宇宙這麼大，渺小如塵埃的我們還有價值嗎？

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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• 作者／施奇廷｜東海大學應用物理學系 

起源

從 1920 年「羅梭的萬能機器人」（Rossum’s Universal Robots，通稱R.U.R.）登上舞台以來，「機器人」這個概念，一直是科幻作品中的常客。機器人「具有人的形象，而（在某些方面）具有比人類更強的能力」的設定，一直刺激著人類的想像力：能力強大卻又聽命於人類的忠實僕人；或是領悟到自己其實可以取代人類，成為下一代的地球霸主？樂觀的期待與被反噬的恐懼，向來是欣賞以機器人為主題的科幻作品的兩大樂趣。不過近十年來「人工智慧」（Artificial Intelligence）與「機器人學」（Robotics）的發展速度超乎預期，上述本來只存在於科幻作品中的兩面議題，突然變得不是那麼遙不可及。

提出「機器人學」這個名詞，並將理論系統化的，並不是工程領域的學者，而是科幻小說大師艾薩克‧艾西莫夫（Isaac Asimov），這個詞現在已經成為工程界對機器人科學的正式名稱，是一個從科幻對科技「逆輸入」的有趣案例。生於俄羅斯的艾西莫夫的本行是就科學家（專長是生物化學），曾經任教於波士頓大學醫學院，不過後來因為全力投入寫作，不再進行一般學者的教學研究工作，但是波士頓大學仍然保留他的職位。他所接受過的嚴謹科學訓練，也反映在作品中。1940 年，年方 19 歲的艾西莫夫就發表了第一篇機器人短篇小說「小機」（Robbie，收錄於短篇小說集「我‧機器人」），開啟了「機器人系列」的序幕。

法則

「人類製造的機器人結果反過來支配人類」這個命題可說是充滿「為何要搬磚頭砸自己的腳」的矛盾，因為人類絕對可以在一開始設計、製造時就預防這件事發生。不過睽諸人類科技發展的歷史，這種矛盾其實一直存在，也不斷發生，目前我們面臨的「核能科技的發展衍生的核子大戰威脅」、「高度工業化生產導致環境污染」，以及「大量使用石化燃料導致全球氣候變遷」這些問題，都是現在進行式。

不過「人類依照自己的形象打造的仿人類」又有點不同，高功能的機器「外型像人」這件事，足以引起人類的「科學怪人情結」，讓人類會對機器人的發展保持高度的戒心，在此思考下，1942 年時，艾西莫夫在他的作品中，比照「牛頓運動學三定律」的規格，揭示了「機器人三定律」：

一、機器人不得傷害人類，也不能坐視人類受到傷害

二、在不違反第一法則的前提下，機器人必須保護自己的安全

三、在不違反第一與第二法則的前提下，機器人必須執行人類的命令

這三大法則是在機器人出廠時，就內建於其軟硬體內，絕對不容違反。如果讀者是「理科人」的話，大概會覺得這三大法則邏輯簡單明瞭，簡直無懈可擊，在此控制下，機器人應該可以成為人類最忠實的僕人，無須擔心他們會叛變了。

有趣的是，在艾西莫夫的機器人短篇小說中，幾乎都是在探討「會引起三大法則的缺陷、迷惑、矛盾的可能情境」，所以幾乎每篇小說都會產生一個「精神錯亂」的機器人。這些小說非常有趣，推薦喜歡「燒腦型作品」的讀者一讀。

這個系列作品的內容其實也部分反映了人性：人也是又內建「道德基準」（moral norms），能進行邏輯思考的動物，但是即使最理性冷靜的人，也是會碰到兩難的困境，例如著名的「電車難題」：「一輛失控的列車在軌道上急馳，在軌道上有五個人即將被碾過，你剛好在鐵軌的轉軌器旁邊，只要扳動轉軌器，就可以把列車轉向另一條軌道，但是另一條軌道上有一個人，本來不會有事，因為你將列車轉軌而會被碾斃，在這個狀況下，你到底要不要將列車轉軌呢？」幾十年來這個問題引起了許多哲學以及倫理學、社會學的廣泛討論。事實上，自動駕駛汽車（除了不具有人形之外，其實也算是機器人的一種）的設計就必須把這類情境納入考量。

