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為甚麼要保護野生動物?

科學松鼠會_96
・2012/02/17 ・4664字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 538 ・八年級

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文/ Ent

個體的意義

在野生動物保護工作的各個領域裡,最直觀、最感人,也最容易引發共鳴的,無疑是「救助個體」。看到一隻傷癒的紅隼重返藍天,足以讓每一個在場者熱淚盈眶。

但是,很容易被志願者忽略的一點是,救助野生動物個體的價值往往並不在個體本身,而更多地在個體背後的整個種群。這和救助人類社會中的弱勢個體是不同的。

動物和人的差異很多,按照演化生物學家 道金斯 等人的觀點,最大的差異可能在於動物缺乏文化。在這裡,文化的定義是「與遺傳無關、但可以模仿和傳承的行為模式」。

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人類社會中,文化因素正在逐漸壓倒遺傳生理的因素。我們對自我的改造能力越來越強,先天遺傳素質的重要性也越來越小。當我們說 「每個人都獨一無二」 的時候,這種獨特性大部分來源於後天。而一個人對社會的貢獻更是幾乎全部來自文化領域:他的一生中會創造出無數的新思想和新事物,影響身邊的每一個人;而當他死去時,哪怕他的血脈有後代來傳承,那些未曾表達出來的無數思想也會永遠消失。相比之下,他對人類的遺傳貢獻顯得微不足道。

然而,野生動物個體在環境中的絕大部分行為,都可以回溯到它的基因;個體間的文化傳承即便存在,影響也通常微乎其微 [1] 。 如果兩群狼面對同一場景做出了不同的反應,那是因為它們的遺傳特徵不同,而不是因為它們各自經歷了不同的狼群歷史、有不同的狼群文化。就算有動物因為和人相處而從人類這裡習得了複雜的行為,當它回歸野外時也幾乎不可能把自己學會的 「人類技巧」 教給其它動物、改變原有的文化。一種不適應其所在環境的人類文化可以導致一個文明的毀滅,但動物界中的文化似乎從來沒有這樣巨大的效果。

因此,野生動物的價值更多地承載於它的基因之中,種群本身的延續更為關鍵。個體的死亡是必然的,但基因通過種群基因庫可以長存下去,維持物種的存在。 我們保護野生動物個體,更多是一種保護種群的手段,本身並非目的。 所以黃石公園才會引入狼來控制鹿的數量、來淘汰老弱病殘。這樣的行為在人類中無法想像,在自然界卻是完全正常合理的;我們經常用人類的眼光去看野生動物,忘記了我們之間的客觀差異。

而假如一個物種本身並未瀕危,那麼刻意保護它們的個體,對整個物種也沒有多少好處。如果我們出於其他理由、依然希望保護這些個體免於死亡的話,那就不屬於狹義動物保護的範疇了。

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【1984 – 2007】

物種的意義

如果保護個體是手段,那麼保護物種、保護地球生態是不是就應該成為終極目的呢?

但實際上這兩個命題都很可疑。物種雖然壽命長,但早晚也要消逝,新生代哺乳動物每個物種的平均壽命也不過幾百萬年而已。地球歷史上至少 99.9% 的物種都已經絕滅了,絕大部分都和人類沒有關係。

至於 「保護地球」,則問題更大。其實,沒有哪個物種是 「不可或缺」的。有些物種消失後其地位立刻被取代了,有些會波及到其他物種,只有很少數的物種一旦絕滅可能會引發生態系統大範圍的崩盤。但是,崩盤了也不是世界末日,幾千萬年過後,一切又都會重頭再來。地球是很脆弱,很容易被打得鼻青臉腫,比如發生在大約 2.5 億年前的 P/T 絕滅事件 殺死了海洋中大約 96% 的物種;但是地球又很頑強,不管多慘都能恢復回來,P/T 之後過了 1000 萬年,物種多樣性就超過了絕滅之前的水平。

類似情況已經發生了很多次。這有點像一個不倒翁,一推就晃,但怎麼晃都不倒;換成生態學術語,就是 「在地質時間尺度上,地球整體生態系統的抵抗力穩定性很弱、但恢復力穩定性很強。」 坦率地說,只要太陽系的結構維持不變,我想像不出任何方法能把地球生命打成萬劫不復;就連核彈也不能保證消滅所有無脊椎動物。

那麼我們天天強調要維護生態系統圖的又是什麼呢?就像是一個人成長期間摔過了無窮多跤,未來也要摔無窮多跤,為什麼偏要執著於阻止眼下的這一跤呢?

