0

0
0

文字

分享

0
0
0

想要皮膚白裡透紅,消除黑色素就可以了嗎?

MedPartner_96
・2016/10/28 ・4615字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 490 ・五年級

有很多同學來發問,到底要怎麼美白?美白如果這麼簡單,這世界還需要這麼多美白產品嗎?事情當然沒這麼簡單。要隨便講講,當然很簡單,但這樣你就是繼續去外面被各種美白產品騙,所以我們不能便宜行事,一定要從最基本讓你搞清楚。

今天我們就要來上美白的第一堂課:皮膚要怎樣看起來才會白?

我知道你一定要說「等等,不是要教美白嗎?」不行,趕快給我回位置上坐好~不搞懂這些,你活該被騙一輩子啊~

皮膚的顏色怎麼來?

要回答這個問題前,首先要先知道,你怎麼看到顏色的?登愣,趕快把你國中理化老師叫出來。好我知道你上完課就還給老師了,蹲著蹲著。不要害怕,今天保證講完你一定都搞懂,基測都考滿分。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

你看到的白光其實是不同顏色的光混合而成的,在 1666 年,頭殼被蘋果砸到的那位老兄牛頓,就用三稜鏡來玩太陽光,發現光其實可分成很多種不同顏色。

美白part1_三稜鏡-1
白光其實是不同顏色的光混合而成的。圖 / MedPartner 提供

你看到什麼顏色,取決於什麼顏色的光進到你的眼睛。

而物質基本上分成「透光」跟「不透光」兩種。透光物質會讓某些色光通過,吸收其他色光。例如你看到紅色玻璃紙,他就是讓紅色通過,吸收掉其它顏色的光。

美白part1_紅色玻璃紙-1
透光物質會讓某些色光通過,吸收其他色光。圖 / MedPartner 提供

不透光物質則會吸收色光,選擇性地讓某些色光反射回去。所以你今天看到一顆綠色芭樂,那是因為其他光被吸收,只有綠色光被反射了。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
美白part1_綠色芭樂-1
不透光物質則會吸收色光,選擇性地讓某些色光反射回去。圖 / MedPartner 提供

所以什麼光進去你眼睛,基本上就是你看到的東西(幻覺或錯覺除外)。所以物體本身的顏色、反射率、光滑的程度、透光的程度,都會影響到你看到的顏色跟感覺。搞懂這些,不管是要美白還是要化妝,通通用得到!接下來還會利用這些知識,教你打臉一堆假產品!!!

想一下,你看到不平整的柏油路面,跟光滑的結冰湖面,視覺上會有什麼差別?

美白part1_柏油路散射-2
圖 / MedPartner 提供

不平整的路面會產生很多散射,柏油光線也不容易穿透,幾乎不反射光,所以你就會看到一個粗糙而且暗沈的表面。

美白part1_湖面的折射與反射-1
圖 / MedPartner 提供

光滑的結冰湖面,表面不太會有散射,光線會很容易透過去,經過折射到冰底下的水面,再反射出水藍藍的顏色。所以你就會看到光亮、平滑、水水藍藍的感覺。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

所以皮膚也是一樣,如果表面是光滑的、反射率高的,有一定的透光性,表皮、真皮也沒什麼色素成分,再加上底下一點點微血管的反射,就會看到白裡透紅的完美肌膚。這道理用在臉部化妝也一樣,基本上目標就是要「產生平滑的覆蓋」,「遮蓋面部的瑕疵」、調整皮膚的「質地」、「顏色」跟「光澤」,來製造出你想要的視覺效果。

所以我們先做一個假設。假設我們最期待的皮膚是白裡透紅的水煮蛋肌(水煮蛋肌不是單一的美學標準,所以才說做個假設,小麥肌也很好看啊!),那皮膚的結構應該要長成什麼樣子,才能看起來是白裡透紅呢?

