雙盲實驗之必要 │ 科學史上的今天：07/12

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

• 作者 / 哈利・柯林斯, 崔佛・平區（Harry Collins, Trevor Pinch）
• 譯者 / 李尚仁

至少從一九五○年代起，現代醫學就認為安慰劑效應在科學上已經成立。研究顯示如果施予安慰劑的話，大約有百分之二十到百分之七十不等的病人似乎可以由此受益。

其中或許最讓人驚訝的是安慰劑外科手術：適當地麻醉病人、切開皮膚，但實際上卻沒有接受有意義的手術；根據報導這樣的手術高度有效。

有時候假的手術甚至似乎比真的手術還更有效。例如，它似乎對某些種類的胸痛和背痛有效。一九九○年代中期的研究顯示，這對膝關節炎有效；只把病人的膝蓋切開，其治療效果和那些對膝關節進行刮搔沖洗的效果一樣好；而一般認為後者是膝關節炎高度有效的標準療法。

不幸的是，這些看來很簡潔明瞭的發現還是引起爭論。現在我們必須穿越另一個更為扭曲的哈哈鏡廳堂：身體不適的人即便沒有接受任何治療也有可能痊癒，而接受安慰劑治療的病人和接受大量醫學介入的病人，同樣可能都是以大略相同的速率自行痊癒。

換句話說，接受安慰劑治療的病人，可能不是由於安慰劑效應而有所改善，而是自行痊癒的；而醫學治療也同樣無效，接受外科治療的病人其實也是自行痊癒的。

在這樣的情況下，並不是安慰劑效應和真正的外科手術一樣好，而是安慰劑效應並不比真正的外科手術好，兩者同樣都是無效的。

用實驗證實「安慰劑效應」

要了解是否真的有安慰劑效應，必須做另外一種實驗：把接受安慰劑的一組，和完全沒有接受安慰劑的另一組拿來做比較。在這種情況下，如果有安慰劑效應的話，接受安慰劑的病人的治療狀況，必須要比沒有接受治療的病人好。

兩位丹麥醫師（Hrobjartsson and Gotzsche）蒐集對接受安慰劑治療與沒有接受治療之病人進行比較的研究論文，並在二○○一年進行分析。在這一百一十四個試驗當中，只有少數實驗是直接設計來測試安慰劑；其餘大多數狀況是醫生檢查了三組病人：接受醫學治療的病人、接受安慰劑治療的病人，以及完全沒有接受治療的病人。他們發現就治療狀況的改善而言，接受安慰劑的病人和沒有接受治療的病人，兩組並沒有顯著的差別。

這聽起來像是個決定性的研究，丹麥醫師的報告乍看之下很有說服力。他們分析的研究數量以及病人數目都很大。此一研究似乎推翻了一個重大的成見。但如果仔細檢視論文最後謹慎的但書的話，就會發現其結論並不是那麼地牢不可破。

首先，資料顯示安慰劑對於疼痛的經驗有小的效應，此外安慰劑有可能對一小部分病人或某些疾病有相當大的效應，雖然並非對所有病人或所有疾病都有效應。丹麥研究者所使用的統計分析方法，很容易掩蓋掉這些輕微的效應和少數的疾病與病人。更讓人憂心的是下面所要討論的複雜邏輯，要說明此一邏輯，在句子結尾必須使用越來越多的驚嘆號。

不管是安慰劑或其他的療法，是無法以盲目的方式和沒有治療的狀況做比較！病人和治療者都會知道誰沒有接受治療；事實上，沒有接受治療這件事情是無法隱瞞的，否則這就不是「沒有接受治療」，而是接受安慰劑。

現在，事情變得更複雜

如果醫師和病人知道誰沒有接受治療，我們會預期這將帶來期待效應以及報告效應；如果安慰劑有作用，我們會預期安慰劑組病人和未受治療組病人的差異會更加顯著！換句話說，沒有接受治療的病人應該會對自己的前景感到悲觀，而執行治療的人應該會預期該組病人不會有什麼改善；因此我們會認為，不論施行治療者或接受治療者，都會有很強的報告效應，而且期待效應還會強化這兩者。

總而言之，即便沒有安慰劑效應，在這些非盲目的實驗中，由於沒有治療那一組的負面報告偏差和期待效應，實驗結果應該會看到有安慰劑效應。在這個愛麗絲夢遊的仙境中，這應該是種永遠不會失敗的實驗！不管有沒有安慰劑效應，結果應該總是看起來會有安慰劑效應的！！

現在這些實驗的結果卻是沒有顯著的安慰劑效應，那麼意味著沒有任何的期待效應與報告效應出現在這些實驗中，這顯示這些實驗一定有什麼問題！！！就像孟德爾關於遺傳性徵的著名實驗一樣，實驗結果太漂亮了，使它看來好像一定是造假！

丹麥研究者在回應這些質疑時論稱，由於大多數的實驗有三組病人，而非兩組，因此病人和分析師所在意的都不是安慰劑組和未受治療組的差異，而這點或許減低了報告效應與期待效應。然而這樣的論點看起來仍是很薄弱的。

無論如何，缺乏期待效應和報告效應即便不是決定性因素，也有其他理由讓我們不信任這個研究的結論。正如前面所說，沒有接受治療的那一組病人，無可避免地會知道他們並沒有接受治療。如果他們的疾病很嚴重的話，那麼他們可能會覺得既然在這個研究當中沒有接受任何治療，便會自行決定以和此一研究無關的方式尋求其他的治療（參見第四章有關維他命 C 試驗的類似主張）。這點並不適用於安慰劑組，因為這一組的病人以為他們正在接受治療。結果就是，有無自行治療所帶來的差異，可能導致不同組別的成功率沒有太大的差別。

