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當娜美還未出生,17 世紀的梅利號要如何抵達台灣?

研之有物│中央研究院_96
・2019/01/22 ・6670字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 539 ・八年級

  • 執行編輯|林婷嫻 美術編輯|張語辰

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

海洋史研究,讓我們有機會體驗「一日船員」

一日幕僚、一日玉山氣象觀測員,這些網路熱門影片,讓我們看見不同行業的甘苦。但如果回到 17 世紀,成為在中國和臺灣海域航行的荷蘭東印度公司船員,會遇到哪些情況?請先做好心理準備,可能會比在六福村坐了 20 個小時海盜船更要命~

中研院臺灣史研究所的助研究員──鄭維中,帶領我們翻開充滿海洋氣息的檔案,看看 1622-1636 年間荷蘭東印度公司人員忙些什麼。攝影│張語辰

1620 年代的玩命關頭:海上貿易

什麼是世界上最危險的職業?回到 1620 年代,答案可能是──那些從荷蘭出發,航向亞洲的指揮官、船長與水手。

1622 年夏季,荷蘭東印度公司的雷爾松 (Cornelis Reyerszoon) 指揮官率領 6 艘大型帆船和 6 艘中型快船,總計 660 人,前往攻打葡萄牙人在中國居住的澳門失敗後,轉而佔領澎湖,試圖向實施海禁的明朝尋求開放合法貿易。這時的商船艦隊,主要是依靠翻譯成荷文的葡萄牙海圖航行,但常因資訊陳舊或錯誤,而處於「船在人在、船亡人亡」的險境。

你可能有過這個經驗:從嘉義布袋搭乘客輪前往澎湖,短短 80 分鐘的船程,就暈船暈到彷彿窺見西方極樂世界。但當時的荷蘭木造帆船,僅依靠風力和潮流前進,從荷蘭歷經數個月搖晃到亞洲,除了暈船,還會遇上未知的海岸地形、惡劣天候,一不小心真的會航進西方極樂世界,因此要想辦法降低航行風險。

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荷蘭商船艦隊降低風險的方法,就是在臺海兩岸進行水文探測,了解哪裡大船會擱淺、哪裡可以躲颱風等等。

1622 年 9 月 29 日,雷爾松指揮官率領的荷蘭東印度公司艦隊,在澎湖收到明朝福建官方否決開放貿易的通知。糟糕的事不只這一件,七天前才有一艘船艦「格羅寧根號」 (Groeningen) 終於找到航路返回澎湖,在此之前,這艘船歷經颱風浩劫,在臺灣海峽漂流了兩個月,如下圖所示:

1622 年 7 月 19 日格羅寧根號從澎湖出發後,遇到颱風而脫離艦隊、漂向北方,花了兩個月才航行回到澎湖。圖片來源│中研院人文社會科學研究中心─地理資訊科學研究專題中心,廖泫銘研究副技師、李玉亭專案經理;圖說重製│林洵安

綜合上述情況,雷爾松指揮官判斷:若要在這片海域完成貿易任務,甚至是武力封鎖明朝沿海的貿易路線,必須要更加了解這片海域。於是不再只依賴以前的葡萄牙海圖,而是要求所有掌舵人員:「船開到某個地方,附近有河流、灣澳、淺灘及小島,都要量測水深、以地圖方式標示,或至少要完整記錄在航海日誌中。」

鄭維中說明,格羅寧根號這些船,是由荷蘭國家或是各個城市共同出資,大家一起出錢才能造船跑那麼遠,耗費相當驚人。荷蘭東印度公司無時無刻都想著如何把這些錢賺回去,但如果船沒了,一切都免談,因此「水文探測」就是基礎且必要的工作。

水文探測的目的,至少要能告訴下一批從荷蘭出發的商船艦隊,中國和臺灣哪些海岸不要太靠近,因為大船會擱淺。或是,當荷蘭商船在陌生的海域遇到暴風,就像去六福村坐海盜船坐了 20 多個小時後,要能讓頭昏眼花的船長判斷自己可能身在何處,保住自己和船員的小命。

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1622 年荷蘭東印度公司 6 名船員,在古雷半島南岸附近遇風漂流上岸,和當地居民起衝突。此處背景為銅山灣,左方一艘為維多利亞號,另一艘為 De Haan 或 Sint Nikolaas 號,皆為荷蘭中型船。圖片來源│François Valentijn, Oud en Nieuw Oost- Indiën (Dordrecht: Joannes van Braam), 1726, Vol. 4, Part II, Book 3, p. 45. ,取自國立臺灣歷史博物館藏(登錄號 2003.015.0127