很簡單,地球經受得起生態系統的崩盤,人類可是受不起。雖然地球作為一個整體每次都恢復了,但每次陪葬的物種數目卻不計其數。不要說生態系統崩盤了,脆弱的人類經濟體系連海平面上升幾十釐米都招架不住,這讓地球歷史上動輒上百米的海平面變化情何以堪。

由此,似乎可以導出一個結論:我們保護生態,不是像口號裡宣傳的那樣是為了地球,而根本是為了保護我們自己。地球其實根本不在乎我們怎麼鬧騰,它有的是時間來恢復;可我們等不及。就算人類沒在災變中直接陪葬,等地球恢復完了人也該沒了。

而如果不考慮 「保護我們自己」 這個因素的話,保護其它野生動物的動機似乎也變得不充分了。人類的捕殺直接或間接導致了猛獁的絕滅,這件事情應該責怪人類嗎 [2] ? 但如果這是人類的錯,三葉蟲絕滅又是誰的錯呢? 我們是不是應該要求硬骨魚考慮一下三葉蟲的感情和生存權 [3] ? 恐龍經受不住小行星撞擊而絕滅了,這又應該怪誰呢?恐龍自己還是小行星? 一種生物適應不了小行星撞擊,另一種生物適應不了人類出現,二者究竟有什麼本質區別呢?

在一個外星智慧看來,也許是這樣的:如果人類把猛獁象殺光了,那是猛獁象缺乏像蟑螂這樣的適應力。如果人類因為濫殺生物導致自己毀滅,那是人類過於愚蠢、活該倒霉。如果人類通過保護其它物種使自己得以延續,這就很聰明、很高瞻遠矚;但這不是必然結局,不是理所應當,也談不上道德高尚。

但我是人類,所以我非常、非常、非常希望人類走上最後一條路。

【保護這個世界,保護你自己】

保護的意義

然而,物種存活與否,以人類的價值確實太難判斷了,畢竟我們對這個世界的瞭解還十分淺薄。而難以具體討論時就訴諸抽象,有了這種常見的思維習慣,很多時候我們就會說:動物保護不僅僅是為了物種本身的存活,而且是順應(某個不可捉摸的)自然規律;違背自然規律是會產生不良後果的,這個總該沒錯吧……

這篇文章不討論其中的自然主義謬誤,只說一下把 「保護」 等同於 「順應自然」 的問題。

順應自然,聽起來很美好,但實踐中卻根本無法執行——自然界的絕滅是一直存在的,大災難有絕滅,平時也有絕滅。那麼,假如有一個本來要絕滅的物種被強行挽救回來了,這算什麼情況呢? 這個過程中是不是損傷了其它本該繁盛的物種的利益呢? 動物之間是有利益衝突的,比如流浪貓的繁盛通常都會給野生鳥類帶來嚴重的傷害。不管這樣做好不好,這顯然是對自然界的嚴重 「擾亂」。

那麼不擾亂,該滅絕的讓它們滅絕行不行?問題又來了——誰該滅絕呢? 你不作為,就會有其他的人類活動影響;而這些活動影響是永無可能被完全抵消的。大熊貓的地位至今也沒爭出個所以然,它們在野外天然棲息地的生活能力極強,完全不用人擔心,真正的問題在於棲息地本身遭受了嚴重的人為破壞。可是,棲息地本來就是會因為氣候變化而改變的,如果人類文明從來沒有存在過,大熊貓會不會因為自然的氣候週期而遭受危險呢?沒有人類的話它們會什麼時候氣數已盡?絕滅之前會不會產生出新的物種?沒有人知道。

所以,實際中的野生動物保護原則其實就一句話: 「儘可能維持現狀」(包括「恢復到以前的現狀」)。因為這樣對人類自身最為有利,環境不變我們才能安安穩穩地發展文化和經濟嘛。這樣做是不是打斷了某個玄而又玄的「自然進程」?

如果把 「自然」 定義為除人類之外的一切,那麼人類的每一個行為都是 「打斷」。而考慮到人類不過是演化之巨樹上的一個小小旁支,那麼無理由地割裂 「人類」 和 「自然」,是不是才是最根本的人類中心主義呢?

【城市,發展不應是對自然的侵蝕】

實踐中的保護

但現實中的野生動物保護的最大困境不是環境倫理,而無一例外在於資源不夠。有限的資金如果撒胡椒面一樣平分給每個物種,大概會一事無成;殘酷的現實使得野生動物被迫分出了不同的等次,我們會優先把資源投給那些花費小、意義大的野生動物。

生態學上的關鍵種肯定更值得我們去付出,因此,出現了兩個保護生物學裡專屬的概念: 傘護種和 旗艦種 。

所謂 「傘護種」,本身不一定有多大的生態學地位,但它們所需要的生存環境能覆蓋很多其它物種;只要有人出錢保護了它,就能連帶保護很多別的物種。這樣的好買賣當然不能放過。圍繞傘護種建立動物保護區始終是野生動物保護的重要方向。

