如何利用宇宙粒子「渺子」，找到金字塔內的神秘大空間？──《科學月刊》

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？

綠建築標章	智慧建築標章	綠建材標章

第一招：依循 EEWH 標準，打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。

我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。

第二招：想成綠建築，必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。

在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。

在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。

在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。

等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。

第三招：智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。

在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

• 文／張之傑

和平號從新加坡駛往馬來西亞檳城途中，五月一日（週三）下午四時至五時十五分，在百老匯廳聽領航人河江肖剩的演講。所謂領航人，就是特聘隨船專家。

河江從新加坡上船，到埃及後下船，和平號負責來往機票，在船上期間不付薪酬，只免費供給食宿。河江是位研究金字塔的青年考古學家，曾獲選美國國家地理雜誌二○一三年傑出新人獎。

河江肖剩的演講，由 Abelon 即席英語、華語翻譯。河江以他自己的研究經歷為主，只有推論，沒有結論。演講過後有人提問：「從小就聽說金字塔是奴隸蓋的，是否如此？」河江回答：「是不是奴隸不得而知，只知它們吃得很好，有麵包和肉、魚，攝取的卡路里足夠幹活。」

吉薩金字塔群

五月十六日，和平號抵達賽得港。翌日我們搭遊覽車前往開羅，上午參觀埃及博物館，午餐在貫穿開羅市區的尼羅河河畔的船上餐廳用餐，然後到一家莎草紙畫店待了約半小時，接著前往參觀吉薩金字塔群。吉薩是開羅的一塊高地，海跋約六十公尺，是片小沙漠。

想不到吉薩金字塔群距離市區那麼近，車程約十分鐘就到了。這裡矗立著古王國時期第四王朝的三位法老——古夫、卡夫拉和孟卡拉的金字塔。金字塔參觀券每張一六○埃及磅，約折合美金十點五元。售券處就在最大的一座金字塔——古夫金字塔外面。

古夫金字塔

在金字塔區域，我們只在三處停留，每處半小時。第一處是古夫金字塔，也是我們唯一接近的一座。這是古希臘「世界七奇」唯一存留至今的建築，原本高一四六點五米（今高一三八點八米），古埃及第四王朝的第二位法老所建，迄今約四千五○○年。

古夫金字塔由方形或矩形石灰岩疊成，作階梯狀。其外原本包覆著一層白色石灰岩外殼，所以坡面原本是平整的。因地震和人為因素，外殼已經不存。堆疊金字塔的石塊大小不一，底部的石塊目測高約一百五十公分。過去在書上看過詳細的的數據，但百聞不如一見，只有緊挨著金字塔，才能感受那些石塊的體量及厚重。

三十分鐘一轉瞬就過去了，遊覽車將我們載到金字塔觀景台，這裡最適合眺望三座金字塔，以及幾座后妃小型金字塔。最大的一座當然是古夫金字塔，其次是中間那座，即古夫繼承者卡夫拉法老的金字塔，其頂端仍殘留著白色石灰岩外殼，藉此可以摹想三座金字塔的原貌。

雖然才五月，據導遊說，昨天開羅氣溫三十七度，今天可能更高。氣溫雖高，但因氣候乾燥，汗水一離開身體就揮發殆盡，所以很少流汗。其實最讓人受不了的不是熱，而是耀眼的陽光。即使戴著帽子和太陽眼鏡，仍然抵擋不住。炎陽使得手機的螢幕幾乎顯不出影像。

金字塔內部用了大量花崗岩。在古夫金字塔參觀時，就發現地上散佈著花崗岩碎石塊，有些一面有敲鑿痕跡，一面是石材的外皮。金字塔的花崗岩石材是從遙遠的下埃及運來的，很可能是將原始石材運到現場，再由石匠敲鑿整齊。如果以上推測正確，這些碎石塊的意義就非比尋常。不知有沒有學者這樣推測過？

遙觀結束，遊覽車把我們載到金字塔的後方，這才發現金字塔和市廛之間只隔著一條馬路！附近還有家百勝客披薩店呢！獅身人面像就是中間那座金字塔（卡夫拉金字塔）的守護神。

人面獅身像

據導遊說，當年修建金字塔時，基地前方有塊巨石，法老認為有礙觀瞻，下令移除。負責修造金字塔的大臣上奏，巨石實在太大，移除不了。法老的一位妃子就建議把它雕成守護陵墓的獅身人面像。