皮膚白裡透紅的要素

我們趕快再來看一下皮膚的結構。

美白part1_皮膚解剖-1
(點擊看大圖)皮膚的結構。圖 / MedPartner 提供

有了上面的概念,你就會知道,你的皮膚看起來是什麼顏色,共同取決於:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

1. 皮膚表面的光滑或粗糙程度(光線在皮膚表面的散射程度)

2. 角質層的排列情形、含水程度(碎石子地板跟排列很好的磨石子地板)

3. 皮膚厚度

4. 真皮層的厚度與含水程度

5. 角質層與表皮層的黑色素小體量

6. 胡蘿蔔素等外源性色素

7. 氧合血紅蛋白跟還原血紅蛋白的量

所以要追求白裡透紅的肌膚,你可以朝底下這些目標去努力:

1. 皮膚表面要儘量是光滑的。

2. 角質層的排列要儘量整齊,不能太厚也不能太薄,也要適當含水。

3. 皮膚的厚度不能太厚,但皮膚有分好幾層,如果角質層厚,顏色會偏黃。如果是顆粒層和透明層厚,會 比較偏向白色。所以黃種人通常是角質厚,白種人則是顆粒層跟透明層厚。但這部分基本上是基因有關,不太能後天努力。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

4. 要儘量避免黑色素累積在表皮跟真皮,也就是避免黑色素生成與促進代謝。

5. 避免過度的胡蘿蔔或木瓜攝取造成胡蘿蔔素的累積。

6. 皮膚薄的話,透光率會比較高,就會看到下面組織的顏色。皮膚厚則透光率低,只能看到角質層沈積的 黑色素或胡蘿蔔素,就會比較黑或黃。

7. 氧合血紅蛋白含氧量高,就會比較紅亮一點。還原血紅蛋白則會比較暗黑一點。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

很多血管性的黑眼圈,其實就是皮膚薄加上底下還原血紅蛋白多造成的喔!另外如果給予強烈的血管收縮素,血管都縮起來,看起來自然也會變白喔!

黑黃的皮膚與透白的皮膚

美白part1_皮膚比較-2
(點擊看大圖)黑黃的皮膚與透白的皮膚。圖 / MedPartner 提供

這邊是重點喔!等一下會考!!!

所以學到這裡,你還覺得「美白」是一件簡單的事情嗎?只要是所有「多因素」造成的問題,要解決起來一定不簡單。但我們還是可以從中找到相對容易的解決辦法的!不要急,我們繼續看下去。

剛看了很多黑色素的壞處,好像沒了黑色素,你的人生就圓滿了。但親愛的,你聽過一種病叫做「白化症」嗎?或者是說「白子」,這就是一種缺乏黑色素的疾病……另外你有聽過有人打雷射打到皮膚白斑嗎?那就是打過頭,把黑色素母細胞都打死了。黑還有得救,這種白斑是真的非常難救的啊!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

所以千萬不要把黑色素想成十惡不赦的壞人,反之,黑色素是跟你互相依存,一輩子都要取得微妙平衡的夥伴喔~(乖)

黑色素其實不是壞人?

吸收紫外線、清除自由基、保護膠原蛋白跟 DNA 都靠它!

這個社會上沒有什麼真正的好人或壞人。要看你從什麼角度看他。這句話好像很有哲理,但在黑色素身上,也真的是這樣。

人為什麼要有黑色素?其實黑色素是人類阻止紫外線對皮膚造成傷害的主要幫手!

黑色素就像是擋子彈一樣幫你吸收著紫外線,而且也會幫你清除皮膚內的自由基。

皮膚內的自由基會攻擊膠原蛋白和彈力蛋白,造成這些寶貴的蛋白質變性或老化。自由基也會攻擊細胞核的 DNA,如果 DNA 複製出錯,可能就會導致皮膚癌喔!

美白part1_黑色素對抗自由基-1
(點擊看大圖)黑色素就像是擋子彈一樣幫你吸收著紫外線,而且也會幫你清除皮膚內的自由基。圖 / MedPartner 提供

天生的膚色有它的意義存在,千萬別想太逆天啊!

所以你為什麼會是現在的這個顏色,其實是有道理的!這是一個演化物競天擇的概念!身處在地球上不同地區,每個種族的日光曝曬程度不同,自然就產生了不同的黑色素含量。例如赤道附近的種族,通常膚色很黑。反之居住在高緯度的種族,皮膚就比較白。

所以你可以想想,難道一定要皮膚白才算是好看嗎?其實只要均勻、有光澤、沒有疾病,就是很棒的膚色!你看白人女性成年後崩壞的速度比亞洲人或黑人高很多,黑色素的量少,對紫外線防護力弱,膠原蛋白容易流失,就是其中一個因素喔~

我就覺得台灣的女生很多雖然不特別白,但是非常健美又亮眼啊~因為媒體的渲染,很多年輕女孩病態地去追求自己基因和環境無法達到的白,亂吃藥、亂抹東西、亂打雷射,其實只是在折磨自己,最後會害慘自己。你天生的膚色就是大自然給你的最好的保護色,硬要逆天,不會有好事的啊!

