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為什麼科學家說不出「疫苗不會導致自閉症」而只能說「沒有證據顯示自閉症的出現和接種疫苗與否之間有關連」?——《拒絕真相的人》

八旗文化_96
・2017/12/10 ・3478字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 557 ・八年級

為何我們挑選了這本書:

現代的科學研究無疑讓我們的生活進步,但 人們「反科學」的例子卻仍時有所聞:不願接種疫苗、對基改食物過度的恐慌、跟從樓梯上摔下來相比更害怕墜機但明明是前者機率比較高……等等等,是因為集體的科學素養不夠嗎?還是有什麼因子在背後操縱?為何明明科學證據都放在眼前,大家卻還是不相信科學?
《拒絕真相的人》不只探討人們抗拒健康相關的科學背後的心理機制,也談它在演化上的原因。對這不科學的世界百思不得其解的你,讓我們一起來尋求解答吧!

如果可以否證,可能就是真的?

二十世紀初,波普(Karl Raimund Popper)的定義成為科學界對因果關係的核心原則,並且成為非科學人士很難理解的東西。對波普來說,證明因果關係的企圖本身是錯的,我們推論的方式不該是去證明某件事是真的,而應該是去證明它不是真的。據此,波普常被視為經驗否證論的始祖,他的觀念對現代科學研究至關重要,任何科學假設都必須能被否證,這就是為什麼「世界上有神」的說法不是一個科學假設,因為它不可能被證明是錯的。

「世界上有神」的說法不是一個科學假設,因為它不可能被證明是錯的。source:wikimedia

因此,科學實驗的目標是透過相似的經驗或經驗性的觀察,來嘗試否證假設。在科學和統計學裡,正是這種思路讓我們設計出對假設的檢定,我們永遠都在試圖推翻實際上沒有結果的虛無假設。科學永遠是在拒絕虛無假設,而不是在接受其他假設。

舉例來說,當我們測試一種新藥物時,現代實驗設計框架可接受的問題不是「我們如何證明新藥有效?」而是「我們如何推翻認為新藥無效的想法?」下一章我們進一步討論複雜性之後,這個道理會顯得更加違反直覺,也讓科學家更不願意做出像「疫苗不會導致自閉症」這樣的聲明。相反地,說出「自閉症的出現和接種疫苗與否沒有差異」之類的話,會讓科學家覺得自在很多,而這一點單純和實驗設計的方式有關。對大多數人而言,這種說法無法讓人滿意,因為我們永遠在找那個神奇的單詞:導致。然而,追隨波普理念的科學實驗不是在尋找原因,而是在推翻虛無假設。所以,若有一則科學聲明出現了「導致」這樣的字眼,它實際上是對科學實驗的發現做出錯誤的說明。

科學實驗為何這麼難找到「導致」這個詞?圖/By DarkoStojanovic @Pixabay

科學實驗為何這麼難找到「導致」這個詞?誠如波普所觀察的,這也是現代許多科學家所感嘆的,那就是我們不可能觀察到能讓我們一勞永逸建立起因果關係的條件,也就是所謂的「反事實」狀態。一九七三年,大衛.路易斯精要地摘要出因果關係和反事實觀念之間的關係:

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我們把事情發生的原因看成能造成差異的東西,這差異必須是如果少了這原因,狀況就會不一樣。少了它,那麼其結果,起碼是部分結果,但通常是所有結果,也會一併不見。

反事實狀態是指在相反情況下,會發生什麼事。舉例來說,如果我想知道喝柳橙汁會不會讓你起疹子,為了確切知道這一點,我必須回到你沒喝柳橙汁的那個時間點,看看會發生什麼事。也就是說,除了喝柳橙汁以外,其他條件都一模一樣,這樣我才能夠比較這兩種情況的結果;而不管我觀察到什麼差異,這些差異都是因為你有喝或沒喝柳橙汁造成的,因為有喝和沒喝是這兩種情況之間唯一的差異。你還是你,你還是有一模一樣的經驗,你在兩種情況下所處的環境也完全一樣,唯一的差別是你有沒有喝柳橙汁。這是建立因果關係的適當方法。

因果理論需要大量仰賴反事實狀態,但現實總是殘酷的

但是,由於我們在現實生活裡無法觀察到反事實的狀態(起碼在我們無法讓時光倒流之前),所以科學家常常仰賴隨機控制研究來達到最佳的反事實結果。隨機控制研究背後的思維是,由於每個人處在控制組或實驗組的機會一樣,得到治療的人不會和沒得到治療的人有系統性的不同,因此觀察到的結果差異就可以歸因於有否得到治療。