而 「旗艦種」 甚至連生存環境這個要求都可以放寬,它的基本標準嚴格來說只有一條:能賣萌,能招人喜愛,能吸引眼球,能拉捐款。如果同時滿足傘護種的標準那就更好;若是連帶還有民族象徵、國家特色等等,那就近乎完美了。大熊貓也因此成為迄今為止最完美的旗艦種(WWF 拿它當徽標不是沒有理由的 [4] ):它足夠奇特,還算珍稀(身為 EN 級別,已經合格了,雖然還有很多物種都比它更珍稀 [5] ),萌起人來天下無敵,並且還相對容易圈養 [6] ,也能勝任傘護種的角色。

經常有人質疑為什麼要花那麼多錢保護大熊貓。確實,大熊貓相對來說得到了更多的重視,但大熊貓本身的宣傳意義、對川滇一帶整體生態保護的意義也是確實存在的。不可能拯救每一個,但總應該努力爭取更多的人,拯救更多的物種。客觀情況如此,我們只能把某些物种放在優先地位,把資源相對集中在有意義的領域。

因此,前三部分的意義討論並非空談,我們不得不據此對資源的安排進行取捨。一些保護者太過執著於動物個體、執著於虛無縹緲的 「所有動物的利益」,或者某個不能明確表述的 「自然規律」,以至於花大力氣為某些其實並不瀕危的生物搖旗吶喊,我不能說他們一定錯了,只能提醒他們,這些資源本可以用到更有價值的領域裡去。

作者註釋

  1. 已知的動物界文化現象主要在靈長類、某些鳥類和鯨中觀察到。比如,非洲黑猩猩不同種群之間使用天然工具的方式略有不同,而這樣的差異似乎是通過一套複雜的模仿行為而傳承下去的。日本幸島上的一隻獼猴發現了用溪水沖洗土豆的辦法,而這一行為很快被整個猴群學會。鳥類和鯨類的歌聲存在明顯的 「方言」 現象。即便如此,其複雜性和實際意義仍然和人類不可同日而語,獼猴文化研究的先驅,日本動物學家今西錦司建議將這樣的行為稱為 「前文化」(pre-culture)。
  2. 猛獁象的絕滅可能是氣候變化和人類捕殺的共同作用,二者誰更重要仍存在一些爭議。
  3. 和猛獁象類似,三葉蟲表面上是在 P/T 絕滅事件中消失,但其衰敗早已開始;硬骨魚類的捕食、競爭以及對生境的破壞,很可能在其中起到了至關重要的作用。
  4. 世界自然基金會(WWF,World Wide Fund For Nature),標誌是一隻大熊貓(見文中宣傳海報)。世界自然基金會的目標是制止並最終扭轉地球自然環境的加速惡化,幫助創立一個人與自然和諧共處的美好未來。
  5. EN ,指 「瀕危(endangered)」,這是 國際自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄 (又稱 IUCN 紅色名錄)定義的 9 個物種保護級別之一。
  6. 雖然在野外環境中並沒有發現大熊貓有任何生殖上的困擾,但是人工圈養狀態下大熊貓的繁殖曾經是過去的一大難題。不過現在這個問題已經解決了,臥龍保護區每年都會讓十幾名工作人員每人抱一隻新生的熊貓寶寶拍合影,萌得人肝兒顫~

內文圖片:WWF 宣傳海報,via sj33.cn

原文發表於 果殼網 科技視點主題站 為什麼要保護野生動物?

本文來自於科學松鼠會

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揭密突破製程極限的關鍵技術——原子層沉積
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/08/30 ・3409字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文由 ASM 委託,泛科學企劃執行。 

以人類現在的科技,我們能精準打造出每一面牆只有原子厚度的房子嗎?在半導體的世界,我們做到了!

如果將半導體製程比喻為蓋房子,「薄膜製程」就像是在晶片上堆砌層層疊疊的磚塊,透過「微影製程」映照出房間布局 — 也就是電路,再經過蝕刻步驟雕出一格格的房間 — 電晶體,最終形成我們熟悉的晶片。為了打造出效能更強大的晶片,我們必須在晶片這棟「房子」大小不變的情況下,塞進更多如同「房間」的電晶體。

因此,半導體產業內的各家大廠不斷拿出壓箱寶,一下發展環繞式閘極、3D封裝等新設計。一下引入極紫外曝光機,來刻出更微小的電路。但別忘記,要做出這些複雜的設計,你都要先有好的基底,也就是要先能在晶圓上沉積出一層層只有數層原子厚度的材料。

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現在,這道薄膜製程成了電晶體微縮的一大關鍵。原子是物質組成的基本單位,直徑約0.1奈米,等於一根頭髮一百萬分之一的寬度。我們該怎麼精準地做出最薄只有原子厚度,而且還要長得非常均勻的薄膜,例如說3奈米就必須是3奈米,不能多也不能少?