水文探測有三寶,出海乖乖準備好

荷蘭水文探測紀錄包含三樣東西:海圖、海岸描述、航路指引。

荷蘭東印度公司人員,如何運用這些水文探測紀錄來航行?鄭維中舉例說明:有天,媽媽叫小明去買醬油,平常造訪的巷口雜貨店剛好休息,只好去更遠的雜貨店買。但小明不知道路,媽媽就會畫個地圖,或直接跟小明說:「從巷子口繼續直走,遇到第二個紅綠燈右轉就到了,那家雜貨店招牌是黃色的」。

上述這段例子中,地圖就像荷蘭東印度公司人員繪製的「海圖」,媽媽說明的路線就是「海岸描述」與「航路指引」,讓後續出發的荷蘭商船像小明一樣,知道該怎麼走,還有看到什麼景色就是到達目的地。

從荷蘭航向亞洲,商船艦隊要在哪裡等待起風和潮流,這些都要事先告訴船長和水手們。不像現在可以戴上 VR (虛擬實境)眼鏡體驗一遍,在 17 世紀只能依靠前人傳授的經驗。但人算不如天算,有時候航路指引表示會起風的地方,卻沒有起風,船長就得參照海圖隨機應變。

沒有起風是一個難題,風太狂又是另一種修羅場。當荷蘭商船被颱風吹到不知名的海岸,船長會等到太陽升到中午的高度之後,測量自己的緯度在哪,並搭配前人留下的海圖和海岸描述,用測深錘測量水深、觀察海岸景色,找找看自己位於何處。

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左邊是測量緯度的航海士,右邊是拿著測深錘的水手。資料來源│NL-HaNA, RVD Eigen Afdrukken, inv.nr. 134-1033.,圖片取自 Het Licht der Zeevaert (航海之光),歐洲北海航海書的封面

「海圖」標有水深,而「海岸描述」的文字內容,包含:水深的描述、港灣可以看到什麼山、海邊有什麼形狀的巨石、海裡的土質等等。航行時,水手除了用測深錘測量水深,也會將測深錘往海底丟,看看錘子底部黏附上來的土質和顏色,是濕黏的黑土、或是有珊瑚礁碎屑的土等等。

綜合以上這些線索,荷蘭東印度公司人員就能推斷自己的大概位置,想辦法進行後續的貿易任務。

與繩同行:尋找看不見的水道

現今船隻運用自動且即時的探測儀(聲納)掌握水深,但回到 17 世紀,當時受雇於荷蘭東印度公司的船長和水手,沒有這個福氣。他們需要手動且費時地一次次將「測深錘」投入海中,量測目前海底有多深,避免讓船隻撞上海底的礁岩或沙丘。

在搖晃的船上,什麼是最方便的度量衡?那就是水手的雙臂長度,也就是 1 噚。一般而言,1 噚約為 6 呎。資料來源│長榮海事博物館。圖說設計│林婷嫻、林洵安
測深錘:鉛錘上繫有水錘繩。有些繩子上有做記號,代表不同的水深;或是水手用雙臂丈量放入海底的繩長,來換算水深。資料來源│長榮海事博物館。圖說設計│林婷嫻、林洵安

雖然爸媽常叮嚀「走路要看路」,但只能依靠測深錘的船長和水手,就算想看路也看不到,因為海床的高低起伏落差,都藏在蔚藍或洶湧的海平面之下。

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鄭維中說明,對於當時的荷蘭中型船及大型中式帆船而言,5 噚是安全的水深,才不會因為海浪上下波動,使得船底撞擊海床。一旦進入海圖標示水深 5 噚以內的海域,船隻就要放慢速度,並且水手要與繩同行、不斷投下測深錘,就像蝙蝠用超音波的回音探測前方物件的距離,藉此尋找可以航行的水道。