然而,這方法有許多問題,例如有時候這兩組人會彼此交談,在某些實驗裡他們甚至會跑到控制組去,這種現象叫做「汙染」或「擴散」。有時候隨機方法沒有用,而這兩個組人實際上會變得有系統性差異,在大多數例子裡會出現這種情況純屬偶然。還有些時候人們會離開實驗,使得這兩組人在實驗最後出現系統性差異,科學家稱這問題為「損耗性偏差」。

Source: Pixabay

就本書處理的議題來說,和我們最相關的流行病學研究可能是隨機對照試驗,但它往往不切實際或不道德。舉例來說,隨機把一組人派去吃基改食物,另一組人沒有吃基改食物,然後看看每組有多少人罹患癌症,這種做法就有些不切實際。罹患癌症需要多年時間,因此我們很難把基改對人體的影響,從日常生活中可能致癌的其他暴露源中獨立出來,更不用說我們在過去十年裡吃到的食物裡,實際上就有大量的基改食物。

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因此,要想隨機指派人到完全沒有基改的組別裡,又因為不想讓他們發現這一點而要求他們吃些奇怪的食物,這一點執行起來比我們想像得更加困難。如果想用一個嚴密控制的實驗直接測試這一點,我們就得把分屬控制組和實驗組的兩組人一律隔離在實驗室總部,讓他們在裡面過上大半輩子然後控制一切—從他們吃什麼到他們從事什麼職業、去哪裡旅行,全都要控制。這樣做很花錢且不切實際,當然也不符合倫理。我們也不能隨機把嚴重的憂鬱患者分成接受休克療法,以及沒接受該療法的兩組,因為如果我們認為這種療法有效,不讓真正需要它的人接受治療是不道德的。換句話說,一旦你擁有某種治療效力,就不能只為了實驗考量而拒絕人們使用該治療。

實驗中的大量難以掌握的變因,常使結果產生偏差。 圖/By geralt @Pixabay

基於這些原因,流行病學家常仰賴其他實驗設計,包括準實驗設計、世代研究以及個案對照研究等方法,這些研究可能要追蹤暴露在特定狀況下及沒暴露在特定狀況下的人,看看誰會出現特定疾病或情況。目前來看,這些方法之間的差異還不如它們之間的共通點來得重要。所以,與其在研究開始前就隨機把受試者分配到不同群體,這些受試者其實早已因為研究者無法控制的一些原因,暴露或未暴露在某個或多個情況之下了。例如,有些人剛好住在被工業廢棄物汙染的河流附近,有些人則不住在附近;有些人在二○○九年感染流感,有些人沒有感染流感;有些人喝了很多綠茶,有些人沒喝很多綠茶;或是有些人抽菸,有些人沒抽菸。

理想上,因果理論需大量仰賴反事實狀態,因此這些研究設計會因為幾個原因而顯得不完美。許多因素會決定一個人為什麼會在某個團體之中,而不是在其他團體之中。因此,要分析出最重要的因素向來不是件容易的事。假設我們要進行一個研究,探討住在河流汙染區附近是否會增加人們罹患某些癌症的風險。

但也許,住在河附近的人有比較多船,所以本來就較容易暴露在船的燃料毒氣中;或是這些人就在造成河流汙染的工廠工作,整個人常暴露在並沒有排放到水裡的化學物中。這時若研究者在住在汙染區附近的群體身上發現更多癌症案例,他們該如何判斷問題究竟是水汙染、吸入船隻燃料的氣體,還是在工廠觸摸有毒化學物質所致?

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儘管「香菸會致癌」無可反駁,兩者之間的因果關係仍需要謹慎的研究。 圖/By bleztseng

另一方面,世代研究已揭露了無可反駁的重大發現,像是香菸會致癌等。所以,雖然我們手邊可用的工具不盡完美,但也不至於毫無用處,問題只在於想確認香菸是否致癌需要數十年謹慎的探討和反覆的研究,科學家才能放心使用那個神奇字眼──導致。科學家之所以不願使用這個字眼,往往和證據的強度無關,而是因為他們被要求使用反事實角度思考因果關係。除非有人發明時光機器,讓科學家親眼觀察到實際的反事實狀態,否則他們不願說出這個神奇字眼。

相反地,誠如亞里斯多德敏銳地觀察到的,外行人最想看到的就是一切事物的因果關係,而且在沒看到之前永遠不會有安全感。換句話說,一般人思考因果關係的方式,和科學家受到的訓練完全不同。由於這兩種思考方式有天差地別,他們之間產生出大量的錯誤溝通,有時甚至會造成大眾對於科學家的不信任。

延伸閱讀:用 12 堂課提升科學思辨力,更新現代人必備的生存演算法!

