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跨年夜的捷運改變了地球磁場?那真是比萬磁王還要狂啊!

阿樹_96
・2017/11/07 ・2860字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 489 ・五年級

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source:新聞畫面截圖。

又看到了讓人白眼翻過後腦到後背的蘋果「獨家」新聞報導【獨家】300萬人瘋跨年倒數 讓研究團隊發現北捷影響地磁場雖然早就見怪不怪了,但就是忍不住要抱怨一下。別再說什麼認真就輸了、去看相關報導底下網民對研究的酸言酸語或是錯誤理解(譬如說研究很無聊、北捷會害大屯火山爆發嗎?為什麼北捷會影響全球磁場…等等),就知道這不認真不行啊!

先說一件最重要的事:

並不是研究有問題,是新聞的論述有問題!
並不是研究有問題,是下標的方式太奇怪!
並不是研究有問題,是腦補的報導太過頭!

更不用說後來的自由時報蝦米?北捷竟能造成地球磁場異常UDN創全球之先重大發現 跨年夜北捷載量大改變地球磁場》以及其它各式各樣的延伸報導(這裡的民視新聞的影音內還有小動畫。)

source:民視新聞截圖《什麼! 北捷竟造成地球磁場異常》

這些報導至少都犯了二個錯誤,其中第一個大問題都出現在標題,讓我們看一下幾個標題:

  • 300萬人瘋跨年倒數 讓研究團隊發現北捷影響地磁場
  • 蝦米?北捷竟能造成地球磁場異常
  • 創全球之先重大發現 跨年夜北捷載量大改變地球磁場

地球磁場可以被人為改變嗎?不行!這也是最根本的錯誤,因為目前依「 自激磁學說」(Self-excitingdynamo)所認知的地磁場成因,是受外地核的液態金屬運動產生,地表的擾動對其影響太小。而地球磁場的量測所量到的資料僅僅就是「總磁場強度」,詳細方法請見此連結,因此眾多報導犯的很大一個錯誤,便是「地球磁場」和「量測地球磁場」的差異傻傻分不清楚。

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而這之間的差異究竟在哪呢?磁力儀量測地球磁場的時候,不僅僅會量到地球本身的磁場,還會量到各式各樣的訊號,包括太陽輻射、太陽磁爆、地層中的金屬礦物、地震或火山的前兆(目前還不能百分百確定,這也是此研究布設儀器的研究目的),以及這篇報導提到的其他人為來源

除了地面以外,海上、空中(如圖用直升機)也能作磁力觀測。圖片來源:wikimedia

為量測只會知道總結值,無法知道是各別的來源貢獻,科學上最直接的方法就是用多台儀器、多地設置的方式,用各種交叉比對的方式來推估,所以這篇報導的研究,就拿了台北的幾個測站和花蓮的測站相比,試圖找出原因。

我們現在知道「捷運」可能會影響這個量測值所以會覺得很容易,但問題是正在進行研究的時候是不會先知道這是個影響因素,加上國外在之前也沒有前例指出捷運系統導致會影響量測值,因此「跨年的加班營運」就成了最重要的關鍵。這個「額外」的營運等於幫研究作了實驗,成了在沒有延駛的狀態在這樣的情況下成為對照組。

所以回過頭來,我們只能說研究能告訴我們的是:捷運造成的磁場變化影響地磁場觀測結果

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如果嫌這個標題不吸引人、不會有人看,不然起碼也把地球磁場後加上「觀測」二字,這樣起碼不會錯這麼大。畢竟「影響地磁場」是一個極為強烈的因果句,很容易誤會成它影響了地球本身磁場這件事,但它其實只是影響了觀測結果而已!

當然啦,用嚴苛的角度來看,把跨年人多跟影響地磁場串連在一起的方向仍然是有點問題的。因為造成磁場變化的原因其實跟人多、載運量大一點關係都沒有,不然人人都萬磁王了好嗎?實際上問題是聚焦在車子運行時的電流影響,所以車班多、營運時間才是關鍵。

圖片來源:Pat Loika@flickr

至於這樣的研究最大的貢獻在哪,阿樹覺得絕對不僅止於是上述舉出的報導中所強調的「捷運產生雜散電流」、「磁場對人體影響」諸如此類的問題。可以先想一下,我們每天坐捷運多久?離軌道多近?以及最重要的「2萬 nT 的磁場強度是多大?」話說,文中寫的2萬nT=0.02mT,其實電冰箱的 5mT 比這個值多了250倍,要擔心電車不如先擔心電冰箱吧?真要擔心的話,恐怕也不能待在地球上了,因為背景地球磁場也是介於2萬5~6萬多nT 的哦!

