瑞典科技博物館數學花園：融合數感、美感、體感設計的北歐遊樂場

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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• 作者／ 蘇宇瑞 
• 原文作者／ Francis Su
• 譯者／ 畢馨云

存在於數學中的第四個自由，是想像的自由。

如果探索是在尋找已經存在的東西，那麼想像就是在建構新的想法，或至少對你來說是新的想法。凡是在沙灘上堆過沙堡的孩子，都知道一桶沙子的無限潛力，同樣的，康托也曾說過：「數學的本質就在於它的自由。」^[3]（康托在19世紀後期做出開創性的研究成果，讓我們首度對無限的本質有了清楚的了解。）

他的意思是，數學不像科學，研究的主題未必和特定的實物有關，因此數學家在能夠研究的題材上，不像其他科學家那樣受限。數學探險家可以運用她的想像，砌出她心目中的任何一座數學城堡。

拓撲學帶領我們進入想像的空間

我的拓撲學課傳授了想像的實踐。正如前面提到的，拓撲學在研究幾何物件受到連續拉伸時會保持不變的性質。

如果我讓一個物件變形，且沒有引進或移走「洞」，那麼從拓撲學的角度，我並沒有改變它。因此，橄欖球和籃球在拓撲學上是相同的，因為其中一個形狀可以變形成另一個；另一方面，甜甜圈和橄欖球在拓撲學上就是不一樣的，因為你必須在橄欖球上戳一個洞，才可以把它變成甜甜圈。

拓撲學是很有趣的主題，因為我們可以用奇奇怪怪的方式把東西切割開、黏起來或拉伸，來做出各種很妙的形狀。我們常想像在這些形狀裡面走動，所以稱它們為空間。

拓撲學愛好者非常樂在想像他們自己的怪異空間，通常是為了回答某個奇特的問題，例如「是否存在具有這種或那種病態的物件？」。（對，我們在數學上會用到病態一詞，是在描述奇怪或異常的表現，就像在醫學中一樣。）然後會用腦袋聯想出一個例子。

舉例來說，有和田湖（Lakes of Wada）：可在地圖上繪出，且邊界完全相同的三個相連區域（「湖」）；位於其中一座湖的邊上的任何一點，一定會在所有三座湖的邊上。這個建構是以發明它們的數學家和田健雄（Takeo Wada）的名字命名的。還有夏威夷耳環（Hawaiian earring），這是個華麗的物件，上頭有無限多個逐次變小的環，全相切於一個點。^[4]

亞歷山大角球的病態空間

病態空間（pathological space）有個相當著名的例子（至少在數學家當中很有名），就是亞歷山大角球（Alexander horned sphere）。球是呈泡泡形狀的曲面，正圓球表面的空間具有「單連通」（simply connected）這個性質，意思大致上就是，如果你在球的表面拿著一條繩子，把兩端繫在一起，做成一個圈，那麼所繫成的圈不會卡在球上，永遠可以從球上移走，與球分離。（甜甜圈就截然不同了，它表面的空間不是單連通的：如果把繩子的一端穿過甜甜圈中心的洞，再把兩端繫在一起，你就無法讓繩圈脫離甜甜圈。）

1924年，J. W. 亞歷山大（J. W. Alexander）在想像他的帶角球時，思考了一個問題：有沒有可能用某種奇特的變形方式，讓泡泡上的相異兩點永遠不會相碰，但泡泡表面的空間又不是單連通的？

起先亞歷山大認為，不管哪個變形泡泡的表面都一定是單連通的。^[5]但後來他舉出了一個表面不是單連通的例子！他的假想結構可以描述如下（這不完全是他的結構，但在拓撲學上是相同的）：取一個泡泡，擠出兩個「角」，接著再從每個角擠出一對捏起的手指，且讓這兩對捏起的手指幾乎相扣在一起。因為捏起的手指並沒有完全相碰，所以你可以在更小的尺度上重複這個步驟，從前面各組手指擠出一對細小的捏合手指，相扣但沒完全相碰。像這樣繼續做下去，做到極限，就會得到亞歷山大角球。

