用馬拉車繩索怎麼綁？古人苦惱千年——科學史札記（十）

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

根據聯合國統計數據，全球每年 38% 的溫室氣體排放，並非來自道路上的交通工具，而是由「現代都市與建築」所造成的。

我們如今站在兩條路徑的十字路口。一條是依賴更多水泥建築與空調系統來抵禦夏季酷暑，然而這樣的選擇只會加劇室外大氣的惡化。另一條則是徹底改革建築、用電、設計與都市規劃，不僅尋求低碳排放的建築方式，還要找出節能降溫的解決方案，實現事半功倍的效果。

然而，我們是否真的能將建築業的碳排放歸零？

建築的溫室氣體哪裡來？

在建築物 60 年的生命週期中，建材的碳足跡其實只佔 9.8%，因為建築一旦完成後，材料不會頻繁更換。相反，日常生活中的用電才是主要的碳排來源，占了 83.4%，其中大部分來自冷氣、照明和各種電器。

當然，讓大家集體關燈停用電器「躺平」來拯救地球，顯然不切實際。既然完全不消耗能源是不可能的，我們應該尋找更現實的解決方案。

現在就來看看全球七棟零碳建築之一——成大的「綠色魔法學校」，臺灣首座淨零建築，如何運用建築技術，成為當代永續建築的典範。這些技巧中，有哪些能應用到你我家中呢？

為了省電要把煙囪塗黑、吸收更多太陽光？

都市裡，我們最大的挑戰之一就是夏天的高溫，水泥建築群在陽光的烘烤下，變成一個個巨大的窯爐。為了解決這個問題，綠色魔法學校在國際會議廳裝了一個煙囪，不過這不是為了讓窯爐更熱，而是用來降溫的。

煙囪為什麼都都要蓋的那麼高？原來煙囪越高，上下的溫差越大。熱空氣因為密度低而向上移動，產生熱對流。溫差越大，這個熱對流就越強烈，這就是所謂的「煙囪效應」。在要幫室內降溫的情況下，我們的目的是產生更強的煙囪效應，抽走熱空氣，讓室溫下降。但這棟建築裡沒有火爐，而溫差不夠大時，這效應會變得微弱，那該怎麼辦？

_{浮力通風效應。圖 / 泛科學自製動畫截圖}

綠色魔法學校提出了一個大膽的解法：在煙囪南面下半部改裝透明玻璃窗，並將煙囪內部塗成黑色，還加裝了黑色烤漆鋁板，這樣可以最大限度地吸收太陽光。每當艷陽高照，這個不插電的的「自然通風系統」就能自動啟動，創造局部的熱對流，帶動整根煙囪的熱氣向上移動，為室內降溫，達到節能效果。以熱制熱，完全反常識。

幫室內降溫的最大原則是：通風。

實際上，不是人人家裡都有煙囪。但如果建築的高處沒有任何窗戶或通風設備，熱空氣就是會從屋頂一路往下蓄積在室內。因此，你也一定在許多工廠或民宅的屋頂看過一個不斷旋轉的小風扇，它們也是有異曲同工的效用。雖然不是高聳的煙囪，但特殊的渦輪構造，風吹過就會開始轉動，並連帶空氣排出室外。是個不用插電的通風球。

綠色魔法學校的煙囪就是個效能更強的換氣機，足以讓 300 人大型會議廳的換氣次數，高達每小時 5 到 8 次，甚至能在室內颳起風速每秒 0.5 公尺的微風，是最舒適的環境。這些利用熱氣密度的差異來改善室內溫度的方法，又稱為「浮力通風」。

為了把通風貫徹到底，綠色魔法學校在建築的兩面裝設大量窗戶以及吊扇，來讓水平也能通風。這些我們習以為常的裝置，其實才是關鍵。靠吊扇的一點點電力讓自然風可以自由進出，耗費的能源，遠比冷氣還要少得多。

幫空調省電的最後一招，就是微環境控制。

實際上魔法學校內還是找的到空調設備，並不是完全拔除不用。除了選用最高效率的主機，以及把室內循環做到最好以外，降低周遭環境溫度才能減低冷氣的負擔。要降低水泥叢林的熱島效應，需要植被與水體來做溫度調適。

