科學月刊2017年4月號568期 描繪世界的模樣

568 2017 / 04

描繪世界的模樣 地圖服務時代的來臨 運用創意徹底顛覆空間資訊發展

用雷射光繪製臺灣樣貌 空載光達挑戰傳統技術 引領測繪風潮

專訪 李遠哲── 面對人類所造成的地球劇變， 我們必須即刻行動。

04

NT180 ISSN:0250-331X

9 770250 331001

第 屆 張昭鼎紀念研討會

２０１７

24

時 間 4 月 日︵ 六 ︶

我們的技職教育該往何處突破困境？

台灣技術人才漸無法銜接產業發展 ︐

面對新時代的工業革新浪潮 ︐

主辦單位 張昭鼎紀念基金會︑科學月刊

地 點 國立臺灣大學 原子與分子研究所浦大邦講堂

29

報名由此去:

568 Contents

2017 / April

280 無遠弗屆 、動靜皆宜－

地圖服務時代的來臨

286

洪榮宏 楊錦松

地形數値化是什麼？ 林錫慶 施奕良

296 製作「人的地圖」－

290

室內製圖技術

用雷射繪製地形－

江凱偉 王靚琇 黃鉅富 吳俊毅 李育華

空載光達 郭秀玲

C

O

V

E

R

•

S

描繪世界的風景

T

O

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Y

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Vol.48 No. 4

241

墾丁豐富的水下世界

海草 合界

攝影 • 文

李明 忠

墾 丁 不 但 是 國 人 的 旅 遊 聖 地， 也 是 潛 水 人 最 愛 造 訪 地 點之一，受到黑潮暖流的影響，水質清澈、水溫適宜， 一整年都適合潛水。在這片海域發現的魚類將近 1200 種，是世界總數的 1/20 ，而多彩多姿的珊瑚更造就美 麗 的 水 下 世 界， 除 了 吸 引 很 多 民 眾 來 浮 潛 外， 更 有 許 多 國 外 學 者 前 來 研 究， 所 以 保 護 這 個 充 滿 生 機 的 水 下 環 境 刻 不 容 緩， 更 有 待 政 府 的 法 令 政 策、 公 權 力 的 執 行，還有人民的守法，才能讓它生生不息、揚名國際。

海扇 合界

玫瑰珊瑚 出水口

244

SCIENCE MONTHLY 2017.4 2017.2

魚苗 船帆石

尖翅燕魚 後壁湖

金帶擬鬚鯛 後壁湖

薛氏凡鯔 砂島

黃點石 鱸合界

四線雞魚 船帆石

Vol.48 No. 42

245

非關

科學

科學出走

前往世界異境尋找粉紅湖 陳其暐 本刊主編。

位於澳洲西部的格里高利（Gregory），

用。赫特潟湖的夢幻顏色，便是來自於鹽

量繁殖，製造出許多類胡蘿蔔素後，再

是一個並不起眼的小鎮，當地居住人口

生杜氏藻所製造的類胡蘿蔔素。

度將湖泊染回粉紅色。另外，顏色也可

甚至不到 100 人。然而，此地卻有許多 遊客慕名而來，為的便是一睹赫特潟湖 （Hutt Lagoon）這一片夢幻的粉紅世界。

在澳洲還有其他地方擁有粉紅湖，如同 樣位在西澳的希利爾湖（Lake

Hillier）、

墨爾本的西門公園與維多利亞洲的莫瑞

能受到湖泊裡的沈澱物與其他極嗜鹽菌 （Halobacterium）的比例所影響，而形 成不同的色澤。

事實上，這是一個鹽度〔註一〕極高的鹹

日落國家公園（Murray-Sunset

National

然而，粉紅湖（或紅色湖）也並非澳洲所

水湖，幾乎沒有生物能夠在這樣的環境下

Park）之中。但這些湖並非都會永遠維持

獨有，在西班牙、坦尚尼亞、玻利維亞

生存，除了這種極為堅韌的微生物──鹽

夢幻般的粉色模樣，而是會受到鹽度的

等地也同樣存在許多類似的場景。或許

生杜氏藻（Dunaliella salina）。它是一種

影響變化顏色，例如在冬天時，由於溫

有一天，你前往世界的一角時，就會在

單細胞真核生物，喜愛生活在高鹽度的

度降低、降雨量增多，湖便會暫時失去

某處偶然發現如此的夢幻世界。

環境，體內含有大量的甘油（glycerol）

粉紅；直到夏天來臨，日照增加，溫度

可對抗高滲透壓；並產生許多類胡蘿蔔素

回升，降雨量減少，使得大量水分從鹽

（carotenoid）〔註二〕以保護葉綠素不

水湖中蒸發，進而提高湖泊的鹽度（甚

受過度的強光侵害，同時幫助行使光合作

至可能達到海水的 10 倍鹽度），藻類大

坦尚尼亞，納特龍湖（Lake Natron）。

246

澳洲，赫特潟湖。

SCIENCE MONTHLY 2017.4

〔註一〕鹽度：每千克水所含鹽量的公克數，海水 平均鹽度約為 35‰。 〔註二〕類胡蘿蔔素：一種天然的有機色素，存在 於行使光合作用的植物或藻類中。

肯亞，馬加迪湖（Lake Magadi）。

非關

科學

西班牙，托雷維耶哈（Torrevieja）粉紅湖。

亞塞拜然，瑪薩茲爾湖（Masazir Lake）。

玻利維亞，科羅拉達湖（Laguna Colorada）。

克里米亞，錫瓦什湖（Sivash Lake）。 （本篇圖片皆源自 shutterstock）

科學微醺

古埃及人釀酒外的偶然 李依庭 喜愛各種冷門知識，對不完美情有獨鍾，本刊編輯。

三月中，在埃及首都開羅的地下水道發現

學等知識的建立，也可看出古埃及人的聰

四環黴素為金黴素（chlortetracycline），

了古埃及法老王拉美西斯二世（Ramesses

慧。而在一項考古中更發現在西元 1940

由道格（Benjamin Minge Duggar）在 1940

II）高達 8 公尺的巨大雕像。拉美西斯二 世，古埃及第 19 位王朝法老，被譽為古 埃及最著名與重要的法老之一，在位 67

年代被發現的四環黴素（tetracycline），

年代在土壤細菌中所發現，此藥物現今

早在距今約 1700 年前就被古埃及人拿來

多用於治療毛囊發炎等皮膚疾病上。

年間，大興土木了許多廟宇並進行一連串 的遠征，留下了新王國時期最後的盛世。

使用。

而在一次的考古中，科學家將西元 350~550

四環黴素，是一種抗生素藥物的總稱，

年間努比亞王國（Nubia）的木乃伊放在紫

由鏈黴菌屬放線菌門細菌產生，化學結

外光下照射，發現在骨頭裡有大量的黃綠

一直以來，古埃及帶給世人的印象大多

構皆由 4 個環組成，作用機制為其特異

螢光，引起考古學家的好奇，因為長期服

為古老而神祕的民族，此民族從水壩、

性結構會阻斷核醣體位點的結合，影響

用四環黴素會與骨頭內的鈣結合並沉積，

金字塔的建造到使用文字且有數學、天文

或抑制蛋白質的合成，第一個被發現的

再經過骨頭化學分析後，確認骨質內含有

Vol.48 No. 4

247

非關

科學

大量的四環黴素，且這些四環黴素為會 隨著骨頭的生長進而層層堆積，甚至於 4 歲小孩的骨頭內也可測量到四環黴素的蹤 跡，表示可能是被刻意的攝取，而非偶染 的微生物汙染。

