科學月刊2017年5月號569期 不只是科學少數-女性關鍵力

569 Contents

2017 / May

女性關鍵力

不只是科學少數

360

362 擁抱科學研究的春夏秋冬－

林麗瓊 專訪 李依庭 張敏娟

366 在熱誠之中追尋人生理想－

許雅儒 專訪 陳其暐

370 在歐洲大型強子對撞機尋找暗物質－

余欣珊 專訪 文詠萱

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樺斑蝶

Danaus chrysippus 斑蝶幼蟲以有毒植物為食，並 把毒素留存體中，以保護自己。 因為不需逃命，飛行速度並不 快，在平地到山區都可容易見 到牠。有部分斑蝶甚至像鳥類 一般，具有遷徙的行為。目前 已經確定在日本及臺灣間有斑 蝶進行遷徙的行為。

窺看筆下珍實蝴蝶 文 ｜ 編輯部 繪畫 ‧ 圖說｜莊文岳 臺灣擁有近 400 種蝴蝶，其中有約 50 個臺灣特有種，蝴蝶種類密度極高。1960、70 年代，臺灣 曾盛行蝴蝶產業，極盛時期設有四、五十間蝴蝶工廠，製作如蝴蝶標本、畫像、飾品等工藝品可 供外銷以賺取大量外匯，一年外銷量甚至曾高達千萬隻以上，因而被稱作「蝴蝶王國」。後來由於 環境過度開發，大大縮減蝴蝶的棲息地，進而使得數量驟降，再加上時代與科技演進，蝴蝶製 品熱潮不再，相關產業從此消聲匿跡。 近年來生態保育觀念興起，蝴蝶不再是受民眾紛紛抓捕的獵物，而是環境指標與觀賞的良好對 象。有生態攝影師為了尋找蝴蝶身影而登上數以百計的高山，記錄野生蝴蝶的真實姿態；臺灣 各處成立許多蝴蝶博物館展示珍貴的蝴蝶樣本，讓我們得以細細觀察蝴蝶的精細身軀；而如 果從藝術家的角度來看，蝴蝶在繪畫中又會是什麼樣貌呢？

324

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1

3

2

1. 大紫蛺蝶 Sasakia charonda formosana

臺灣特有種，成蟲發生期在五到八月，幼蟲取食朴樹，成蝶不訪 花，喜食樹汁及腐熟水果汁液。

2. 小灰蝶

小灰蝶是蝴蝶中體型最嬌小者，體小加上動作快，一般人因此忽 略牠。其實除了山區，最常見到小灰蝶的地方是公園或校園中。 有些小灰蝶後翅有類似鳳蝶的尾突，當它休息的時候後翅會交叉 磨擦，兩條尾突看似抖動的觸角，因此，天敵以為尾部才是小灰 蝶的頭部，進行攻擊時，小灰蝶可以犧牲一點點翅膀，而保存性命。

3. 曙鳳蝶 Atrophaneura horishana

臺灣特有種，成蟲盛產期在七、八月，幼蟲以台灣馬兜鈴、 琉球馬兜鈴為食。

4 4. 黃裳鳳蝶 Troides aeacus

黃裳鳳蝶是臺灣的保育類昆蟲之一。幼蟲只取食馬兜鈴，又因為 棲地受破壞或遭濫捕，現已瀕臨絕種。只有在臺灣東南部、墾丁， 才有機會一睹其風采。

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無尾鳳蝶 Papilio demoleus

柑橘鳳蝶 Papilio xuthus

珀鳳蝶 Papilio polyxenes

升天鳳蝶 Pazala eurous asakurae

多數鳳蝶後翅有一個突起，狀似燕尾，所以又叫做燕尾蝶。從平 地到山區都可見，因為許多種類幼蟲取食柑橘樹葉，所以在有柑 橘樹種植的地區較多。鳳蝶幼蟲剛出生時，狀似鳥糞，不會被天

黃鳳蝶 Papilio machaon sylvina

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敵發現。成長後體色逐漸變綠，這時較易被天敵發現，但老熟鳳 蝶幼蟲會從頭頂伸出「臭角」 ，散發出臭氣趕走敵人。

姬紅蛺蝶

Vanessa cardui

緋蛺蝶

Nymphalis xanthomelas

白鐮紋蛺蝶

Polygonia c-album

蛺蝶種類眾多，變化多端，取食之食物與外型都很不同。有取食 花蜜、水份、樹汁、爛果汁液、人獸糞便尿液者。飛行快速，因 而少用的腳退化，只剩二對足。平地、山區都有機會看到牠。

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非關

科學

電報技術的尋根之旅 歐陽太閒

就讀美國哥倫比亞大學電機工程研究所博士班，研究領域為系統生物學、

高通量定序資料分析與癌症生物標記。

90 年前的電報站設備。（作者提供）

意外買下了一組約 90 歲，被厚厚的灰塵

Company）在紐約成立，該公司後來在 1856 年 和 康 乃 爾（Ezra Cornell， 創 辦 康

十三年）被急派到臺灣處理牡丹社事件的

包裹的電報站設備。原來只是好奇透過上 面的銘牌與刻字調查其來歷，卻展開了一

乃爾大學）創立的電報公司合併，改名

的重要性，清政府才核准建立福建沿海的

段電報技術的尋根之旅。

西聯電報公司（Western Union Telegraph

電報線。大北電報公司現在已轉型成生產

Company）成為世界最大的電報公司之

耳機與助聽器的廠商。

18 世紀時的歐洲在電學研究有許多重大 進展，鼓舞了當時的科學家探索電力的新 應用，其中一項即是利用電力傳遞訊息。 但此時的成果受限於操作困難或者傳輸 距離太短，難以廣泛應用。直到 1837 年

電報業務沒落，西聯公司目前已轉型成為 金融服務公司，在世界各地提供跨國匯款 服務。

美國的摩斯（Samuel Morse）和英國的惠

同時期的歐洲電報業也迅速發展，1869

斯同（Cooke Wheatstone，發明惠斯同電

年時丹麥三家公司合併成為大北電報公

橋）獨立提出可以商業化營運的系統。前

司（Det

19 世紀後幾十年電報設備逐漸發展成熟， 設備的構造與外型逐漸定型。裝備中有黑 色圓型按鈕的裝置即為電報鍵（telegraph

key）。電報鍵其實就是一個電路開關， 控制電路開閉以發送訊息。這型設計是

1890~1915 年間流行的款式，屬於 1881 年邦乃爾（Jesse Bunnell）發明專利的衍

者用一條電線，傳輸用長短電壓變化編碼

Store Nordiske Telegrafselskab Aktieselskab），該公司實際為英國與沙

的字元，控制接收端的電磁鐵舉起或敲下

皇俄國控制，目標是建立橫跨歐亞的電報

撞針，將訊號記錄在紙捲上，再解出字元；

系統。該公司的服務範圍向西拓及挪威、

後者用多線並列傳輸一個字元，控制接收

巴黎、倫敦；向東則沿著中國海岸線鋪設

哈頓電業公司（Manhattan Electric Supply Company）承製。這個設計也是由邦乃爾

端多個連接電磁鐵的指針左右轉動，指向

海底電纜，連接長崎、上海和香港。但電

的專利衍生而來。裝置上的兩個圓筒即兩

收到的字元。

報編碼系統原來是以拉丁字母為基礎發展

組線圈，用作電磁鐵，有電流時產生磁場

而成的，遇到同音異字的漢字就無用武之

吸引上方鐵片，控制敲擊桿敲打銅製機

地了。所以 1869 年大北電報公司延請丹

身，發出聲音供解碼。因此最簡單的電報

然而摩斯系統的用戶很快就發現，不需要 看紙捲紀錄，直接聽接收器的敲擊聲音變 化就可以解出字元，因此接收機的結構可 以大幅簡化。當時的美國很窮，工業技術 和教育水準也落後，在幅員廣大的領土上 電報線路若出了問題，也不易維修。製造 容易、成本低廉又可靠的摩斯系統遂廣受 歡迎，很快普及成為電報系統的標準。

