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616 2021 4 月號

從 ���� 沃德箱

福爾摩沙衛星五號

玻璃瓶罐

魚形玻璃器皿

開始的

����

西元�世紀

西元前��世紀

��世紀

虎克的顯微鏡

Life in a Glass World from Zero

生活 玻璃

從玻璃的前世今生, 西元��~�� 看它如何影響世界。 柱狀模製玻璃碗

���� 伽利略 溫度計

現代版

焦點評論

重大突破又來了?

科學傳播如何帶來好觀感?

經典專欄

科學×打滾

我們有辦法預測嗎?

喜歡在馬糞中打滾?

地震來襲前,

大貓熊為何

NT$249 ISSN:0250-331X

9

770250

331001

04


Contents

2021 APRIL

玻璃的前世今生

改變世界的材料 ! 那些你可能不知道的 玻璃故事

14

來自古代的傳世祕方: 古埃及人與古羅馬人

(image via Peakpx)

(Pixabay)

謝育哲 (Flickr-Gary Todd, https://flic.kr/p/K59SuV)

08 10

616

12 玻璃與在地的結合 新竹玻璃工藝館巡禮 謝育哲

(image via Peakpx)

(Photo by Bill Oxford on Unsplash)

18

玻璃與 17 世紀科學的發展 邱韻如

如何製作玻璃? 王冠文

(Image by from Pixabay)

(CC BY-SA 1.0, Wikimedia Commons)

(Photo by Anne Nygård on Unsplash)

24

28

溫室、透鏡與水晶宮

現代玻璃的科技應用

19 世紀科學中的玻璃

臺灣自製的太空級天文望遠鏡鏡片

黃相輔

(Tiouraren, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons)

郭慶祥

SCIENCE MONTHLY Vol. 52 No. 4

1


Contents-2

填問卷.拿新書

News Focus

只要於 2021 年 4 月 30 日前,完

 4 是什麼決定了我們眼睛的顏色?

整填寫讀者問卷調查,就有機

 5 深達一公里的格陵蘭島冰層下,居然有著植物化石?

會獲得世茂出版的新書《微中

 6 狐猴告訴我們的事:想維持愛情長久,並沒有單一公式

子》。 問卷內容請至 reurl.cc/bzNdOv

顯影

32 家牛/游崇瑋 34 向陽名樹—玉山圓柏/植業病 思辨之評

36 振奮人心的突破又來了?科普傳播如何帶給民眾好觀感?/蔡孟利

或掃描 QR code,並詳實填寫, 否則將喪失抽獎資格。 獲獎名單將於 2021 年 5 月 5 日 之前公布於《科學月刊》網站 (www.scimonth.com.tw)。

專 欄

38 數之以理:三體問題對近代數學的影響/陳國璋 42 生生不息:不只是植物!跨「界」天王的藻類家族/張睿昇 48 潛移默化:劃破寂靜的驚天一響 燃燒、爆炸與氧化還原反應/楊水平 52 物換星移:地震預測的成功與不成,行動與不動/陳卉瑄 精選文章

56 輻射壓力/賴昭正 60 骨子裡藏了什麼祕密?關於恐龍胚胎學的二三事/黃大一 66 「屎」上第一的吸引力?大貓熊為什麼愛在馬糞中打滾?/曾文宣 專 訪

70 關於我轉生變成世界屎尿第一人這檔事—楊佩良專訪/羅億庭 青年尬科學

76 奇怪的知識增加了!/鄭國威 書 摘

78 《微中子》

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科學月刊 2021.4

reurl.cc/bzNdOv


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

進入玻璃的異想世界 近期全臺各地水情紛紛拉警報,尤其以中南部最為嚴重。缺水的情況不只造成河 川流量創新低,中南部水庫的蓄水狀況不斷探底,甚至也可能影響新竹科學園區 的半導體產業。根據氣象專家的解釋,今(2021)年嚴峻的水情狀況是由於去

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

(2020)年豐雨期無颱風而導致,可能要等到梅雨期缺水情形才有望改善。因此, 大家平時仍要珍惜水資源的使用。

蔡孟利 蔡政修 執行總監:趙軒翎

在日常生活中,大家慣用的盛水容器材料不外乎陶瓷、塑膠、不鏽鋼、玻璃等。 而在這些材料中,玻璃與我們的生活密不可分。讀者可以試著放下手上的雜誌(或

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 阮明淑 周鑑恆  林秀玉 林宮玄 邱韻如  金升光 金必耀 門立中 

電子閱讀裝置),環顧一下四周有哪些玻璃製品呢?如果你不是處在與外部隔絕 密不透風的地下室,窗戶應該是大家最直覺能聯想到應用玻璃的地方吧!另外, 桌上裝水的杯子可能也是玻璃製成的?最後,也是現代人最熟悉、最常使用的工 具「智慧型手機」,上頭不就有一大片能讓手指滑來滑去的玻璃面板嗎?如果說 玻璃是我們最常見的材料也不為過吧!

紀延平 范賢娟 倪簡白  高啟明 高憲章 張大釗  張敏娟 陳妙嫻 陳彥榮 

但玻璃其實不是現代的產物,早在西元前的古埃及與古羅馬時期,當時的人們就

陳鎮東 單維彰 景鴻鑫 

已掌握製作玻璃的方式。此外,玻璃同時也深遠地影響了科學發展。17 世紀時,

曾耀寰 程一駿 程樹德  黃正球 黃相輔 楊正澤  葉李華 廖達珊 廖英凱 管永恕 劉宗平 蔡兆陽  蔡孟利 蔡振家 鄭宇君  鄭運鴻 韓德生 嚴如玉  嚴宏洋 蘇逸平 編輯顧問:王明蘅 古宏海 朱麗麗

玻璃推動了天文學、物理學、化學、生物學等領域的研究,不論是觀星的望遠鏡, 實驗所使用的容器,或是觀測微觀世界的顯微鏡等,我們都能看到它的蹤跡。一 直到了 19 世紀,玻璃依舊是炙手可熱的材料,當時甚至出現了以玻璃為外觀的建 築物。雖然玻璃帷幕在現代早已不是什麼稀奇的事物,但在當時可說是最「潮」 的設計呢!

