康德誕辰 │ 科學史上的今天：4/22

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

本文轉載自中央研究院「研之有物」，為「中研院廣告」

• 採訪撰文｜田偲妤
• 美術設計｜蔡宛潔

於瞬息萬變社會中的指引——政治哲學！

在政治學中，除了以實證方法研究政治行為的政治科學，還有一個奧妙的政治理論領域，當中的政治哲學如同北極星般，指引人們探索政治活動所涉及的公共生活基本價值。中央研究院「研之有物」專訪院內人文社會科學研究中心曾國祥研究員，與我們分享政治哲學的使命與魅力，原來哲學並不虛無，我們的生活與信念皆與哲學息息相關！

哲學有什麼魅力令思想家前仆後繼地研究？

你對哲學的認識是什麼？如果在哲學前加上「政治」兩字，又會想到什麼？走進曾國祥研究員位於中研院人文社會科學研究中心的研究室，在滿室哲學書籍、康德（Kant）與霍布斯（Hobbes）畫像的陪伴下，「政治哲學」的迷人之處在談話間表露無遺，同時傳遞一位政治思想家對生命的焦慮與感動！

談起當初是怎麼走上哲學研究的道路？曾國祥從自己的大學生活說起，年輕的他對課業並不感興趣，在風景優美的東海大學校園中過著「由你玩四年」的生活，直到當兵後才開始認真思索未來。

回憶起當初被哲學感動的原因，出自羅馬哲學家西塞羅（Cicero）的一句話：「哲學是為死亡做準備」，在人類有限的生命中，什麼會讓生命更有意義？曾國祥在哲學世界裡找到答案，儘管在研究過程中面臨深層的焦慮，他依然賭上歲月、樂此不疲，為留下不朽著作而持續努力。

退伍後的曾國祥先後在臺灣大學政治學研究所、倫敦政經學院政府學系取得學位，回國後在中山大學政治學研究所任教十多個年頭。選擇在中研院展開新的學術生涯，源自想留下著作的初衷。

曾國祥環顧滿室書籍，期許自己的著作能成為其中一份子，哪天即使身體離世，著作將成為生命的延續，每被翻閱一次，自己就活一次。

究竟政治哲學有什麼迷人之處，讓政治思想家願意窮畢生心力投入？講到最愛的政治哲學，曾國祥眼神發亮，以生動的比喻帶領我們體會哲學的使命與魅力。

使國家發展方向不致迷失的定向作用

今日我們似乎很難在日常生活中遇見哲學家或政治思想家，但有一種人見人愛的物品讓我們每天都與政治哲學相遇，那就是你錢包中的鈔票！

無論是新臺幣 100 元上的孫中山、美金 10 元上的亞歷山大・漢彌爾頓（Alexander Hamilton），還是日幣 1 萬元上的福澤諭吉，都是歷史上著名的政治思想家。在他們建構的思想理論中，一個現代國家的藍圖在眾人面前展開。

曾國祥以「支柱」比喻政治哲學的重要性，在國家面臨巨變時，政治哲學提供一種信念，成為支持國家發展的關鍵秩序。儘管我們時常感嘆政治哲學畫出的理想藍圖抵不過現實世界的殘酷，但政治哲學的「定向」（orientation）作用依然不可忽視。

什麼是康德派哲學家所強調的「定向」呢？曾國祥以「北極星」的比喻來為我們說明：

政治哲學傳遞的理念有定向的作用，宛如一顆指引方向的北極星，雖然我們永遠到達不了北極星，但至少可以檢驗並確定我們是往正確的方位前進。

因此，雖然理想與現實存在落差，但問題或許不是出在政治哲學本身，而是這個世界還不夠好，尚待我們發揮理性的力量，持續改善眼前的困境，往我們心目中理想的藍圖邁進。

東西方哲學思想共通的人性價值

身為近代西方重要的哲學家之一，康德提出的「人性尊嚴」、「道德主體」、「道德自律」、「永久和平」，成為可推溯出現代民主國家、聯合國的核心理論，更是今日流行的「正義論」的論述源頭之一。

