別擦防曬乳去游泳？可能會分解出致癌物！？

• 作者／賴昭正｜前清大化學系教授、系主任、所長；合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒，那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬．霍金（Stephen Hawking）　英國理論物理學家

大約在八十年前，當第一台數位計算機出現時，一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧；但七十年後，還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」（Artificial Intelligent，簡稱 AI）的能力最近十年突然起飛，在許多（所有？）領域的測試中擊敗了人類，正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元（graphic process unit，簡稱 GPU）是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia（英偉達）股票從每股不到 $5，上升到今天（5 月 24 日）每股超過 $1000（註一）的全世界第三大公司，其創辦人（之一）兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳（Jenson Huang）也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人！可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎？到底是時勢造英雄，還是英雄造時勢？

在回答這問題之前，筆者得先聲明筆者不是學電腦的，因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事，不是我們外行人需要了解的；但作為一位現在的知識分子或公民，了解基本原理則是必備的條件：例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析，即可判斷永動機是騙人的；又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上，它們不用往室外排廢熱氣，就可以提供屋內冷氣，讀者買嗎？

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」（central process unit，簡稱 CPU）。CPU 是電腦的「腦」，其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務，如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作；但為了簡單化，我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作（arithmetic and logic unit，簡稱 ALU），如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下，CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時，CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後，CPU 開始顯示心有餘而力不足：例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素（pixel），每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年，英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定／裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」（註二）定位為「世界上第一款 GPU」，「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU，GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作，快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢？因每一時刻只能做一件事，所以其步驟為：

• 計算 7×5；
• 計算 6/3；
• 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢？很多工作便可以同時（平行）進行：

• 同時計算 7×5 及 6/3；
• 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間，但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢？單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間（16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間），而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間（1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間）！

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了，如何將它擺正成右圖呢？ 一句話：「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點（座標 x, y）組成的，所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了：每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算！如果每一運算需要 10^-6 秒，那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉，便需要 6 秒，這豈是電動玩具畫面變化所能接受的？

人類的許多發明都是基於需要的關係，因此電腦硬件設計家便開始思考：這些點轉換都是獨立的，為什麼我們不讓它們同時進行（平行運算，parallel processing）呢？於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 10⁶ 運算，那上圖的轉換只需 10^-6 秒鐘！

GPU 的興起

GPU 可分成兩種：

• 整合式圖形「卡」（integrated graphics）是內建於 CPU 中的 GPU，所以不是插卡，它與 CPU 共享系統記憶體，沒有單獨的記憶體組來儲存圖形／視訊，主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上；早期英特爾（Intel）因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤，在這方面的研發佔領先的地位，約佔 68% 的市場。
• 獨立顯示卡（discrete graphics）有不與 CPU 共享的自己專用內存；由於與處理器晶片分離，它會消耗更多電量並產生大量熱量；然而，也正是因為有自己的記憶體來源和電源，它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年，英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後，科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化，在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效，因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理，不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化，也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬（註三）等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分，正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲，遠遠落在英偉達（80%）及超微半導體公司（Advance Micro Devices Inc.，19%，註四）之後，大約只有 1% 的市場。

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」，而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心（core）單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心，因此其核心功能不如 CPU 核心強大，但它們能同時高速執行大量相同的指令，在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心；GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書，不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等，也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺，它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是：嘴巴在講，腦筋思考已經不知往前跑了多少公里，常常為了追趕而越講越快，將不少學生拋到腦後！這不表示筆者聰明，因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技，因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣（matrix）的讀者應該知道，如果用矩陣和向量（vector）表達，上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的（註五）。而矩陣和向量計算正是機器學習（machine learning）演算法的基礎！也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在！因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石：它們的架構就是充分利用並行處理，來快速執行多個操作，進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」（deep learning）。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂：「下一次工業革命已經開始了：企業界和各國正與英偉達合作，將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升，幫助企業降低成本和提高能源效率，同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子：下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後，讀者是不是認為筆者該退休了？

GPU（圖形處理單元）和 AI（人工智慧）之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力，特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步，使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率，使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐，而且使其更具成本效益，因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展，GPU 的角色可能會變得更加不可或缺，推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標，這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作，使我們能夠執行複雜的任務，例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外，研究表明，與非人類動物相比，人類大腦具有更多平行通路，這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上，一邊聽音樂一邊做飯，或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技，因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵：透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

（註一）當讀者看到此篇文章時，其股票已一股換十股，現在每一股約在 $100 左右。

（註二）組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」（GeForce 256）插卡吧?