就筆者的「理科腦」來看，這些矛盾的起因是「機器人定律與人類的道德準則是定性的，而實際情境卻是定量的」。例如兩個人類同時對一個機器人下命令，而這兩個命令互相矛盾，那麼這個機器人到底要聽誰的？這時候機器人必須對下命令的兩個人做出「定量上的評價」，決定執行哪一個命令。這個結果導致「機器人可以（必須）評價人類，將人類分出等級」，之後又會衍生出更多的問題…

1985 年時，在機器人系列故事四十餘年的發展之下，艾西莫夫被自己的筆下的故事逼得追加了一個「第零定律」，位階在原來的三定律之上：「機器人不得傷害『整體人類』，或坐視『整體人類』受到傷害。」，這下子定律的規格從「牛頓三定律」變成了「熱力學的零＋三定律」了，不愧是正統派科學家出身！這個第零定律跟之前一樣，從邏輯上看起來也很合理，但是這又造成機器人必須評價「整體人類」的福祉是什麼，由於第零定律凌駕於第一定律之上，因此視情況機器人是可以為了避免整體人類受到傷害，而去傷害甚至殺死個人的，最後可能會演變成「機器人為了整體人類好而接管、控制人類社會」的反烏托邦結果。

不過或許是因為「機器人叛變」這個展開實在太過顯而易見，而且因為可以塞進許多動作場面而成為影視作品愛用的題材，艾西莫夫的機器人作品中對這方面反倒是著墨不多，而是將關心的焦點放在「機器人是否能在三定律的規範下，活出自己的人格？」這個主題的代表作，就是獲得 1976 年「雨果獎」與「星雲獎」雙料大獎的中篇小說「雙百人」，後來在 1992 年由令一位作家羅伯特‧席維伯格（Robert Silverberg）擴充成長篇小說「正子人」；這個故事也在 1999 年改編為電影「變人」，由已故的喜劇泰斗羅賓‧威廉斯（Robin Williams）主演。

說實在的，想要瞭解「機器 → 人形機器 → 機器人 → 人」的演進與思辯，而又沒有很多時間與耐性的讀者，看這一本就夠了。

分流

前面花了相當的篇幅講了艾西莫夫的機器人觀，除了這個「大師典範之外」，其實幾十年的科幻與娛樂文化演變下來，機器人也了更多的樣貌。

好萊塢電影與日本動漫畫，是目前全球影視娛樂的兩大主流，當然兩者還是有一段差距，好萊塢挾其資金、人才、技術的實力，最為強勢；不過「小本經營」的日本御宅文化，在全世界的影響力也逐年提升，對好萊塢電影也產生了不小的影響。它們對於機器人這個主題的處理，有很大的不同。以下分成不同的機器人類型討論，不過要先說明的是，以下的分類有些是好萊塢電影擅長的題材，有些則是日本動漫畫的偏好，但是其實並沒有這麼涇渭分明，大部分在兩邊都有出現，只是多寡有別。

一、近未來，覺醒的機器人，成為人類之敵——好萊塢電影的機器人，跟艾西莫夫的機器人類似，是外型、尺寸都比照人類，並且具有不同程度的人工智慧。不過如前所述，好萊塢電影中的機器人有許多都是扮演「人類之敵」的大反派，完全不受艾西莫夫「機器人三定律」的節制，最經典的例子就是「魔鬼終結者」系列，劇中的機器人存在的目的就是用來追殺人類——可說是把「機器人三定律」完全反過來看就行了。這些機器人的背後是由一個名為「天網」的人工智慧，也可以說是個不具人形的機器人，本來是美國研發的國防電腦系統，後來這個系統產生自我意識，並且判斷人類才是「世界最大的威脅」，於是就發動核戰毀滅人類，並且持續掃蕩殘存的人類反抗軍，並且派遣機器人穿越時間回到過去殺害反抗軍領袖的母親以斬草除根。

相對於艾西莫夫小說中以「機器人三定律」來節制機器人的能力，以消除人們的「科學怪人情結」，努力讓人類社會接受機器人；「魔鬼終結者」系列是反過來喚起觀眾的「科學怪人情結」，再加上「末日電影」的背景設定，來營造危機感與戲劇性，然後在人類與機器人的對立下順理成章的大打出手，「拳腳與槍砲齊飛，鮮血共煙硝一色」，讓本來是「低成本 B 級動作片」的「魔鬼終結者」成為娛樂性與思想性兼具的成功作品。就這個視角而言，「駭客任務」中的架構與設定，以及成功的要素也頗有共同之處。

