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第一顆口服避孕藥的誕生 │ 科學史上的今天:06/10

張瑞棋_96
・2015/06/10 ・1156字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

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自古以來,婦女總是被賦予生兒育女的責任,一旦結婚,青春往往就耗費在懷孕、生產的循環中。雖然避孕自古有之,例如四千年前的古埃及人就用磨碎的石榴籽混合蠟做成栓劑,放入女性體內;古今中外也都不乏各種千奇百怪的偏方,但這些毫無根據的方法都極不可靠,而保險套、體外射精、算安全期等方式又操之在男性手中,女性還是難以擺脫不斷懷孕生子的宿命。直到一九六○年代,口服避孕藥的問世才改變這一切。

口服避孕藥的發明始自美國一位奇女子桑格(Margaret Sanger)的大力推動。她的母親在二十二年間懷孕了十八次,終於在 49 歲時死於難產,悲憤的桑格因此自 1916 年起即致力於推廣節育運動。1951 年,高齡 72 歲的她認識了專門研究荷爾蒙與生殖系統之關聯性的平克斯(Gregory Pincus),在她的牽線之下,平克斯獲得資助,著手研發桑格畢生企求的「神奇藥丸」──口服避孕藥。

桑格因母親難產,自1916年起即致力於推廣節育運動,而後也推動口服避孕藥的誕生。圖片來源:wikipedia

其實早在 1937 年,科學家就在動物實驗中發現高劑量的黃體激素會抑制排卵,然而天然黃體激素非常昂貴,這項發現也就束之高閣,並未衍伸出實際用途。恰好奧地利裔的化學家翟若適(Carl Djerassi)就在 1951 這一年成功合成出口服的黃體激素,第二年另一家藥廠也做出此合成黃體激素的同分異構物。但要如何做人體實驗呢?跟食品藥物管理局(FDA)說此藥毫無治療用途,只為了避孕,只怕無法通過審核。

平克斯乾脆反其道而行,他請專門治療不孕症的洛克醫生(John Rock)來做人體實驗。洛克醫生讓他的病人連續服用三個月的合成黃體激素,製造身體的「假懷孕」後,再突然停藥,藉由荷爾蒙的「反彈」增加受孕的機會。洛克醫生的實驗結果證明合成黃體激素的確能抑制排卵、改變月經週期,因而讓 14% 的不孕病人成功受孕。而同分異構物那批黃體激素恰好汙染到微量的雌激素,結果反而減少出血的副作用。

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於是 1957 年的今天,FDA 核准含有黃體激素與雌激素的 Enovid 上市,不過其用途卻是為了治療月經不順與不孕症。直到 1960 年 5 月 9 日,FDA 才追認它也可用於避孕,無安全之虞;人類史上第一顆口服避孕藥終於光明正大上市。其實在此之前,至少已有五十萬名婦女為了避孕而吃過此藥了。

口服避孕藥讓女性奪回身體的自主權,不但取得更好的生活品質,也才得以追求更多的學習教育與職場生涯,對於性別平等有極大的助益。《經濟學人》因此於 1999 年評選它為二十世紀最重要的科學進步;這說法或許過譽,但口服避孕藥對於文明的影響程度絕對是名列前茅的。

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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COVID-19 疫苗副作用——月經失調
胡中行_96
・2022/05/10 ・2567字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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電影《美人心機》(The Other Boleyn Girl)裡,「王后不再流血了!」(”The queen no longer bleeds!”)這句直指王后停經的話,暗示著搶生子嗣,宮廷權鬥的契機。隨著時代演進,當今女性不見得都背負著為夫家傳宗接代的使命,月經卻依舊在性別政治和私人生活中,扮演重要的角色。也難怪不少女性總是以虔誠的心情,忠實記錄定期的來潮。

電影《美人心機》裡的王后,史嘉蕾喬韓森飾。圖/IMDB

月經失調是疫苗惹的禍?

自從 COVID-19 疫苗開打以來,世界各地不斷傳出虛實難辨的副作用災情,月經紊亂不免也成了討論的主題之一。及至目前為止,無論是衛福部疾管署網站的 COVID-19 疫苗介紹,還是臺灣使用的各廠牌中文說明書,都沒有提到月經問題,可見這原本或許不在疫苗開發團隊的意料之中。更別說遇到月經遲來、早到,抑或是經血排放量改變的女性,第一時間未必會聯想到是疫苗惹的禍。

2022 年 1 月美國婦產科醫師學會《婦產科》期刊的研究,首先觀察到 COVID-19 疫苗會稍微改變月經週期,但對出血的天數沒有影響[註 1]。幾乎同時,挪威公共衛生學會發表的論文,卻認為 COVID-19 疫苗會縮短月經週期,增加或減少出血天數,以及增加經血排放量[註 2]。同月,《英國醫學期刊》編者序,以英、美和挪威的統計數字討論 COVID-19 疫苗擾亂月經的現象,假設二劑疫苗之間的間隔長度扮演了重要角色,並駁斥疫苗造成不孕的謠言[註 3]