將發酵後的穀物當作稀飯食用。 從經過千年出土、不同年齡的木乃伊皆 可發現四環黴素，顯示富含四環黴素的 酒精與穀物遠在一千多年前就被古埃及 人大量活用，並自年幼時期即開始食用。

或許，古埃及人並不知道什麼是四環黴 素，只知道在一次誤打誤撞的穀物汙染 下釀造出富含抗生素的啤酒，飲用後除 了帶來酒精的作用外，還能減緩身體上 的病痛。

那這些四環黴素是從何而來？科學家推 斷可能透過食物攝取而來，古埃及人將 穀物儲存在地底下時容易遭受一種常見 於土壤中的鏈黴菌（Streptomyces）所汙 染。雖然努比亞人也利用這些穀物來製 作麵包，但經烘烤後僅會帶有少量的四 環黴素，只有當穀物發酵時才會產生大 量的四環黴素。 從事重建古代飲食的科學家阿梅拉戈斯 （George

Armelagos）認 為 古 埃 及 人 可

能是透過啤酒的製作來產生四環黴素。 透過古埃及人所留下的釀造啤酒的配 方，阿梅拉戈斯與他的學生也成功的釀 造出充斥著四環黴素的啤酒。古埃及人 所釀造的啤酒與現今啤酒不同，是由一 種穀物粥（cereal gruel）發酵釀造而成， 古埃及人除了喝其釀造出的液體外，也

（Shutterstock）

埃及石牆上的穀物收割圖。（Shutterstock）

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SCIENCE MONTHLY 2017.4

（Shutterstock）

非關

科學

科學恐音

讓人火大的聲音 文詠萱

本刊編輯。

男孩已經做朝九晚五的上班族一個月

上班大多時間都在對這些聲音恐慌，想

部分人普遍認為厭惡的聲音（尖叫聲、

了，他每天坐公車到公司、也坐公車回

逃離辦公室。男孩認為是自己情緒管理

嬰兒哭聲等）以及自然中的聲音（如雨

家，他逐漸發現，他對於周遭的某些特

變差了，以前在山上的學校都不會對其

聲）。受試者在聽這些聲音時，同時以

別聲音感到厭惡，有時候甚至會發脾氣。

他人感到生氣，他還猜是不是自己憤世

核 磁 共 振 造 影 術（MRI）和 功 能 性 磁 振

忌俗，開始對人生感到絕望。

造影（fMRI）觀測腦部活動，結果發現

早上搭公車上班時，因為男孩在公車起

恐音者與非恐音者對於激怒恐音者的聲

站 上 車， 總 是 有 位 置 坐， 在 途 中 會 有

其 實， 男 孩 的 症 狀 稱 為「 恐 音 症

其 他 乘 客 上 車， 坐 在 他 的 旁 邊， 有 時

（Misophonia）」，恐音者厭惡某些聲

坐在男孩旁邊的乘客會帶著早餐在車上

音， 並 不 是 因 為 這 些 聲 音 聽 起 來 很 刺

吃。隨著旁邊乘客一口接一口地咀嚼早

耳，而是他們就是不喜歡這些聲音。美

恐音者一聽到令他生氣的聲音時，會刺

餐，男孩的心情越來越浮躁，對男孩而

國神經學家帕維爾（Pawel

激 前 額 葉 皮 層 灰 質 區， 同 時 大 腦 皮 層

負面情緒，他總是想要揪起旁邊乘客的

Jastreboff） 和 瑪 格 麗 特（Margaret Jastreboff）於 2001 年提出 Misophonia 一詞，而恐音

領子，往他臉上揍一拳，要他不要再吃

症是否構成疾病一直遭醫學界存疑。

只有前額葉皮質區變得活躍。這是對恐

言那咀嚼的聲音像是在挑釁，挑起男孩

了！為了遠離咀嚼聲，男孩最高紀錄曾 在去上班的 20 分鐘路途上，換了 7 次 位置。

到了 2017 年 2 月初，《當代生物學》 （Current

Biology）期刊上紐卡索大學

與倫敦大學研究團隊的一篇論文揭示了

到了公司後對於男孩也是一場聲音戰

恐音者大腦對於特定聲音厭惡的運作機

爭，同事敲擊鍵盤聲、滑鼠喀拉喀拉大

制。研究團隊找來了 22 位恐音者、20

響、清痰咳嗽、打哈欠，甚至是杯子放

位非恐音者，讓所有人分別聽激怒恐音

到桌上的聲音，讓他心浮氣躁、恐懼，

者的聲音（如咀嚼聲、呼吸聲等）、大

（本篇圖片源自 shutterstock）

音， 腦 部 反 應 活 動 方 式 非 常 不 一 樣。 （另外兩組聲音腦部反應並無差別）

也較活躍，引起身體心跳加快或冒汗反 應，喚起恐音者情緒反應；非恐音者則 音者對於聲音不悅研究的第一步，相信 未來會有更多研究，能讓恐音者生活更 輕鬆。

延伸閱讀

1. Sukhbinder Kumar et al., The Brain Basis for Misophonia, Current Biology, 2017/2/2.

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NEWS FOCUS

據計算出每一種地區平均在每平方公尺 中的蜘蛛數量，再將每隻蜘蛛每天所需要

蜘蛛的驚人食量

的食物量計算加總。第二，透過在各地區 現場直接進行抽樣觀察蜘蛛的每日捕獲數 量，再將此 2 種方法結合進行推算。 經過交互計算與推論，發現每年會有 4~8 億噸的昆蟲被捕捉，相較於海鳥每年 7000 萬噸的食物所需還多。此外，科學家也發 現在森林與草原地區的蜘蛛，其年補食量 占全部的 95%，代表這些區域蜘蛛受到較 少的干擾，能夠增加其生物量（biomass） 。 （shutterstock）

另外，科學家也發現當移除蜘蛛後，該地 區攜帶疾病載體的害蟲比例會增加，顯示

在食物鏈中，蜘蛛主要的食物來源為生物

研究人員利用了先前 65 項研究數據，分類

界裡各式各樣的昆蟲，但是，你知道全世

出蜘蛛存在地球上的 7 個地區，分別是森

界的蜘蛛一年需要吃多少昆蟲、蚊子或其

林、草原、灌叢、沙漠、城市與苔原地區，

他無脊椎動物嗎？

再透過 2 種方式進行計算。第一，透過數

著蜘蛛在棲地中的重要作用。 Martin Nyffeler and Klaus Birkhofer, An estimated 400–800 million tons of prey are annually killed by the global spider community, The Science of Nature, 2017.

