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粉塵爆炸,老師講過有沒有在聽?

活躍星系核_96
・2015/07/04 ・4956字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

文/葉宏仁(國立東華大學課程系科學教育碩博班碩士生)

民國104年6月27日,適逢金曲獎第26屆頒獎典禮。暫時放下手邊「死線(deadline)」在即的論文(老師對不起),跑到朋友家與好友們一同觀賞現場直播。當典禮進行到一半時,瞥見社群網站上,突然出現一則與金曲獎不同的訊息-八仙樂園驚傳爆炸意外。點開新聞連結後迅速瀏覽內文,發現可能是粉塵爆炸惹禍。

由於日前曾於教學現場教授過相關課程內容,初見此訊息,只是熟練的將其分享至自己的科學教育分享社團,與幾位好友隨意討論一下,便不以為意。隨著時間過去,愈來愈多現場影片在網路上披露,且聽聞鄰近分院即時啟動333大量傷病患機制,才驚覺這爆炸所造成的傷害非同小可。隨著典禮結束之後,大家的焦點開始轉到此一事件,更多的資訊在網路上瘋傳,人們才發現這是一樁需要啟動雙北市EOC(緊急醫療應變中心),並且讓國軍一同加入救災的大型公共安全災害。究竟粉塵爆炸是什麼樣的情形?看似不起眼的玉米粉,為何能瞬間造成如此重大的傷亡?

Dust explosion. source:Wiki
Dust explosion. source:Wiki

什麼是塵爆?

爆炸,是物質迅速的反應時,能量集中釋放的現象;常伴高熱、強光與噪音。甚至會造成周圍空氣,或反應本身所生的氣體因熱而急速膨脹,形成極大的壓力,擠壓周圍環境空氣而傷人。當物質濃度在其爆炸極限(Explosive limit)時,就有爆炸的可能。

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爆炸極限有所謂的爆炸下限LEL(Lower Explosive Limit)和爆炸上限UEL(Upper Explosive Limit),通常是以可燃性物質在空氣中所佔百分比表示。低於下限或高於上限均不易引發爆炸:氣體濃度太低,燃料不足以維持爆炸;而氣體濃度太高時,則是沒有足夠的氧氣供應燃燒。反之則可能引起爆炸。而爆炸範圍,就是能夠引起爆炸的區域大小,可以概括的想像成爆炸本身會造成殺傷的範圍大小。

粉塵爆炸,或稱「塵爆」,粉末狀的可燃性「固體」與空氣形成易燃混合物,當供給熱能時則起爆炸。消防單位至各級學校進行火災宣導時,都會再三強調「燃燒三要素[註1]」-可燃物、助燃物、熱。其實,木屑、澱粉(玉米粉是即是玉米澱粉)、加油站的油氣、甚至是鋁粉(金屬粉末,不要懷疑)等都是非常危險的可燃物。

當不易揮發的液體如重油等,霧化後與空氣混合,一樣能形成與粉塵相同的易爆狀態。此時空氣中的易燃物狀態,已經和瓦斯外洩時,那些瀰漫在空氣中的瓦斯無異。與油氣或瓦斯不同的是,人們常對這類固體物質掉以輕心。認為它們雖然燒得起來,但應該不致於迅速燃燒,甚至造成爆炸的結果。

但其實粉塵爆炸與氣體混合物爆炸相比,前者甚至更加危險。因為粉塵爆炸的過程中,爆炸所造成的壓力上升速度雖然較遲緩,也就是爆炸產生時的火球擴散的速度較慢,但可達到的最大壓力卻不輸給瓦斯氣爆,甚至有超越的可能;倘若粉塵中含有金屬或合金粒子時,一旦爆炸後其發熱量更高,造成的危害更大。

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而空氣中雖然氮氣佔了近八成,氧氣已經被稀釋到只剩下兩成,但當粉塵與空氣的混合比率達到其爆炸上下限之間時,不需要很大的火,只需要夠高的「溫度」-諸如火柴、煙蒂、甚至是靜電,就會引發爆炸發生;甚至造成燃燒物質飛散附著於周圍可燃物,引發另一場火災。

