,它的出現迅速擄獲臺灣人的

順丁烯二酸所導致。由於添加後的產品口感會更為 Q 彈且

心,街訪小巷隨處都可見其蹤跡。如今,已不只深受臺灣

久煮不爛,於室溫無密封的環境下又可防腐,使得珍珠奶

人的喜愛,更在亞洲掀起一股珍珠炫風,甚至風靡全球。

茶中的要角之一,粉圓,也淪為此事件的受害者。

蔚為喜愛的原因之一在於茶飲中的粉圓在口中咀嚼時帶來

除了非法添加物的使用外,粉圓的防腐劑過量問題也時常

的獨特口感。一般來說,大多數的珍珠、波霸或粉圓主成

能在各項食安抽查中發現。為了確保存放過程中粉圓的品

份為樹薯粉、水和糖加工製成,有些則使用馬鈴薯粉或地

質,降低可能發生劣變或滋生微生物造成腐敗,因而添加

瓜粉等不同澱粉種類。而吃起來 Q 彈則是來自於其澱粉特

防腐劑來抑制微生物生長,延長其保存期限。然而,所

性,經加熱煮熟後所富有的特殊口感。

使用的劑量應遵照〈食品添加物使用範圍及限量暨規格標 準〉的規範,若過量將可能對人體帶來危害。

儘管現今在臺灣常見的名稱為珍珠奶茶,不過,追溯其歷 史可發現,當年是將粉圓加入奶茶中,因其晶瑩剔透似珍 珠而取其名珍珠;爾後又因大小不同,遂有大顆稱波霸、 小顆為珍珠之分。不僅如此,順著這股風潮,業者也陸續 推出許多特色粉圓,像是沖泡熱水數分鐘後就能食用的即 食珍珠、粉圓中加入紅豆的包心粉圓或不同原物料做成特 殊口味或顏色的特色珍珠等。 然而,天然的澱粉在經過高溫與長時間的烹煮後會產生高 黏度,但冷卻後卻會迅速變硬,破壞其口感。因此,市售 珍珠為了增加其 Q 彈性,會添加使用天然原料製成的修飾

第一問之番番外

奶茶的進化之路 臺灣早期的珍珠奶茶,所使用的奶茶大多是利用紅 茶加上粉狀奶精(Non-dairy creamer)和高果糖糖 漿製作而成。粉狀奶精不僅熱量高,富含反式脂肪酸, 更可能增加罹患心肌梗塞、動脈硬化等心血管疾病的 機率;再加上主成份為化學合成糖澱粉的糖漿,攝取 過量會導致尿酸過高,而罹患糖尿病、脂肪肝等疾病。

澱粉,如玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、木薯澱粉或小麥澱粉等 天然澱粉,讓珍珠吃起來更有嚼勁。 不過,2013 年,臺灣爆發毒澱粉事件,衛生福利部食品 藥物管理署(Food and Drug Administration, MOHW)抽

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隨著社會對健康的要求日益提高,現今的珍珠奶茶 發展出以健康為取向的飲品,使用鮮奶取代奶 精,並用黑糖或蔗糖取代高果糖糖漿,更 有業者研發無添加修飾澱粉、防


STORY

第 問

2

Q A

地瓜球為什麼一直壓一直壓, 卻反而體積越澎大、口感越 Q ?