（shutterstock）

眨眼後的對不準得靠大腦來幫忙 人類約每隔幾秒鐘就會自動的眨眼，是 一種不由自主的眼瞼運動。而眨眼這個 動作除了幫助眼睛的濕潤、防止遭受刺 激外，科學家也發現了大腦會共同協助 以穩定視力。

重新將視線定位在其位點上。 透過這項實驗發現眼睛在每一次眨眼後， 重新睜開眼睛的那一刻眼球並不會回到 上次觀看的位點，而這個對不準必須靠 大腦來幫忙，促使大腦活化眼睛的肌肉

由 10 多位健康的受試者進行實驗，受試

以重新調整視力。研究人員也表示若沒

者須長時間坐在黑暗的房間裡並盯著電

有大腦的幫忙，當眨眼時周遭環境可能

腦螢幕上的點，紅眼相機追蹤他們的眼

會變得灰暗且有暫時性的失明發生。

睛運動與眨眼，並且在每次眨眼後位點 都會向右移動 1 釐米。研究發現，雖然 受試者沒有發現其微妙的改變，但是大 腦 的 動 眼 系 統（oculomotor

250

SCIENCE MONTHLY 2017.4

system）會

Gerrit W. Maus et al., Target Displacements during Eye Blinks Trigger Automatic Recalibration of Gaze Direction, Current Biology, 2017.

NEWS FOCUS

導致心臟驟停的遺傳基因 心臟病，是許多心臟疾病的總稱，包含了

基因，是造成致心律失常性右室心肌病

冠狀動脈心臟病、遺傳性心臟病或心室中

（Arrhythmogenic right ventricular dysplasia,

膈缺損等。而最新研究發現一個稱為 CDH2

ARVC）的主因，導致表面健康的年輕人意外 猝死的原因。

20 年來，麥克馬斯特大學（McMaster University）的研究人員追蹤了經歷過幾次家

（shutterstock）

會有心律失常及猝死的現象。 根據統計，加拿大每年約有 40000 個人會 發生心臟驟停，而只有不到 1/10 的人能 在送醫搶救後存活。因此，此發現對於帶 有突變基因的家族格外重要，在透過基因 定序的輔助下將有助於釐清其他家族成員

族成員在年幼猝死的南非家庭，在排除

攜帶突變基因與否，並能著手進行預防以

了所有已知的遺傳基因後，將 2 個家族

降低猝死的案例。

的基因進行定序，發現其中 2 個病患中的

Bongani M. Mayosi et al., Identification of Cadherin 2 (CDH2) Mutations in Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy, Circulation: Cardiovascular Genetics, 2017.

CDH2 基因上產生突變。此外，先前的研 究也發現在沒有這種蛋白質修飾下的小鼠

如何運動讓身體更健康？ 運動，能夠消耗身體過多的熱量、促進

組別中，年輕組的粒線體能力（capacity）

血液循環與增加心肺功能等好處，然而

增加了 49%，老年組更是增加到 69%。

運動對於體內哪些胞器能有關鍵的幫助

除此之外，也能提升受試者胰島素的敏感

卻所知甚少。近期，發表在《細胞代謝》

性，使發生糖尿病的可能性降低。

（Cell

Metabolism）期刊的研究中發現在 Intensity Interval Training, HIIT）後，能讓體內的粒 進行高強度間歇訓練（High

線體與核醣體製造出更多蛋白質，增強 其胞器的能力。 這 個 研 究 找 來 了 72 個 受 試 者， 分 成 18~30 歲的年輕組與 65~80 歲的老年組， 在各別進行 3 種不同的訓練：高強度間 歇訓練、重量訓練與兩種組合訓練。在持 續 12 周後，發現了在高強度間歇訓練的

科學家也表示因為肌肉細胞在較少分裂、 不容易替換的情況下，會隨著年齡增加 而功能逐漸降低，細胞會積累許多損傷， 因此透過高強度間歇運動能有所改善。 科學家也希望未來能夠找到更多做哪些 運動能有益於身體不同組織的活化。 Robinson et al., Enhanced Protein Translation Underlies Improved Metabolic and Physical Adaptations to Different Exercise Training Modes in Young and Old Humans, Cell Metabolism, 2017.

（shutterstock）

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專欄文章

從科學窺看刺繡藝術

張美筠 臺南應用科技大學教授。

刺繡分為手工、機械二種，是世界共通的手指運動，也是

然而在 18 世紀工業革命引發技術改革之後，刺繡逐漸從

人類長久以來重要的文化資產。在過去，手工刺繡長久扮

家庭手工業轉向動力機器生產，1828 年海爾曼（Joshua

演為權貴服務的角色，權勢者使用金、銀、絲線刺繡於華

Heilman）生產了第一臺手搖繡花機，激起英國、瑞士、

服上，象徵尊貴並且區分階級，庶民甚至被法制約束不得

德國等國相繼投入機械蕾絲刺繡技術的研發，並在法國巴

穿有刺繡的衣服，這種現象不僅存在於東方，在 1848 年歐

黎世界展（Paris World Exhibition）中得到肯定。在流行

洲大革命之前亦是如此。

趨勢下，服裝、皮包、寢具等式樣開始大量使用刺繡，機 器刺繡產業更加擴展商業版圖，如名牌香奈兒的高級訂製 服使用薄紗用水晶、珍珠、黃金線、絲線等高級素材，再 加上呂納維爾名針來刺繡。1911 年時，美國的刺繡機工業 就有 241 家工廠。現在臺灣主要以刺繡機專門生產高級蕾 絲刺繡作為外銷歐美的利器，特別是臺南新市工業區的嘉 方蕾絲實業股份有限公司，其年營業額高達 3 億臺幣。 時至今日，刺繡已不再是使用雙手辛勤地穿梭布面的形態， 刺繡商品價格也因而更平價普遍。可是刺繡機的發展也導 致產品一致化，如何導入科技，開發使生活更有趣的創意 商品，除了設計外，材料的使用亦是關鍵。

顛覆刺繡的用途 我喜歡仰臥起坐、使用跑步機運動，體重保持在 52 公斤左 右，這是學刺繡修復必須具備的條件之一，謹慎、冷靜、 堅持、一絲不苟、喜歡閱讀科技書、並善於時間管理，是 圖一：手工（中）與機械（上、下）刺繡。（作者提供）