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一，即為這套設備原來所屬的公司。因為

欽差大臣沈葆楨上書直陳電報線對於國防

麥海軍學院的數學教授，以通曉中文和阿

生型。有兩個圓筒的裝置用來接收訊息， 叫做音響器（sounder）。該音響器由曼

系統就是串聯的電源、電報鍵（開關）、

拉伯文，研究古星象聞名的謝勒普（Hans

音響器（電磁鐵）而已。

Schjellerup）開發中文電碼。其原理是用 4 碼數字代表 1 個中文字，並用類似康熙

這位不太有名的邦乃爾在投入電報設備發

字典的部首查詢字元。該工作後來轉委法

基（Andrew Carnegie，後來成為美國鋼鐵

國 人 威 基 謁（Septime-Auguste Viguier） 完成，並在 1871 年（同治十年）年於上

明前，曾在 1861 年美國內戰時，加入卡內 大王、創辦卡內基美隆大學）創立的聯邦

這些技術的突破鼓舞了當時的創業家投

海出版成書，稱為電報新書。相較於世界

軍事電報服務（Union Military Telegraph Service），跟著林肯（Abraham Lincoln）

入成立電報公司，例如 1851 年，紐約密

各國積極嘗試新科技，清政府一直拒絕核

領導的聯邦軍征戰。美國內戰結束後，邦

西 西 比 谷 印 刷 電 報 公 司（New York and

准陸上電報線建設，最後大北電報不顧

乃爾投入電報裝備的改良，並在 1878 創

Mississippi Valley Printing Telegraph

清方禁令自行開建。到了 1874 年（同治

立邦乃爾公司（J.H. Bunnell & Company）

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非關

科學

生產電報設備。他發明的專利電報鍵和音

諾夫遂連續 3 天不眠不休譯碼並轉發事

後，用電表檢查發現各部件仍可導通，零

響器因為可靠耐用而大受業界歡迎。在

件的進展。這艘遇難的船即鐵達尼號，

件也不需潤滑就能操作，於是試著自行架

1908 年全美電報界給卡內基祝壽的晚餐

因此該事件讓沙諾夫聲名遠播。1915 年

起一個小型的電報線路。通上電源後發

會上，邦乃爾公司將迷你版的音響器做為

時 沙 諾 夫 創 辦 生 產 電 視 的 RCA 公 司 與

現，這組近一個世紀以前的設備，仍然可

禮物，贈送給邦乃爾在內戰時期的老長官

國 家 廣 播 公 司（National Broadcasting

以順暢地收發摩斯電碼。雖然這組設備在

卡內基和當時的電報業界聞人。祝壽餐會

Company），成為電視廣播業的霸主，也 曾和發明 FM 技術的哥倫比亞大學教授阿 姆斯壯（Edwin Armstrong）合作，但後來 兩人為了 FM 發明專利權鬧翻而打官司。 這樁官司一直到 1967 年由阿姆斯壯遺孀

今日看來極為原始，在當年卻是人類最先

司的美國分公司。餐會 4 年後的 4 月 15

勝訴才塵埃落定。

日，或許也能名留青史呢。

日，週日值班的沙諾夫接收到來自大西洋

回到電報站設備本身，這組電報鍵和音響

的無線電訊息，表示有重大船難發生，沙

器剛買來時積了相當厚的灰塵。但清理

上有個名不見經傳的年輕人，名叫沙諾夫 （David Sarnoff），他在餐會兩年前加入 在 1895 年發明實用無線電系統的馬可尼 （Guglielmo Marconi）創辦的無線電報公

進的科技結晶。更有意思的是，這項技術 的發展，竟串起這麼多風雲人物。讓人不 禁想，現在沒沒無聞，卻仍焚膏繼晷地推 進知識疆界的科學家與工程師們，有朝一

元。上述三人也因為這些貢獻，共同獲得

實驗桌前的巨人身影

2007 年諾貝爾生理或醫學獎。 除了基因重組技術，史密斯教授其實也是 蛋白質電泳技術的先驅，他發明的澱粉電 泳法是早期蛋白質分析的重要方法，影響

許惇偉 牛津大學生物化學博士，專長為表觀遺傳學、分子生物化學。

了許多生化研究。

曾任職牛津大學，目前任教於國立高雄師範大學生物科技系。

在 90 年代末期史密斯教授偕同遺傳學家 的日籍夫人訪問臺灣中研院，令人印象 深刻的是演講中他特別提到，因為興趣， 他一直還在第一線親自做實驗，因為他 認為這樣才能發現更多的問題。演講中 他也秀出了幾張他親自寫的實驗記錄， 取信於聽眾。 （ shutterstock）

的確，名校的講座教授其實很像是工藝大 師或是名店主廚，他們通常忙於指導跟監 督成果，鮮少上第一線去實際執事，「大

比較正常或是帶有突變的基因對生物所造

史密斯（Oliver Smithies）與卡佩奇（Mario

成的影響，是了解基因功能的方式，也是 因突變，多得靠機運取得，有如大海撈

Capecchi），在 1980 年代率先利用同源重 組（homologous recombination）的概念， 結合了重組 DNA 的技術，且成功在哺乳

針，難有進展。當重組 DNA 的生物技術

類細胞中專一地剔除特定基因。而後，埃

從他身上學習重要的另一課，是發生在跟

自 1970 年代日趨成熟後，科學家們開始

文斯（Martin Evans）更利用該技術結合

他餐敘閒聊時。當時他坐定位後，親切的

嘗試能否利用這樣的技術，去對特殊的基

了胚胎幹細胞技術，創造出基因剔除小

問候每個人，也請每個人稍微介紹一下自

因製造突變，以進行更仔細的生物研究。

鼠，替基因的動物醫學研究開創了新的紀

己的研究內容。

遺傳學研究的基礎。以往各種生物的基

匠不斲，大庖不豆」就是這意思，所以像 他還會親自上實驗台做研究的教授，已是 鳳毛鱗爪。

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非關

科學

重組 DNA 製成的基因剔除用載體 抗藥性基因 同源序列 DNA 互換

同源序列 DNA 互換 染色體上的目標基因

此部分與重組 DNA

此部分與重組 DNA

左側序列相同

右側序列相同

製 成 的 DNA 片 段

製 成 的 DNA 片 段

抗藥性基因

作者參與見習阿蘇火口野外工作。 （作者提供）

透過添加藥物選拔可抗藥物的細胞

熊本地震在阿蘇破火口造成許多災情。 目標基因由於抗藥性基因片段嵌入而被破壞，稱之為「基因剔除」。史密斯與卡佩奇等人利用重組 DNA 技術，製 造基因剔除用載體。將載體送入細胞核後，利用載體左右兩端的 DNA 序列與目標基因部分序列相同時，就可能會 發生同源序列 DNA 互換的原理，用載體上的抗藥性基因引導入染色體上的目標基因裡面，取代了部分目標基因片 段，而讓該基因失活。再藉由添加藥物，篩選出具備抗藥性的細胞，這些帶抗藥性的細胞，同時也會是目標基因失 活的基因剔除細胞。所以這方式可以專一性地剔除基因，讓基因研究更為方便。

