司法中的科學與偽科學：十個有用小指標幫你辨識偽科學（四）

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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在過去許多冤案研究、司法心理學研究中，都發現確認偏誤（confirmation bias）是誤判的重要因素^{註 1}，意即人容易受到先入為主的意見影響。

例如有一晚，小安下班回家後發現他太太與情夫正在偷情，心灰意冷出去喝酒，回家後卻發現太太與情夫都被殺了；小安百口莫辯，被判處無期徒刑。^{註 2}

在缺乏其他證據的情況下，一般人都會認為小安的作案動機十足，兇手不可能另有他人；因此在受到這個成見的影響下，進而看重能佐證的證據、忽略其他證據，形成所謂「隧道視野」^{註 3}，導致職業法官也可能誤判（各國都有許多關於審判出錯的研究）^{註 4}。

國民法官也可能受到偏見影響，那還能保持公正嗎？

國民法官法在 2023 年 1 月 1 日正式上路，年滿 23 歲的你，人人皆有可能坐在法檯上與職業法官一同進行重大刑案的審判。關於什麼才是「最正確的判決」，也不是國民法官才會遇到的問題，而是社會大眾所要共同面對的司法難題。

進入審理程序後，會先由職業法官向國民法官說明程序、法律原則；再一一檢視檢辯雙方提出的證據；最後再與職業法官討論、進行投票，決定被告是否有罪，以及決定被告的量刑。

如同開頭所說，確認偏誤會是個難題。來自不同群體的國民法官，也可能帶有各自的意見。

例如一位白領階級的 30 歲上班族，與一位伴侶是藍領階級的家庭主婦，他們看待情殺案的態度會一樣嗎？一個重大案件發生後，國民法官很有可能先看見媒體報導，才會真正進入法庭。再加上國民法官所看見的證據，已經受到審、檢、辯三方前期的篩選，因此在審理中所聽見的敘事，可能是兩種截然不同的版本（因為檢察官的任務基本上是證明被告有罪，而律師則是證明被告無罪或沒有犯那麼重的罪）。身為素人的國民法官，要怎麼評估證據的可信度？怎麼排除偏見、形成自己的判斷？

藏在程序中的魔鬼，不只是偏見的問題，還包括「使用的語言不同」的問題。這個語言不僅是台語、客語、各原住民族語的語言不同，還有怎麼讓不同專業領域、不同年齡層的國民法官理解法律術語。如，什麼是無罪推定原則？證據裁判原則又是什麼？怎麼樣算是超越合理懷疑？為什麼有些證據能用，有些則不行？因此，職業法官需要讓素人們了解「遊戲規則」，檢辯在舉證與論述過程中，也不能只講「咒語」；法庭上的三方都需要學習「講人話」，讓法庭上也能納入其他領域的意見。這不僅對國民法官是個挑戰，對法律人而言可能也是個難關。

以有力的證據，支持有邏輯的推理

我們可以把審理的過程想像成科學研究：蒐集證據 >> 提出假說 >> 形成結論。

例如有一判決書說：「用蝴蝶刀殺人很費力，被害人身中多刀，因此一定不止一人作案，另一人一定也有涉案。^{註 5}」這是一個合理的推理嗎？有沒有其他證據可支撐這段論點？

為了確保判決更加公平客觀，思考證據與作案經過的關聯時，或許盡可能以「根據OOO，所以XXX」的方式思考。雖然國民法官制度是為了納入常民意見，並不是要求所有素人都是法律專家；然而，若能具備基礎的法律知識，以及學習科學的方式審視證據、排除「確認偏誤」，或許更能給出公平客觀的判決。畢竟國民法官會參與的案件，都是攸關性命的重大刑案。

《國民法官法》的立法目的，在於加入一般常民的觀點。過往人們常覺得法院像神壇，坐在法庭裡的法律人都是人生勝利組，難以體會百姓常民的苦痛，而許多重大刑案的判決都以社會輿論相左。在國民法官的制度下參與審理過程後，或許也能更深刻理解審判工作的艱難，對台灣的司法制度改觀。

此外，人民參審對於提升司法透明也非常重要，由於過往的司法審理通常是關在司法的象牙塔裡產出，社會大眾也難以反思誤判的情況。國民法官的加入，可以想見一路將充滿荊棘，但也期待能為司法正義注入新的活水。

註解

1. 【黃致豪專欄】蘇炳坤的無罪判決——還是司法心理學
2. 這不是真實案件，而是《刺激1995》的劇情。
3. 無罪推定下仍須自證無罪的被告
4. 可參見湯瑪斯．達恩史戴特（Thomas Darnstäd），2016，《法官的被害人：德國冤案事件簿》
5. 改寫自臺灣高等法院 臺南分院 98 年度上重更(五)字第 68 號刑事判決。

《司法遇到心理學》國民法官上任，然後呢？ → https://link.pansci.asia/7abzs

• 作者／史坦利．萊斯 (Stanley A. Rice)；譯者／李延輝

我們無法辨別隨機性會直接造成可能是所有偏見中最重要的：確認偏見（confirmation bias）。

當我們看這世界，會看到一些東西，確認了我們已經相信的事， 有一些則與其牴觸。我們自然而然會較注意確認我們已經相信的東西。我們會引用證據支持我們的信念，忽視違背信念的證據，這不是因為我們都是騙子，而是因為我們大腦內的本能偏見。