（註三）筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時，就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士（fellow）」Enrico Clementi 的團隊：因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層，我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦（非 IBM 品牌！）與一大型電腦連接來做平行運算，進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

（註四）補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商：英偉達及 ATI（Array Technology Inc.）。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立，2006 年被超微半導體公司收購，品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐（Lisa Tzwu-Fang Su）博士為執行長後，股票從每股 $4 左右，上升到今天每股超過 $160，其市值已經是英特爾的兩倍，完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色，正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題：超微半導體公司現任總裁（兼 AI 策略負責人）為出生於台北的彭明博（Victor Peng）；與黃仁勳及蘇姿豐一樣，也是小時候就隨父母親移居到美國。

（註五）或。

延伸閱讀

• 「熱力學與能源利用」，《科學月刊》，1982 年 3 月號；收集於《我愛科學》（華騰文化有限公司，2017 年 12 月出版），轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
• 「網路安全技術與比特幣」，《科學月刊》，2020 年 11 月號；轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。

唉！好曬呀！前兩集，一些觀眾發現我曬黑了。

在臺灣，一向不缺陽光。市面上，美白、防曬廣告亦隨處可見，不過，為什麼我們會被陽光曬傷呢？卻又好像沒聽過被日光燈曬傷的事情？

事實上，這也跟量子力學有關，而且和我們今天的主題密切連結。

之前我們討論到量子概念在歷史上的起點，接下來，我們會進一步說明，量子概念是如何被發揚光大，以及那個男人的故事。

光電效應

在量子力學發展過程中，光電效應的研究是非常重要的轉捩點。

光電效應指的是，當一定頻率以上的光或電磁波照射在特定材料上，會使得材料發射出電子的現象。

在 19 世紀後期，科學家就已經發現某個奇特的現象：使用光（尤其是紫外線）照射帶負電的金屬板，會使金屬板的負電消失。但當時他們並不清楚背後原理，只猜測周遭氣體可能在紫外線的照射下，輔助帶負電的粒子從金屬板離開。

於是 1899 年，知名的英國物理學家 J. J. 湯姆森將鋅板放置在低壓汞氣之中，並照射紫外線，來研究汞氣如何幫助鋅板釋放負電荷，卻察覺這些電荷的性質，跟他在兩年前（1897 年）從放射線研究中發現的粒子很像。

它們是比氫原子要輕約一千倍、帶負電的微小粒子，也就是我們現在稱呼的電子。

1902 年，德國物理學家萊納德發現，即使是在抽真空的玻璃管內，只要照射一定頻率以上的光，兩極之間便會有電流通過，電流大小跟光的強度成正比，而將光線移除之後，電流也瞬間消失。

到此，我們所熟知的光電效應概念才算完整成型。

這邊聽起來好像沒什麼問題？然而，若不用現在的量子理論，只依靠當時的物理知識，很難完美解釋光電效應。因為根據傳統理論，光的能量多寡應該和光的強度有關，而不是光的頻率。

如果是光線把能量傳給電子，讓電子脫離金屬板，那為什麼需要一定頻率以上的光線才有用呢？比如我們拿同樣強度的紫外線跟紅外線去照射，會發現只有照射紫外線的金屬板才會產生電流。而且，當紫外線的頻率越高，電子的能量就越大。

另一方面，若我們拿很高強度的紅外線去照射金屬板，會發現無論如何都不會產生電流。但如果是紫外線的話，就算強度很低，還是會瞬間就產生電流。

這樣難以理解的光電效應，使得愛因斯坦於 1905 年一舉顛覆了整個物理學界，並建立了量子力學的基礎。

光電效應的解釋

為了解釋光電效應，愛因斯坦假設，電磁波攜帶的能量是以一個個帶有能量的「光量子」的形式輻射出去。並參考先前普朗克的研究成果，認為光量子的能量 E 和該電磁波的頻率 ν 成正比，寫成 E=hν，h 是比例常數，也是我們介紹過的普朗克常數。