我悶

Q Q 兄弟

油炸時,擠壓出吸附油脂的實心地瓜球,讓 空氣不斷進入球體中,使其膨脹並有具澱粉 特性的 Q 感。

在臺灣大大小小的夜市中,一定都能看到販賣地瓜球的攤

地瓜球是地瓜與粉類搓揉而成的麵團,揉製過程中會有空

位,不過,逛著逛著有時會發現,明明都是販售地瓜球,

氣進入,因此,一開始下鍋加熱油炸時,必須先靜置讓油

某一攤位前大排長龍、門庭若市,但在相隔不到幾公尺的

附著在球體表面定型,此時球體會因先前揉麵糰時留下的

另一攤卻門可羅雀、乏人問津。當然,造成此現象最大原

空氣造成些許膨脹。確認油皆均勻分布於球體後,接著再

因在於美味,而地瓜球美味的關鍵就來自其大小與口感。

不斷擠壓地瓜球,將剛才球體所吸收的油壓出,讓空氣進

製作地瓜球的材料主要有地瓜、地瓜粉(或太白粉)和糖,

入球體中不斷膨脹,形成外酥內 Q、空心的地瓜球。

如同前述的珍珠,加入地瓜粉也是為了使地瓜球越 Q 彈,

由於地瓜球中間為空氣,因此,炸好後的地瓜球在接觸空

但若加入過多,則會使麵糰越乾,炸出口感偏硬的地瓜

氣後,酥脆外皮與空氣中的水氣接觸後會軟化,變成塌

球。此外,三者間不同比例也是影響地瓜球下鍋和起鍋時

陷、不飽滿的形狀,體積也會明顯地萎縮,酥脆口感更不

的口感,所以,如何調配出黃金比例就得考驗各攤販的功

復在。所以,趁攤販起鍋時購買和當下食用會是最佳的賞

力,也可說是各店家的獨家秘方。

味期。

地瓜球之所以能成為臺灣一項經典夜市小吃,最吸引人的

地瓜球,是一項流傳臺灣已久的傳統小吃,但是,近年來

原因之一是從下鍋前的實心球體,經過高溫油炸、不斷擠

也有業者加入各種小巧思,改良出加入卡士達醬的爆漿地

壓後,形成酥脆、Q 彈口感的空心球體,而這其中的原理

瓜球和包有紫地瓜或黃地瓜內餡的雙色地瓜球等。儘管仍

在於利用油的溫度與空氣之間的變化。

稱作地瓜球,但製作方法與吃起來的口感已和傳統地瓜球 大相徑庭。畢竟,外酥內軟、甜甜 QQ 且呈空心狀的地瓜 球,才能感受其衝突下的箇中滋味。

第 問

3

Q 不只是為拉而拉之印度拉茶 為什麼要拉? A

為了讓茶粉、煉乳和熱水充分混合,不僅提 升奶香氣,也能增加入口時的滑順感。

雖稱作印度拉茶,但卻是起源自移民馬來西亞的印度人, 腐劑或人造色素 等添加物的各種珍 珠。儘管可能在口 感上稍不及最原始 的美味,但卻能減 少對身體帶來的 負擔。

也因此,在臺灣夜市中的印度拉茶,其實是一種馬來西 亞飲品。而「拉」這個動作,則是為了讓茶與煉乳充分 混合,在反覆的過程中乳化。一般認為拉得越長、起泡

要更香濃

好喝!

越多,味道會更加滑順且激盪出更香更濃的乳香。 至於臺灣夜市中的印度拉茶為什麼要裝在黑色塑膠袋中, 不要問,因為筆者也不知道。

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精選 文章

磁力線到規範場- 從廣義相對論到規範對稱 談場論發展 Take Home Message 近代物理發展的故事篇章很大部份是由場(field)擔綱主角演出,從法拉 第(Michael Faraday)的磁力線與馬克士威(James Clerk Maxwell)的 電磁場論拉開序幕,隨後登台演出的愛因斯坦以彎曲時空的幾何學重新 詮釋重力場,壓軸出場的是貫穿當代基本粒子理論的核心概念──規範場 (gauge field)。《科學月刊》597 期〈磁力線到規範場-從法拉第到狹義 相對論談場論發展〉一文中已向讀者介紹場論在 19~20 世紀初期的初步

