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用科學的方法消滅哥吉拉(2):抗核細菌、氧元素破壞劑、酒精——《空想科學讀本:怪獸與超人戰力大揭密》

遠流出版_96
・2017/04/15 ・4237字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 510 ・六年級

抗核細菌的反擊

雖然有點問題,但這下子我們明白了,最適合消滅怪獸的武器,居然是遠在天邊、近在眼前的超級槍和微波殺獸光線砲。如果拍攝符合現實的怪獸電影或電視節目,情節就會變成「怪獸才出現就被自衛隊和正義隊伍打倒,正義的怪獸和超人力霸王完全沒有戲份,黯然退場」……。

但是,不知幸或不幸,幾乎沒什麼怪獸是這樣被打倒的。這又是為什麼呢?問題只可能出在功率不足。也就是說,自衛隊或科學特搜隊的雷射光武器還沒到實用階段。連這麼初步的問題都沒注意到,究竟是怎麼回事啊。難道上級單位從來都不聽第一線人員的意見嗎?

既然手邊的武器沒用,那只好拿出新型武器了。打倒怪獸絕頓的無重力彈,讓機械人喬王爆炸的萊通 R30 炸彈等等,在劇中也都非常有效。然而可惜的是,這些超厲害的武器到底原理為何、又有些什麼效果……幾乎完全沒提。

因此,我們只好試著把思考方向限定在能明白其原理的科學武器。

首先是在平成版《哥吉拉》電影中屢次登場的抗核細菌。這種細菌能吞食核物質,成功讓哥吉拉變得衰弱。自然界中有吃鐵的細菌,因此或許有人認為,有吃鈾或鈽的細菌也沒啥奇怪的。但是,所謂會吃鐵的鐵細菌,並不是長了銳牙把鐵嚼碎吞下去的。它們擁有能把碳酸鐵轉化為氫氧化鐵的酵素,再將此化學反應的能量用來製造碳水化合物,然後靠此維生。說到底,這些細菌並沒辦法直接對鐵下手。

所以,關於吃核物質的抗核細菌,比較妥當的構想是它能讓附著在放射性元素上的其他分子進出變動,然後利用其化學反應的能量活下去。如此一來,核反應的能量不受影響,細菌與哥吉拉沒有利害衝突,兩種生物可以共生。就算抗核細菌在體內繁殖得再旺盛,哥吉拉照樣精神百倍噴出放射能火焰。

圖/Tom Simpson @ Flickr

要是抗核細菌真能吸收鈾或鈽的核分裂反應能量而增殖,那可嚴重了。製造 1 公克碳水化合物,需要 1 萬 7 千焦耳的能量。而 1 公克核物質放出的能量高達 800 億焦耳。抗核細菌只要在哥吉拉體內吃了 1 公克核物質,就足以製造 5 噸碳水化合物!就算一半都用在呼吸等生命活動上吧,還是有一半會變成擁有抗核細菌的新身體。

先假設哥吉拉體內的核物質只佔體重的 1% 好了。平成版哥吉拉的體重 6 萬噸,而且來自海中。如果牠有體重的 1%、也就是 600 噸的核物質,以這些為能量來源,抗核細菌會增殖出 15 億噸的菌體!拿來製造碳水化合物的原料當然是哥吉拉的身體,也就是細菌四周的二氧化碳及水,所以哥吉拉沒兩下就會被吃得精光。但是大夥兒還來不及額首稱慶,長出來的 15 億噸抗核細菌呢,就會因為用盡核物質和氧氣而一起死滅!結果東京灣就被前所未見、厚達 1 公尺的紅潮蓋滿,海中生物全部滅亡,都流到東京灣外【圖4】,最後太平洋沿岸居民都會活在惡臭地獄當中。這傢伙遠比哥吉拉更難收拾啊!