在美國就曾發生過,存放玉米或小麥的穀倉,無故發生大爆炸。麵粉工廠、肥料工廠等會利用管線輸送粉末的工業,其輸送過程都必須做好防靜電措施;煤礦礦坑,加油站,木材或金屬加工廠,甚或是國內高職的金屬工廠等,之所以要「嚴禁煙火」,都是這些道理(筆者大學時代在加油站打工時,曾遇過叼著香菸騎車進來加油的顧客,當下狂抖)。

但看現在,「安全」的重要性,似乎比不上「潮流」。只要夠潮,一切煩惱均能拋在腦後。於是,主辦單位「宣稱」不同於國外「化學染劑(看到這個就有氣,好像任何物品跟化學掛勾就都有害似的)」所製造的色粉,是屬於食用級的安全色粉,被大量的噴灑在空氣中。不論是本次在水上樂園主辦的「Color Play Asia」-參加者身著泳衣,暴露在高度易燃風險的環境中;或是風靡全球,在臺灣也造成大跟風的路跑活動「Color Run」-跑者們邊咳嗽邊路跑,掩住口鼻的毛巾沾滿了七彩的粉末,臉上的墨鏡滿是厚厚的粉塵;善後的過程總是讓人詬病。

關於塵爆,學校真的教過嗎?

此次的意外,緊急送醫者超過百人,二到三級灼傷者眾多,其中不乏許多吸入性灼傷患者。而活動總監卻只是說「疑似是風太大而起火」,完全沒有預料到活動過程中具備的危險性,也就不難想像現場根本不會有任何預防措施,如滅火器或防火毯等消防設備。看著網路上流傳活動會場中火舌蔓延的影片,除了痛心疾首之外,也再次慚愧地反省,自己在教學現場中所教的東西,到底有多少孩子聽了進去?還是他們只當我上課的內容是一場「秀」而已?

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九年一貫自然與生活領域課綱中,課程目標有提到:「學習科學與技術的探究方法和基本知能,並能應用所學於當前和未來的生活」,有關學習領域要點中亦說明「……(前略)自然與生活科技學習領域主要內涵包含物質與能……等科學與技術認知學習,並著重科學與科學研究知能及態度……,同時應能將此能力轉化、實踐於日常生活中,終身學習……(後略)」。在這樣的想法下,國中化學反應次主題中提到,有關反應速率的教學內容:「知道能影響化學反應快慢的因素,及催化劑(或觸媒)改變化學反應速率的功能」。

所以,在國中自然與生活科技,八年級下學期第二次段考內容,「反應速率與平衡」的章節中提到「反應速率與接觸面積」的關係,並舉例如同質量灰石,粉末狀較塊狀反應劇烈;肉塊較肉絲不易熟,火媒棒的製作等。過去課本教材內容雖未直接說明粉塵爆炸,但現今版本略已修正,粉塵爆炸的名詞已出現在若干版本課本中。

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普通高級中學必修科目「基礎化學」課程綱要中,應修內容及其說明,亦明確寫出「影響反應速率的因素,為濃度、壓力、接觸面積、溫度與催化劑」等字樣。過往國立編譯館版本中提到「非勻相反應中,反應速率和反應物間接觸面積有很大的關係。將同樣大的木塊,一塊刨成木屑,則與空氣接觸面積增加,燃燒速率加快」。而小學高年級的自然科教材內容,也有提到燃燒三要素,以及火災發生時的處理方法、應變措施及常見滅火原理。

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真的是老師在教,學生沒在聽嗎?

在提倡多媒體融入教學的現在,很多自然科老師早已開始大量使用各類影片,做為教學示範輔助。更別提 Youtube 上隨手可得國內外網路謠言澄清類節目,以及消防弟兄的宣導影片,均對此一議題做過探究。可是不少社群網站上,很多人還是不知道「粉塵爆炸」的危險性;媒體甚至以「閃燃」來報導本次事件,殊不知這兩者完全不同啊。或許重點不是「老師在說有沒有在聽」,而是聽了以後有沒有了解和意識到與自身的關係。

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國內科學教育學者認為,臺灣社會普遍充斥迷信而不理性的行為,不利於國民科學素養的提升;尤其是國內媒體對不理性事物總是大加渲染,但符合科學理性的內容卻不做報導。且我國通識教育雖然提供包羅萬象的知識,卻沒有機會讓學生思考知識的本質及其如何產生。臺灣學校教育普遍為升學考試而準備,以致學習多為片段知識,缺乏過程技能及情意目標之養成,致使知識與日常生活脫節。一如以下這些例子:

  • 一公克的物質可轉換出1014J數量級的能量,而粉塵爆炸約需10-2~10-3J的能量[註2]
  • 職棒球員用的木棒平均重約850-950公克之間,而一顆以每秒41.7公尺行進的速球,只需要0.44秒就會從投手手中直達本壘板[註3]
  • 當地震發生時,會同時放出P波與S波,在地殼中傳遞[註4]

看完這些內容,你感受到了什麼?你會覺得他和自身有什麼關聯嗎?

source:wikimedia
source:wikimedia

筆者在國中理化與高中化學科教學現場,以課本教材內容搭配自編教材,以及自以為「精彩」的說學逗唱,載浮載沉也近十年。最深刻的感受,莫過於每屆總有可愛的學生,拿著考了八、九十分的理化段考考卷問我:「老師,這些東西到底要幹嘛?我每一題都會算,可是我對它沒有感覺!我算它做什麼啊?」。班上成績相對較優秀的同學都無法體會老師自編教材的內涵。那其他同學呢?雖說考試成績與科學素養不一定呈現正相關,但是我想這樣的疑慮,應該很多自然科老師心有戚戚焉。

於是,總是被學生們用這種問題考倒的我,下定決心要做個「天橋底下說書人」。用「說故事」的方式,將知識內容包裝在生活現象中,希望讓他們體會,當課本內容到了現實生活,會是什麼樣子。我天真的以為,學完國中自然與生活科技的內容,生活中絕大部分自然現象,人們均能了然於胸;甚至可以提出「雖不中,但亦不遠已」的解釋,但事實好像事與願違。上完課之後,學生只當它是一場「秀」,甚至常聽學生說「老師你唬爛,況且哪有那麼衰的啦?」是啊,不出事的時候就是唬爛,一出事就是大事。

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我們的學生很勤勞,但勤於讀書疏於動手操作;長於理論,卻不善於設計。2006年臺灣參加PISA成果報告中提到,臺灣學生在受測的OECD國家中科學素養平均表現高居第四名,僅次於芬蘭、香港與加拿大;而我們的孩子對環境議題覺知的百分比,更是世界第一[註5]。當年的受測學生,如今正是25歲左右的年齡層。但他們現在依然有當時那樣驚人的表現嗎?

一直以來,培養學生對科學的興趣是很多教育現場的自然科老師最在意的事情。我們很害怕加強了攸關計算的知識內容時,學生都會跑光光,大家不再喜歡自然科:這是很可惜的一件事情。我們真的很期望,學生能透過我們的引導,看到自然的「美」,進而學會謙卑,學會尊敬自然,尊敬彼此,尊重不同人文精神與價值觀。期望未來,畢業多年的學生回來找我聊天時,能夠告訴我說「老師,我能瞭解你的明白」。

最後,願傷者能得到最好的照顧,願悲者能平安走出傷痛。

~記於104年,盛夏之夜~

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備註:

  • 註1:近來燃燒三要素的概念,漸由「火三角」轉變成「火四面體」。前者即人們熟悉的燃料、氧氣與熱量;後者則多了「鏈式反應(chain reaction,與核反應不同)」觀念。有興趣者請自行上網參閱。
  •  註2:這是E=mc2的內容。
  • 註3:此例其實是時速150公里的速球,從投手丘到本壘板的速度。打者在看到球之後到決定如何揮棒,只剩下0.25秒揮棒擊中球的反應時間;必須要揮動一根近1公斤重,頭重腳輕的木棒,以棒頭下方15公分的圓形木棒中心,準確的擊中球心。
  • 註4:地震時會有「先上下再左右」,或「先左右再上下」的感受,就是P波與S波在地殼中的傳遞。P波較快,S波較慢,也就是物理學的縱波與橫波。
  • 註5:2006年PISA的科學環境議題是「濫伐森林、酸雨、全球暖化、核廢料、基因改造生物之使用(GMO)」。
  • 註6:衛福部健保署表示,八仙塵爆傷者病情時常變化,就醫有495人,病危人數有184人、非病危287人,死亡已有2人,目前傷者在全國41家醫院中,有241人住在加護病房或燒燙傷病房。請民眾目前如無急症需求盡量無前往台北、新北、桃園、基隆等縣市之大醫院求診,以俾利醫院醫護人員集中能量處置傷患。
  • 註7:臺灣從來沒有「同時」有這麼多的燒燙傷病患,就算是上次的高雄氣爆也不曾經歷到。而臺灣健保有登記的燒燙傷病床,僅不到90床。