臺灣作為一個民主國家，認同的民主價值也可見到康德思想的身影，我們相信每一個人皆是擁有自由平等權利的主體，人與人之間應相互尊重，秉持己所不欲勿施於人的同理精神。

上述思想看似源自西方，其實在東方的儒家思想中也可找到相似內涵。曾國祥的研究之一便是將深植於臺灣的儒家文化與西方自由主義進行融通，發掘臺灣特有的民主價值，進而產生與其他政權的對話基礎。

曾國祥指出，跨越文化隔閡的對話基礎在於找到「共同人性」，例如康德的「道德自律」與孟子的「本心」都提及人性善良的一面。

孟子廣為流傳的「孺子將入井」故事講述人普遍有「惻隱之心」，看到孩子即將掉入井中，通常會立即出手相救。這種不帶任何利益考量，發自內心覺得應該做的想法，便是康德所謂「道德自律」、人的自我立法，這也是讓民主成為可能的重要價值觀來源。

在多元社會中，我們如何取得道德共識？

「道德自律」讓我們看到康德式的道德規範中屬於「對」（right）的範疇，就是在公共生活中具體呈現的「權利」（rights）。道德自律作為法律的依託，關注的是人性尊嚴、平等對待、相互寬容、尊重差異，以及享有與他人相容的最大可能限度自由等基本人權，這關乎到當今盛行的「正義論」，也是形塑「自由主義」的主軸。

此外，還有另一不容忽視的道德範疇叫作「善」（good），是社會長時間發展出的倫理、習俗、歷史、宗教等價值觀。這樣看來「善」和「對」都很重要，為什麼正義論學者卻主張「對優先於善」（The priority of the right over the good）呢？曾國祥為我們解惑：

「『善』在私領域中相當重要，是形塑圓滿人生所不可或缺，但現代社會是一個價值多元的社會，人們不容易在宗教或倫理等價值觀上取得共識。當代自由主義者堅信我們可以達成共識的道德價值在於：每個人皆擁有平等的人性尊嚴，有『權』為自己的人生做出選擇。」

有一個思想實驗可以說明此論點，試試隨機街訪 10 名路人的宗教信仰，有人可能參加過媽祖繞境、跟月老求過姻緣、家裡做生意拜關公，也可能是虔誠的基督徒或伊斯蘭教徒。人們可能擁有不同的宗教信仰，但在民主社會中有一點卻是相同的，那就是我們尊重每個人有信仰不同宗教、發表不同言論的自由。

近期掀起各界波瀾的「#MeToo 運動」同樣也是正義論的實踐，儘管社會倫理提醒你反抗的對象是有複雜利害關係的老闆、長輩或同事，但保障基本人權的集體共識成為受害者最堅強的後盾，讓人們鼓起勇氣發出「不能就這樣算了」的正義怒吼！

此外，更多以「正義」為名的運動如雨後春筍般冒出，例如居住正義、轉型正義、環境正義等，正義一詞已成為政治論述的主導概念，更是公共政策的議論焦點。

無限制的權利可能造成什麼問題？

正義論學者德沃金（Dworkin）有一句名言：「權利是王牌」，指出國家不應剝奪人們自主選擇實現生命計畫的自由，不過曾國祥提醒，正義論的「權利優先」儘管有其正當性，卻不宜無限上綱，否則將發生關起門來當聖人的情形，使人完全與現實世界脫鉤。

依照康德式的道德規範來看，每個人有權選擇想過的人生，你可以做一名樂在工作的拚命三郎，也可以做一名窩居在家的躺平族，不論選擇好壞都該予以尊重。然而這樣的平等理念過於抽象，尤其面臨社會資源分配等公共議題時，多數人很難接受自己的付出被他人坐享其成。

想像一下，康德式的道德規範就如同一座名為正義的天空之城，還需要更多元的思想來讓理論接地氣。曾國祥認為，黑格爾（Hegel）的思想正是充實康德理論空洞處的最佳材料之一。