270

SCIENCE MONTHLY 2017.4

我們這一行的標誌。

變 化 |

圖二：19 世紀 canvas 英國皇家手提袋。（作者提供）

Chemistry

圖三：canvas 墜子，作者自製。（作者提供）

我先在日本學習刺繡，後來前往俄國學蕾絲刺繡及修復，

形成現代有趣的生活用品；古代刺繡藉由精密的科學儀器

針法一直是我最主要的研究。全球刺繡針法約略近 1600

修復而重現光華。我也因此開設了一門藝術治療課程，教

個，分析後畫成解剖圖約 1200 個，在布上實做成一枚一枚

導大學生用一針一線不斷重覆 canvas（格繡）刺繡﹝註

的針法則約有 1000 個。我常想，這些手工針法除了在布上

一﹞，藉此訓練他們的定力與耐力，當他們繡出一幅 A4 尺

刺繡外，還有什麼用途呢？其實有如此想法的不只我一人。

寸的創作繡畫後，所帶來的驚喜與成就感，往往能使他們 更願意面對未來人生的酸甜苦辣。

我有一位日本做建築的朋友，他用法國刺繡編法製作不鏽 鋼格間和外牆窗，使空氣和陽光更加柔和；玻利維亞小兒

藉由現代科學修復古代刺繡

心臟科醫師弗羅伊登塔爾（Franz Freudenthal）從醫學發

我是個專業的織繡修復師，除了著有刺繡技術書 15 本外，

明和本土文化的匯合點去思考，使用一種源自玻利維亞的

更有國內外修復工作經歷，擅長皇家專用「商業修復」技

傳統織布編織法，來修復世界各地小孩的心臟疾病，他說：

術，曾在克里姆林宮及歐洲皇室修復皇冠、禱告跪墊、東

「我們這個時代最複雜的問題，是可以用簡單的技術解決

正教聖經等多件文物。2008 年，我帶領新一代團隊修復日

的──如果我們敢於逐夢的話。」

本巨幅古龍繡畫、臺灣文化資產中心日治時代四幅繡畫、

2010 年修復奇美博物館清代甲冑戰袍、2016 年修復日本貴 最近我曾經協助南科生技科學園區的廠商開發新型心臟支

族繡畫秋田犬及古仕女與蘇俄犬等。修復這些國際重要文

架，任務是利用刺繡工法，以鎳、鈦記憶合金線設計如雨

物除了恢復文物風華、技術交流外，更從皇室、修道院發

傘結構的外網編織來對抗血栓，我又從日本《未來 EYES》

掘許多不為人知的針法。

的報導中看見用蠶絲線手工編織成人工血管的研究。以前 我們重視功夫，賺的是辛苦錢，現在必須重新思考如何組

在工業革命發生後，手工業逐漸衰退，機器刺繡迅速取代；

合「顛覆團隊」，研發應用每一項技術，才能發揮更高的

不過另有一群喜愛、堅持以手工技藝方能代表其皇室尊貴、

價值，比如刺繡工法因為與化學結合，所產生的材料得以

華麗的象徵之特殊身份者，持續使用精湛手工刺繡，因此

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專欄文章

從星系公轉速度測量中掀起－

暗物質熱潮

曾耀寰

任職於中研院天文所，

科學月刊社理事長。

圖一：羅斯伯爵三世建造當時最大的反射式望遠鏡繪圖。（Public Domain）

274

大多數人都認為西方科學始於古希臘的智者，這些智者可

希臘時期，人們信奉多神教，就像其他民族的早期文明，

略分為三個階段，若以蘇格拉底做為分界，從西元前 600

對大自然現象的解釋都是以神話為基礎，例如在夜晚星空

多年的泰勒斯（Thales）作為哲學史第一人，分別出現米

的帶狀銀河，古希臘人把它視為天神宙斯老婆希拉的乳汁。

利都（Miletus）學派、赫拉克利特（Heraclitus）、畢達

在澳洲，帶狀的銀河從地表向上延伸，對當地土著來說，

哥拉斯（Pythagoras）學派、愛利亞（Elea）學派等等，

就像是造物者的營火冉冉上昇，而中國最有名的銀河故事

統稱為「前蘇格拉底時期」，到第二階段的蘇格拉底時期，

就屬牛郎織女的淒美分離，牛郎星和織女星分立在銀河兩

以及後來的柏拉圖和亞里斯多德。前蘇格拉底時期的智者

畔，唯有每年的七夕，才能在鵲橋上相會。而泰勒斯的理

大多沒留下著作，他們的學說理論都是藉由亞里斯多德的

性主張，就是要打破神話故事，藉由觀察大自然的實際經

著作而流傳下來。

驗和理性思考，來解釋大自然的現象。

科學來自理性或經驗

古希臘哲學的流派學說百家爭鳴，對於自然的認識和了解

一般談到古希臘哲學家，也都是先提泰勒斯，在他之前沒

有不同的想法。柏拉圖的洞穴寓言表示人的外在感知不可

有任何紀錄可查。泰勒斯主張理性主義和唯物主義，在古

信，我們就像困在洞穴內的囚徒，感受到的所有經驗都只

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天 地 |

Earth Science

是印在洞穴牆壁上的光影，只從光影是無法得知洞穴外面

但在羅斯伯爵三世的時代，天文觀測還缺乏追蹤系統和照

的真實世界，唯有透過人類的理性，才能找到真理。柏拉

相技術的配合，羅斯伯爵三世所看到的天體都是以手繪的

圖的學生亞里斯多德則持不同的看法，亞里斯多德認為真

方式記錄，即便如此，手繪星系（當時稱做星雲）的巨大

實經驗的觀察才算數，柏拉圖和亞里斯多德對宇宙有全然

螺旋臂已令人讚嘆不已（圖二）。

不同的理解方式，現今科學還是以實際觀察的經驗為主， 到了 1899 年，望遠鏡的追蹤系統和照相設備技術日趨成

一切的理論都要用實驗觀測做驗證。

熟，德國天文學家謝納爾（Julius Scheiner）利用波茨坦 對於古老的銀河神話，我們要以怎樣的角度來理解呢？看

天文台望遠鏡觀測仙女座星系（M31）核心區域的光譜，

似帶狀的銀河，到底是雲氣的分布，還是許多星星的集合，

光譜是彩虹版的星光，就像牛頓三稜鏡實驗，可將星光展

一直困惑著天文學家。在望遠鏡的輔助下，我們逐漸「看

