當你凝視深淵，深淵也呼喚著你：在高處為何會想往下跳？

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

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。

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 奈米或 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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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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有懼高症的人常常做出誇張的舉動，比方為了避免坐飛機，而選擇長途巴士，或避免駕駛經過很高的橋，而花費好幾個小時繞路。新的研究發現，人類的皮質醇（cortisol）或許有助於克服懼高症的行為療程。

目前標準的行為療程，包括將求診者在安全環境中，藉由視覺虛擬實境，模擬害怕的因子，像是高度、蛇或者其他恐怖的事物。療程中，當然沒有壞事發生，而求診者就會漸漸以安全的印象，取代過去的恐懼。

然而，這樣的療程需要重複許多次，而且過程中可能會感到不舒服，所以有時求診者會中途放棄。一些科學家已經開始尋找藥物輔助，希望能加速標準的行為療程。其中一種能幫助新記憶生成的物質，環絲胺酸（D-cycloserine），已經於恐懼症的臨床治療中測試。此外，在動物及人類的研究中，壓力荷爾蒙除了能加速產生「安全印象」，還能抑制害怕的記憶。

瑞典的神經生物學家Dominique de Quervain領導的研究團隊，在40名有懼高症的受測者，進行療程前，給予皮質醇藥丸，或安慰劑。療程中，受測者會在虛擬實境中，「搭乘」很高的電梯，或者之類的情境。「這真的很可怕，如果你怕高的話。我去體驗過；我只有一點怕高，而他也能讓我害怕。」de Quervain說。

療程前及開始一個月後，受測者都必須填寫一份問卷；問卷將恐懼程度分為120個等級。結果有服用皮質醇的受測者，害怕等級從58降到24；而服用安慰劑的對照組，則平均只從59降到35。除了問卷，若療程一個月後，讓受測者再進入虛擬實境，並記錄其電生理反應，和對照組相比，只有五分之一的受測者會有激動的反應。

de Quervain認為，理論上，這項技術也能應用在其他恐懼症上，像是社交恐懼、強迫症或者創傷症候群。但因為專一的恐懼症（對高、蜘蛛…等感到恐懼）較容易建立療程，未來對於其他恐懼的治療，仍需要更多的研究。

資料來源：ScienceNow: Damping Down Fear With Cortisol [28 March 2011]

「本篇文章部分內容仍在討論，經調整之後會在重整推出。」2017.09.26 P.M.12:36

編譯／莊霈淳｜成功大學心理系學生，PanX 實習生

人的知覺現象真的非常奇妙，有時候甚至根本自相矛盾。就如懼高症總好發於走在斷崖時，面對腳下隔不到幾步路的無望深淵，想到自己粉身碎骨就暈眩，只希望這個可怕的路程趕快結束。只是當我們終於爬上山麓頂端，心中充滿成就感，前一秒還怕得要死，此刻竟然閃過一個念頭：

「好想跳下去啊，不知道會是什麼感覺呢？」

別偷笑，因為你八成也曾經這麼幻想過吧！這種「來自深淵的呼喚」原自於法文 L’Appel du Vide。關於平衡、恐懼和認知功能的科學研究指出，「深淵的聲音」既是真實又有影響的；研究指出，我們對高度的感知並不全然如你所想的那麼單純、只是懼高而已。

這樣的焦慮哪裡來？其實是來自於知覺的適應

研究極端恐懼症反應的理論包含對於看到高處、蛇、或血的恐慌、情緒問題、負面思考、焦慮狀態、過去的創傷。以突破性的懼高症研究著名的心理學家卡洛斯·柯爾荷（Carlos Coelho）教授對於恐懼症的解釋是：我們害怕是因為焦慮，或是我們沒有對應機制去處理。

身在高處的情況下，人的心理活動不只是會感到焦慮而已，還結合了知覺、身體動力學和我們的精神狀態。猶他大學認知神經科學中心（Cognition and Neural Science at the University of Utah）的珍妮·史蒂芬努西（Jeanine Stefanucci）教授研究情緒、年齡、物理狀況的改變會如何影響我們對空間，特別是垂直空間的感知。

