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鄭和下西洋|科學史上的今天:10/2

張瑞棋_96
・2015/10/02 ・890字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 489 ・五年級

鄭和所搭乘的十二帆寶船模型。圖片來源:Mike Peel@wikipedia

明永樂五年九月初二(1407年10月2日),歷經兩年兩個月,「三保太監」鄭和率著龐大艦隊返國,完成七次下西洋中的首次航行。此次航程包括越南、蘇門答臘、麻六甲、錫蘭,乃至印度西南岸的古里(Calicut);未來他還將遍訪三十幾個國家,最遠抵達中東的麥加、非洲東岸的索馬利亞與肯亞。而哥倫布要到1492年才橫越大西洋,抵達美洲。

鄭和原名馬和,他並非漢人。他的祖先在兩百年前是住在不花喇國(位於今烏茲別克)的阿拉伯貴族,後代在元朝時移居駐守雲南;當時穆罕默德的漢譯是馬哈默德,因此到了鄭和的父親,就將漢姓取為馬。鄭和十歲時被明軍擄走,閹割後送入宮廷當太監,後來被朱元璋賜給四子燕王朱棣,因智勇雙全而受到朱棣重用。朱棣登基為明成祖的第二年,賜他國姓鄭,從此改稱鄭和。

鄭和第一次下西洋就率領62艘寶船組成的艦隊,共兩萬七千多人浩浩蕩蕩出航。寶船長四十四丈、寬十八丈,比一座標準足球場的面積還大;載重達二千噸以上,是當時最大的船艦。鄭和在之後二十五年間又下西洋六次,規模也都如此,不僅在時間上遠早於歐洲的大航海時代完成壯闊的遠洋航行,且其航線之多、規模之大更令人讚嘆。

為何明成祖要派鄭和下西洋?其理由眾說紛紜,有說為了追捕疑似逃避海外的建文帝,有說為了宣揚國威,有說為了拓展貿易,但無論哪種說法都有難以自圓其說的疑點。或許我們更該關心的是,為什麼中國馳騁海洋、探索世界的壯闊之旅從此嘎然而止?

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以當時的造船工藝與航海技術,即便沒有發現新大陸,或是建立國際貿易網,也絕對有機會建立無懼於歐洲殖民帝國的海上艦隊。只可惜,鄭和第七次下西洋,客死古里後,中國也從此背向海洋,退縮為內陸國家,國力與其它擁抱海洋的國家越差越遠,最終成為人家的刀下魚肉。也難怪梁啟超要悲嘆:「鄭和之後,再無鄭和!」

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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從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

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,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
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 / 圖片來源:envato

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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)」 / 圖片授權:Shutterstock

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。

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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)。

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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。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

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。

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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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中國古代的造船與航海——造船大國的海上興衰│環球科學札記(28)
張之傑_96
・2021/05/26 ・2258字 ・閱讀時間約 4 分鐘

  • 作者 / 張之傑

和平號上的活動有很大一部份是「自主企劃」,也就由乘客提出,經過審核,爭取到場地,就可以執行。在船上期間,我曾提出過三次自主企劃,題目依次是中國古代的造船與航海、我的西藏因緣、中國古代的天文。

第一次是六月二日申請的,也就是和平號離開聖米格爾島直趨紐約的第二天。經一位台灣船友介紹,這天上午十一點半到八樓阿古拉廳申請,這才知道自主企劃到底是怎麼一回事。

我有兩個在國家圖書館講過的演講,很適合提出申請:鄭和下西洋記事簿和達爾文小獵犬號環球之旅。無奈存放演講 ppt 的隨身碟沒帶出來,只好不做此想。前幾天那位台灣船友已申請到一個自主企劃,不禁又動了念頭。

我的筆電裡有世新「中國科技史」課程的 ppt,其中一講「中國古代的造船與航海」或許適合提出申請。那位台灣船友給我一份申請單,在阿古拉廳上完「一起與艾莉絲來保養身體」,留在原地等候。一起與艾莉絲來保養身體是日本團員艾莉絲的自主企劃項目,其實就是坐姿瑜珈。

