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趕著上班怎麼辦?來學學一心多用的訣竅──《大腦先生的一天》

PanSci_96
・2017/05/24 ・2676字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 434 ・四年級

  • 【科科愛看書】從睜開眼睛就事事不順心?你的大腦到底為什麼要跟你過不去?還不都因為你根本就不了解它!《大腦先生的一天》用 24 小時為你揭密腦袋到底都在忙些什麼,從日常生活開始,教你重新掌握它的喜惡與需求,讓你趁此機會好好修理腦洞、治療腦殘,搖身一變成為大腦達人。

做早餐。打包好午餐。餵寵物。打扮好小孩。打扮好另一半。打扮好自己。查看電子郵件。解決全球飢荒。喝更多咖啡。沉思。穿好衣服。別忘了準備混合奶(half-and-half)。安排下午的計畫。

專心做事不是錯,只是大腦不一樣

早晨錯過就沒有了,也絕不會是隨便往某個方向前進的時間。早晨反而是一心多用(multitask)的時間,而有些人就是比其他人更拿手「多工」這檔事……。

早上到了,忙著打扮、吃早餐、準備東西……早晨就是一心多用的時間,此時能多工多好~圖/By viviandnguyen_ @ flickr, CC BY-SA 2.0

事實上,真的有醫學專有名詞可以形容那些無法一心多用的人,叫作「策略應用失調」(strategy application disorder)。這是一種額葉功能失常的症狀,而根據保羅.伯格斯(Paul Burgess)2000 年發表在《心理學研究》(Psychological Research)期刊裡的研究,患有這種功能失常的人會表現出「沒有組織、不專心,做決定或安排計畫時會出現困難,日常生活中都是如此,儘管他們在一般神經心理測驗的表現都達到普通水準。」

花點時間消化這個資訊。你人生中那個親愛的人表現一切正常,但只要沒辦法一次做一件事以上,可能就代表對方有個和你長得不一樣的大腦。你心愛的人可能先天就被設定會摺衣服、確定有將寵物天竺鼠從戶外的籠子帶進屋內,或者會考慮到天氣變化,但並沒有被設定能同時做這些事。你不會嘲笑有腦震盪的人,也不應該嘲笑你那只會「一心一用」(monotask)的心愛之人,因為如果你這麼做,就會讓你成為一個壞心的人。

而和這些人完全相反的另一群人,最近被認定是「超級工作者」(supertasker)。根據猶他大學心理學家大衛.史特雷耶(David Strayer)2014 年的研究報告,就像一心一用人的大腦和多數人的大腦都不一樣,超級工作者的大腦也是:所有人中恰好只有 2% 的人是超級工作者,這些人腦內的前扣帶迴皮質(anterior cingulate cortex)和後額端前額葉皮質(posterior frontopolar prefrontal cortex)可以讓他們一次做很多事。其餘 98% 的人可能在智商或其他拿手絕活方面,都有相當於超級工作者的腦力,但一旦想把工作甲加進工作乙時,就會花更多時間,而且相較於專注在工作甲、再徹底切換至工作乙時,表現更糟。

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只有 2% 的人是超級工作者,這些人腦內的前扣帶迴皮質和後額端前額葉皮質讓他們能一次做很多事。圖/By Ryan Ritchie @ flickr, CC BY-SA 2.0

一心多用可以同時做很多事?其實並沒有

成功一心多用的訣竅,可能並不像你所認為的,是將腦袋分成兩個區塊,分別負責監控和完成費力差事。

絕竅其實是切換大腦對於不同工作的注意力,切換的速度快到「看起來像是」一次在做兩件事。

先聚焦在工作甲,然後再將聚光燈轉至工作乙,在兩者之間快速轉換,快到看起來像是可以同時將燈光打在兩件事上。心理學家稱之為「工作切換」(task switching)。

一心多用是指切換大腦對於不同工作的注意力,切換的速度快到「看起來像是」一次在做兩件事。先聚焦在工作甲,然後再將聚光燈轉至工作乙,在兩者之間快速轉換,快到看起來像是可以同時將燈光打在兩件事上。圖/By Pulpolux !!! @ flickr, CC BY-NC 2.0

當從一件費力工作切換至另一項,會需要一點時間適應──你會付出時間和/或精確方面的代價,而且兩件工作都會受到影響。當然,除非你本身就是個超級工作者。現在仍爭論不休的是,你到底能不能真的改變大腦,讓你從一般工作者變成超級工作者,不過確實有些法則能讓你假裝是個超級工作者。以下四件事可以用來改善一心多用的能力:

1. 如果你能讓原本需要大量認知功能的工作,變得比較不需要用到那麼多認知功能,就可以在結合不同工作時,付出較低的代價。這的確有道理:如果打包午餐可以無意識自動完成,你就能邊打包,邊煎蛋捲;如果你得要想著打包午餐,就會搶走放在煎蛋捲上的心力。讓任何費力工作變得更自動化,就能減少專注在這些事情上的需求,因此就會有更多專注力能分給第二件(和第三件、第四件……)工作。

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2. 選擇使用到腦中離得很遠區域的工作一起做,比方說,一件需要運動功能的工作,像是翻蛋捲,和需要認知功能的工作,像是記起哪個小孩喜歡吃哪種零食。如果兩個工作在大腦內的區域離得夠遠,幾乎就像是根本沒有同時在做兩件事。

3. 在腦中練習「固定」工作。舉例來說,如果你能記得在哪個時間點離開煎蛋捲的工作,就能學會回到同樣的時間點繼續,而不用付出可能需要再次適應的「切換代價」。試著練習在切換到其他工作前說「我在切洋蔥」或「我回來後要加起司」,晚點切換回煎蛋捲的工作時,就會比較容易繼續進行。

4. 將告訴你「何時」要切換的監控工作外包出去。如果你在打包午餐時,擔心什麼時候該翻蛋捲,打包這件事就會受到影響。解決的訣竅就叫「工作提示」(task cuing):設定好廚房計時器,提醒自己什麼時候可以翻蛋捲(意即提示什麼時候該切換工作)。如果你要讓患有策略應用失調的另一半加快速度,工作提示可能會像是持續不斷的旁白,提醒著對方在任何時刻該做什麼。試試看,你心愛的人會對你感激不盡。

想一心多用,你可以做做這些測驗

如果你很樂意多下點功夫,改善一心多用的能力,上網搜尋「task switching」(工作切換),找找像是路徑描繪測驗(Trail Making Test)、威斯康辛卡片測驗(Wisconsin Card Sorting Task)、色字測驗(Stroop Color and Word Test)等遊戲。基本上,這些遊戲會讓你在抑制分心的同時,迫使你在不同的習慣中靈活切換。工作切換的練習有助於靈活的一心多用。

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路徑描繪測驗。圖/By The original uploader was Kristaa68 at English Wikipedia, Public Domain, wikimedia commons
威斯康辛卡片測驗。圖/By PEBL developers, Public Domain, wikimedia commons

 

 

 

本文摘自《大腦先生的一天:從起床開始的思緒與工作,腦力如何幫助我們做好(或搞砸)每件事?》,大寫出版。

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從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

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,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
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 / 圖片來源:envato

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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)」 / 圖片授權:Shutterstock

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。

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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)。

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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。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

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。

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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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