在太陽照射下，水泥屋頂表面最高可以達到攝氏 70 度，如果屋頂有種植植栽，室內頂層樓板的表面溫度就可以維持在攝氏32 度以下。不用開電就先幫室內降溫。

水也是關鍵的一環。一是水的比熱高，想打破水分子之間的氫鍵，需要大量的熱量，要讓一千克水的溫度升高一攝氏度，需要 4,200 焦耳的熱量，這可以避免溫度因為烈陽就快速上升。二是當溫度真的過高，水也會透過蒸發帶走熱量，讓溫度不至於向上飆。

魔法學校的屋頂花園使用水庫淤泥，研磨後燒製成的再生陶粒，裡頭混合了稻穀，結構極細，不會像有機土一樣分解消失，可以涵養水源，還不用動不動補土壤，不只降低屋頂植被的澆水次數，還能達到降溫效果。地面也採用透水鋪面，讓每一滴水都不浪費。

綠色魔法學校本名是成功大學的「孫運璿綠建築研究大樓」

2013 年被英國知名出版社羅德里其評為「世界最綠的建築」，並獲選為聯合國全球七棟零碳建築之一。

除了表彰之外，在認證上也確實取得了臺灣最高等級的「鑽石級綠建築」認證，以及美國最高級的「白金級綠建築」兩個綠建築認證。

為了讓相同的成效可以陸續在全臺的所有建築上實現，臺灣在既有的綠建築標章體系上，擬定出了「建築能效評估系統 BERS」，針對關鍵的空調、照明、插座電器的用電狀況訂出明確的耗電密度指標得分。簡單來說，就是每平方公尺的面積上，每年平均的用電量。

要打造一棟淨零建築，需要設計與材料硬體的相互配合。在日常用電這最大耗能項目上，能透過前面的淨零設計與智慧能源管理來減低能耗。而我們還沒提到的最後一塊拼圖，則是回到建築的建材本身。這部分減碳的方法有很多種，例如將傳統施作工法改為在工廠就完成模組化建材製造的「預鑄工法」，減少現場搭建鷹架、施工的步驟，達成減碳。又或是將部分建材更換為木、竹等負碳建材，甚至使用零廢棄物、能「循環使用」的建材。例如 2018 年亮相的臺中花博荷蘭館、或是 2021 年台糖在沙崙啟用的循環聚落。

建築物能夠完全不用電嗎？……電從哪裡來？

沒錯，連全球最綠的建築——綠色魔法學校，也無法做到完全不使用電力。正如前面提到的，建築的最大能源消耗來自日常使用，而這所「魔法學校」的成就，是成功將日常能源消耗降低，讓溫室氣體排放減少超過 50%。

這就是關鍵，減少一半後，剩下的部分就靠周邊的造林、太陽能和風能等綠色能源來補足。

2022 年 3 月，國發會公佈了 2050 淨零排放的路徑圖，參考美國、日本、歐盟等國，制定了 2050 年達成淨零建築的目標。

這條路徑包含兩個核心目標：第一，所有建築物要在建築能效評估系統（BERS）中達到 1 級節能，甚至進一步達到「1+ 級」近零碳建築的標準，減少至少 50% 的能源消耗。第二，同步發展再生能源，讓這些近零碳建築朝淨零邁進。

這個目標比你想像的要容易實現。比如，2023 年 12 月，台達電的瑞光大樓 II 就成功取得了「1+ 級」近零碳建築認證，並符合 0 級淨零建築規範。而在 2024 年 7 月，國泰人壽在臺中烏日的商辦大樓經過改造後，也達到 0 級淨零建築標準。這些案例證明了綠色魔法學校的成功經驗可以複製，不論是新建築還是舊建築，都能達成甚至超越淨零目標。

為了不讓每一年的夏天都是你我餘生最涼的夏天，碳排歸零是必須要實現的目標。現在你知道，這個任務的關鍵就掌握在你我手中。就像選擇能源標章電器一樣，只要選擇符合 BERS 能效標準的建築，我們不僅能降低冷氣的依賴，也能節省電費，讓地球和你的荷包都雙贏。

文／九爺｜本科學政治、Vor&Nach 史實歐洲武術會成員、戳樂黨員、業餘歷史與考古愛好者，興趣是講故事。

被遺忘的歐洲武術傳統

武術在中世紀歐洲人的生活裡，究竟是什麼模樣呢？是像梅爾吉伯遜的史詩大片《英雄本色》中那樣，只是用蠻力亂砍？還是像模擬中世紀背景的當紅影集《冰與火之歌》一樣，有許多華麗炫目又狗血的身段和姿勢？

