不只有歐陽娜娜！2018 科學突破獎得獎的科學家是？

為什麼台灣會像坐在搖搖椅上，總是時不時地晃動？這個問題或許有些令人不安，但卻是我們生活在這片土地上的現實。根據氣象署統計，台灣每年有 40,000 次以上的地震，其中有感地震超過 1,000 次。2024年4月3日，花蓮的大地震發生後，台灣就經歷了超過 1,000 次餘震，這些數據被視覺化後形成的圖像，宛如台北101大樓般高聳穿雲，再次引發了全球對台灣地震頻繁性的關注。

地震發生後，許多外國媒體擔心半導體產業會受影響，但更讓他們稱奇的是，台灣竟然能在這麼大的地震之下，將傷害降到這麼低，並迅速恢復。不禁讓人想問，自從 25 年前的 921大地震以來，台灣經歷了哪些改變？哪些地方可能再發生大地震？如果只是遲早，我們該如何做好更萬全的準備？

要找到這些問題的答案，最合適的地點就在一座從地震遺跡中冒出的主題博物館：國立自然科學博物館的 921地震教育園區。

下一個大地震在哪、何時？先聽斷層說了什麼

1999年9月21日凌晨1點47分，台灣發生了一場規模7.3的大地震，震央在南投縣集集鎮，全台 5 萬棟房子遭震垮，罹難人數超過 2,400 人。其中，台中霧峰光復國中校區因車籠埔斷層通過，地面隆起2.6公尺，多棟校舍損毀。政府決定在此設立921地震教育園區，保留這段震撼人心的歷史，並作為防災教育的重要基地。園區內兩處地震遺跡依特性設置為「車籠埔斷層保存館」和「地震工程教育館」。

車籠埔斷層保存館建於原操場位置，為了保存地表破裂及巨大抬升，所以整體設計不採用樑柱結構，而是由82根長12公尺、寬2.4公尺、重約10噸的預鑄預力混凝板組成，外觀為曲線造型，技術難度極高，屬國內外首見，並榮獲多項建築獎。而地震工程教育館保留了原光復國中受損校舍，讓民眾親眼見證地震的驚人破壞力，進一步強調建築結構與安全的重要性。毀損教室旁設有由園區與「國家地震工程研究中心」共同策劃的展示館，透過互動展示，讓參觀者親手操作，學習地震工程相關知識。

國立自然科學博物館地質學組研究員蔣正興博士表示，面積上，台灣是一個狹長的小島，卻擁有高達近4000公尺的山脈，彰顯了板塊激烈擠壓、地質活動極為活躍的背景。回顧過去一百年的地震歷史，從1906年的梅山地震、1935年的新竹-台中地震，到1999年的921大地震，都發生在台灣西部，與西部的活動斷層有密切關聯，震源位於淺層，加上人口密度較高，因此對台灣西部造成了嚴重的災情。

而台灣東部是板塊劇烈擠壓的區域，地震震源分佈更廣。與西部相比，雖然東部地震更頻繁，但由於人口密度相對較低，災情相對較少。此外，台灣東北部和外海也是地震多發區，尤其是菲律賓海板塊往北隱沒至歐亞板塊的隱沒地震帶，至沖繩海槽向北延伸，甚至可能影響到台北下方，發生直下型地震，這種地震因震源位於城市正下方，危害特別大，加上台北市房屋非常老舊，若發生直下型地震，災情將非常嚴重。

除了台北市，蔣正興博士指出在台灣西部，我們特別需要關注的就是彰化斷層的影響，該斷層曾於1848年發生巨大錯動。此外，我們也需要留意西南部的地震風險，如 1906 年的梅山地震。此兩條活動斷層距今皆已超過 100 年沒活動了。至於東部，因為存在眾多活動斷層，當然也需要持續注意。

我們之所以擔心某些斷層，是因為這些區域可能已經累積了相當多的能量，一旦達到臨界點，就會釋放，進而引發地震。地質學家通常會沿著斷層挖掘，尋找過去地震的證據，如受構造擾動沉積物的變化，然後透過定年技術來確定地震發生的時間點，估算出斷層的地震週期，然而，這些數字的計算過程非常複雜，需要綜合大量數據。

