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關於科學寫作的那些事:如何用文字駕馭繁瑣的科學知識?

活躍星系核_96
・2018/02/02 ・4416字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 550 ・八年級

  • 作者 / 楊雅如
    曾擔任環保基金會研究員,目前是斜槓主婦,網路寫作者。
準備好要開始寫作了嗎?圖/Pexels @pixabay

前科學生涯 (Science Careers) 雜誌編輯吉姆・奧斯丁(Jim Austin) 寫過一篇很有意思的文章,鼓勵科學家轉行寫作。他說,科學家已經具備了閱讀和理解科學文獻的能力,至於寫作嘛,大家都多少會一點。全職作家不僅工作時間自由,又能兼顧生活與家庭,還不受地域限制,多好!

話是這麼說沒錯,但你心裡可能還是會想:「這聽起來很不靠譜啊……」

——你的直覺沒錯。這其實只是開篇的小幽默,奧斯丁在後續文章中明白地指出科學寫作並不像大家以為的那般容易:正如其他寫作類別一樣,科學寫作也需要長期磨練,需要專注、決心、勇氣、甚至天份,而且競爭激烈。對於受過科學訓練的人來說,門檻也許稍低一些,他們比一般人更容易弄懂要寫的內容,並且能獨立進行科學項目的調研。儘管如此,寫作者仍然需要持續研讀最新論文,參與學術研會,不斷自我訓練,跟上科技發展最前沿的腳步。

當然,以上嚴格標準是針對以科學寫作為職業目標者;一般的科學研究隨筆、科普短文也並非高不可攀,其實只要有興趣、並且掌握基本原則,中學生就可以開始練習寫了。

科學寫作:就從身旁的電器開始吧!

「寫作是付諸文字的思維。只要你想得清楚,就能寫得清楚。」——威廉・津瑟

可以先從最簡單的練習開始,例如描述一樣家電用品是如何運作的,透過書寫的過程,把已經知道的整團概念整理成清晰的邏輯演繹。中途如果遇到模糊不清的部分時,可以翻閱電器說明書、問人、或者上網查,務必弄清楚了再繼續寫。盡量採用線性敘述,一句接著一句、每一句都往前拓展一步,然後一路走下去,如此一來再複雜的電器也難不倒你。

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習慣創意文學的人,要特別留意避免寫出雕飾華麗的句子或晦澀的隱喻,虛實交錯會擾亂讀者的理解過程,直接而淺白則有助於專注。反覆練習,直到你能自然運用這種筆法,即可進入下一階段——科學散文。

正式開始寫作前必須思考自己的目標觀眾(target audience)。圖/Alexas_Fotos@pixabay

在這之前我想先談談「目標讀者」分析。為了抓準內容的難度與風格,下筆之前要先揣摩不同年齡、教育程度者吸收知識的能力,如果目標讀者是普羅大眾,實務上可以將難度設定在高中三年級左右,高三學生經過將近六年的中學自然科教育,大致能掌握科學領域中的基礎詞彙,寫作者不用一邊介紹最新的天文發現,還要一邊忙著解釋什麼是萬有引力和大氣壓力。

初寫者常常把讀者想像成不懂事的小孩,而不經意用上高姿態說話,這種語氣很容易令人感到厭煩,誰喜歡聽長輩說個沒完呢?不論內容如何簡化,千萬不可以輕視讀者,要把他們預設為跟你一樣擁有聰明而好奇的心靈,如此寫來才能真誠而有趣。

現在,你正準備好要開始寫一篇科學散文

散文與論文最大的不同在於文學性,也就是對於細節的處理方式。學術論文發展至今已經形成固定格式,所呈現的內容過度簡化了研究者在實驗中的摸索歷程,以致於有許多重要訊息難以被表現出來,使讀者誤以為從提問、假設、 實驗到得出結果的方向總是必然,而高估其研究結果,或是忽略某些會干擾結果的外在變因。

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巧的是那些被捨棄的細節恰恰是科普作家最感興趣的部分——錯誤、糾結、困境與掙扎,這之中所揭示的是科學真相在複雜世界中更完整的脈絡。因此高明的科普文章有時候比正式論⽂文更有價值,畢竟真實世界本來就是一張張相互交織的網。

