如果擁有《刺客教條》的鷹眼視覺，你看見的世界會有多精彩？

• 文／邵思齊，現就讀臺大地質科學系，著迷於大自然的鬼斧神工。

現代的人們生活在充滿明亮人造光源的城鎮中，難以想像純粹的夜空是什麼樣子。對宇宙中天體的印象，多半來自各地天文台與太空望遠鏡所捕捉的絢麗星雲、星團、星系。但這些影像中的顏色是真實的嗎？如果我們能夠用肉眼看到這些天體，它們的顏色真能如影像中如此的五彩繽紛嗎？

色彩的起源：為什麼人眼能看到顏色？

電磁波跨越各種尺度的波段，有波長遠小於 1 奈米的伽瑪射線，也有波長數百公里長的無線電波。但人類眼睛中的的感光細胞僅能感測到波長介於 400-700 奈米之間的電磁波，也就是僅有這段電磁波能夠以紅到紫的色彩出現在人類的視野當中，所以我們對外界的認知就受限於這小一段稱為可見光（Visible Light）的視窗。人之所以能夠辨識不同的顏色，靠的是人眼中的視錐細胞。視錐細胞分成 S、M、L 三種，分別代表 short, medium, long，其感測到的不同波長的光，大致可對應到藍色、綠色、紅色。

肉眼可以，那相機呢？

在還沒有電子感光元件的時代，紀錄影像的方法是透過讓底片中的銀離子曝光、沖洗後，變成不透光的金屬銀（負片），但這樣只能呈現出黑白影像。於是，歷經長時間的研究與測試，有著三層感光層的彩色底片誕生了。它的原理是在不同感光層之間加上遮色片，讓三層感光片能夠分別接收到各自顏色的光線。最常使用的遮色片是藍、綠、紅三色。進入數位時代，電子感光元件同樣遇到了只有明暗黑白、無法分辨色彩的問題，但這次，因為感光元件無法透光，不能像底片一樣分層感光，工程師們只好另闢蹊徑。

於是專為相機感光元件量身打造的拜爾濾色鏡（Bayer Filter）誕生了，也就是由紅色、綠色、藍色三種方形濾光片相間排列成的馬賽克狀濾鏡，每一格只會讓一種顏色通過，如此一來，底下的感光元件就只會接收到一種顏色的光。接著，再把相鄰的像素數值相互內插計算，就可以得到一張彩色影像。由於人的視錐細胞對綠色特別敏感，因此拜爾濾色鏡的設計中，綠色濾光片的數量是其他顏色的兩倍。

這種讓各個像素接收不同顏色資訊的做法，雖然方便快速，卻需要好幾個像素才能還原一個區塊的顏色，因此會大幅降低影像解析度。這對寸解析度寸金的天文研究來說，非常划不來，畢竟我們既想得知每個像素接收到的原始顏色，又想獲得以像素為解析單位的最佳畫質，盡可能不要損失任何資訊。

要怎麼讓每個像素都能獨立呈現接收到的光子，而且還能夠完整得到顏色的資訊呢？最好的方法就是在整塊感光元件前加上一塊單色的濾色鏡，然後輪流更換不同的濾色鏡，一次只記錄一種顏色的強度。然後，依照濾鏡的波段賦予影像顏色，進行疊合，得到一張還原真實顏色的照片。如此一來，我們就能用較長的拍攝時間，來換取最完整的資訊量。以天文研究來說，這種做法更加划算。

另外，由於視錐細胞並不是只對單一波長的光敏感，而是能夠接收波長範圍大約數百奈米寬的光，因此若是要還原真實顏色的影像，人們通常會使用寬頻濾鏡（Broadband filter），也就是波段跨足數百奈米的濾鏡進行拍攝。

美麗之外？濾鏡的科學妙用

雖然還原天體的真實顏色是個相當直覺的作法，但既然我們有能力分開不同的顏色，當然就有各式各樣的應用方法。當電子從高能階躍遷回到低能階，就會釋放能量，也就是放出固定波長的電磁波。若是受到激發的元素不同，電子躍遷時放出的電磁波波長也會隨之改變，呈現出不同顏色的光。