比哥吉拉更強的芹澤博士

那麼,用殺死初代哥吉拉的水中氧元素破壞裝置如何?這是一種能破壞氧氣、使生物液化的化合物,在 1954 年上映的《哥吉拉》電影裡頭,把這隻恐怖怪獸化成白骨。

破壞氧能液化物質完全看不出這一點的理論根據。不過要是能破壞氧原子,那在生物體內擔任最重要角色的「水」就沒了,這樣的確會對生物造成致命傷害。然而,水中氧元素破壞裝置的另一種說法是「氧氣破壞劑」,這擺明它是一種化學物質。要破壞原子的話,必須引發核反應,但是化學物質所擁有的能量遠比核反應的能量小多了,所以靠化學反應是不可能破壞原子的。

如果目的在於從哥吉拉的體內奪走氧氣,那可以用燃燒、或者用強酸來沖它等化學反應來達成。不過這樣做並不能夠「破壞」氧。當初創造水中氧元素破壞裝置的芹澤博士,已經隨著哥吉拉消失在大海中一去不回了。在此我們就繼承他的遺志,努力想想看用化學反應「破壞」氧元素的方法吧。

能獲得最大能量的化學反應,就是燃燒氫氣。燃燒 1 公克氫氣,可以得到 12 萬焦耳熱能。我們就先假設水中氧元素破壞裝置放出的能量比這大 10 倍吧。要破壞 1 公克的氧原子核,至少也需要 7700 億焦耳的能量。在生物體來說,體重的 3 分之 2 都含有氧。初代哥吉拉重 2 萬噸,所以體內的氧元素是 1 萬 3 千噸。要破壞這麼多的氧原子,需要 100 垓焦耳的能量!

這可是當年哥吉拉遇上的核爆的 16 萬倍。要是能把這能量全部集中在哥吉拉身上,倒也還好,但這保證對周圍造成巨大損害,一定會讓地球毀滅。而要達成這個要求,水中氧元素破壞裝置的重量將高達 84 億噸!芹澤博士是抱著裝了水中氧元素破壞裝置的小瓶子,潛入海中去消滅哥吉拉,他的臂力真是太嚇人了【圖5】。單純計算起來,光靠芹澤博士的臂力,就足以抬起 42 萬隻哥吉拉了。這樣就算空手去打哥吉拉,也穩贏的啦。

超人七號也被丟去坐冷板凳

到頭來,本來覺得還不錯的雷射武器因功率不足,派不上用場;原理明確的科學武器只會讓事態惡化。

雖然可惜,只好把它們冷凍起來,由我們一般人來主導地球防衛戰,來想想科學上正確的消滅怪獸法吧。首先想到的就是窒息作戰,馬上就能實行:把快乾水泥灌進怪獸嘴裡,這是一種好像會有效、但卻很殘忍的策略。但是這方法除了道德考量以外,還有一個更大的問題。怪獸在街頭痛苦得大吵大鬧,反而會擴大被害範圍。這樣一來,我們不就和那些怪獸電影中的科學家成了一丘之貉?非得想個方法讓牠不要亂鬧、停止活動。

最有效的方法就是大量出血。人體體重 13 分之 1 是血液,如果血液失去 3 分之 1,就會因為血壓下降而使維生機能失調。總失血量達 2 分之 1 心臟就會停止。讓怪獸急速大量失血、根本沒時間亂翻亂滾,不就可以減少被破壞的範圍了?

最貼近以上這想法的當屬超人七號的絕招「愛之重擊者」。這招能把怪獸的頭或手臂等等砍得七零八落,雖然非常合理,不過要是沒三思而後行,代誌可就大條啦。以體重 2 萬噸的怪獸電王來說,假設有 1500 噸血液,要是流出一半,會形成深 1 公分、面積 8 公頃,或者說 11 座足球場大的血海。

滿地黏答答的血讓人逃不掉,救援當然也無法進行。大家苦於猛烈的腥氣,同時血液也開始腐敗,臭得更厲害,受不了這種壓力而死亡的人數增加,瘟疫開始蔓延。誰該收拾這個爛攤子?本來應該由惹出事端的超人七號負起責任才對,不過他腦子裡大概只有打倒怪獸的念頭。【圖6】

看來只得拜託義工發動人海戰術處理,但疲勞和絕望感大概又會引發二度災害吧。超級警備隊也只能把眼淚往肚子裡吞,順便把超人七號丟去坐冷板凳啦。

拚酒救地球!