再大的知識,都得從一個狹窄的事實寫起,不要第一句話就把人趕跑。這個狹窄的事實必定是讀者已經知道的,比如日常⽣生活中的一個現象或體驗,最好跟⼈人有關,可以是你自己,也可以是另一個人,這麼一來就有了說故事的元素,以推動故事前進的技巧把整個來龍去脈鋪展開來。

科學散文的表現形式多變,其中美國醫學作家柏頓・盧薛 (Berton Rouech)以「偵探小說」的方式為人所知。圖/bluebudgie@pixabay

美國醫學作家柏頓・盧薛 (Berton Rouech) 就擅長以偵探小說的手法寫艱深的醫學知識,他的故事通常從某個人患了了不知名的病開始,循線追蹤神秘病因,最終真相大白。讓我們一起來看看其中一篇文章的開頭:

”1944年年9月25日,星期一早上大約8點鐘,一位衣衫襤褸、漫無目的的好人倒在了哈德遜車站附近的人行道上。一定有很多人注意到了他,但他獨自躺在那裡好幾分鐘,神智不清。他由於腹部痙攣而蜷縮者身子,痛苦地發出嘔吐聲。

之後一名警察出現了,若不是彎腰仔細打量這位老人,警察還以為意碰上一個醉漢。大早上在這個區域遇見醉倒的離浪漢是常事。但是他的這個想法並沒有持續,這位老人的鼻子、嘴唇、耳朵還有手指都是天藍色的。“——摘錄自《醫學神探・十一個藍人》

一個尋常的日子,出現一件不尋常的事——變成藍色的人,盧薛運用敘事的懸疑性技巧,在文章一開始就緊緊吸引住讀者,之後故事要再講下去就不是難事了。

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另外有些作家會以第一人稱描述的手法撰寫文章、讓自己親自參與其中,例如科學記者喬許.佛爾 (Joshua  Foer)在2012年出版的《記憶人人hold得住:從平凡人到記憶冠軍的真實故事》這本書,即以他自己參加記憶大賽奪得冠軍的真實故事為主軸,帶領讀者探究人類大腦的記憶之謎。

科學記者喬許.佛爾 (Joshua  Foer)則是擅長以第一人稱描述,引人入勝。圖/By Christopher Michel @flickr

許多精神醫學方面的科普著作也都以親身經歷寫成,像是英國作家大衛·亞當  (David  Adam)《停不下來的人:強迫症自救指南》、美國作家史考特.史塔索(Scott Stossel)《我的焦慮歲月》等, 兩本故事的精彩程度都不輸小說。

  • 筆者曾經懷疑自己有強迫症和焦慮症,讀完之後豁然開朗,比起這兩位傑出作家,我的症狀太輕微了,他們都能把人生過得精彩,我還怕什什麼呢。如果你也有相同煩惱,不妨可以試著閱讀看看。

親身經歷的書寫可以拉近與讀者的距離,但是也不能只單純地放任自己的情感,還是要有所節制、維持理性風度。人的回憶會隨時間而扭曲,有些忽略了、有些放大了、有些甚至記錯,以第一人稱寫作尤其容易被影響,所以需要謹慎評估記憶材料的忠實性。

資料收集很重要

我試著講述能讓人們從甲地到乙地的故事,我不是指故事要有頭有尾,而是指讓他們可以瞭解某個主題。——喬許.佛爾

即使是單篇散文,也要幫助讀者在認知上前進,哪怕只是一小步,這也是科學寫作最重要的任務。當甲地到乙地所跨越的距離遙遠時,作者需要調度更多資源,首先會面臨的就是大量的文獻。目前科學界最普及的語言仍是英語,最新的研究報告都是用英語寫成的,科學作家必須能獨立閱讀英文,甚至以英文說、寫,才能順利展開調研工作。就拿我寫這篇小文章為例,如果只看中文,那材料真是太少了。

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閱讀文獻之外,長篇著作也經常涉及訪談,或與相關機構的聯繫,這些工作都必須在寫作之前規劃妥當。資料收集得越豐富,寫作時越能更好地發揮,然而時間和預算都有限制,不能無止盡發散,從收集資料到內容撰寫都要收斂範圍,一方面節省精力,另方面則有助於聚焦主題,把那些互搶風頭的精彩片段留給下一本書吧!