如果我們在拍攝時，可以只捕捉這些特定波長的光，那我們拍出的照片，就代表著該元素在宇宙中的分佈位置。對天文學家來說，這是相當重要的資訊。因此，我們也常使用所謂的窄頻濾鏡（Narrowband filter），只接收目標波段周圍數十甚至數個奈米寬的波長範圍。常見的窄頻濾鏡有氫（H）、氦（He）、氮（N）、氧（O）、硫（S）等等。

有時候，按照原本的顏色疊合一組元素影像並不是那麼妥當，例如 H-alpha（氫原子）和 N II（氮離子）這兩條譜線，同樣都是波長 600 多奈米的紅色光，但如果按照它們原本的波長，在合成影像時都用紅色表示，就很難分辨氫和氮的分布狀態。這時候，天文學家們會按照各個元素之間的相對波長來配製顏色。

以底下的氣泡星雲（Bubble Nebula, NGC7635）為例，波長比較長的 N II 會被調成紅色，相對短一點的 H-alpha 就會調成綠色，而原本是綠色的 O III 氧離子則會被調成藍色。如此一來，我們就可以相對輕鬆地在畫面中分辨各個元素出現的位置。缺點是，如果我們真的用肉眼觀測這些天體，看到的顏色就會跟圖中大不相同。

當然，這種人工配製顏色的方法也可以用來呈現可見光以外的電磁波，例如紅外線、紫外線等。舉哈伯太空望遠鏡的代表作「創生之柱」為例，他們使用了兩個近紅外線波段，比較長波的 F160W 在 1400~1700nm，比較短的 F110W在900~1400nm，分別就被調成了黃色和藍色。星點發出的紅外光穿越了創生之柱的塵埃，與可見光疊合的影像比較，各有各的獨特之處。

望遠鏡接收來自千萬光年外的天體光線，一顆一顆的光子累積成影像上的點點像素，經過科學家們的巧手，成為烙印在人們記憶中的壯麗影像。有些天體按照他們原始的顏色重組，讓我們有如身歷其境，親眼見證它們的存在；有些影像雖然經過調製，並非原汁原味，卻調和了肉眼所不能見的波段，讓我們得以一窺它們背後的故事。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

你身上的油脂原來都存在「油滴」裡

你可能會想把肚子上的肉肉減掉，但其實這些生命不可承受之重，是由許多脂肪細胞組成，而脂肪細胞裡面有「油滴」幫你儲存油脂。當身體需要能量時，油滴就會自動派上用場。你可以恨它，但也不能不愛它。

王昭雯笑說，親朋好友聽到她在研究「油滴」，通常第一個反應是問「如何減肥」。但其實談論減肥之前，不妨先認識身體的油脂是如何儲存，又是如何被使用。

吃飽了！能量如何被存進身體？

大口吃下喜歡的薯條、冰淇淋、蛋糕之前，有沒想過這些食物消化後，在體內會變成什麼呢？

人體一段時間不進食，也不會立刻歸西，是因為身體有儲存能量的途徑：肝臟攝取消化完的食物來供應身體能量，多出來的部分則以「三酸甘油脂」儲存於脂肪細胞的「油滴」之中。

油滴的大小和數目，攸關胖瘦與生存。若脂肪細胞太少、無法儲存油脂，會導致代謝疾病，例如先天性脂肪失養症。但若脂肪細胞太多，或是油滴數目太多、尺寸太大，儲存的油脂過多，又會導致肥胖問題。因此，油滴如何維持體內油脂的平衡很重要。