科學家稱這種偏見為「摘櫻桃」，因為我們摘下確認我們偏好的紅櫻桃，但沒有看到綠櫻桃。這或許是科學家使用統計測試決定結果顯著程度的主要理由。

我已經向你介紹了一個確認偏見的例子。我用維生素 C 補充品和避免感冒之間的相關作為虛假相關的例子，但我也提到偏見可能扮演了某個角色：服用補充品的人會將自己的症狀解釋為吸鼻子，而不是感冒。

在之前章節我討論過人類往往會認為其他有機體有智慧，但這些有機體可能不是真的有智慧。寵物的主人往往認為自己的狗是世界上最聰明的狗，或者養的貓真的很愛自己。這是某種形式的確認偏見。以下有一些滑稽的例子。

我家的動物是世界上最聰明的！

20 世紀初，有一匹叫「聰明漢斯」（Clever Hans）的馬。牠的主人宣稱這匹馬會算數。群眾會聚集看這匹馬算數。馬不會說話（除了靈馬艾德和戰地神騾之外），所以有人告訴聰明漢斯數到五，牠就會用馬蹄重重踩地上五次。聰明漢斯似乎總是能答對。

我很確定你已經猜到發生什麼事。假如他們告訴馬數到五，觀察者會在踩二或第三下時冷靜地閒站著。馬踩第四下時，觀察者就會開始留意。踩第五下時，他們就以幽微的方式傳達出他們的讚許，並準備鼓掌。結果證實馬只是非常擅長解讀人的肢體語言。不久，真相就傳了出去。就馬主人來說，這不一定是騙術，而只是觀察者的偏見。容易受影響的觀眾持續得出錯誤的結論，那些看到聰明漢斯的人也一樣。

情況是變好了。你可能會認為到了 21 世紀，我們會注意像這樣的事。但我看到一個電視節目，裡面的人會展示他們的寵物多有智慧。一個家庭宣稱他們的狗不只可以算數，也能讀木塊上的數字。我發誓我不是胡謅的，像這樣的東西可捏造不出來。

狗在簾幕的一邊。主人會在另一邊拿起一個木塊，假設上面有數字七好了，他會拿給熱切的觀眾看，然後放回原位，和其他木塊放在一起。簾幕一掀開，狗主人就會告訴狗去找上面有「七」的木塊，然後狗就會直接找到那個木塊。觀眾欣喜若狂，評審至少會裝得好像他們相信狗會讀數字一樣。

我知道你已經搶先猜到了。狗並不會讀數字，牠只是聞了聞哪個木塊上面人的味道最新。事實上，狗在人告訴它找哪一個數字之前就開始找數字七的木塊！你會想這原本就會讓觀察者稍微起疑。

自我欺騙的大腦，不可信任的記憶

人類大腦不只無可避免會製造偏見，看起來似乎也天生就會自我欺騙。

我們的心靈時常再現我們的記憶。記憶並不是一套不變的原始資料，我們的頭腦每次都可以重新查閱。相反的，每次我們想到一件事，我們的大腦就會改變記憶，過程中可能帶來偏見，並儲存修正後的版本。

我們實際上無法記得偏見出現前那件事的樣貌。這就是為什麼執法人員和國家安全調查員很容易將假記憶灌輸進人的腦袋，這些人之後會說記得實際上並沒有發生的事。一旦假記憶存了下來，就很難和真的記憶區別。

科學家為了避免這樣的偏見，會填寫實驗室紀錄本，取得任何結果的當天就寫下來，而不是之後再寫。這也是為什麼目擊證人的證詞可能不是故意騙人，但必須以實物證據，例如犯罪現場的 DNA 加以對照檢查。

歷史上重大的偏見：奴隸制度

人類歷史上很普遍的偏見就是奴隸制度，直到不到一百年前才逐漸式微。奴隸主人單純不把奴隸當人看。

羅馬人將他們的奴隸定義為「會說話的工具」。傑佛遜在革命戰爭前的大陸會議堅稱奴隸也是人，但會議中的南方代表將他們視為財產。捍衛奴隸制度的人往往相信奴隸對他們的小塊土地心滿意足。

年輕的達爾文搭乘羅伯特．斐茲洛伊（Robert FitzRoy）船長的船，航行整個世界。斐茲洛伊就相信奴隸很快樂。達爾文和他看法不同。由於達爾文是平民乘客，他可以與斐茲洛伊意見相左而不會造成任何後果。

斐茲洛伊想向達爾文證明奴隸很快樂。因此，停留巴西時，斐茲洛伊要一名奴隸主人帶他的奴隸出來見達爾文。主人和船長都在，那些奴隸告訴達爾文他們實際上非常滿足。達爾文指出了一件事，對今天我們任何人來說都很顯而易見：奴隸不敢在主人在場時抱怨，他會處罰他們。達爾文告訴斐茲洛伊這證據毫無價值，這船長的反應就沒那麼客氣了。

遺憾的是，就著名政治評論家比爾．歐萊利（Bill O’Reilly）的說法，這種偏見還一直持續下去。

——本文摘自泛科學 2020 年 5 月選書《像科學家一樣思考》，2020 年 4 月，商周出版。