儘管上述期刊和近來的媒體報導,讓這些案例聽起來像是新聞,人為介入免疫系統而導致經期混亂的現象,並不是第一次在歷史上發生。

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美國和挪威的研究發現 COVID-19 疫苗會導致月經週期紊亂。圖/Pixabay

歷史案例

在明代醫家萬全的醫學著作《痘疹世醫心法》中,提到:「女子種痘,經水忽行,暴暗不能言語。」有些學者望文生義,說這名十六世紀的婦女,因接種「人痘」(天花疫苗)而月經不調,即是免疫史上的第一個案例。但中研院史語所的研究員邱仲麟解釋,「種痘」一詞在明代是「出痘」的意思,因此與疫苗無關。

相較之下,現代醫學的紀錄就明確許多,沒有爭議。1913 年時,紐約有家醫院施打傷寒疫苗的女性護理人員中,53% 月經週期產生變化。有人月經二、三個月沒來;有人則是提早或晚了幾天,而且經痛異常嚴重。另一個例子,是 1982 年日本的某個 B 型肝炎疫苗一期臨床試驗,造成 16 名女性受試者中,有7人的月經週期被打亂。

除了上述意外發生的案例,2018 年日本的一個回顧調查,就直接設計來瞭解疫苗如何干擾月經和其他生理層面。研究學者列出 24 種可能與人類乳突病毒(human papillomavirus,簡稱 HPV)疫苗有關的副作用,讓接種過的青春期男女,從中挑選發生在自己身上的項目。他們回報的結果,包括:不規律的月經、疲憊、皮膚問題和失眠等。其中,月經相關的副作用,例如:週期改變、出血量異常以及嚴重頭痛,終致部份少女到醫院求診。

疫苗如何造成月經失調?

既然從調查和統計中,看得出疫苗與月經變化血肉相連。惹出這腥風血雨的原理,又是如何呢?

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一般正常的月經週期開始時,腦部的下視丘會製造性釋素(GnRH)[註 2]來刺激腦下垂體前葉,釋放黃體激素和促濾泡素(FSH)。[註 3]黃體激素和促濾泡素會影響卵巢,並調節雌激素、助孕酮(progesterone)[註 4],以及其他攸關濾泡期卵細胞成熟和黃體期子宮壁脫落的荷爾蒙。此外,壓力、體重突然增減、糖尿病、甲狀腺問題、多囊性卵巢症候群(polycystic ovary syndrome),以及重大的免疫發炎反應,也都會改變月經的樣態。

Polycystic Ovaries.jpg
多囊性卵巢症候群的症狀是卵巢內出現許多充滿液體的囊腫。圖/Wikipedia

當女性接種疫苗,全身上下的免疫細胞都受到刺激。約翰霍普金斯大學的婦科研究學者波拉黑(Mostafa Borahay)認為子宮內壁的免疫細胞也無法倖免,所以才會導致月經紊亂。不過,正在面臨這種副作用的讀者也無須驚慌失措,因為《婦產科》期刊的研究發現,月經很快就會自動恢復正常[註 1]

未來研究方向

關於 COVID-19 疫苗導致月經副作用的研究,《英國醫療期刊》肯定學界目前探討的方向。同時,指出需要更深入了解背後作用的機制,最好還能找出何種體質的女性較容易受到影響[註 2]。除了廣泛統計整個生育年齡婦女的設計,目前仍在進行中的研究,也特別針對青春期的少女量身訂製,著重在尚未發育穩定的情況下,COVID-19 疫苗是否會帶來不同的影響。這些研究結果將有助於醫療人員未來在面對民眾諮詢時,提供更完善且客製化的資訊。

註解

  • 註 1:Edelman, A., Boniface, E. R., Benhar, E., Han, L., Matteson, K. A., Favaro, C., Pearson, J. T., Darney, B. G. (2022). Association Between Menstrual Cycle Length and Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) Vaccination. Obstetrics & Gynecology, 10.1097/AOG.0000000000004695.
  • 註 2:Trogstad, L. (2022). Increased Occurrence of Menstrual Disturbances in 18- to 30-Year-Old Women after COVID-19 Vaccination. Norwegian Institute of Public Health.
  • 註 3:Male, V. (2022). Menstruation and covid-19 vaccination. BMJ, 2022;376:o142.
  • 註 4:國家教育研究院將 GnRH(gonadotropin-releasing hormone)翻譯為「性釋素」或「促性腺激素釋放激素」。不過,在其他專業網站上也有「性腺激素釋放素」或「性腺刺激素釋放激素」。
  • 註 5:國家教育研究院將 follicle-stimulating hormone,譯作「促濾泡素」、「濾泡激素」、「激濾泡素」、「促卵泡激素」、「卵泡刺激素」、「促濾泡成熟激素」和「卵泡刺激激素」。
  • 註 6:國家教育研究院建議 progesterone 的中文翻譯,包括:「孕酮」、「助孕素」、「孕甾酮」、「黃體固酮」、「黃體甾酮」和「黃體脂酮」等。

