科學這枚硬幣的正與反──《科學素養》

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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• 撰文／詹遠至｜臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會助理、臺灣大學哲學系碩士生
• 校對／陳樂知｜臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會秘書長

我們所處的二十一世紀已是科學的時代，科學理論被視為宇宙的終極答案。在這個「科學至上」的時代，人文探求還如何可能？人文如何可以與科學攜手並進？以「人文」與「科學」之間的對話為主軸，臺灣邏輯、方法論、科學與科技哲學學會（LMPST Taiwan）於 2022 年 11 月 19 日在臺灣大學主辦了一場以《科學內外的人文可能》為題的論壇，邀請了國內哲學學者以及科學普及界的資深工作者擔任講者。

本活動主持人由鄭會穎教授（政治大學哲學系助理教授、政大現象學研究中心主任）擔任，受邀講者則包括陳竹亭教授（臺灣大學化學系名譽教授）、陳樂知教授（臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、LMPST Taiwan 秘書長）、鄭國威先生（PanSci 泛科學知識長）與嚴如玉教授（陽明交通大學心智哲學研究所副教授兼所長）。

本論壇屬於 LMPST Taiwan 長期舉辦的《種種意識論壇》系列。除 LMPST Taiwan 以外，這一系列的論壇由政治大學現象學研究中心、清華大學實作哲學中心、臺灣大學哲學系、臺灣跨校意識社群、PHEDO 台灣高中哲學教育推廣學會、沃草公民學院共同合辦；贊助單位則為順奕有限公司。

科學為人文帶來危機？先論科學主義與自然主義

主持人鄭會穎教授點出了本論壇的核心議題後，陳樂知教授（臺灣大學哲學系副教授、臺大傳統與科學形上學研究中心執行長、LMPST Taiwan 秘書長）發表了他的觀點。

陳教授想要討論的是「就其理論本質而言，科學是否威脅人文」這個問題。陳教授首先談到一些人持有「科學主義（scientism）」的世界觀。科學主義認為，科學是唯一可以讓我們獲得知識的可靠方法。陳教授認為科學主義是一種自相矛盾的世界觀；原因在於科學主義本身並不是科學，並未被科學方法證明，它只是一個哲學理論。因此，科學主義身為一個哲學理論，它本身就是自己會排斥的對象。

回到核心問題，科學是否帶來了人文危機？陳教授的答案是否定的。他認為科學所帶來的其實不是科學主義，而是「自然主義（naturalism）」。自然主義認為，這個世界最根本、基礎的組成，就是自然科學理論認為存在的那些事物，例如粒子、力場、化學反應等。

陳教授認為科學所帶來的自然主義是現代世界觀的基礎；即使一些特定人士因為宗教背景等理由而不同意自然主義，其實也應該要同意例外情況相當有限。如果我們接受「自然主義」，而非「科學主義」，那麼科學本身根本就不會帶來人文危機。這是因為，自然主義只認為世界最根本的組成是科學所談論的事物，但是它並不認為我們只能透過科學方法來認識這些事物。

事實上，從科學世界觀的角度來說，人類也是自然的一員。人類作為一種自然生命體，出於其演化而來的結構，與生俱來就有各種世界互動、認識世界的方式，不限於科學方法。就此而言，人類會發展出的人文也是一種自然現象。因此，雖然人類後來發展出了「科學方法」這種較為優化的認識途徑，我們依然不能否定「人文方法」也是一種認識世界的可靠方法。

接著，陳教授提及羅素（Bertrand Russell）對「熟知知識（knowledge by acquaintance）」以及「描述知識（knowledge by description）」的區分。熟知知識指的是我們透過直接的感受、互動與掌握所獲得的知識，描述知識則是理論性的知識。

陳教授認為熟知知識與描述知識不可被截然二分，兩者之間是程度上的差別。而人文學門的一些觀念就較為接近熟知知識，因為它們重視同理及感受。雖然如此，這一切都符合腦神經科學的描述，人文仍然是自然現象。另一方面，人文因此仍然是科學可以研究的對象，也需要科學的補充。人文學門自己也必須要了解，自己所研究的熟知知識其實也是自然現象，有其組成基礎與運作原理。