這唯一的方法就是原子層沉積技術(ALD,Atomic Layer Deposition)。

蓋房子的第一步是什麼?沒錯,就是畫設計圖。只不過,在半導體的世界裡,我們不需要大興土木,就能將複雜的電路設計圖直接印到晶圓沉積的材料上,形成錯綜複雜的電路 — 這就是晶片製造的最重要的一環「微影製程」。

首先,工程師會在晶圓上製造二氧化矽或氮化矽絕緣層,進行第一次沉積,放上我們想要的材料。接著,為了在這層材料上雕出我們想要的電路圖案,會再塗上光阻劑,並且透過「曝光」,讓光阻劑只留下我們要的圖案。一次的循環完成後,就會換個材料,重複沉積、曝光、蝕刻的流程,這就像蓋房子一樣,由下而上,蓋出每個樓層,最後建成摩天大樓。

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薄膜沉積是關鍵第一步,基底的品質決定晶片的穩定性。但你知道嗎?不只是堆砌磚塊有很多種方式,薄膜沉積也有多樣化的選擇!在「薄膜製程」中,材料學家開發了許多種選擇來處理這項任務。薄膜製程大致可分為物理和化學兩類,物理的薄膜製程包括蒸鍍、濺鍍、離子鍍、物理氣相沉積、脈衝雷射沉積、分子束磊晶等方式。化學的薄膜製程包括化學氣相沉積、化學液相沉積等方式。不同材料和溫度條件會選擇不同的方法。

二氧化矽、碳化矽、氮化矽這些半導體材料,特別適合使用化學氣相沉積法(CVD, Chemical Vapor Deposition)。CVD 的過程也不難,氫氣、氬氣這些用來攜帶原料的「載氣」,會帶著要參與反應的氣體或原料蒸氣進入反應室。當兩種以上的原料在此混和,便會在已被加熱的目標基材上產生化學反應,逐漸在晶圓表面上長出我們的目標材料。

如果我們想增強半導體晶片的工作效能呢?那麼你會需要 CVD 衍生的磊晶(Epitaxy)技術!磊晶的過程就像是在為房子打「地基」,只不過這個地基的每一個「磚塊」只有原子或分子大小。透過磊晶,我們能在矽晶圓上長出一層完美的矽晶體基底層,並確保這兩層矽的晶格大小一致且工整對齊,這樣我們建造出來的摩天大樓就有最穩固、扎實的基礎。磊晶技術的精度也是各公司技術的重點。

雖然 CVD 是我們最常見的薄膜沉積技術,但隨著摩爾定律的推進,發展 3D、複雜結構的電晶體構造,薄膜也開始需要順著結構彎曲,並且追求精度更高、更一致的品質。這時 CVD 就顯得力有未逮。

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並不是說 CVD 不能用,實際上,不管是 CVD 還是其他薄膜製程技術,在半導體製程中仍占有重要地位。但重點是,隨著更小的半導體節點競爭愈發激烈,電晶體的設計也開始如下圖演變。

圖/Shutterstock

看出來差別了嗎?沒錯,就是構造越變越複雜!這根本是對薄膜沉積技術的一大考驗。

舉例來說,如果要用 CVD 技術在如此複雜的結構上沉積材料,就會出現像是清洗杯子底部時,有些地方沾不太到洗碗精的狀況。如果一口氣加大洗碗精的用量,雖然對杯子來說沒事,但對半導體來說,那些最靠近表層的地方,就會長出明顯比其他地方厚的材料。

該怎麼解決這個問題呢?

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CVD 容易在複雜結構出現薄膜厚度不均的問題。圖/ASM

材料學家的思路是,要找到一種方法,讓這層薄膜長到特定厚度時就停止繼續生長,這樣就能確保各處的薄膜厚度均勻。這種方法稱為 ALD,原子層沉積,顧名思義,以原子層為單位進行沉積。其實,ALD 就是 CVD 的改良版,最大的差異在所選用的化學氣體前驅物有著顯著的「自我侷限現象」,讓我們可以精準控制每次都只鋪上一層原子的厚度,並且將一步驟的反應拆為兩步驟。

在 ALD 的第一階段,我們先注入含有 A 成分的前驅物與基板表面反應。在這一步,要確保前驅物只會與基板產生反應,而不會不斷疊加,這樣,形成的薄膜,就絕對只有一層原子的厚度。反應會隨著表面空間的飽和而逐漸停止,這就稱為自我侷限現象。此時,我們可以通入惰性氣體將多餘的前驅物和副產物去除。在第二階段,我們再注入含有 B 成分的化學氣體,與早已附著在基材上的 A 成分反應,合成為我們的目標材料。

透過交替特殊氣體分子注入與多餘氣體分子去除的化學循環反應,將材料一層一層均勻包覆在關鍵零組件表面,每次沉積一個原子層的薄膜,我們就能實現極為精準的表面控制。

你知道 ALD 領域的龍頭廠商是誰嗎?這個隱形冠軍就是 ASM!ASM 是一家擁有 50 年歷史的全球領先半導體設備製造廠商,自 1968 年,Arthur del Prado 於荷蘭創立 ASM 以來,ASM 一直都致力於推進半導體製程先進技術。2007 年,ASM 的產品 Pulsar ALD 更是成為首個運用在量產高介電常數金屬閘極邏輯裝置的沉積設備。至今 ASM 不僅在 ALD 市場佔有超過 55% 的市佔率,也在 PECVD、磊晶等領域有著舉足輕重的重要性。

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ASM 一直持續在快速成長,現在在北美、歐洲、及亞洲等地都設有技術研發與製造中心,營運據點廣布於全球 15 個地區。ASM 也很看重有「矽島」之稱的台灣市場,目前已在台灣深耕 18 年,於新竹、台中、林口、台南皆設有辦公室,並且在 2023 年於南科設立培訓中心,高雄辦公室也將於今年年底開幕!