二、遙遠的未來，機器人已經融入人類社會，共同面對更廣闊的星際世界——上述這種「人類與機器人的衝突與生死戰」的背景通常發生於「近未來」，故事舞台跟現代有相當程度的重疊，機器人進入生活的正面與負面效應，都比較能引起觀眾的代入感。如果是以「遙遠的未來」為背景，機器人與人類之間的「磨合陣痛期」已經過去，像是兩大名門「星際大戰」與「星際爭霸戰」，人類的足跡已經遍佈銀河系，見識過各種稀奇古怪的外星生命體，機器人也早就已經成為人類好伙伴，甚至被視為跟人類同等的存在了。

三、機器人是人類肉體的延伸，力量的放大器——另一方面，日本動漫畫作品中的機器人，除了早期的「原子小金剛」是走「真人的大小與外貌，且具有人工智慧」的路線以外，主流是象徵「人類力量的延伸」的「巨大機器人」類型。這種機器人不具有人工智慧，而是搭載操作界面與作業系統，由人類駕駛員來操作，相當於扮演其大腦的角色。以早期的名作「無敵鐵金剛」而言，所標舉的主題是「如果人類透過機器取得了巨大的力量，將會成為神？還是成為惡魔？」，這類作品有別於西方「機器如何變成人」，而是「人類與機器合為一體」的概念。

機器人是吸引目標觀眾目光的賣點，也是贊助或出資廠商販賣模型玩具的獲利神器，導致許多巨大機器人動畫作品一味強調機器人造型帥氣而不注重劇情內涵，被譏為「為了販賣玩具所製作的 30 分鐘廣告片」，不過由於出資者只要求「機器人玩具賣得好」，對於內容不太有興趣干涉，反而讓創作者有揮灑的空間，出現了「長濱忠夫三部曲」、「機動戰士鋼彈」等名作。1995 年的「新世紀福音戰士」，把前述「人類與機器合為一體」的概念推到極致，駕駛員是透過神經系統直接與機器人（稱為 Evangelion，簡稱 EVA ）「同調」連結，以精神力取代操縱桿與按鈕，直接操控 EVA——不過其實 EVA 與其說是機器人，「生化」味更重一些，劇中還曾出現駕駛員與 EVA 機體「完全融合」的情節。

四、機械化的人類——人與機器的關係，除了「機器→人形機器→機器人→人」這條路線外，也有反方向的路徑：由於疾病或受傷而失去部分身體功能的人，利用科技的力量改造身體，恢復正常的功能，甚至更為強大，這種被部分改造的人類稱為「改造人 Cyborg」（cybernetic organism），結合了「模控學」與「有機體」兩個字，也有人翻譯為「生化電子人」、「半機械人」，後來乾脆直接音譯為「賽伯格」。其實許多現實世界的人類已經多多少少變成改造人了：義肢、人工水晶體、心律調節器、人工關節等等，人們已經普遍可以接受為了維持身體機能以侵入性的方式改造部分器官，未來可以預見改造的範圍與精密程度必定會逐漸提升。

在這個「人體改造」的延長線上，我們可以看到像「機器戰警」中，殉職的員警被改造並且復活來執行正義，「鋼鐵人」受傷後在自己的胸腔裝了一個反應爐，成為裝甲動力服的能量來源；日系作品方面，有「無敵金剛 009」（後來改名為「人造人 009」，少了一股中二的氣勢）、「假面騎士系列」（真人演出的特攝片），這些作品中，並非前述因為疾病或受傷而修補人體，而是為了培養「征服世界用的超級士兵」，而將人體改造成具有超越一般人能力的戰鬥道具。

與「機器人覺醒為人類、或自覺為超越人類的存在」的方向相反，在「改造人」這條線上會出現的問題則是「當人類持續被改造，被機械取代的部位越來越多，會不會因此變成『不是人類』？這個轉變的界線何在？」也是非常值得探討的問題，也讓「改造人」這類的作品更具有思想上的深度。