因此，科學可以幫助人文把熟知知識轉換為更精確的描述知識，並且為人文提供更精密的研究方法，以及協助其排除錯誤，比如排除人類先天認知系統的偏誤、漏洞等等。總結來說，科學與人文其實研究的是同一個自然界；科學非但不應帶來人文危機，還可以幫助人文研究走得更加長遠。

跨科際合作的需求，兼論「人類世」中的人文與科學走向

不同於陳樂知教授從哲學觀點出發，陳竹亭教授（臺灣大學化學系名譽教授）帶來的是他在教育方面的經驗。首先，陳教授介紹了他為台灣教育部主持的「科學人文跨科際人才培育計畫」，簡稱「SHS（Society-Humanities-Science）計畫」。

由於現代社會中的問題包含人文以及科學的面向，因此 SHS 計畫的主軸在於推動「跨科際教育（trans-disciplinary education）」。以往的教育先是學科主義，然後衍生出「多領域（multi-disciplinary）」或是「跨領域（inter-disciplinary）」，也就是由各學科各自探究共同問題，或是由兩個學科進行合作。

跨科際教育則有所不同，它以「真實世界的共同問題」為核心，直接打破學科之間的界線。只要是對解決真實世界的問題有幫助的知識，參與的學科，甚至政府、產業、民間的 NPO 或利害關係人都擔責分工合作進行知識生產、解決問題。

由於現代社會中的問題愈趨複雜、多元，且多樣，社會對科學界的要求也跟以往有所不同。科學家開始被要求具備社會意識及社會參與的能力，還有溝通與對話的能力；這些能力都是傳統的科學界非常缺乏的。有鑑於此，陳教授所主持的 SHS 計畫積極推動「問題導向的學習」、「系統思考」、以及「實用方法論上的創新」。他也提到，SHS 計畫的推動非常有賴於大學對本身社會角色的自覺與復興。

陳教授參與的另一個國科會計畫是「以社會需求為核心的跨領域研究計畫」。與 SHS 計畫相同，這個計畫也非常重視跨科際教育，並且認知到單靠科學知識無法解決真實世界的複雜問題。

那麼，人文究竟該扮演什麼樣的角色呢？陳教授討論到他撰寫的新書《丈量人類世》中的「人類世（anthropocene）」這個概念。「人類世」指的是一個新的地質紀元。在工業革命之後，人類文明成為影響地球環境與生態變遷的關鍵角色。因此，部分學者認為地球已經進入「人類世」這個地質紀元。

在人類世中，全球有非常多的變遷趨勢，其中一個就是：科學發展帶動理性價值的昂揚，其他的人性價值卻被輕忽。陳教授說，我們培養出了許多「職業科學家」。可是，在科技急速發展的同時，人類的科技文明卻缺乏方向感：我們正面臨物質文明與精神文明之間極大的不均衡。總而言之，他認為「人類的智能尚未學會如何掌舵文明巨輪的方向」。

最後，針對人文與科學應該要如何在人類世中發展，陳教授提出了他本人的看法。首先，科學研究的同儕審核程序需要人文專業學者的投入，也就是科學家不能閉門造車。再來，婦女應該要積極加入科學與科技事業的陣容，因為科學發展不能只由男性思維主導。

最後，未來教育的趨勢必須往跨科際的方向邁進，也就是人文與科學必須並重。如此一來，陳教授強調：「人文的啟發價值和社會重大需求必須挺身而出，為人類文明的永續承擔文明指南針的角色，與科學共同尋求世紀困境的解方。」

「科學實作哲學」帶來人文與科學的合作新可能

繼陳竹亭教授分享了跨科際教育發展的大方向後，嚴如玉教授（陽明交通大學心智哲學研究所副教授兼所長）則分享了她在科學人文互動的個案經驗。嚴教授身為一個哲學學者，卻在因緣際會下，走上了不同於普通學者每天關在辦公室做研究的路。她為了提升生醫背景的學生對哲學的興趣，也為了把哲學帶到課堂之外，推動了青銀共學。