「我是做細胞凋亡的研究，我在研究某些

這麼問，是他發現很多研究者在使用某些

基因對於細胞凋亡過程的影響。」某學生

藥劑的時候，並不會先去細究它們的來歷

先開口自我介紹。

與背景，只是別人用過就照著用，這樣很

「你怎麼做？」史密斯教授問著。

致設計錯實驗或是得到有偏差的結果。因

「加不同的細胞凋亡抑制劑然後量測某些

此他建議後進要在實驗開始時，儘量弄清

反應？」學生回答。

楚自己所使用的每一種實驗材料或是藥劑

「那些抑制劑怎麼來的？」教授又追問。

的詳細背景，這對研究絕對有幫助。他這

「SIGMA 公司買來的。」 「我的意思是，他們怎麼找到這些抑制劑 而且知道它們的作用？」教授笑著追問。

一席話，我受用至今。 雖然史密斯教授已在今年初以 92 歲高齡 辭世，聽朋友說他在身體狀況還好的時 候，仍然會在第一線親自上實驗操作桌做

「SIGMA 目錄上有說它們的功能及使用

實驗。每當想到他這樣的身影，總會慶幸

方法啊！但我不清楚他們的來歷。」學生

世間有過這般的巨人，讓我們得以躍上肩

有點納悶的說著。

頭，看得更遠。

史密斯教授最後很誠懇的解釋，他之所以

330

可能會忽略掉不同藥劑特性或是限制，導

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（作者提供）

非關

科學

見證阿蘇火山的噴發時刻 黃有志 日本京都大學地球熱學研究所火山研究中心非常勤研究員。

博 班 畢 業 後，2012 年 6 月 步 兵 預 官 少 的 大 屯 火 山 觀 測 站 工 作， 開 始 接 觸 火

AVL 於 1928 年（昭和 3 年）成立，座落 在火口西方約 7.3 公里的熔岩穹丘（lava dome）上。除了監測及研究阿蘇火山之

山監測與研究基礎知識。因緣際會下把

外，也擔任起火山基礎教育的工作，是

握 住 機 會，2015 年 隻 身 來 到 目 前 的 工

日本歷史最悠久的大學附屬火山研究中

作單位：京都大學火山研究中心（又名

心，建築物被列為國指定「登錄有形文

「阿蘇火山觀測站」，Aso

Volcanological

化財」。當我報到時，阿蘇火山噴發正

Laboratory，簡稱 AVL），擔任非常勤研

值活躍，同事忙著野外工作，偶而讓我

究員。主要工作是研究臺灣大屯火山群

參與見習。我親眼見識到火山噴發的威

本以為日常生活及工作上應該可以用英

力，也體驗到野外工作的危險，及生活

文溝通，但發現大部分日本人排斥外語。

尉 排 長 退 伍， 緊 接 著 到 成 立 不 到 1 年

與日本阿蘇破火口（caldera），淺部地殼 的速度構造及火山活動之間關係。期間 卻也意外經歷了數十年頻率的阿蘇火山 噴發，及數百年頻率的熊本地震，真是 得來不易的人生經驗與歷練啊！

地震後的熊本城。（作者提供）

在活火山周遭的艱辛。2016 年 4 月又經 歷了熊本地震，本以為 4 月 14 日規模 6.5

震後的變化，看到許多地方已不復以往， 不勝唏噓。 來日本工作之前，沒到過日本，也不會 日文，對於日本的印象大多是電視媒體 上所得到的訊息，臺灣民眾也很喜歡來 日本旅行。但是當來到日本工作之後， 漸漸地發現工作與觀光之間有著天壤之 別，工作氛圍與觀念也和臺灣大相徑庭。

研究體制也異於其他國家，教授權力非 常大，可直接要求研究團隊底下成員做

的地震之後，應該不會有更大的地震了。

事，其中包含副教授、助理教授及研究

意外地在 4 月 16 日又發生規模 7.3 的主

員等。日本非常注重年齡長幼及先來後

震，造成嚴重的災情及傷亡，許多地方

到，正式職員才享有較多福利、保障及

地滑山崩，道路柔腸寸斷，我在災區跟

補助。日本薪水雖然比臺灣高，但是生

著日本民眾一起避難。AVL 成為危樓，

活費及各種稅額也同樣高出許多，生活

所在的熔岩穹丘及周遭多處山崩地裂，

壓力可不小啊！臺灣總愛跟日本比較，

造成下方社區死傷慘重，是我人生目前

凡事向日本學習、仿效日本。實際上，

最深刻的地震體驗。生活慢慢恢復秩序

日本並非樣樣都比臺灣好，臺灣更應該

後，偶而利用周末假日拍照記錄熊本地

好好珍惜自己的優點及多元性。

阿蘇火山噴發時隨風飄散的火山灰影響最大。（作者提供）

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NEWS FOCUS

積極正向、快樂的 Pokémon Go 玩家

「Pokémon Go」，是去年一款席捲全世界 的手機遊戲，而在過了 9 個月後，這股熱 潮也逐漸在臺灣退燒。雖然在此遊戲開放 後有許多負面的新聞出現，像是為了捕捉

（shutterstock）

Pokémon 而侵入民宅、影響交通安全或降 低學習效率等。不過，在最新的研究則發 現 Pokémon Go 的玩家在生活上更快樂。 由美國威斯康辛大學麥迪遜分校（University of Wisconsin-Madison）的研究人員透過 自願的方式對 400 個受試者進行調查， 詢問有關他們的日常情緒、社交生活與

Pokémon Go，研究發現超過 40% 的受試 者最後變成了忠實玩家，並且為他們的生 活帶來改變。這些玩家相較於一般人會更 友善且願意與人分享， 且更加積極的談 論生活上開心的事情。 除此之外，這些玩家也會更加的社會化， 願意去結交新朋友或是與老朋友聯繫。科 James Alex Bonus et al., Look on the Bright Side (of Media Effects): Pokémon Go as a Catalyst for Positive Life Experiences, Media Psychology, 2017.

學家認為儘管先前媒體普遍報導此遊戲對 於社會所造成的負面影響，但從此研究還 是可以發現遊戲對生活所帶來的益處。

滴答滴答的生理老化鐘 人類（和動物）的老化可以被看作是生命的 必然過程，每種物種的壽命或多或少都已 被預先確定。而最近的研究表明，透過一 種表觀遺傳的修飾——DNA 甲基化（DNA

（shutterstock）

methylation），可以顯示年齡相關的變化， 是目前最佳的年齡生物標誌物（biomarker） ， 被稱為表觀遺傳時鐘（epigenetic clock） 。 研究人員已經鑑定出小鼠的老化時鐘，利用 小鼠在基因組中的 329 個甲基化位點的變 化，能預測出小鼠的年齡，誤差值為 ±3.3 週。此外，研究人員也發現透過生活方式的 干擾也可能縮短生命週期，例如去除雌性 小鼠中的卵巢、高脂肪飲食都會加速時鐘。 基於此研究的基礎，未來科學家除了著手 鑑定人類表觀遺傳老化時鐘外，也希望利 用小鼠模型更深入觀察時鐘的內在機制與 因果關係，像是透過酵素來改變 DNA 甲基 化的調節能否導致時鐘的加速或減緩。

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Thomas M. Stubbs et al., Multi-tissue DNA methylation age predictor in mouse, Genome Biology, 2017.