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這天申請的是六月五日的活動。十一點二十五分,一組工作人員將一面白板推到前方,寫著各個場地的開放時間。一位女工作人員撕下一條條黏力膠帶,貼在白板下緣,貼了一排。我近前觀看,巴伊亞廳下午有一個半小時,這個廳較為獨立,也較大,決定時間一到,就把寫好的申請單貼上去。十一點半,等候者紛紛把自己的申請單貼到自己希望的場地。申請單包含姓名、題目、房號、場地等。台灣籍的小玄在場做華語翻譯。

讓我吃驚的是,每天都義務上兩堂「日語咖啡」課的 E 將和艾莉絲,也坐在椅子上等候,等著貼申請單,原來她們也得天天申請啊!這樣的恆心毅力與熱心,不能不讓人敬佩。等所有申請者,不下三十人,都貼完了,發現巴伊亞廳貼有五張申請單,換句話說,每人大約只能分配到 25-30 分鐘。我決定不玩了。

台灣籍的小玄得知我不想玩了,問我,阿古拉廳十時至十一時零五分還沒人貼,願不願意移過去?這個廳是個開放空間,不是個好地方,就將就著吧。可是日本籍的工作人員說,要等一會兒,看看有沒有人爭取才能決定。結果等到十二點半才算定案,前後折騰了一個多小時!

六月五日(週三),上午十至十一時零五分,進行我的自主企劃「中國古代的造船和航海」。阿古拉廳坐滿,沒人中途離席。意外的是,Japan Grace 代表、老船長挾間俊也來了,他不懂華語,竟然從頭聽到底,大概是看文案和圖片吧。講完,一位香港人過來對我說,希望多了解些。有位大陸人拷去演講 ppt,又詢問我的書哪裡可以買到?整體來說,反應相當好。

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6 月 5 日上午 10:10-11:05 在和平號阿古拉廳演講,講題「中國古代的造船與航海」。圖/吳嘉玲攝

中國不曾成為海權國家,但中國卻是造船大國,從可考的東晉到鄭和下西洋時期,造船一直領先世界各國。中國很早就能建造大船,法顯從斯里蘭卡回國所乘的船,「上可有兩百餘人,後繫一小舶,海行艱險,以備大船毀壞。」西方到了地理大發現時代,海船只能坐幾十人。哥倫布發現新大陸的三艘船,加起來只有九十人!

中國有多項造船與航海的重大發明,諸如指南針、尾軸舵、風帆利用、水密隔艙、槳輪船、船塢等。前三者地理大發現前即已傳到西方,論者咸認,如果沒有羅盤、尾軸舵和桅桿及風帆的改進,地理大發現不可能發生。

宋元時期,海上貿易興盛,元朝時阿拉伯旅行家伊本‧巴杜達從印度西岸的古里搭船到中國,在其遊記中說:往來印度洋的中國船分為三級,自三帆至十二帆不等,大的有船員千人,都有小船隨行。因此鄭和下西洋並非橫空出世,他是踏著宋元以來的航海成果和經驗完成的。

宋代(13世紀)繪畫中的帆船。船尾舵、披水板是中國的重大發明。圖/wikipedia

明永樂三年(1405)鄭和奉詔下西洋,先後共七次。西洋是指馬六甲海峽以西海域。下西洋船隊的船數約兩百至三百艘,出動人員約兩萬八千人。旗艦九桅十二帆,長度可能超過一百公尺,可載六、七百人,甚至千人。

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鄭和下西洋是為了特殊目的所執行的航海活動。遙想十五世紀,鄭和及西方探險家先後進軍海洋,鄭和作了七場海上大秀,西方探險家的幾艘小船卻改變了世界政治版圖!

鄭和寶船與哥倫布船之比較,攝於杜拜 Ibn Battuta Mall 中國廳。Lars Plougmann 攝。圖/wikipedia

從明太祖起,就嚴禁人民出海。明成祖防範更嚴,甚至將原有的海船悉數改為平頭船,使其無法遠航。其後海禁愈來愈嚴。明世宗嘉靖四年(1525),下令焚燬海船,逮捕船員。嘉靖三十年(1551),嚴令海船出海,違者視同外國人,以間諜罪重處。

明代中葉,正值地理大發現的高潮,國際貿易興盛,外國人尤其喜歡中國的絲綢和瓷器。但明代實施海禁,於是一些膽子大、有冒險精神的沿海居民,包括一些不得志的知識份子,就冒著殺頭之罪從事走私活動。漸漸地,走梟結集成武裝海商集團,既然在中國不能立足,就依附日本藩主,雇用日本浪人當打手,明目張膽地到沿海港埠做生意,如遭到阻擋,就大肆劫掠,從海商變成海盜。

