科學家與媒體都覺得彼此難溝通？「新興科技媒體中心」來架橋

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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放鬆的大腦會探索新奇的點子；忙碌的大腦只會尋找最熟悉的概念，那些概念通常也最乏味。若要發揮彈性思維，需要抵抗持續的外在侵擾，主動尋找離線的獨處時光。

放緩步調，重新思考說話與表達

我有幸和史蒂芬．霍金共事過幾年。過去五十年左右，霍金罹患漸凍症，那種病會攻擊掌控隨意肌的神經元。由於他幾乎沒有能力行動，他是透過滑鼠點擊，從電腦螢幕上選字溝通，那是很乏味繁瑣的流程。一開始，螢幕上顯示游標從一個字母移到另一個字母。他選好一個字母後，再按一次滑鼠，就可以從建議的字串中選字，或是再重複先前的流程選擇第二個字母，依此類推，直到他挑選到想要的單字或拼完整個單字。

我們剛開始合作時，他是以拇指點擊滑鼠。後來，隨著漸凍症日益惡化，他的眼鏡內建了運動感測器，他只要抽動右臉頰的肌肉，就能點擊滑鼠。如果你看過霍金在電視上接受訪問，覺得他回答問題很快，那是一種錯覺。他其實提早拿到問題，花了幾天或幾週才完成所有的回應。採訪者提問時，他只要點擊滑鼠，就可以啟動電腦朗讀他的回應，或是由音效編輯器事後加上。

我和霍金共事時，他只能以每分鐘約六個單字的速度編寫句子。所以，即使他只是簡單回應我的話，我通常必須等好幾分鐘才知道。一開始我不耐煩地坐在那裡枯等回應時，腦袋不時會陷入放空的狀況。某天，我從他肩膀的後方望向他的電腦螢幕時，看到他正在構思的句子。於是我開始思考，他是怎麼構想回應的。等他完成句子時，我已經有好幾分鐘的時間可以思考他想表達的想法。

那次經驗讓我突然有所領悟。在正常對話中，我們往往是在幾秒內回應對方的話，所以對話的一來一往幾乎是自動的，是來自大腦的表面。在我和霍金的對話中，對話從幾秒回應拉長成幾分鐘，那有很大的助益。那讓我更深入地思考他的話語，也讓我的想法與反應以一般對話做不到的方式，滲透到大腦深處。因此，那種緩慢步調讓我有機會深思，那是平常的匆忙溝通做不到的。

平常的匆忙溝通不僅影響當面對話而已。我們回應簡訊、電郵、在網路連結之間跳來跳去也是如此匆忙。我們從自動化和科技獲得的協助比以前還多，但我們也變得比以前更忙碌。我們接收大量資訊的轟炸，需要做一堆決定，完成代辦清單上的任務，達成工作上的要求。現今的成年人每天短時間（亦即三十秒左右）查看智慧型手機的平均次數是三十四次，至於更長時間的通話、玩遊戲等等，那就更不用說了。五十八％的成年人至少每小時會查看一次手機，十八到二十四歲的年輕人平均每天收發一百一十條簡訊。

科技造成的精神失調症

科技的影響可以是正面的。現在我們與親友的關係更緊密相連了，我們可以輕易透過手機或平板電腦隨時連上電視節目、新聞網站、遊戲和其他應用程式，但別人也預期他們可以隨時隨地找到我們。由於我們可以在家裡工作，與雇主的關係比以前更緊密，雇主也預期我們幾乎任何時間都在工作或隨時待命。連我們和親友的密切聯繫也有缺點，因為那可能讓人上癮，欲罷不能。

在一項研究中，研究人員要求受試者兩天別發簡訊。事後他們表示，無法發簡訊給親近的人感覺很「煩躁」、「焦慮」、「心煩意亂」。在另一項研究中，研究人員阻止 iPhone 用戶接聽響起的手機，結果發現他們出現焦慮現象，心率和血壓都升高了。另一項研究顯示，七十三％的智慧型手機用戶找不到手機時會感到恐慌。還有一項研究顯示，很多人明知道自己不該看手機，還是會忍不住看一下。

這些都是典型的上癮徵兆，而且這種症狀日益惡化，變得很常見。精神科醫生已經開始為這種現象命名，例如 iPhone 分離症、手機離身恐慌症（nomophobia，亦即 no-mobile-phone-phobia），或是更普遍的科技精神失調症（iDisorders）。

大腦期待未知刺激，引起巨大的慾望

成癮現象之所以出現，是因為那些習以為常的訊息轟炸可能改變大腦的功能。那個機制和化學成癮很像。事實上，我們查看喜愛的社群網站或電郵時，那種「不曉得會看到什麼」的感覺，會讓大腦產生期待。當我們看到感興趣的東西時，腦中的獎勵迴路會出現一點波動。過了一段時間，你已經受到那種刺激的制約，只要不接受刺激就會感到無聊。在此同時，手機發出的嗶聲、颼颼聲或豎琴聲不斷地提醒我們，手機裡可能有獎勵等著我們。