開來。謝納爾在光譜中辨識出鈣的吸收譜線，再和一般恆

清」銀河當中有數不清的星光。但畢竟人類的壽命就像夏

星的光譜（例如太陽）比較，有很多相似之處，謝納爾認

蟲不可語冰，對於銀河的演化完全無法理解，我們看到的

為仙女座星系的核心是一堆恆星組成的系統。這是一項很

銀河就像最近流行的假人挑戰（Mannequin Challenge，

重要的證據，因為當時沒有星系的概念，銀河系就是整個

被拍攝者做出指定定格動作，與人體模型一樣靜止不動），

宇宙，現在稱的星系在當時被視為銀河內的一團雲氣（星

凍結在宇宙當中。

雲），或者是正要形成恆星的星雲。

星系觀察的開始

除了恆星聚集的證據，天文學家還發現星系光譜線的都卜 rd

1845 年，羅斯伯爵三世（William Parsons, 3 Earl of Rosse）

勒效應。1912 年美國天文學家斯里弗（Vesto Slipher）用

建造了當時最大的 72 吋反射望遠鏡（圖一），這個記錄一

24 吋望遠鏡觀測闊邊帽星系（NGC4594，圖三）的光譜，

直維持到 1917 年才被 100 吋望遠鏡打破。雖有大型望遠鏡，

他將測量光譜用的狹縫，沿著 NGC4594 的長軸放置，得 到的光譜線出現偏折的現象，這是都卜勒效應造成的。譜 線都卜勒效應也出現在太陽系的行星系統，例如觀測木星 赤道兩側邊緣的光譜時，由於木星本身的自轉，在一側會 有譜線紅移，另一側則是譜線藍移，因此整體的譜線會有 偏折（圖四）。在 NGC4694 中心的譜線偏折很有可能也 是旋轉造成的，合理推測在中心區域的恆星是繞著中心旋 轉，估計旋轉的速度約每秒 200 公里。

星系公轉方式與太陽系相同？ 星系根據外觀可以分成螺旋星系、棒旋星系、橢圓星系和 不規則星系。螺旋星系和棒旋星系看起來像是一只盤子， 屬於盤狀星系；螺旋星系的盤面上有很壯觀的螺旋臂；棒 圖二：羅斯伯爵三世在 1850 年發表論文中的 M51 手繪圖。 （Public Domain）

旋星系除了螺旋臂，還有棒狀結構座落在中心區域；而橢 圓星系就像顆橄欖球，剩下無法從外觀區分的，都歸類為

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描繪世界的模樣 上次拿出紙本地圖的時候， 究竟是多久以前的事呢？

1 萬 4 千年前， 穴居人在石頭上刻畫出最早的地圖模樣； 約公元 150 年， 托勒密撰寫《地理學指南》， 開啟地圖繪製的嶄新面貌； 15 ~17 世紀時， 歐洲藉由航海探索世界， 為地圖製作注入豐沛能量； 直至現今，網路時代興起， 智慧型手機與 Google Map 相輔相成， 造就無遠弗屆的生活型態。

地圖不只用來指引方向， 更是認識世界的媒介， 深入了解所處環境的地形地物。 然而，地圖進化仍未止歇， 科學家正用著各式各樣的科技， 帶領我們一窺世界的萬千面貌。

Vol.48 No. 4

279

封面故事 Ι COVRR STORY Ι

無遠弗屆 、動靜皆宜

地圖服務時代的來臨 洪榮宏

280

SCIENCE MONTHLY 2017.4

成大測量及空間資訊學

楊錦松 成大測量及空間資訊

系副教授，一個天生喜歡由空間觀

學系，近年空間資訊領域發展

點思考的人。近年悠遊於地理資訊

非常令人興奮驚奇，歡迎一起

系統領域之各類技術發展，對探索

研究結合空間資訊及人類生活

空間資訊技術之可能性充滿熱情。

環境之相關問題與發展技術。

Ι

COVRR STORY

地圖是一種視覺化的工具，將廣大的

來非常美觀，但地圖內容僅包括所選

生產與後續應用帶來了革命性的變

現實世界化為縮影，讓我們得以解

擇的主題，且表示位置及細緻度也受

化，以數值坐標記錄的地圖內容及

讀空間資訊。近年來，資訊科學、網

到比例尺的控制。基於印製考量，地

以圖層方式建立的管理機制，允許

際網路、行動裝置、定位技術、地理

圖所記錄的位置必須參考一個選定的

我們自由套疊不同主題的資料。其

資訊系統、社群媒體等領域快速發

坐標系統；另一方面，如果要將地圖

中最大的改變，是地圖運作中增加了

展後，我們正進入一個全新的地圖服

用於描述特定時間狀態以掌握時序性

透過電腦螢幕視覺檢視與互動操 作

務與應用環境，有別於傳統的地圖

變化，就必須在選擇的時間上分別

的模式，使用者可以任意開啟資料

展 示角色，未來的地圖服務將帶來

製作不同版本的地圖，才能構成歷

庫中所儲存的多個地圖檔案資料、

「無遠弗屆」及「動靜皆宜」的嶄新

史狀態的描述。傳統地圖製作因此

檢視大範圍地區的現象，透過坐標

與創意應用，徹底顛覆空間資訊未

需要權衡展示範圍、固定展示內容、

計算兩個位置的距離及單一現象的

來的發展。

單一時間及抽象化表示等因素，在應

範圍，甚至進行複雜的空間分析，這

用上造成各種限制。

些在傳統紙質地圖所不易達成 的 要 求， 在 數 值 坐 標 的 世 界 內， 都 可 以

傳統地圖被印製於紙質的媒介上，必 須以有限範圍描繪廣大區域，因此具

地理資訊系統革命

有比例尺，雖然精心設計的地圖看起

地理資訊系統技術的發展，對地圖

輕易達成。

地理資訊系統之運作模式並不侷限 於展示地圖，透過連結後端屬性資 料庫，使用者可以進一步獲得地圖 符號沒有直接展現的資訊，例如地 圖上可呈現城市的空間分布，但點 選 後， 可 以 獲 得 特 定 城 市 人 口、 氣 候等資料，甚至以此產製各種不同 主題地圖。地理資訊系統無論在資 料的紀錄方式與軟體工具的運作模 式上，都為地圖運作帶來了重大改 變。 即 使 在 傳 統 地 圖 中， 許 多 基 本 概念並沒有改變，但卻因為地理資 訊系統的蓬勃發展，而邁入了一個嶄 新的時代。