看起來「油滴」是很重要的角色，但其實以前科學界誤以為它「只是一堆油」積在那裡。直到近幾年，細胞學家才發現：

原來「油滴」負責重要任務：儲存油脂，以供需要的時候使用。

該加油了！油滴裡的油脂如何被使用？

王昭雯說明：「細胞，是生命的基本單位。它本身的運作，要能維持生命的穩定性」。所以油滴會儲存油脂，也會在需要的時候拿出來用，才能維持油脂代謝的平衡。

存於油滴的油脂，在細胞中透過兩種途徑被使用：脂肪分解、細胞自噬。

這兩種途徑，都是將油滴儲存的三酸甘油脂 (TAG) 分解成三磷酸腺苷(ATP)，提供大量能量支持細胞運作。如下面兩張圖片所示：

「我們找出這兩種油滴降解的途徑，代表這兩種途徑同時存在於細胞內，」王昭雯說明，但究竟細胞會走哪一條路，來運用油滴裡的油脂，會隨著生理狀態而不同，發生在身體不同組織也不盡然相同。

了解這些油脂儲存與代謝機制後，回到減肥的話題。

若要避免肥胖，就要避免飲食過度，因為身體會將用不到的能量，轉換成油脂送到脂肪細胞中存入油滴裡，好比將多餘存款放入定存，以備不時之需。另一方面，也要製造油滴被使用的機會，尤其是運動。當身體需要大量能量時，油滴儲存的油脂就會被分解，提供能量支持身體活動。

油滴很重要，不能只有人類有？

油滴只存在於人體的脂肪細胞嗎？非也。像是酵母菌這種單細胞，也擁有「油滴」。並且隨著基因變異，也會出現油滴大小和數量異常的情況，如下圖所示：

酵母菌細胞裡的油滴，除了儲存三酸甘油脂 (TAG)，也儲存了固醇脂 (SE)，酵母菌如何運用這些油脂有另一個有趣的機制。

王昭雯團隊發現，當酵母菌因大量生長而進入到「營養不足」的狀態時，酵母菌的液胞表面會分化出兩種不同的小區塊。這時油滴會逐漸往液胞靠過去，直到定格在其中一種小區塊，好讓液胞利用「細胞自噬」的機制來吃掉油滴。

這時，液胞中的水解酵素會分解油滴中的油脂，並將固醇脂 (SE) 轉換成固醇，以維持液胞的運作，此舉會讓更多的油滴再被吞噬。王昭雯比喻，基本上這就是一種「資源回收再利用」的環保概念。

透過這機制，酵母菌得以在營養缺乏時，慢慢地用液胞把油滴吃掉，以延續生命。

一個細胞學家，其實和一個好畫家有點像

「在顯微鏡底下，你可以看到油滴在細胞裡面移動，可以感受到這是一個活的東西！」王昭雯讚嘆，油滴充滿未知、也很有趣。

但其實求學時期，王昭雯原本想當個畫家。「我比較喜歡畫圖，當興趣可以，但將來能不能成就一番大事，我那時候不知道。」

畫家雷諾瓦說：人生就像順小河漂流的軟木塞。高中升大學時，王昭雯像是這樣的軟木塞，將志願卡交由昆蟲系畢業的爸爸填寫；而時間的小河，將王昭雯漂向臺大植病系。在這裡，意外發現「畫畫」可以在觀察紀錄細胞時派上用場。

生活中累積的美學、空間概念，有助於理解、想像細胞裡的空間配置。

因為細胞很小，要用顯微鏡才看得到，但更細微的結構是看不見的，細胞裡許多分子作用機制，要靠想像腦補。米開朗基羅曾說：「繪畫時，不是用手，而是用腦」。王昭雯體悟到細胞學家的特質，其實和畫家有共通之處，對於空間結構和細微變化都要很敏感。

「油滴」這個微型空間之中，充滿未知，其實大部分的研究時間就是不斷在黑暗中摸索，也常常因為無法突破而感受到痛苦；但若發現新的東西，那樂趣足以支持王昭雯和團隊繼續前進。如同雷諾瓦所言──痛苦會過去，美會留下。

延伸閱讀

• 王昭雯的網頁
• Wang, C.-W.* (2016). Lipid droplets, lipophagy, and beyond. Biochim Biophys Acta. 1861(8 Pt B):793-805.
• Wang, C.-W.* (2015). Lipid droplet dynamics in budding yeast. Cell. Mol. Life Sci. 72(14):2677-95.
• Wang, C.-W.*, Miao, Y.-H., and Chang, Y.-S. (2014). A sterol-enriched vacuolar microdomain mediates stationary phase lipophagy in budding yeast. J. Cell Biol. 206(3):357-66.