環繞在其中一個初始角底部的繩圈，無法從帶角球脫離，原因正是相扣手指鉗的極限過程。如果指鉗在某個階段結束，沒有做到極限，那麼繩圈就很容易脫落了。這種令人驚奇的結構，不僅需要靠想像力思考，還需運用想像力去驗證帶角球在極限時確實仍是一個球。

你可以想像把圖放大，去看接連各層級的捏角的碎形本質：在細節的每個層級，景象看起來都相同。

想像力是我們的超能力

想像的自由為數學注入了夢幻般的特性。許個願，瞧！你的夢想成真了。

如果在每個階段我們都有機會運用想像力，數學學習的樂趣會多出多少？你不必從事高等數學，就能運用想像力。

在算術中，我們可以嘗試建構出帶有奇特性質的數；能被你出生年月日的所有數字整除的最小數字是多少？你能不能找出連續十個不是質數的數？

在幾何學中，我們可以設計出屬於自己的圖案，探究它們的幾何性質；你喜歡的圖案裡有哪些對稱性？

在統計學中，我們可以考慮一個資料集，想出有創造力的視覺化方法；哪些方法的特點最好？

如果你是從枯燥的教科書上學數學，那就看看能不能把問題改造一下，以提升你的想像力，這麼做就是在讓你鍛鍊想像的自由。

我們曾在讓人好玩又好學的「數學遊樂場」，在台灣有嗎？一文中，分別介紹了美國華盛頓 Harry Thomas Sr. playground 與竹北嘉豐數學公園，也一起思考了臺灣的數學公園是否能能夠掙脫對數學的貧乏想像與設計［1］。那麼，還有沒有更多有意思的數學公園呢？

2018 年的夏天我前往瑞典參加 Bridges 2018 全球數學藝術展覽與會議，在抵達瑞典科技博物館 (Tekniska Museet) 時發現了他們令人驚艷的「數學花園」(The Mathematical Garden)。這個於 2017 年 9 月開幕的數學花園是動物園島 (Djurgården) 博物館園區的最新景點［2］，也是個令人興奮、融合數感、美感、身體感於一體的北歐數學遊樂場！

數學是描述宇宙秩序的學問，在生活中無所不在並且千變萬化，以圖樣、對稱、數列、碎形、黃金比例的形式存在於自然、藝術、音樂或是人類科技中；而數學花園提供了各種互動體驗，讓來到博物館的遊客可以自由探索數學的樂趣。接下來就讓我開始介紹數學花園的各項設計吧［1］！

家裡也好想有一組的五邊形鋪磚

從博物館的大門開始就有玄機：我們都看過磁磚是四邊形、六邊形甚至是三角形，但你有看過連續的五邊形鋪磚嗎？（延伸閱讀：五迷們難以達成的願望之一：用正五邊形磁磚鋪地板）如果沒有，現在就讓你看看！

博物館大門口的五邊形鋪磚，這是業餘數學家瑪喬里．賴斯 (Marjorie Rice，1923-2017) 所設計的。原本只有高中學歷的她，讀了人稱葛老爹的科普專欄作者葛登能 (Martin Gardner，1914-2010) 在《科學美國人》的專欄後，開始研究起這個題目，並且發展了一套系統最終找出四種新型態的凸五邊形鋪磚［3］。

不過由於瑪喬里．賴斯去年 (2017) 離世，今年 Bridges 開幕演講也邀請了數學家桃樂絲．舒特內德 (Doris Schattschneider)，聊聊這位家庭主婦在數學史上留下的傳奇故事［4］。

用雙腳走出答案的數學迷宮

面向博物館右側的是兩個看似簡單但其實相當狡猾的數學迷宮，在螢幕前面讀這篇文章的你，不妨也照著下圖圖說的規則試著解謎看看吧！我和我與會的小夥伴可是嘗試了好幾天才解出來啊！