地圖服務逐漸興盛 了解自己所處的環境狀態，是人類的

1851 年所出版的歐洲傳統地圖。（shutterstock）

基本需求。

Vol.48 No. 4

281

封面故事 Ⅱ COVRR STORY Ⅱ

地形數値化是什麼？ 作者 林錫慶

現任職於財團法人國家實驗研究院國家高速網路與計算中心，主要

工作為環境與災防相關的技術開發與服務平台的規劃與設計。 施奕良

任職於財團法人國家實驗研究院國家高速網路與計算中心，負責環

境資訊技術分析應用，主要研究方向為空間資訊分析與遙測影像處理技術。

286

SCIENCE MONTHLY 2017.4

Ⅱ

COVRR STORY

如何製作數值地形？

試著用高度值來紀錄每一個方格內的

我們先來回憶一下地理課時畫等高線

地形起伏，例如：記錄左下角方格內

假設，你眼前有一座高山，那麼如果

的經驗吧。假設有一座山，通常老師會

的高度值為 710 公尺（圖三）。雖然

請你用口語化方式來描述眼前的地形

給我們一個平面的等高線地形圖，請各

方格內高度仍有連續起伏，數位化就

起伏，你又會如何描述呢？是說巍峨

位同學試著把它的高度畫出來，來探

是把該方格內用一個高度值── 710

高山嗎？或者是一座 1200 公尺高的

索地形起伏，結果大概會長得像圖一。

公 尺 記 錄 下 來。 假 設 每 一 個 方 格 是

該如何描述眼前所見到的地貌呢？

40×40 公尺大小，換句話說，我們每

山？這都是一種描述方式，但都僅止於 籠統概念，如果要再進階地描述，你可

這可以很容易的讓大家判斷地形的起

40 公尺的距離就紀錄一次地形的起

能就會說它共有三條登山步道，山頂

伏與走勢，但總讓人覺得有點單調。

伏狀況，如此可以完整紀錄整個磺嘴

有一個小湖泊，然而這些都不夠精確。

而 且， 如 果 想 看 其 他 地 方 的 地 形 起

山的地形起伏。而格子愈小，記錄的

伏，還得要再另外畫好幾條線段。讓

高度變化就愈精細。

聰明的科學家用了一個很棒的點子，

我們試著從空中俯瞰這座山並試著描

從空中俯瞰把地形平均分成很多細小

繪它的輪廓（圖二）。

數值地形模型的概念 數值地形模型（Digital Terrain Model,

的網格，並且把每個網格填入相對應 的高度值，以平均值或者取樣點值作

我們試著把剛剛從空中看到的景象覆

DTM） 為 數 值 地 表 模 型（Digital

為高度值，這樣就可以很詳細地描述

蓋一個棋盤格，把一整個磺嘴山切成

Surface Model, DSM）與數值高程模

這座山的起伏了，這就是數值地形模

很多小方格，而每一個小方格都能代

型（Digital Elevation Model, DEM）

型的概念。

表著某一個特定範圍內的地形起伏。

的統稱，最早是美國麻省理工學院教

20 公尺 40 公尺

30 公尺

10 公尺

等高線地形圖

地形起伏

50 公尺 40 公尺 30 公尺 20 公尺 10 公尺

圖二：藉由 Google Earth，從上空觀看擎天崗 圖一：等高線繪製。

磺嘴山生態保護區的實際景象。（作者提供）

Vol.48 No. 4

287

子， 是 由 2 個 上 夸 克 和 1 個 下 夸 克

精選

組 成， 雖 有 物 理 尺 寸， 但 這 尺 寸 卻 很難被完美定義，因為質子實在太

文章

小， 不 像 籃 球 有 一 個 確 切 的 邊 界， 況且不管拿哪一種測量工具，都是 由 其 他 粒 子 所 組 合， 而 這 些 粒 子

小質子，大物理

在測量時總會搞怪地與質子相互作 用，對測量結果造成影響。

你 可 能 會 問：「 聽 起 來 似 乎 很 難， 但 是 質 子 多 大 很 重 要 嗎？」， 也 許 我 們 該 從 質 子 的 發 現 說 起。 在 人 們 還 不 清 楚 原 子 結 構 的 年 代， 諾 貝 爾 物 理 獎 得 主 湯 木 生（ Joseph 清華大學物理系博士，專長領域 為