當然,ALD 也不是薄膜製程的終點。

ASM 是一家擁有 50 年歷史的全球領先半導體設備製造廠商。圖/ASM

最後,ASM 即將出席由國際半導體產業協會主辦的 SEMICON Taiwan 策略材料高峰論壇和人才培育論壇,就在 9 月 5 號的南港展覽館。如果你想掌握半導體產業的最新趨勢,絕對不能錯過!

圖片來源/ASM

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美國將玉米乙醇列入 SAF 前瞻政策,它真的能拯救燃料業的高碳排處境嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/06 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美國穀物協會 委託,泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎?

2007 年,從台北的八座加油站開始,民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3,指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示,則代表不同濃度,最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10,巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

圖片來源:Hanskeuken / Wikipedia

為什麼要加酒精呢?

單論玉米乙醇來說,碳排放趨近於零。為什麼呢?因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟,接著被採收,發酵成為玉米乙醇,最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環,淨排放都是 0,是個零碳的好燃料來源。

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圖片來源:shutterstock

當然,我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此,美國農業部經過評估分析,2017 發表的報告指出,玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF(永續航空燃料)前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%,而根據國際民用航空組織(ICAO)的預測,這個數字還會成長,2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF,開始成為航空業減碳的關鍵,及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續,都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高,以食用油為原料進行氫化的 HEFA,以及酒精航空燃料 ATJ(alcohol-to-jet)。

圖片來源:shutterstock

每種燃料的原料都不相同,因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料,因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油,再進行「氫化」。

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就引擎來說,我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵,以氫原子佔據這些鍵結,讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高,不易氧化,適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯,接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵,成為長鏈烷烴,性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化,但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外,HEFA 取用的油品來源來自餐廳,雖然是幫助廢油循環使用的好方法,但供應多少比較不穩定。相對的,因為 ATJ 來源是玉米等穀物,通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產,因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF,都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息,例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100% 的 SAF 燃料完成飛行,締下創舉。

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圖片來源:shutterstock

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析,在所有交通工具的碳排放中,航空業佔了其中的 12%,而公路交通則占了 77%。沒錯,航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%,但真正最大宗的碳排來源,還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢?有人擔心,酒精可能會吸收空氣中的水氣,對機械設備造成影響?

其實也不用那麼擔心,畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅,來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說,酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑,當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查,結果發現,由於 E10 汽油摻雜的比例非常低,和傳統汽油的化學性質差異非常小,這 50 年來的車輛,只要符合國際標準製造,都與 E10 汽油完全相容。

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解惑:這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎?

在環保議題裡,這種原本以為是一片好心,最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範,例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明,生質乙醇等生物燃料確實有持續性,但必須符合「永續」的標準,並且因為使用的原料是穀物,因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是,隨著目標變明確,專門生產生質酒精的玉米需求增加,這也帶動品種的改良。在美國,玉米產量連年提高,種植總面積卻緩步下降,避開了與糧爭地的問題。

另外,單位面積產量增加,也進一步降低收穫與運輸的複雜度,總碳排量也觀察到下降的趨勢,讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭,低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外,生質燃料車,是否也是個值得加碼投資的方向?

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參考資料

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「銅戈」有哪些獨特優勢和設計奧秘?上古中國區域互動有多複雜?——專訪中研院歷史語言研究所李修平助研究員
研之有物│中央研究院_96
・2024/04/15 ・6432字 ・閱讀時間約 13 分鐘

本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|林庭葦
  • 責任編輯|田偲妤
  • 美術設計|蔡宛潔

上古中國最常見的武器是「戈」?

說到中國的兵器,你可能會想到金庸武俠小說中的倚天劍、屠龍刀。事實上,我們熟悉的劍是從歐亞草原傳入中國。早在劍成為主流兵器前,在上古中國的戰場上,廣泛使用的兵器是青銅製的「戈」。中央研究院「研之有物」專訪院內歷史語言研究所李修平助研究員,透過研究殷墟出土的「銅三角援戈」,分析這些兵器之於墓主的意義,並解開晚商社會與區域互動的謎團。