吳明進 吳家誠 周延鑫 周榮泉 洪萬生 洪裕宏 胡進錕 孫維新 張 復  張勝祺 陳文屏 陳章波  陳國成 曾惠中 楊玉齡 劉仲康 駱尚廉 魏耀揮 蘇益仁 蘇振隆 主  編:謝育哲

即使是現代的科學研究與科技發展迅速,玻璃也沒有被淘汰,仍是非常好用的材 料。拜科技一日千里之賜,玻璃材料不斷進步。在本期《科學月刊》封面故事番 外篇中,我們介紹了福衛五號上頭搭載太空望遠鏡的鏡片設計。在 21 世紀的今日, 我們除了讚嘆玻璃材料的進化,同時也能自豪臺灣在太空科技元件的技術發展。

編  輯:羅億庭 美術編輯:黃琳琇

話不多說,就讓我們走入玻璃的異世界,探索這片透明材料的故事與祕密吧! 業務部 經  理:李金穗

主編 謝育哲

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

本期為第五十二卷第四期 第 616 期 發行於 2021 年 4 月

地址:106013 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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NEWS FOCUS

狐猴告訴我們的事: 想維持愛情長久, 並沒有單一公式 在自然界中,人類並不是唯一擁有單一配偶親 密關係的物種,某些蝙蝠、狼、狐狸在繁衍上 也屬於單一伴侶制(monogamy)。近期,由杜克 大學(Duke University)研究團隊發表在《科學報 告》(Scientific Reports)中的研究發現,不同物種 間維持長久感情且單一配偶的大腦迴路不盡相同。 在生物學家眼裡,單一伴侶制一直是個謎。雖然約 90%的鳥類對伴侶實行某種形式上的忠誠,但在哺乳 動物中卻只有約 3 ∼ 5%。也就是說,在現行大約 6500 種已知的哺乳動物中,絕大多數哺乳動物屬於開放式關係 (open relationship)。因此長久以來,科學家除了嘗試解開人 類愛情行為之外,對於自然界中單一伴侶制的物種也相當好奇。

我們很專情

的哦!

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3R

12

♡ (*´∀` *) 人 (*´∀ `*) ♡

狐猴(Lemuridae),為靈長類中人類的遠親,主要 分布在馬達加斯加島(Madagascar)上。其中,紅腹狐 猴(Eulemur rubriventer)和獴美狐猴(Eulemur mongoz)是 狐猴科中實行單一伴侶制的物種,雌雄伴侶長期住在一起,共 同努力養育幼年狐猴並保衛自己的領土。 (123RF)

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NEWS FOCUS

看到這裡,不禁讓人想提出一個疑問:是什麼使某些物種在生 物學上傾向單一伴侶,而某些物種則傾向於多配偶關係呢? 過去 30 年來對齧齒類動物的研究指出,牠們在交配過 程中會釋放出 2 種激素,分別是催產素(oxytocin)和 血管加壓素(vasopressin),顯示感情長久的關鍵可 能在於大腦的作用上。 其中,草原田鼠(Microtus ochrogaster)和大多數 嚙齒類動物不同,牠們終生保持同一配偶。研 究進一步比較了草原田鼠和多配偶關係的山地 田鼠(Microtus montanus)、草甸田鼠(Microtus pennsylvanicus)的大腦,發現在草原田鼠大腦的 獎賞系統(reward system)中,這些激素具有更 多嵌合點(docking sites),所釋放的「擁抱化學 物質」(cuddle chemicals)能增強、穩固兩者的 關係。 因此,這次研究團隊將目標轉向與人類親緣關係更 接近的狐猴,並取得 7 種狐猴科,共 12 隻自然死亡的 狐猴,其中包含紅腹狐猴和獴美狐猴。他們使用放射自 顯影像技術(autoradiography)觀察狐猴大腦中催產素和血 管加壓素的結合位點,發現此激素的受體密度和分布與田鼠 存在明顯差異。 然而,研究人員也驚訝地發現,不論是一夫一妻或多配 偶關係的狐猴物種間皆沒有明顯差異,也並未找到 與草原田鼠類似的腦迴路系統。該論文的第一作 者格里布(Nicholas Grebe)表示,在狐猴上無 法比照先前草原田鼠研究中觀察到的相同現 象,或許是因為大腦裡的化學物質作用機制 複雜,有多種不同建立情感的方式,這也意 味著我們可能無法藉由單一現象解讀人類的 愛情行為。

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(F

do Sch röt er, http s://fl ic.kr/p/26 6q) Yqu

Nicholas M. Grebe et al., Neural correlates of mating system diversity: oxytocin and vasopressin receptor distributions in monogamous and non-monogamous Eulemur, Scientific Reports, Vol. 11: 3746, 2021.

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COVER

STORY

玻璃的前世今生 透明的玻璃是我們再熟悉不過的材料。 它早在古埃及與古羅馬時期就已出現, 玻璃也深深地影響科學的研究與發展, 甚至改變了人類的生活。

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2 封面故事

來自古代的傳世祕方: 古埃及人與古羅馬人 如何製作玻璃?

Take Home Message

玻璃是現代人習以為常的材料之一,在生活的各個層面都能見到它的存在。但

最早的玻璃製作出現在西元

它其實不是現代才發明的產物,古代人早已懂得如何製作玻璃。本文將帶領讀

前 16 世紀的古埃及與美索不

者回到古埃及與古羅馬時代,一起看看當時的人們如何製作玻璃。

達米亞地區,當時的工匠已懂 得利用高純度的矽質原料、植

最早的玻璃:來自窯爐的青金石?

物灰、金屬礦物製出不同顏色

最早的玻璃燒製技術,大約在西元前 16 世紀時,出現在古埃及與美索不達米亞。

的玻璃。而古羅馬人製作的玻 璃,除了使用「砂」之外,還 會使用「泡鹼」做為助熔劑, 比起古埃及時期製作的玻璃 雜質更少。這些古代的玻璃配

當時的玻璃大多是深藍色或藍綠色,從兩地的古文獻可以得知,這些玻璃的顏 色應是為了模仿自然界的寶石──青金石(lapis lazuli)或綠松石(turquoise)。 在美索不達米亞阿卡德帝國的楔形泥板中,將玻璃稱作「來自窯爐的青金石」, 而真正的青金石則是「來自山上的青金石」。古埃及的文獻則將青金石稱為「真 正的青金石」(real lapis lazuli),而將深藍色的玻璃稱作「青金石」;同樣的,

獻中,流傳至今,讓我們能一

綠松石被稱為「真正的綠松石」(real turquoise),藍綠色的玻璃被稱為「綠

窺古代人的工藝技術與智慧。

松石」。

2

方與製造技術,被記錄在古文

美索不達米亞和古埃及並非青金石或綠松石原礦的產地,這些寶石大多從阿富

汗一帶經由伊朗輸入。大約自西元前 20 世紀後,這些寶石逐漸成為美索不達米 亞與古埃及之間重要的外交往來物品。同樣的,這些寶石的仿作──玻璃──也 是十分重要的外交物品之一,兩地也都因此發展出玻璃燒製工藝。考古學家便