挑戰在於，有些斷層的活動時間非常久遠，要找到活動證據並不容易。例如，1906年的梅山地震，即使不算久遠，但挖掘出相關斷層的具體位置仍然困難，更不用說那些數百年才活動一次的斷層，如台北的山腳斷層，因為上頭覆蓋了大量沉積物，要找到並研究這些斷層更加困難。

儘管我們很難預測哪個斷層會再次活動，我們仍然可以預先對這些構造做風險評估，從過往地震事件中找到應變之道。而 921 地震教育園區，就是那個可以發現應變之道的地方。

921 後的 25 年

在園區服務已 11 年的黃英哲擔任志工輔導員，常代表園區到各地進行地震防災宣導。他細數 921 之後，台灣進行的六大改革。制定災害防救法，取代了總統緊急命令。修訂了建築法規，推動斷層帶禁限建與傳統校舍建築改建。組建災難搜救隊伍，在面對未來災害時能更加自主應對。為保存文化資產，增設了歷史建築類別，確保具有保存價值的建築物得到妥善照料。

最後，則是推行防災教育。黃英哲表示，除了在學校定期進行防災演練，提升防災意識外，更建立了921地震教育園區，不僅作為教育場所，也是跨部門合作的平台，例如與交通部氣象署、災害防救辦公室、教育部等單位合作，進行全面的防災教育。園區內保留了斷層線的舊址，讓遊客能夠直觀地了解地震的破壞力，最具可看性；然而除此之外，園區也是 921 地震相關文物和資料的重要儲存地，為未來的地震研究提供了寶貴的資源。

堪稱園區元老，在園區服務將近 19 年，主要負責日語解說工作的陳婉茹認為，園區最大的特色是保存了斷層造成的地景變化，如抬升的操場和毀壞的教室場景，讓造訪的每個人直觀地感受地震的威力，尤其是對於年輕的小朋友，即使他們沒有親身經歷過，也能透過這些真實的展示認識到地震帶來的危險與影響。

陳婉茹回憶，之前有爸媽帶著小學低年級的小朋友來參觀，原本小朋友並不認真聽講，到處跑來跑去，但當他看到隆起的操場，立刻大聲說這他在課本看過，後來便聚精會神地聽完 40 分鐘的解說。

除了每看必震撼的地景，園區也透過持續更新策展，邀請大家深入地震跟防災的各個面向。策展人黃惠瑛負責展示設計、活動規劃、教具設計等工作。她提到，去年推出的搜救犬特展和今年的「921震災啓示展」與她的個人經歷息息相關。921 大地震時的她還是一名台中女中的住宿生，當時她儘管驚恐，依舊背著腿軟的學姊下樓，讓她在策劃這些展覽時充滿了反思。

在地震體驗平臺的設計中，黃惠瑛強調不僅要讓觀眾了解災害的破壞力，更希望觀眾能從中學到防災知識。她與設計師合作，一樓展示區採用了時光機的概念，運用輕鬆、童趣的風格，希望遊客保持積極心態。二樓的地震體驗平臺結合六軸震動臺和影片，讓遊客真實感受921地震的情境。她強調，這次展覽的目標是全民，設計上避免了血腥和悲傷的元素，旨在讓觀眾帶著正向的感受離開，並重視防災意識。

籌備今年展覽的最大挑戰是緊迫的時間。從五月開始，九月完成，為了迅速而有效地與設計師溝通，黃惠瑛使用了AI工具如ChatGPT與生成圖像工具，來加快與設計師溝通的過程。

蔣正興博士說，當初學界建議在此設立地震教育園區，其中一位重要推手是法國地質學家安朔葉。他曾在台灣指導十位台灣博士生，這些博士後來成為地質研究的中堅力量。1999年921大地震後，安朔葉教授立刻趕到台灣，認為光復國中是全球研究斷層和地震的最佳觀察點，建議必須保存。為紀念園區今年成立20週年，在斷層館的展示更新中，便特別強調安朔葉的貢獻與當時的操場圖。