海圖標示的數字,在海岸外圍是以「噚」來計算。而到了海灣內,水道的高低落差變小,就改以較細緻的「呎」來標記。畫虛線處(紅線標示)是會觸底的沙洲範圍,提醒船隻小心行駛。(編註:本文的呎指「荷呎」,荷呎規格當時並未統一,如萊因呎為 31.4 公分、阿姆斯特丹呎為 28.3 公分,採用何種標準視測量人員手頭工具與偏好而定。)圖片來源│Map of the Western Coast of Taiwan(部分), Johannes Vingboons, Atlas Blaeu, Vol. 41:08, Fol. 54-55. 感謝奧地利國家圖書館 (Österreichische Nationalbibliothek) 授權使用。圖說重製│林婷嫻、林洵安

然而,天有不測風雲。臺灣降雨集中,加上山脈的地勢落差,時而暴漲、時而消停的河水日積月累地改變出海口的深淺,尤其是臺灣西南部沙岸的河流與潟湖出海口外圍,包含潮下沙溝 (subtidal channel) 和潮下沙壩 (subtidal sandbar) 的深度變化。

例如,1634 年夏季,當時任職於臺灣的荷蘭東印度公司普特曼斯長官發現:魍港(現今布袋鎮好美里一帶)入口處的水道深度,由先前海圖標記的 7~8 呎增加到 13 呎,使原先無法進入的中型船隻,能夠駛入水道深水處停泊。

魍港這個水道深度改變,是 1633 年夏季至秋季許多颱風的傑作。颱風帶來的猛烈雨勢讓河水暴漲,強勁的河水沖到出海口後,將海口的水道挖得更深;同時,水道中被河水挖起來的沙土,會在水道周圍堆成高高低低的沙壩,若不先探測水面下的變化,一不小心就會讓船隻擱淺。

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為了航行安全,當時緊急重新測繪魍港水道的海圖,並在可以停泊中型船隻的深水區旁,策畫建立「芙列辛根堡」 (Vlissingen,或譯菲力辛根) 來看守海床較深的錨地,也就是泊船區。芙列辛根堡於 1636 年 10 月左右設立,後於 1657 年 6 月因海岸地形變化而倒塌。

1633 年之前測繪的魍港海圖。藍線標示是可以航行的水道,此時水道入口處深度只有 7-8 呎(紅圈處),大型中式帆船不易出入,要小心翼翼地投測深錘前進。
圖片來源│River Matthaw (Pachang, northerly Taoyuan(部分), Johannes Vingboons, Atlas Blaeu, vol. 41:06, fol. 48-49.) 感謝奧地利國家圖書館 (Österreichische Nationalbibliothek) 授權使用。圖說重製│林婷嫻、林洵安
1636 年重新測繪的魍港海圖。此時水道入口變深至 11~12 呎(1634 年夏季一度有 13 呎深),已符合當時航行大型中式帆船的最低要求。而芙列辛根堡看守的水道之內有較深的錨地可供泊船,大約 19~20 呎深。圖片來源│Map of the Western Coast of Taiwan(部分), Johannes Vingboons, Atlas Blaeu, Vol. 41:08, Fol. 54-55. 感謝奧地利國家圖書館(Österreichische Nationalbibliothek) 授權使用。圖說重製│林婷嫻、林洵安

鄭維中接續說明:「搭配海圖,航路指引也會告訴你說,船隻先暫停在什麼地方比較安全,然後移動時,發現船頭和港口的目標(例如城堡、旗竿、樹林等)夾角呈現特定的角度即抵達定位,就可以開始尋找水道,進入港灣停泊」。

有了海圖和航路指引,會不會航行失敗呢?還是會。當時的荷蘭東印度公司人員,若是沒有當地人(沿岸漁民、海商與海盜)帶路,或是海象不佳時,船隻還是有可能卡在淺灘或碰撞礁石。

若想往內陸航行於更淺的河道,例如當時溝通台江內海與魍港水域交通的「漁人水道」,就得換成更小更輕的舢舨船或竹筏。因為漁人水道非常淺,多半只有 0.6-0.9 公尺深,少數最深處也只有 1.5 公尺,萬一擱淺才不會撞壞船體結構,需要時甚至可以把舢舨船扛起來或拖著走。

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自己的海圖自己畫:減少船難與商業成本

1620 年代,荷蘭東印度公司人員初來到中國和臺灣海域,是依靠葡萄牙人之前航行的資訊,還有沿岸漁民、明朝水師的協助。到了 1630 年代,基於這些實地航海經驗,荷蘭東印度公司開始修改艦隊船隻的大小與配置,並實驗各種航行路線,也主動測繪自己的海圖。