中央研究院歷史語言研究所李修平助研究員,手上揮舞著仿銅戈模型,介紹源自上古中國的尖端兵器。
圖|之有物

在中央研究院歷史語言研究所的研究室裡,李修平助研究員揮舞著一把仿銅戈模型,一邊講解、一邊模擬商代士兵的作戰情形。

銅戈這類青銅器是用銅、錫、鉛為主的礦物冶煉鑄造而成,跟非金屬材料做的兵器截然不同。第一,銅戈相當鋒利,就算沒有正中敵人要害也會造成大量失血,攻擊效率極高。第二,石器要花時間打磨,但銅戈只要有夠多模具,就能大規模量產。第三,石器斷了就斷了,但銅戈就算鈍掉,磨一磨就能再用;就算爛掉,也能重鎔再製。

「銅戈彰顯了商代的軍事和科技實力,你不覺得這類兵器超猛的嗎!」李修平讚嘆古人的智慧,娓娓道來自己對銅戈與青銅器著迷的原因:

青銅器的鑄造技術就像當代的半導體,是上古中國最尖端的科技!

的確,與石器、玉器或陶器相比,青銅器的製造技術更複雜,從開採礦物、冶煉金屬,乃至鎔鑄器物,整套製程都需要高超的知識體系和工藝技術。

此外,李修平更從銅戈觀察到複雜的區域互動關係。目前,學界普遍認為「戈」是中國本土發展出的兵器,源自黃河流域,並往四周流傳。而青銅鑄造則是來自歐亞草原的外來技術,傳入中國後逐漸本土化,被用來製作各式禮、兵器,也包括銅戈。

根據目前的考古發現,在被視為「晚夏時期」的二里頭文化(西元前約 1750 至 1520 年)、「早商時期」的二里岡文化(西元前約 1510 至 1300 年)就已出土少量的銅戈。到了中、晚商時期,銅戈不僅大量出現於黃河中游的小屯文化(包括「花園莊期」與「殷墟文化」,西元前約 1320 至 1050 年),更散布於上古中國境內各地。不同地區銅戈的形制變化與出土脈絡,成為考古學家研究上古中國區域互動的重要材料。

中央研究院歷史文物陳列館展出從殷商到東周時期的銅戈,從中可觀察銅戈形制的變化。到了西周中期以後,戈的形制逐漸固定,戈頭末端已普遍流行名為「胡」的延長設計,可增加鑽孔空間,方便穿繩將握柄牢牢綁在戈頭上。圖為東周的長胡戈。
圖|之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

考古學家如何還原文物身世?

銅戈基本構造圖解
圖|研之有物

在殷商時期,銅戈已是中國廣為使用的兵器,一支銅戈基本上具備:青銅製的「戈頭」、固定戈頭並可手執的「柲」、柲上端的「冒」,與柲下端的「鐏」。

戈頭又可大致分為用來攻擊的「援」、支撐柲的「內」(常見的造型有直內、曲內、管銎),以及位於兩部位銜接處的「闌」(分為上闌、側闌、下闌)。

為了讓戈頭在作戰時不會從柲上脫落,會在「援」或「內」上設計稱為「穿」的孔洞,可穿繩將戈頭和柲綁在一起。後來更出現了合瓦形的「管銎」,是形狀如兩塊瓦片圍成的孔洞,可讓柲直接穿過戈頭固定。

銅戈的「內」常見的造型有:直內、曲內、管銎。
圖|研之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

在形態各異的銅戈中,李修平注意到一種形狀特殊、數量稀少的「銅三角援戈」。與一般銅戈相比,銅三角援戈的主要特徵為:援呈三角形、援末有長方形穿、無上下闌

銅三角援戈不僅造型特殊,更令人矚目的是,學者對於銅三角援戈的起源意見紛陳,目前至少包括「漢中盆地說」、「中原說」、「漢水流域說」與「涇渭三角地帶說」等不同說法。這也連帶影響其背後所反映的不同區域互動關係,形成眾說紛紜的局面。

銅三角援戈基本構造圖解
圖|研之有物

根據目前的考古證據,在距今 3000 多年前的商代,銅三角援戈已見於上古中國各地,包括今日黃河流域的河南、河北、山東、山西、陝西,與長江流域的湖北、湖南與陝西南部等地。此外,殷墟所在的河南省安陽市,則出土近 20 件銅三角援戈。

為了藉由銅三角援戈此一個案,進一步探索商代複雜的區域互動關係,李修平首先分析史語所典藏的 4 件殷墟出土銅三角援戈。當中有 2 件「直內三角援戈」和 1 件「曲內管銎三角援戈」發現於洹河以西的小屯東北地(即一般所謂的「宮殿區」)。另有 1 件「直內三角援戈」發現於洹河以東的大司空村。

研究的起點,就得先從殷墟的地理位置,與文物的出土脈絡說起。

圖為 4 件銅三角援戈在殷墟的發現地
圖|中央研究院歷史語言研究所、李修平提供

殷墟是商代晚期的王都遺址,其歷史可追溯至距今 3000 多年前,位於今日中國河南省安陽市的洹河流域,佔地廣袤,遍布大大小小的遺址。

史語所自 1928 至 1937 年間,陸續在殷墟進行 15 次考古發掘,在當年是首次由官方學術單位,在單一遺址中,進行長時間、大規模、系統性的考古發掘工作,奠定了中國考古學往後 90 餘年的發展。