曾在埃及現今的坎堤爾(Qantir)、利什特(Lisht)、阿瑪納(Amarna)、瑪

卡塔(Malkata)等地發現玻璃燒製作坊的遺跡。當時,這些作坊、燒製技術、 製作成品都掌握在皇室及貴族階級手中,平民是無法取得的。 王冠文 英國雪菲爾大學考古博

士,現職為中央研究院 歷史語言研究所助研究 員,專長是古代高溫工 藝的科學分析。

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科學月刊 2021.4

古埃及如何做玻璃?由植物灰到「清澈的」玻璃 在美索不達米亞的數件楔形泥板中,曾發現關於玻璃原料的記載,這些文獻大 多藏於西元前 7 世紀建造的亞述巴尼拔圖書館(Library of Ashurbanipal)


2 事 鵝卵石,由於雜質較少,因此文獻裡較少提及含矽原料

的『白色植物』」。

的精煉。

其中 minas 是當時的重量單位,大約是 0.5 ~ 1 公斤;

由於美索不達米亞與古埃及大部分是沙漠、沼澤環境,

「immanakku 石」指的是矽(silicon, Si)含量高的石

植物灰應是來自當地耐旱、耐鹽的植物。這類植物的鈉

頭,是製作玻璃最重要的原料;「naga 植物灰」指的是

含量極高,裡面的鈉可以有效降低矽砂的熔點;這種類

鈉(sodium, Na)含量較高的植物燒成的灰,功用是做

型的植物灰原料,因為鹽分高的特點,反映在玻璃化學

為助熔劑,可以將二氧化矽(SiO2)的熔點由 1700℃

成分的特徵,便是偏高的鎂(magnesium, Mg)含量,

降至接近 1000℃,以便燒製;至於最後提及的「白色植

而這樣高鈉、高鎂的化學成分組成,也成為考古科學家

物」,至今我們仍不清楚確切指涉的是何種成分。而由

在判定古埃及「植物灰玻璃」的一個重要線索。至於銅

此方式燒製出來的玻璃稱為 zukû 玻璃,意為「清澈的

料的使用,當時已屬於青銅器晚期,古埃及與美索不達

玻璃」。

米亞人對於銅的性質已十分了解。

此外,如果要製作「擁有青金石顏色的玻璃」,則需要

羅馬玻璃是來自海岸的靈感?

再準備「10 minas 的銅料(copper, Cu)」,也就是將

大約自西元前 1 千紀(millennium)中葉起,約西元前

銅料和磨碎的 zukû 玻璃一起熔融,再加入其他原料燒

400 ~ 500 年,古羅馬人也發展出玻璃燒製工藝。關於

製便可完成。在這裡,銅料是做為發色劑使用,當銅以

羅馬人如何習得玻璃燒製的技術,最廣為人知的,是作

2+

氧化的二價銅離子(Cu )狀態存在於玻璃結構時,會

家老普林尼(Pliny the Elder)在西元 1 世紀著作的《自

使玻璃產生藍色或藍綠色的樣貌。

然史》(Naturalis Historia)中的這段敘述:

從這些文獻中不難發現,美索不達米亞與古埃及的工匠,

「……曾經有艘載運天然鈉鹽的船停靠在岸邊,船上的

已經掌握了基本的玻璃原料和燒製概念,也就是需要有

商賈沿著海岸踱步來回,找尋合適的場地和材料,要準

純度高的矽質原料、助熔劑、發色劑才能產出不同顏色

備烹煮他們的食物。但是,附近沒有合適的石頭可以用

immanakku 石、15 minas 的 naga 植物灰、1.5 minas

的玻璃。而當時的矽質原料來源,可能是來自於石英質

裡。內文中提及,製作玻璃時我們需要「10 minas 的

左圖:古埃及 Qantir 遺址用於燒製玻璃的坩鍋,坩鍋內仍殘存未燒製完全 的玻璃原料,後續研究發現這些原料是石英碎石,而非砂子。 右圖:古埃及 Qantir 遺址用於燒製紅色玻璃的坩鍋剖面。下方深灰色部分 為坩鍋,上方為紅色玻璃,玻璃表面受腐蝕氧化作用,由氧化亞銅變成氧 化銅,呈現綠色狀態。(Excavation Qantir, Pelizaeus-Museum Hildesheim)

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4 封面故事

溫室、透鏡與水晶宮 19 世紀科學中的玻璃 Take Home Message 19 世紀起,由於工業化的快速發展,玻璃從奢侈的工藝品轉為常見的材料。其中 有醫師將玻璃做成保護植物的容器,甚至還成了當時貿易戰的重要角色。此外, 玻璃也成了建築的理想材料,例如溫室等;而在 1851 年,倫敦萬國博覽會的場館 「水晶宮」就是以玻璃帷幕打造而成,在當時是英國國力與科技的展現。最後, 製造玻璃的技術不斷精進,19 世紀末世界各地競逐興建大口徑的天文望遠鏡,包

4

括美國的葉凱士天文台,使天文觀測更進一步。

22

黃相輔 倫敦大學學院科學史 博 士, 研 究 興 趣 是 通 俗科學的文化與歷史。

雖然早在西元前 2000 多年的美索不達米亞與埃及,

沃德(Nathanial B. Ward)就是在 19 世紀初期,

人類已開始製作玻璃器皿,但直到 200 年前的 19

英國倫敦一位熱愛栽培植物的醫生。當時在英國正

世紀,玻璃製作技術才轉為工業化,得以大量生產

掀起一股種植蕨類植物的熱潮,蕨類性喜溫暖潮濕

品質佳又廉價的玻璃。玻璃也從奢侈的手工藝品,

的環境,英國本土雖然也有生長蕨類,但種類上不

成為科學儀器及建築上常用的材料。本文盤點從植

如熱帶地區豐富,因此蕨類對大眾而言是富有異國

物學到天文學領域,玻璃在 19 世紀科學中的軼聞。

情調的植物。然而當時倫敦的空氣汙染嚴重,大量 燒煤炭產生含硫化物的煙霧,使許多辛苦栽培的蕨

給植物旅行用的防護罩

類病死。因此,沃德便設計了一種可以密封的玻璃

植物學(botany)自古以來就是很實用的學問,無

容器,在容器裡鋪設土壤來栽種植物,保護植物免

論是為了農業、園藝、醫療還是其他經濟用途,多

受汙濁空氣的傷害。這項發明就被稱為「沃德箱」

認識花草果樹,對於日常生活總是有幫助。以醫學

(Wardian case)。

來說,19 世紀以前的西方醫學教育中,植物學是一 門必修學科,醫生需要對藥用植物有基本的知識。

沃德的發明對植物學愛好者而言是莫大的福音,它

也因此,當時許多植物學的業餘愛好者或研究者,

不但挽救了受空氣汙染威脅的蕨類盆栽,也使得活

都出身自外科或內科醫生。

體保存、長途運送植物的夢想實現。在此之前,植

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4 事 到皇帝的餐桌上。17、18 世紀歐洲的宮廷中有一種名