此外，作為 20 週年的相關活動，今年九月也將與日本野島斷層保存館簽署合作備忘錄（MOU），強化合作並展示台日合作歷史。另一重頭戲則是向日本兵庫縣人與自然博物館主任研究員加藤茂弘致贈感謝狀，感謝他不遺餘力，長期協助園區斷層保存館的剖面展品保存工作。

前事不忘，後事之師

盡力保存斷層跟受創校舍，只因不想再重蹈覆徹。蔣正興博士表示，921地震發生在車籠埔斷層，其錯動形式成為全球地質研究的典範，尤其是在研究斷層帶災害方面。統計數據顯示，距離車籠埔斷層約100公尺內，住在上盤的罹難率約為1%，而下盤則約為0.6%。這說明住在斷層附近，特別是上盤，是非常危險的。由於台灣主要是逆斷層活動，這一數據清楚告訴我們，在上盤區域建設居住區應特別小心。

2018年花蓮米崙斷層地震就是一個例證。

在921地震後，政府在斷層帶兩側劃設了「地質敏感區」。因為斷層活動週期較長，全球大部分地區難以測試劃設敏感區的有效性，但台灣不同，斷層活動十分頻繁。例如 1951 年，米崙斷層造成縱谷地震，規模達 7.3，僅隔 67 年後，在 2018 年再次發生花蓮地震，這在全球是罕見的，也因此 2016 年劃設的地質敏感區，在 2018 年的地震中便發現，的確更容易發生地表破裂與建築受損，驗證了地質敏感區劃設的有效性。

在過去的20年裡，921地震教育園區不僅見證了台灣在防災教育上的進步，也承載著無數來訪者的情感與記憶。每一處地震遺跡，每一項展示，都在默默提醒我們，那段傷痛歷史並未走遠。然而，我們對抗自然的力量，並非源自恐懼，而是源自對生命的尊重與守護。當你走進這座園區，感受那因地震而隆起的操場，或是走過曾經遭受重創的教室，你會發現，這不僅僅是歷史的展示，更是我們每一個人的責任與使命。

來吧，今年九月，走進921地震教育園區，一起在這裡找尋對未來的啓示，為台灣的下一代共同築起一個更堅固、更安全的家園。

延伸閱讀：
高風險？ 家踩「斷層帶、地質敏感區」買房留意
「我摸到台灣的心臟！」法國地質學家安朔葉讓「池上斷層」揚名國際
百年驚奇－霧峰九二一地震教育園區｜天下雜誌

• 作者／照護線上編輯部
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主動脈瓣位於左心室與主動脈之間，如果主動脈瓣變硬、變厚，便可能無法在左心室收縮時完全開啟，讓血液無法順利通過，稱為主動脈瓣狹窄。高醫心臟血管外科主任謝炯昭醫師指出，主動脈瓣狹窄初期沒有症狀，隨著主動脈瓣狹窄惡化，可能出現胸悶、胸痛、頭暈、昏厥等症狀，嚴重可能猝死。

「針對嚴重主動脈瓣狹窄，傳統的做法是利用開心手術進行主動脈瓣置換。」謝炯昭醫師說，「傳統主動脈瓣置換手術，必須先要開胸，接上心肺機，並讓心臟暫時停止跳動，對於年紀較大或身體狀況較差的病人而言，手術風險較高。」受惠於科技的進步，經導管主動脈瓣膜置換術（TAVI）已成為解決主動脈瓣狹窄的利器。

經導管主動脈瓣膜置換術（TAVI/ Transcatheter Aortic Valve Implantation）的發展提供給患者不同的選擇。謝炯昭醫師說，經導管主動脈瓣膜置換術是從股動脈放入導管，在影像系統的輔助下，讓導管通過主動脈瓣，確認位置後，便可展開導管上的人工瓣膜，取代病變的主動脈瓣。

相較於傳統開胸手術，經導管主動脈瓣膜置換術不須讓心臟停止跳動、不須使用體外循環、傷口較小、手術時間較短、住院天數較短，對年紀較大、共病很多的患者而言，手術風險較低，可以降低術後死亡率。經過多年追蹤，目前 10 年的文獻統計顯示，經導管主動脈瓣膜的耐久性還是很不錯的。