本文摘自《拒絕真相的人:人們為何不相信科學?》,八旗文化出版。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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2024 臺灣科普環島列車啟程 催生科學傳播新力量
PanSci_96
・2024/10/21 ・915字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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「2024 臺灣科普環島列車」今(21)日自臺北火車站啟程,沿著西部幹線南下,將於 10 月 21 日至 26 日搭載全臺 202 所國小學生,展開 6 天的科普環島之旅。前副總統陳建仁、國科會主委吳誠文、數位發展部部長黃彥男、交通部臺灣鐵路公司副總經理賴興隆,美、荷、法、德、英國等駐臺代表、9 家車廂參與單位代表及師生們均蒞臨開幕式。

高中生成為科學傳播新力量 助力全臺科普教育

吳主委表示,自 2016 年以來,已連續 9 年舉辦科普環島列車活動,持續推動科學教育。今年活動規模擴大,火車將在 6 天內行經 17 個縣市、32 個站點,提供超過 300 項科學實驗,讓全臺學童能從小接觸科學。

更值得一提的是,近年來國科會積極邀請全臺高中學生,透過科學培訓後上車擔任「車廂關主」,帶領國小學童玩科普;高中生們由「知識接收者」轉為「科學傳播者」的角色,不僅加深其擔任小老師的使命感,也提升科學傳播、知識轉譯及組織規劃能力。

今年有 391 位來自全臺 18 所高中的學生參與培訓,其中 162 位為女學生,突破科技領域的性別刻板印象,展現女性在科學界的力量。這些科普小老師們將於 10 月 21 日至 26 日帶著全臺各縣市、鄉鎮國小學童學習更多有趣的科學實驗,為科普教育展開多面向的正循環。

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2024 年的科普環島列車很不一樣! 全民一起上列車、長知識

「2024 年臺灣科普環島列車」停靠站點及時刻表

今年臺灣科普環島列車首度開放全民上車體驗,活動開放報名迅速額滿,共有360位民眾參加,8節車廂搭載不同科技主題的特色實驗,包含今年最發燒的 AI 人工智慧、半導體、衛星通訊、以及與我們生活息息相關的隔震減震知識,都設計在車廂的科學實驗活動中,讓參與活動的學生、民眾能獲得最新最熱的科技知識。各車廂活動由台灣默克集團、友達永續基金會、瑞健醫療、ASM 台灣先藝科技、國家地震工程研究中心、數位發展部、緯創資通、聯華電子科技文教基金會和上銀科技等單位規劃設計。

國科會特別感謝各參與單位的支持與合作,讓此次活動更豐富多元。科普列車活動期間,在全國各地火車站及周邊地區也同時舉辦科學市集,歡迎各地民眾經過火車站時不要錯過難得的科學體驗機會!

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量子科技即將走入生活?最有趣的科學知識傳播 QuBear 量子熊,來了!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/07/10 ・676字 ・閱讀時間約 1 分鐘

不知從什麼時候,「量子」取代了磁場、奈米,成了時興的名詞。特別是把量子與資訊兜在一起,無論是在科學或是科技上,都深具潛力。或許有一天,我們將打開以量子位元建構的量子電腦,透過量子演算法進行各種計算,並把資訊用量子傳輸的方式傳遞出去。

這樣的日子可能真的不遠了。

為了因應量子科技時代的來臨,行政院在 2022 年 3 月宣布成立「量子國家隊」,由 17 個產學研團隊組成,包含了通用量子電腦硬體技術、光量子技術、量子軟體技術與應用開發這三大領域。

「量子熊 QuBear」身為量子國家隊的推廣擔當,針對年輕世代學子,激發量子科學與科技的興趣與瞭解,將全力推動 Quantum PAY,以三大多元管道「Podcast、 Article、YouTube」進行知識傳播,內容類型含括播客、文章跟影音短片。量子熊 QuBear 除了打造線上平台,更製作多個 quantum PAY 學習模組,努力朝著建立量子熊的微學習平台,以及建構長遠的科學知識傳播生態圈的目標前進。

最後,你或許會好奇,量子熊的名字是怎麼來的?

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量子電腦的核心技術是量子位元 (qubit)。英文發音快一點,就跟 QuBear 有點相似,於是就裝個可愛,叫做量子熊啦!

記得看到量子熊時,幫忙按讚、訂閱,還有~開啟小鈴鐺~https://www.youtube.com/channel/UCkWM3vYaCd_VoPHQ1hrUdzA

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