每次出航,航海日誌會描述所見所聞,有些也會回報船隻運用的問題。

航海日誌的記載,例如:在中國和臺灣海域航行,要考慮西南季風和東北季風的週期,以及颱風季有哪些港灣可作為避風港。船隻運用上,荷蘭大噸位的多桅帆船不易頂風行駛,也不利靠岸停泊,改用可配置火砲的荷蘭中型快船、或中式帆船更適合,因為吃水較淺,也更易於操控、轉向及登陸。

荷蘭東印度公司規定每次的水文探測紀錄和航海日誌要繳回,並於巴達維亞當局經由專人整理,和現有的地圖比對,再整理成新版的「海圖、海岸描述、航路指引」,發給下次要出航的商船艦隊,開啟下一輪航海知識的累積循環。

荷蘭東印度公司人員於 1622-1636 年間,進行水文探測的範圍總和。資料來源│中研院人文社會科學研究中心─地理資訊科學研究專題中心,廖泫銘研究副技師製圖

1622 到 1636 年間,透過商船艦隊一邊貿易、一邊進行水文探測,逐步將「海圖、海岸描述、航路指引」完善化,成為指揮官、船長與水手的謀生兼求生工具。

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這時期,荷蘭商船通常是從東南亞載來香料,到日本換銀子,再用銀子跟明朝交換絲綢,也就是拿各地特產相互交換。荷蘭東印度公司高層就能參考這些水文探測資料,謹慎區別不同船隻適合的港灣與航道,並規劃這一個航道應該載運什麼商品,以及擬定後續的造船計畫,藉此減低「船亡人亡」的海運成本。

超「有料」歷史文件:打開還有沙子掉下來?

擅長研讀荷蘭時期史料的鄭維中,先前是就讀臺灣大學社會系。「高中的時候,臺灣亂糟糟的,那時候補習班在中正區南陽街,下課去補習,樓下就有很多抗爭活動,」鄭維中回憶:

那時我就在想:上了大學要多認識一下,到底臺灣發生了什麼事情。

1993 年讀大一時,臺灣大學有別於其他學校,首先開放學生不用必修中國通史、大一英文、國父思想,鄭維中於是改修臺灣史、德文、中華民國憲法與立國精神。在吳密察老師的臺灣史課堂中,鄭維中發現:以前高中的部編本教科書,其實沒提到什麼荷蘭時代的臺灣歷史。

例如,部編本介紹了科學革命大航海時代,這些事件和 17 世紀臺灣的荷蘭時代同期,但教科書卻鮮少介紹這些事件和荷蘭人來到臺灣的關聯性。「在部編本裡,這些和臺灣完全是兩個世界,我就很好奇,想要自己看看為什麼會這樣,因此對於荷蘭時代的歷史產生興趣。」

就讀臺大社會系博士班時,鄭維中獲得教授推薦參加聯合國的 TANAP 計畫,前往荷蘭國家檔案館接受基礎的荷語訓練、識讀古人書寫的花體字,還有學習荷蘭東印度公司的歷史經典、海洋史基礎經典課程。

荷蘭國家檔案館收藏了這批荷蘭東印度公司的檔案,其中不只有荷蘭的歷史,也包含許多亞洲國家的歷史。荷蘭國家檔案館向聯合國申請經費,用以維護這些檔案;同時聯合國也要求檔案館必須訓練亞洲的歷史學者,有能力使用這些荷蘭東印度公司檔案進行研究。換句話說,TANAP 計畫除了推展史料的應用,也能讓來自臺灣、印度、伊朗、新加坡、印尼等地的青年學者互相交流,是讓檔案活化、轉化為知識的方式。

荷蘭商船拿登 (Naarden) 號舵手 Michiel Gerritszoon Boos 於 1663 年 12 月 31 日至 1664 年 1 月 13 日,在澎湖附近海域航行的航海記錄,以花體字書寫。圖片來源│Aanwinsten, 1.11.01.01 inv. nr. 112(1866AIV), fol. 41v-42r.