嚴教授把社區中的長輩們請到大學的哲學課堂上，與大學生一起進行小組報告。這些生醫背景的學生們未來大多會從醫；因此，對未來將要在醫療院所工作的他們來說，與長輩互動是很好的練習。

嚴教授也針對與學生們未來在醫療場域會遇到的一些價值性思考，與哲學作出連結，讓學生們學習哲學能夠學以致用，對醫療過程有所幫助。舉例來說，她會帶領學生討論如何面對死亡、以及照護倫理等哲學議題。她認為，在學生未來的臨床工作上，這些哲學議題將派得上用場。

除了青銀共學外，嚴教授還以非常不同於傳統學者的方式，進行她個人的哲學研究。傳統哲學學者往往是埋首於書堆中，發展自己的理論；她則是親自到醫療院所中進行田野調查，去訪問醫生、護理師等第一線的人員。藉由直接了解醫療工作者在實作上遇到的困難，她試圖讓哲學能夠真正被實用。

嚴教授說，這樣的研究方法被稱為「科學實作哲學」。科學實作哲學作為一種研究方法，其實不單單適用於人文學門，也同樣適用於科學。非常理論性、艱深的基礎科學如果能夠走出象牙塔，了解社會的真實需求，便有機會與人文接軌。因此，不論是科學或人文學門，若研究者可以調整研究方法，從研究對象在實作上的細節出發，再轉而調整自己的理論，那麼科學與人文的互動、合作並非不可能。

科學素養對現代社會的重要性

最後進行分享的是科普媒體《PanSci 泛科學》的知識長鄭國威先生。鄭知識長首先釐清了「人文」的定義：他認為，「人文主義」認為人類可以靠自身的能力認識這個世界，而「人文學科」正是培養這種能力的學科。從這個定義來看，人文與科學根本就不是分開的；畢竟科學也是人類靠自身能力認識世界的方式之一。

鄭知識長提到，台灣的學生在國際學生能力評量計畫（PISA）中表現非常優異，世界排名名列前茅。然而，台灣的學生卻普遍缺乏自信，在失敗時容易產生自我質疑。

在學習的過程中，我們大致可以把人分為兩種：具有「定型心態」與具有「成長心態」的人。前者只重視結果、學習態度較消極，且容易受挫折打擊；後者則重視過程、學習態度較積極，且勇於面對挑戰。鄭知識長指出，具有定型心態的台灣學生似乎占多數。

鄭知識長在高中時也面臨相同的困境，他那時非常厭惡數學和理化，完全沒有學習他們的熱忱。他後來發現不止他是如此，有許多人也在學生階段就放棄了對科學的學習；這對台灣社會是個嚴重的現象。舉例來說，公投的題目許多都牽涉科學知識，放棄學習科學的公民要如何在這種公投中作出正確的判斷？這樣的考量促使他後來創辦 PanSci 泛科學。

鄭知識長認為，獲得成長心態最簡單的方式就是學會科學原則與方法，也就是用科學方法來面對日常生活中遇到的問題。而培養科學素養則需要承認自己對許多事的無知，且需要身處一個好的素養集體之中。最後，鄭知識長勉勵大家一起培養出「科學思辨力」，為本次的論壇畫下一個強而有力的句點。

• 本文轉載自 LIS情境科學教材

他是鄭國威，在社群網路上大家都叫他 Portnoy，是 PanSci 泛科學的共同創辦人。Portnoy 從關注媒體改革開始，一路走到成立全台最大科學網站社群。但你可能會很意外，鄭國威在國、高中時期也曾對數理非常排斥，最後選擇文組是為了逃避學不好的數理。直到在研究所接觸「啟發性」教學，才正式開啟鄭國威挖掘科學知識的興趣，以及創辦國內最大科普網站的動機。科學是生活，舉凡食、衣、住、行、育、樂，都可以看見科學的影子。鄭國威正透過網路平台、社群內容和實體線下活動，拉近你我與科學的距離。