這是不是讓你想到賭場中的吃角子老虎機？精神病學家兼網路與科技成癮中心的創辦人大衛．格林菲爾德（David Greenfield）表示：「網路是全球最大的吃角子老虎機，智慧型手機是全球最小的吃角子老虎機。」電玩（包括手機上的簡單遊戲）更糟糕，套用一項研究的說法：「打電玩時，確實可以看到腦中的多巴胺大增，尤其是控制獎勵與學習的區域。多巴胺的增量相當驚人，與靜脈注射安非他命相當。」

專注會抑制大腦，無所事事反而成就大事

我們沉迷於持續的活動時，就會缺乏閒暇時間，也因此大腦幾乎沒有時間處於預設狀態。儘管有些人認為「無所事事」毫無助益，但缺乏休息對健康有害，因為空閒時間可以讓大腦的預設網路消化最近體驗或學到的東西，使我們的整合性思考流程和多元的點子能夠協調，不受大腦執行功能的審查，也讓我們仔細琢磨內在的渴望，思考我們還有哪些未竟的目標。

這些內在對話為持續進行的第一人稱人生敘事提供素材，幫我們培育及強化自我意識。這也幫我們把歧異的資訊連結在一起，觸發新的聯想；幫我們稍微抽離手邊的議題和問題，以改變我們看待那些議題的方式；或產生新點子。那讓我們「由下而上」的彈性思維網路有機會為難題尋找意想不到的創新解決方案。

瑪麗．雪萊創作出科學怪人的那個夜晚，如果她有手機，她可能不是躺下來休息，讓思緒到處神遊，而是刷手機解悶。手機上的眾多誘惑可能會吸引她的關注，壓抑了創新點子的浮現。

意識大腦處於專注狀態時，彈性思維的聯想流程無法大舉發揮。放鬆的大腦會探索新奇的點子；忙碌的大腦只會尋找最熟悉的概念，那些概念通常也最乏味。可惜的是，如今隨著預設網路日益遭到忽視，我們愈來愈沒有時間放空，去做長時間的內在對話。因此，我們愈來愈沒有機會去串接隨機的聯想，以促成新點子和新領悟。

這實在很諷刺，科技進步使彈性思維變得更重要，但也導致我們更沒有機會去運用彈性思維。所以，在這個步調迅速的時代，若要發揮彈性思維，需要抵抗持續的外在侵擾，主動尋找離線的獨處時光。過去幾年，這個問題變得非常緊迫，以致於「生態心理學」（ecopsychology）這個新領域突然興起。

陷入困境時，不妨放空一下吧

生態心理學家正在收集科學證據以佐證其論點，但他們提出的許多建議其實不是什麼新鮮事。例如，他們主張，想要刻意騰出安靜的時間，一種做法是離線，去做慢跑或淋浴之類的活動以擺脫俗事。散步也有幫助，但你需要把手機放在家裡。

那種散步可以啟動預設模式，也有助於恢復「由上而下」的執行功能。散步完後再回歸忙碌的現實狀態時，你會感到神清氣爽。不過，只有在安靜的地區散步才有那個效果。吵雜的城市街區充滿了吸引你注意的刺激，例如你需要避免撞到別人或是被呼嘯而過的車子撞到。不過，如果說散步或跑步有釋放大腦的效果，早上剛睡醒時，直接躺在床上幾分鐘也有同樣的效果。

別去想那天的日程安排或待辦清單，而是把握那個安靜的狀態，在你起床面對世界以前，盯著天花板，享受床鋪的舒適感，放鬆一下。

在工作中，當你陷入困境，無法解決某個複雜的議題時，與其逼自己絞盡腦汁苦思，不妨安排一些放空的任務，讓大腦休息。腦中惦記著購物清單這種微不足道的東西，可能會妨礙彈性思維，你可以試著清除腦中掛念的事物及該做的事情。成功清除腦中雜念後，你可以完成簡單的工作，同時釋放彈性思維去尋找突破性的解決方案。即使是每個小時暫停下來去茶水間一趟也有幫助，那種空檔讓靈活的大腦有機會處理及質疑剛剛那個小時專注創造出來的東西。

拖延也有助於解決問題

令人驚訝的是，拖延也有幫助。研究顯示，拖延和創造力之間有正相關，因為你延緩有意識的解題及決策意圖時，也為潛意識的思索騰出了時間。

達文西非常重視潛意識的流程，他創作《最後的晚餐》（The Last Supper）時，有時會突然拋下創作，休息一段時間。付錢請他來畫圖的神職人員不解，為什麼他放著該做的事情不做。誠如藝術史學家喬爾喬．瓦薩里（Giorgio Vasari）所言：「會院的院長不斷地懇求達文西完成畫作，因為他看到達文西有時一陷入沉思，半天就過去了，他覺得很奇怪。他希望達文西像那些整理園圃的勞動者那樣，永遠不要擱下畫筆。」

但是達文西「跟他談了很多藝術，說服他相信最偉大的天才有時在減少工作下，反而完成得更多。」下次你望向窗外時，切記，你不是在偷懶

──你是讓藝術天賦有機會發揮。

如果你以前沒有休息放空的習慣，請騰出時間那樣做，那可能會帶來意想不到的效果。

本文摘自《放空的科學：讓你的理性思維休息，換彈性思維開工，啟動大腦暗能量激發新奇創意》，漫遊者文化出版。