一個人玩迷宮不夠過癮的話，在數學花園裡也可以揪夥伴一起玩。博物館門口兩側佇立著像盤子一般的拋物面，可以讓人試著找到拋物面的焦點後說悄悄話，問問你的夥伴在另一邊聽不聽得見？

不只有數感，再來點音感吧

英國數學家希爾維斯 (James Joseph Sylvester，1814-1897) 曾說過：「難道不能形容音樂是數學的感性，而數學是音樂的理性？」 (May not music be described as the mathematics of the sense, mathematics as music of the reason？)［5］

下圖右側高高低低的金屬管是由木琴構成，觀眾敲擊這些柱子會聽見不同音調但悅耳和諧的聲音，可以探索柱高與音調的關係培養數感與音感，進而演奏出屬於自己的音樂；左側地面則是石頭製成的黑色木琴，敲擊時的動作就像是在打鼓一般有韻律感。

覺得只用手敲玩音樂不夠？在數學花園還可以卯起來大跳特跳。圖中最右方兩個女孩正在九宮格金屬板上遊玩，藉由身體感的律動撞擊下方的金屬片製造出悅耳的聲音，就像在一台數學跳舞機上盡情舞動；另一個可以踏上去的遊具是前方的白色柱子，其高度代表不同的分數，如 1/7、1/6、1/2、1/1，呼應音樂裡不同音之間的頻率比關係，踏在上方就像是踩高蹺需要專注才能平衡。

自然界無所不在的數學密碼

造型靈感來自鸚鵡螺線 (nautilus shell) 的滑梯，兼具數感、美感以及遊樂場設計中重要的身體感，讓孩子在攀爬時覺得十分刺激且充滿挑戰性，對於數學有多重體驗與記憶，不只是課堂的考題。

自然界之中無處不藏著數學的密碼，除了滑梯之外，還有以瑞典數學家科赫命名的科赫曲線 (Koch curve) 之造形柵欄，依照費氏數列分支的亭子，以及遊樂場地面貫穿整個數學花園的黃金螺線，希望讓大家從自然中認識黃金比例、費氏數列與碎形。

不僅如此，附近還有一些箱子種植向日葵與雛菊，會議結束約一個多月遇上向日葵收成，科技博物館邀請 Bridges 2018 的與會數學家、藝術家提供名字與一句想對孩子說的話，將綁在向日葵上面分送給 5 至 7 歲的孩童，讓他們可以認識來自世界各地的數學家與藝術家。

認識世界各地不同的人和文化還有不一樣的角度：數學花園的魔方陣 (magic square) 並非僅以傳統西方的視角詮釋，而是以中國傳說故事裡在洛水出現的神龜背上刻的九宮花紋或圖點呈現［6］；一旁可讓孩童攀爬的柱體高度則是呼應龜殼上的點數。

最後是由許多三角形構成的大型多面體遊具，小孩與大人可以踏著繩子攀爬，需要身體的協調、平衡以及對於踏點的判斷，才能順利在多面體中穿梭與擺動。

而其中最數學的玩法，是數學家亨利·西日曼 (Henry Segerman) 號召的手牽手 360 大合照，大家都玩得不亦樂乎。

註釋

數學花園在設計上分成四大類，分別是：

1. 自然中的數學 (mathematics in nature)
2. 音樂裡的數學 (musical mathematics)
3. 演算法、最佳化與迷宮 (algorithms, optimization and mazes)
4. 形狀、胚騰、鋪磚 (shapes, patterns and tessellations)

由於說明牌的遊具規劃與現場有少許出入，因此本文並未詳列四大類型的每個遊具，而是選擇介紹互動性與趣味性較高的設計。在官方網頁中，策展人 Lars Paulsson 也有建議幾種玩法。

參考資料

1. Shark Lin，「讓人好玩又好學的「數學遊樂場」，在台灣有嗎？」，2017
2. The Mathematical Garden – Tekniska museet，2017
3. UniMath，[幾何學突破] 發現凸五邊形鋪磚的第 15 型，2015
4. Doris Schattschneider, Marjorie Rice and Her Pentagonal Tilings, Proceedings of Bridges 2018: Mathematics, Art, Music, Architecture, Education, Culture, 2018
5. 蔡聰明，音樂與數學：從弦內之音到弦外之音，1994
6. 趙崇良，失落的古文明：「河圖洛書和八陣圖」之我見，2010