• 執行編輯｜林婷嫻　美術編輯｜林洵安

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

古埃及的金字塔舉世聞名，數千年來，關於這些神秘建築的研究和傳說從沒停過，而最近在一項掃描金字塔的計畫（ScanPyramids）中，科學家更發現了一個神秘的魔術大空間（？），在解密的同時又為金字塔添上了不少想像空間。

古夫金字塔：被洗劫一空的世界奇蹟

透過筆者不專業不正統調查顯示，但凡提到「金字塔」三個字，大概有 87% 的人類會在大腦中浮現這張圖片：

為什麼吉薩三大金字塔的形象會如此深植人心呢？除了它們本身宏偉的外觀之外，其中最大的古夫金字塔（又稱吉薩大金字塔，Great Pyramid of Giza）更是古代世界七大奇蹟中，年代最為古老且目前唯一尚存的建物。這座金字塔約建於西元前 2580～2560 年間，高度達 140 公尺，曾經盤踞「世界最高建築」榜上第一名長達數千年時間。

然而，也正是因為它們如此顯眼，從古至今，盜墓者始終絡繹不絕，因此，古夫金字塔中原先已知的兩個墓室──國王墓室、皇后墓室內早已被洗劫一空，讓不少研究者只能扼腕。

想探索金字塔，就來掃描一下吧！

不過，如果要科學家們就此罷手，那可就太小看他們了。正所謂人外有人、天外有天，墓室外可能也有墓室（？）秉持著不放棄的研究精神，「掃描金字塔計畫」於焉誕生。

此計畫顧名思義，旨在「掃描」埃及金字塔的內部，期望在不傷害古文物的狀態下，採用 μ 子透視圖（muography）的成像技術，對金字塔進行更深度的研究。這種技術在過去 50 年間日臻成熟，曾被用來研究冰川、火山以及福島的核子反應爐。

透視了這麼多東西，這種透視到底是怎麼個透法？

說到這透視，就不得不談談「宇宙射線」，也就是來自宇宙的高能粒子衝擊。地球無時無刻都會受到這些高能粒子的衝擊，而當這些粒子與大氣層頂部的空氣原子互相碰撞後，便會產生 μ 子（亦稱：緲子，muon）。這些 μ 子會以接近光速的速度，如一場雨般衝向地面，平均每分鐘約有 1 萬 μ 子落在每平方公尺內。（老師請幫我下 F4 的《流星雨》謝謝～）

μ 子具有很強的穿透力，可以深入岩層，不過，部分粒子會在經過石頭時被吸收、偏移。科學家利用這個原理，將 μ 子探測儀放置在金字塔中，以探測自空中射入金字塔的 μ 子，而如果在行進過程中有任何較大的空洞，探測儀就會偵測到為數較多的 μ 子。藉由這種方式，科學家得以更精確區別中空結構以及實體結構。

神秘大空間，多謎題未解

這麼厲害的掃描方法，果然讓研究團隊在金字塔中掃出了一個神祕的大空間。為了確認這項結果，分別有三個來自日本、法國等地的研究團隊，利用不同類型的 μ 子探測儀進行反覆確認，最後三個團隊都得出了同樣的結果。

這個空間位於古夫金字塔內「大走廊」（the Grand Gallery）的上方，推估至少有 30 公尺長、數公尺高，大小接近於一架兩百人座的客機。在過去的研究和相關文獻中，全都沒有出現過有關這個神秘空間的敘述，換言之，過去 4500 多年來，從沒有人知道這個獨立空間的存在。

然而，這個發現雖然證實了科學家們對於金字塔的想像，卻也帶來了更多謎題。

由於目前研究者無法確定空間的作用為何，所以盡可能的不稱其為墓室（chamber），而是叫它「大空間」（Big void）。根據目前的資料，科學家尚不確定這個空間是水平或是傾斜，也不清楚它是一個單一結構或是由多個連續的結構所組成。