所謂巨石，可能是座小山崗。設計者或許將小山崗的中央部份雕成獅身人面像，其餘部份挖成低凹的平台，獅身人面像就坐落在平台上。金字塔門票包含獅身人面像。導遊帶領我們步下石階，進入低矮的、由花崗岩砌成的神殿。轉了幾個彎，登上石階，獅身人面像赫然就在眼前。

獅身人面像的正面及兩側設有圍欄，後方（屁股）則無圍欄。兩側和後方設有維修鷹架，但沒看到工人。維修工作似乎在風化嚴重的部位砌上磚狀石材。獅身人面像原本應該渾然一體，不會在某些地方包上石料。

獅身人面像雖不能靠近，但仍可看出由砂岩構成。獅身人面像四周，原本似乎有花崗岩巨石砌成的低矮圍牆。獅身人面像靠近停車場和市街一側，現築有磚砌圍牆，從牆外無法窺其究竟。

過去從畫冊上看到的獅身人面像，都是巋然獨立地俯臥在金字塔前，未曾看過連同周遭環境的鏡頭。如今我來了，我看到了，看出金字塔連同獅身人面像其實並沒遠離城市。可惜我們只有半小時，沒時間多做觀察。

張敏娟／任職輔仁大學物理系副教授兼任副教務長。《科學月刊》副總編輯。

古埃及人建造金字塔，相傳是過世的法老（國王）陵墓。金字塔陵墓基座為正方形，四面由四個相等的三角形構成。金字塔既然主要用途是為了讓法老可以安心往生，其象徵的宗教意義也相對強烈。

有座相當有名、位於埃及吉薩市的胡夫金字塔（Great Pyramid of Giza，又稱「大金字塔」、「奇歐普斯金字塔」、「古夫金字塔」），相傳是胡夫法老王死後安放墳墓的地方。目前該金字塔，是全球觀光客的愛好景點、號稱古代世界七大奇蹟之一，同時也是唯一一個依然存在於現代的奇蹟。

47 層樓高的大金字塔

這座胡夫金字塔由約 230 萬塊巨石所建成，高度約 140 公尺、底邊長約 230 公尺。科學家們相當好奇這座金字塔是怎麼蓋起來的？以現在一層樓高 3 公尺來粗估，這座金字塔約47 層樓高，實在驚人，到底4500 年前的埃及人是怎樣做到的？

若是以現代文獻推估，這座金字塔是利用20 年的時間建造而成，230 萬塊巨石除以 20 年，平均每小時需將 13 塊巨石安裝到位，且必須日夜不休。更驚人的是，古埃及學家皮特里（Flinders Petrie）於 1880~1882 年對金字塔進行了第一次精確的測量，他的報告指出金字塔外部的石壁與內部墓室的石材都被高度精準地組合在一起，石塊與石塊之間的空隙平均只有 0.5 公分。

這 230 萬塊巨石，約用了 550 萬噸石灰石、800 噸花崗岩和 50 萬噸的灰泥，當作石材。外包石塊則用打磨過的白色石灰石包起來，然後經過仔細切割。依照石材的材料，推估工人需要從採石場挖掘、再透過尼羅河運送到金字塔地點。古埃及學家提出，工人們應該是利用關鍵路徑法運送石塊。運送這些石塊時，因為沒有發現古埃及工人使用滑輪、輪子或鐵器，很可能是直接用人力慢慢移動石塊重心，以左右搖擺的前傾姿態，用人力以接力賽的方式拉過去金字塔建造地。

早期有學者提出金字塔是由大量的奴隸建造的，然近代則藉由找到建造金字塔工人的生活用品，改而認為建造者是一群優秀的工匠，而且過著不錯的生活與擁有不錯的社會地位。畢竟需要聰明的頭腦與精準計算過的設計圖，不太可能是受到日夜虐待的血汗奴隸做的，反倒是過著不錯生活的快樂工匠才比較有可能做到。

利用渺子探測金字塔內部構造

回到胡夫金字塔的內部結構，早期考古學家透過各種方式，找到了入口、王后墓室、大走廊和國王墓室等，也發現了盜墓者挖掘的通道。由於擔心古蹟倒塌，科學家盡量減少使用破壞性方式去尋找新通道。