• 本次旅行獲得財團法人國家文化藝術基金會國際交流計畫補助。

Bridges 從 1998 年開始舉辦，是個一年一度以數學為主的大型全球聚會，結合藝術、音樂、建築、教育與文化，是國際間知名的跨領域會議。

如果數學是藝術創作的繆思女神？來自全球的數學藝術展覽── Bridges 2018 研討會（上）這篇文章中，我介紹了許多才華洋溢的數學家與藝術家，在Bridges 2018數學藝術展覽的精彩作品。

這回我想談談 Bridges 在什麼因緣之下展開，又是什麼力量成就了 Bridges 這種超跨領域又盛大的會議？這個活動有何獨到之處，讓紐約數學博物館 (MoMath) 館長都親自飛來斯德哥爾摩參加 Bridges 2018？

Bridges 的斜槓創辦人－雷薩．沙爾汗吉

要回答這些問題就必須提到 Bridges 的創辦人──雷薩．沙爾汗吉 (Reza Sarhangi，1952–2016)，一位多才多藝的斜槓。生於伊朗的他從年輕時就醉心於波斯裝飾圖樣，對蘊含其中的數學藝術深感興趣，因而探索了相關領域。這樣的成長方式使得沙爾汗吉不但是數學教授，還是平面設計師、戲劇教師、劇作家、劇場導演、道具設計師¹，我讀資料讀到這邊只覺得實在太厲害了，只想大喊有神快拜！

移民美國後的他在大專院校教書，更是將豐沛的人文與數理素養體現在課程中，大受學生好評。懷著將數學與藝術跨領域學科相互交流與對話的夢想，便在自己任教的學校創立一年一度的 Bridges 研討會。

這樣的理念感染了許多人，使得 Bridges 從只是一個大學裡的小型活動，逐步發展成全球最大的數學藝術活動與社群，主辦地點遍佈北美、歐洲與亞洲（2014年於首爾舉行）。

沙爾汗吉雖然因病去世[註1]，但早期為了方便推動 Bridges 創立了委員會，希望藉由社群的力量延續這樣的跨域精神。也因此 Bridges 的名號愈來愈響亮，每年都聚集數以百計的各路高手，在數學與藝術之中迸裂出更多火花，讓幾百個人聚集在一起，共同創造出數學的樂趣。

接下來就讓前去參展的我，帶回 Bridges 2018 數學藝術活動（詳細議程）的第一手觀察，看看數學如何與電影、戲劇、短片、詩歌、音樂、科技、時尚、舞蹈、教育等眾多領域撞擊出 Bridges 的獨特魅力！

數學聚光燈──數學電影／戲劇／短片競賽

博物館之夜播出了一部由 Bridges 參與者在 2015 年跨國製作，片長 24 分鐘的跨國科學考察電影 La Figure de la Terre。故事劇情主要是十八世紀法國數學家皮埃爾．莫佩爾蒂 (Pierre Louis Moreau de Maupertuis) 與瑞典天文學家安德斯．攝爾修斯 (Anders Celsius)，一起至瑞典拉普蘭 (Swedish Lapland) 量測地球形狀的故事。有沒有覺得 Celsius 這個姓氏很熟悉呢？沒錯，這就是攝氏溫度的攝氏！

除了科學考察電影，Bridges 還有戶外數學劇場零距離演出！數學戲劇 Witches of Agnesi（阿涅西的女巫，也同時是箕舌線）在博物館旁邊的草坪，演出三位不同時代女性數學家穿越時空的神秘下午茶聚會，彼此分享她們的生命與職涯故事。

三位故事主角分別是曾經上過 Google Doodle 的瑪利亞．阿涅西 (Maria Gaetana Agnesi)、北歐第一個女性教授的索菲婭．柯瓦列夫斯卡婭 (Sofya Kovalevskaya)、被愛因斯坦譽為數學史上最重要的埃米．諾特（Emmy Noether，延伸閱讀：埃米．諾特──蹣跚而行的仁厚數學家）。