鹽分的空氣、缺乏淡水等因素,植物經常在中途枯萎,

叫「橘園」(orangery)的建築,就是特別用來在冬天

因此過去只能運送較容易保存的種子、根部、乾燥標本。

保護柑橘或其他不耐寒的植物。而在東方,中國、朝鮮

很快的,沃德箱成為科學家及商人運輸活體植物的好工

古代都有用溫室栽種蔬果的紀錄。

具,英國皇家植物園「邱園」(Kew Gardens)的園長 老胡克(William Jackson Hooker)與小胡克(Joseph

溫室除了為植物遮風避雨,也需要能透進陽光,好讓植

Dalton Hooker),父子倆都是知名的植物學家,而且

物能持續生長,這在冬季缺乏日照的高緯度地區特別重

先後擔任園長時率先使用沃德箱進行採集,使邱園成為

要。玻璃是溫室的理想建材,然而過去的玻璃製造技術

匯聚世界各地珍稀植物的寶庫。

不發達,難以製造大片的玻璃窗。因此,歐洲宮廷中的

大傷腦筋的艱鉅任務。在長程船運旅途中,由於海上高

室栽種黃瓜的方法,確保一年四季都能無虞地供應黃瓜

物學家想要把在海外採集的植物千里迢迢送回家鄉,是

橘園,配置大量玻璃窗,反而成為一種誇示財力、地位 除了科學用途,沃德箱也成為一場「貿易戰」或「商業

甚至品味的象徵,炫富意義大於實際園藝的功能。隨著

間諜案」中不起眼卻關鍵的角色。眾所周知,英國人嗜

玻璃製造技術進步,玻璃不再是奢侈品,溫室也不限於

飲茶,但在 19 世紀中期以前,茶葉在西方是難得的奢

出現在王公貴族的豪宅裡。植物學研究的需求,更促使

侈品,全從中國進口。中國種植茶樹、採茶、製茶的技

大學或植物園紛紛興建溫室。

術,是歐洲人亟欲探詢的商業機密。為了打破中國茶葉 的壟斷,英國東印度公司派遣植物學家福鈞(Robert

維多利亞時代的英國人就酷愛建造巨大的溫室,有些

Fortune)冒險深入中國內陸,將茶樹苗偷運回印度種

至 今 仍 保 存 良 好。 例 如 邱 園 裡 的「 棕 櫚 屋 」(Palm

植。過程中,福鈞便是用沃德箱來運送茶樹苗。福鈞

House,圖一)建於 1844 年,是當時世界上最大的玻

「盜」茶的歷險,促使印度阿薩姆(Assam)成為世界

璃溫室,整棟建築全由熟鐵骨架與平板玻璃構成。棕櫚

上第一個在中國境外的商業茶產區,茶葉也逐漸變成平

屋用來收藏探險家從世界各地帶回的熱帶植物,以維多

民百姓都能享受的商品。

利亞時代流行的「盆栽」方式種植。其中最老的一棵盆 栽,是一種長得像棕櫚樹的非洲蘇鐵(Encephalartos

秋來移蘭入暖房

altensteinii);它由庫克船長從環球航行帶回來,自

植物學在近代歐洲的進展,不僅是單純由於探求知識的

1775 年起就在邱園落戶了。無怪乎邱園的導覽員戲稱:

好奇心所驅動,也有賴商業貿易、帝國勢力向全球擴張

「這是一棵比美國還要老的樹。」

等因素的支持。歐洲人從美洲新大陸或其他地方,蒐羅 在家鄉從未見過的植物,擴展知識領域,也同時發掘可

水晶宮輝映日不落

利用的資源。但是,地處溫帶的英國與西歐,其寒冷的

邱園的棕櫚屋雖然壯觀,但還不是維多利亞時代最受人

氣候根本不適合亞熱帶或熱帶植物生長,園藝家們該怎

矚目的玻璃建築。而這項榮銜非 1851 年倫敦萬國工業

麼保護那些來自異國的花草樹木?

博覽會場館「水晶宮」(Crystal Palace)莫屬。位於 倫敦海德公園(Hyde Park)內的水晶宮,全長 564 公

溫室在人類歷史上並不是什麼新奇的玩意,至少從古羅

尺(約 5 個足球場相連的長度)、內部高 39 公尺(約

馬時代開始,人類就懂得如何在人為控制的室內環境裡

9 層樓的高度),全由鑄鐵及平板玻璃作為建材,是當

栽種植物。羅馬皇帝提比略(Tiberius)愛吃黃瓜,博

時世界上最大的玻璃建築。對今日的讀者而言,玻璃帷

物學家老普林尼(Pliny the Elder)曾描述羅馬人用溫

幕大廈不足為奇;但是對 19 世紀中葉的人來說,水晶

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番外篇 2

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現代玻璃的科技應用 用 臺灣自製的 太空級天文望遠鏡鏡片

封面故事

Take Home Message 玻璃在現代科學研究中仍占有重要的一席之地,其中包含天文望遠鏡的鏡片製作。事實 上,太空級天文望遠鏡的大口徑非球面鏡在國際間屬於管制性元件,且價格昂貴、不易 取得。所幸在台灣儀器科技研究中心的努力之下,順利製作出福衛五號的主鏡與次鏡, 不只能在太空中看得更清楚,鏡片同時也能抵抗太空中極大的溫差,且應用化學酸洗的 蝕刻方式消除鏡片加工後的殘留應力,鏡片具有高強度、重量輕的特性。本次的太空望

院台灣儀器科技研究中

非球面光學鏡片讓福衛五號看得更遠更清楚

究院的天文學家居然把望遠鏡搬去格陵蘭,也因為這

福 衛 五 號 上 所 搭 載 的 遙 測 取 像 儀(remote sensing

樣,結合全球 200 多位科學家共同努力下,終於拍攝

instrument, RSI)簡單來說就是放在衛星上的天文望

到人類史上第一張黑洞的照片。但是你知道在此之前,

遠鏡。天文望遠鏡、衛星遙測系統等大型光學系統,

臺灣科學家其實已經完成了很多不可能的任務了嗎?