接下來進入隨堂測驗時間!

說能淡化黑色素的產品,可不可能做到立即美白?

說可以的人出去外面蹲。黑色素在表皮層跟真皮層,黑色素細胞製造出黑色素小體,製造到運送到表皮的角質需要 28 天的時間。

所謂淡化黑色素,通常是抑制黑色素生成,或加速黑色素代謝,你覺得有可能「立即」做到美白嗎?所以一般來說使用美白產品需要一個月的時間評估有沒有效果喔。

那是不是真的不可能立即產生美白效果嗎?

覺得不可能的,出去外面蹲啊~~~老師這樣問就是有陷阱啊XD,我們隨便舉兩個例子。

1. 血管收縮素:瞬間讓你的微血管收縮,自然就會比較白囉。

2. 果酸:化學剝脫劑例如果酸等酸性美白成分,可以除去皮膚表層的角質細胞。

表皮的角質老化而且比較不平整,又含色素,除去之後就可以快速感到美白、光滑。但長期使用可能引起慢性發炎,反而導致皮膚的屏障功能受損,這就是「換膚症候群」,會導致對光熱敏感,皮膚發紅、脫屑、緊繃、水分過度喪失,反而老化。所以一般美白產品只能用 3% 以下濃度的果酸,20% 以上的高濃度果酸只可以在醫護人員指導下使用。

另外要注意的是,果酸只是讓老化角質層剝落產生美白效果,但對於基底層或真皮層的色素就處理不到囉!

另外一提,美白產品的使用也不是一勞永逸,如果是作為黑色素還原劑作用的美白產品,只是還原了黑色素,一旦停用,黑色素就會回到氧化狀態,顏色就又變黑啦。

日常生活不花錢就可以做到的美白動作

1.  防曬:這個沒做到,其他都不用說。

2. 適度保濕:如果洗完臉,感覺過度乾燥,可以換溫和一點的洗面乳。若還是乾燥,可以適度用一些保濕 產品。

3. 多喝水:每天至少要喝足 2000 CC 的水。

4. 避免含糖食物或飲料:糖化蛋白終產物 AGEs 是讓肌膚老化跟許多慢性病的原因,所以拜託要儘量避免 吃太甜的食物或飲料。

5. 不熬夜:正常的生理時鐘能讓內分泌處於平衡狀態,對於抗老很有幫助!

6. 不抽煙:抽煙真的只能說一個字,慘。造成的皮膚影響,你自己去 google 抽煙跟皮膚,就會看到一堆慘照了。這麼確定的證據還不信邪,那就沒人救得了你。

7. 多運動:可以幫助新陳代謝,也排除皮膚內的廢物。對全身的健康也有幫助!

8. 多吃抗氧化食物:黃、紅、橘、綠的深色蔬菜水果通常含有大量抗氧化物質,可以幫助身體對抗自由基。洋蔥、大蒜也都有不錯的效果啊~

然後防曬實在太重要了,一定要再講一遍!「歲月催人老,日曬最靠腰」,防曬是所有抗老跟美白的基本功,這件事情一定要做到!至於詳細的防曬機制跟產品說明,就要等我們之後有空再寫了啊~

至於會讓你花到錢的,就一定要講清楚讓你知道好處壞處,才不致於花了錢沒效果,就請待我們下回分解啦~

今天是美白的第一堂課。接下來會針對不同層次,不同類型產品來跟大家說明,敬請期待下一篇:美白全攻略2之「美白面膜有沒有用」?

另外補充:

有些東西因為實際機制過度複雜,會用儘量不失真的譬喻說明,如果真的真的真的真的真的很想知道精準的機制。(但應該不用啦,你背起那些機制圖也沒啥日常應用可能,會用到的我都會講)

建議可以參考以下這幾本書:

  1. Cosmetic dermatology and medicine: principles and practice
  2. Cosmeceuticals, 3rd edition
  3. Fitzpatrick’s Dermatology in General Medicine, 8th edition

不要害怕學習知識,把知識學起來應用在生活中是很有趣的~大家一起學習成長喔!