關於 Portnoy 的求學歷程故事與教育觀點，邀請你一起往下閱讀>>>

曾是一位透過考試來定義自己的孩子

Ｑ：在國小、國中、高中有遇過什麼「有成就感」以及「特別挫折」的經驗？

鄭國威：我小時候其實是還滿擅長讀書，但到了國中，國一下學期我的數理科目成績一落千丈，一方面覺得學習受挫，自己的自尊心受到嚴重打擊。一方面因為我小學成績很好，因為還滿自傲的，所以變得有點無所適從，那是很複雜的情緒。後來就開始作弊，這段經歷我在很多演講場合都有分享過，國一下學期我竄改成績單，不想讓我的爸媽和我的同學感覺到我變成一個笨蛋，就一直偽裝和掩蓋事實，最後事情還是爆發，這段經歷是我學習上很大的挫折。

我唸研究所之前，都非常討厭數理科目。小時候我喜歡科學，是因為我很容易得到很好的成績，但是當我上了國中，成績不好、掌握不到學習方法，我開始自我懷疑，透過作弊逃避掩蓋沒有學好的事實。我並沒有思考如何讓自己更好，也因此抗拒數理學習，所以我選擇文組，我就是一個文科生，一直到大學唸讀的是外語系。

不過到了研究所，我有了新的學習狀態，因為選擇自己想要念的學科，學得比較主動積極，學習的步調也比較能自己控制。研究所的教法跟以前不太一樣，是很啟發性的教學法，漸漸找回我是「有能力去讀懂，可以學會很多東西的信心」。這段求學歷程對我現在做泛科學有很大的影響，我希望能讓更多跟我一樣國高中，特別是國中，因為數理不好放棄討厭科學的人，在長大後重新愛上科學、重新了解科學價值和重要性。

考試不是一張考卷而是一台體重機

Ｑ：您覺得「考試」的意義的是什麼?

鄭國威：我們對「考試」其實都有錯誤的認識，可能是環境造成的錯誤認識，讓我們覺得沒有達到「某個成績」就是不好，也漸漸讓教育體制走向「考試領導教學」的模式。我覺得考試應該像是「量體重」，因為想要有健康的身體，我們會去量體重，但不會因為沒有達到幾公斤，就覺得自己錯了。

「測量的過程」是讓我們了解我們「目前的狀態」是什麼，考試應該是這樣的價值，是一種幫助我們了解現況的方式，每個考核的結果，並不代表我們是怎麼樣的人，反而是讓大家知道自己現在的狀態，進而能思考下一步應該做什麼。

如果環境能幫助學生了解考試的意義，考試還是很有價值的。

科學素養的第一步是勇敢地承認自己並不知道

鄭國威：小時候所遇到的學習挫折，可能都來自「學習要展現出我知道，考試也要展現出我知道」，其實科學的起源就是來自於「我不知道」。對於我不知道這件事情，應該要感到越來越興奮和期待，並且往更多的「我們不知道」去尋找，而不是一直證明自己是全知的。

我們活在複雜多變的時代，需要知識來建構安全感，我們很難避免這種一直覺得自己需要知道的狀態，自己要很快給出答案的衝動。當我們重新理解科學的價值，就會了解到：「其實這個世界並不缺一個人去唐突、武斷地說自己知道什麼，而是缺乏更多承認自己不知道什麼的人」。

如果不是現在的自己覺得自己會在哪裡

Ｑ：如果可以回到學生時代的某一個時間點， 你最想對那時候的自己說什麼？或是做什麼不一樣的決定？

鄭國威： 所有的過去都塑造了現在的自已，如果可以我不希望變動什麼。我們都看過科幻電影，想回到過去改變缺憾，但所有科幻故事都告訴我們結果會很糟糕（笑），所以我不想做這 樣影響時間線的事情。

 這樣的假設有太多可能，可能是多元宇宙，可能是昆蟲、微生物，或可能我死掉了！ 每個人的哲學觀會選擇要怎麼去回答這個問題，但如果是我的哲學觀，我會選擇不要為過去的 事情後悔，接受這些事情，我只活在這個時間線，我就好好活下去，不去期待別的時間線的自己。

成為孩子的知識共同體「以身作則」

Ｑ：我們知道你還有一個角色就是家長，可以跟我們分享你的教育觀嗎?