在愛因斯坦的詮釋下，電磁波的頻率越高，光子能量就越大，所以只要頻率高到一定程度，就能讓電子獲得足以逃脫金屬板的能量，形成電流；反過來說，如果電磁波的頻率不夠高，電子無法獲得足夠能量，就無法離開金屬板。

這就像是巨石強森一拳 punch 能把我打昏，但如果有個弱雞用巨石強森百分之一的力道打我一百拳，就算加起來總力道一樣，我是不會被打昏，大概也綿綿癢癢的，不覺得受到什麼傷害一樣。

而當電磁波的強度越強，代表光子的數目越多，於是脫離金屬板的電子自然變多，電流就越大。就如同我們挨了巨石強森很多拳，受傷自然比只挨一拳要來得重。

雖然愛因斯坦對光電效應的解釋看似完美，但是光量子的觀點實在太過激進，難以被當時的科學家接受，就連普朗克本人對此都不太高興。

對普朗克來說，基本單位能量 hν，是由虛擬的「振子」發出的；但就愛因斯坦而言，電磁波本身的能量就是一個個光量子，或現在所謂的「光子」。

然而，電磁波屬於波動，直觀來說，波是綿延不絕地擴散到空間中，怎麼會是一個個攜帶最小基本單位能量的能量包呢？

美國物理學家密立根就堅信愛因斯坦的理論是錯的，並花費多年時間進行光電效應的實驗研究。

到了 1914 年，密立根發表了世界首次的普朗克常數實驗值，跟現在公認的標準數值 h=6.626×10^-34 Js（焦耳乘秒）相距不遠。

在論文中，密立根更捶心肝（tuî-sim-kuann）表示，實驗結果令人驚訝地與愛因斯坦那九年前早就被人拋棄的量子理論吻合得相當好。

這下子，就算學界不願相信愛因斯坦也不行了。愛因斯坦也因為在光電效應的貢獻，獲得 1921 年的諾貝爾物理獎。

光電效應的應用

在現代，光電效應的用途廣泛。我們日常生活中常見的太陽能發電板，利用的就是光電效應的一種，稱為光生伏打效應，材料內部的電子在吸收了光子的能量後，不是放射到周遭空間，而是在材料內部移動，形成正負兩極，產生電流。

而會不會曬傷也跟光子的能量有關。

曬傷是皮膚受到頻率夠高的太陽光，也就是紫外線裡的 UVB 輻射造成的損傷。這些光子打到皮膚，會讓 DNA 分子裡構成鍵結的電子逃逸，引起皮膚細胞中 DNA 的異常變化，導致細胞損傷和免疫反應，這就是為什麼曬傷後皮膚會出現紅腫、疼痛和發炎的原因。

而頻率較低的光線，因為光子能量偏低，所以就不太會造成傷害，這也是為什麼我們沒聽過被日光燈曬傷這種事。

結語

從 17 世紀後半，惠更斯和牛頓各自提出光的波動說和微粒說開始，人們就聚焦於光到底是波動還是粒子的大哉問；19 世紀初，湯瑪士．楊用雙狹縫干涉實驗顯示了光的波動性，而到 19 世紀中後期，光屬於電磁波的結論終於被馬克士威和赫茲分別從理論和實驗兩方面確立。

經過約莫兩百年的研究發展，世人才明白，光是一種波動。

怎知，沒過幾年，愛因斯坦就跳出來主張光的能量由一個個的光量子攜帶，還通過實驗的檢驗——光又成為粒子了。

物理學家不得不承認，光具有波動和粒子兩種性質，而會呈現哪一種特性則依情況而定，稱為光的波粒二象性。

愛因斯坦於 1905 年提出的光量子概念，顛覆了傳統認為波動和粒子截然二分的觀點，將光能量量子化的詮釋也被實驗印證，在那之後，除了光的能量之外，還有其他物理量被發現是「量子化」的，像是電荷。

我們現在知道，電荷也有個基本單位，就是單一電子攜帶的電荷大小。

儘管之後又發現組成原子核的夸克，具有 -1/3 和 +2/3 單位的基本電荷，但並沒有改變電荷大小是不連續的這件事，並不是要多少的電量都可以。

如果你覺得很奇怪，不妨想想，我們用肉眼看會覺得身體的每一個部位都是連續的，但其實在微觀尺度，身體也是由一個個很小的原子和分子組成，只是我們根本看不出來，才覺得是連續的。