張峻輔

清華大學高能理論物理

博士、高雄中學物理科教師,開

研究概念,本文將從愛因斯坦的廣義相對論出發,逐步勾勒出近代場論

設《夸克、黑洞、相對論》課程,

的中心思想──對稱性支配交互作用(symmetry dictates interaction)。

講授粒子物理學與相對論。

愛因斯坦的重力場

如同若事先知曉電磁學定律必須滿足勞倫茲協變性,在很

在狹義相對論之前,物理學家研究自然的方法是先操作實

大程度上可由此推導出馬克士威方程式一樣,當然難度是

驗,而後將觀測結果歸納成經驗公式,再從方程式中發

相當的高。

掘自然隱藏的對稱性,例如電磁現象中的勞倫茲協變性

62

(圖一)。對稱性之於物理定律的發現無關緊要,僅是潛

此倒轉研究手法知易行難,因為基本上不可能事先知道大

藏於方程式之中的美感,有最好,沒有的話也無損於對

自然選取何種對稱性決定方程式的樣貌,理論學家只能先

自然偉大設計的讚嘆。然而透過愛因斯坦與閔可夫斯基

猜測大自然偏好何種對稱美,寫下對應的方程式,並且寄

(Hermann Minkowski)在狹義相對論的工作中,物理

望實驗學家日後能找到預測的現象;其中,愛因斯坦猜測

學家首次發現研究自然的手法可以把圖一的順序倒轉,如

大自然審美觀的能力被公認為第一把交椅,也是成功執行

果能掌握自然設計中底層的對稱性,原則上可由此定義出

此倒轉研究手法的先驅。如前所述,狹義相對性原理只要

基本方程式的形式,再根據方程式搜尋尚未發現的現象,

求物理定律在慣性坐標系間的勞倫茲變換下維持不變,對

SCIENCE MONTHLY 2019.10


精選 文章

圖一:電磁學的實驗結果被歸結成物理定律,表達定律的方程式顯現自然設計中隱藏的對稱性。

圖二:愛因斯坦猜測自然設計具有廣義協變的對稱性,據此推導出重力場方程式,再從中預測尚未發現的現象。

此不甚滿意的愛因斯坦從 1907 年開始,試圖將該原理的

中說道:「一旦有了足夠強的數學條件,不用太多的經驗

適用對象從慣性系推廣至任意坐標系,稱為廣義相對性原

知識就足以建立起一項理論。」雖有不少物理學家對此番

理〔註一〕。透過這樣的推廣作出發點,盼能發現嶄新的物

說法不表認同,但此話的確是圖二的最佳註腳。

理定律,廣義協變原理加上「物質的重力質量等於其慣性 質量」的等效原理,最終指引出一個全新的重力理論,即

魏爾的規範場

廣義相對論(圖二)。

其實不論是勞倫茲協變性或是廣義協變性,均屬於一種時 空對稱性(spacetime symmetry),要求物理規律在時空

從圖一與二可看出愛因斯坦創建廣義相對論的歷程完全不

坐標的變換下維持不變,然而自然界尚有一種潛藏的更加

同於狹義相對論。在狹義相對論之前,電磁學的實驗事實

抽象的對稱性,稱為內稟對稱性(internal symmetry),

早已擺在眼前,馬克士威也整理出相應的方程式,只待明

率先發現內稟對稱之美的是與愛因斯坦友好的德國數學家

眼人指出其中隱藏的時空對稱性;然而廣義相對論完全是

魏爾(Hermann Weyl,圖三)。魏爾醉心廣義相對論中關

由相信自然須滿足廣義協變原理出發,憑藉數學推導找出

於方程式在任意坐標變換下仍維持不變的對稱美,致力於

基本方程式,再指引實驗學家尋找對應的現象,此研究方 法必須對自然的對稱美具有卓越洞察力才能成功。

其實自從倒轉研究得到廣義相對論後,愛因斯坦對物理學 的研究想法也與之前大相逕庭,他越來越仰賴數學邏輯的 引導,日漸拋棄他從實際現象汲取經驗法則的習慣,希望 能再次複製廣義相對論的成功經驗於統一場論的工作,他 在晚年撰寫的《自傳筆記》(Autobiographical notes)

圖三:規範場的創建者魏爾。 ( ETH Zürich, CC BY-SA 3.0,

Wikipedia)

Vol.50 No.10

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追憶年華 科學月刊 1970 年代,在美國的臺灣留學生,將對學術知識的渴求,轉化成自身熟悉的