但是,不提捷運電流和磁場對人影響,這研究對「一般人」有什麼相關呢?其實我們只要問一個簡單的問題就好:「為什麼要觀測這個」

多數報導文中其實都有提到,這幾台磁力儀是用來「監測大屯火山活動」而已設立的,前面也提到了觀測值中有balabala的一堆,所以實際上我們把「火山和地震的前兆當成觀測目的」,其它所有的值都是要濾除的雜訊,要濾除就要先弄懂所有雜訊的來源;而捷運行駛影響是影響觀測的因素之一,是因為目前在國際上還沒有太多人將其定義出來。

而且監測大屯火山本來也就是件對民生十分重要的事(延伸閱讀:大屯火山是有岩漿庫的活火山,我們該擔心嗎?),弄清楚如何更能濾除非地震的訊號,不也是很重要的成果貢獻嗎?實際上地震或是火山活動的許多監測方式,都是在找「異常事件」,但異常事件還得要排除各種可能,才能聚焦在地震或火山的因素上。所以要找這種前兆是辛苦的工作,並不是加減乘除就可以解決的!科學家的五年功,全都在這邊,一瞬間的報導若是偏了,也就弱化了他們的貢獻。

如果被我一講後,你覺得這個似乎研究跑到了遙不可及的象牙塔中,不妨一想:

或許你會發現,跨年倒數的時光,可能貢獻了你最在乎的情感交流;但你不一定會知道,當天末班延駛捷運,正在放出科學家最在意的微小電流。

謹以這有點超展開的結尾來提醒大家,在新聞報導上看到驚世研究時,請多想幾秒鐘、世界可以很不一樣(誤)。大眾多數希望研究成果可以很簡單的告訴我們結論,但通常的科學觀測和研究上有意義的結論,都會比想像中的複雜一點,所以阿樹才立志於轉譯這些事情並分享啊!

圖片來源:Subscriptshoe9@wikimedia

最後附上研究文獻的全文連結:《Artificial magnetic disturbance from the mass rapid transit system in Taiwan

本文授權轉載自阿樹的地球故事書,原文《跨個年就能改變地磁場?那真的比萬磁王還要狂!》經編修後刊登。

延伸閱讀:

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阿樹_96
73 篇文章 ・ 23 位粉絲
地球科學的科普專門家,白天在需要低調的單位上班,地球人如果有需要科普時時會跑到《震識:那些你想知道的震事》擔任副總編輯撰寫地震科普與故事,並同時在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科大小事。著有親子天下出版《地震100問》。

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臺灣的水真的沒辦法生飲嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/13 ・6474字 ・閱讀時間約 13 分鐘

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。 

根據衛福部建議,我國成人每天應該飲用約1500至2000 c.c. 的水,但在日本與歐美許多國家,只要一打開水龍頭,就能馬上擁有一杯能喝下肚的水。臺灣自詡為科技大國,為什麼卻無法擁有讓人安心的 Tap water?

冤有頭債有主,造成我們不敢生飲水的最大原因,其實不在自來水廠。從自來水廠出來的自來水,早已去除水源中的化學有機污染物、有害重金屬及致病性微生物,完全符合「飲用水水質標準」。在非常嚴密的檢驗和監控下,照理來說,你我都能夠非常安心的直接飲用這些自來水。然而,就連對水質信心滿滿的自來水廠,也大力呼籲民眾「不要直接飲用自來水」,這是怎麼一回事?

圖片來源:shutterstock

從水廠到家裡的自來水會經過哪些污染源?

首先,是管線老舊。不只是老舊管線內壁會積聚沉澱物和生物膜,管線本身若有生鏽、腐蝕的情形,還會在水中增加的鐵鏽和金屬離子。

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臺灣管線老舊的程度到底有多嚴重呢?根據台水公司108年的資料顯示,我國自來水管線長度超過6萬3千公里,其中超過48%的管線已經超過使用年限。再加上施工、地震、車輛超載等原因,使得管線容易破裂、漏水,進而影響水質。

除了管線品質外,蓄水池與水塔的清潔和維護也是影響自來水品質的重要因素。根據環境部指出,有高達7成以上的自來水污染事件,都是因為住戶疏忽清洗水塔的重要性,導致細菌和泥沙在儲水設施中繁衍和沉積。然而,超過45%的台灣民眾沒有定期清洗蓄水池和水塔的習慣。

這邊也要特別提醒,管線破損與蓄水池的污染,不只會讓飲用水再次受到重金屬與細菌的污染,更讓我們需要當心「新興污染物」的威脅。

什麼是「新興污染物」?