鄭維中提到,因為荷蘭很寒冷,所以荷蘭東印度公司檔案的保存狀況良好,不會感覺這些是三四百年前的古書。有些檔案文書收藏到檔案館後,就被編目儲存,之後就完全沒有打開過,尤其是亞洲送過來的報告,這種例子比較多。

甚至曾聽說,有些荷蘭東印度公司檔案,打開後會有沙子掉下來,是幾百年前船上的沙子。

在荷蘭國家檔案館,除了鄭維中和亞洲各國的學者,通常還會有當地退休的老先生老太太,在檔案館裡閱讀館藏。「長輩看到我們這些年輕人翻頁太大力,他們很害怕!因為這些古書的年歲大他們好幾輪,老先生老太太會覺得我們是在折磨這些古書。」鄭維中笑說,雖然心裡覺得抱歉,但如果不翻閱古書、古檔案,也就無法找到歷史的種種真相。

現代有些人看到史料,會立刻附加自己的解讀。但鄭維中提醒,應該要帶著同情與理解來閱讀這些古書,也就是不要急著看圖說故事。「因為這些古書怎麼會知道,三四百年之後,有一個跟荷蘭東印度公司沒什麼關係的臺灣人會去讀它,所以它不一定能回答你心裡深深欲求知道的事情。」

因此,在解讀史料時,要先了解為什麼當時的人要寫這些書、編排這些檔案,還有是要寫給誰看。鄭維中說:「先了解當時作者和讀者的脈絡,對這些古代人抱持尊重。這些思考過程累積起來,也就會對我們追尋自己的歷史很有幫助。」

延伸閱讀

  • 鄭維中的個人網頁
  • 鄭維中,2018 年 1 月,〈荷蘭東印度公司人員在台海兩岸間的水文探測活動(1622-1636)〉,劉序楓編,《亞洲海域間的信息傳遞與相互認識》,頁 385-440 ,南港:中研院人文社會科學研究中心。
  • Weichung Cheng, 2016, “Sailing from the China Coast to the Pescadores and Taiwan: A Comparative Study on the Resemblances in Chinese and Dutch Sailing Patterns”, Bulletin de l’École française d’Extrême-Orient (BEFEO), 101, 289-323.
  • 鄭維中, 2006,《製作福爾摩沙──追尋西洋古書中的台灣身影》,台北:如果。
  • 荷蘭國家檔案館地圖網站 Atlas of Mutual Heritage

本文轉載自中央研究院研之有物,原文標題為〈回到 17 世紀福爾摩沙海域,當個荷蘭航海士!〉,泛科學為宣傳推廣執行單位

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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作,泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡,乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生;但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視,那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」(IPF),其預後往往不太樂觀,確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先,我們得先破解一個迷思:肺纖維化並不是單一疾病,而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」,腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象,患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕,像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是,IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化,是兩種完全不同的概念。

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IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉 / 圖示來源:shutterstock

肺部為何會變成「菜瓜布」?

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布?這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織,就是肺部間質組織(interstitium)的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍,包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下,肺部損傷後會啟動修復機制,並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內,這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號,導致負責修復工作的「纖維母細胞」(fibroblasts)被過度活化,進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織,最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現,這個過程之所以棘手,在於它是一個「惡性循環」,肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ,它們相互加乘,演變成難以阻斷的強大破壞力。

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雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸,特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外,患有自體免疫疾病(如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎,)的患者,他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人,必須特別警覺。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。/ 圖示來源:shutterstock

打斷惡性循環的挑戰,為何只對抗「纖維化」還不夠?

面對這個不可逆的疾病,醫學界長年束手無策,直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥:Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺,首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而,這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望,卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看,這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題:既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊,那麼,我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略,從而更有效地打斷這個惡性循環?

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找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題,科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素:磷酸二酯酶 4B(PDE4B)

為什麼鎖定它?讓我們看看它的「雙重作用」機制:

  1. 關鍵位置: PDE4B 同時存在於免疫細胞(與發炎有關)與纖維母細胞(與纖維化有關)當中。
  2. 作用機制: PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP(環磷酸腺苷) 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
  3. 雙重抑制: 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性,細胞內的 cAMP 就不會被分解,濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞,同時產生抗發炎抗纖維化的雙重效應。

簡單來說,鎖定並抑制 PDE4B,就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程,有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來,全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗,我們相信,在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後,期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

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最後,我們必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手,雖然現有的治療手段能延緩惡化,但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織,因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。/ 圖示來源:


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減碳新招:二氧化碳再利用!光觸媒材料可以把二氧化碳還原成工業化學原料?——專訪中研院原分所陳貴賢特聘研究員
研之有物│中央研究院_96
・2023/11/03 ・5793字 ・閱讀時間約 12 分鐘

本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|簡克志
  • 責任編輯|簡克志
  • 美術設計|蔡宛潔

降低碳排還不夠,奈米材料幫你直接減少二氧化碳!