近年來日本動漫畫與好萊塢合流的作品逐漸增加，「攻殼機動隊」與「戰鬥天使艾莉塔」是其中翹楚，都是以「改造人與人類的分界線」，以日本原創的動漫畫作品為主題，結合好萊塢的資金與技術的大製作電影，都獲得了相當程度的成功。

交會

本文以包含小說、電影、動漫畫等科幻作品的角度來看「機器人與人」之間的關係。雖然不是從真實世界的科學與技術來進行嚴謹的探討，不過在「機器人與人」這個主題上，科技與科幻的發展路徑其實亦步亦趨、互為因果：如同艾西莫夫的「機器人學」與「機器人三定律」對真實世界的機器人科技有極大的影響一般，科幻的想像有可能成為引導科技發展的路標；相對的，科技的發展當然也會墊高科幻作品的根基。

前文我們看過了幾種「機器人與人」的類型作品：從機器人變成人、機器人與人共存、機器人與人合體、從人變成機器人。這幾種模式，各自以不同的視角來刺激我們思考「人到底是什麼」這個問題。從數十年來這個主題的科幻作品的發展看來，不論是從哪個角度切入，最後都指向一個共同的交會點：人類的大腦。

「正子人」中的機器人主角「安德魯‧馬丁」要爭取在法律上被認可為「人」，其起點是他的「正子腦」產生了類似人腦的感情、創造力、以及自我意識的自覺，在其兩百年的生涯中，他的「鉑銥合金正子腦」的運作模式與人腦越來越接近，應該可以通過任何像「圖靈測試」這種「能分辨人腦與電腦差別」的考驗。而他克服爭取成為「人」的最後阻礙的方式是：改造他那相對於人腦幾乎算是不朽的正子腦，讓它像人腦般會逐漸老化與死亡，終於取得了「人」的資格。

另一方面，「從人變成機器人」的這條路上，也是以「大腦是不是原裝貨」來作為人類與機械的分界點。身上的器官怎麼更換都沒關係，但是這個人的「自我」（identity）只存在於大腦的神經元之間的連結以及在內部儲存以及傳送的資訊中，如果大腦被換掉、或是內部的資訊消失了，這個人也將不再存在。更激進的說法是，連大腦的「硬體」都不重要，只有內含的資訊才是「人的本體」，所以只要能夠把腦內的資訊保留、複製下來，人將可以成為不朽的存在，就像「攻殼機動隊」的主角草薙素子，拋棄了已經多次改造的肉身，以及還是「原裝」的大腦，將腦內資訊轉進網路中，只要這個網路仍在運作，這組來自草薙素子大腦的資訊仍存在於這個網路中，她就相當於取得了永生。

回到現實世界，「人工智慧」與「腦科學」正好也是目前最熱門、進展也最快的科技領域，前者致力於「讓機器除了強大的計算與記憶能力之外，還能像人腦一樣能進行複雜的思考」，後者則是要「瞭解大腦如何學習、記憶、創造，以及人類的自我意識從何而來」，這兩個領域發展的進程與細節跟科幻作品當然不會一模一樣，但是在大方向上，「科學」與「科幻」實在有驚人的相似之處，最後兩個領域也有可能交會在同一點上。

看看社群網站的自動審查機制，以及電子商務網站的推薦系統，極權國家用來監控人民的社會科技體系，「不具人形的機器人」正逐漸接管我們的生活。也許在我們的有生之年，就可以看到這些科幻名作中的情節在現實世界中發生，至於人與機器人之間的關係，是對抗、共生、還是融合？人類社會未來的流向，仍然掌握在人類手上嗎？再不嚴肅思考這個問題，或許很快就會來不及了。

• 作者 / 陳瑞麟｜中正大學哲學系教授，對於理解我們生存的自然與社會世界有高度的興趣，相信理解世界最好的方式是結合哲學與科學。

什麼是「科學哲學」？哲學家心中的科學哲學，與科學家心中的科學哲學是一樣的嗎？想了解科學哲學，首要的問題就是「科學是什麼」，為此我們需要一個分類人類活動的認知理論，再建立一個科學哲學理論，才能完整地回答這個問題。而在 19 世紀前，科學和哲學尚未分家，科學就是自然哲學；到了 20 世紀後，也仍有許多科學家對哲學深感興趣，並將其科學／自然哲學思考寫入科普著作中，展現他們的科學哲學思考。