為了尋找中國最早的文字──甲骨文,經過多年調查,史語所的考古學家前往安陽市西北部的小屯村,進行田野考古工作。由於小屯村以北發現大量的夯土台基,顯示此處曾是商代晚期的宮殿和宗廟的所在地,因而稱之為「小屯宮殿區」。此外,更在小屯宮殿區的西北方、洹河以北的侯家莊以北,發現了「西北岡王陵區」。

考古學家藉由解讀出土於殷墟的甲骨文,證實了歷史文獻上殷商王朝的存在。墓葬中更找到各式青銅製的禮、兵器,與《左傳》「國之大事,在祀與戎」的記載相符。毫無疑問,在不晚於殷商時期,「祭祀」和「戰爭」就是一個國家立足的根本。

1936 年春,史語所考古團隊在小屯村北的張家七畝地,發掘關鍵的 YH127 坑,出土 17,096 片記載殷商王室祭祀活動的甲骨。圖為工作人員正在將整塊埋有甲骨的土層挖出,準備裝箱運回南京的研究室清理。右方踞於箱上為李濟,其後穿淺色背心坐者為高去尋,其後為李景聃。
圖|中央研究院歷史語言研究所

在殷墟發掘的文物,皆有賴考古學家就其出土「脈絡」,還原身世背景。

除了觀察文物本身的形制、材質、刻紋等外在特徵之外,文物出土的地層、在遺址中的位置、周圍的其他遺存等,都是協助考古學家研究古人思想行為的關鍵。

李修平舉例,一件銅器在遺址的不同地方被發掘,可能暗示它所處的不同生命週期。例如在作坊附近發掘,可能是半成品或廢料;在居住區發掘,可能是使用中的物品;在垃圾坑發掘,可能是毀棄品;在墓葬中發掘,則可能是陪葬品。

「戈」除了作為兵器,也可做禮器使用。圖為殷墟小屯宮殿區 331 號墓出土的「玉援銅內戈」,其援部是玉製,功能可能類似領導者手持的儀仗。
圖|研之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

從墓葬風格推算墓主身份地位?從戈的形狀看出區域互動可能性?

史語所典藏的 4 件殷墟出土銅三角援戈,有 3 件出自墓葬、1 件出自水井。首先,李修平從墓葬所在的位置、墓室的規模、陪葬品數量,以及是否有殉葬者,推測墓主的身分,與文物對墓主的個人意義。

舉例來說,直內三角援戈 R002108、R002109 皆出自小屯宮殿區的墓葬(這兩座墓葬的年代,均埋於「小屯宮殿區」形成之前)。雖然這兩把銅戈都做工精美、鋒利依舊,但出土墓葬的「排場」卻有所落差。

R002108 出自墓葬 M232,規模頗大,不但有殉葬者,還有眾多銅、石兵器,暗示墓主的身分地位與眾不同,生前可能有指揮作戰的能力。R002109 則出自墓葬 M270,規模較小、陪葬品也少,推測墓主在當地社群大概屬低階貴族。

李修平指出,上述兩件「直內三角援戈」雖然都出自墓葬,但這兩件兵器對於它們的擁有者來說,意義可能大不相同。

對墓葬 M270 墓主來說,R002109 是他為數不多的陪葬品中相對珍貴的器物。反觀墓葬 M232 墓主,不只陪葬品豐富,胸前還放了一把比 R002108 更精美、鑲有綠松石的曲內銅戈。此外,就陪葬品放置的位置來看,M232 墓主可能重視鑲嵌綠松石銅戈,更勝於 R002108。

「直內三角援戈」R002108(上)、R002109(下)都出自墓葬,風格各具特色,但從出土脈絡推測,這兩件兵器對於它們的擁有者來說,意義可能大不相同。
圖|研之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

此外,李修平也透過分析出土脈絡,為大司空村發掘的「直內三角援戈」R015552 拼湊出不同身世。

R015552 的前鋒圓鈍、內上沒有可穿繩的孔洞,作戰時戈頭容易與握柄分離。因此,李修平推測,這把銅戈可能不是實用兵器,而是作為儀杖或有其他用途。

此外,R015552 所在的墓葬位於殷墟的「東部工業區」,該地已發現生產各式骨器、陶器的作坊,或許也鑄造銅器,而此墓葬的位置正好位於骨器作坊的範圍。

因此,墓主的身分地位和所屬社群,可能與小屯宮殿區的政治菁英較遠,而與大司空村南地的工匠社群較近。

「直內三角援戈」R015552,發掘自大司空村墓葬,當地在商代晚期是作坊區,因而推測墓主身分應與工匠社群有關。
圖|研之有物(拍攝自中央研究院歷史語言研究所歷史文物陳列館)

另一方面,李修平也從造型特殊的「曲內管銎三角援戈」R002130,觀察到區域互動的可能性。

R002130 的出土地點特殊,位於小屯宮殿區北部的一處水井內。這座水井出土的考古遺存數量豐富、材質多元,包括占卜用的甲骨、銅渣(代表附近可能有鑄銅活動),以及至少 21 件青銅兵器與工具。李修平推測,這些青銅器物的擁有者可能是生活或服務於小屯宮殿區的人員。

為什麼說「曲內管銎三角援戈」反映出區域互動的可能性呢?