科學寫作,不是現在才出現的

當你終於進入科學寫作的疆界,正從山腳下一路摸索往上爬,也許你會想看看這片土地的歷史全景,在連綿起伏的地勢中尋找前人留下的山峰與低谷。

科學給人一種創新和未來感,讓人理所當然地以為科學寫作是屬於現代世界的活動;但事實上,這是一派歷時悠久、高度成熟的文體。科學寫作最早可以追溯至西元前三世紀的希臘文化,當時人類掌握的科學知識還不多,所以科學著作的目標讀者是所有識字的人——雖然可能也沒幾個,但凡只要是能識字的人,都應該能讀懂歐幾里得所寫的《幾何原本》,不需要特別去想「普及」這件事。

1660年英國皇家學會在啓蒙運動的核心之地——倫敦成立,當時人類所累積的科學知識已經相當豐富了,但在皇家學會裡的科學家們仍不滿足於此、盡可能的想辦法理解有關於自然萬物的「所有」知識;包含羅伯特・波以耳 (Robert Boyle)、艾薩克・牛頓 (Isaac Newton)等等。為了幫助科學家們彼此交流,皇家學會鼓勵他們將研究結果以較為淺顯易懂的方式寫出來,發表於學會期刊(這份期刊一直延續至今)。科學寫作在這一階段的普及目標是不分領域、所有受過訓練的科學家。

英國皇家學會成為科學寫作在啟蒙時期的重要推手,鼓勵學著們將研究結果以較為淺顯易易懂的方式寫出來。圖/@wikimedia

二次大戰前後,美國主流雜誌開始出現以描述自然或科學內容為主體的散文,瑞秋.卡森(Rachel Louise Carson) 的第一本書《海風之下》出版於1941年,以極富文學技巧的敘事風格描寫海洋生物活動。而後在美國新聞潮流影響下,科學寫作逐漸向報導文學靠近,積極關注社會議題,甚至影響經濟與政治決策,卡森的最後著作《寂靜的春天》亦為代表作品之一。

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十九世紀末,法國昆蟲學家法布爾 (Jean-Henri Casimir Fabre) 前後耗費四十多年寫出巨作《昆蟲記》,一共十冊,直到今天都還是科普類的暢銷書,啓發無數人對自然與昆蟲的熱愛。

  • 筆者特別推薦第五冊:螳螂的愛情,看看母螳螂如何在完成人生大事後一口吃掉公螳螂。
法國昆蟲學家法布爾 (Jean-Henri Casimir Fabre)的郵票。

來到二十一世紀的現在,人類所發現的科學知識已如宇宙般浩瀚,再聰明的人也難以一己之力悠遊其中,我們比任何時代都需要優秀的科普作家來為我們轉述、解讀萬物。此外,教育的普及也讓人們更習慣、也更期望以科學的視野觀看世界,我們想知道大腦如何運作影響情緒、病毒感染的機制是什麼、氣候變遷的原因和後果,還有社會現象背後的統計數據等等。

科學觸角已經進入幾乎所有非虛構主題,不論你寫什麼,都無法避免引用科學知識,採用科學邏輯與方法進行推論,更要有本事不落入偽科學的陷阱。科學逐漸成為所有非虛構作者必備的素養,這種素養還包括對科學侷限的認知。以「生命」這一主題為例,除了生物學上的探索外,我們還需要兼及哲學、宗教、人類學等多方面的理解,才能更接近真實全貌。科學知識幫助我們解讀複雜的世界,但也絕不是全部。

延伸閱讀:

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  • 瑞秋.卡森 《海風之下》、法布爾《昆蟲記》
  • 柏頓・盧薛《醫學神探》
  • 大衛·亞當《停不下來的人 : 強迫症自救指南》史考特.史塔索《我的焦慮歲月》
  • 喬許.佛爾《記憶人人hold得住》

參考資料:

  • 威廉・津瑟《寫作法寶:非虛構寫作指南》
  • Deborah B., Mary K., Robin M. H. 「 National Association of Science Writers’ Field Guide for Science Writers. 」 *Oxford University Press*, USA, 2005.
  • Jim Austin “Science Writing and Editing” *Science*, 2011.
  • Ian T. “Science writing: how do you make complex issues accessible and readable?” *The Guardian*, 2012.
  • llana Y. “From the Editor: 83.1 Evolution of Science Writing.” *Yale Scientific Magazine*, 2010.
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作,泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡,乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生;但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視,那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」(IPF),其預後往往不太樂觀,確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先,我們得先破解一個迷思:肺纖維化並不是單一疾病,而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」,腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象,患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕,像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是,IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化,是兩種完全不同的概念。

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IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉 / 圖示來源:shutterstock

肺部為何會變成「菜瓜布」?