編劇蘇珊．格羅夫斯基 (Susan Gerofsky) 與導演史蒂夫．亞伯特 (Steve Abbott) 只帶著劇本就來到 Bridges 會議現場徵演員、歌者、音樂家、技術人員，最後演出長達 50 分鐘，每位主角還有自己的主題曲與樂隊伴奏。整齣戲劇具有科學與性別意識不落俗套，非常佩服 Bridges 社群的力量，可以在短時間內聚集一群充滿創造力與行動力的數學藝術同好，完成這齣戲劇。不只電影與戲劇，Bridges 還有數學短片徵件競賽，可以在線上觀看充滿創意的數學短片。

為數學朗讀──數學詩之美

Bridges 的一大主軸是文化，而詩凝鍊了文化的精華。Bridges 的詩歌朗讀從 2011 年開始，每年都會讓愛好者一起分享與朗讀詩，今年主辦方也將歷年的作品集結成冊。在我看來這件事頗具意義，即使詩的群眾相對少數，但只要敢在 Bridges 發聲，一切都有可能發生，我想這也是為什麼 Bridges 跨越的領域可以如此之廣。

一首數學歌的誕生──數學也能這麼好聽

以科學創意 MV 聞名的 OK Go 樂團的主唱達米安．庫拉什 (Damian Kulash) 曾受邀至 Bridges 2017 演講；最近 OK Go 與 Google 合作發展了OK Go Sandbox 計劃，此計畫主要是提取 OK Go 的 MV 中的數學／科學素材，提供教育工作者協助學生探索 STEAM (Science, Technology, Engineering, Art, and Mathematics)。OK Go Sandbox 計劃也在 Bridges 2018 開設工作坊，讓大家自由探索生活中各種物品搭配之後的聲音特性，以及製造出屬於自己的音樂。

正式音樂之夜 (formal music night) 有兩場表演[註2]，第一場是混合遊戲、音樂、科技與數學的互動表演──Mathrix。四位玩家在下棋的時候會因為棋子移動的位置與方向，使得合成器產生不同的電子音樂，運用策略贏得遊戲同時也要考量音樂的悅耳程度，還真是一款高難度的遊戲啊！

話說回來，Bridges 2019 將在克卜勒大學 (Johannes Kepler University) 與林茲電子藝術中心 (Ars Electronica Center) 舉辦，相信會有更多數學、科技與音樂的碰撞。

如果說正式音樂之夜是主辦國家精心準備的表演，那麼非正式音樂之夜 (informal music night) 就是屬於 Bridges 社群的盛會，只要想表演的人都可以登記上台，全場不可預期又充滿創意！

到了之夜的尾聲，出現這首有才的改編歌曲 “Don’t Worry, Be Bridges”，頓時覺得非常幸運和感動能夠來到 Bridges，可以和愛好數學藝術的夥伴齊聚一堂，更多的改編歌歌詞可見此連結。

數學潮流──數學藝術時尚秀

在非正式音樂之夜，Bridges 今年新增了一場非常特別的表演──數學藝術時尚秀 (Math + Art Fashion Show)。在這場動態秀，金工（或珠寶）、服飾、配件等設計透過充滿自信模特兒的身體與走秀，散發出屬於幾何藝術的時尚美感。

在這裡，每一場表演、每一場講座，分享者的眼神都是亮的，說到數學藝術就有止不住的興奮感；對我來說參加 Bridges 就像是回家那樣親切，感到彼此不分種族與國界。

舞動數學──跳出你心中的數學

幾何金工時尚還能和舞蹈跨界合作！瑞典設計師莉娜．畢爾戈思朵特 (Lena Birgitsdotter) 與舞者伊娃．英格瑪森 (Eva Ingemarsson) 製作了一段優雅且富有詩意的舞作──Aerial Cube／Concrete，藉由可動的頂點設計，立方體便可產生無限的幾何形態：