John Thomson ） 提 出 了 一 個 簡

原子分子與光物理，特別專精於以共振腔為

易的原子結構模型，他認為帶負電

陳姿 伶

基底的超 靈敏 光譜 儀，目前感興趣 於用雷射 光譜研究大自然中不對等的旋光性。

荷的電子會均勻分布於帶正電荷的 質 子 海 之 中， 如 同 梅 子 均 勻 分 布 於 美 味 的 梅 子 布 丁 之 中， 是 著 名

我們所處的這個世界以及能見的宇

然 而 在 2010 年 瑞 士 研 究 團 隊 在 奇

的 梅 子 布 丁 模 型（ plum pudding

宙，基本上由元素週期表表列的所

異氫原子的量測中卻得到了更小的 數值： 0.84 飛米，雖然這兩者差距

model ）；他的弟子拉塞福（ Ernest

有原子構成，這些原子的原子核僅 僅是由不同個數的質子和中子組合

僅有 4% ，卻因可能無法被標準模型

的實驗來精確驗證此模型，於是讓

而成，便展現了天南地北的多樣性，

解釋而 震 撼 了 物 理 學 界， 而 這 6 年

一位研究生用比電子重很多的 α 粒

讓 世 界 如 此 繽 紛 燦 爛。 然 而， 當 面

來同個團隊所執行的 3 個實驗依然

子（ 由 2 個 質 子、 2 個 中 子 組 成 ）

對連小學生都能問的簡單問題「質

一次又一次給出了肯定的差距。隱

去做撞擊薄金箔的散射實驗，並叮

子 有 多 大 呢？」 的 時 候， 再 厲 害 的

藏在這個渺小粒子背後的（若非標

囑他在大角度範圍下去記錄，然而

科 學 家 們 卻 只 能 汗 顏 地 回 答：「 答

準模型仍未完備），會不會是另一塊

拉塞福壓根沒想到會出現意想不到

案 並 不 很 明 朗。」 畢 竟 量 測 質 子 大

人類前所未知的領域呢？

的 結 果 —— 絕 大 多 數 的 原 子 質 量 竟

小不只是拿一把尺來量量看那麼簡

全都集中在不到十萬分之一半徑的

單而已，實驗上最精密的方式之一

質子的大小

區 域， 大 約 每 2 萬 個 α 粒 子 只 有 一

是利用光譜的能階推算而得質子的

要了解質子的大小或是形狀，可不

個 被 反 彈 回 來！ 經 過 2 年的 來 回 思

大小。幾十年來在傳統氫原子光譜

像了解籃球那麼簡單，在現今粒子

索，拉塞福認為唯一解釋為原子空

裡得到的數值為 0.877 飛米（註： 1

物理學的標準模型裡，發現的基本

間 大 多 是 空 的， 如 同 太 陽 系 系 統，

粒子如圖一所示。質子並非基本粒

中心是帶正電的原子核，周圍則是

飛米約 0.00001 埃，或 10

302

Rutherford ） 期 望 能 用 更 為 漂 亮

SCIENCE MONTHLY 2017.4

-15

公尺），

圍繞固定軌道運行的電子，但顯然

研究下，終於引領人們層層撥開量子

漸趨完整。如果要說了解質子有什

這和湯木生的梅子布丁模型是相違

世界神祕的面紗，走入量子電動力

麼重要性的話，大概就是因為歷史

背的！而拉塞福從無數的實驗數據

學（ Quantum Electrodynamics,

已經告訴我們很多次，人類對於原

中， 相 信 自 己 的 實 驗 結 果， 儘 管 面

QED）的輝煌時代。量子電動力學

子世界的認識與用以描述宇宙的理

臨 排 山 倒 海 的 質 疑， 他 仍 在 1911

完美的結合了狹義相對論與量子力

論架構，是緊密相關的。

年發表論文客觀說明「正電荷集中

學，為光與物質間所有的相互作用

在原子中心」這個全新的原子模型。

提供了非常完整的科學描述與預測，

量測質子大小的方法

那是人類有史以來第一次認知到原

費曼稱之為「物理學的瑰寶」，更在

關於質子的半徑，多數我們所提及的

子核的存在，卻大大挫敗了當時人

原子核裡的各種譜線提供了極為精

都是電荷半徑。如同拉塞福用 α 粒子

們用牛頓力學和電磁力學建立起來

確的預測值，並且在氫原子蘭姆位

撞擊原子的方法去看見原子結構，電

對世界的認知，之後拉塞福的學生

移（lamb shift）的詮釋中獲得極大

子 質 子 散 射 實 驗（electron-proton

波 耳（ Aage Bohr ） 用 量 子 力 學 及

的 成 功， 也 從 此 奠 定 了 它 的 地 位。

scattering）自古以來一直是量測質

「電子雲」概念提出「拉塞福 – 波

隨著科技急遽發展，當希格斯粒子

子大小有效的方法，得到的半徑大約

耳模型」的原子模型而獲諾貝爾物

（ Higgs boson） 第 一 次 在 圓 周 長

為 0.87 飛米。而目前量測質子半徑

理獎肯定。

達 27 公里的大型粒子加速器被偵測

最精確的方法則是透過簡單原子的超

到 時， 從 此 之 後， 以 量 子 電 動 力 學

精密光譜學來推得質子大小。雖然不

為骨幹的標準模型詮釋的物理拼圖

直觀，但光譜學推得的質子半徑卻能

在科學家們對原子結構鍥而不捨的

得到更準確的結果。

質量 電荷 自旋

2.3 MeV/c 2 2/3 1/2 ≈

u

1.275 GeV/c2 2/3 1/2 ≈

c

173.07 GeV/c2 2/3 1/2 ≈

t

上夸克

魅夸克

頂夸克

2

2

2

0 0 1

g 膠子

≈

0 0

126 GeV/c2

H

希格斯玻色子

只有一個電子環繞著一個質子，氫 原子如此簡單的組合，對於所有理 論物理學家來說，如果連最簡單的 氫原子光譜都無法好好解釋，那其

4.8 MeV/c -1/3 1/2

≈

d

s

4.18 GeV/c -1/3 1/2

≈

b

下夸克

奇夸克

底夸克

0.511 MeV/c 2 -1 1/2

105.7 MeV/c 2 -1 1/2

1.777 GeV/c 2 -1 1/2

夸克

e

<2.2 0 1/2 輕子

95 MeV/c -1/3 1/2

≈

μ

τ

電子

μ子

τ子

eV/c 2

<0.17 MeV/c 2 0 μ 1/2

<15.5 MeV/c 2 0 τ 1/2

μ 微中子

τ 微中子

νe

電微中子

ν

ν

0 0 1

他原子就更沒辦法探究，顯然對所

γ

有基本物理模型來說，氫原子光譜

光子

是最重要的標竿。而所謂原子雷射 光譜，就是用雷射光譜來量測電子

91.2 GeV /c 2 0 1

雲與原子核間的平均距離，關於氫

z

原子光譜的能階描述最早可回朔到

Z 玻色子

1913 年的波耳模型。時至今日，每 一條譜線的位置基本上都可用量子

80.4 GeV /c 2 ±1 1

w

W 玻色子

電動力學近乎完美的預測，但若要 規範波色子

再苛求，實際上和預測的確仍存在 那麼一點點的差距，而那差距主要

圖一：目前發現的基本粒子家族成員，譬如質子不是基本粒子，是由 2 個上夸克和 1 個下夸克組成。

就來自於質子的大小。相較於在空

Vol.48 No. 4

303

的一大片亮點表示顯著活動，可見他

精選

是因為皮質神經細胞活化才扣下板 機，他本身並無犯意！〔註一〕」

文章

其實我們不需要想像，因為這已是 現在進行式，以腦神經造影資料作

當腦神經造影進入你我生活—

是超越極限，還是沒有極限？

為人類心智經驗的客觀證據，其應 用已經開始在各個領域衝擊我們的 社 會。 本 文 將 從 3 個 方 向 思 考， 探 討 將 腦 神 經 造 影 資 料（ 主 要 是