事實上明代中葉的倭寇以華人為主,首領都是華人。所謂「倭寇」,不過是官府對武裝海商集團的通稱。明代中葉,正是大航海時期,西方的商船大多亦商亦盜。中國平定倭寇,意味著失去了海洋。明清兩朝閉關自守,埋下國勢衰弱的種子。

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張之傑_96
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張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。

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航向關島:3500年前,2300公里的南島遠航
寒波_96
・2021/02/06 ・3868字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 517 ・六年級

分佈於太平洋、印度洋眾多島嶼的南島語族,源頭能追溯到台灣。目前的認知是,南島族群的祖先距今 4000 多年前離開台灣,移民到菲律賓,數百年後又持續南向。

要釐清陳年往事,由遺骸中取樣的古代 DNA 能帶來重要線索。最近關島的新發現指出,早在 3500 年前從菲律賓出發的人,曾經向東遠航 2300 公里之遙![1, 2]

南島移民圖。圖/取自 [參考資料1]

密克羅尼西亞最初移民,3500年前

地理上,關島位於菲律賓東方 2300 公里處,屬於馬里亞納群島(Mariana Islands),更大範圍則被歸類為密克羅尼西亞。距今 4300 年前,關島出現比較明顯的環境變化,或許是由於人類登陸所致,不過無法確認。

能夠肯定的是,關島距今 3500 年前出現陶器,所以人類至少在這個時刻已經抵達。下一個關鍵時刻是距今約 1000 年前,考古上發生明顯的文化轉變。再來就是 500 年前,公元 1565 年起接觸到歐洲人後,悲劇性的近代殖民史。

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新發表的古代 DNA 研究,能回答關島歷史的重要問題:最初的關島移民來自何方?經歷殖民荼毒以後,是否有血脈傳承至今?

Ritidian 遺址一景。圖/取自 [參考資料2]

古代關島血脈,仍然傳承至今

新研究由關島的 Ritidian 遺址,取得距今約 2200 年的 2 個古代基因組;此一年代,算是人類抵達關島一帶的一千多年之後,文化明顯改變的一千多年之前。

樣本中殘留的 DNA 不是太多,無法拼湊出完整的基因組,不過仍然有分佈在基因組各處,幾十萬處遺傳變異可以用於分析。兩人遺傳上是「一度親戚關係」(例如母子),因此論文隨後的分析都將 2 人的 DNA 變異合在一起,視為一個樣本。

其中一位 RBC1 遺傳上看來是男生,Y 染色體單倍型為 O2a2;粒線體覆蓋率為 95.2。另一位 RBC2 是女生,沒有 Y 染色體,粒線體覆蓋率為 261.3,兩人的粒線體單倍型皆為 E2a。

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關島原本的居民是查莫洛人(Chamorro)。現代關島的查莫洛族群有 65% 的粒線體為 E2a。另一方面,大洋洲的美拉尼西亞、玻里尼西亞,不論古代或現代人,卻幾乎沒有 E2a 存在。

由此推斷,儘管經歷至少兩次劇烈的文化轉變,關島族群在遺傳上仍保有相當的延續性。

古關島樣本,和現代人樣本一起進行 PCA。圖/取自 [參考資料1]

兩千年前的關島人,仍是亞洲移民直系後裔

考慮整個基因組,倘若和現代的各地族群比較,2200 年前的關島人,和台灣原住民與菲律賓族群共享最多遺傳變異,展現明顯的南島淵源。

現代大洋洲的南島族群,遺傳上可以視為兩款祖源的合體;一款是所謂的「近大洋洲」,另一款則源自亞洲,能追溯到台灣。有趣的是,古代關島人完全沒有近大洋洲的祖源。

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此一發現相當重要。南島族群離開台灣,移民菲律賓,又往東南方向前進,抵達澳洲東北方的俾斯麥群島(Bismarck Archipelago),距今 3300 多年前發展出「拉匹達文化(Lapita)」之際,當時的移民幾乎不存在近大洋洲血緣。但是隨後數百年,近大洋洲 DNA 便陸續出現在大洋洲各處。

儘管也許有個體差異,不過暫時可以假設,2200 年前的關島尚未出現近大洋洲的血緣。也就是說,關島的居民直到那個時代,仍然是最初亞洲移民的直系後裔。

古關島樣本,和古代與現代人樣本一起進行 PCA。圖/取自 [參考資料1]

菲律賓、新幾內亞,關島移民的前一站是?