大量出血作戰的正確做法在《古事記》中有記載。我們可以學習素盞鳴尊消滅八岐大蛇的方法。雖然頭的數目比八岐大蛇還少了點,我們還是拿體重 3 萬噸的宇宙怪獸三頭金龍「王者基多拉」來殺殺看吧。具體方法如下。

首先要建造容量數千噸的廢水槽,然後把王者基多拉引誘過來。接著用酒把牠灌醉。就人類來說,比較海量的人至少要兩瓶威士忌、大約 1.5 公升才會喝醉;所以要讓體重 3 萬噸的三頭金龍喝到酩酊大醉,至少要準備 91 萬瓶威士忌,差不多得花 30 億日圓才夠吧。

趁牠喝得醉醺醺快倒下的當兒,握著鋒利的刀子從後面偷偷摸摸接近,一刀割斷牠的頸動脈【圖7】!流出來的血就裝在廢水槽中,消毒後讓它凝固,封起來。

嗯,這方法還真是完美啊。但是問題來了,要找誰給怪獸陪酒呢?說起能和怪獸臭味相投、一起乾杯的英雄豪傑……果然還是需要巨大超人英雄出馬不可啦!前面才誇下海口說要主導地球防衛戰的,最後又去拜託超人英雄,真是太丟臉。算了,這也是為了地球和平嘛,就睜隻眼閉隻眼吧。

要勸別人更進一杯酒,自己當然不能滴酒不沾啦。超人英雄也得陪著拚酒才行。可是因為他在地球上能待的時間有限,體重 3 萬 5 千噸的超人力霸王得在 3 分鐘內把 110 萬瓶威士忌都灌下肚。而且拚完酒,依照慣例力霸王一定要飛上天離去,突然一口氣灌了這麼多瓶酒,酒醉再加上暈機,保證吐得七葷八素。

「超人力霸王吐得滿地都是,墜落在人口密集區!」這種新聞要是登上八卦報紙頭版,可真成了超人英雄史上最糟糕的污點啊【圖8】。

不過要消滅怪獸總得冒點風險嘛,力霸王,下次記得帶個塑膠袋,以備不時之需喔。

消費稅大幅調高!

就這樣,總算平安無事消滅了王者基多拉,一切大功告成。最後剩下的問題,就是要如何處理屍體了。

一開頭就已經提過,怪獸體內極可能棲息著無數未知的細菌。既然是宇宙怪獸王者基多拉,危險性應該更高了。該怎麼做才能安全處理屍體及其體內的細菌呢?

要是認為「屍體燒一燒就行了」,有這種蠢念頭的人就請加入那些正義隊伍吧,有許多你的同類在等著你。怪獸可是會吐著莫名其妙的火焰或毒氣,把這種生物體拿去火燒或加熱,到底會散發出什麼東西,誰也無法預料。冷凍怪獸的屍體,載去南極埋起來-這種主意也免了吧。這樣做的確可以防止屍體腐敗,細菌活動也會停止,可是光我們人類丟在那裡的垃圾,現在就已經對南極造成很大危害了,要是再繼續污染南極,又會搞出新的怪獸喔。

還是丟到太空去最好了。不過這個方法,可不能效法那些正義戰隊們啊。科學特搜隊曾經想過,用巨大的螺旋槳飛機把怪獸斯凱噸送上太空,結果失敗了;再來又換成用巨大的氣球,想把斯凱噸弄上天。他們讀國小國中時到底有沒有把自然課本打開來唸過啊?在沒有空氣的太空裡,螺旋槳飛機或氣球完全沒有用啊!