  • 編按:愛美是每個人的天性,不過對你而言光是看滿架的化妝品、保養品,各種醫美產品就令你眼花撩亂,更別說還有玻尿酸、膠原蛋白、類固醇這些有聽沒有懂的名詞來搗亂嗎?如果你想要聰明的美,不想要被各種不實廣告唬得團團轉,那麼泛科學這位合作夥伴 MedPartner 美的好朋友,就是你我的好朋友。

本文轉載自 MedPartner 美的好朋友

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
MedPartner_96
49 篇文章 ・ 18 位粉絲
一位醫師用一年時間和100萬,夢想用正確醫美和保養知識扭轉亂象的過程。 Med,是Medicine,醫學的縮解。Med 唸起來也是「美的」。我們希望用醫學專業,分享更多美的知識。Partner則是我們對彼此關係的想像。我們認為醫師和求診者不只是醫病關係,更應該是夥伴關係。 如果您也認同我們的理想,歡迎和我們一起傳播更多正確的醫美知識。 我們的內容製作,完全由MedPartner專業醫療團隊負責,拒絕任何業配。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
人與 AI 的關係是什麼?走進「2024 未來媒體藝術節」,透過藝術創作尋找解答
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/10/24 ・3176字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎?還是 AI 會成為個人專屬的超級助理?

隨著人工智慧技術的快速發展,AI 與人類之間的關係,成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一,究竟,AI 會成為人類的取代者或是協作者?決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力,唯有人們清楚了解如何使用 AI,才能化 AI 為助力,提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此,目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」,特別將展覽主題定調為奇異點(Singularity),透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

C-LAB 策展人吳達坤進一步說明,本次展覽規劃了 4 大章節,共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品,帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始,到欣賞各種結合科技的藝術創作,再到與藝術一同探索 AI 未來發展,希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式,進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來:AI 技術發展的 3 個高峰

其中,展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖,從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線,平行梳理 AI 技術發展過程。

圖一、1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧」一詞

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究,觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧(Artificial Intelligence))」一詞,並明確定出 AI 的任務,例如:自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等,就開啟了全球 AI 研究浪潮,至今將近 70 年的過程間,共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制,科學家將任務文字化、建立推理規則,再換成機器語言讓機器執行,然而受到演算法及硬體資源限制,使得 AI 只能解決小問題,也因此進入了第一次發展寒冬。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
圖二、1957-1970 年迎來 AI 第一次爆發

之後隨著專家系統的興起,讓 AI 突破技術瓶頸,進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成,由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的,因此只要搭載不同資料庫,就能解決各種問題,克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外,機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生,雖然是 AI 技術上的一大創新突破,但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響,導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於,IBM 超級電腦深藍(Deep Blue)戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov,加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法,並使用 GPU 進行模型訓練,不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位, 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上,不斷的追求創新和突破。

圖三、1980 年專家系統的興起,進入第二次高峰

從現在看未來:AI 不僅是工具,也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進,如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中,更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用,而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」,便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

圖四、2010 年發展至今,高性能電腦與大數據助力讓 AI 技術應用更強

例如,超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》,乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家,運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區,就像走進一間新科技的實驗室,」吳達坤形容,觀眾在此不僅是被動的觀察者,更是主動的參與者,可以親身感受創作方式的轉移,以及 AI 如何幫助藝術家創作。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
圖五、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」展出現場,圖為超現代映畫的作品《無限共作3.0》。圖/C-LAB 提供

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》,將 AI 人物化,採用與 AI 對話記錄的方法,探討網路發展的歷史和哲學,並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻,無所不在》,則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論,使其更清楚在面對網路資訊時,該如何識別何者為真何者為假,更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡,第一章回顧 AI 發展史的內容設計,可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去,這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點,很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容,但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現,讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化,及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態,才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

圖六、「2024 未來媒體藝術節——奇異點」分成四個章節探究 AI 人工智慧時代的演變與社會議題,圖為第一章「流動的錨點」由自牧文化整理 AI 發展歷程的年表。圖/C-LAB 提供

「畢竟展區空間有限,而科技發展史的資訊量又很龐大,在評估哪些事件適合放入展區時,我們常常在心中上演拉鋸戰,」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件,還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則,「不過,歷史事件與展覽主題的關聯性,還是最主要的決定因素,」蔡侑霖補充指出。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