特別感謝花蓮縣宜昌國中,自然科全體教師群;以及陳必榮老師、林建毅老師、黃克理學長,還有催生這篇文章的朋友們,感謝各位。

參考資料及文獻:

  1. 粉塵爆炸:國立臺灣師範大學化學系 粉塵爆炸介紹網頁
  2. 爆炸(Explosion):科學online-科技部高瞻自然科學教學資源平台
  3. 火三角與火四面體-燃燒三要素:維基百科
  4. Color Play官方聲明-粉塵爆炸之可能性:西子灣彩色節音樂派對Color Play Party 臉書官方粉絲頁
  5. 靳知勤(2007)。科學教育應如何提升學生的科學素養-台灣學術菁英的看法。科學教育學刊,2007,第十五卷第六期,627-646
  6. 國民中小學九年一貫自然與生活科技課程綱要,教育部,2008
  7. 國民中小學九年一貫健康與體育課程綱要,教育部,2008
  8. 普通高級中學必修科目「基礎化學」課程綱要,教育部,2010
  9. 普通高級中學必修科目「健康與護理」課程綱要,教育部,2010
  10. 高中物理課本,第一冊,龍騰版,2010
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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「別來無恙」不只是招呼
顯微觀點_96
・2025/04/12 ・2349字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文轉載自顯微觀點

圖/照護線上

我最親愛的 你過的怎麼樣  沒我的日子 你別來無恙   -張惠妹《我最親愛的》

常常聽到「別來無恙」的問候,其中的「恙」就是指「恙蟲」。在唐朝顏師古的《匡謬正俗》一書中便提到:「恙,噬人蟲也,善食人心。古者草居,多移此害,故相問勞,曰無恙。」用以關心久未見面的朋友沒有染讓恙蟲病、一切安好。

而清明節一到,衛福部疾管署便會提醒民眾上山掃墓或是趁連假到戶外踏青,要小心「恙蟲病」,就是因為每年恙蟲病的病例數從4、5月,也就是清明假期左右開始上升;到6、7月達最高峰。

Qingming Or Ching Ming Festival, Also Known As Tomb Sweeping Day In English, A Traditional Chinese Festival Vector Illustration.
圖/照護線上

但恙蟲病到底是什麼樣的疾病呢?恙蟲病古時被稱為沙虱,早在晉朝葛洪所著的醫書《肘後方》提及,「初得之,皮上正赤,如小豆黍米粟粒;以手摩赤上,痛如刺。三日之後,令百節強,疼痛寒熱,赤上發瘡。」

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恙蟲病是一種病媒傳播的人畜共通傳染病,致病原為恙蟲病立克次體(Orientia tsutsugamushi或Rickettsia tsutsugamushi),被具傳染性的恙蟎叮咬,經由其唾液使人類感染立克次體。而感染立克次體的恙蟎,會經由卵性遺傳代傳立克次體,並在每個發育期中,包括卵、幼蟲、若蟲、成蟲各階段均保有立克次體,成為永久性感染。

感染恙蟲病可能引起危及生命的發燒感染。常見症狀為猝發且持續性高燒、頭痛、背痛、惡寒、盜汗、淋巴結腫大;恙蟎叮咬處出現無痛性的焦痂、一週後皮膚出現紅色斑狀丘疹,有時會併發肺炎或肝功能異常。 恙蟲病的已知分佈範圍不斷擴大,大多數疾病發生在南亞和東亞以及環太平洋地區的部分地區;台灣則以花東地區、澎湖縣及高雄市為主要流行區。

比細菌還小的立克次體

立克次體算是格蘭氏陰性菌,有細胞壁,無鞭毛,革蘭氏染色呈陰性。但它雖然是細菌,但是嚴格來說,更像是細胞內寄生生命體,生態特徵多和病毒一樣。例如不能在培養基培養、可以藉由陶瓷過濾器過濾、只能在動物細胞內寄生繁殖等。大小介於細菌和病毒之間,呈球狀或接近球形的短小桿狀直徑只有0.3-1μm,小於絕大多數細菌。