參考資料

  1. The Other Boleyn Girl
  2. 疫苗簡介
  3. 核准專案製造或輸入之 COVID-19 疫苗相關資訊
  4. Scientists investigate the COVID-19 vaccine-menstruation mystery – Drug Discovery News
  5. 晚明人痘法起源及其傳播的再思考
  6. 性釋素
  7. 食品藥物管理局提醒:性腺激素釋放素(Gonadotropin-releasing hormone,GnRH)促進劑類藥品之安全資訊
  8. GnRH analogs: agonist 與 Antagonist 在婦產科疾病的應用
  9. Follicle stimulating hormone
  10. Progesterone
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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)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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避孕藥不只用於避孕!認識荷爾蒙與月經週期的關係
Aaron H._96
・2019/06/13 ・1699字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

5月 15號,日本 twitter 上一則女高中生的推文,急速獲得關注,大意是這位女高中生的健教老師在上課時點到:「我想在妳們裡面應該沒有人在吃(避孕藥)吧?」。即便是健教老師,也都把避孕藥的作用想得過於狹隘,讓女高中生覺得相當衝擊。

連應該對於基礎藥物有一定認識的健教老師,都以為避孕藥僅用於避孕,就更不難想像一般人對於「使用避孕藥物」所存在的誤解。

避孕藥其實是一種過於簡單的俗稱,口服避孕藥其實是兩種人造荷爾蒙的混合藥物。早期的避孕藥以黃體素 (Progesterone) 為主;較新的避孕藥則還會混合少量的雌激素 (Estrogen)。雌激素與黃體素都是原本就存在於人體體內的荷爾蒙 (Hormone,也稱激素),無論男性或女性的體內,都存有一定的比例。只不過在女性,雌激素的比例遠高於睪固酮;而男性的血液中,睪固酮的比例較雌激素高出許多。

也正是荷爾蒙濃度的改變,影響了女性經期的週期。

荷爾蒙的波動決定了月經週期

雖然月經週期的間隔因人而異,一般而言是 25-38 天左右,都與體內荷爾蒙的波動有關。以平均 28 天一次的月經週期為例,在排卵前雌激素會到達高峰,刺激黃體刺激素 (LH) 的分泌,使濾泡破裂,排出卵子,形成黃體。而黃體則會分泌黃體素,支持子宮內膜的肥厚,等待可能的著床,直到黃體退化,肥厚的子宮內膜逐漸崩解,形成經血,完成一次經期。

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體內賀爾蒙的波動造就了月經週期(圖片以 28 天為一個週期)。圖/由 User KaurJmeb on zh.wikipediazh::commons:Image:MenstrualCycle.png, CC BY-SA 3.0, 連結

而服用人造荷爾蒙可以避孕的原理,便是利用體內荷爾蒙的回饋機制,「欺騙」大腦所得到的效果。

人體分泌荷爾蒙的控制中心,位在大腦的下視丘和腦下垂體。由於口服避孕藥中有少量的雌激素,會誤導下視丘,減少刺激腦下垂體分泌黃體刺激素和濾泡刺激素,讓濾泡無法成熟,抑制或延遲排卵的時間,也讓子宮內膜無法肥厚,使受精卵無法著床,並減少黏液分泌,讓精子很難與卵子結合,達到避孕的目的。口服避孕藥物雖然能干擾受精的過程,卻無法阻止已經著床的受精卵繼續發育。

目前市面上主流使用的口服避孕藥物,大多為極低劑量雌激素與第三代黃體素 (Desogestrol, Gestodene 或 Norgestimate),或是第四代黃體素 (Drospirenone 或 Cyproterone acetate) 的混合型藥物。第三代藥物改善了過往水腫的副作用、第四代則又更降低油脂分泌過多的副作用。

人造荷爾蒙可以避孕的原理,便是利用體內荷爾蒙的回饋機制,「欺騙」大腦所得到的效果。圖/by Gabriela Sanda@Pixabay

人造荷爾蒙除了避孕,還有其他用途

例如健保給付的口服避孕藥黛麗安 (Diane,黃體素成分 Cyproterone,簡稱CPA),由於 CPA 對卵巢囊腫所造成的痤瘡有治療效果,可用於輔助治療青春痘。並非所有的避孕藥都有這樣的效果,也需搭配正確的青春痘藥物進行治療。

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避孕藥由於能夠調整體內荷爾蒙含量,重新整理經期的起始點,所以也用來緩解嚴重的經痛、排卵疼痛、調整經期紊亂。另外部分口服避孕藥,也用來治療因為雄性素比例過高或是卵巢囊腫導致的多毛症等症狀。也用於抑制子宮內膜異位,降緩症狀所造成的疼痛。

避孕藥的使用限制

對於使用避孕藥的錯誤認知,除了顯示日本社會對於女性需要更多同理之外,也表示多數人都應了解如何才能安全使用口服避孕藥物。目前建議,如果年紀大於 35 歲以上,過度肥胖、有抽菸習慣、高血壓、糖尿病、容易形成血栓或是曾經中風的體質,由於口服避孕藥物會使 LDL (低密度膽固醇)和血壓上升,增加風險,並不建議使用。

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Aaron H._96
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非典型醫學人,既寫作也翻譯,長期沉迷醫療與科技領域。