光子的能量和電荷的大小，其實也是像這樣子，細分下去就會發現具有最基本的單位，不是連續的。

事實上，量子力學在誕生之後，一直不斷地為人們帶來驚喜，簡直就是物理學界突然闖進一隻捉摸不定的貓。我們下一個故事，就要來聊量子力學發展過程中，打破世間常識的某個破天荒假說，而假說的提出者，是大學原本主修歷史和法律，擁有歷史學士學位，但後來改念物理，並憑藉博士論文用 5 年時間就拿到諾貝爾物理學獎的德布羅意。

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本文轉載自食藥好文網

• 文／泛科知識股份有限公司特約編輯郭椀濘

炎炎夏日，如何維持好膚質，清潔＋護膚做好很重要。除了基礎的化粧水、精華液、乳液外，「膜」類產品想必也是多數人的保養工具首選。

現在市面上產品除了布式面膜，還有膠狀的凍膜以及泥膜，這兩個「膜」的功效和使用方式差別在哪呢？

皮膚保養

在了解泥膜、凍膜前，要先知道一些關於皮膚的小知識！

我們常在護膚產品的廣告中聽到「角質」這個名詞，它為什麼那麼重要？

位在皮膚表皮最外的角質層（stratum corneum）由多層沒有細胞核的細胞所組成，它可以幫助皮膚隔絕外界的髒污及異物；另外，角質層細胞內的角蛋白（keratin）可使皮膚保持濕潤、防止水分散失。

當老廢的角質層細胞脫落時，皮膚表皮最內的基底層細胞就會向上推動，形成新的角質層，如此一來，便構成一個自然的新陳代謝循環。

這時問題就來了，那麼是不是選用標榜「去角質」的護膚產品，把老廢角質洗掉，好讓肌膚換上新的角質，如此一來才能讓皮膚漂亮無瑕呢？其實不然。

肌膚正常的代謝週期大約為 3～4 週，隨著週期推進，老廢的角質會自然脫落、新的角質產生；因此我們日常的基礎保養是為了「護角質」，藉此幫助維持代謝的穩定。

然而年紀、荷爾蒙變化、作息壓力等都會影響角質代謝的速度及週期，當老廢角質過度堆積，就會使肌膚發生狀況，例如擾人的粉刺、暗沉粗糙等，這時再考慮以「去角質」做為護膚目標即可。

現在市面上各式各樣的「膜」類產品，都是運用「隔絕」及「加溫」這兩道原理，加強護膚的效果。

在將產品敷上臉後，短暫隔絕外界空氣，讓肌膚呈現封閉狀態，做到「隔絕」；待肌膚表面溫度提高後，達到「加溫」目的——毛孔擴張，便能促進肌膚新陳代謝，排出老廢角質與累積的油脂髒污，同時將產品內含的各式功能之精華導入角質層，幫助肌膚鎖水，這也是為什麼敷臉後能夠感受到膚質提高了一個層次，變得更加彈、嫩、透、亮。

至於什麼時間點該敷哪種面膜，這就有一定的學問在了。根據當下的膚質與膚況，選擇最適合的類別，讓保養事半功倍！

泥膜

泥膜擁有強大的「深層清潔」能力，其內通常含有礦物質及微量元素等成分，以不同的泥巴製成，如：海泥、白泥、冰川泥、火山泥等，這些泥的用途為幫助皮膚物理去角質，各自亦擁有其他不同的功能。

使用的原理也是利用厚重的泥悶住毛孔，因受阻而使皮膚溫度上升，毛孔擴張後泥土吸附其內的髒污及油脂，以達深層清潔。適合油性肌、毛孔粗大、暗沉膚況的民眾，或者像是發現自己有毛孔堵塞、皮膚粗糙有顆粒感、角質層肥厚、出現保養品難以吸收等等狀況時使用。

使用時機可在沐浴後時敷臉，能讓毛孔中堆積的油脂髒污被吸附出來，達到更深層的清潔。每次約 10～15 分鐘，在半乾狀態就清洗乾淨，並接續基礎保濕步驟，以避免肌膚發生乾燥、過敏等問題。