由於其光學鏡片尺寸遠大於一般光學系統,因而需要

例如衛星所需的大口徑非球面鏡,在國際間屬於管制

使 用 非 球 面 光 學 鏡 片, 以 消 除 球 面 像 差(spherical

性元件,價格高昂、取得不易,然而,國家實驗研究

aberration),並利用折反射式光學設計,縮小光學系

院轄下的台灣儀器科技研究中心克服重重難關,突破

統的長度,福衛五號遙測取像儀採用的卡賽格林折反

大口徑非球面鏡的技術瓶頸,完成福爾摩沙衛星五號

射式光學系統(Cassegrain reflector)就是其中一種。

(FORMOSAT-5,以下簡稱福衛五號)主鏡與次鏡

此種系統設計常見於地對空大型天文望遠鏡,以及可

的製作。本文將以福衛五號遙測取像儀的大口徑非球

拍攝影像資料的遙測衛星,其系統組成主要為一凹面

面反射鏡製作為主題,介紹太空級天文望遠鏡的設計

雙曲面主鏡(primary mirror)與一凸面雙曲面次鏡

架構、光學材料選用,以及其製作技術。

(secondary mirror),以及修正透鏡組(圖一)。

篇 2

要達成夢想總是要有點瘋狂,為了看到黑洞,中央研

心副研究員。

遠鏡鏡片製作,也為臺灣自製太空科技元件的關鍵技術寫下里程碑。

郭慶祥 財團法人國家實驗研究

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科學月刊 2021.4


篇 2 外 番

一般固定曲率半徑的球面鏡片,為了提高成像品質,必 須透過不同曲率半徑的球面鏡片組合,才能讓聚焦更趨

近完美,但所需鏡片數目也會相對提高。高階光學系統

為了得到更高的成像品質,可將非球面光學元件導入光

學系統中,取代傳統球面光學系統中的複雜鏡片組合, 降低像差,進而縮減光學系統的體積與重量。口徑較大

的光學系統由於對影像品質的要求較高,所使用的非球 面光學鏡片的製程也較傳統球面拋光更為複雜,且對於 精度要求更高。 圖一:福衛五號遙測取像儀工程體。(儀科中心提供)

光學鏡頭需要對抗太空溫差變化 衛星上搭載的遙測系統,在製作上不同於一般地面使

來製作太空鏡片。

用的光學鏡頭,這是因為太空環境與衛星發射過程所 需抵抗的外力等外在因素更為繁瑣。由於太空環境的

福衛五號遙測取像儀的主反射鏡,為直徑達 46.6 公分的

日照和夜間溫差很大,向陽面可達 121°C,背陽面則

大口徑非球面鏡片(圖二),其主鏡實體的顏色有別於

為 -157°C,即便衛星本體有溫控設計,仍須使用不會受

一般光學鏡片,看起來明顯偏黃色,原因在於為了能抑

到溫度變化而產生熱脹冷縮效應的零膨脹光學陶瓷玻璃

制玻璃材料的熱脹冷縮,玻璃材料中添加了一些陶瓷材

(extremely low thermal expansion glass ceramic)

料導致顏色偏黃。福衛五號所使用的鏡片材料為德國肖

圖二:福衛五號遙測取像儀的主反射鏡,直徑達 46.6 公分。(儀科中心提供)

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顯 影

家牛 圖.文/游崇瑋

Bos taurus

關於家牛,我們最熟悉的名稱其實是「黃牛」,臺語則稱作「赤牛」。大

Friesians,即乳牛、 荷蘭牛)和包含安格斯牛(Angus cattle)、和牛等的肉牛,以及外觀特別的德州長角牛(Texas Longhorn)、印度與馬達加斯加等地比較多見的瘤牛(Zebu)等,皆為同一種家牛。牠們都是源 自同一祖先物種的馴化牛,這個祖先種野生動物稱為原牛(Bos primigenius),曾經分布在大半 的歐亞大陸及非洲北部,然而最後一頭原牛於 1627 年於波蘭被射殺,從此滅絕了。 家比較不熟悉的部分,可能包含荷斯登牛(Holstein

原牛的馴化大概是 8000 年前左右的事,在歷史上大概有 3 次,分別發生在「肥沃月彎」敘利亞 一帶(就是比較常見的黃牛、乳牛的發源地)、印度(瘤牛的發源地)以及北非。3 次馴化比起 水牛的 2 次還多。 根據文獻,在西元 6 世紀左右,漢人尚未大量移居臺灣之前,已有少量由原住民所飼養的黃牛, 但主要還是從 1624 年開始,黃牛才被荷蘭人大規模引入。臺灣的黃牛早期主要也是耕作、拉車 的役用,後期因為機械化,才逐漸引入他國品系的家牛進行雜交改良,慢慢轉為肉牛迄今。順帶 一提,大家在臺南吃到的溫體牛,其實大多都是乳牛的肉喔!

黃牛從頸部到胸部這一塊 鬆垮的皮膚,真實功能主 要是散熱用。

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顯 影

馬達加斯加的瘤牛用途多

樣,舉凡肉、乳、役用都有, 圖為從陸上接駁到海中小 船,途中的「海牛」景象。

瘤牛是原牛在印度馴化出 石垣牛是著名的和牛品系之 一,在八重山群島有規模化 的養殖。

來的家牛品系,主要特徵 為背部有個巨大的瘤狀突

起, 功 能 類 似 駱 駝 的 駝 峰,儲存能量備用。

說到臺灣的黃牛和水牛,其實還有一個充滿想像 力的有趣故事:以前的水牛是黃色的,黃牛則是 灰黑色的。某天,黃牛和水牛相約去溪邊洗澡, 洗到一半聽到老虎的吼聲,急忙先逃走的黃牛錯 穿了水牛的衣服,所以水牛只能勉強先塞下黃牛 比較小的衣服。老虎離去後,水牛又回到河中繼 續泡澡,並且希望黃牛趕快回來,換回雙方的衣 服。但是黃牛始終都沒有要回來的意思,水牛只 好大喊:「換(臺語)、換、換……。」而黃牛 則怕回去後會被水牛罵,所以回應:「不啊(臺語) 不啊、不啊……。」 金門是比較容易見到黃牛放養 的地點之一,常可以見到用條 繩子拴在路旁,讓黃牛在一定 範圍內自由吃草的景象。

回到現實,水牛和黃牛到了今天還是這樣互相叫 喊,而搭配著黃牛鬆垮的脖子,就好像穿了一件 比較大尺寸不合身的衣服。你說古人是不是很有 想像力呢?

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顯 影

向陽名樹— 玉山圓柏

掃描 QR code, 追蹤植業病吧!