鄭國威：很多人會問我是否給我女兒菁英教育、科學素養教育，但我唯一的原則是「成為她可以參考的知識共同體」，也就是「以身作則」這四個字。講比較完整是當我的孩子遇到猶豫、遇到挫折，她痛苦了，她能想想生活中遇到這個情況「她的爸爸會怎麼做」，這是我能給她最好的教養。如果我希望她養成閱讀習慣，我會天天閱讀，如果我希望她喜歡大自然、喜歡科學，那我自己就會去喜歡，從自己先做起。如果我希望孩子常常跟我分享學校的事情，我就要先分享我工作發生的事情，這是我唯一掌握的原則。

聽到鄭國威的分享，讓我們想到世界上最有名的科學家之一理查費曼，他的父親是費曼的科學啟蒙老師。「將科學融入生活」是費曼父親的教育理念，尤其注重小費曼「科學思維」的培養。費曼的父親以身作則，給小費曼各式的實例和討論，激勵小費曼對所有科學領域的興趣和熱忱。

響應本次「LIS 第二季大科學計劃」， 鄭國威分享給我們的大科學人宣言：

❛❛ 科學的第一步，承認自己對許多事情都不知道 ❜❜ ── 鄭國威

這句話也呼應著科學素養的重點不在於考試考高分，而是質疑與發問精神的培養，擁有獨立思 辨、實事求事、問題解決的能力，這正是 LIS 情境科學教材正在努力的方向！ 

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❛ 教育不只是老師的事，這是我們的任務，下一個世代的科學史，現在就得開始寫起！ ❜

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編按：《科學素養》一書日文版出版於 1996年，時隔二十多年許多內容依然歷久彌新。作者池內了由專長天文物理學領域出發，論及科學研究的方法與歷史、科學家的責任與倫理、科學與社會的關係等。科學素養的核心，在於如何看清問題的本質、分辨真假，並且了解自己「知道什麼，又不知道什麼」！

一九九五年，在日本發生各種重大事件：阪神淡路大地震¹、奧姆真理教風波²、快中子增殖反應爐「文殊」³的事故。每起事件當時都讓報紙和電視議論紛紛，探討科學和技術的真面目，科學家應該採取的態度，以及科學教育的實際情況。我們藉由科學的成果過著富足的生活，科學本身並非萬無一失，這些事件清楚說明，我們活在意外脆弱的基礎之上。

另外，現在許多人發現倘若誤用科學，就會無動於衷地殺人，最後人類將會走向滅亡。科學的優點和缺點在此同時展現。大眾對科學愛恨交織，這種經驗或許是人類史上頭一遭。

科學這枚硬幣的正與反

十九世紀的工業革命肇因於牛頓力學（Newtonian mechanics）和熱力學（thermody-namics），透過熱機（heat engine）的發明來製造及加工巨觀物質。這成了鋼鐵、汽車和其他「重化工」產業的基石，讓以往仰賴人力和馬力的生活為之一變。現代生產力的基礎也承繼於此。

邁入二十世紀後，原子和分子的微觀世界定律（量子力學）揭曉，電子技術飛躍=發展。電腦和半導體元件用在所有的電器產品上，「輕薄短小」的產業發展起來。藉由同樣的方式也能將生命世界的定律參透到基因的程度，基因操縱產業化的時代近在眼前。二十世紀號稱「科學的世紀」，科學這一百年來的進步的確偉大。我們不但獲得這些成果，還過著前所未有的富足生活，早就無法想像沒有科學的日子。