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布?這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織,就是肺部間質組織(interstitium)的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍,包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下,肺部損傷後會啟動修復機制,並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內,這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號,導致負責修復工作的「纖維母細胞」(fibroblasts)被過度活化,進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織,最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現,這個過程之所以棘手,在於它是一個「惡性循環」,肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ,它們相互加乘,演變成難以阻斷的強大破壞力。

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雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸,特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外,患有自體免疫疾病(如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎,)的患者,他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人,必須特別警覺。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。/ 圖示來源:shutterstock

打斷惡性循環的挑戰,為何只對抗「纖維化」還不夠?

面對這個不可逆的疾病,醫學界長年束手無策,直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥:Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺,首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而,這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望,卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看,這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題:既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊,那麼,我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略,從而更有效地打斷這個惡性循環?

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找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題,科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素:磷酸二酯酶 4B(PDE4B)

為什麼鎖定它?讓我們看看它的「雙重作用」機制:

  1. 關鍵位置: PDE4B 同時存在於免疫細胞(與發炎有關)與纖維母細胞(與纖維化有關)當中。
  2. 作用機制: PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP(環磷酸腺苷) 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
  3. 雙重抑制: 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性,細胞內的 cAMP 就不會被分解,濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞,同時產生抗發炎抗纖維化的雙重效應。

簡單來說,鎖定並抑制 PDE4B,就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程,有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來,全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗,我們相信,在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後,期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

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最後,我們必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手,雖然現有的治療手段能延緩惡化,但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織,因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。/ 圖示來源:


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差點震垮葡萄牙的里斯本大地震,震出地震研究的新視角——《愛因斯坦冰箱》
商周出版_96
・2019/08/21 ・2372字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 559 ・八年級

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生長在臺灣的我們對地震向來不陌生,歷史上哪一次地震對人類文明影響最大呢?恐怕非 1755 年里斯本大地震莫屬,那一次的地震不僅差點震垮葡萄牙這個老牌的殖民帝國,引發了最早的地震學研究,更讓方興未艾的啟蒙運動得到一個施力點,撼動西歐傳統宗教道德合一的傳統。

特別是這場大地震深深地吸引了一位年輕普魯士學者的目光,我們依稀可以在幾十年後他精心完成的哲學體系中聽到這場大地震的餘音。

1755 年的銅雕,表示里斯本大地震後,所發生的火災及被海嘯摧毀的船隻。圖/wikimedia

1755 年 11 月 1 日早上 9 點 40 分左右,一場劇烈的搖晃持續了 3~6 分鐘,許多房屋應聲而倒。這天是天主教的諸聖日,所有的信徒必須到教會參加彌撒,所以當天教堂裡擠滿了信徒。這場驚天地動里斯本市中心被震出了一條約五公尺寬的巨大裂縫,但可怕的災難尚未結束。

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大地震後約四十分鐘後,接續三波的大海嘯席捲里斯本,摧毀了碼頭和市中心;禍不單行的是,地震引發的大火延續了五天才被撲滅。而整個南葡萄牙也都遭到非常嚴重的破壞,連大西洋沿岸如北非、英國、愛爾蘭都遭到海嘯的襲擊。光是里斯本的死亡人數就可能高達九萬人(當時里斯本人口約二十七萬),里斯本 85% 的建築物被毀,很多珍貴的資料也被大火焚毀,最可惜的莫過於達伽馬的詳細航海記錄。

國王若澤一世(Jose I)以及皇室成員在日出舉行彌撒後就離開了里斯本,逃過了一劫。被國王視之為股肱之臣的梅羅(後來受封為龐巴爾侯爵)聘請很多建築物和工程師來重建里斯本,不到一年,里斯本就恢復了盎然生機,而這些新建物特別注重防震的設計。

現在里斯本的市中心龐巴爾下城是抗震建築的最早實例之一,建築的特徵就是龐巴爾籠(gaiola pombalina),它是一種對稱的木格框架,可以分散地震力量;此外還有高過屋頂的牆,可以遏止火災蔓延。龐巴爾侯爵曾讓軍隊在周圍遊行,以模擬地震來測試建築物。里斯本市中心的廣場現在還矗立著若澤一世的騎馬銅像,俯瞰著重建的里斯本城。