圖.文/植業病 @ plantsholic(Facebook 粉絲專頁) 不少人因為想親眼目睹天使的眼淚而來到嘉明湖,在快到達海拔 3603 公 尺的向陽山之前,必定會經過這棵名為「向陽名樹」的玉山圓柏(Juniperus

morrisonicola)。它之所以被稱為向陽名樹,是因為其樹形被大自然雕塑 得非常優美,經過的人都忍不住停下腳步與它合影。 玉山圓柏是臺灣分布海拔最高的樹木,屬於柏科(Cupressaceae)植物, 葉為針刺狀,長 3 ~ 5 毫米(mm),寬 1 毫米,三葉交叉輪生;單性花, 通常是雌雄異株,但偶爾可以看到雌雄同株的個體;其大孢子囊穗(雌毬 花)具 1 胚珠,由粉紅色肉質狀的苞鱗所包覆;小孢子囊穗(雄毬花) 單一,頂生於枝條上,約有 8 ~ 12 個小孢子葉;種實肉質。 這棵玉山圓柏到底是雌雄異株還是雌雄同株?如果是雌雄異株,又是男兒 身還是女兒身呢?這讓好奇的植業病團隊前往一探究竟,歷經 5 小時的 路程終於抵達海拔 3300 公尺──傳說中的向陽名樹就在眼前。我們東看 看西看看,發現了好多大孢子囊穗,原來向陽名樹是不折不扣的女兒身! 搔首弄姿的大美女就佇立在這迎接每位登山客的到來。

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顯 影

玉山圓柏(向陽名樹)。

玉山圓柏的針狀葉。

玉山圓柏的小孢子囊穗。

玉山圓柏的種實。

玉山圓柏的大孢子囊穗。

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專欄文章

不只是植物! 跨「界」天王的藻類家族 張睿昇 國立臺灣海洋大學海洋中心助理研究員。 (本篇照片皆由作者提供)

Take Home Message 從餐桌上的海帶到水族箱中的綠色小點,藻類似乎在不知不覺間充 斥於我們的日常生活中。但你了解藻類嗎?依據目前藻類資料庫

(algaebase)中的位階分類,有細胞核的是真核藻類;不具核細胞 核的稱為原核藻類。而藻類究竟被分在哪一界呢?其實不論在植物 界、原生生物界、原藻界,都有藻類的蹤影哦!

人工養殖的大型海藻。

大家應該都聽過「藻類」(alga,複數為 algae)吧? 如果要清楚地說明小球藻(Chlorella)、角藻(Ceratium,一種渦 鞭毛藻)、骨藻(Skeletonema,一種矽藻)、海帶(Saccharina

japonica)、紫菜(Porphyra)、石蓴(Ulva)、螺旋藻(Arthrospira) 等藻類生物之間的共同特徵與差異,並把這些藻類歸類在「界」的 淡水水庫中的渦鞭毛藻──角藻。

分類層級,該如何回答這個問題呢?

若最新的分類證據告訴大家,矽藻(diatom)與海帶同屬於一界,而紫菜與小球 藻則屬於另外一界,這又會如何翻轉我們對於藻類在物種分類上的理解?

藻類不僅體型差異巨大,生存範圍也很廣泛 藻類是一群已經在地球上出現了非常久的生物,從 32 億年前的前寒武紀藍綠藻

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生生不息

的白堊紀,每個時期都有不同的藻類出現,並存活至今。

這些藻類個體不僅形態大相逕庭,體型差距也非常大,小 至只有 1 微米(μm)的單細胞綠藻(Chlorophyta),大 則可達 60 公尺的巨藻(Macrocystis pyrifera),兩者相 差了 6000 萬倍! 而藻類的分布區域不僅可以從冰凍極區到熱帶海洋,淡 水池塘、溪流、河川、水庫、湖泊,甚至是陸地的土壤 中,以及溫泉、沙漠等極端環境,都有藻類出現的蹤跡。 不同藻類的外觀形態變化或是生物特徵表現,不僅豐富 了地球生物多樣性的組成,同時也是各水域生態系的重 要基礎生產者,以及生態系平衡的重要關鍵。

生長在新竹清泉溫泉中的藍綠藻。

Biology

(Cyanobacteria,正式名稱為藍綠菌),至 7000 萬年前

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專欄文章

地震預測的成功與不成, 行動與不動 Take Home Message 地震在世界各地都造成嚴重的影響,相較於其他種類的天然災害,地震發生時間僅數十

至數百秒,是最難以應變和預測的。不過,1975 年發生在中國的海城地震就被預測成

功了!這多虧了大地震前的地殼變形、地下水位與氣體劇變、動物行為異常,以及頻繁 的地震群等現象。不過,隔年的唐山大地震卻無法複製此成功經驗。事實上,大地震發 生前的前兆行為,都對應著孕震—釋放能量的物理過程,然而時間地點不一樣,這個物 理過程往往不同、難以預測。因此,「隨時做好臨震準備」依舊是防災的最高準則。

陳卉瑄 臺灣師範大學地球 科學系教授。

1556 年正值隆冬,一個大地震在午夜子時發生,熟睡中

科學家們苦思「提先預知地震」的可能性,從觀測、實

的人們逃生不及,其後的災害包含水患、山崩、火災,甚

驗、理論分別提出了不同的方法,如何在下一個地震發生

至隔年的瘟疫,釀成超過 80 萬人死亡的悲劇。這是全世

之前,知道時間、地點、規模等,這是「地震預測」的範

界致死人數最多的地震事件,發生在明朝的嘉靖時期。

疇;而在地震發生前數年、數月、數天、幾小時,發動「多 大的地震即將在哪裡發生」的通報,則是屬於「地震預

此後,單一地震致死人數超過 5 萬人的案例仍歷歷可數,

報」。一個是分析面,一個是執行面,兩者相輔相成。

包 含 1908 年 規 模 7.2 義 大 利 地 震(7 萬 多 人 死 亡 )、

1923 年規模 7.9 關東地震(14 萬多人死亡)、1948 年

全世界唯一預報成功的案例,是 1975 年規模 7.3 發生在

規模 7.3 土庫曼地震(11 萬多人死亡)、1976 年規模 7.5

中國的海城地震。在地震前數年、數月、數天,甚至數

唐山地震(24 萬多人死亡)、2004 年規模 9.3 蘇門答臘

小時顯著的前兆現象,讓它成功被預報,及時疏散震央

地震(22 萬多人死亡)、2005 年規模 7.6 巴基斯坦地震

區的居民。然而,這個成功經驗卻無法複製在隔年的唐

(8 萬多人死亡)、2008 年規模 7.9 汶川地震(8 萬多

山大地震,當時死亡人數高達 24 萬多人。科學家們把責

人死亡),以及 2010 年規模 7 的海地地震(31 萬多人死

任歸咎於「地底下的孕震條件隨時間而變,而地震前兆

亡)。由於反應時間僅有數十秒,並常伴隨發生人為和天

因時、因地皆不同」!