想了解康德和黑格爾的不同？首先，我們先來想想以下這則問題，看看你是康德派或黑格爾派。

以下請曾國祥老師為我們揭曉答案：

於充滿衝突的社會中立足，「中庸」是種解方？

哲學家是米若瓦的貓頭鷹，只有在夜幕低垂的黃昏才展翅高飛。 ──黑格爾

曾國祥是不折不扣的黑格爾迷，對他來說，黑格爾讓哲學家化身智慧女神的貓頭鷹，對文明危機做出適時的診斷。此外，黑格爾追求「和解」的精神，也幫助曾國祥思索如何在困境中跟世界、社會、家庭和自己和解，進而產生創造新局的契機。這也讓他的處事態度走上「溫和派、穩健派」（moderate）路徑，類似儒家提倡的「中庸之道」。

今日我們對中庸一詞的褒貶不一，誤以為中庸就是沒有立場的牆頭草，事實上，中庸指的是不偏不倚、過猶不及的處事態度，在亞里斯多德（Aristotle）與儒家的思想中，都被視為重要美德，對東西文化發展和人類思維方式，產生深遠影響。

秉持和解與中庸之道看似退讓，卻是真正試圖化解衝突、推動進展的務實作法，而這不僅是一種處事態度，還是臺灣在國際間立足的生存之道。

就曾國祥的觀察，臺灣作為一個被海洋環繞的島國，時空環境的瞬息萬變促使人們必須不斷調適來自各地的勢力與文化，同時也須留意與美、中等周遭大國的經貿與外交關係。因此，現今無論哪個政黨，只要是重視實踐智慧的政治人物，通常會以溫和、適中的態度審時度勢，試圖在各種衝突的價值之間尋求平衡。

在曾國祥看來，儒家的忠恕精神與中庸之道、西方的自由主義都已在臺灣社會體現，臺灣繼承的儒家思想已與自由主義相互融合，與中國崛起後建立的「政治儒學」以及在現行政治佈局上所推動的一帶一路、孔子學院等大一統天下體系截然不同。「如同黑格爾所言，這裡就是羅德島！」曾國祥對於臺灣民主價值的珍視在言語間展露無遺。

未來他將持續書寫臺灣的自由主義傳統，更將研究視野擴大至晚近流行的天下論述，思索超越國家界線的世界倫理問題。

政治哲學看似虛無縹緲，卻是現實主義的烏托邦，實際上是從一個非常高的高度在關注整個政治世界的價值演變，探索政治可行性的界線。

曾國祥娓娓道來最後一項政治哲學的使命，他不只依著北極星的指引，更跳上羅德島的土地，持續往更深遠的政治理論知識視域前進！

里斯本大地震不只讓自然科學家開始思索地震的物理成因，更在歷史上產生廣泛且深刻的影響，特別是在哲學思想層面上。

地震是天譴？紅燈區安然無恙，教堂倒光光

自古以來，基督教會就習慣將天災，尤其是地震，視為神對罪人的懲罰，但很諷刺的是在這一次地震中，妓院林立的紅燈區損害不大，反倒是許多宏偉的大教堂被地震、海嘯給毀了，許多虔誠的信徒彌撒中在倒塌的教堂中遇害。

四年後，伏爾泰（Voltaire）寫了小說《憨第德》（Candide, ou l’Optimisme）便大大地嘲弄了傳統的宗教信仰，他尤其對萊布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）及他的樂觀主義，特別是萊布尼茲在著名的《神義論》（Essais de Theodicee sur la bonte de Dieu, la liberte de l’homme et l’origine du mal）中「世界是眾多可能的世界之中最好的，因為上帝會選擇最好的一個」的主張，毫不留情地加以挖苦訕笑。而比伏爾泰更年輕也更激進的法蘭西哲學家，如狄德羅（Denis Diderot）等人，則藉著編寫百科全書來宣揚惟物主義與無神論。

日爾曼哲學的新典範

當時在遙遠東方有一位剛出道的年輕學者伊曼努爾．康德（Immanuel Kant）正努力地思索地震的成因，三十年後他更完成宏偉的哲學體系，取代了萊布尼茲的哲學，成為日爾曼哲學的新典範。