「雖然經導管主動脈瓣膜置換術常常可以在很短的時間內完成，但是很多時候並不是所有的病例都可以那麼簡單！」謝炯昭醫師說，「畢竟高科技也是要配合適當的操作，在術前、術中、術後整個團隊都需要密切配合、小心謹慎。」

舉例來說，進行 TAVI 手術的導管大概跟原子筆一樣粗，如果高齡患者的動脈較細或硬化，便可能在手術的過程中遭遇動脈破裂、出血的狀況；也可能遇到瓣膜鈣化很嚴重的病人，在展開瓣膜後，不容易貼合，而出現不同程度的測漏。謝炯昭醫師補充「由於每個人的解剖構造都有些差異，瓣膜鈣化的狀況也不一樣，所以術前會運用電腦斷層影像、心臟超音波，評估主動脈瓣膜的結構、尺寸、鈣化狀況，做好手術計畫、選擇合適的瓣膜以及尺寸大小、決定置放的深度及面對各種手術狀況的備案。」

經驗豐富的手術團隊會在術前擬定詳盡的治療計畫，並針對各種狀況進行沙盤推演，以高雄醫學大學附設醫院為例，TAVI 團隊包括心臟外科、心臟內科、影像醫學科、麻醉科、放射師、體循師及護理師等，在各領域不同專長的密切合作下，十多年來已成功為數百位主動脈瓣狹窄的年長者完成手術，患者的心臟衰竭與生活品質皆明顯改善。「手術過程中必須隨機應變，迅速處理各種突發狀況，盡力提高成功率、減少併發症。我們也養成了好的習慣，每次完成手術後，團隊也會回放檢視手術過程，持續學習精進。」謝炯昭醫師說

謝炯昭醫師說，高醫團隊也相當重視病人瓣膜的生命週期管理，會站在病人的角度做長遠的規劃，並選擇合適的人工瓣膜和手術方式。「我們都會與患者詳細討論，盡可能讓患者了解，幫助他們做決定。例如在選擇人工瓣膜時也要評估患者預期的剩餘壽命，如果患者相對比較年輕，便得考慮十年後可能需要接受瓣中瓣手術放入第二顆人工瓣膜的狀況。如果患者未來可能會因為心血管疾病而需要做心導管手術，可以考慮選擇瓣架較短的人工瓣膜，避免擋住冠狀動脈開口而造成冠狀動脈介入的困難。」

經驗豐富的 TAVI 團隊不僅擬定詳盡手術計畫，盡力確保手術成功，做好術後照護與追蹤，同時也考慮病人未來可能的治療需求，幫助患者達到較佳的預後！

筆記重點整理

• 主動脈瓣狹窄初期沒有症狀，隨著主動脈瓣狹窄惡化，可能出現胸悶、胸痛、頭暈、昏厥等症狀，嚴重可能猝死。
• 傳統主動脈瓣置換手術，必須開胸，接上心肺機，並讓心臟暫時停止跳動，對於年紀較大或身體狀況較差的病人而言，手術風險較高。
• 經導管主動脈瓣膜置換術不須讓心臟停止跳動、不須使用體外循環、傷口較小、手術時間較短、住院天數較短，對年紀較大、共病很多的患者而言，風險較低，可以降低術後死亡率。
• 進行經導管主動脈瓣膜置換術需要留意一些併發症，例如出血、感染、血栓、心律不整、主動脈剝離、心包膜填塞、冠狀動脈開口阻塞等。經驗豐富的手術團隊與詳盡的術前規劃能夠提高成功率、減少併發症。
• 術前規劃的部分會運用心臟超音波、電腦斷層影像檢查，評估主動脈瓣膜的結構、尺寸、鈣化狀況。在選擇人工瓣膜時也要評估患者預期壽命，考慮十年後可能需要接受瓣中瓣手術放入第二顆人工瓣膜的狀況。如果患者未來可能有需要做心導管介入手術，可以考慮選擇瓣架較短的人工瓣膜避免擋住冠狀動脈開口。

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量子電腦，這項科技革新不僅在計算能力上遙遙領先，還可能徹底顛覆現有的網路加密技術。早在 2019 年，麻省理工學院（MIT）發表了一篇報告，預測量子電腦最早於 2035 年將對現有的加密技術構成重大威脅。隨著技術不斷突破，這一終局時刻已經被最新的 Y2Q 時鐘大幅提前至 2030 年 4 月 14 日。屆時，全球資訊安全將面臨嚴峻挑戰，從個人網路帳戶密碼到國家級軍事機密，皆可能成為駭客攻擊的目標。