所謂新興污染物,指的是那些對環境有潛在威脅,但還沒有受到國家或國際法律廣泛監管的化學物質總稱。他們來自各種日常化工用品,並且透過城市、工業、家庭廢水進入河川與水體中。

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根據聯合國環境署的說明,「符合新興污染物資格的化合物清單很長,而且越來越長」。這些污染物其實離我們並不遠,是我們周遭常見的物質,例如抗生素、止痛藥、消炎藥、類固醇和荷爾蒙等藥物類,驅蟲劑、微塑膠、防腐劑、殺蟲劑、除草劑等環境荷爾蒙類,還有工業化學類的界面活性劑、火焰阻燃劑、工業添加劑、汽油添加劑、PFAS、鐵氟龍等等。

其中的全氟及多氟烷基物質PFAS,因為耐腐蝕、抗高溫,在自然環境中幾乎無法分解,又被稱為「永久性化學物質」。容易在環境及人體內累積,具有生物累積和生物放大性。而且PFAS衍伸的化合物超過一萬種,在防水、防油的紙袋、紡織品、化妝品中都很常看到。

PFAS成員全氟辛酸PFOA在2023年,被聯合國的國際癌症研究機構IARC,從2B級「可能對人類致癌」提升為一級「充分證據顯示對人類致癌」。另一個成員全氟辛烷磺酸PFOS則列為2B級致癌物。而環境部也在2024年,更針對PFOA、PFOS訂定飲用水濃度指引值。

PFOA 已被列入 IARC 第1類致癌物質,圖:Wikipedia

麻煩的是,這些新興污染物在都市中大多還未納入常規監測項目,我們對於他們對環境與人體的影響也還未全盤了解。甚至很多污染物,可能是十年前都還沒出現的。我們也不知道十年後,新興污染物的名單上,還會增加哪些名字。我們能做的事,就是盡量避免再避免。而徹底解決管線破損,與城市污水滲入蓄水池的可能性,我們才能避免這些新興污染物,進入到我們的飲用水中。

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使用淨水器過濾,會是淨化水質更好的方法嗎?

淨水器比起單純加熱煮沸,裡面包含了許多科技結晶,確實可以一口氣解決所有問題。但相對的,材料的選用與設計,就會更直接影響水質的好壞。

例如今天要介紹的eSpring益之源淨水器Pro,裡面用的濾材,是很常聽見的「活性碳」。

活性碳的作用是「過濾」,就像麵粉通過篩網,可以篩掉較大的顆粒。活性碳的製備,很多來自木材、椰子殼等高碳含量的原料。在經過高溫碳化,並通過活化劑或化學藥劑處理之後,會形成多孔結構,這些不規則的微小孔隙可以有效過濾水中的污染物。然而,活性碳的作用遠不止如此!其實,活性碳的過濾原理是「吸附」雜質。

活性碳是常見的濾材,圖:Wikipedia

有研究透過光譜和密度泛函理論(DFT)分析顯示,活性碳表面的含氧官能團,如羧基(carboxyl groups)和酚基(phenol groups),能夠與鉛離子(Pb(II))形成穩定的化合物,達到淨水的效果。這意味著活性碳能有效吸附和去除水中的重金屬,如鉛、銅、汞等重金屬,從而保證飲用水的安全性。

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也就是說,活性碳不僅通過物理吸附去除水中的懸浮物和大分子,還可以通過化學吸附來處理更複雜的污染物。除了重金屬以外,眾多的有機物、臭味分子甚至是餘氯,也都在活性碳的守備範圍內。一篇發表在《Reviews in Chemical Engineering》的論文也指出,面對日益增加的新興污染物,活性碳也正是一種具有前景的選擇之一,尤其農藥、個人保健與衛生藥(PPCPs)以及內分泌干擾物質(EDC)與活性碳有很強的吸附性,能有效的過濾這些新興污染物。

