康納曼生日｜科學史上的今天：3/5

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

框架問題理應提醒我們，我們只要自動腦補就一定會犯錯。我們確實向來如此。不過「人類」這個對象不同於 AI 研究人員開發的機器人或電腦，並不會讓我們訝異到必須被迫改寫思考時的整個心智模式。相反地，一旦我們知道答案，就似乎總能找出先前被忽略、後來明顯相關的面向，就像拉扎斯菲爾德假想的《美國士兵》讀者——他們在事後發現，每一個對立的結果都同樣理所當然。

也許我們原本預期自己中了樂透之後會超級開心，結果中獎之後，卻發現自己很鬱悶，這個預測顯然很糟糕。但當我們意識到自己預測錯誤時，同時也獲得新的資訊，例如那些突然出現要借錢的親戚。於是我們會心想，如果早點知道這些資訊，就可以正確預測未來的幸福狀態，也許就不會去買樂透彩了。

因此，我們沒有質疑自己預測未來幸福程度的能力，反而只是認為我們漏掉了一些重要的東西，並且確保自己不再犯相同錯誤。然而我們卻一錯再錯。事實上，無論對於他人行為的預測失準了多少次，我們總是可以用當時未知的事情做為辯解。透過這種方式，我們掩蓋了框架問題，一再說服自己下次會做好，卻永遠都不明白我們真正錯在哪裡。

這種行為模式在動機與金錢報酬的關係中最為明顯，也最難消除。例如，實施金錢獎勵制度顯然能提升員工表現，而且數十年來，職場上大幅出現以績效為基礎的薪資制度，最具代表性的就是高階主管薪酬與股價掛鉤。

當然，員工在意的顯然不只薪水，還有內在的愉悅感、認同感，以及在個人職涯上的成長與晉升等因素，這些都會影響工作表現。

在其他條件都相同的情況下，適當的金錢獎勵可以提升個人表現——這似乎理所當然。然而，多年來有多項研究顯示，薪酬與工作表現之間的關係，實際上的複雜程度讓人難以想像。

舉個例子，最近我跟雅虎（Yahoo!）的同事梅森（Winter Mason）進行了一系列網路實驗。我們給予受試者不同的薪資，並要求他們執行各種簡單的重複性工作，例如：按照正確的時間順序排列一組車流照片，或是在矩形網格上，找出隱藏在一堆英文字母中的英文單字。

所有受試者都是在亞馬遜土耳其機器人（Amazon’s Mechanical Turk）這個外包網站上招募而來，這個網站是亞馬遜公司於二○○五年推出，原先是用來找出重複的庫存商品。現在有數百家企業使用土耳其機器人進行「群眾外包」（crowd-source），處理五花八門的各種任務，像是標示圖片中的物品、描述新聞報導的觀點，或是判斷兩種說法中哪一個比較清楚。這個網站也是招募心理學實驗受試者的一個有效方法，就像心理學家多年來在大學校園裡張貼廣告那樣，不過土耳其機器人網站的「託客」（turkers）完成一件任務的報酬通常只需要幾美分，只占了研究經費的一小部分。

我們的實驗總共納入數百位受試者，完成了數萬件任務。有些受試者完成一件任務只能得到 1 美分的酬勞，例如整理一組圖片、找出一個單字。但是，有些受試者完成相同任務卻會得到 5 美分或 10 美分。這在工資上是相當大的差異，要知道，美國電腦工程師的平均時薪只有聯邦最低工資的六倍，所以你可以預期這個工資差異會對受試者的行為產生強烈影響。

結果確實如此。我們付的錢越多，受試者離開實驗之前完成的任務就越多。我們還發現，不管工資多少，分配到「簡單」任務（每一組有兩張圖片需要歸類）的人，比分配到中等或困難任務（每一組有三至四張）的人完成更多任務。換句話說，這些都符合常理。

但接下來的問題是：雖然存在上述差異，我們發現這群受試者的工作品質，也就是歸類圖片的準確度，並不會因為工資不同而下降，即使只有正確完成才能拿到酬勞。

該如何解釋這個結果？我們並不十分確定。在受試者完成任務之後，我們問了一些問題，包括他們認為自己的工作該得到多少報酬。有趣的是，他們的回答與工作難度無關，而是取決於獲得的工資。平均而言，每件任務得到 1 美分的受試者，認為自己該得到 5 美分。得到 5 美分的認為自己該得到 8 美分，而得到 10 美分的則認為自己該得到 13 美分。

換句話說，不論他們實際上得到多少（還記得有些受試者的工資是別人的十倍嗎），每個人都覺得工資過低。大家在直覺上會認為，給予金錢獎勵就能夠提升員工的動機，但這個實驗告訴我們，即使是非常簡單的工作，工作動機也會因爲員工的權利意識提升而大幅減弱。