然而，這只是硬幣的其中一面。原子的研究進一步研究到位於原子中心的原子核，企圖運用潛藏在其中的巨大核能能量。首先是要研究核彈和氫彈，而後則是核能發電。由於核子武器的開發競爭，使得核彈製造出來，足以殺害世界上的人類好幾次。要是發生核戰，地球會被地面掀起的塵土所覆蓋，溫度會下降，可想而知人類會活不下去（「核子冬天」）。再者，從核能發電產生的放射性廢棄物仍然還找不到處置方法，只會愈積愈多。

另外，開發和洗淨半導體元件用的藥品和氟利昂（Freon）該怎麼處置也是個問題。這些東西會汙染海洋和河川，破壞大氣層當中的臭氧層。石油燃燒持續拉長，導致空氣中的二氧化碳增多，也讓人擔心「溫室效應」會不會造成地球暖化。隨著產業發展及生產力提升，人類逐漸明白地球這個環境並非取之不盡。再者，基因操縱技術可望在二十一世紀正規化，無法預估這會讓生命世界掀起怎樣的變化。我們因為科學的進步而抱持很大的不安，我認為這種對未來的不安，就是現在猜疑科學的根源。

對科學漸行漸遠、不了解所導致的「偏食」

強烈「依賴」和「猜疑」科學的矛盾情感，導致年輕族群廣泛對超能力和超科學心生嚮往。自己下不了決心的事情就仰賴占卜、天啟、通靈和大預言之類的法門，相信物理上不可能出現的空中飄浮和瞬間移動，思考沒有實體的守護靈和靈氣是否存在。

為什麼這種心理會在「科學的時代」中蔓延呢？

想必是因為「超越」現代科學的幻想，能夠消除對未知的不安，同時還可以藉由逃遁到神祕的天地中獲得「安全感」，就算沒有想得更深入也能心滿意足。

當然，原因不只在於科學，還有時代背景。

人們身處在以學歷決定將來，必須服從與獻身於公司和主管的現在，實在很難看出變化的可能性。從歷史的眼光來看，每逢混沌看不清將來的時代來臨，以超能力為幌子的宗教就會蔚為流行。現在也不例外。

然而，過去和現在有個明顯的不同。答案當然是「科學」。我們生活在現代，多多少少學過科學的觀念和方法。過於荒誕無稽的邏輯沒有人會相信（當然，如果受到洗腦，教祖說什麼都會深信不疑）。將教團的名字加上「科學」或「真理」，這就表示為了推廣自己的宗教，至少必須要假裝「很科學」。換句話說，現代社會要透過掌握基礎科學素養的人來運作，這一點和以往大不相同。

不過有個問題。科學的內容離日常生活太遠，又很困難，因此會覺得自己無法搞懂。專家既不會幫忙解說到淺顯易懂的程度，就算看了書，困難的算式也會冒出來。儘管擁有了解科學的根底，科學卻漸行漸遠。說不定之後會心生厭惡，明明能吃卻不吃，變得「偏食」。這實在很可惜，難得有美食當前卻視若無睹。

未來取決於「科學的智慧」

我認為要消除對科學的「猜疑」和對未來的「不安」，第一步就在於讓科學更親近（光是埋怨「不安」，什麼也不會改變）。要解決現在地球上造成的各種矛盾，果然還是必須仰賴科學的力量。

換句話說，就是要循序漸進地思考我們現在背負的問題本質是什麼，用哪種方式可以解決。

就算重視科學的力量，但若給病人連續打針，導致病情更加惡化也不行。首先必須要從每個角度探討一個又一個問題，所以不能由專業科學家代勞。每個民眾要用自己的頭腦思考、陳述意見，藉此釐清專家看不到的面向。

以前會以治療疾病為名，未經當事人同意就進行人體實驗。或是就算知道納粹並未製造原子彈，也推動曼哈頓計畫⁴，科學家還會持續協助（以「納粹或許先製造出原子彈」為由啟動曼哈頓計畫）。

假如專家覺得自己面對的問題很有趣，往往會熱衷於研究，完全不管能否提供解決之道。要阻止這種現象，就要了解科學的內容，還要有足夠的智慧判斷理論化為現實之際，將會引發什麼樣的情況。這種專家和民眾的交互作用必定能夠開創光明的未來，需要民眾認識科學的思考法和進行法。