無法執行的雙盲實驗

考量上述兩種反對丹麥研究人員結論的論點，讓我們不知道該採取什麼樣的立場，這種情況經常出現在困難的統計科學中，我們只知道不能像過去那樣把安慰劑效應視為理所當然，但我們仍舊很難確定它並不存在。要解決這個問題，必須在安慰劑組和沒有接受治療組之間進行一場雙盲實驗，然而這在定義上就是不可能的（在這個句子最後不得不加上一個驚嘆號）！

儘管有這些學術爭論，製藥公司與藥物試驗的執行者乃至製藥公司的批評者，都認為安慰劑效應是真實的。批評者指出，所謂的雙盲通常無法執行，因為如果藥物有昏眩或口乾等副作用的話，病人經常能因此猜出他們吃的是真藥或是安慰劑。這意味著即便藥物在隨機對照試驗中勝過了安慰劑效應，但也可能只是因為由於藥物有副作用，而有了更強的安慰劑效應！

製藥公司和為其執行試驗的單位非常重視安慰劑效應的真實性，它們實際上甚至還評估接受試驗的病人對於安慰劑效應的敏感程度，試圖排除掉那些容易受到暗示的病人（隱藏式的心理治療）等等。我們可以這樣說：就安慰劑效應如何影響我們對醫學的思考而言，它是真實的。

——本文摘自《醫學的張力》，2021 年 9 月，左岸文化。

「以古為鏡，可以知興替。」如果能在過去、現在兩點拉出一條直線的話，未來的趨勢也有機會在我們掌握之中；當我們遇到困難時可以透過過往的經驗，幫助我們下判斷。這就是歷史的重要性！同樣的，歷史的脈絡可以幫助我們學習科學，而且還有機會發現科學家並不是我們想像中的神聖不可侵。2015 年 12 月 22 日在胖地台北，泛科學的專欄作者張瑞棋帶著《科學史上的今天》，和我們分享科學家背後鮮為人知的小故事。

「從小到大，科學家在我們心中非常偉大，無論是哥白尼的日心說，或者證明地心引力作用一樣的伽利略。這些科學家閃耀著光芒，直到越讀越多書後才發現，光芒的背後其實存在著陰影。這些科學家們的陰影來自信仰、權威以及性別。」

信仰

普遍認為哥白尼的日心說之所以不被認可，是因為宗教的打壓。然而另一種觀點是由於哥白尼認為上帝創造的宇宙應該存在著完美對稱的幾何關係，也就是軌道應該是圓形的！但這會和他觀察到的天文現象不吻合，因此與其說日心說的發表示因為教會的壓力，其實哥白尼本身的執迷才是造成學說延宕的原因。又比如提出滅絕說的居唯葉，他認為物種會因為某些災難而滅絕，另一方面在創世後仍物種繼續被創造。由於他深信聖經的創世論，甚至抨擊達爾文的演化論，導致演化論的發展備受阻礙。

權威

除了信仰外，有時候科學家利用自身權威、堅持己見，抑制別派學說，亦會影響科學的發展。你能想像西元十六世紀，醫生們拿著的解剖經典是出自於西元二世紀的蓋倫，且內容漏洞百出嗎？蓋倫是根據其動物解剖的經驗來推斷人體的內部構造，當然和人體的構造有很大的出入。但許多人不改抵抗權威，使得錯誤流傳千年。直到維薩留斯的出現，人體的結構才終於被了解。維薩留斯憑藉著大量的人體解剖經驗，推翻了多年來的理論，加上他有美術的長才，得以將知識快速的更新、傳播。

另一個為人所知的例子是牛頓及萊布尼茲。在微積分發展上，英國推崇地位較高的牛頓提出的流數，而非萊布尼茲的微積分，這導致英國的數學研究落後其他歐陸國家。最後一個權威造成的悲劇，讓許多產婦賠上了性命。十九世紀，醫生塞默維斯發現由醫院接生的產婦死亡率遠遠高出了由助產士接生的。他推測原因是醫學系的學生在解剖完大體後沒有清潔，而將細菌帶給產婦。然而其他高傲的醫生們認為：醫生怎麼可能害人呢？而摒棄了塞默維斯的想法。

性別

女性在科學界受到的打壓也不少：在代數領域有傑出成就的埃米諾特，竟因其性別而無法擔任大學教授；華生看了羅莎琳．佛蘭克林的 DNA  X 光繞射圖片，終於發現了 DNA 的雙螺旋結構，並以此得到了諾貝爾獎。雖然華生得獎的時候佛蘭克林已過世，然而我們可以想像，在當時的社會氛圍下，即便她在世，女性科學家的得獎機率仍然很低；發現脈衝星的喬瑟琳貝爾其成就在天文界有目共睹，然而諾貝爾物理獎的獎座是被指導教授赫維許拿走；吳健雄透過實驗證實宇稱不守恆，但最後是理論學家楊振寧及李政道是拿到了諾貝爾物理獎。

有些時候科學家對抗的不是來自外界的輿論、權威，反對的力量反而是來自科學界：牛頓打壓虎克及萊布尼茲；愛迪生堅持使用直流電系統，並利用交流電椅製造世人對交流電的恐懼，藉此反對特斯拉的交流電系統；發明氫彈的泰勒對前主管歐本海默落井下石，聲稱歐本海默對美國不忠……

我想呈現的不只是科學家的榮耀，還有其與常人無異的一面

跟著《科學史上的今天》的腳步，我們可以發現科學家或許只在智力上比一般人高超，但其品性仍和常人一樣：他們也會忌妒、也會排擠別人、也會為了得到權力耍手段。如果大家能用平等的角度認識科學家，去了解理論後的時代背景，那學科學就不再只是背公式和定理，而是和一段段生命故事相遇的奇幻旅程。