NEWS FOCUS

檢測阿茲海默症的格粒圖形 阿茲海默症（Alzheimer's disease, AD）是

為人像、物體、場景與格粒（Greebles）。

會降低認知與記憶的一種神經退化性疾

而每一種類會有 4 張相似的圖像，其中 1

病，佔所有痴呆症病例的 60~80%。現今，

張圖像與另外 3 張略有不同，而受試者需

當病患被檢測出此疾病時，對大腦已經造

辨別出其不同。

成很大的傷害，無法恢復原本的功能。因 此，科學家希望能夠透過檢測，在更早期 觀察到大腦的微妙變化 。

研究發現，在人像、物體與場景的類型中 對照組與實驗組無明顯的差異。然而，實 驗組在格粒的辨別能力上正確率為 78%，

受試者的年齡為 40~60 歲，分為直系家

低於對照組的 87%。研究人員也表示未

族不包含阿茲海默症的對照組與父母當中

來也將持續追蹤這些分數較低的受試者是

至少有一名被診斷出此疾病的實驗組，並

否真的會罹患此病症。

讓受試者觀看 4 種不同類型的圖片，分別

（shutterstock）

Emily J. Mason et al., Family History of Alzheimer’s Disease is Associated with Impaired Perceptual Discrimination of Novel Objects. Journal of Alzheimer's Disease, 2017.

北極熊找尋獵物的方法 遜灣（Hudson Bay）透過衛星遙測收集 123

熊會更依賴嗅覺，且當風速緩慢時，能夠

的肉食性動物，主要以捕食海豹維生。然

隻成年北極熊的移動距離與風向進行比對

對於氣味的來源定位會更精準。

而，令科學家好奇的是海豹為躲避被獵食

後發現，北極熊透過空氣中獵物的氣味以

經常躲在雪地內，對於北極熊而言是如何

及側風（crosswind）穩定地供應新氣流，讓

此嗅覺狩獵現象也是首次在哺乳類動物中

生存在北極的北極熊，是陸地上體型最大

找到躲藏在深冰底下的獵物？

觀察到。然而，研究人員也表示近年來由

北極熊藉由風的流動，成功找到獵物。研

於北極的氣候變遷，在北極的風速逐年增

of Alberta）的

究也發現透過嗅覺狩獵最好的時機是在冬

加、受到這些不斷變化的條件影響之下，

研究人員花了 11 年的時間在加拿大哈德

天的夜晚，因為在夜晚視力減弱時，北極

也使得北極熊的嗅覺狩獵更加困難。

由阿爾伯塔大學（University

（pixabay）

Ron R. Togunov et al., Windscapes and olfactory foraging in a large carnivore. Scientific Reports, 2017.

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專欄文章

科學家如何觀看《關鍵少數》？ 2017 年 1 月於臺灣上映的《關鍵少數》（ Hidden Figures ）電影，描述三位非裔女性在美國太空總

署（ NASA ）不畏性別困境，藉由自身卓越的數學能力，協助完成一次次重要的太空任務。對比於當代

臺灣的研究環境，女性科學家又是如何看待這樣的動人故事？

用「計算」專業力打破藩籬 汪愷悌 淡江大學航空太空工程學系助理教授。

將衛星用火箭發射上去進入人造衛星高度及軌道上繞行地

桃樂絲（Dorothy Vaughan）、瑪麗（Mary Jackson）

球，這個對現在的 NASA 而言，已經是很成熟的科技了！

──是同事也是好友，每日一起開車上下班，在 NASA 的

但在 1960 年代，可不是這麼簡單的事！在那個時代，美蘇

計算部門西區工作。凱薩琳從小就展現過人的幾何數學天

兩國在太空科技上互相競賽，不僅要把衛星送入太空，也

才，在學校及家庭都支持之下，跳級完成大學學業。後來

要把太空人送上太空。當蘇俄都搶先在美國之前完成這些

她被桃樂絲推薦到另一棟的部門來驗算擎天及紅石火箭發

任務，使得美國只能奮起直追之時，NASA 計算部門少數

射後的軌道。即使在新的部門中遭遇到不公平的對待，經

族裔女性的特殊才智，在自身努力及上司慧眼之下，在關

過一番堅持及努力，她終能將計算過程及結果在發表出來，

鍵之時及時發揮，也開啟了美國後來居上的太空科技時代。

侃侃而談說明紅石失敗的原因是因為上升力無法支持其質 量，漸漸地得到上司的賞識及信任。較為內斂的凱薩琳，

早在 17 世紀時，計算（computing）就已是一種職業，尤

因為自己有著想要將計算工作做好做精確的決心，最後勇

其是在天文、建築、工程等領域方面；到了 19 世紀末，

敢地奮力爭取進入討論任務設計的開會現場，展現了即時

computer 這個單字就是專門在做計算的人力計算員的正式

計算的能力，地圖上顯示了衛星軌跡的投影，她確定了衛

職稱，計算的內容可包括天文用或彈道軌跡用的數值對照

星返航時會降落的地點，也讓太空人葛倫（John Glenn）

表。到了第二次世界大戰時，美國就僱用了許多年輕女性

印象深刻，升空前要求用凱薩琳的計算結果來驗證電腦算

在後方做軍事領域的相關計算。後來 NASA 也成立這種以

出的結果。

女力為主的計算部門。 桃樂絲擁有機械電子方面的才華，在計算部門西區帶領著一 電影裡的三個女角──凱薩琳（Katherine G. Johnson）、

340

SCIENCE MONTHLY 2017.5

群女生做計算工作，她屢次申請成為主管皆不成，但她的

解 數 |

正在分析航天數據的凱薩琳。（NASA）

Mathematics

桃樂絲（左一）是在美國國家航空諮詢委員會（NACA，美國太空總署前身）轄下的西 區電腦部門（West Area Computers）首位擔任主管職的非裔美國籍女性。（NASA）