1724 年，康德出生於東普魯士的柯尼斯堡（現今俄羅斯的加里寧格勒）。1740 年，他進入柯尼斯堡大學就讀，很快地對自然科學產生濃厚興趣。他在邏輯與形上學教授馬丁克努特曾（Martin Knutzen）的指導下，學習傳統的萊布尼茲-吳爾夫哲學以及牛頓的力學系統。1746 年，康德因父親身故而中斷學業，離開柯尼斯堡到鄉村擔任私人教師。

潛沉九年之後，康德於 1754 年回到柯尼斯堡大學。此時他的創造力如同火山爆發，他首先發表一篇討論「地球因受月球對地球引力影響自轉速率將日益趨慢」的精彩論文，接著又發表一篇「從牛頓力學來探討地質現象」的文章。隔年三月他更出版了巨著《自然通史和天體理論，或者根據牛頓定律試論整個宇宙的結構及其力學起源》（Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels, oder Versuch von der Verfassung und dem mechanischen Ursprunge des ganzen Weltgebaudes nach Newtonischen Grundsatzen）。

康德在書中解釋太陽系如何從一團氣體雲依照牛頓力學原理產生旋轉，逐漸變成扁平狀而最終形成行星。雖然這個構想最早是由瑞典的科學家伊曼紐．斯威登堡（Emanuel Swedenborg ）在 1734 年提出的，但卻是康德形成條理清晰的學說。

1796 年，偉大的數學家拉普拉斯侯爵也獨自提出相同的學說，所以被稱為「康德-拉普拉斯星雲假說」。不過出版康德這本書的出版社倒了，印好的書被債主拿去抵債，最後大多被收進倉庫然後付之一炬，康德成名的機會就這樣淪為泡影。

1755 年秋天，康德取得大學的講師資格，旋即開始授課；這是編制之外的私募教師，其薪俸由願意選課的學生負擔；他在十五年後才正式成為教授。所以當里斯本大地震發生時，熱血的新進講師康德當然沒有放過這個機會，隔年一月他就發表了一篇文章在柯尼斯堡當地的周刊上，二月更加碼出版一本篇幅更長的單行本，內容都是在討論地震的成因。

他採用的是萊布尼茲死後才發表的著作《波多該亞》（Protogaea）中的說法，認為地震是由於地底下的「空穴」中的可燃性氣體與岩漿混合點燃爆炸造成的。康德比萊布尼茲更進一步揣測這些空穴是「遠古大洋」退潮留下的痕跡。同年四月，康德又寫了一篇論文駁斥了地震是由太陽或月球對地球引力造成的說法。

地震與神意無關，道德原則是「義務」

整體來看，當時的康德正醉心於用牛頓的力學來解釋物質世界的各樣現象，上至星辰，下至地心，都統攝在牛頓的系統之下。所以他主張地震與神意無關，更不是上帝的懲罰，只是康德是否卻步不敢回應里斯本大地震帶來關於道德與宗教的疑問呢？

當然不！在經過數十年的苦思後，康德接連出版了《純粹理性批判》（1781）、《實踐理性批判》（1788）和《判斷力批判》（1790），標誌著康德哲學體系的完成。在《實踐理性批判》中，康德將道德的基礎原則重新設定為「義務」。所以行為是否符合道德規範，並不取決於該行為的後果，而是該行為的動機。

在《純粹理性批判》中，康德論證了理性無法證明上帝的存在；但在《實踐理性批判》中，康德將上帝的存在當作道德的三個「實踐的設準」之一，所謂「設準」指的是一個無法證明，但為了實踐的緣故必須成立的假設。另兩個設準分別是自由意志與靈魂不朽。我們可以看得出來，這正是康德，不，毋寧說這是日爾曼啟蒙運動對三十多年前里斯本地震的回應啊！

阿文耳邊不禁響起康德的名言：「有兩件事物我愈是思考愈覺神奇，也愈充滿敬畏，那就是我頭頂上的星空與我內心的道德準則。」

下次地震時別急著逃命，想想康德吧！

——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。