需要留意的是，多數糊狀泥膜會添加乳化劑以維持其黏稠度，如果是肌膚敏感的民眾使用時需多加考量。

凍膜

由於常添加成分為植物萃取物及水溶性大分子如：玻尿酸、膠原蛋白、維生素等，具有「保濕」功效，其輕盈膠狀質地可完整包覆全臉，鎖住肌膚水分，凍膜為服貼度好的膜類保養品，通常作為保養的最後一個步驟。

可針對不同膚況，搭配不同功能之凍膜做分區保養，如出油部位使用控油型，而易乾燥部位則選擇保濕型。

在使用上建議一次敷 15～20 分鐘後清洗，每週 2～3 次的頻率即可；另外，並非敷越厚越好，過厚可能導致過度組隔肌膚與空氣，造成毛孔阻塞。

保養小叮嚀

很多人皮膚不適時就趕緊使用膜類產品敷臉，以為可以得到緩解及改善，然而這樣做反而對皮膚造成更大負擔，可能因敷臉時皮膚密不透風，容易導致過敏反應發生。

另外，過度清潔亦會出現不良反應，反而使得皮膚更加脆弱、乾燥。而在使用護膚產品時，肌膚出現灼熱感及泛紅等現象，請儘快停止使用。

醫師建議，在皮膚健康時可適時使用膜類產品護膚，但在有狀況時還是先讓皮膚休息一下，必要時則就診諮詢治療。

最後還是要再三提醒民眾，挑選保養品時，除了考量自身的需求外，還需注意購買來源與內含的成分；選擇值得信賴的廠牌，成分越單純越好，了解適合自己膚況的成分，避免刺激，讓皮膚越來越好！

夏日炎炎，太陽每天都熾熱得嚇人，大多數人都會擦防曬乳，以阻擋紫外線，減少對皮膚的危害。不過，一則近期的研究指出，擦防曬乳其實也有可能會對皮膚造成負面的影響，該研究發現，各家廠商愛用的防曬成分──亞佛苯酮（Avobenzone、Butyl Methoxydibenzoylmethane），與含氯分子的水（例如泳池水）接觸並照射紫外光之後，會產生有危害的化學物質。

為何亞佛苯酮為什麼能獲得各家防曬乳廠商的青睞呢？這就要從防曬乳怎麼保護你的肌膚開始說起了。

防曬乳就是你的防護罩

從太陽而來的紫外線，依據波長可以分為紫外光A（UVA，波長320-400奈米）和紫外光B（UVB，波長280-320奈米）和紫外光C（UVC，波長100-280奈米）三種。其中UVC則在臭氧層就幾乎被消耗殆盡，只有UVA和UVB有辦法穿透大氣層抵達地表，而能夠到達地表的紫外光又以UVA為主。

皮膚曬紅或是曬傷的主因是皮膚照射了UVB區段的紫外線；而UVA對皮膚穿透力高，可以到達真皮層，UVA也是皮膚老化和罹患皮膚癌的主因之一。

塗上防曬乳，就像是在皮膚上塗上一層防護罩，這層防護罩可以阻隔紫外線，皮膚沒有接收過量的紫外線，就不會產生傷害了。而根據阻隔紫外線的方式，可以將防曬乳分為兩種：一種是直接把照在皮膚上的紫外光反射掉，另一種則是把照到皮膚上的紫外光吸收。

反射紫外光的方法屬於物理性防曬，是把一些金屬氧化物塗在皮膚表面，直接反射紫外光，例如：二氧化鈦或氧化鋅；而吸收紫外光的方法就屬於化學性防曬，這類方法是把一些會吸收紫外光的有機分子塗在皮膚表面，它們會吸收紫外光，並把吸收的能量以熱能或其他方式釋放出來。

長期以來，人們較注重曬傷的防護，因此目前多數的化學性防曬成分都是以吸收UVB的波段為主（各種不同防曬成分對應的紫外光波段，可以參考這篇）。以美國來說，常用於阻擋吸收UVA的成分只有化學性的亞佛苯酮以及物理性的氧化鋅，而亞佛苯酮可以吸收幾乎全波段UVA，自然就成為重要的防曬乳成分。