確擁有成為好主管的特性。她有識人之明（例如推薦精通

以懇切又充滿說服力的態度及言辭對法官說明為何要為她

解析幾何的凱薩琳）；也有遠見，帶領整個團隊學習新知

開一個先例，讓她能夠進入當地學校修習工程學位。法官

不被淘汰。當她知道 IBM 電腦可能將代替人力計算部門之

被她說服了，判決讓她能進夜間部就讀。在友誼七號返航

後，她低調冷靜地鴨子划水般帶領整個部門的女性計算員

途中外殼燃燒起來時，她立刻判斷原因，請太空人葛倫不

學習 FORTRAN 程式語言，同時也將無人能啟動的 IBM

要投下減速包，因為包上的繫帶能保持熱屏蔽層的位置。

7090 成功跑出計算數據。因為如此，電腦計算正式進入了

後來葛倫回復與地面的通訊，安全返航，成為美國第一個

NASA 的太空任務，包括即將載著葛倫升空的友誼七號的

在軌道上繞行地球的太空人。而瑪麗後來也成為 NASA 的

軌道計算。而她帶領的部門計算員們，也因為都已經先學會

第一位非裔女性工程師。

了程式語言，在太空人葛倫成功升空繞行之後，不僅沒有被 淘汰，還能教其他部門的計算員如何使用電腦，也終於打破

太空科技其實是一門團隊合作的科技，如電影所述，包含

了隔離的天花板，圓夢當上分析計算部門的主管。

的領域可從數學、電腦、到工程等等；電影裡描繪了當年 這些關鍵少數於幕後於各領域上努力地發揮才智，也讓我

瑪麗一直嚮往成為工程師，在風洞實驗中因為太空艙的外

們看到在當時不平等的環境下，這群少數族裔女性除了充

殼屏蔽層脫落，跟上司建議與其修改整個屏蔽設計，不如

實原有的實力，加上上司賞識及鼓勵，也在關鍵的時刻努

考慮不同的扣接方式試試看。上司看出了她的工程設計天

力為自己發聲爭取公平的機會，不僅促進了後來 NASA 在

份，也鼓勵她朝夢想努力。向來活潑積極的瑪麗在面對那

太空科技的領先地位，也達成自己的夢想。這一頁不為人

隔離的鴻溝時，也曾有著無力感，但是她的確熱切地盼望

知的的科技發展史，也在 50 多年之後，由小說及電影的問

入學進修學位。最後，她決定有所行動，申請法院公聽，

世，讓普羅大眾更加了解並從中得到啟發與感動。

Vol.48 No. 5

341

專欄文章

免於爆炸的威脅─ 全固態鋰離子電池 廖譽凱

畢 業 於花 蓮 私 立四維高級中學 與國立

高雄師範大學物理系，現於臺灣師範大學物理系 研究所就讀。從小對數理有極 大興趣，喜歡從實 驗中探索。

胡淑芬 臺灣師範大學物理系特聘教授。研究興 趣包括半 導體製程技術，奈米元件，光催化水分 解、太陽能等光電應用元件以及全固態可撓式鋰 離子電池。

劉如熹

臺灣大學化學系特聘教授。研究專長主

要為以材料化學核心技術為基礎，發展各種綠能 相關材料，可用於光轉換為光、電與熱，並可分別 應用於發光二極體、水分解與生醫熱療等。

用的電池會爆炸，這樣使用手機安全嗎？科學家 希望能解決安全問題，但鋰離子電池總是還有安 全方面的疑慮，於是科學家提出了「固態鋰離子 電池」的想法。

數位時代來臨後，行動電話、筆記型電腦幾乎已成為現代人的必

電池是什麼？

備設備，其中能使 3C 產品進入大眾普及的關鍵，不只在於晶片

電池的結構為正極、電解液與負極，圖一中橘色

做得好，電池的進步更是必備條件。為了能讓 3C 產品使用時間

的電極為正極（陰極），紫色的電極為負極（陽

延長，科學家不停思考要如何增加電池的電容量，使 3C 產品更

極），其中電池定義陰陽極時以放電為準。電池

輕薄，即是將電池體積縮小，讓手機與筆記型電腦越來越輕、越

在放電時，陽離子由負極（陽極）經由電解液往

來越薄。但在人類享受科技進步同時，卻發生了難以置信的噩耗。

正極（陰極）移動，電子也由負極（陽極）經由 外部電路往正極（陰極）移動。以電路來說，燈

352

2016 年，南韓三星公司發行的 Samsung Galaxy Note 7 發生多

泡代表電阻，電池代表電容，如果電路中沒有電

起爆炸事件，造成全球使用者恐慌，三星公司承認爆炸的主要原

阻，就會造成短路。電池內部也有電阻稱為內電

因即是因為電池設計不佳。這不禁讓大眾思考，為何每天都會使

阻，電池內電阻的大小也會影響電池的效率。

SCIENCE MONTHLY 2017.5

變 化 |

Chemistry

（shutterstock）

圖二：伽伐尼與蛙腿實驗。（Wikipedia）

個具備電池組成要件的實驗紀錄：黃銅為正極（陰極）， 鐵棒為負極（陽極），蛙腿為電解質（液）。1800 年， 義大利的伏打（Alessandro Volta）根據伽伐尼的實驗記 錄，交錯排列銅片、鋅片與以鹽水浸濕的布料隔絕銅片與 鋅片，成功做出第一顆電池。 陽離子 電子

電池發展至今分為一次電池與二次電池，一次電池組裝完 成時即為充滿電的狀態，其使用後不能充電而必須丟棄。

圖一：電池運作原理。

直到大家耳熟能詳的碳鋅電池被發明出後，一次電池才被 大量使用。相較於一次電池，二次電池可以重複充放電，

電池的起源最早可以追朔到 1780 年，由義大利的科學家

並有良好的充電可逆性，二次電池有非常多的種類，而最

伽伐尼（Luigi Aloisio Galvani）發現，他利用黃銅棒連

常使用的二次電池為鉛酸電池與鋰離子電池。鉛酸電池多

接放置於鐵架上的蛙腿，使得蛙腿收縮，這為歷史上第一

用於交通工具，因鉛酸電池操作溫度廣、廉價並具備高循

Vol.48 No. 5

353

我喜歡科學， 也認為從事科學這個行業，無分性別， 只要努力都可以做出貢獻。 ── 林麗瓊

360

SCIENCE MONTHLY 2017.5

不只是科學少數

女性關鍵力 三位活躍於科學世界的冒險家， 在研究之路上展現風格 / 理性 / 自信， 掌握自身的關鍵機會，用知識擁抱世界。

做科學工作的必備條件， 就是一定要有熱誠。 ──許雅儒

追根究柢，懷疑一切。 ── 余欣珊

Vol.48 No. 5

361

Ⅰ

COVER STORY

張敏娟 作者 李依庭 本刊副總編輯。

本刊編輯。

林麗瓊專訪

擁抱科學研究的春夏秋冬︱

（王弘奕攝影）

2017 年第 10 屆「臺灣傑出女科學家

不論是畫畫、寫作或是科學領域。不

號：來來來，來臺大，去去去，去美

獎」的『傑出獎』，頒發給臺大凝態

過影響她走向物理這條路是因為大她

國。」似乎當時所有念臺大的學生，

科學研究中心特聘研究員兼主任林麗

4 歲、 當 時 已 就 讀 臺 大 物 理 系 的 姐

都想去美國闖一闖，林麗瓊也不例外。

瓊，其研究領域涵蓋了半導體、能源

姐。在姐姐耳濡目染的影響之下，也

材料與薄膜合成與開發等技術。從訪

讓她走向了物理這條路。「其實，原

從臺大物理系畢業後，林麗瓊為前往

問的過程中，更發現林麗瓊不只在學

本我還天真地以為土木系可以結合我

美國深造，申請了美國幾所學校的博

術界打拼，並致力於拔擢更多的女性

喜歡畫畫和科學的興趣，因此把臺大

士學位。在那個年代，出國的學生們

科學家。

土木系填第一，物理系填第二，不巧

考慮的主要是獎學金以及學校的排

聯考差了 0.25 分，進入物理系，就這

名。最後，她選擇了修讀哈佛大學應

樣結緣一生。」

用物理博士，不過卻不是因為獎學金

與物理的邂逅

最多，而是因為這是她最嚮往的學校。

談到就讀物理系的契機，林麗瓊笑著 說這是一個美麗的機緣。 因為從小就對任何事務都很感興趣，

362

SCIENCE MONTHLY 2017.5

而在就讀臺大物理系期間，林麗瓊也 認識很多厲害的同學、學長姐與學弟

在出國前結婚，進入哈佛大學就讀博

妹。「在我讀大學的年代流行一個口

士期間，林麗瓊也經歷了懷孕、生下

Ⅰ

COVER STORY

經歷 也開始懂得放開一些會議，讓自己可以

1981 國立臺灣大學物理系學士 1989 美國哈佛大學應用物理學博士 1989~1994 美國奇異公司研發中心材料科學研究員 1994~2000 臺大凝態科學研究中心副研究員 2000 ~ 迄今 臺大凝態科學研究中心研究員 2012 ~ 迄今 臺大凝態科學研究中心主任