納入所有已知的古代與現代樣本一起分析,與古關島人共享最多遺傳變異的樣本,是二到三千年前間的拉匹達人(位於萬那杜與東加);接著是距今 1800 年的古代菲律賓人,再來是現代菲律賓人和台灣原住民,以及澎湖的鎖港遺址,近 5000 年前的古人。

由 DNA 推論,2200 年前的關島人能追溯到菲律賓或印尼西部。再考慮地理和其他因素,菲律賓似乎機會最大;而新幾內亞一帶不太可能是前一站。

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綜合語言、遺傳、地理等已知證據推論,南島族群在 4000 多年前由台灣前往菲律賓之後,又經過一段時間發展,有群人 3500 年前從菲律賓出發,向東航行,抵達關島所屬的馬里亞納群島。

與航向關島差不多的年代,菲律賓還有其他人向南移民,抵達現在的印尼、新幾內亞地區;當中有些人又繼續往東,前往俾斯麥群島、索羅門群島(Solomon Islands);接著在 3000 年前左右,踏上所謂遠大洋洲的領域,登陸更東方的萬那杜(Vanuatu)。

古關島人和古今樣本比較親疏,愈左邊的愈親近。圖/取自 [參考資料1]

古關島人曾經南向,參與大洋洲南島文化的形成?

為什麼遺傳上,古關島人和拉匹達人最接近呢?我想原因是,他們最近的共同祖先,能追溯到 3500 年前的菲律賓;後來菲律賓分別向東和向東南,兩個方向移民的直系後裔,各自形成 600 年後的拉匹達人,以及 1300 年後的古關島人。由於親戚關係很近,分家也還沒有經過太久,累積的差異仍很有限。

南島族群漫長的遷徙歷史,已知樣本仍十分短缺。現有的其餘樣本中,澎湖鎖港遺址的古人,可以代表 4000 多年前台灣的南島族群,尚未離開台灣時的狀態。現代的台灣原住民、菲律賓人,則分別代表數千年前,兩地古代人的直系後裔。這批人是已知遺傳上最接近古關島人的親戚。

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不過論文還提出一點假說:由於古關島人和拉匹達人遺傳上最接近,因此移民馬里亞納群島的人,後來又往南航行到新幾內亞一帶,參與拉匹達文化的形成。[3]

對於上述假說,我覺得文化上不是不可能,遺傳上恐怕沒什麼影響。因為新幾內亞一帶和遠大洋洲,包括拉匹達文化的所有已知古代樣本,沒有任何人的粒線體型號是 E,也能追溯到台灣的另一支 B4 系列卻很有存在感。

三地陶器上紋飾的相似性,隱約反映出它們可能的文化關聯。左:菲律賓北部、中:馬里亞納群島、右:俾斯麥群島的拉匹達陶器。圖/取自 [參考資料3]

南島人,不可思議的航海家

整理一下這回的新發現:獲得 2200 年前 2 位古關島人的基因組,他們是 3500 年前移民的直系後裔,祖先應該來自菲律賓;後來經過距今一千多年前,以及歐洲殖民時代兩次明顯的文化巨變,仍有部分血脈延續到現在。

不知道各位對新發現有什麼感想。有些讀者或許不會覺得驚訝,因為幾百年前歐洲開始大航海時代之前,南島族群一直都是全世界最佳的航海家。但是距今 3500 年前的這趟遠航,如今回顧依舊相當不可思議。

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從中國到台灣最短距離約 200 公里,台灣到菲律賓是 350 公里;也就是說,南島族群在航向馬里亞納以前,最遠的航程只有 350 公里左右。

從菲律賓到馬里亞納有 2300 公里,足足是之前紀錄的 6 倍。但是不論看起來多麼不可能,這群航海家們,就是辦到了。

延伸閱讀

參考資料

  1. Pugach, I., Hübner, A., Hung, H. C., Meyer, M., Carson, M. T., & Stoneking, M. (2021). Ancient DNA from Guam and the peopling of the Pacific. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(1).
  2. Ancient DNA sheds light on the peopling of the Mariana Islands
  3. 2013 從中國東南沿海到太平洋–由考古學新證據看南島語族史前史

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。