更進一步,科學家們正在研究各種農業廢棄物和不同的活化方式。他們發現,透過不同的原料和活化方式,活性碳表面官能基和結構的差異可以提高對不同污染物的吸附能力。例如,當使用鷹嘴豆、甜菜甘蔗渣或咖啡渣作為前驅物時,這些活性碳材料展現出對銅離子、鉻離子、染料及其他重金屬和有機污染物的優異吸附能力。

接下來,如果你的淨水器功能只有過濾,能確保的只有有機物與重金屬的去除,細菌可能還是存在。

當我們談論淨水器的功能時,許多人誤以為只要經過過濾就能確保水質的安全。實際上,這樣的理解並不全面。如果淨水器的功能僅限於過濾,它能確保的只有去除水中的有機物質和重金屬,然而,過濾並不能消除所有細菌,因此水中的微生物仍然可能殘留。這就是為什麼,即便過濾器

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之外,還需要強效殺菌來進一步保證水質。

紫外線是我們日常生活中常見且高效的殺菌工具,從居家用的烘碗機到手術室、圖書館的空氣或表面消毒,紫外線技術的應用無所不在。在淨水系統中,特別是UV-C 紫外線(波長範圍100-280nm)被證明能夠有效殺滅水中的微生物。許多先進的淨水器配備 UV-C LED ,這種燈能夠針對細菌、病毒進行消毒。

圖片來源:Amway

怎樣算是一個合格的淨水器?

美國國家衛生基金會(NSF)制定了一系列針對淨水器的性能、安全性和耐用性的標準,稱為NSF/ANSI標準。

針對台灣飲用水可能遇到的問題:細菌、重金屬、新興污染物、餘氯,各有專門的訂定標準。

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NSF/ANSI 標準指的是美國國家科學基金會下美國國家標準協會的所訂定的標準,

eSpring益之源淨水器Pro通過的第一跟二項標準是NSF/ANSI 53和401標準,53項針對的是健康相關的污染物,包含重金屬如鉛、銅、汞等有害金屬離子,還包括一些有機污染物如揮發性有機化合物(VOCs)。401項則是針對來自農藥、藥物等新興的有機污染物,因為在傳統的水處理過程中難以去除,因此特別訂定。

第三項,則是針對UV-C LED紫外線滅菌艙殺菌效果的NSF/ANSI 55標準。這個標準不僅規定了紫外線強度,還包括了水流量和微生物減少效果的測試與持久性,確保淨水器具有足夠的殺菌消毒能力。根據實驗數據,UV-C  LED紫外線能夠有效消滅高達99.9999% 的細菌,99.99% 的病毒,以及99.9% 的囊胞菌,為飲用水提供極高的安全保障。

最後一項標準是NSF/ANSI 42,他針對的餘氯和其他會影響味道與氣味的雜質。也就是像eSpring益之源淨水器Pro有通過第42項標準的,在確保飲用安全的標準之上,還能讓你的水更好喝哦。

這邊也要補充,除了第42、53、以及401項規定的標準,eSpring益之源淨水器Pro還請NSF做了標準之外的各項過濾性能檢測,總共有超過170種污染物的過濾符合標準,包含各種化學物質、重金屬、生物性、農藥、藥物、甚至是近年大家關注的石綿、氡氣與塑膠微粒,都在可被有效過濾的列表之中。這真的很重要,如同一開始我們講的,隨著工業文明的發展,新興污染物的名單只會越來越長而不會減少,多做幾項檢測,絕對是更安心的。如果你的淨水器已經用了很久,但擔心新興污染物沒有在獵捕名單內,可以考慮換成有通過更高標準的淨水器哦。

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另外,一些品牌雖然也有NSF認證,但很多都只有零件認證。eSpring益之源淨水器Pro不只針對濾心,還通過「全機認證」,確保從淨水器流出來的每一滴水都符合標準。

進一步了解商品: eSpring益之源淨水器Pro

參考資料:

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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鑑識故事系列:卡西酮類毒品,在跨年之後⋯⋯
胡中行_96
・2022/12/26 ・2115字 ・閱讀時間約 4 分鐘

歐洲難得暖冬,[1]卻無減她心中寒意。短效及長效的止痛劑嗎啡(morphine)、抗精神病藥物氟哌啶醇(haloperidol),還有抗憂鬱劑阿米曲替林(amitriptyline)等藥品,[註]全在屋裡唾手可得。2014 年,憂鬱、酗酒,自殺未遂。到了跨年夜,情緒仍深陷泥沼。29 歲的波蘭女子與伴侶爭執後,憤而離家。2015 元旦凌晨 00:30,她渾身酒氣歸來,坐下,從口袋取出一包白粉。食用 2 茶匙,然後起身去泡澡。[2]