廣泛使用的亞佛苯酮，有機會分解成有毒的小分子

亞佛苯酮本身其實並沒有毒性。它在1973獲得專利，於1978、1988分別被歐盟和美國FDA核准使用後，且因為這個分子能吸收幾乎整個波段的UVA的特性，很快地便成了各廠牌的防曬相關用品的成分清單裡的一分子，大多數的防曬相關用品中都可以找到它的蹤跡。

雖然說分子本身無毒，但有研究者在去年（2016）發表的研究中發現，在有水分存在的情況下，亞佛苯酮也會如其他的防曬分子一樣，被紫外光照一照就分解、失去功能了。研究人員也好奇，如果在游泳池裡面使用含有亞佛苯酮的防曬乳的話，會發生什麼事，他們實驗結果顯示，在游泳池水的環境裡，亞佛苯酮如果被紫外光照射，就有機會和水中的氯氣分子反應，產生兩種含氯的衍生物（單氯和雙氯衍生物，如上圖的A和C）。

他們今年（2017）五月發表的研究又近一步的發現，分子C（兩個氯）會比分子A（一個氯）或亞佛苯酮（沒有氯），更容易因為照到紫外光而分解。而且他們發現，分解後產生的小分子是含氯的苯乙酮分子、含氯的苯甲酸，以及含氯的酚類，這些都是已知對人體有一定程度危害的物質。

目前，研究人員正繼續研究在氯化或溴化的淡水或海水中，亞佛苯酮可能產生的反應。如果將海水氯化或溴化後，亞佛苯酮能分解出來的小分子，種類會更多樣化；又如果亞佛苯酮在含有銅離子的水中（銅鹽可用作游泳池的殺藻劑），則會生成含溴仿（Bromoform），這個分子會對肝、腎或神經系統造成影響。

別擦防曬乳去游泳，就不用太過擔心

事實上，在衛福部食藥署2016年7月公告的「化粧品含有醫療或毒劇藥品基準」中，有明列限制亞佛苯酮在化妝品類產品中的添加量必須要低於5%。而且常用來阻擋UVB的成分（例如：octinoxate、octocrylene）都能幫助穩定亞佛苯酮分子，雖然讓吸收UVA的能力降低，但比較不容易分解。

更重要的是，要產生這項研究所說的有毒分子，需要的條件是讓亞佛苯酮與含有氯分子的水接觸，才有機會產生。日常生活中體表流的汗並沒有可以進行反應的氯分子，必須要擦防曬乳去游泳，才能產生這些危害物質，而且池水也會把這些分子連同防曬乳一併帶走，所以我們其實不需要太擔心毒物會直接透過皮膚進入身體，比較大的問題反而會是水的污染（不過大部分的游泳池都禁止擦防曬乳下水，所以其實也不用太憂心啦）。

在台灣，除了低濃度的純二氧化鈦（物理性）防曬以外，噴霧型奈米二氧化鈦和化學性防曬，都必須先向衛福部食藥署申請許可，所以如果你還是有點擔心自己使用的防曬乳的話，除了看瓶身標示，確認成分之外，你也可以到衛福部食藥署的含藥化妝品許可的查詢頁面，看看自己使用的產品申請許可，還有它的成分是什麼喔！

原始文獻：

1. Transformation of avobenzone in conditions of aquatic chlorination and UV-irradiation, Water Research (2016), Polonca Trebše et al., DOI: 10.1016/j.watres.2016.05.067
2. Stability and removal of selected avobenzone’s chlorination products, Chemosphere (2017), Cheng Wang et al., DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.04.125

資料來源：

1. Sunscreen creams break down into dangerous chemical compounds under the sunlight, Phys.org
2. How do the chemicals in sunscreen protect our skin from damage? ,  Phys.org

延伸閱讀：

1. 2017 最新防曬產品第三方檢測彙整圖表與評比 – MedPartner 美的好朋友
2. 物理性防曬和化學性防曬到底哪個好？關鍵5點讓你秒懂！防曬全攻略4 – Med美的好朋友 
3. Sunscreens: An overview and update, Journal of the American Academy of Dermatology, (2011) Sambandan, Divya R. et al., DOI: 10.1016/j.jaad.2010.01.005