舉例來說,Google 旗下人工智慧實驗室(DeepMind)開發出的 AI 軟體「AlphaFold」,可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構,解決科學家長達 50 年都無法突破的難題,雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破,但因為與本次展覽主題的關聯性較低,故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外,在呈現方式上,2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容,蔡侑霖舉例說明,像某些比較艱深的 AI 概念,便改以視覺化的方式來呈現,為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容,從中找尋靈感,最後製作成簡單易懂的動畫,希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出,「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作,也跟上國際展會發展趨勢,於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動,包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽,例如:由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座,希望透過帶狀活動創造更多話題,也讓展覽效益不斷發酵,讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界,展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊:「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00,週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

0

4
1

文字

分享

0
4
1
為什麼會被陽光曬傷?光有能量的話,為什麼照日光燈沒事?
PanSci_96
・2024/05/05 ・3185字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

唉!好曬呀!前兩集,一些觀眾發現我曬黑了。

在臺灣,一向不缺陽光。市面上,美白、防曬廣告亦隨處可見,不過,為什麼我們會被陽光曬傷呢?卻又好像沒聽過被日光燈曬傷的事情?

事實上,這也跟量子力學有關,而且和我們今天的主題密切連結。

之前我們討論到量子概念在歷史上的起點,接下來,我們會進一步說明,量子概念是如何被發揚光大,以及那個男人的故事。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

光電效應

在量子力學發展過程中,光電效應的研究是非常重要的轉捩點。

光電效應指的是,當一定頻率以上的光或電磁波照射在特定材料上,會使得材料發射出電子的現象。

在 19 世紀後期,科學家就已經發現某個奇特的現象:使用光(尤其是紫外線)照射帶負電的金屬板,會使金屬板的負電消失。但當時他們並不清楚背後原理,只猜測周遭氣體可能在紫外線的照射下,輔助帶負電的粒子從金屬板離開。

光電效應示意圖。圖/wikimedia

於是 1899 年,知名的英國物理學家 J. J. 湯姆森將鋅板放置在低壓汞氣之中,並照射紫外線,來研究汞氣如何幫助鋅板釋放負電荷,卻察覺這些電荷的性質,跟他在兩年前(1897 年)從放射線研究中發現的粒子很像。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

它們是比氫原子要輕約一千倍、帶負電的微小粒子,也就是我們現在稱呼的電子。

1902 年,德國物理學家萊納德發現,即使是在抽真空的玻璃管內,只要照射一定頻率以上的光,兩極之間便會有電流通過,電流大小跟光的強度成正比,而將光線移除之後,電流也瞬間消失。

到此,我們所熟知的光電效應概念才算完整成型。

這邊聽起來好像沒什麼問題?然而,若不用現在的量子理論,只依靠當時的物理知識,很難完美解釋光電效應。因為根據傳統理論,光的能量多寡應該和光的強度有關,而不是光的頻率。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

如果是光線把能量傳給電子,讓電子脫離金屬板,那為什麼需要一定頻率以上的光線才有用呢?比如我們拿同樣強度的紫外線跟紅外線去照射,會發現只有照射紫外線的金屬板才會產生電流。而且,當紫外線的頻率越高,電子的能量就越大。

另一方面,若我們拿很高強度的紅外線去照射金屬板,會發現無論如何都不會產生電流。但如果是紫外線的話,就算強度很低,還是會瞬間就產生電流。

這樣難以理解的光電效應,使得愛因斯坦於 1905 年一舉顛覆了整個物理學界,並建立了量子力學的基礎。

光電效應的解釋

為了解釋光電效應,愛因斯坦假設,電磁波攜帶的能量是以一個個帶有能量的「光量子」的形式輻射出去。並參考先前普朗克的研究成果,認為光量子的能量 E 和該電磁波的頻率 ν 成正比,寫成 E=hν,h 是比例常數,也是我們介紹過的普朗克常數。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在愛因斯坦的詮釋下,電磁波的頻率越高,光子能量就越大,所以只要頻率高到一定程度,就能讓電子獲得足以逃脫金屬板的能量,形成電流;反過來說,如果電磁波的頻率不夠高,電子無法獲得足夠能量,就無法離開金屬板。

這就像是巨石強森一拳 punch 能把我打昏,但如果有個弱雞用巨石強森百分之一的力道打我一百拳,就算加起來總力道一樣,我是不會被打昏,大概也綿綿癢癢的,不覺得受到什麼傷害一樣。

而當電磁波的強度越強,代表光子的數目越多,於是脫離金屬板的電子自然變多,電流就越大。就如同我們挨了巨石強森很多拳,受傷自然比只挨一拳要來得重。

雖然愛因斯坦對光電效應的解釋看似完美,但是光量子的觀點實在太過激進,難以被當時的科學家接受,就連普朗克本人對此都不太高興。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

對普朗克來說,基本單位能量 hν,是由虛擬的「振子」發出的;但就愛因斯坦而言,電磁波本身的能量就是一個個光量子,或現在所謂的「光子」。

然而,電磁波屬於波動,直觀來說,波是綿延不絕地擴散到空間中,怎麼會是一個個攜帶最小基本單位能量的能量包呢?