50

文體撰寫。在一顆顆緊密排列的鑄字背後,轉印成一本本的《科學月刊》,記 錄著當年珍稀的新知。50 年後的今日,印刷技術不再是制式的活版印刷,更

週年回顧 遑論細數這 18000 多個日子裡,科學的容貌也已悄然發生變化……

突然快轉的時鐘— 波霎週期的異常變化與星震 在滿天的星星裡有一種特別的星球,它們用極其穩定的週期發 出一閃一閃的無線電脈衝,如同 GPS 衛星,天文學家稱這種星 張祥光

清華大學天文研究所

與物理系教授,曾任中華民國 天文學會理事長,研究領域為 高能天文物理。

球為波霎(pulsar),也可稱為脈衝星。波霎最先是由英國劍 橋大學的貝爾(Jocelyn Bell)和其指導教授休伊什(Antony

Hewish)在 1967 年所發現。因為當時無線電波已經廣為通訊 使用,所以偵測到從外太空的宇宙深處傳來有規律的無線電訊 號時,一開始很難不與外星文明產生聯想,更把最早發現的幾 個波霎以「小綠人(Little Green Man)」的名稱來編號呢! 到目前為止,總共約有 2700 個波霎被發現。每個波霎都有一個 自己的週期,這些無線電脈衝的週期長短從一、兩毫秒到好幾

︽科學月刊︾第

秒都有。每個波霎的週期都緩慢地變長,但變化率極小,大多 是每秒增長千兆分之一秒的數量級,也就是每 3000 萬年才會增 長 1 秒。因此,波霎的週期非常穩定,大概是宇宙中最精準的 時鐘了。

期封面︒ 10

波霎真面目──原來是中子星 波霎究竟是什麼樣的星球呢?根據週期長短及其極緩慢增長的 現象,天文學家一般都認為波霎是快速旋轉且帶有強磁場的中 子星(圖一)。中子星是由大質量恆星演化到最後,經過超新

掃一下 QR code,

星爆炸事件所遺留下來的星球。事實上,滿天星斗其實都是像

就能回顧《科學月刊》1970 年

太陽一樣的星球,在星球內部核心處進行著核融合反應,提供

10 月號的〈關於星震〉!

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SCIENCE MONTHLY 2019.10

發光發熱所需要的能量。


圖一:波霎示意圖。圖中顯示中子星的自轉軸並不一定與磁軸重疊, 此轉軸的差異導致中子星自轉時,出現週期性的無線電脈衝信號。

圖一:波霎示意圖。圖中顯示中子星的自轉軸並不一定與磁軸重疊,此轉軸的差異導致中子星自轉時,假如地球是在磁軸掃過的方向上,則會 觀測到週期性的無線電脈衝信號。

這些星球因為在天上的位置相對固定,所以稱為恆星。

分密度則高到連原子核的界線都擠破,大量的質子與電

各種核融合反應的燃料會耗盡,因此恆星從形成之後,

子也都結合成中子,形成由中子組成的中子星。中子星

就如同人的一生,隨著時間推展,因結構與物理狀態的

的組成非常緻密,大約有一、兩個太陽質量,但是半徑

改變,產生不同的樣貌。與太陽類似質量的恆星演化到

卻只有 10 公里左右,如同把整個太陽壓縮到一個都市

最後,會變成一個白矮星;而質量較大的則會發生超新

裡,密度極高且表面重力極強,光是一小湯匙的水就重

星爆炸事件,形成一個中子星;質量更大的,就有可能

達 100 萬公噸!

變成黑洞。因篇幅有限,筆者將白矮星與黑洞留待他日 再敘,以下就只談談與本文主題有關的中子星。

另外,中子星轉得很快,重力塌陷時就像是原先張開雙 臂的溜冰選手把手收回,使自身旋轉速度提升。雖然確

中子星大解密

切的機制仍有待釐清,中子星形成的時候,也會產生極

大質量恆星演化到最後,核心會產生一個大鐵核。進一

強的磁場,其表面的磁場強度大約是地球表面的一兆倍,

步的重力塌陷,使得外部的物質爆開,而中間的核心部

有些甚至可高達 1000 兆倍。

Vol.50 No. 10

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科學月刊試閱版2019-10月號 598期-透視暮色後的夜市  

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