網路安全的脆弱性

當我們在網站上輸入帳號密碼，資料會通過加密技術保護，使外界無法直接竊取。然而，這些加密方式，如今在量子電腦面前變得不堪一擊。以 RSA 加密技術為例，這是目前最常見的加密演算法，依賴於質因數分解的數學難題。傳統電腦可能需要數千萬年才能破解一個 600 位數的加密訊息，但量子電腦的運算力卻足以在短短幾分鐘內完成這一過程。這使得當前的加密系統在未來的量子時代顯得脆弱不堪。

量子電腦的威脅

量子電腦的強大運算能力來自於其特殊的量子比特（qubit）運作方式。不同於傳統電腦的二進位系統，量子電腦利用了量子疊加與量子糾纏等特性，使其能同時處理大量的數據並進行複雜計算。這也使得量子電腦在破解現有的加密演算法上具有無與倫比的優勢。尤其是秀爾演算法，它專門針對質因數分解問題設計，能將傳統電腦需要數百萬年才能完成的運算，壓縮至短短幾分鐘，極大地威脅了現有的加密技術。

解決方案：量子加密技術

面對這樣的威脅，量子加密技術成為一線希望。量子加密通訊網絡是基於量子力學原理的一種全新加密方式，利用單光子通訊確保數據的安全傳遞。傳統通訊中，駭客可以通過攔截電磁波信號來竊取訊息，但在量子通訊中，若駭客（通常稱為 Eve）試圖攔截單光子，光子的量子態將立刻改變，且這一變化是不可逆的，接收方可以立即察覺到通訊已遭竊聽。

2023 年 5 月，台灣國科會與清華大學聯合宣布，已成功研發出國內第一個量子加密通訊網絡，並在新竹進行實驗測試。這一突破性技術讓台灣在量子通訊的國際競爭中占有一席之地，也為未來的資訊安全提供了重要的防護。

量子加密的核心技術

量子加密的原理基於量子力學中的「不可複製原理」和「量子糾纏」現象。不可複製原理意味著任何嘗試複製量子比特的行為都會導致量子態崩潰，從而使得竊聽行為無法不被發現。而量子糾纏則允許兩個相隔甚遠的量子比特之間保持關聯，即便駭客攔截其中一個比特，通訊雙方也能通過比對比特的狀態來檢測出是否有外部干擾。

最為人熟知的量子加密協定之一是 BB84 協定，由兩位科學家在 1984 年提出。這一協定利用了光子的偏振特性來傳遞加密信息，並通過隨機的偏振測量，確保竊聽者無法成功攔截信息。當前的量子密鑰分發技術正是基於此協定發展而來，已被廣泛應用於量子加密通訊的實驗中。

全球量子通訊的發展趨勢

量子通訊的研究不僅限於台灣。中國早在 2016 年便發射了全球首顆量子通訊衛星「墨子號」，成功在太空與地面間進行了量子密鑰分發。這一突破標誌著量子通訊不再只是實驗室中的理論，而是開始進入實際應用階段。歐美多國也在積極投入量子加密技術的研究與發展，旨在建立更安全的全球通訊網絡。

然而，儘管量子通訊技術展現了巨大的潛力，實現大規模應用仍面臨許多挑戰。量子比特的穩定性、通訊距離的限制、以及傳輸效率等問題都亟待解決。即便如此，隨著量子科技的不斷進步，量子通訊技術有望成為未來資訊安全的基石。

結論：量子時代的雙刃劍

量子電腦帶來的，不僅是計算能力的飛躍，還對現有的網路加密系統構成了巨大的威脅。隨著量子科技的發展，我們正站在一個關鍵的十字路口：一方面，量子電腦可能徹底顛覆現有的資訊安全技術；另一方面，量子加密技術也為未來的網路安全提供了新的希望。要在量子時代中生存，我們必須迅速採用這些新技術，打造出能抵禦未來威脅的最強防禦。