最新的一篇發表文章，於 2017 年 11 月初發表在《Nature 期刊》，是粒子物理學家們使用渺子（muon）偵測器發現了胡夫金字塔內一個從來沒有被發現過的、跟自由女神像差不多高的超大空間。粒子物理學家們知道大氣中、由宇宙而來的大量宇宙射線中，含有渺子。而渺子可以穿透石頭。渺子是基本粒子標準模型中的輕子，與電子（electron）具有類似特性，但與電子不同的是，渺子質量約為 105 MeV/c²，約是電子質量的 200 倍。渺子帶負電，穿越物質的軌跡訊號，可以藉由渺子偵測器獲得。

只要將渺子偵測器放在金字塔周圍，等待夠長的時間，就能得知由宇宙射線而來的渺子，通過金字塔後，在哪些位置的渺子數量訊號較多、哪些較少，藉此推估出金字塔的內部結構。渺子偵測器在加速器實驗早已廣泛被使用，但是粒子物理學與考古學結合的跨領域，倒是非常特別。

這個渺子偵測器放在王后墓室的位置，可以偵測其上方空間的渺子數量。這個計畫開始於 2015 年 10 月，粒子物理學家必須設計一種渺子偵測器，只能使用電池作為長期偵測，因為偵測器放在金字塔裡面。這個研究的目的是想利用渺子偵測器替金字塔照相，照出內部結構透視圖，類似用 X 光替人類拍出骨骼、牙齒的技術。

能利用渺子偵測器替胡夫金字塔拍攝內部結構照，讓很多粒子物理學家感到很羨慕（好吧，至少我很羨慕）。渺子偵測器裡面有閃爍體，閃爍體會在接收到帶電粒子之後，產生光。光訊號透過光電倍增管轉換成電訊號，搜集電訊號就能得知渺子的通過數量，代替人眼，看見渺子訊號。這個被渺子偵測器透過非破壞性的方式偵測出來的超大空間，考古學家們對其存在的位置相當感興趣。

這個超大空間的位置，在法老墓室走廊通道的正上方，這是為了防止金字塔過重、當作金字塔的減壓室嗎？這麼長的走廊和挑高的空間，是為了放藝術品給法老靈魂觀賞用的嗎？是讓法老靈魂升到天國的通風井嗎？種種的疑惑，在發現了這件事之後，引發諸多研究聯想。

〈本文選自《科學月刊》2018年1月號〉

什麼？！你還不知道《科學月刊》，我們48歲囉！

入不惑之年還是可以當個科青

• 文／張之傑

自從一再調整時差，本來就起得早。前往開羅參觀埃及博物館和金字塔那天（五月十七日），清晨五時十五分集合，不到四時就醒了。

賽得港距離開羅約三小時車程，遊覽車迤邐排開，總共約三十輛。我們搭乘第十三車，導遊名叫那因，暱稱李小龍，個子高瘦，出身開羅大學中文系，沒到中國留過學，可是華語說得很溜。

這路程沒人自由行，少數乘客搭乘飛機前往，費用當然高得多。我們約五時四十分開車，車隊由兩輛警車開道，每輛車上還有一名觀光警察坐鎮。車隊浩浩蕩蕩地開出賽得港，不久就上了和運河平行的高速公路，直奔埃及首都開羅。

埃及博物館見聞

這天是回教的安息日（週五），一路未曾堵車，九時以前就到達埃及博物館。導遊去買門票，約耗費約半小時才為第十三車上的人買到票。一人發兩張票：門票和攝影票。門票三百埃及磅，折合美金二十元。攝影票五十埃及磅，折合美金約三點三元。錄影的話，還要另外買錄影票，每張二十美元，我們第十三車沒人買錄影票。

我們下午要去看金字塔，所以參觀博物館的時間只有兩小時。該館採語音導覽，導遊只能走馬觀花似的重點解說。除了圖坦卡門面具廳及木乃伊廳，其餘可隨意攝影，但放在玻璃櫃子裡的展品，隔著一層玻璃，難免會有反光現象。

我曾仔細看過《世界博物館．埃及博物館》，對該館並不陌生。對我來說，最感興趣的就是不許攝影的兩個展廳：木乃伊廳和圖坦卡門法老。關於圖坦卡門法老，已陸續看過不少文獻，來到他的展廳，有種說不出的親切感。