fMRI）應用於醫療，法律與教育等 領域時，面臨哪些極限與挑戰。

極限一： 腦神經造影只是一種測量方法 圖一是各種形形色色漂亮的腦圖，不 林嘉澍／任教國立陽明大學牙醫學系。

禁讓我們讚嘆現今神經造影技術的強 大精進。但有些吃驚的是這些價值百 萬元至千萬元的核磁共振掃描儀，其

上街閒逛時我注意到街角明顯的廣

確實實發生在我們生活中。 2011 年

本質和藥局就可以買到的血壓計是相

告，是一家「腦圖健檢中心」，聽同

在美國一位顧客在餐廳跌倒後背部

同的，都是用來進行測量的儀器。誠

事 老 王 提 過 這 家 公 司。 老 王 先 前 一

與 頭 部 受 傷， 從 此 產 生 慢 性 疼 痛。

然，相較於血壓計，功能性磁振造影

直喊著腰酸背痛，是因老闆要求不合

這位顧客隨後對餐廳提告要求賠償，

可以透過非侵入性，非放射性的方

理加班才造成的，可是醫生也檢查不

律師即舉出了他接受功能性磁振造

法測得與神經活動有關的血氧依存

出哪裡有問題。老王經律師介紹，就

影的結果，說明他確實受到疼痛的

（blood-oxygen-level dependent,

跑來這家公司做了功能性磁振造影

折磨（而非裝病）── 作為訴訟的

BOLD） 訊 號， 其 功 能 遠 為 精 密 強

（ functional magnetic resonance

證據之一。

大！但正如同血壓計、癌症篩檢，甚

imaging, fMRI） 掃 描 腦 部。 結 果 發現他腦中的疼痛中樞有顯著的神

有了這些前例，想像著未來病人藉著

都受限於實驗的基本要素，例如測量

經 活 動。 他 的 律 師 藉 由 fMRI 呈 現

腦圖宣稱自己承受精神傷害，要求醫

的信效度、時間與空間解析度、偽陽

的「 腦 圖 」 中 的「 亮 點 」 作 為 老 王

師賠償；想像有一天政客藉著腦圖，

性或偽陰性等。

慢性疼痛的客觀證據，成功地幫他

攻擊對手精神異常；想像殺人兇手辯

打贏了訴訟。

稱自己心智無法克制衝動，不得已犯

如同各種癌症篩檢、精神科問卷或

下罪刑，而辯護律師則舉著腦圖作為

疫苗風險評估一樣，腦神經造影資

科學證據，說明「當事人前額葉皮質

料（ 這 裡 以 fMRI 為 例 ） 同 樣 面 臨

這不是科幻電影的情節，它已經確

306

至一把簡單的體溫計，所呈現的結果

SCIENCE MONTHLY 2017.4

測 量 結 果 偽 陰 性 與 偽 陽 性 的 問 題，

的緣故，使我們看到了顯著的差異。

了 我 們 如 何 詮 釋 獲 得 的 結 果。 以

也就是涉及了所謂型一與型二錯誤

在不能排除 偽 陽性的情況下，若我

2013 年 韋 格（ Tor D. Wager ） 等

（Type I / II error）。舉個例子，有

們繼續推論「因為人腦活動差異顯

學者的研究為例，他們透過目前普

研究發現聽音樂前與聽音樂後人腦

著，所以表示他一定在聽音樂」就

遍 使 用 的 fMRI 參 數 來 進 行 掃 描，

「記憶區」活動有顯著的差異，這裡

不 能 成 立 了。 若 是 再 推 論「 聽 音 樂

其時間解析度為每 2 秒取樣一張影

定 義 為 陽 性（positive）的 變 化。 這

活化人腦記憶，增強記性！」，這樣

像，而腦圖上每個「點」代表邊長 2

個差異有可能真的是因為聽音樂所

的說法還有把握成立嗎？

毫米的空間。這樣的空間解析度與

造成的效果，但也可能是因為掃描

時間解析度到底有多精密？我們可

時的雜訊，或是受試者頭部移動所

也如同任何測量技術，腦神經造影

以參考以下資料：人類調控注意力

造成的結果。也就是實際上聽音樂

所獲得的結果也受限於它的空間與

的 所 需 的 時 間 約 0.2 秒， 而 一 個 神

對腦並無影響，但因為雜訊或頭動

時間解析度，而這兩者又大大影響

經細胞本體的直徑約 0.01 毫米，也

A

B

C

D

E

圖一：各種形式的腦圖。腦圖的如何判讀，都牽涉到神經造影的原理與背後的實驗設計，往往並不是表面上看起來那樣單純。圖 A 左是作者本人 的結構性 MRI 造影影像，這是臨床上經常採用的技術，可清晰觀察到腦迴等結構。圖 A 右看起來更漂亮，但其實只是左圖改變色階後的結果。 圖 B 為人腦白質（主要分布神經纖維）經電腦演算後獲得的「骨架」（綠色部分），但綠色部分並非神經纖維本身的樣子，僅顯示神經纖維的分 布狀況。圖 C 為擴散張量造影（diffusion tensor imaging）獲得之影像，其顏色代表水分子可能在人腦中活動的方向性。圖 D 為實驗中個體在觀 看牙科治療影片時人腦活動顯著的區域。圖片上的亮點代表統計值，亮度與受試者過去看牙齒不愉快經驗的程度有關。圖 E 為機率性纖維追蹤成 像（probability tractography）獲得的影像。每個亮點代表該處可能找到特定神經纖維通過的機率。（作者提供）

Vol.48 No. 4

307

專 訪

持續燃燒心中的理想─李遠哲 作者︱

陳其暐 本刊主編。

（陳其暐攝影）

312

SCIENCE MONTHLY 2017.4

專 訪

李遠哲的辦公室靜靜坐落在臺灣大

此之外，他還肩負著更龐大、更沉重

更多溫室氣體，使地球氣溫上升得更

學原子與分子研究所中，這座研究

的使命。訪談甫一開始，李遠哲便談

快。2015 年 12 月於巴黎所召開的聯

所是 1982 年李遠哲尚在美國加州柏

起他近年來極力關注的議題──氣候

合國《氣候變化綱要公約》第 21 屆

克萊大學任教期間，他與浦大邦（前

變遷。去（2016）年 11 月，李遠哲

締 約 國 大 會（UNFCCC COP21）

河濱加州大學物理系主任）、 吳大

在中央大學的講座中，訂下了一個

上，全世界的領袖同意制訂新的氣候

猷（ 前 中 央 研 究 院 院 長 ）、 張 昭 鼎

發 人 省 思 的 題 目 ──〈 我 們 不 能 再

協定，達成急速減碳的共識，極力避

（前清華大學化研所所長） 等人，

等待〉，他呼籲：「地球人口太多，

免地表溫度比工業革命前上升超過

為發展臺灣基礎科學，同時因應國

消耗太多，我們正在改變人類生活

2 ° C。「這是第一次人類醒過來了，

際科學研究趨勢，共同促成在臺大

的環境，面對人類所造成的地球劇

這不只是單一國家的問題，而是全球

校園內設立原分所。當李遠哲決定

變，我們必須即刻行動。」

的問題。」李遠哲說。事實上近年來 的研究指出，即使上升 1.5 ° C，地球

從美國回到臺灣後，即使在擔任中 央研究院院長的忙碌期間，仍然每

石化工業為人類帶來了科技的繁榮，

週來此指導年輕學生的科學研究。

卻也帶來了全球暖化。現今全球的平

就可能發生無法逆轉的災難。

均氣溫已經比工業革命前提高 1° C。

然而，雖然巴黎協定達成前所未有

時至今日，李遠哲依舊在科學前線上

進入 21 世紀後，世界各地極端氣候

的里程碑，許多國家許下保護地球

給予研究人員們建言與幫助，並鼓勵

現象頻傳，旱災與暴雨侵襲、超級颱

的 承 諾， 但 李 遠 哲 認 為， 這 些 承 諾

年輕孩子們用科學的心理解世界。除

風肆虐、西伯利亞凍土融解，釋放出

很可能會因為經濟發展、政治等因 素 而 無 法 達 成。 事 實 上， 現 任 美 國 總統川普（Donald Trump）就曾表 明， 他 認 為 氣 候 變 遷 是 一 場 騙 局， 這將可能使美國退出減碳行動，使 巴黎協定的努力功虧一簣。

李遠哲 2011 ∼ 2014

國際科學理事會會長

李遠哲獲得諾貝爾化學獎至今已有

1994 ∼ 2006

中央研究院院長

30 年光景，過去他作為先鋒，開拓

1986

獲諾貝爾化學獎

1980

獲選中央研究院院士

1979

獲選美國科學院院士

救地球不樂觀的未來。李遠哲至今

1974

加州柏克萊大學教授

所累積的事物，仍然堅實地符合他

1968

芝加哥大學教授

在高中畢業時所立下的兩個願望，

出 科 學 的 嶄 新 領 域； 近 年 來， 他 奔 走世界各地演說，希望能夠喚起大 家對氣候變遷的警覺，一起竭力挽

一是成為傑出的科學家；二是要跟 志同道合的人一起努力，讓這個世 界變成一個更好的地方。

Vol.48 No. 4

313

科學家如何無懼性別困境，展現信念與力量？

在物理、地球科學領域之中，

無分性別，我們都是科學家

科學月刊569期精采預告