若昂一世銅像。圖/wikimedia

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龐巴爾侯爵是個富有科學精神的人,除了進行重建外,還照著順序,一個一個教區地進行諮詢;他的問題包括:地震持續了多久?地震後出現了多少次餘震?地震如何產生破壞?動物的表現有否不正常?水井內有什麼現象發生等。

這些問題的答案現在還存放於「葡萄牙國家檔案館」(National Archive of Torre do Tombo)。藉著這些資料,現在的地震學家估計里斯本大地震的規模達到 9,震央位於聖維森特角(Cabo de Sao Vicente)之西南偏西方約 200 公里的大西洋中。這算得上是現代地震學的濫觴了。

這場大地震影響的不只是葡萄牙,而是整個歐洲的知識界。對後世影響最大的首推英國的約翰.米歇爾牧師在地震之後所寫的論文:《關於地震成因以及地震現象的觀察》(Conjectures concerning the Cause and Observations upon the Phaenomena of Earthquakes)1一文。他在這篇論文中提出地震會擴散,就像水波在池塘擴散一般,是一種波動現象。而且他還主張地震的波動在遇到地層的斷層時,波傳播的方面會隨著改變。

米歇爾甚至嘗試尋找震央,並且認定震央在大西洋,所以他懷疑地震後的海嘯是由於地震引起的。但是談論到地震的成因,他可就錯得離譜了,他認為是地殼的水與地心的火相遇形成高壓的氣體所造成的。

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現代地震學直到十九世紀的愛爾蘭科學家羅伯特.馬萊(Robert Mallet)在 1862 出版的《1857 年拿坡里大地震:觀測地震學的第一原則》(Great Neapolitan earthquake of 1857: the first principles of observational seismology)才算是真正成為一門科學。

馬萊用實驗以及收集的資料推測 1857 年發生在義大利拿波里地震的震央在地表下九哩。地震學這個英文字「seismology」正是馬萊所創造的。

地震波與芮氏地震規模

地震:岩體受到黑色箭頭的力,開始在黑框區域內變形累積能量,並且變形。累積能量超過岩體強度,岩體沿著箭頭方向作相對位移,釋放累積能量。圖/商周出版提供

十九世紀末,德國物理學家埃米爾.約翰.維舍特(Emil Johann Wiechert) 發現地球表面的岩石密度和地球平均密度之間存在著一定差異,隨即提出地球有一個質量極大的鐵核的結論,他也是史上首位地球物理學教授。而他的理論被他的學生賓諾.古登堡(Beno Gutenberg)發揚光大。古登堡在 1914 年提出了地球有三個分層的結論。

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維舍特的另一個學生宙依皮瑞茲(Karl Bernhard Zoeppritz)提出的 Zoeppritz 方程式是連結 P 波(primary wave)與 S 波(次波,secondary wave)的重要關鍵。

P 波意指首波或是壓力波(pressure wave)。在所有地震波中,P 波傳遞速度最快,因此發生地震時,P 波會最早抵達測站並被地震儀記錄下來,這也是 P 波名稱的由來。P 波的 P 也代表壓力(pressure),來自於其震動傳遞類似聲波,屬於縱波的一種(或疏密波),傳遞時介質的震動方向與震波能量的傳播方向平行。

S 波的速度僅次於 P 波。S 波的 S 也可以代表剪切波(shear wave),因為 S 波是一種橫波,地球內部粒子的震動方向與震波能量傳遞方向是垂直的。S 波與 P 波不同的是,S 波無法穿越外地核,所以 S 波的陰影區正對著地震的震源。

至於地震的成因,則是直到 1906 年舊金山大地震後,美國科學家哈里.菲爾丁.芮德(Henry Fielding Reid)提出彈性回跳理論(elastic-rebound theory)才有具體的答案。因為地殼為彈性體,受到應力行為時,會不斷地變形並且累積應變能量,當應變能量累積到超過岩體中弱面強度時,岩體就會沿著此弱面滑動造成地震震波。

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芮氏地震規模最早則是在 1935 年由兩位來自美國加州理工學院的地震學家芮克特(Charles Francis Richter)和古登堡共同制定的。規模相差 1,代表振幅相差 10 倍,而所釋出的能量則相差約 32 倍。人類對地震的了解隨著物理學的發展而不斷增加,但是直到今天,我們還是無法準確地預測地震。

注釋

  1. 出處:Philosophical Transactions, li. 1760

——本文摘自泛科學 2019 年 8 月選書《愛因斯坦冰箱》,2019 年 7 月,商周出版。

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