由小馭大、從微觀見格局，打破文史研究想像的標竿：斯波義信──2018 唐獎漢學獎

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

唐獎法治獎召集人、台灣大學講座教授葉俊榮今（21）日宣布，2022 年唐獎法治獎頒發給雪柔．頌德絲 (Cheryl Saunders) 教授。頌德絲教授以深厚的學養，引領亞太地區許多國家在極為嚴峻的環境中訂立立憲方針，推動立憲工程，數十年來，與國內外學者及政治工作者的積極交流、對話、合作，不斷拓展比較憲法的疆界。

推動亞太最重要的憲法研究交流中心

獲頒唐獎，頌德絲教授深感榮幸，也對歷屆法治獎得主在法治領域影響深遠的貢獻表達欽佩之意。頌德絲教授致力於亞太國家的立憲工程，她表示「比較憲法可以為我們目前的世界做出很多貢獻，它有助於相互理解，有助於發現改變和改善治理體系的機會和可能性。」

頌德絲教授曾走訪過許多亞太國家，但她並不是將西方國家的憲法原則注入這些國家，而是與當地人切磋琢磨，透過傾聽、溝通及相互理解，了解彼此的治理體系、人民需求，然後因地制宜，提供符合當地狀況的建議，協助這些國家思考最佳的運作模式。

頌德絲教授說，自己多年來一直在研究這些方法，也取得進展，更謙虛的說，「在與當地人民互動的過程中，自己的收穫不亞於付出」。

台大法律學院張文貞教授介紹得主時指出，過往整個國際學術社群的重心多放在歐美國家，但頌德絲教授 2003 年至 2007 年擔任國際憲法學會主席時，將比較憲法的網絡延伸到亞太地區，協助亞太地區學者成立亞洲憲法論壇，2009 年第三屆論壇就在台灣舉辦。

在她的努力下，亞洲憲法論壇已經成為亞太學者最重要的一個憲法研究的網絡及經驗傳遞交換的中心；而她在各國立憲工程最重要的影響之一，就是啟發當地的學者，即使她離開了，這些討論與互動也留下豐碩成果，讓當地的學者及非政府組織也有能力繼續耕耘憲改工程。

將年輕學者一起帶入立憲推動

曾參與其間的葉俊榮教授也分享自己親身觀察的頌德絲教授。他表示，亞太國家包括台灣在內，在憲政發展及相關議題的學術討論較西方國家落後，頌德絲教授與各地學者交流，其中不乏年輕學者，而教授貫徹「帶年輕人起來」的想法，帶領亞太地區學者，包括他自己也曾是頌德絲教授帶過的年輕人，對她在亞太地區推行立憲工程的努力，深刻感受到「我們可以做的事情比想像中的還要多」。

葉俊榮教授也強調，台灣過去多借鏡其他國家的法律制定的經驗，受到頌德絲教授的啟發，台灣如今也逐漸能夠扮演回饋的角色，將民主憲政的經驗分享給其他亞太國家。

唐獎教育基金會執行長陳振川表示，唐獎提倡法律應兼顧正當程序與實體正義，為和平、人權、永續發展而奮鬥，以追求人類及自然之共同福祉為最高目標。基金會很榮幸設置了唐獎法治獎，一個世界上具有聲譽的獎項，來獎勵對法治理念或實踐有創新，進而對法治之實現貢獻卓著之個人或機構，並且激勵世人共同努力。

自 2014 年以來，唐獎法治獎頒給了在不同領域，以不同身分，共同為社會、人權及永續發展奮鬥不懈，追求人類與自然共同福祉的得主們，歷屆得主從政治運動家到法官，從學者到組織，遍布各大洲，包括奧比．薩克思、路易絲．阿爾布爾、約瑟夫．拉茲，以及設立於孟加拉的孟加拉環境法律人協會、設立於哥倫比亞的實現正義: 法律、正義暨社會中心 以及設立於黎巴嫩的法律實踐進程組織三個非政府組織，都在不同層面對法治的推動有卓越貢獻。

【關於唐獎】

有感於全球化的進展，人類在享受文明與科技帶來便利的同時，亦面臨氣候變遷、新傳染疫病、貧富差距、社會道德式微⋯⋯等種種考驗，尹衍樑博士於 2012 年 12 月成立唐獎，設立永續發展、生技醫藥、漢學及法治四大獎項，每兩年由專業獨立評選委員會(邀聘國際著名專家學者，含多名諾貝爾獎得主），不分種族、國籍、性別，遴選出對世界具有創新實質貢獻及影響力的得主。每獎項提供 5 千萬獎金，其中含 1 千萬支持相關研究教育計畫，以鼓勵專業人才投入探索 21 世紀人類所需，以頂尖的創新研究成果及社會實踐引領全人類發展。

2022 年唐獎漢學獎授予潔西卡‧羅森（Jessica Rawson）教授，以表彰其精研中國藝術文物之成就。羅森教授視野宏闊，見解精準，為無聲之物發聲，再現人之所未見；審美觀物，傳承薪火，賦予華夏古典嶄新意義。

不同以往得獎者多集中在文學、歷史與思想史領域，著重文字書寫，羅森教授則以藝術史與物質文化研究見長，關注考古出土的器物，使人們看見藝術品所承載的歷史文化，豐富漢學內涵，展現唐獎漢學獎作為世界大獎的開闊格局及視野。