這當然要用火箭才行。可是要像科學特搜隊把怪獸希博斯送回宇宙墓場的時候那樣,只使用一架火箭,那也是不可能的。以全長 53 公尺、自體重量 285 噸、發射時推進力 700 噸的日本最新國產火箭 HⅡ-A 來說,也只能把重量不超過 4 噸的物品運送到同步衛星軌道而已。如果要用它把怪獸屍體運上太空,首先要冷凍屍體,停止細菌的活動後,再把屍體切成一塊塊少於 4 噸的肉塊,然後再一塊一塊慢慢運上去才行。

這一來,光是一隻王者基多拉,就得要用上 7500 架火箭才行!一架火箭花 90 億日圓的話,總共要花 68 兆日圓!這種預算當然得由國庫支出了。這樣一來,就只好加稅了。消費稅每提高 2%,國庫大約可以增加 7 兆日圓的稅收。所以為了要湊足 68 兆日圓……什麼?消費稅要加到 24%【圖9】!

只不過為了消滅一頭怪獸就要加稅到這種程度,這樣就算日本的國民再怎麼唯命是從乖順聽話都不會坐視的啦!各位!現在立刻揭竿而起造反吧!

……怎麼好像有種「要是怪獸出現,與其用這些爛方法消滅牠,不如放任牠亂來還比較好」的感覺啊。


 

 

 

本文摘自《空想科學讀本:怪獸與超人戰力大揭密》遠流出版


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調香師的秘密:「糞臭素」挑起你骯髒的慾望

胡中行_96
・2022/05/16 ・2039字 ・閱讀時間約 4 分鐘

倫敦高級區梅費爾(Mayfair)的聯排透天洋房裡,他與屋主近身互動。六呎高,湛藍的雙眸,古銅的肌膚,寬闊的下顎,銀髮一絲不苟地貼齊,以及一縷迷人的香氣:肉桂、皮革和不可言喻的香味,他確定迎面襲來的深刻,源自另一個時空。

梅菲爾位在倫敦西區,它是世界上最昂貴的地區之一。圖/Wikipedia

「當你嗅聞,你是用腦在聞。最原始的,處理記憶和情緒的部位。」
屋主解釋:「若芸芸眾生試圖尋覓自我的氣味,那我正在打造專屬你的身份。」

關於香水的秘密

一場訪談,讓男性時尚雜誌《GQ》的作家 Michael Paterniti 化身高級訂製香水的顧客,而江湖人稱「香水界情色男優」(the Pornographer of Perfume)的屋主 Roja Dove,正優雅地介紹混香的秘密。「我使用『糞臭素』,一種帶有糞便氣息的醜陋分子。男女性器皆與肛門比鄰,底蘊裡一丁點的『糞臭素』,便能喚起骯髒的慾望。」[1]

Roja Dove 是一位英國調香師。圖/Wikipedia

糞臭素是怎麼來的?

來到住處之前,兩人在麗池飯店(Ritz Hotel)旁的沃爾斯利餐廳(the Wolseley)用過午餐。此時他們的消化系統正將蛋白質,分解成胺基酸(amino acid)。接著,腸道內的菌落會先進行「去胺作用」(deamination),用氫去代換胺基。於是,有一種叫做「色胺酸」(tryptophan)的胺基酸,就變成「吲哚-3-乙酸」(indole-3-acetic acid,簡稱「IAA」)。

再來,乳酸桿菌(Lactobacillus)、梭菌(Clostridium)和類桿菌(Bacteroides),透過「去羧作用」(decarboxylation;羧,注音ㄗㄨㄟ)把 IAA 中的羧基(carboxylic acid group)換成氫,人體內的「糞臭素」(skatole;即3-methylindole)就誕生了[2][3][4]