——本文摘自《超越直覺》，2024 年 01 月，一起來出版，未經同意請勿轉載。

2024 年總統大選，你決定好要投給誰了嗎？

或許有人心中已有答案，有人則還在猶豫。但你可能從沒和這些候選人碰過面講過話，甚至可能沒加入任何政黨。那你想過，你是怎麼決定要將票投給誰的呢？

大部分的人都是透過網路、電視、廣播以及報刊，來認識每一位看似陌生又熟悉的參選人。但不知不覺地，你可能早就落入媒體的框架中，認為螢幕中的他就是你心目中的首選。

很遺憾地告訴你，泛科學也是媒體。因此，你也早就陷入泛科學的鏡花水月之中啦！不過，本篇也會告訴你逃離媒體框架的方法，但你又真的會想逃離嗎？

什麼是框架？媒體怎麼製造框架？

先來看看這張照片，裏頭有一位美國大兵和一名戰俘，你看到這張相片時的感受是什麼呢？我看到的是一個和平的畫面，即使對方是戰俘，美國大兵仍主動餵敵方俘虜喝水，把對方當人看。

但事實真的是如此嗎？其實這張照片是被截取過的，還調整了色調，在美聯社的報導中，完整的照片是這張。旁邊還有一位士兵拿著槍抵著俘虜的頭。我想和平感應該完全消失了吧？

如果你以為故事只到這邊，那就錯了。當大家都在譴責有心人士故意只擷取半邊，刻意誤導群眾時。有網友發現把照片放大，可以看到槍口處很模糊，但俘虜本身的輪廓卻相當清楚，說明兩者的景深不同，很可能槍口並沒有抵在俘虜頭上，而是在一段距離外將槍口指向地面。

若這是事實，就有可能是攝影師刻意透過借位的方式，來拍出一張聳動具有話題性的照片。可惜的是，事實的真相，或許只有現場當事人才知道了。這種大眾只能乖乖被媒體牽著鼻子，隨著片面資料，根據視角不同出現 180 度又 180 度的髮夾彎，你我應該都似曾相識。

在大眾傳播學領域的術語中，這稱為新聞框架（News Framing），指的是新聞媒體通過改變報導問題，來影響人們的態度和行為，說白話一點就是「選擇性報導」。

此概念源自於人類學家格雷戈里．貝特森（Gregory Bateson）在 1954 年的一篇論文：遊戲與幻想的理論（A Theory of Play and Fantasy）。在論文中，他提到框架是一組互動訊息的空間和時間邊界，奠定了人們在社會科學領域使用框架概念的基礎。到了 1974 年，歐文．高夫曼 (Erving Goffman) 在框架分析：經驗組織論（Frame analysis: An essay on the organization of experience）一書中，解釋人們如何在他們的經歷中建構和組織意義，正式將框架的概念帶到跨領域學科，並持續受到後人關注。至今約 50 年的時間，該書引用次數已超過 4 萬次，相當驚人，也是我讀傳播研究所時最喜歡的理論。

除了新聞的畫面材料外，標題也是塑造框架的一大利器。當人們閱讀標題時，就會提前預期內容與標題主旨是相同的。若有不合適的標題，又或是出現在錯誤位置的標題，也容易讓讀者產生錯誤的聯想，甚至造成刻板印象或是種族歧視。

你現在看到的是美國《人物》雜誌在 911 事件 10 周年所發行的紀念刊物，專題關於 10 位在出生前父親就因 911 事件死亡的孩子。雜誌標題是「9/11 的孩子」，配圖是一張白人女孩的照片。

接下來我們看另一本雜誌的封面，這是美國《新聞週刊》2010 年 1 月份的刊物。標題是「賓拉登的孩子」，下方列了許多與恐怖攻擊相關的文章，配圖則是一張黑人男孩的照片。

當這兩張封面圖分別出現時，我們只會被斗大的標題吸引，預設「9/11 的孩子」可能會有感性的被害者故事，而「賓拉登的孩子」可能會有較多恐怖攻擊相關的內容。

但不知不覺中，大腦可能將圖片與標題做聯結，產生看到白人小女孩就等於天真無辜，看到黑人小男孩就等於具有潛在暴力風險的錯誤印象。

或許雜誌的編輯們當初都沒注意到這背後的隱含的種族歧視，但更進一步來說，這也為其他媒體提供了機會，可以將這兩張圖放在一起，創造另一個框架來證明美國存在隱性的種族歧視。沒錯，就像是我現在正在做的事。

從這兩個例子就可以看出，媒體總是能善用心理學的手法，讓我們的大腦不知不覺中掉入陷阱，只看見媒體想讓你看見的事。

但為什麼，我們總是輕易落入這種框架中呢？

為什麼我們常落入框架之中？認知偏誤如何影響決策？

從框架概念延伸出的框架效應是一種認知偏誤的現象，指的是人們會根據選項的描述來進行決策，思考和決策就像是受限在框架內。

「框架效應」起源於 1979 年，當時心理學家阿莫斯·特維斯基和丹尼爾．康納曼，正在研究人類是否會因為情境不同做出不理性的決策。透過實驗和嚴謹的數學模型，他們提出提出前景理論（Prospect theory），理論認為，不同人對於獲利和損失發生的機率高低，在心理感受上是不同的，也導致人們往往做出「不理性」的風險決策。這項研究成果讓丹尼爾‧康納曼在 2002 年獲得諾貝爾經濟學獎。