最早發現的立克次體感染症的是洛磯山斑疹熱(Rocky mountain spotted fever);由美國病理學家立克次(Howard Taylor Ricketts,1871-1910)所發現。

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1906年立克次到蒙大拿州度假,發現當地正在流行一種叫做洛磯山斑疹熱的傳染病,病患會出現頭痛、肌肉痛、關節疼痛的症狀,之後皮膚會出現出血性斑塊。當時沒有人知道是什麼原因造成這個疾病。

立克次一開始以顯微鏡觀察病患血液,發現一種接近球形的短小桿菌,但卻無法體外培養。而他將帶有「短小桿菌」的血液注射進天竺鼠體內,或是以壁蝨吸食患者血液再咬天竺鼠,發現天竺鼠也會染病。另外,他試驗各種節肢動物來做為媒介,發現只有壁蝨能夠成為傳染窩進行傳播。

立克次釐清了洛磯山斑疹熱的成因與傳染途徑,但因為無法在體外培養基培養這個病原菌,他並未加以命名。

後來其他研究者從斑疹傷寒等其他疾病也發現無法在培養基生長、必須絕對寄生宿主細胞的類似細菌,並為了紀念立克次的貢獻,而命名為「立克次體」。

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而立克次體不只一種,因此引起的疾病也不只有恙蟲病。在台灣列為法定傳染病的還有由普氏立克次體(Rickettsia prowazekii )引起的流行性斑疹傷寒,透過體蝨在人群間傳播;由斑疹傷寒立克次氏體(Rickettsia typhi)造成的地方性斑疹傷寒,由鼠蚤傳播至人體。另外還有由立氏立克次體(Rickettsia rickettsii)所引致的洛磯山斑疹熱等。

立克次體透過傳統革蘭氏染色的效果非常弱;因此常用一種對卵黃囊塗片中立克次體進行染色的方法,以利光學顯微鏡觀察。現在,這項技術常用於監測細胞的感染狀態。

受限於光學顯微鏡的解析度,許多科學家也使用電子顯微鏡來對立克次體與宿主細胞相互作用的精細結構進行分析。例如分別引起流行性斑疹傷寒、洛磯山斑疹熱和恙蟲病的立克次體,外膜組織就能透過電子顯微鏡看到些許的差別,有的外膜較厚,有的則是外膜內葉和外葉倒置。

立克次
卵黃囊塗片立克次體的顯微影像,其尺寸範圍為 0.2μ x 0.5μ 至 0.3μ x 2.0μ。立克次體通常需要使用特殊的染色方法,例如Gimenez染色。圖片來源:CDC Public Health Image Library

做好預防就能別來無「恙」

根據疾管署統計,今(2024)年至 4 月 1 日恙蟲病確定病例已累計至 2 8例,高於去年同期。

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立克次菌無法在一般培養基培養,雖然可用接種天竺鼠或雞胚胎來分離病原確診,但基於實驗室生物安全操作規定,通常以免疫螢光法、間接血球凝集、補體結合等檢查抗體的方式來檢驗。

恙蟲病可用抗生素治療,若不治療死亡率達 60%。但最好的預防方式還是避免暴露於恙蟎孳生的草叢環境,掃墓或是戶外活動最好穿著長袖衣褲、手套、長筒襪及長靴等衣物避免皮膚外露。離開草叢後也要盡速沐浴和更換全部衣物,以防感染。

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從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。

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任意添加光學元件 為研究打開大門的無限遠光學系統
顯微觀點_96
・2025/01/30 ・1763字 ・閱讀時間約 3 分鐘

本文轉載自顯微觀點

圖 / 顯微觀點

顯微鏡在科學發展中扮演關鍵的角色,讓人們得以突破肉眼的限制,深入微觀的世界探索。而隨著時間推進,顯微技術也日新月異,其中現代顯微鏡設計了所謂的「無限遠光學系統」(Infinity Optical Systems),更是提升了顯微鏡性能和突破過去的觀察瓶頸。因此主要的顯微鏡製造商現在都改為無限遠校正物鏡,成為顯微鏡的技術「標配」。