事實上，一直到近期，學術圈內對於研究「人與人之間」（inter-personal）的暴力和衝突行為，都不十分重視，而且經常帶有許多偏見。主流學術社群不認為戰鬥技巧或戰場上實際發生的事是值得研究的主題，在做相關研究時，往往對比較抽象的「騎士文化」（chivalry culture）、貴族身分（noble identity）或是軍事原理（military principles）更感興趣。

而這種對於較宏觀、抽象的研究較為偏好的結果，不但忽略了「武術」這種實際的戰鬥技巧，在常民生活中的重要地位，也推波助瀾、間接促成許多對古代戰士和戰場的詭異偏見，例如誤以為古代的兵器只是沒用的大鐵塊；基層的戰士只是一群智商偏低的傻瓜，不需要任何基本訓練，只要有熱血的臨陣精神喊話就可以靠腎上腺素打爆對手；或是覺得戰役就像是下棋，光靠主帥個人的腦力（或魅力）即可決勝負。

這種違背常識，可笑但卻普遍的誤解不但忽略了「武術」其實是一門擁有悠久歷史的專業，也容易讓人以為這些技術是只屬於上層階級的專利。但事實上，中世紀的歐洲武術不僅十分專精、有效且多樣化，普級的程度也比現代人想像得廣且深，就是把歐洲人比喻為戰鬥民族，應該也不為過。

史料、考古與實驗：找回失落戰鬥民族

武術在中世紀人的生活中，究竟普及到什麼程度呢？這個問題在 2011 年，一篇由英國艾克斯特大學（University of Exeter）人類學系研究生 Johann Keller Wheelock Matzke 所發表的學位論文中，有非常完整且精采的解釋。Matzke使用「實驗人類學」（experimental archaeology）的研究方法，來證實他的研究假說：傳授、學習武術或戰鬥技巧在中世紀歐洲是非常普遍，不限於上層階級的。

首先他回顧了中世紀歐洲的武術傳統，用爬梳過的書面資料來呈現當時武術的普及程度，以及「武術手稿」（combat manual）的重要性。接著檢視考古遺址中出土的戰士遺骸，比對遺骸上的創傷與手稿中教授的戰鬥技巧，藉此來推定這些手稿在當代的普及程度。最後 Matzke 設計了實驗，找來了現代的歐洲武術習武者進行對打，比較對打時習武者被擊中的部位與出土的戰士遺骸創傷。

在這篇介紹文中，筆者將 Matzke 的研究分為上、下兩個部份，本篇將先從介紹中世紀歐洲的武術傳統開始。考古與實驗的的資料將於下篇介紹。

文獻中的戰鬥之魂：武術手稿

什麼是武術手稿（combat manual）？手稿（manual）顧名思義，就是指導手冊。想要學習武術的人，可以從手稿裡學到如何快速且有效的擊敗對手。它的功能其實就是產品說明書，可以清楚的告訴想要學習某一套武術系統的人，應該要如何實際操作，現代軍隊的單兵作戰手冊也有同樣的功用。

但是，即使手稿的功能和意義如此明確，但它們在中世紀當代流行的程度又是如何呢？它們是被廣為流傳的操作實錄，還是只是藏諸名山的個人私藏？要解答這個問題，Matzke 認為應該要從檢視手稿本身的內容，以及歐洲的武術傳統兩方面來要行解答。

相似的傳統，不同的詮譯

從 14 到 17 世紀之間產出的手稿，我們可以知道歐洲武術至少有日耳曼、義大利、法國、西班牙四大系統。但即使系統之間有不同的傳承，在主題和呈現方法上往往也可以找到相似性。

以長劍的架勢為例，以下四圖示日耳曼系統長劍（longsword）的四個架勢：愚者、屋頂、公牛和犁式。

而有別於日耳曼傳統，在義大利的系統中也可以看到相似的架勢。由下圖左上依順時鐘依序為淑女、窗戶、半鐵門及短位式。

多樣化的武器

在歐洲武術的流派（school）中，經常可以看到相似的技巧呈現在不同的武器上，例如長劍、槍（spear）、短劍（short sword）、匕首和斧錘（poll axe）。也有特殊武器如長柄大鐮刀，或是短鐮刀的戰鬥技巧。

強調「掌握主動權」的武術傳統

這些由手稿傳承的武術傳統，最大的特性是強調「掌握主動權」（initiative），讓對手處於必須防禦的狀態，如此才能確保自身的安全。除此之外，這些傳統也強調任何一個攻擊招示，都會有一個反制或截擊（counter-attack）的方式存在，妥善地運用攻擊和反制、截擊的技巧，就可以在戰鬥中掌握主動權，然後擊敗對手。