在一個情境中，當你可以用不同的陳述方式來呈現邏輯結論相同的狀況時，框架效應就有可能發生。想像一下，有一位病人正在糾結是否該動手術，而醫師告訴他，手術後一個月內的存活率是 90%，那麼大概大部分的病人都會同意執行手術。但如果醫師和病人說的是，手術後一個月內的死亡率是百分之 10%。那可能會有更多的病人選擇拒絕手術。

我們的大腦發生了什麼事？為什麼總是掉進框架之中？包括框架效應在內的認知偏誤都和行為決策有關，並涉及很複雜的認知歷程以及行為變化，很難用一兩個神經迴路完全解釋。但目前認為認知偏誤與大腦前額葉以及邊緣系統的連結有關。

媒體帶風向還有另一個關鍵，就是他們知道如何吸引你的注意力。聳動的標題，配上血腥暴力色情且超乎常理的內容總是能獲取讀者注意力，激發人類的原始慾望跟恐懼。這些由內在深層動機產生的注意力，和大腦的神經傳導物質多巴胺有關。多巴胺刺激大腦的獎賞迴路，控制我們被與生存有關的初級獎賞吸引（Primary rewards）例如食物、性、母愛。

講到這邊，我們已經知道我們有多容易掉入框架，接下來最重要的問題，就是我們究竟有沒有辦法，逃離這個框架？

要怎麼打破框架？我們有辦法逃離這些限制嗎？

很難，但不是不可能。不用擔心，我們先分別從觀眾和媒體的角度來談談。

從觀眾的角度出發，我們獲取知識的方式，已經從以前的閱讀整本書籍，變成看 10 分鐘的統整影片、圖文懶人包，或是請 AI 直接回答。這不只是大家常說的「現代人專注力下降」，其中一個原因，還包含我們前面提過的，我們的大腦被設計成很容易切換注意力投注的對象。越短越有重點的東西越能吸引注意力，也成為了網路短影音興起的流量密碼。

此外，比起生硬的教科書或是科學理論，讀者對有趣且具故事性的題材更有興趣。但說到這了你也肯定知道，框架更容易從主觀修飾跟挑選過的故事中誕生，而不是那些客觀且全面的科學理論。當然啦，科學研究也有 cherrypicking 跟過度詮釋甚至造假的問題，這我們之後再談。

身為觀眾的我們也很難為，總是被迫透過有限的資訊在有限的時間內做出決定，沒有接觸框架外的機會。舉例來說，如果告訴你一杯 600 毫升的大杯飲料要 100 元，你可能覺得很貴。此時如果告訴你中杯飲料 90 元，但容量只有一半的 300 毫升，你可能就會覺得：「欸，買大杯好像滿划算的。」殊不知不論是 90 或是 100，都遠遠高於市場價格。這就是有名的錨定理論，選舉時也是同樣的道理，就像大家說的「爛是比較出來的」或是「從裡面挑一個比較不爛的」，如果你覺得 B 候選人比 A 候選人還要爛很多，我們就會說服自己 A 候選人好像不錯。

講完讀者視角，我們換個角度，從媒體出發。框架往往是媒體刻意製造的，而讀者就像是受困在城牆內的人民，想要逃離，門都沒有。眾所皆知，放眼國內外，許多媒體都具有財團背景，因此媒體有可能會偏頗報導來為金主謀求利益。就算沒有背後金主直接下指導棋，媒體也明白暴力、血腥、煽情、炒作，與有話題性的假新聞有市場，因此故意誇大或扭曲事實來提高收視率／曝光點閱率也相當常見，被演算法控制的 YouTube 或臉書粉專、IG、Tiktok 帳號更是如此。

既然接觸外在資訊就會被潛移默化，那要逃離框架，我們只能放棄觀看任何媒體了嗎？恰恰相反，可以看看楚門，或是尼歐，或是炭治郎，即使他們身處在虛假的世界中，卻因為好奇、懷疑與不放棄追隨真相，最終脫離了那個禁錮自身的牢籠。

當然，我也不知道我們是不是身處在外星人的社會實驗中。但至少，我們可以透過以下方式來突破偏誤的框架：多看些沒有被濃縮的書籍資料、請教專家、勇於提出假說與不同立場的人討論、交換意見，以及最重要的——永遠保持好奇、開放與健康的質疑，這不只是對外來的資訊，對自己的立場跟態度更是如此，如此便能大幅降低資訊過於偏頗而出現錯誤的機會。

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