1930 年代,相位差顯微技術出現,利用光線在穿過透明的樣品時產生的微小的相位差造成對比,使透明樣本需染色就能更容易被觀察。1950 年左右,則出現使用兩個 Nomarski 稜鏡,將光路分割再合併產生 干涉效應的 DIC 顯微技術,讓透明樣本立體呈現、便於觀察。

在傳統「有限遠系統」中,單純的物鏡凸透鏡構造,會直接將光線聚焦到一個固定距離處,再經過目鏡放大成像。也因此過去顯微鏡的物鏡上通常會標示適用的鏡筒長度,通常以毫米數(160、170、210 等)表示。

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而在過渡到無限遠校正光學元件之前,選用的物鏡和鏡筒長度必須匹配才能獲得最佳影像,且大多數物鏡專門設計為與一組稱為補償目鏡的目鏡一起使用,來幫助消除橫向色差。

但是問題來了!當這些光學配件要添加到固定鏡筒長度的顯微鏡光路中,原本已完美校正的光學系統的有效鏡筒長度大於原先設定,顯微鏡製造商必須增加管長,但可能導致放大倍率增加和光線減少。因此廠商以「無限遠」光學系統來解決這樣的困境。

德國顯微鏡製造商 Reichert 在 1930 年代開始嘗試所謂的無限遠校正光學系統,這項技術隨後被徠卡、蔡司等其他顯微鏡公司採用,但直到 1980 年代才變得普遍。

無限遠系統的核心在於其物鏡光路設計。穿透樣本或是樣本反射的光線透過無限遠校正物鏡,從每個方位角以平行射線的方式射出,將影像投射到無限遠。

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有限遠(上)和無限遠(下)光學系統的光路差別
有限遠(上)和無限遠(下)光學系統的光路差別。圖 / 擷自 Optical microscopy

透過這種方法,當使用者將 DIC 稜鏡等光學配件添加到物鏡、目鏡間鏡筒的「無限空間」中,影像的位置和焦點便不會被改變,也就不會改變成像比例和產生像差,而影響影像品質。

但也因為無限遠系統物鏡將光線平行化,因此這些光線必須再經過套筒透鏡在目鏡前聚焦。有些顯微鏡的鏡筒透鏡是固定的,有些則設計為可更換的光學元件,以根據不同實驗需求更換不同焦距或特性的透鏡。

除了可以安插不同的光學元件到光路中而不影響成像品質外,大多數顯微鏡都有物鏡鼻輪,使用者可以根據所需的放大倍率安裝和旋轉更換不同的物鏡。

傳統上一旦更換物鏡,樣本可能就偏離焦點,而須重新對焦。但在無限遠光學系統的設計中,物鏡到套筒透鏡的光路長度固定,也就意味著無論更換哪個物鏡,只要物鏡設計遵循無限遠系統的標準,光路長度和光學路徑的一致性得以保持。

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因此無限遠光學系統也有助於保持齊焦性,減少焦距偏移。這對需要頻繁切換倍率的實驗操作來說,變得更為便利和具有效率。

不過使用上需要注意的是,每個顯微鏡製造商的無限遠概念都有其專利,混合使用不同製造商的無限遠物鏡可能導致不正確的放大倍率和色差。

改良顯微技術,使研究人員能夠看到更精確的目標;以及如何讓更多光學配件進入無限遠光學系統中的可能性仍然在不斷發展中。但無限遠光學系統的出現已為研究人員打開了大門,可以在不犧牲影像品質的情況下輕鬆連接其他光學設備,獲得更精密的顯微影像。

  1. M. W. Davidson and M. Abramowitz, “Optical microscopy”, Encyclopedia Imag. Sci. Technol., vol. 2, no. 1106, pp. 120, 2002.
  2. C. Greb, “Infinity Optical Systems: From infinity optics to the infinity port,” Opt. Photonik 11(1), 34–37 (2016).
  3. Infinity Optical Systems: From infinity optics to the infinity port
  4. Basic Principle of Infinity Optical Systems
  5. Infinity Optical Systems

延伸閱讀選擇適合物鏡 解析鏡頭上的密碼

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螃蟹有痛感嗎?我們是怎麼知道的?
F 編_96
・2025/01/16 ・1669字 ・閱讀時間約 3 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live science