然災害,例如火災等。自古以來,「地震」對生命財產造 成的巨大威脅,並未隨著科技進步而消失。

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這一篇文章中,引用了加拿大地質調查局太平洋地學中


物換星移

心資深研究員王克林等人, 在〈預報 1975 年海城地震〉 一文中,經訪談和史料記載 所提供的材料,帶大家重回

1975 年 海 城 地 震( 王 克 林 等 人,2008;Wang et al.,

2006)。

囊括河北省、山西省、內蒙 古、 北 京 市、 天 津 市 的 華 北地區,300 年來都非常平 靜。直到 1966 年邢臺地區 的 M6.8、M6.7、M7.2 等

Seismology

重回海城地震

圖一:1966 ~ 1976 年間,華北地區的重大地震事件。紅色星號為震央位置,三角形則為預報

依據 II 中的不同觀測地點。

三個地震,1967 年的 M6.7 河間地震,以及 1969 年的 M7.4 渤海地震的震央位置

氡氣(radon, Rn)的異常;幾乎在同一時期,小地震活

(圖一),三年內竟有五起規模大於 6 的地震!這讓當時

動也增多了。在東側(圖一綠色三角形)的 20 幾口井中,

的中國政府非常緊張,於是開始加強地震前兆的監測工

發現井水變色、變味、鈣離子(Ca2+)和鎂離子(Mg2+)

作。當時中國人民普遍相信主震之前的「前震」現象,

增多,以及水位的上下波動。在南側(圖一黃色三角形),

並盛傳「小震鬧、大震到」的說法,這讓許多比農村更

為金州斷層水準測量的位置,仍持續觀察到地表位移的

小的行政層級,自行做出臨震預報和疏散的決定。

異常,而這些異常現象可用次數統計表示(圖二)。這 些證據,讓遼東半島南端,成了下一個地震最有可能發

地震預報的依據 I:跨斷層的水準測量

生的位置。

1973 年 9 月開始,靠近大連市的金州斷層(圖一黃色三 角形處),其兩側的塊體的高程變化,從先前每年穩定 的 0.11 毫米(mm),增加至每年 2 ~ 3 毫米,這個和 背景值相差超過 10 倍的異常量,持續了約 500 天之久。 而在 1969 年,日本地震學者坪川家恒提出了下一個地震 的規模(M)和地殼變形異常持續的天數(T)和的關係 (Tsubokawa, 1969),為 logT=0.79M-1.88,這讓預測 的規模約落在 5.8 左右。

圖二:1974 年 12 月底至 2 月,石硼峪地震站值班紀錄的異常

地震預報的依據 II:地下水異常 從 1974 年初起,遼東半島上的西北側(圖一藍色三角形 處),冬眠之蛇竟然成群出洞了,附近的地下水也觀察到

事件回報統計。石硼峪地震站的位置,就處於圖一藍色三角形和

海城地震震央的星號之間。圖中顯示地下水和動物異常的報告自

12 月底後開始增多,在 1/23 達到峰值後逐漸下降,2 月初又急 劇上升。

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精選 文章

「屎」上第一的吸引力? 大貓熊為什麼愛在馬糞中打滾? Take Home Message 外表看似可愛的大貓熊,有著一個不怎麼可愛的嗜好:看見新鮮的馬 糞時,會莫名受到吸引一頭埋入馬糞中,甚至翻滾、磨蹭樣樣來! 中國科學家分析新鮮馬糞中的成分後,發現其中的 BCP 化合物正 是吸引大貓熊的關鍵。原來 BCP 化合物能卡位在溫度感應通道蛋白

TRPM8 上頭,大幅降低了動物們對於低溫的敏感度,使他們能更加 耐寒。大貓熊就是靠著這種「天然」的暖暖包,度過寒冷的冬天。

曾文宣

畢業於臺灣師範大學生態演

化研究所,熱衷於分享演化學、兩棲 爬行動物學及古生物學的大小知識。 現為科普作家及生態營隊講師。

去(2020)年底,來自中國的研究團隊在《美國國家科

野地裡出現的家畜糞便,顯然是件不自然的事情。嗅覺優

學院院刊》(Proceedings of the National Academy of

異的哺乳動物對於陌生氣味有一定程度的好奇,其實不足

Sciences, PNAS)上發表了一篇既可愛又噁心的研究,完

為怪。然而,至少從蜀漢時期,四川當地就一直有從商要

整地揭露了大貓熊鍾愛新鮮馬糞的背後真相。究竟馬糞裡

道,連結古都長安(現為西安市)至成都。這些馬車頻繁

藏著什麼秘密,讓科學家們「屎」料未及呢?

往來產生的馬糞,對棲居於該處的大貓熊而言,至少也經 歷了千年以上的時間,為何大貓熊仍會對熟悉、非掠食者

各就各位!預備,準備撲上馬糞囉!

的異種糞便保持高度關注?這樣奇特的行為可讓生物學家

過去十多年來,科學家一直都有注意到,無論是在秦嶺一

特別著迷。

帶的野地中,或是居住於動物園的大貓熊,皆會莫名地受 到新鮮馬糞的強烈吸引。牠們不只是單純地前來嗅聞新鮮

馬糞不夠新鮮,我可是不撲的哦∼

馬糞,還會一股腦兒把臉埋進去後躺下,開始在糞堆中來

研究團隊發現,馬糞的「新鮮程度」相當關鍵。

回打滾,在全身塗抹上一層咖哩色的馬糞,模樣看起來享

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受極了!根據野地裡紅外線攝影機的紀錄,大貓熊表現該

剛出爐 10 天內的新鮮馬糞,能引起幾乎每頭大貓熊的強烈

行為的時間從 6 秒~ 8 分半不等,而且無關性別,顯示大

興趣;但超過 10 天的馬糞就只記錄到兩位「顧客」前來嗅

貓熊在馬糞中打滾行為的背後目的,可能不只有溝通功能

聞數秒,不久後便興趣缺缺。難道新鮮與不新鮮的馬糞之

這麼簡單。

間,除了鮮度之外還有什麼不同嗎?為了解答這個疑惑,

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精選 文章

研究團隊使用氣相層析質譜儀(gas chromatography–

在馬糞中打滾也需要天時地利!