人人有功練

絕大多數的手稿都會把武術描述為「騎士的技藝」（knightly arts），且只有配得上的人（worthy men）才適合學習。然而，在一些手稿中也有提到，即使是基層的士兵仍必須學習這些技巧，才能如實完成上層交辦的任務，所以至少我們可以知道，封建領主的扈從是有接受武術訓練的，而除了全職的扈從階級之外，非全職、受徵集而來的一般兵員應該也有接受相當程度的訓練。

隨著封建制度漸漸瓦解、常備軍的增加，識字率的提升和印刷文字的普及，我們應該可以確定，至少在中世紀的後期，相當比例的人口對於武術手稿所教授的內容不陌生。事實上，到了中世紀後期，各個城鎮都普遍出現許多武術學校（fencing school，註），一般人只要付得起學費，進行一到兩年的訓練，就可以獲得足以防身或是成為傭兵的戰鬥技巧。劍術學校的出現，代表了武術已經常民化，可以說是已經到了人人有功練的境界。

• 筆者註：在現代擊劍文化獨佔 fencing 這個用字之前，只要是使用兵器的格鬥都叫作 fence。

古老的武術傳統

由於缺乏史料記載，我們對於中世紀晚期以前的武術是如何教授、傳承，其實並不十分清楚，但多數學者皆同意，在 14 世紀以前，軍事、戰鬥相關知識的養成，應該是和騎士身分（knighthood）密切結合的。在成為騎士之前，騎士階層的子弟會先被指派給年長的騎士當侍從（squire），而不是去劍術學校和平民階級混在一起。隨著年齡的增長和知識、技巧的養成，侍從在二十歲前後會經歷一系列的儀式，最後獲得騎士身分。

在中世紀晚期（14、15 世紀）的手稿中，這些戰鬥技巧（諸如馬術、長劍、劍盾、槍、搏擊等），已經被視為是「古老」的知識。從 14 世紀到 17 世紀，就像武器和裝甲是跨越國境四處流通的商品一樣，武術大師四處旅行傳授他們的戰鬥技巧。僱兵在歐洲各地征戰，定期舉行的比武大會則吸引四處的旅行、身懷技術的人參加。由於需求的增加，越來越多的武術技巧被記錄並且配上插畫，不同地區間各流派也透過這些手稿相互交流。在這個時期，不同流派的大師們，或因不同意其他大師的見解，或因不滿意前人的表現技術的手法而不斷生產更多手稿。值得注意的是，不論是哪一個系統的武術，沒有任何一份出版過的手稿宣稱這些技術是自己獨立發明而來的。

傳統為何會勢微？

但這項至少風行數百年，曾經在歐洲文化中佔有重要地位的武術傳統，為何最後會走向勢微呢？Matzke 的研究為我們提供了幾個可能的因素：

運動化

縱觀歐洲武術傳統的發展，當戰鬥技巧不再具有實用價值之外，它們最終往往只有兩種結局：廢棄不用，或被運動化，拋棄其技巧中最具殺傷力的部份。至於為何武術會失去實用價值？原因則藏在更宏觀的社會經濟發展脈絡裡。

火器的普及

火器的普及使戰場不再大量需要訓練精良的戰士。最著名的實例就是拿破崙，他的部隊絕大多數是訓練期短的徵員，但卻因為火器的使用而能與其他國家訓練良好的戰士在戰場上一較高下。

工業革命

產業的變遷讓大量農村人口離開原鄉，轉進到都市謀生，許多原本生根於農村的武術傳統，例如長弓、鐮刀的戰鬥技巧，就此失傳。

兩次世界大戰

兩次世界大戰讓歐洲的男性人口大量減少，也連帶地使與男性性別特質連帶的各種傳統遭受巨大衝擊。例如在英國，不要說是武術，就連劍舞（sword dancing）和風笛也幾乎因此而失傳。具殺傷力的武術傳統也因此而更走向被揚棄或運動化。

（意猶未盡，就接著看下篇吧！〈中世紀全民瘋武術（下）：看看那些骨頭！！〉）

參考資料：

• Johann Keller Wheelock Matzke, Armed and Educated: Determining the Identity of the Medieval Combatant, University of Exeter as a dissertation for the degree of Master of Philosophy in Archaeology, September 2011.
• Scott, Paulus Hector Mair, October 19, 2013
• Wikitenauer
• Vor&Nach 史實歐洲武術會粉絲專頁