螃蟹一直是海鮮美食中的明星,從油炸軟殼蟹到清蒸螃蟹,餐桌上經常見到牠們的身影。有地方也習慣直接將活螃蟹丟沸水煮熟,認為這能保留最多的鮮味。過去人們認為甲殼類缺乏複雜神經結構,不會感受到痛苦,因此不必過度憂心道德問題。但近年來,越來越多研究開始挑戰此一想法,指出螃蟹與龍蝦等甲殼動物可能具備類似疼痛的神經機制。

以前大家相信甲殼類缺乏複雜神經結構,但近期這一認知逐漸受到質疑。 圖 / unsplash

甲殼類是否能感覺到痛?

人類長期習慣以哺乳類的神經構造作為痛覺判斷依據,由於螃蟹沒有哺乳動物那樣的大腦腦區,便被認為只憑簡單反射行動,談不上真正「痛」。然而,新興科學證據顯示包括螃蟹、龍蝦在內的甲殼類,除了可能存在被稱為「nociceptors」的神經末梢,更在行為上展現自我防禦模式。這些研究結果顯示,螃蟹對強烈刺激不僅是本能抽搐,還有可能進行風險評估或逃避策略,暗示牠們的認知或感受方式比我們想像更精緻。

關鍵證據:nociceptors 與自我保護行為

近期實驗在歐洲岸蟹(Carcinus maenas)中觀察到,當研究人員以刺針或醋等刺激手段測量神經反應,牠們顯示與痛覺反應類似的神經興奮;若只是海水或無害操作,則無此現象。此外,透過行為實驗也可看出,寄居蟹在受到電擊時,會毅然捨棄原本的殼子逃離電源,但若同時存在掠食者味道,牠們會猶豫要不要冒著風險離開殼子。這些結果使科學家認為,螃蟹並非單純反射,而可能有對於痛感的判斷。若只是「低等反射」,牠們不會考慮掠食風險等外在因素。

痛覺與保護:實驗結果引發的道德思考

以上發現已在科學界引發廣泛關注,因為餐飲業與漁業中常見「活煮」或「刺穿」處理螃蟹方式,如今看來很可能讓牠們承受相當程度的不適或疼痛。瑞士、挪威與紐西蘭等國已開始禁止活煮龍蝦或螃蟹,要求先以電擊或機械方法使其失去意識,試圖減少痛苦。英國也曾討論是否將甲殼類納入動物福利法保護範圍,最後暫時擱置,但此爭議仍在延燒。

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英國對於是否將甲殼類列入動物福利法的保護範圍,有所爭議。 圖 / unsplash

部分學者保持保留態度,認為雖然甲殼類展現疑似痛覺的行為與神經反應,但與哺乳類相同的「主觀痛感」仍需更多研究證明。大腦與神經系統結構畢竟存在很大差異,有些反射也可能是進化而來的自衛機制,而非真正意義上的感受。然而,科學家普遍同意,既然相關證據已經累積到一定程度,毋寧先採取更謹慎與人道的處理模式,而非輕易推卸為「牠們不會痛」。

海洋生物福利:未來的規範與影響

如果螃蟹被證實擁有痛覺,將牽動更廣泛的海洋生物福利議題,包括鎖管、章魚或多種貝類也可能具有類似神經機制。人類一直以來習慣將無脊椎動物視為「低等生物」,未必給予與哺乳類相同的法律或倫理關注。但若更多實驗持續指出,牠們同樣對嚴重刺激展開避痛行為,社會或終將呼籲修訂漁業與餐飲相關法規。未來可能要求業者在捕撈與宰殺前使用電擊或麻醉,並限制活煮等方式。這勢必對漁業流程與餐廳文化造成衝擊,也引發經濟與文化折衷的爭議。

龐大的實驗數據雖已暗示螃蟹「會痛」,但確鑿的最終定論仍需更多嚴謹研究支持,包括更深入的大腦活動成像與突觸路徑分析。同時,落實到實際操作也需追問:是否存在更快、更人道的宰殺或料理方式?能否維持食材鮮度同時保障動物福利?這種思維轉變既考驗科學進程,也考驗人類對自然資源的態度。也許未來,既然我們仍會食用海產,就該以最小痛苦的方式對待那些可能感受痛苦的生物,為牠們提供基本尊重。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