圖坦卡門是古埃及新王國時期（紀元前十六世紀至紀元前十一世紀）第十八王朝的一位法老。他只活了十八歲，生前並沒什麼事功，他的陵墓也不大，但迄今為止只有他的陵寢未被盜過。從他陵墓中出土的文物，常送往世界各國展覽，使他成為最為人知的一位法老。

圖坦卡門的陵墓

金字塔原是法老祈求永生之所，但其陪葬品一直為盜墓賊覬覦。自新王國第十八王朝的法老圖特摩斯一世起，不再修建金字塔。新王國的時期的六十多位法老，墓室都藏在一座人稱帝王谷的小山谷裡。墓室分佈山谷兩側，依地勢開鑿，用亂石堵住洞口，外面不留痕跡。

然而帝王谷的陵墓仍然幾乎都被盜過。一九二二年，英國考古學家霍華德‧卡特（Howard Carter）發現的圖坦卡門法老陵墓，三千多年來從未被盜，出土文物五千餘件，是迄今保存最完好、出土文物最多的一座法老陵墓。

圖坦卡門法老的棺槨共七層。外槨為木質，有四層。其內有三層，分別是石棺、硬木人形棺、黃金人形棺。最內層的黃金人形棺，長一點八三米，寬零點五一米。黃金人形棺上的法老兩臂相互交疊，手裡握著權杖，線刻的守護女神羽翼環繞著金棺，工藝極為精湛。

黃金人形棺內，即圖坦卡門法老的木乃伊，為科學家留下許多線索。圖坦卡門身高約一米八，有輕微兔唇。電腦斷層掃描，發現左腿先天性扭曲，左腳骨還有柯勒病（Köhler disease），即無菌性骨壞死現象，此症好發於男孩，會引起持續性疼痛，因而身體重量通常放在右腳上，導致右腳扁平足。至於右腿，發現右膝有複雜性骨折。

從圖坦卡門法老木乃伊的骨髓抽取 DNA，檢測之下發現有包括惡性瘧疾的瘧原蟲 DNA，表示他曾感染過幾種瘧疾。對比圖坦卡門之父在內的十六具木乃伊的 DNA，顯示他是近親聯姻所生。法老家族近親結婚十分普遍，法老王認為他們是神的後代，為了保持神聖的血統，崇尚近親結婚。圖坦卡門的妻子就是他的同父異母姐姐。

圖坦卡門只活了十八歲，於是死因有種種揣測。有人說他從戰車上跌落而死，或被馬踢死，有人說他死於暗殺。二○一三年二月十七日出版的《美國醫學協會雜誌》（JAMA）給出最接近真相的答案：

圖坦卡門是一位因近親通婚所生、患有多種遺傳性疾病的少年，先天足部畸形、兔唇，所以他長得並不帥，還可能常年柱拐，甚至站立都很困難。他可能死於右腿骨折導致的感染，也可能是惡性瘧疾奪走了他的性命。

張敏娟／任職輔仁大學物理系副教授兼任副教務長。《科學月刊》副總編輯。

古埃及人建造金字塔，相傳是過世的法老（國王）陵墓。金字塔陵墓基座為正方形，四面由四個相等的三角形構成。金字塔既然主要用途是為了讓法老可以安心往生，其象徵的宗教意義也相對強烈。

有座相當有名、位於埃及吉薩市的胡夫金字塔（Great Pyramid of Giza，又稱「大金字塔」、「奇歐普斯金字塔」、「古夫金字塔」），相傳是胡夫法老王死後安放墳墓的地方。目前該金字塔，是全球觀光客的愛好景點、號稱古代世界七大奇蹟之一，同時也是唯一一個依然存在於現代的奇蹟。

47 層樓高的大金字塔

這座胡夫金字塔由約 230 萬塊巨石所建成，高度約 140 公尺、底邊長約 230 公尺。科學家們相當好奇這座金字塔是怎麼蓋起來的？以現在一層樓高 3 公尺來粗估，這座金字塔約47 層樓高，實在驚人，到底4500 年前的埃及人是怎樣做到的？