她的研究駁斥了我們常見「眼見為憑」的觀念：恐懼可以解釋為什麼人類對於垂直的感知敏銳程度不如水平方向。想像一下，我們站在欄杆附近的陽台高處，然後開始後退直到欄杆離你遠去，試著去評估所在位置的垂直和水平距離是否相同；你會發現這其實很容易判斷錯誤。

在研究中受試者會高估垂直方向的距離，平均比實際高度多了三分之一到一倍之多（也高太多了吧囧），但人們對於判斷水平方向的距離基本上沒有問題。由於垂直方向的過度感知偏見，對某些人來說高處似乎更加令人害怕了。而越懼高的人越會認為垂直方向的高度比起真實來得高，如此他們的恐懼感疊加，形成一種回饋機制迴路。史蒂芬努西教授說：「許多人問我們為什麼高估高度是件好事，我說因為這是適應的現象。」

而柯爾荷的假設則是，高處形成的峭壁也會讓我們的產生類似暈車的感受，也叫做動暈症（motion sickness）。因為視覺系統和與平衡感相關的前庭系統之間的感知有所牴觸。比方說暈船的時候，當我們的身體隨著船搖晃時，雖然前庭系統知道我們在移動，但是我們坐船當下看起來是靜止不動的，這樣的牴觸感知造成了暈眩噁心的狀態；所以當我們眼睛閉上時可以降低不適感。

對倚賴視覺移動的人來說，在移動時保持平衡更困難，這讓他們在失去深度判斷視力的時候更加怕高；雖然有些人可能是因為天生比較不擅長姿勢控制的影響。柯爾荷教授在他的實驗室裡使用阮柏氏測試（Romberg test）測量姿勢控制，這需要肌肉骨骼的力量和敏捷性。這個測驗有點像測酒駕那樣，請你走一直線，不過更困難的實驗室版本是這樣的：赤腳把腳踮起來，左腳在右腳前方，雙手放在胸前，閉上眼睛，維持這個姿勢兩分鐘。聽起來很容易吧？但其實許多人只能維持幾秒鐘。 柯爾荷實驗室測出的平均數據約為 40 秒。有幾個特別厲害，能維持兩分鐘的幾個受試者，是最不怕高的。

這些影響所呈現的種種困難：錯誤的視覺感知、身體控制不良、前庭信號衰弱、過度估算高度等等症狀的綜合，讓懼高症成為世界上最常見的恐慌症之一，平均 20 人中的就有 1 人如此。但不像對蛇、蜘蛛的恐懼，懼高症卻會讓我們產生一種怪異的反直覺效果：屈服於恐懼的根源，以及想跳下去的衝動。

想跳下去不代表真的想死

我們對高度的恐懼比我們想像中更加複雜。聖母大學（University of Notre Dame）臨床心理學哈密斯（Jennifer Hames）教授專門進行自殺行為的研究，她把我們往下跳的衝動命名為「高處現象」（High Place Phenomenon）。

在她們研究團隊於 2012 年的論文中，431 位受試者當中，有一半沒想過自殺，不過他們確實曾經有過從高處電梯跳下的念頭；而想過自殺的受試者中，想往下跳的人則是佔百分之 75。哈密絲教授給出的理論是，這樣的衝動也許來自於身體防衛機制發送給意識大腦的訊號誤解。我們的恐懼迴路（fear circuitry）包含杏仁核和其他快速潛意識的腦區，可能會向前額葉皮層發出警報以進行判斷。你的意識處理比恐懼迴路的速度運行來得慢，它辨識得出報警訊號，但可能不知道為什麼發送。