在健康、家庭與工作當中取得平衡。」

林麗瓊也以自己的經驗，想鼓勵女性 朋友一句話，在「職場上遇到可以表 現的機會，要主動去爭取或溝通，無 論成功或失敗。能清楚表達自己的意

女兒。「為了堅持完成學業，還找了

也意味著要跟著團隊飛越到各個不同

見，當然是帶著和緩的語氣與清晰的

保母幫助我照顧小孩，也會和先生分

的城市，在許多的工廠來回穿梭，畢

邏輯，可以讓同事與上司懂得如何與

工合作。」也因為可以利用的時間變

竟，奇異的工廠遍及美國各地。」聽

自己相處。」

短，林麗瓊學會了更精準地掌握自己

到主管的解釋後，林麗瓊才發現主管

可以運用的時間。

是基於體貼的心意，並非歧視。在一

萌生回臺想法

個以男性為主的工作場域中，他們對

雖然林麗瓊在美國的薪水不錯、生活

於女性的夥伴是陌生的。

與工作也都很好，但卻不免有些缺憾。

博士畢業之後，林麗瓊獲得了美國奇 異（General Electric Company, GE）

舉例來說，周末假日時，幾個待在美

公司的研發中心工作，主要是擔任材

經過幾次溝通後，主管願意讓她參與

國的同鄉朋友，會相聚在一起唱歌，

料科學研究員。在當時的研發中心，

大的研究題目，「當然，我真的就在 1

解解相思之愁。但是周末過後，大家

林 麗 瓊 是 第 一 個 亞 裔 女 性 研 究 員，

年內飛了 8 個不同地區進行研究工作，

轉過身還是繼續為美國 IBM、GE 等

因此也發生了不少的「特殊」待遇與

也真的發現自己會有力不從心的時刻，

公司效命。

經驗。「剛進入奇異公司時，我頂著 一個肚子到公司報到，那時候懷了第 二個寶寶。也因為我一進入公司時是 懷孕的狀態，在進行會議時，我隱約 發現主管在分配大的研究題目時，總 是跳過我。幾次之後，我主動到主管 辦公室，想要爭取我有興趣的研究題 目。」林麗瓊心想， 「 我又不是不行！」

當林麗瓊去跟主管爭取研究題目時， 主管的表情十分驚訝。「他認為我除 了目前正在懷孕外，還有一個 2 歲的 小孩需要照顧，若參與這些工作，那

拉脫維亞大學固態物理研究所學者參訪臺大。（林麗瓊提供）

Vol.48 No. 5

363

Ⅱ

COVER STORY

作者 陳其暐 本刊主編。

在熱誠之中追尋人生理想︱

許雅儒專訪

（王弘奕攝影）

「 其實，我在當時剛好也沒有找到真正

不同於臺灣的國際研究環境

喜歡的工作，因此在以前指導老師的鼓 勵下，誤打誤撞之下繼續念了博士班。」

科學月刊（以下簡稱科）：您就讀博 士班時，曾經到美國加州理工學院、 史丹佛大學參訪，這些地方和臺灣的

其實，許雅儒會投入地球物理領域， 地震是否可能改變一個人的生命方向？

中選填志願的時候，因為不想再像國、

許雅儒（以下簡稱許）：國內的研究

大多數的地震災難，留給人類的是生

高中一樣只是不斷唸書，而尋找著是否

環境其實較為封閉，討論氣氛沒有像

命的消逝與磨難，像是 2016 年臺灣美

有符合她志趣的科系。熱愛自然活動、

國外這麼熱絡，而且美國的教授常常

濃地震所造成的維冠大樓倒塌，還有

喜歡爬山的她，發現在地球科學系可以

有許多天馬行空的想法，對於一個研

2011 年至今仍未能從核災恢復的日本

前往臺灣各地參與許多野外觀測活動。

究課題都能從不同的角度切入，發表

福島。但對於科學家來說，他們仍從

於是，她選擇了地球科學。

自己的想法，你會從中學習如何更深 入觀看一個問題。譬如你要解決一件

中窺見了希望的火光。

366

研究環境有何不同？

也是在一個很偶然的機會下。她在高

十幾個年頭過去，她已成為獨當一面的

事情時，可能存在著 5 種驗證方法，

1999 年，許雅儒從中央大學碩士畢業

科學家。她活用 GPS（全球衛星定位

在臺灣，你或許只做其中 1~2 種就夠

後，隨即在中研院擔任研究助理，並暗

系統）研究斷層活動、前往臺灣與菲

了；在國外你就必須 5 種都要做，然

自下了一個決定，準備在一年內到社

律賓各地考察與蒐集數據，並試圖將

後得到同樣的結果後，才歸納出一個

會上尋找心目中理想的工作。但 7 月

斷層活動研究應用到山崩現象上，期

正確的結論。在這種訓練過程中，促

才剛報到，9 月卻意外碰上了集集大地

望能解決長久以來的環境問題。今年，

使我去思考各種不同的面相。當我得

震。隨即她便投入災區的工作，在現

她在 2017 年獲得了第十屆臺灣傑出女

到一個結論後，我必須去思索在其他

場搜集許多珍貴的研究數據，因緣際

科學家獎的「新秀獎」，肯定她在地球

不同的事物裡頭，是不是也存在著可

會下，她再度回到了學術研究的道路：

科學領域中的豐碩成果。

以佐證這項結論的可能性？對研究的

SCIENCE MONTHLY 2017.5

Ⅱ

COVER STORY

經歷

1997 中央大學地球科學系學士 1999 中央大學應用地質研究所碩士 2004 中央大學地球物理研究所博士 2004~2006 美國加州理工學院地質及行星科學系博士後研究 2006~2010 中央研究院地球科學研究所助研究員 2010~2015 中央研究院地球科學研究所副研究員 2015~ 迄今 中央研究院地球科學研究所研究員

觀點會因此變得更為廣泛、深入，並

州理工學院的謝凱瑞（Kerry Sieh）

且拓展跟很多不同的人合作的機會。

教授已在蘇門答臘外海採集了許多珊 瑚礁來做定年。因為珊瑚礁如果受到

維護人員至太平山地震觀測站之小徑。

科：談談您在 2004 年蘇門答臘大地

地殼變動抬升出露海平面的話，珊瑚

（許雅儒提供）

震的國際合作經驗。

礁就會大規模死亡。所以如果我們想 要得知當地較久遠的地震活動歷史，

許：蘇門答臘地區的地震週期非常長，

除了人類紀錄以外（僅能涵蓋數百年

可能超過一千年，所以 2004 年地震發

時間），就必須要去尋找其他的資料。

生前，學界一般認為這裡不太可能會

而這位教授將珊瑚礁剖開後，採取可

發生大地震。但還是有人有遠見，在

供定年的標本，並定出珊瑚礁大量死

2004 年蘇門答臘地震發生之前，加

亡的年代，就可以回溯到以前的地震

事件。我覺得這非常有趣，他知道要 怎麼利用其他的資料來尋找久遠以前 的地震事件。因為這個地震規模很大 又引發海嘯，幾乎當時所有的加州理 工地震觀測實驗室的教授都有參與， 大家討論也都很踴躍，最後集結所有 人的精華發表了許多研究成果，在這 整個過程當中我學到很多。

充滿驚奇的野外觀測 科：在野外觀測時，有什麼印象深刻 的例子？ 許：我們的野外觀測必須要量測全臺 灣各地的 GPS 點位的位置變化。有 一次我們前往嘉義梅山尋找一個 GPS 點 位， 因 為 這 個 點 位 一 年 僅 觀 測 一 次，草已經長得比人還高，使得我們 必須一邊看著點位位置圖一邊四處尋 找。但是，當我一翻開草叢時，一個 墳墓就突然出現在我的眼前，同時， 井孔鑽探及裝設井下光纖水壓計。（許雅儒提供）

我的目光剛好對上墳墓上的一張人像，

Vol.48 No. 5

367

演化論四尖兵

精選

達 爾 文 的《 物 種 起 源 》（Origin of

Species，圖一）在年會舉行前 7 個月

文章

（1859 年 11 月底）出版，書裡頭關 於物種演化的理論不只在學術界引來 廣泛討論，更受到宗教界的非議。反

人類不是 從猴子演化出來的

對演化論最激烈的是英國比較解剖學 家歐文（Richard Owen）和綽號滑 頭山姆（Soapy Sam）的牛津主教韋 栢福斯（Samuel Wilberforce）。 達爾文在中年後受慢性病之苦，過著 隱 居 生 活， 只 用 寫 作 和 書 信 來 提 倡 演 化 論， 而 公 開 推 擴 和 捍 衛 演 化 論 的 重 責 就 落 在 幾 位 學 者 身 上， 包 括

許家偉

畢業於輔大生物系和陽明微免所博士，曾任職 UCLA

和 USC，目前任職於生技公司。雖然 在 大四下選修過演化論，

卻在從事多年的研究工作後才體會到演化論的重要性。

英 國 生 物 學 家 赫 胥 黎（Thomas H.