• 說明影片參見：

空間功能猜猜看，你會選擇哪一邊？

針對這個空間，目前有許多不同的猜測。雖然許多人都期待著這個神秘空間中藏著金銀財寶（電影看太多！）不過，根據埃及學者 Aidan Dodson 的觀點，這其實不太可能，因為金字塔內已經另有一處置有石棺的墓室，所以新的空間中可能沒有什麼文物。

他認為，這個空間可能是一個「減壓室」（Relieving Chamber），目的是為了減少「大走廊」上方石頭的重量。在國王的墓室上方，以及古夫他老爹的金字塔中，都可以看到類似的設計。

但是，也有人持不同看法。一位來自英國的獨立地質學家、工程師 Colin Reader 覺得這個新的空間距離「大走廊」太遠，因此不太可能是它的減壓室。另一方面，他猜想這個空間可能跟大走廊的作用相似，大走廊通往國王墓室，那新的空間也可能通往一個更高的墓室。

而長島大學的埃及學者 Bob Brier 則提出了第三種可能性。根據他和 Jean-Pierre Houdin 在 2007 年所提出的假設，大走廊其實是金字塔中一個巨大配重系統的一部份，他認為，藉由這個起重系統，工人可將重物滑下大走廊，並將國王墓室所使用的花崗岩向上搬運。Brier 推測這次發現的新空間可能是第二個位置更高的配重系統。

然而，另一方面，這次的掃描計畫卻也推翻了兩人過去的部分理論；他們曾認為，金字塔的工人在建造時使用了一個內部的斜坡將石頭搬運到高處，但是，依據目前的掃描結果，似乎並沒有發現這樣的斜坡存在。（關於此理論的詳細說明，參見本影片）

謎題解不完，探索正要展開

來自法國國家資訊暨自動化研究院（INRIA）的 Jean-Baptiste Mouret 表示，研究團隊對於如何進一步探索這個空間已經有了想法，然而這些計畫都需先經過埃及當局的核可。

「概念是鑿一個非常小的洞來探索這樣的建築，我們希望可以有個能夠鑽進 3 公分洞裡的機器人。」根據他的說法，研究團隊正在考慮飛行機器人的可能性。有了飛行機器人的技術，不知道是否可以解開更多的金字塔謎團呢？看到這裡，你對於這次發現的神祕空間，又有什麼猜想呢？

說了這麼多，這個空間究竟跟《刺客教條》有什麼關係呀～

原來，在這個驚人的新發現被公布後，便有眼尖的網友發現：這個密室居然已經藏在《刺客教條：起源》裡了！這厲害的神預測究竟是怎麼回事？

其實，遊戲的神預測可不是空穴來風；為了細膩呈現這個以埃及為背景的遊戲，遊戲開發團隊做了不少相關的研究功課，在眾多建造金字塔的理論中，設計團隊是 Houdin 和 Brier 派的忠實擁護者，所以早早就在遊戲的金字塔中設置了密室！（玩遊戲也要走在時代尖端 XD）團隊中負責歷史研究的 Maxime Durand 更直言：「我們打賭在不久的將來，考古學家也會找到這間秘密房間，所以我們就先把它放到了遊戲中」。

這樣的自信是不是讓這款遊戲感覺更吸引人了呢？如果你也對埃及文化有興趣，就來跟我一起探索金字塔吧！（大力推坑）（本篇文章絕對沒有刺客教條的贊助）

參考資料：

• Cosmic-ray particles reveal secret chamber in Egypt’s Great Pyramid nature [2017.11.02]
• ‘Big void’ identified in Khufu’s Great Pyramid at Giza bbc [2017.11.02]
• 緲子 維基百科

原始論文：

• Kunihiro Morishima, Mitsuaki Kuno, Mehdi Tayoubi “Discovery of a big void in Khufu’s Pyramid by observation of cosmic-ray muons” Nature [2017.11.02] doi:10.1038/nature24647