簡單地說，當一個人站在高處時，是正在面臨會掉下去的潛在危險的。此時在他腦中的恐懼迴路會發送像是：「後退！你可能會掉下去！」之類的快速訊號。這種訊號是為了保護我們擺脫危險的先天生理機制，好讓人們可以快速遠離危險源。直到心情平復，且不處在危險的情況時，我們較慢的感知系統才會啟動，去理解剛才發生的事，接著我們可能會將這種訊號（「太靠近了，退後！」）引導到跟死亡的念頭有關，導致誤解。所以你可能事後會這樣想：「為什麼我要後退？我又不可能掉下去，而且那邊也有欄杆啊，我覺得想跳下去看看。」

另外，那些不考慮自殺的人事實上也會經歷更多的焦慮，包括更關注自己的身體反應。 這些感覺包括出汗、心悸、眩暈和搖搖欲墜的膝蓋，這些都是對高處的常見反應。那些從來沒有想過自殺的受試者，對高處現象焦慮的經驗反映了焦慮敏感度較高，對一般的感覺線索更為敏感，因此更可能將安全訊號誤導為「跳躍的衝動」。

當然也有一種可能是原本就愛好高處。而這樣的興奮狀態跟那種「我快要死了」之類的觸發恐慌情緒的區別是什麼呢？ 柯爾荷教授說：「這些現象的解釋很主觀，特別是前庭系統的訊號。」在知覺的詮釋性來說，前庭系統比起視力來說，更加取決於你個人的主觀解釋，因為它在意識之外運作。那些最有可能感受到跳下去衝動的人也往往更加擔心其他生活問題，包括害怕自己變成瘋子。

不過，這種焦慮與哈密斯教授研究中的曾經有過自殺念頭的受試者感受的跳躍衝動無關，他們的興奮慾望是反映出實際想死的願望或只是一個曲解的安全信號還不清楚，這是值得進一步研究的方向。

醒醒吧！其實你沒有危險了

康乃爾大學（Cornell University）認知神經科學家亞當·安德森（Adam Anderson）提供了另一種跳躍衝動的理論，他使用腦成像為行為和情緒成像。他認為「高處現象」源自人類面臨巨大風險的冒險傾向。 他說：「當自身情況不好時，人們傾向不去冒險。」

在高處的情況下，跳躍的舉動就像孤注一擲的賭注。安德森教授說：「對於自己在高處的躁動，我感覺地面有種拉力，就像那裏很安全一樣；當然跳下去會死，但我們內在偏見包括時間折價（temporal discounting，指潛在報酬讓人感受到的價值會隨時間而減少）和負增強（negative reinforcement，在過程中藉由減少或取消增強物以增強某種預期行為），告訴我們避免現在損失的發生，比未來收益更有價值。」安德森解釋。

另外，由德國奧斯納布魯克大學（Osnabrück University）的心理學家和馬克斯·普朗克生物控制論研究所（Max Planck Institute for Biological Cybernetics）共同執行的存在神經科學（Existential Neuroscience）大腦成像研究中，觀察人們對死亡可能性的間接和延遲處理。17 名男性大學生的功能性磁振造影（fMRI）掃描中，他們發現與預期死亡觸發的腦區跟預期焦慮的腦區有相關，而不是與實際上經歷焦慮的腦區相關。換句話說，我們的大腦在情感上擁有死亡的想法。

這些理論相同之處在於他們對於活下去的意志。高處現象是非常多人的經歷；事實上，這種現象可能是一種以反直覺的角度去反向肯定一個人的求生意志，就如美國社會心理學家蘇利文（Harry Stack Sullivan）於1953年所說：「對自殺幻想是一種非直覺的目標，研究了危險、個人主觀對概率的認知。個體沒有意識到幻想自殺是在防止這種自我毀滅的行為。」所以說，深淵或高度本身在某種程度上對我們有吸引力，可以見得人的天性就是喜歡冒險又害怕危險吧。

• y編按：應該推薦《空之境界》看看這篇，多想三秒鐘啊Q

參考資料：

• Why You Feel the Urge to JumpThe science and philosophy of looking down from a high place.
• Hames, J.L., Ribeiro, J.D., Smith, A.R., & Joiner Jr., T.E. An urge to jump affirms the urge to live: An empirical examination of the high place phenomenon. Journal of Affective Disorders 136, 1114-1120 (2012).