首先,在二里頭文化時期至小屯文化時期,中原地區(黃河中下游、今日中國河南省一帶)出土的銅戈,其援部大多呈長條形,外觀呈現三角形者相對較少。如前所述,援部呈三角形的銅戈,究竟源於何地,仍有進一步討論的空間。

此外,能插入握柄的管銎設計,是北方式青銅器的特色,殷墟雖然有出土管銎銅戈,但數量遠不及無管銎設計的銅戈。

最後,曲內設計是中原地區銅戈常見的造型,最早見於二里頭文化時期,但融合「三角形援」和「曲內」這兩種設計的銅戈卻非常罕見。

李修平認為,「曲內管銎三角援戈」展現了各地物質文化元素在晚商王都交融的現象,也體現了商代工匠勇於實驗各種創新的銅戈設計,致力打造出能讓戈頭和握柄緊密結合的完美兵器。

「曲內管銎三角援戈」R002130,展現各地物質文化元素在晚商王都交融的現象,也體現商代工匠勇於實驗各種創新的銅戈設計。
圖|中央研究院歷史語言研究所(擷取自李修平,〈從考古脈絡論史語所藏殷墟出土銅三角援戈〉;施汝瑛拍攝)

「研究史語所收藏的殷墟出土銅三角援戈,只是研究的起點。」李修平表示:「直到今日,殷墟的考古工作已持續進行約 100 年,不僅累積龐大的材料,更發現種類豐富的『舶來品』。此外,在上古中國境內各地,也陸續發現五花八門的外來遺存。換句話說,運用脈絡比較分析法來研究上古中國的區域互動,其實才正要起步。」

跳脫「華夏中心史觀」!區域互動有多複雜?

李修平自 2020 年起,接手史語所安陽工作室的主持工作,他試圖跳脫「華夏中心史觀」,將上古中國的區域互動關係進行更細致的梳理。
圖|研之有物

「區域互動」的研究看似有很多材料可做,但李修平坦言,如果單純相信眼前的證據,很可能會誤入陷阱。

舉例來說,假設 3000 年後,外星人來到地球考古,發現臺灣是全世界晶片製造廠最密集的地方,他們可能會以為臺灣是半導體的發源地,但其實真正的發源地在美國。光是當代社會的物質文化都能推敲出多種可能,要推斷 3000 年前殷墟文物背後的區域互動關係,就更加困難。

李修平進一步指出,在中國考古學的研究中,當墓葬中出土了外來遺存,經常採用較籠統的說法。例如,某地「影響」了某地,又或者兩地之間存在某種「關係」,但詳細原因無法具體說明。特別是進入了夏、商、周時期,「華夏中心史觀」成為詮釋區域互動的基本預設。

其中一個例子,就是被學界視為夏朝晚期的二里頭文化與周邊地區的關係:一般認為,二里頭的物質文化就像太陽般輻射四方,只要在周遭地區看到類似的物質文化,很可能就是受到二里頭的「影響」。

「但這樣的論述其實有待商榷。」李修平點出爭議:「只因為看到這邊出土的陶器跟二里頭的陶器類似,就能斷定它被二里頭「影響」嗎?物質文化流傳的動力,是文化?是政治?是經濟?還是偶然的巧合?又或者是其它多重、複雜的因素?」

有關區域之間的「互動關係」,其內涵充滿各種可能性,諸如交換、模仿、貿易、移民、戰爭或殖民等原因,真相並沒有那麼單純。

因此,自 2020 年接手史語所安陽工作室以來,李修平就試圖跳脫「華夏中心史觀」,將上古中國的區域互動關係進行更細緻的梳理。

然而,研究過程並不容易,因為做研究必須跟著材料走,而不是跟著既有的、主流的論述走。如果有新的材料出土,就要接受已有的認識很可能被挑戰、甚至推翻的可能性。

「現代社會都這麼複雜了,古代社會也有它複雜的一面。」李修平望著眼前正在進行的研究,僅管還有許多難題未解,卻擋不住他躍躍欲試的心情。

「新的考古材料持續出土,不斷更新我們對古代世界的認識。儘管如此,考古學家仍要竭澤而漁,盡力蒐羅所有材料,試圖在相對穩固的基礎上,還原古代社會的複雜性,並提出比較合理的解釋。這是我做研究的基本態度。」

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研之有物│中央研究院_96
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