這讓我想到台灣單挑概念工作室的PRISM01幾何金工創作與舞者趙敦毅的舞立方表演。在她們的分享會後，我前去介紹台灣的金工設計與幾何舞蹈，發現瑞典與台灣作品的相異與相同；可以確知的是，即使遠在地球的兩端，人類追求數學幾何之美的心靈是相通的。

相對於 Aerial Cube／Concrete 的獨舞，Dance your PhD （跳出你的博士論文） 2017 年獲勝者南西．薛利奇 (Nancy Scherich) 編了一齣以辮群為主題的當代舞作－Representations of the Braid Group。

在舞作中，薛利奇運用了三大原則吸引觀眾的目光：將計算過程中使用到的矩陣加以視覺化 (look for visuals in your computations)，注重舞台整體效果的他們製造出一些抽象的場景 (create abstract landscapes)，並且在舞者或週遭環境標上一些明顯的線索與標籤 (use visual clues and labels)，讓觀眾更容易進入狀況。

在 Bridges 2018 的講座「Turning Math into Dance」中，薛利奇分享了創作緣由與概念。數學家認為，不可能把數學的美傳播出去；對一般人來說，數學是可怕駭人的，兩者之間有極大的鴻溝。

薛利奇希望藉由舞蹈翻轉一般民眾對於數學的印象，對她個人而言，跳舞和研究數學都是生命中不可或缺的熱情，因此她決定以舞蹈跳出她的博士研究（延伸閱讀：Dance Your Ph.D.：看不懂科學研究？那就用舞蹈跳給你看！），也因此登上了《科學－Science》期刊，我在講座現場完全可以感受到她對這件事的專業與熱情！

數學捕手──玩轉生活中的數學教育

Bridges 的家庭日 (Family Day) 為一般民眾準備了許多工作坊（點我連結），包括摺紙、手作、桌遊、益智玩具、環境聲音感測、科學秀、體感幾何、自造小旅行、VR 幾何體驗等活動，也開放數學藝術展覽、數學劇場、數學詩朗讀、短片欣賞供民眾參與，根本無一處不是數學的守備範圍，我在現場只覺得目不暇給非常精彩，十分羨慕瑞典的大人與孩童可以一次體驗到來自全球的數學藝術活動。

一起成為數學與藝術的 Bridges 吧！

Bridges 建立了許多橋梁，讓數學與其他領域有著趣味與深刻的鍵結；每位參與的人都是一座橋，回去各自的國家以後成了一座又一座的橋，把數學的美感與樂趣推廣到世界各地。

透過這幾天的觀察，我發現台灣的數學藝術其實不輸外國，也不禁尋思台灣未來是否有可能舉辦 Bridges 研討會？或許未來哪一年，台灣也能夠辦這樣的大型活動。因為結合數學與藝術的超能力，就來自人類無垠的想像力！

註解

• 註1：2018 年也有具紀念意義的攤位，介紹剛去世的知名數學藝術家 Koos Verhoeff 與他在世界各地的作品（如海德堡購物中心 Mathematikon 的大型雕塑），讓人深深感覺到 Bridges 是個相當溫暖的社群。資料來源：沙爾汗吉紀念網頁
• 註2：正式音樂之夜 (formal music night) 的第二場表演則是請到瑞典音樂團體 Varité Velociped，他們的音樂表演雖然和數學關聯較小，但擁有高超的音樂技巧、嗨翻全場的幽默感（像是用睡褲進行演奏）與文化感染力，以 ABBA 經典歌曲與美國民謠大合唱獲得高度共鳴與歡樂。

參考資料

1. Shrestha, S., Mathematics Art Music Architecture Education Culture. Nexus Network Journal, 2018. 20(2): p. 497-507.

延伸資料-Bridges 2018相關網站

1. 官方網站
2. 線上藝廊
3. 相關活動
4. 論文集
5. 詳細議程
6. 家庭日活動

本次旅行獲得財團法人國家文化藝術基金會（國藝會）國際交流計畫補助。