若是以現代文獻推估，這座金字塔是利用20 年的時間建造而成，230 萬塊巨石除以 20 年，平均每小時需將 13 塊巨石安裝到位，且必須日夜不休。更驚人的是，古埃及學家皮特里（Flinders Petrie）於 1880~1882 年對金字塔進行了第一次精確的測量，他的報告指出金字塔外部的石壁與內部墓室的石材都被高度精準地組合在一起，石塊與石塊之間的空隙平均只有 0.5 公分。

這 230 萬塊巨石，約用了 550 萬噸石灰石、800 噸花崗岩和 50 萬噸的灰泥，當作石材。外包石塊則用打磨過的白色石灰石包起來，然後經過仔細切割。依照石材的材料，推估工人需要從採石場挖掘、再透過尼羅河運送到金字塔地點。古埃及學家提出，工人們應該是利用關鍵路徑法運送石塊。運送這些石塊時，因為沒有發現古埃及工人使用滑輪、輪子或鐵器，很可能是直接用人力慢慢移動石塊重心，以左右搖擺的前傾姿態，用人力以接力賽的方式拉過去金字塔建造地。

早期有學者提出金字塔是由大量的奴隸建造的，然近代則藉由找到建造金字塔工人的生活用品，改而認為建造者是一群優秀的工匠，而且過著不錯的生活與擁有不錯的社會地位。畢竟需要聰明的頭腦與精準計算過的設計圖，不太可能是受到日夜虐待的血汗奴隸做的，反倒是過著不錯生活的快樂工匠才比較有可能做到。

利用渺子探測金字塔內部構造

回到胡夫金字塔的內部結構，早期考古學家透過各種方式，找到了入口、王后墓室、大走廊和國王墓室等，也發現了盜墓者挖掘的通道。由於擔心古蹟倒塌，科學家盡量減少使用破壞性方式去尋找新通道。

最新的一篇發表文章，於 2017 年 11 月初發表在《Nature 期刊》，是粒子物理學家們使用渺子（muon）偵測器發現了胡夫金字塔內一個從來沒有被發現過的、跟自由女神像差不多高的超大空間。粒子物理學家們知道大氣中、由宇宙而來的大量宇宙射線中，含有渺子。而渺子可以穿透石頭。渺子是基本粒子標準模型中的輕子，與電子（electron）具有類似特性，但與電子不同的是，渺子質量約為 105 MeV/c²，約是電子質量的 200 倍。渺子帶負電，穿越物質的軌跡訊號，可以藉由渺子偵測器獲得。

只要將渺子偵測器放在金字塔周圍，等待夠長的時間，就能得知由宇宙射線而來的渺子，通過金字塔後，在哪些位置的渺子數量訊號較多、哪些較少，藉此推估出金字塔的內部結構。渺子偵測器在加速器實驗早已廣泛被使用，但是粒子物理學與考古學結合的跨領域，倒是非常特別。

這個渺子偵測器放在王后墓室的位置，可以偵測其上方空間的渺子數量。這個計畫開始於 2015 年 10 月，粒子物理學家必須設計一種渺子偵測器，只能使用電池作為長期偵測，因為偵測器放在金字塔裡面。這個研究的目的是想利用渺子偵測器替金字塔照相，照出內部結構透視圖，類似用 X 光替人類拍出骨骼、牙齒的技術。

能利用渺子偵測器替胡夫金字塔拍攝內部結構照，讓很多粒子物理學家感到很羨慕（好吧，至少我很羨慕）。渺子偵測器裡面有閃爍體，閃爍體會在接收到帶電粒子之後，產生光。光訊號透過光電倍增管轉換成電訊號，搜集電訊號就能得知渺子的通過數量，代替人眼，看見渺子訊號。這個被渺子偵測器透過非破壞性的方式偵測出來的超大空間，考古學家們對其存在的位置相當感興趣。

這個超大空間的位置，在法老墓室走廊通道的正上方，這是為了防止金字塔過重、當作金字塔的減壓室嗎？這麼長的走廊和挑高的空間，是為了放藝術品給法老靈魂觀賞用的嗎？是讓法老靈魂升到天國的通風井嗎？種種的疑惑，在發現了這件事之後，引發諸多研究聯想。

〈本文選自《科學月刊》2018年1月號〉

什麼？！你還不知道《科學月刊》，我們48歲囉！

入不惑之年還是可以當個科青