mass spectrometry, GC-MS),比較了這兩種馬糞的成

除此之外,研究團隊也分析了紅外線攝影機的資料。他們

分差異。他們發現,比起又乾又癟的老馬糞,新鮮馬糞

驚訝地發現,原來在馬糞中打滾的行為不是全年無休,只

多了兩類環狀的 萜 烯類化合物(terpene),一個是 β—

特別在 11 月~次年 4 月才會出現該行為,具有季節性的變

石 竹 烯(beta-caryophyllene), 一 個 是 石 竹 烯 氧 化 物

化。這有沒有可能和發情期有關呢?然而,大貓熊的發情

(caryophyllene oxide),以下將這兩種化合物合稱為

期是在每年 2 ~ 4 月,因此無法解釋 11 月~次年 1 月間的

BCP。

行為動機。

BCP 這類化合物在不少植物體內都有,為了釐清這種化合

有趣的是,環境氣溫扮演了相當重要的角色。研究團隊發

物是否真是影響大貓熊奇特行為的「元兇」,研究團隊夥

現在馬糞打滾的行為和低溫有很強的關聯性!在 38 件野

同北京動物園又設計了以下行為實驗:實驗對象是圈養的

地馬糞打滾的紀錄中,有 94.7%事件都是在環境溫度 -5 ~

6 頭大貓熊,每頭大貓熊皆會給予 3 堆牧草,一堆是灑上

15℃ 之間發生;一旦環境溫度超過 20℃,就不會記錄到

BCP 水溶液的操作組,另一堆是灑上脂肪酸水溶液的正對

任何馬糞中打滾的行為。

照組,最後一堆則是灑上純水的負對照組,比較大貓熊對

3 種牧草堆的偏好程度。

而且不只是受吸引的次數,低溫也和打滾行為的持續時間

結果發現,加了脂肪酸或加純水的牧草,完全引不起大貓

了大貓熊對於溫度的感受性?

有正相關。這樣看來,馬糞裡的 BCP 化合物,是否影響

熊的興趣,牠們只過來查看一下就離開了;相反的,加了

BCP 水溶液的牧草,讓 6 頭大貓熊都前來嗅聞,並進一

馬糞中的 BCP 化合物,能讓你感受不到寒冷?

步表現打滾行為。其中一頭雌性大貓熊吉妮,更是享受了

由於大貓熊不能進行動物實驗,因此研究團隊使用實驗小

6 分鐘之久──看來馬糞中的 BCP 化合物,正是讓大貓熊 上勾的誘人氣味。

無論是在秦嶺一帶的野地中,或是居住於動物園的大貓熊,皆會莫名地受到新鮮馬糞的強烈吸引。牠們還會直接把臉埋進去後躺下,並在 糞堆中來回打滾!

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界 世 成 變 生 轉 我 關於 專 訪

採訪

笑諾 羅億庭 搞 絲, 粉 大 獎 爾 貝 本刊編輯。

Message Take Home

體型大 ?其實不論 什麼是方的 為 便 便 熊 則是因 多長?袋 的方形便便 尿的時間有 秒;而袋熊 動物平均尿 21 類 是 乳 多 哺 不 道 道做出這 時間都差 你知不知 明。那你知 動 物, 尿 尿 上的哺乳類 壓得稜角分 以 擠 斤 被 公 會 3 就 小,體重 過腸道時 ! ,當便便經 就是楊佩良 肉厚薄不均 肌 的 內 道 人是誰嗎? 的 獎 為牠腸 爾 貝 諾 得兩次搞笑 研究,又獲 些有趣科學

學幽默雜誌》(Annals of Improbable Research)也都 絞盡了腦汁選出得獎者。 看到以下這些線索,你會想到什麼? 你可能會想知道,有沒有臺灣人拿過這個獎呢?有的 ──而且還拿了兩次。 線索一:每年九月舉行 線索二:

「哺乳類平均尿尿的時間有多長?」、「袋熊便便為

美國哈佛大學桑德斯劇場(Harvard’s Sanders Theatre)

什麼是方的?」是他們獲得搞笑諾貝爾獎殊榮的研究

線索三:漫天飛舞的紙飛機

主題。而為我們解密這些「不知道好像對生活沒什麼影

線索四:甜便便小姐(Miss Sweety Poo/Sweety-Poo)

響,但知道了就會覺得超級酷」知識的人,就是臺灣 科學家楊佩良(Patricia Yang)與其指導教授胡立德 (David Hu)組成的團隊。

……?你猜到了嗎?沒錯,就是聚集了各種超認真研究 的──搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)!

看動物尿尿的那些故事 「你要不要去動物園看動物尿尿?」就是這平凡無奇的

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搞笑諾貝爾獎可說是許多科學家一年中最期待的盛會之

一句話,開啟了楊佩良研究屎尿的傳奇旅程。但研究哺

一,甚至吸引他們每年不遠千里前來參加典禮。為了頒

乳類尿尿時間的想法,最初是怎麼來的?原來是當年,

獎給那些「乍看之下覺得好笑,看久了卻又令人深思」

胡立德的兒子剛出生不久,正處於吃喝拉撒都隨心所欲

(honor achievements that first make people laugh,

的階段,某一次胡立德在幫他換尿布時,一道尿柱就這

and then make them think)的科學研究,主辦方《科

樣筆直射向他的胸口。為了減緩怒氣,他開始在心中默

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事 檔 這 人 一 第 尿 屎 界 專 訪

訪 專 良 楊佩

數「1、2、3……20、21,等等,他也尿太久了吧?」

胡立德心想。

身為一個成年人樣本,胡立德也身體力行的觀察了自己 尿尿的時間── 23 秒,這太奇怪了吧!理論上,一個 只有 3 ~ 4 公斤的小孩子,尿液量比較少,應該會尿得 比較快才對,但他尿的時間卻跟成年人差不多?既然如 此,那一隻平均體重 3000 ~ 4000 公斤的大象又會尿 多久,該不會也是 21 秒左右?為了解答這項疑惑,楊 佩良的動物園巡禮開始了。

在動物園中對「哺乳動物尿尿時間」進行系統性調查的 楊佩良與同伴們,觀察了包含大象、山羊、豬等各種可 愛動物區的親人動物,甚至還有收容中心的流浪狗。而 除了去動物園之外,他們還看了許多 YouTube 上的動 物尿尿影片,以搜集更多哺乳動物尿尿時間長度的數 據。而在動物園觀察動物的過程中,他們也很驚訝地發 現:飼養員對動物的作息了解得非常透徹!

「我們跟飼養員說想拍大象尿尿,他就跟我們講:『好, 那你就明天早上 7:30 在這個角落等。』所以只要我們 在早上 7 點的時候架好攝影機,就可以等到大象尿尿的 那一刻!」楊佩良驚奇地分享道。歷經這些追逐與等待 後,他們成功做出研究成果:不論哺乳動物的體型大或 小,只要牠的體重超過 3 公斤,牠們的尿尿時間都差不 多,只要 21±13 秒。或許下回你上廁所時,除了放空 之外,也可以數看看自己的尿尿時間有多長?

大象的噴射尿尿水柱。(楊佩良提供)

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終將引發一場超越0與1的數位革命?

透過量子位元進行計算與處理資訊,

以量子力學為基礎,

量子資訊時代即將來臨?

《科學月刊》 617期 精采預告

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科學月刊試閱版2021-4月號 616期-從零開始的玻璃生活  

想進一步了解科學月刊嗎? 出發前往官網www.scimonth.com.tw!

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