筆者是個科學哲學的專業研究者，每年都會在哲學系開設相關課程，也經常有理工與社會科學系的同學來選修。根據經驗，歷來修過這堂課程的同學大致有兩種反應：一種在課業表現上優於哲學系同學；另一種則逐漸地消失在課堂上。

我沒有機會調查後者的反應，但我猜測可能是教學內容與他們預先期待的有所落差，也許他們心目中的科學哲學不是哲學系課堂所授的模樣？

你心中的科學哲學是什麼？

或許科學哲學有兩種？一種是哲學家的科學哲學，另一種是科學家的科學哲學。兩者的思想並非截然不同，而是密切相關，只是關注的重點略有不同。

科學家透過測量、觀察、實驗、數學、模擬、計算等各種科學方法，發現自然的定律或機制，並建立科學假說與理論來認識與理解我們生存的世界。

然而，這些科學方法通常運作在抽象符號或數量上，它們表示什麼意義？揭示了什麼樣的世界實況 （reality）？科學家必須提供說明與詮釋，而他們的詮釋構成自然哲學的傳統。

哲學家一方面想認識與理解我們生存的世界，另一方面則對科學家的活動與詮釋深感好奇，雙重興趣使他們採取比較迂迴的路線。

那便是透過閱讀、分析、反思，比較過去與現在科學家的種種理論、思想、活動來了解科學，從而認識、理解並反思科學所揭示與詮釋的世界，甚至進一步建立哲學家自己的世界觀，形成了今天所謂的「科學哲學」。

哲學家的科學哲學

科學哲學的首要問題是「科學是什麼」，其反面則是「科學不是什麼」，兩者共同蘊涵了「科學與非科學」的區分。

很多科學家十分在意非科學的從業者，例如占星者或算命者，偽稱自己的行業是科學，因此如何分辨科學與偽科學就成了科學哲學的一個核心任務。

哲學家波普（Karl Popper） 用「可否證性」 （falsifiability） 來定義「科學性」，主張能被否證的理論或假設才有資格成為科學。

但我們又該如何否證一個科學假設呢？只要找到一個反例就行了，例如「所有生物體都由細胞構成」的假設，會被一個「不是由細胞構成的生物體」否證。

然而，做為科學性定義的「可否證性」本身會不會有反例？就像我們似乎無法找到反例，以否證宇宙起源的大霹靂 （Big Bang） 假說？反過來說，如果現代占星家承認自己的預測可以否證，是否就可以被列入「科學」的行列之內？

事實上，我們很難透過一個簡單的定義來回答「科學是什麼」。

回答任何「 X 是什麼」的問題總是免不了分類系統的建立，例如在科學上我們想回答「現代智人 （homo sapiens） 是什麼」就得了解關於「人種、人屬、人科」的分類與相關理論。

回答「科學是什麼」的問題亦然，我們甚至需要一個「分類人類活動的認知理論」，並建立一個科學哲學理論，才能完整地回答這個問題。波普的可否證性也不是一個簡單的定義，而是一個系統性的否證論。

科學進展到現在已經發展出一個龐大的系統，包含大量形形色色的知識，諸如假說、理論、定律、模型等，以及產生那些知識的種種方法和工具，還有建立與應用知識的活動或實作，概括了探索、說明、解釋、預測、實驗、模擬、干預、控制、改造等，並構成一個複雜而長遠的歷史，發生過革命性的變遷。

如果我們想徹底了解「科學是什麼」，就得探討上述各個主題，也就是科學知識的本質、科學方法的本質、各種科學活動的特性、科學的歷史演變等，其相應的名目就是「科學方法學」、「科學知識論」、「科學實作的哲學」、「科學史的哲學」等，這一切構成了「科學哲學」這門領域的內容。在這方面，國內已經有不少紙本書籍與線上文章能供讀者參考，可見文末的資訊欄。

進行哲學思考的科學家

在 19 世紀之前，科學和哲學尚未分家，科學就是自然哲學。

專業的科學哲學也是建立在 19 世紀末如馬赫 （Ernst Mach） 、龐加萊 （Henri Poincaré） 、杜恩 （Pierre Duhem） 等科學家手上，然後在 20 世紀上半葉發展成一門專業，至今已有 100 多年的歷史。