Huxley）、植物學家胡克（Joseph D. Hooker）、地質學家賴爾（Charles Lyell ） 和美國植物學家格雷（ Asa Gray ）， 人稱演化論四尖兵（ Four Musketeers of Darwinism）。 除 四

很多人都說「人是從猴子演變出來的」，但這的確是天下第 一謬誤。但在解謬之前，讓我們先糾出到底是誰在造謠。

尖兵外，愛爾蘭出生的英國物理學家 譚德爾（John Tyndall）也是早期的 演化論提倡者（圖二）。而當中以能

「人是從猴子演變出來的」，小時候聽大人這樣說，長大後 周圍朋友都這樣說，現在很多網民都這樣傳。但這句話其實 錯得離譜！達爾文（Charles R. Darwin，圖一）的著作和書

言善辯、文筆尖銳的赫胥黎推廣演化 論最為賣力，他更自稱是「達爾文的 鬥牛犬（Darwin’s bulldog）」，可 見他對捍衛演化論的決心。

信裡都沒有這樣說過，所有演化生物學家也不會說出這種話。

牛津演化大辯論 在討論這句話為甚麼是錯之前，先讓我們糾出是誰先造謠。而 要找出答案，就要回到 1860 年（清咸豐 10 年）6 月 27 日∼

7 月 4 日在牛津所舉行的第 30 屆英國科學促進會的年會裡。

第 30 屆英國科學促進會的第二天（6 月 28 日），有一篇提到《物種起源》 的論文宣讀。在場的歐文宣稱他的解 剖證據能夠證實只有人類的大腦有海 馬迴這個結構，大猩猩卻沒有，他認

380

SCIENCE MONTHLY 2017.5

為已經確認了人跟猿之間的鴻溝，所

中大部份人是反對演化論的。由於出

在德雷珀的論文宣讀後，有 2 位聽眾

以主張在分類學上要將兩者分開。這

席人數過多，大會不得不改在較大的

發言表示反對達爾文的看法。之後韓

番話其實是衝著赫胥黎來的，因為赫

會議廳舉行。

斯洛懇請赫胥黎發言，但他婉拒。韓

胥黎早前發現人跟大猩猩的大腦都有 海馬迴，即是說人和大猩猩兩者在大 腦的構造上沒有差異。當時仍迴避公 開辯論的赫胥黎終於按捺不住，用嘲 笑的口吻說：「就算證實猿類是他們 （反對演化論的人）的先祖，這幫人 沒有必要怕成這樣。」這句話正是 2 天後這樁論戰的序幕。 兩天後（6 月 30 日），美國化學家德 雷珀（John W. Draper）在牛津大學 新落成的自然歷史博物館裡宣讀一篇 關於達爾文演化觀點的論文，會議主 席是德高望重的英國植物學家韓斯洛 （John S. Henslow）。這場會議吸引 了超過 400 位聽眾，有科學家、神學 家、牛津大學學生和仕紳名媛等，當

圖一：中年的達爾文（攝於 1854~1860 年間）和《物種起源》第一版（ 1859 ）的封面。 （ Wikimedia Commons 開放空間）

圖二：演化論提倡者，依序為赫胥黎、胡克、賴爾、格雷和譚德爾。 （ Wikimedia Commons 開放空間）

Vol.48 No. 5

381

方法就是利用連續衛星雲圖與颱風

精選

強度的統計關係歸納所得到的重要 分析方法。

文章 德氏方法首先由美國加州大學的氣象 科學家德沃夏克（Vernon F. Dvorak）

從衛星看颱風形成過程

在 1969~1980 年間利用衛星觀測資 料，發展熱帶氣旋（颱風）的衛星強 度估計方法。依據紅外線及可見光雲 圖在颱風上的特徵，比對當時美軍對 西北太平洋地區例行性的颱風飛機 觀 測 資 料， 進 行 一 連 串 的 分 類、 歸 納、比對後得到颱風分析的數個重要 型態，這些型態與颱風強度的關係 可由圖二表示，包括彎曲雲帶（Curve

Band, CB）、切離或風切型態（shear pattern）、可見光中心密雲型（Central

黃椿喜 氣象預報中心課長。

Dense Overcast, CDO）、紅外線中心冷 雲覆蓋（Central Clod Cover, CCC）、 彎曲眼型（banding eye）以及眼型（eye

pattern）等。《科學月刊》曾在 2013

賴竟豪 氣象預報中心預報員。

德氏方法估計颱風強度 西北太平洋是颱風發展的溫床，而廣

牆雲（眼牆）

中心冷雲覆蓋（中央密雲區） 颱風眼

大的海面上缺乏傳統的觀測資料，因 此遙測衛星雲圖是作業單位監測或預 報 颱 風 不 可 或 缺 的 重要資料。 在衛 星 雲 圖 上， 發 展 成 熟的颱風通常具

嵌入雲頂（外圍雲帶之最冷雲頂）

有幾個重要特徵，這些特徵可以在薔 蜜（2008） 颱 風 的 結 構 示 意 圖（ 圖 一）上找到，分別是颱風眼（eye）、 眼牆區的雲牆（Wall Cloud, WC）、 中心冷雲覆蓋區域、外圍雲帶（outer

外圍雨帶

raind band）及嵌入雲頂（外圍雲帶 之最冷雲頂，embedded cloud top）。 不同階段的颱風呈現在衛星雲圖上的 特徵也會有所不同，德氏（Dvorak）