美國物理學家密立根就堅信愛因斯坦的理論是錯的,並花費多年時間進行光電效應的實驗研究。

到了 1914 年,密立根發表了世界首次的普朗克常數實驗值,跟現在公認的標準數值 h=6.626×10-34 Js(焦耳乘秒)相距不遠。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在論文中,密立根更捶心肝(tuî-sim-kuann)表示,實驗結果令人驚訝地與愛因斯坦那九年前早就被人拋棄的量子理論吻合得相當好。

這下子,就算學界不願相信愛因斯坦也不行了。愛因斯坦也因為在光電效應的貢獻,獲得 1921 年的諾貝爾物理獎。

1921 年,愛因斯坦獲得諾貝爾物理學獎之後的官方肖像。圖/wikimedia

光電效應的應用

在現代,光電效應的用途廣泛。我們日常生活中常見的太陽能發電板,利用的就是光電效應的一種,稱為光生伏打效應,材料內部的電子在吸收了光子的能量後,不是放射到周遭空間,而是在材料內部移動,形成正負兩極,產生電流。

而會不會曬傷也跟光子的能量有關。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

曬傷是皮膚受到頻率夠高的太陽光,也就是紫外線裡的 UVB 輻射造成的損傷。這些光子打到皮膚,會讓 DNA 分子裡構成鍵結的電子逃逸,引起皮膚細胞中 DNA 的異常變化,導致細胞損傷和免疫反應,這就是為什麼曬傷後皮膚會出現紅腫、疼痛和發炎的原因。

而頻率較低的光線,因為光子能量偏低,所以就不太會造成傷害,這也是為什麼我們沒聽過被日光燈曬傷這種事。

結語

從 17 世紀後半,惠更斯和牛頓各自提出光的波動說和微粒說開始,人們就聚焦於光到底是波動還是粒子的大哉問;19 世紀初,湯瑪士.楊用雙狹縫干涉實驗顯示了光的波動性,而到 19 世紀中後期,光屬於電磁波的結論終於被馬克士威和赫茲分別從理論和實驗兩方面確立。

經過約莫兩百年的研究發展,世人才明白,光是一種波動。

怎知,沒過幾年,愛因斯坦就跳出來主張光的能量由一個個的光量子攜帶,還通過實驗的檢驗——光又成為粒子了。

物理學家不得不承認,光具有波動和粒子兩種性質,而會呈現哪一種特性則依情況而定,稱為光的波粒二象性。

愛因斯坦於 1905 年提出的光量子概念,顛覆了傳統認為波動和粒子截然二分的觀點,將光能量量子化的詮釋也被實驗印證,在那之後,除了光的能量之外,還有其他物理量被發現是「量子化」的,像是電荷。

我們現在知道,電荷也有個基本單位,就是單一電子攜帶的電荷大小。

儘管之後又發現組成原子核的夸克,具有 -1/3 和 +2/3 單位的基本電荷,但並沒有改變電荷大小是不連續的這件事,並不是要多少的電量都可以。

如果你覺得很奇怪,不妨想想,我們用肉眼看會覺得身體的每一個部位都是連續的,但其實在微觀尺度,身體也是由一個個很小的原子和分子組成,只是我們根本看不出來,才覺得是連續的。

光子的能量和電荷的大小,其實也是像這樣子,細分下去就會發現具有最基本的單位,不是連續的。

事實上,量子力學在誕生之後,一直不斷地為人們帶來驚喜,簡直就是物理學界突然闖進一隻捉摸不定的貓。我們下一個故事,就要來聊量子力學發展過程中,打破世間常識的某個破天荒假說,而假說的提出者,是大學原本主修歷史和法律,擁有歷史學士學位,但後來改念物理,並憑藉博士論文用 5 年時間就拿到諾貝爾物理學獎的德布羅意。

歡迎訂閱 Pansci Youtube 頻道 獲取更多深入淺出的科學知識!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。