不久,浴室傳來呼救聲。[2]

葉門男子咀嚼巧茶葉片。圖/Ferdinand Reus on Wikimedia Commons(CC BY-SA 2.0)

卡西酮類毒品

東非與阿拉伯半島東北,有咀嚼巧茶(khat,學名Catha edulis)葉片的傳統文化。巧茶中的生物鹼卡西酮(cathinone),因其化學結構的雷同,被視為「天然安非他命」。人工合成的醫療用卡西酮類藥物,在 20 世紀初問世;但直到 2000 年前後,成為娛樂性用藥,才廣受關注。相關產品以白色或有色粉末的形式流通,調和多種卡西酮類成份與其他物質,好比咖啡因(caffeine),以及麻醉劑利多卡因(lidocaine或lignocaine)和苯唑卡因(benzocaine)等。[3]

這些商品被冠上「浴鹽」(bath salts)、「喵喵」(Meow Meow)、「植物營養劑」(plant nutrients)、「研究用化學品」(research chemicals)、「水蛭剋星」(conquerors of leeches)、「行車平安符」(driver’s charms)、「細沙添加物」(additives to sand)和「洗屁噴頭」(bidet refreshers,見下方影片及配圖)等光怪陸離的外文名號,[3, 4]臺灣也使用最前面兩個的中文翻譯。[5]

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「bidet refresher」或許原指 01:43 那個「Hygiene Refresher – Personal Bidet」之類的東西。影/DormCoVideo on YouTube
歐洲廁所裡,長得像無蓋馬桶,用來盥洗的「bidet」。圖/amanda kelso on Flickr(CC BY-ND 2.0)

人工合成的卡西酮類毒品,能輕易穿過血腦屏障(blood-brain barrier),影響中樞神經系統。依照它們抑制多巴胺(dopamine)、正腎上腺素(noradrenaline)和血清素(serotonin)再吸收;還有釋放這些化合物的能力,可分為三大類:[3]

  1. 古柯鹼 MDMA 混合卡西酮(cocaine-MDMA-mixed cathinone):顧名思義其作用機制,與古柯鹼以及MDMA相似,包括mephedrone(俗稱「喵喵」[5])、methylone、ethylone、butylone和naphyrone。[3]
  2. 類甲基安非他命卡西酮(methamphetamine-like cathinones):猶如甲基安非他命的卡西酮類毒品,像是methcathinone、flephedrone與 clephedrone。[3]
  3. 焦二異丁基酮-卡西酮(pyrovalerone-cathinones):神似焦二異丁基酮的類型,例如:MDPV(俗稱「浴鹽」[5])和 MDPBP。[3]

卡西酮類毒品的效果,因使用者的年紀、性別、健康狀況、用藥習慣以及物質濫用情形而異。不過,大致上都會令人開放外向,極致欣快,並且自信、性慾與同理心暴增。同時,其副作用的效力有過之,而無不及:頭疼、暈眩、盜汗、嘔吐、失憶、恐慌、幻覺、憂鬱、自殺念頭,還有貧血、心跳過速、心律不整、血壓升高、低血鈉症、體溫過高、肌肉顫抖,以及橫紋肌溶解等。[3]

2015 年波蘭的新年裝置「我⏰華沙」。圖/Thomas Quine on Flickr(CC BY 2.0)

元旦凌晨的急救

倚仗血液中巨量的酒精加持,卡西酮類毒品於波蘭女子的體內恣意發揮。其伴侶聽聞呼救聲,衝進浴室。女子抱怨感覺不到雙腿,無法行走;然後只見她一陣抽搐,便失去意識,倒地。求援電話趕緊撥通,心肺復甦術也執行了。警察與救護人員先後抵達,依序接手急救。凌晨 02:40,醫師仍宣告女子不治死亡。[2]

事後法醫驗屍,發現波蘭女子的腦、肺都水腫,多重內臟鬱血,並判定其死因為急性呼吸窘迫(acute respiratory distress)。她的腦、肝、腎、血液,以及眼球裡的液體,含有相當高濃度的卡西酮類毒品;與警方在現場搜到的那包白粉,主成份相符。[2]