384

SCIENCE MONTHLY 2017.5

圖一：颱風結構示意及衛星觀測的成熟颱風結構，右側 3 張圖右上至下分別是可見光、紅外線 及紅外線 BD 色調強化衛星雲圖。（中央氣象局衛星中心齊祿祥技正提供）

年刊登由文化大學王嘉琪教授撰寫有

陸，當時氣象站量到最低的中心氣壓

段，尤其當颱風生命期後段移到高緯

關公民科學的「判讀衛星雲圖，網民

是 950.9 百 帕， 瞬 間 最 大 風 速 為 每

度西風帶以後，受強烈的垂直風切影

智慧搞定」文章，詳細介紹該方法如

秒 44.2 公尺，最大平均（10 分鐘）

響而經常快速減弱。切離型在雲圖上

何估計颱風強度，網民也可以在「氣

風速是每秒 22.4 公尺。梅姬颱風於

呈現高、低層的雲系分離，可見光雲

旋 中 心（cyclonecenter.org）」 的

27 日 21 時 10 分由雲林縣麥寮出海

圖常見到低層中心和深厚對流積雲分

網站上協助科學家重新分析過去的衛

進入臺灣海峽，並於 28 日 5 時左右

離的特徵。

星影像。

由金門北方進入福建之後逐漸消散減 弱為熱帶性低氣壓。以下是梅姬颱風

梅姬颱風的生命史

的生命期中以德氏分析方法得到的 T

梅姬颱風是 2016 年西北太平洋的第

指數和強度的描述。

彎曲雲帶比較常出現在颱風初生階 段， 彎 曲 雲 帶 形 成 時， 颱 風 開 始 具 有比較好的積雲對流發展條件，雲帶

17 號颱風，前身是副熱帶太平洋高

延伸一定的長度後，颱風就會加速發

氣壓南側東風帶中的熱帶擾動，9 月

梅姬颱風彎曲雲帶階段：

23 日 8 時才在關島附近海面生成，

颱風在初生期大多呈現「彎曲雲帶」

之後逐漸向西移動併入南海至菲律賓

或「切離（Shear）」的型態，也就

東側一帶的夏季西南季風槽線之中，

是圖二的第 1、2 行。切離型態是由

梅姬受到高壓南側氣流導引，以穩定

於 對 流 層 低 層（1~3 公 里 ） 和 高 層

的速度朝西北西往臺灣移動並逐漸發

（6~15 公里左右）風速的差異（稱

展而增強。24 日增強為中度颱風，

之為垂直風切）造成颱風隨高度產生

T 指數

中央氣象局在 25 日深夜發布颱風警

傾斜，會不利於颱風之增強，或使其

報， 中 心 在 27 日 14 時 於 花 蓮 市 登

減弱消散，常見於颱風初生或減弱階

T 指數是德氏方法利用紅外

展，雲 圖 上 的 特 徵 是 彎 曲 的 帶 狀 雲 系，依照不同階段，延伸長度會不同； 雲帶越長且雲頂溫度（以顏色表示）

線色調強化衛星雲圖上的颱 風對稱程度及雲頂溫度分布

最弱

顏色較接近藍色（溫度低）

較強

切離型

所 定 義 的 指 數，T 指 數 最 高

為 8.0。利用德式分析方法得

到 T 指數後，可以依據 T 指

數對應颱風之估計強度。一般

彎曲雲帶

形狀較接近圓形

嵌匿中心

而言，彎曲雲帶的 T 指數範

圍 在 1.0~4.5 間、 切 離 或 風

切 型 態 的 範 圍 是 1.0~3.5、

中 心 密 雲 型 是 2.5~5、 彎 曲

眼 型 是 4.0~4.5、 眼 型 則 是 風眼

較強

最強 -85 -80 -75 -69 -63

-53

-41

-30

9

溫度℃

4.5~8.0。而 T 指數達 2.5 以 上是輕度颱風，達 4 以上是

中度颱風，超過 5.5 以上則是 強烈颱風。

圖二：德式方法分析颱風不同類別及強度圖。（cyclonecenter.org）

Vol.48 No. 5

385

專 訪

吳政忠政委：數位國家中， 希望改變每個人的心態與思維 作者︱

林宮玄 任職於中研院物理所，兼任本刊副總編輯。 陳其暐 本刊主編。

（陳其暐攝影）

390

SCIENCE MONTHLY 2017.5

專 訪

吳政忠教授於 1987 年任教於國立臺灣大學應用力學研究所， 1998 年開始參與政府之國科會（科技部前身）事務，

2006~2008 年曾任國科會副主委。 2016 年 5 月 20 日至今，從國立臺灣大學借調至行政院擔任政務委員。目前行政院 有 8 位政務委員，吳政委主掌科技，協助行政院長跨部會推動科技相關政務。訪談過程，筆者對於吳政委能專心聽完 長時間的問題，接著能有條理討論長篇提問，感到印象深刻。筆者觀察臺灣近 20 年來部會首長常疲於火線上許多急於 處理的事務，無法兼顧長期具體的戰略與思維。政府中需要有一股力量，不論內部或來自民間，持續不斷提醒，往有 共識卻不容易短期見效的正確方向前進。

科： 請 問「 政 務 委 員 」 主 要 工 作 內

吳： 去 年 我 們 提 出《 五 加 二 產 業 創

來。 幾 年 前 國 內 雜 誌 曾 報 導， 芬 蘭

容是什麼？

新計畫》，加的是「新農業」與「循

的諾基亞（Nokia）公司獲利不如預

環 經 濟 」 兩 個。 事 實 上， 我 們 過 去

期，諾基亞的 GDP 佔芬蘭的比重，

吳：政務委員最大的功能是幫院長

半年也增加「半導體尖端技術與晶

比臺積電佔臺灣 GDP 比重還高，但

做一些跨部會的協調。現在臺灣很

片設計」，原本把它看成是重要的基

是芬蘭政府當時決定不救諾基亞，在

多大事都需要跨部會合作，比方產

礎， 無 所 不 在， 後 來 把 它 拉 上 來，

保障勞工最佳權益的情況下裁員。芬

學合作必須跨經濟部、科技部和教

再次提醒大眾它的重要性。另一個

蘭政府已經放棄預測未來芬蘭哪個產

育 部， 不 能 靠 各 部 長 自 己 來。 但 是

是「文化科技」，文化方面其實跟科

業會起來，沒有重點投資產業，改將

院 長 很 忙， 所 以 需 要 有 所 謂 的「 科

技 息 息 相 關， 過 去 比 較 不 重 視。 最

經費全部投資在環境建設。其務實了

技政委」提供協助。我現在就是科

後是「數位經濟跟服務科技」，就是

解到：新創產業失敗率很高，可能達

技政委，幫忙林全院長協調處理跨

服 務 業。 我 們 原 本 說 五 加 二， 剛 剛

90%，但廣灑種子讓大家努力，願意

部會或改革事務。所以政務委員可

又多講了 3 個，事實上把「加（+）」

以 都 沒 事， 也 可 以 事 情 很 多。 最 近 幾 年， 我 們 發 現 很 多 問 題 的 來 源， 在於部會間協調不好。現在經濟要 轉 型， 我 們 過 去 是 製 造 代 工， 未 來 要往創新經濟走，很多過去的法規 或心態（mindset）要改變，都必須 要 跨 部 會 一 起 來， 先 達 成 共 識， 然 後各自再回去做各部會該做的事。

科： 蔡 英 文 總 統 去 年 競 選 時， 提 出

轉 45 °，就是五乘（×）二，如果我 們從臺灣目前的 GDP 結構來看，剛 好就是這 10 個重點，涵蓋了我國目 前 GDP 大部分區塊。這些產業其實 本來就有，但是我們該如何加入創 新 的 元 素， 讓 它 更 有 未 來 競 爭 性？ 這是目前的方向。

在臺灣建造「亞洲•矽谷」

失敗再來。若有 1% 的種子能發展起 來，成功茁壯後放手，茁壯的產業賺 錢後也可以回饋到種子基金。您認同 芬蘭政府這樣做法嗎？

吳： 首 先， 先 講 一 下 是「 亞 洲 連 結 矽谷」，中間有個點，也就是「亞洲• 矽谷」。亞洲連結矽谷是國發會主委 陳添枝負責的，我負責生醫產業跟綠 能科技產業。不過亞洲連結矽谷最重 要的精神就是要創新，不單是在講所

「五大研發創新計畫」，包括「綠能

科：有關「亞洲矽谷」，前陣子有關

謂物聯網一類的硬體建設。10 年前，

科 技 產 業 」、「 亞 洲 矽 谷 」、「 生

心國家科技的朋友，認為臺灣不缺硬

我在國科會曾協助推動「智慧生活科

技醫藥研發產業」、「國防產業」、

體建設也不缺人才，最主要缺的是創

技」，科技要跟生活聯結，後面「生

「智慧機器創新產業」，目前是否正

新 環 境。 譬 如， 如 何 讓 臺 灣 優 秀 人

活」的應用端是最難的。過去我們

在規劃中？有什麼願景？

才， 願 意 冒 險 創 業， 失 敗 還 願 意 再

的資訊通訊科技（Information and

Vol.48 No. 5

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其實也擁有極為重要的科學研究與生態環境…

它們除了具備戰略與經濟地位，

而在南海諸島上，目前臺灣的管轄範圍便屬東沙島與太平島，

近年來，各國在南海區域中爭奪主權，引起全球關注。

前進南海！在日光下邁向科學前線！

科學月刊 570 期 精采預告