要是維持現在的消費結構和能源運用模式不變，恐怕還沒過一百年，地球就會陷入困境。地球環境荒廢並非資源和能源不夠，而是使用過度。

那我們該把生活變成什麼樣子？用什麼方法才能達成目標？

要回答這個問題沒那麼簡單，我們必須以智慧協商。當然，國內也好，地區也好，都必須獲得各方同意。

為此到底需要拿出什麼樣的辦法？

我認為應該運用手邊的資料預測未來。什麼能做，什麼不能做，選擇某條道路會導致什麼結果，能夠容許到什麼地步，能夠從哪個著眼點接納，這類預測需要由世界各國的眾人按部就班慎重探討，達成共識後再行動。這時科學的力量就可以發揮作用。過去，強國的邏輯會透過戰爭硬壓在別人身上，「科學的智慧」則不是這種暴力，而會逐步決定世界的未來。

《科學素養》這本書的內容

這本書首先是回顧我成為科學家的契機，同時想要歸納科學的觀念和方法有什麼特徵，以及產生什麼樣的變化。

科學的原點在於個人的好奇心，終究只是一己的行為。最後還是要在與社會的連結之中，孕育出專門觀測和測量的工作，隨著大學的興辦將知識集中起來。透過這個過程，以科學研究為專業的「科學家」誕生了。科學家的職業就此定調，科學的力量藉由國家獲得認可之後，進行科學研究的方法就產生質變。科學脫離以往的個人活動領域，像現在一樣成了靠稅金營運的公眾活動。

當然，就算發生這樣的變化，思考和進行科學研究的方法基本上也不會更動。因此，我想回顧科學如何誕生的歷史，再觀察現在進行科學研究的方法，同時思考科學與技術，技術、社會與人類的關係。

如今科學支出大量的資金，確立在科學研究的現場培育人才的系統，這將會產生什麼問題？別人期待科學家扮演什麼角色？另外，科學家對社會要付什麼樣的責任？

這項問題在思考二十一世紀的科學、社會及地球時都相當重要。

我專攻物理學，這本書常會談到物理學和宇宙相關的話題，但在說明時則花了心思，假如是對科學稍微感興趣的人，哪怕是喜歡生物和化學也能了解。另外，我希望想要進入文組科系的人也可以讀這本書。科學是嚴密的思考，也是「看見『看不見』的東西」的絕妙方法。本來無論是文組或理組（高中實施這種分科法實在是一大錯誤），每個人都該學習科學的觀念。期盼這本書能夠幫助肩負二十一世紀重責大任的各位讀者，透過「科學的智慧」開拓新世界。

註解：

1. 阪神淡路大地震：一九九五年一月十七日清晨，日本關西發生芮氏規模七點三強震，死亡人數達六千四百多人，傷者約四萬四千人
2. 奧姆真理教風波 (Monju Nuclear Power Plant)：一九九五三月二十日上午，多名奧姆真理教教徒於東京地下鐵五班列車上散布沙林毒氣 (Sarin)，造成十三人死亡，傷者約六千四百人，稱為「東京地鐵沙林毒氣事件」
3. 快中子增殖反應爐「文殊」：位於日本福井縣敦賀市，是科學研究用途的核反應爐，隸屬日本核能研究開發機構 (JAEA，Japan Atomic Energy Agency)。以鈽鈾混合氧化物 (MOX) 為燃料，鈾 (Uranium) 吸收中子之後成為鈽 (Plutonium)，做為核燃料循環利用。一九九五年二度發生液態鈉冷卻劑外洩事故，目前停止運轉，預計廢爐。（編按：2016 年宣布確定廢爐，預計 2047 年完成所有廢爐作業）
4. 曼哈頓計畫 (Manhattan Project)：美國在二戰期間研究核武的計畫。

本文摘自《科學素養：看清問題的本質、分辨真假，學會用科學思考和學習》，經濟新潮社 。