雖然今日多數在思考、談論、教學、研究科學哲學的人是哲學家，但這並不意味科學家沒有貢獻。 20 世紀之後仍有許多科學家對哲學深感興趣，他們經常將自己的科學／自然哲學思考寫在其科普著作中，形成一個深厚的傳統，例如：

• 海森堡 （Werner Heisenberg） 的《物理學與哲學》（Physics and Philosophy: The Revolution in Modern Science）
• 薛丁格 （Erwin Schrödinger） 的《生命是什麼？》（What Is Life?）
• 莫納德 （Jacques Monod） 的《偶然與必然》（Chance and Necessity: Essay on the Natural Philosophy of Modern Biology）
• 道金斯 （Richard Dawkins） 《自私的基因》（The Selfish Gene）
• 維爾澤克 （Frank Wilczek） 《萬物皆數》（A Beautiful Question: Finding Nature’s Deep Design）和《物質之輕》（The Lightness of Being: Mass, Ether, and the Unification of Forces）
• 葛林 （Brian Greene） 的《眺望時間的盡頭》（Until the End of Time: Mind, Matter, and Our Search for Meaning in an Evolving Universe）

然而對於專業科學家來說，他們更感興趣的是「世界的起源」、「物質的起源」、「生命的起源」、「心智／意識的起源」、「語言的起源」、「宗教信仰的起源」等在傳統上屬於形上學 （metaphysics）^[註]的問題，他們企圖透過各個相關的科學理論推論並回答。

不管答案的依據是什麼，他們的思想和論述都超出了科學的界限，進入哲學的層次，換言之，科學家此時在作科學哲學、科學形上學。

臺灣的科學哲學

其實臺灣同樣也有科學家在進行哲學書寫，例如天下出版社「科學文化」書系的幾位策劃人林和、李國偉、周成功等寫作的科普譯書導讀，又如物理學家高涌泉的《科學人：非物理不可》與他在《科學人》雜誌中的長期專欄「形上集」，以及免疫學家楊倍昌更偏向學術性的科學哲學作品《變遷：生醫實驗室的知識拼圖》，並與臺灣的科學哲學家對話。

筆者相信這些臺灣的科學家，在「科學家的科學哲學」上，已經提供可資學習的典範，期待透過《科學月刊》的引介，臺灣未來有年輕一代的科學家走上哲思之道，持續發展本土科學家的科學哲學。

註解

• 哲學的核心部門，研究最根本與最抽象的「存在」、「實在」、「世界」、「時空」、「範疇」、「物質」、「心智」、「個體」、「共性」等概念的哲學。

尋找更多科學哲學的資訊

筆者已經在網路上刊過一些介紹性的文章，以下分成三部分提供資訊，希望有興趣的讀者能按圖索驥，以探索更多科學哲學內容。

一、關於科學與偽科學的區分問題

• 陳瑞麟，〈【科哲絮語】占星學的巫術性與科學性〉，《想想副刊》， 2018 年 4 月 29 日。
• 陳瑞麟，〈【科哲絮語】怎樣才算是科學？或者，一門學問的科學性程度有多高？〉，《想想副刊》， 2018 年 11 月 4 日。
• 陳瑞麟，〈第三問  如何寫自然哲學與科學史？科學編史方法學的問題〉，《人類怎樣質問大自然》，八旗文化， 2020 年。

二、科學哲學的理論與歷史：

• 陳瑞麟，《科學哲學：理論與歷史》，群學， 2010 年。
• 陳瑞麟，《科學哲學：假設的推理》，五南， 2017 年。
• 陳瑞麟，《人類怎樣質問大自然》，八旗文化， 2020 年。
• 陳瑞麟，〈當代科學哲學的發展〉，哲學新媒體， 2021 年。
• 線上《華文哲學百科》「科學哲學」部分現有的每個詞條。

三、科學家的科學哲學：

• 陳瑞麟，〈科學家的哲學思考，探討世界起源的科普書寫──《眺望時間的盡頭》〉，故事 StoryStudio ， 2021 年。
• 林義宏，〈科普能改變文化？中正陳瑞麟破解科普書籍暢銷秘訣〉，人文・島嶼， 2021 年。

• 〈本文選自《科學月刊》2021 年 8 月號〉
• 科學月刊／在一個資訊不值錢的時代中，試圖緊握那知識餘溫外，也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。