Roja Dove 的調香手法

在正式調香之前,Roja Dove 會提供約莫 200 張的試香紙,讓訂製高級香水的顧客挑選最能觸發當下感覺,並連結過往回憶的幾種氣味。Roja Dove 將以它們為發想的根據,把原料輕拍到試香紙上,再把試香紙與一只金屬小風車連結。當小風車運轉,微風迎面吹來,他便能感受這些原料的效果。

當然,調香運用的糞臭素不是靠「人體製造」,而是在實驗室或工廠裡「人工合成」。1883 年德國化學家費雪(Hermann Emil Fischer, 1852-1919)發明了「費雪吲哚合成」(Fischer Indole Synthesis):一種苯肼(phenylhydrazine)和醛(aldehyde)或酮(ketone),透過酸觸媒(acid catalyst)催化產生的作用。一般罐裝糞臭素,便是這麼來的[2][5]

從溝通、聞香、構想、嘗試、製作到完成需要耗時一到二年。圖/Pixabay

從溝通、聞香、構想、嘗試、製作到完成,長達一、二年後,每 3.4 盎司(100.55 毫升)要價 4 萬美元的訂製香水,才會被呈現在顧客面前。所幸,對花不起重金與不特別愛好香水的人來說,還是有其他巧遇糞臭素的機緣。因為某個程度上來說,糞臭素就像愛。它撲朔迷離地存在生活中出乎意料之處:香水、茉莉、橙花、甜菜、香菸、糞便、煤焦油與草莓冰淇淋。糞臭素時臭時香,載舟亦能覆舟,令人欲拒還迎。

氣味的關鍵在於濃度

氣味由香變臭的關鍵,在於濃度。像是過多的愛,使人無法擔待。以體積比來說,一旦超過 60 pptV(0.327 ng/L)[註1],就會開始臭得一去不返[7]。如果以重量比計算,健康人體製造的糞便中,糞臭素濃度約為 5 μg/g,但消化道疾病患者,則可高達 80 到 100 μg/g[註2]。換句話說,腸道保健雖然不會讓人芬芳馥郁,但至少能避免如廁之後臭名遠揚[8]

回顧過去的調香職涯,Roja Dove 感嘆上等的原料不再是小農收成,產地直銷,人工合成的產物也逐漸取代天然素材。

「的確,我們必須在香水裡添加合成物。」他向時尚作家 Michael Paterniti 坦承,那是為了襯托自然的味道,但是如果大比例的使用人造成份,「合成的香水聞起來,就永遠僅是人工的氣息。」然而大時代的趨勢,就連知名調香師也無力回天。諷刺的是,在這場產業變遷的遺憾裡,得知糞臭素並非天然,卻多少能帶給香水顧客卑微的慰藉。

註解

  1. pptV(parts per trillion by volume),則是兆分之一體積比。ng/L,指每公升幾奈克。
  2. μg/g,又作 mcg/g,指每公克中有幾微克,也就是 ppmW(parts per million by weight)百分之一重量比。

參考資料

  1. How to Smell Like a God (GQ, 2014)
  2. Skatole – A Natural Monstrosity In Perfume, Parliaments, Produce And Poop (American Council on Science and Health, 2020)
  3. Impact of the Gut Microbiota on Intestinal Immunity Mediated by Tryptophan Metabolism (Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 2018)
  4. 羧酸(教育部重編國語辭典修訂本,臺灣學術網路第六版)
  5. Emil Fischer Biographical (the Nobel Prize)
  6. Skatole (American Chemical Society, 2021)
  7. Identification, quantification and treatment of fecal odors released into the air at two wastewater treatment plants (Journal of Environmental Economics and Management, 2016)
  8. New Insights Into Gut-Bacteria-Derived Indole and Its Derivatives in Intestinal and Liver Diseases (Frontiers in Pharmacology, 2021)

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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。