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延伸閱讀

鑑識故事系列:芬蘭浴「桑拿」與毒品的致命極樂

備註

西藥一般有學名和商品名,前者是標準化的稱呼,後者則看各廠商如何命名。比方說,警方在案發現場搜到的嗎啡,學名為「morphine」,商品名「Sevredol TM」。未照原個案報告兩者混雜,本文統一採用學名。

參考資料

  1. Annual 2014 Global Climate Report’. (JAN 2015) U.S. National Centers for Environmental Information.
  2. Majchrzak M, Celiński R, Kowalska T, et al. (2018) ‘Fatal case of poisoning with a new cathinone derivative: α-propylaminopentiophenone (N-PP)’. Forensic Toxicology, 36, 525–533.
  3. Majchrzak M, Celiński R, Kuś P, et al. (2018) ‘The newest cathinone derivatives as designer drugs: an analytical and toxicological review’. Forensic Toxicology, 36, 33–50.
  4.  ‘Mephedrone’. (12 OCT 2020) Drug Info. State Library of NSW, Australia.
  5. 濫用藥物尿液檢驗中心」台灣尖端先進生技醫藥股份有限公司(Accessed on 13 DEC 2022)
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胡中行_96
169 篇文章 ・ 66 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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「捷」出的一拆,搭捷運也能這樣省?!|2021 數感盃|高中專題|優選
數感實驗室_96
・2021/12/25 ・4357字 ・閱讀時間約 9 分鐘

  • 作者:陳曦、蘇禹安 / 台北市立大同高級中學

數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。
本文為 2021 數感盃青少年寫作競賽/高中組專題報導類佳作之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

圖/Subscriptshoe9, CC BY-SA 4.0

上高中後,搭乘捷運成為日常生活的一部分,某月初進站時發現悠遊卡多了一百多元, 剛開始以為自己記錯卡片的餘額。但到了下個月初又多了一筆錢,所以去加值卡機查詢儲值紀錄,發現原來是捷運卡的回饋金。 

查了台北捷運公司官網資料,現金回饋比例是由上個月累計搭乘次數根據下圖(圖一)的對應方式決定,而回饋金為累積搭乘金額再乘上現金回饋比例,在每個月初會回饋到捷運乘客的悠遊卡。

(圖一)捷運回饋金規則。圖/台北捷運官網

某個月的月底,放學搭捷運回家,進站時我發現這個月恰好乘坐捷運 50 次,差一次就可以在下個月拿到 30% 的現金回饋比例,於是我在途中先出站,再進站搭乘捷運。果不其然,下個月的回饋金就是上個月搭乘金額的三成。 

因此我好奇,如果不考慮進出站與等車的時間成本,單純以花費考量,

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把單趟車程分段搭乘來累加搭乘次數,以此獲得更多的現金回饋比例,如此一來我是否能省下搭乘的花費?

哪些分段方式可以省下通車費用、哪些則不行呢?於是,我們開始了以下研究。

捷運地圖如下圖(圖二),事實上可以分段搭乘的路線不勝枚舉,我們無法一條一條去計算比較哪些路線分段搭乘比較划算。關於如何分段搭乘比較省錢,我們會從「(問題一)拆成幾段搭乘?」、「(問題二)每月搭乘幾次?」、「(問題三)乘坐多少里程數?」等三方面去討論,再利用所學的不等式運算,找出分段搭乘比較省錢的方法,以此判斷哪些路線可以分段搭乘。 

首先,我們先探討分段搭乘的票價至少會貴出多少錢? 

(圖二)台北捷運路線圖。圖/台北捷運官網
台北捷運系統票價表。圖/台北捷運官網

上圖(圖三)是台北捷運公司官網公告的捷運車票計價方式,是根據起/終點的行車距離計算票價,我們將乘車距離對應的票價整理在下表(表一)。 

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若今天我們出門需乘坐 24 公里的車程,則票價為 55 元,如果分成兩段 12 公里乘坐的話,票價就變成 35+35=70 元,所以分段搭乘貴了15 元。然而,也可以拆成 5+19 公里來乘坐,則此費用變為 20+45=65 元,僅貴了 10 元。 

所以,各個階段的票價,會因為分段搭乘的方式不同而有不同的費用。事實上,我們經過各種拆法的嘗試,在 55 元的票價之下,拆兩段的總票價至少會多出 10 元。上表(表一)是我們整理出來各個票價之下,分拆成兩段與三段搭乘時,要多支付的最小差價以及其分段乘坐的方法。從此表我們可以得出:

  1. 分成兩段搭乘的話,票價至少要多花 10 元。  
  2. 分成三段搭乘的話,票價至少要多花 20 元。

接下來,將比較分兩段/三段搭乘的現金回饋比例與單趟搭乘的現金回饋比例之間的差異。 

根據捷運公司公佈的搭乘次數回饋金比例資料(圖一),我們整理出單趟搭乘與分段搭乘的比較表格,如下表所示:(表二)為拆三段搭乘的比較;(表三)為兩段搭乘的比較。

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由下表二、三可知,當每月搭乘次數為 17~20 次時,分拆成三段搭乘與單趟搭乘的現金回饋比例差距最多,高達 20%;而當每月搭乘次數為 26~30 次時,分拆成兩段搭乘與單趟搭乘的現金回饋比例差距最多,最多到 15%。 

根據(表二)的結果,我們先討論第一個問題:「在搭捷運時,拆成幾段搭乘可以節省車費?」 

假設我們這個月份以 A 票價搭乘 X 次,所累計的現金回饋比例為 α%,則我們可以算出本月的回饋金為 αAX 元,扣除回饋金,本月實際花費為未分段搭乘的花費 = (1 − α)AX 元 

若將 X 次的搭乘,每次都分拆成三段來乘坐,每段票價分別為 B、C、D 元,則累計搭乘次數增加為 3X 次,所累計的回饋金比例為 β%,因此本月的回饋金為 β(B + C + D) 元,而且本月實際花費即為分三段搭乘的花費 = (1 − β)(B + C + D)X 元

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我們把「未分段搭乘的花費」減去「分三段搭的花費」即是分三段搭乘可省下的錢,然後再除以搭乘次數 X 得:(1 − α)A − (1 − β)(B + C + D) 元,即是「平均每一趟乘搭乘可以省下的花費」。

因為拆三段搭乘票價會至少貴 20 元,即 B + C + D ≥ 20 + A,因此 

(1−α)A − (1−β)(B+C+D) ≤ (1−α)A − (1−β)(20+A) = A(β − α) − 20 + 20β

因為票費 A 最多 65 元,回饋金的差 (β-α) 最多為 20%,拆三段的回饋金比例 β 最多為 30%, 所以分三段搭乘平均每趟可省下的錢不會超過下式: 

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(1 − α)A − (1 − β)(B + C + D) ≤ 65 × 0.2 − 20 + 20 × 0.3 = −1 < 0

可發現分三段省下的金額是負數,即是不管如何拆三段搭乘都不划算。而拆四段以上搭乘的話,每趟會增加更多票價,所以會更加不划算。因此,我們得到第一個小結論, 

結論一:「若分成三段以上搭乘,則總花費一定比不分段搭乘的花費更多。」  

因為拆三段以上搭乘一定不划算之下,我們考慮是否可以拆兩段乘搭。如同前段的分析, 將 X 次的搭乘,每次都分拆成兩段來搭乘,每段的票價分別為 B、C 元,則累計搭乘次數增加為 2X 次,所累計的回饋金比例為 β%,因此本月的回饋金為 β(B + C) 元,而且本月實際花費即為分兩段搭乘的花費 = (1 − β)(B + C)X 元 

把「未分段的花費」減去「分兩段的花費」後再除以搭乘次數 X 可得,分兩段乘坐之下, 平均每一趟乘搭乘可以省下的花費為 (1 − α)A − (1 − β)(B + C) 元 

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我們先考慮,如果分兩段搭乘的票價會比原來多 15 元以上的情況,即是B + C ≥ 15 + A,則上式可以整理成:

(1 − α)A − (1 − β)(B + C) ≤ (1 − α)A − (1 − β)(15 + A) ≤ A(β − α) − 15 + 15β

同理,因為票價 A ≤ 65 元,回饋金的差 (β-α) ≤ 15%,拆兩段的回饋金比例 β≤30%,所以,如果拆兩段的票價貴 15 元以上的話,兩段搭乘平均每趟可省下的錢不會超過下式:

(1 − α)A − (1 − β)(B + C) ≤ 65 × 0.15 − 15 + 15 × 0.3 = −0.75 < 0 

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因此,在此情況下,分兩段搭乘也不會划算。所以,我們的第二個小結論:

結論二:「若分兩段搭乘的票價比原本貴 15 元以上,則分段搭乘一定不划算。」 

我們的第二個問題:「若分段搭乘,每個月要乘坐幾次才能節省車費?」 

根據(表一)所示,拆兩段搭乘票價至少貴 10 元,由上述結論可知,若分段搭乘能夠省下交通費用的路線,則必須選擇拆兩段的票價只貴 10 元的路線,即是 B + C = 10 + A。因此,平均每一趟乘搭乘可以省下的花費,可以改寫成 

(1 − α)A − (1 − β)(B + C) = (1 − α)A − (1 − β)(10 + A) = A(β − α) − 10 + 10β

因為票價A ≤ 65元,回饋金的差 (β-α) ≤15%,若回饋金的差 (β-α) 在 10% 以內的話,則拆兩段搭乘平均每趟可省下的錢不會超過下式: 

A(β − α) − 10 + 10β ≤ 65 × 0.1 − 10 + 10 × 0.3 = −0.5 < 0 

因此如(表三)所示,每月乘坐太少或太多次都讓回饋金的差 (β-α) ≤10%,則拆兩段搭乘不會省下車票花費。唯有在回饋金的差 (β-α) 在最高的 15% 時,也就是每月乘坐次數在 26 次到 30 次之間,拆兩段搭乘的方式才能節省費用。所以,我們的第三個小結論:

結論三:「若拆兩段搭乘的花費能比較少,則每月乘坐次數需介於 26 到 30 次之間。」 

最後,我們要討論:「至少乘坐多遠的距離,拆兩段搭乘才能節省費用?」 

因為每個月乘坐次數是介於 26 次到 30 次之間,所以單趟搭乘的現金回饋比例為 15%(α=0.15);而拆成兩段搭乘的次數增加為 52 次到 60 次之間,所以回饋比例為 30%(β=0.3)。 由(結論二)可知,拆兩段的路線必須是只能比單趟搭乘多 10 元票價 (B + C = 10 + A),因此平均每一趟乘搭乘可以省下的花費可以表示如下: 

(1 − α)A − (1 − β)(B + C)元 = 0.15A − 7 元 

如果分段搭乘的方式可以省下費用,則上式要大於零, 

0.15A − 7 > 0 → A > 46.6666 … 

因此,若拆兩段搭乘能省下費用,則單趟乘坐的票價A要超過 46 元,即是票價 A 為 50、55、 60、65 元。所以,若從里程數來看,我們的第四個小結論: 

結論四:「搭乘超過 20 公里的路線,拆成兩段乘坐,才能省下費用。」  

因此「什麼路線可以分段搭乘呢?」總結上述討論的四個小結論如下:

  1. 若分成三段以上搭乘,則總花費一定比不分段搭乘的花費更多。
  2. 若分成兩段搭乘的票價比原本貴 15 元以上,則分段搭乘一定不划算。
  3. 若拆成兩段搭乘的花費能比原花費少,則每月乘坐次數須介於 26-30 次之間。
  4. 搭乘超過 20 公里的路線,拆成兩段乘坐,才能省下費用。

當每個月搭乘次數為 26 到 30 次時,我們歸納出下面此種路線,拆成兩段乘坐可以省下費用: 

「該路線票價大於或等於 50 元,並且拆兩段總票價只會多 10 元。」

因此,我們考慮每個月乘坐 30 次,即可算出不同票之下,分段搭乘最多可以省下多少錢,見下表(表四)。所以,在不考慮時間成本下,我們推論出,分段搭乘的方法最多能省下 82.5 元。雖然省下的金額不多,但是推論的過程中,我們發現到有些路線分段搭乘確實比較划算。

最後,根據我們的研究所找到路線選擇的條件,整理出下表這些符合條件的路線以及分段方式,並分成兩種方式呈現。(表五)為淡水信義線範圍內之路線、(表六)是以淡水為目的站之路線,由於數量龐大未能全部列出。不過,下次乘坐捷運時,如果起終點符合上述的條件,不妨試試拆兩段乘坐看看,或許可以幫你在下月獲得更多的回饋金。 

資料來源

  1. 票價查詢:台北大眾捷運股份有限公司-票價查詢 
  2. 票價查詢:工具邦-台北捷運路線圖 
  3. 回饋金資料:台北大眾捷運股份有限公司-常客優惠方案 
  4. 捷運路網圖:台北大眾捷運股份有限公司-路網圖 
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數感實驗室_96
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