器物上蘊藏的視覺系統

羅森教授為牛津大學中國藝術與考古教授，專研中國青銅器、玉器，關注層面尤其著重中國與中亞鄰國的交流。她近年的研究從馬匹貿易切入，考察沿著絲路與歐亞草原諸族的馬匹貿易。羅森教授指出，歐亞大陸上各個族群都有一套談論器物的傳統，其中蘊藏著所謂視覺系統（visual systems），使人們得以依據社會、信仰或其他層面上的概念、慣例或預設，將器物分門別類。因此也意味著其器物的材質、形式與裝飾具有特定的組合模式。

編按：在電影《孟買女帝》中，出現將茶杯裡的茶倒入下方茶杯碟中，再用茶杯碟喝茶的一幕。

對現代人來說，茶杯碟只是用來墊茶杯，但過去茶杯碟的用法是將茶倒出來，增加茶接觸空氣的表面積，達到快速冷卻的效果，而人們也是用茶杯碟直接喝放涼的茶。

現今茶杯碟已經失去了放涼的功能，但杯子與碟子的特定組合，仍成為了辨識「喝茶器具」的關鍵而被沿用至今，像上述杯子與碟子的組合，我們就稱它為「視覺系統」。

每個社會的傳統與視覺系統都是獨特的，需經過學習才得以熟悉，也深深地影響人們如何看待與解讀所見之物。這樣的視覺系統一旦進入新的脈絡，它們先前所承載的意義將慢慢淡去，進而與不同文化產生新的聯結。藉由視覺系統的研究，能夠釐清西方古典建築的裝飾是如何傳播到西亞，接著沿著絲路來到中國，最終體現在佛教石窟的造型上。這些交流為中國的藝術掀開了全新的一頁，而後隨著蒙古西征，中國藝術的樣貌也反過來傳播到西方世界。

陵墓代表著墓主的微縮宇宙

羅森教授的研究亦對中國古代墓葬文化有深刻的洞見。古代墓葬為其墓主提供了一個完備的死後世界。商周的豎穴土坑墓以青銅器和玉器陪葬，這些器物不但為墓主提供了禮儀及身份所需的物品，也提供戰爭所需的兵器和馬車。

秦代以來的墓葬發生了許多大變化，其中以兵馬俑的出現最為突出。秦始皇陵不僅僅有軍隊，墓中的車馬廄、朝臣、百戲、官員、嬪妃，以及天地星辰的圖像，都為秦始皇的死後世界而創造，陵墓成為墓主的微縮宇宙。

羅森教授的貢獻不僅止於開創性的學術研究。她致力於促進東西方藝術、文化與學術的交流及認識，更在學術範疇之外，向普羅大眾推廣中國文明之博大精深。因其博物館任職經歷，羅森教授身兼學者與實務執行者兩種身分，她策劃展覽所帶來的影響力早已有目共睹。

即便離開大英博物館轉任牛津教授，她仍繼續為大眾展現中國多元的樣貌。如 2005 年末至 2006 年初，在英國皇家藝術學院舉辦的「盛世華章─康、雍、乾三代帝王」（China: The Three Emperors, 1962-1795）特展，即是由羅森教授策劃，向西方社會鮮活重現古老東方文物豐富的藝術內涵。

主持跨國研究計畫促成文化交流

羅森教授出生英國倫敦，畢業於劍橋大學及倫敦大學亞非學院，曾任大英博物館東方文物部主任、牛津大學莫頓學院首位女院長，亦曾出任牛津大學副校長。羅森教授身為一位執行者，主持大型研究計畫，大大地提升了英國與歐洲學界對中國研究的重視。2011 年至 2016 年，跨國研究計畫「中國與內亞：改變了中國的文化交流（西元前 1000 年至西元前 200 年）」（“China and Inner Asia: Interactions Which Changed China （1000-200 BC）”）獲英國最大的學術研究資助單位利華休姆基金會（Leverhulme Trust）獎助。羅森教授與中國學者共同主持，聯合多國專家一同檢視中國、伊拉克、伊朗、中亞的出土文物，與各地博物館的藏品，試圖回溯物質文化的傳播。

而在校園之內，羅森教授促成各國學者至牛津大學進行學術交流，且不遺餘力地支持並培養世界各地的學生，其中有多位如今已成中國藝術與考古領域中的重要學者。羅森教授亦為牛津大學爭取到利華休姆基金會以十年為期的獎助計畫，以支持校內當代中國研究的發展。此計畫獎助了四個學術職位，實質地擴大中國研究的規模，也間接促成了隨後 2008 年牛津大學中國中心（University of Oxford China Centre）的成立。

羅森教授於 1990 年榮膺為英國國家學術院院士（British Academy），2002 年因其在東方研究的貢獻獲英國女王授勳封爵（DBE），2012 年獲選為美國藝術與科學院（American Academy of Arts and Sciences）外籍名譽院士，2017 年獲頒弗瑞爾獎章（Charles Lang Freer Medal）。2022 年唐獎漢學獎授予羅森教授，肯定其在中國藝術與考古領域的成就，不僅為該領域開創了嶄新局面，更加深了人們對中國文明的認識。

【關於唐獎】

有感於全球化的進展，人類在享受文明與科技帶來便利的同時，亦面臨氣候變遷、新傳染疫病、貧富差距、社會道德式微..等種種考驗，尹衍樑博士於 2012 年 12 月成立唐獎，設立永續發展、生技醫藥、漢學及法治四大獎項，每兩年由專業獨立評選委員會（邀聘國際著名專家學者，含多名諾貝爾獎得主），不分種族、國籍、性別，遴選出對世界具有創新實質貢獻及影響力的得主。每獎項提供 5 千萬獎金，其中含 1 千萬支持相關研究教育計畫，以鼓勵專業人才投入探索 21 世紀人類所需，以頂尖的創新研究成果及社會實踐引領全人類發展。