氣候變遷問題日益嚴重,2023 年 9 月成為全球有史以來最熱的月份,臺灣夏天飆破 38 ℃ 的頻率逐漸增加。為了避免地表升溫超過工業化前水準的 +1.5 ℃,世界各國訂出 2050 年淨零排放的目標,設法減少大氣中的溫室氣體。減碳解方除了低碳電力之外,直接減少二氧化碳也是一條路徑。中央研究院「研之有物」專訪院內原子與分子科學研究所陳貴賢特聘研究員,他的研究專長是奈米能源材料,我們將介紹一種複合光催化材料:硫化鋅(ZnS)/硫化銦鋅(ZnIn2S4,簡稱 ZIS),在太陽光照射下,此材料表面發生的氧化還原反應,會將二氧化碳還原成有用的工業化學原料!

為了避免全球升溫超過工業化前水準的 +1.5 ℃,我們需要減少碳排放與開發負碳技術,並盡量在 2050 年左右達到全球溫室氣體淨零排放量的目標。所謂的「工業化前水準」是指 1850-1900 年的平均溫度。
圖|iStock

地球「保冷」計畫——減碳是關鍵

我們每天排放多少二氧化碳?根據 Our World in Data 的人均二氧化碳排放數據,2021 年全球每人排放的二氧化碳為 4.69 噸,而燃燒 1 公升的汽油大概會產生 2.3 公斤的二氧化碳。換算一下,每人每天排放二氧化碳約為 12.8 公斤,相當於每人每天消耗 5.6 公升的汽油!

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的特別報告「全球暖化 1.5 ℃」,人類活動排放的溫室氣體,已經讓地球表面平均溫度上升了 1 ℃。若以人類目前經濟模式發展下去,碳排放量可預期將不斷上升,大量溫室氣體將讓暖化現象與極端天氣事件更加劇。

氣候科學家警示,地球表面平均溫度需控制在 +1.5 ℃ 以內 註 1,否則將有不可逆的後果,例如生物多樣性大幅度降低的風險。因此,世界各國有了 2050 年淨零排放的共同目標,並不是說都不排碳了,而是要設法讓溫室氣體的碳排放量和碳減少量相互抵消,達到「淨零」的目標。

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要達到淨零的目標,除了尋找與開發減碳電力之外,直接減少二氧化碳也是一個方法。想像一下,如果可以像植物一樣,只要照太陽光,就把二氧化碳變成有價值的碳氫化合物,聽起來不錯吧?但是二氧化碳做為燃燒後的產物已相當穩定,要如何以人工方式讓二氧化碳再次參與反應?

我們可運用「陽光」與「光催化材料」(又稱光觸媒,photocatalyst),不僅可以減碳,還能產生有價值的碳氫化合物,是一種「一舉兩得」的方法!

光觸媒(光催化)材料是什麼?

在談到光催化材料之前,先複習一下「催化劑」這個概念,催化劑不參與化學反應,但是它讓原先不可能的化學反應變得可行!陳貴賢分享,這就像過去從臺北到宜蘭需要翻過雪山,經過九彎十八拐的北宜公路;但如今有了「雪山隧道」之後,就大大降低臺北到宜蘭的時間與難度。「雪山隧道」就是臺北通往宜蘭的催化劑。

除此之外,催化劑也可以說是推進人類歷史發展的重要角色!在過去,農作物施肥只有天然氮肥可以使用,產量有限。而肥料意味著糧食增加與生產力增加,《巫師與先知》這本書就提到位於秘魯的鳥糞島嶼成為各家跨國公司必爭之地。另一方面,波斯人也在各地建造供鳥類休息的高塔,用來收集當肥料用的鳥糞。

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到了近代,陳貴賢提到在 20 世紀初,德國科學家哈伯(Fritz Haber)透過催化劑,在高溫高壓的條件下,以鐵粉做為催化劑,讓氮氣和氫氣轉換成氨。這讓人工固氮成為可能,人類不用再依賴緩慢的生物固氮反應就可以合成化學氮肥,農作物產量也大幅提昇。

本文主角「光催化材料」,顧名思義就是協助光化學反應的催化劑,但光催化材料與一般催化劑不同的地方在於,其化學反應通常發生在固態的表面環境,目標反應物、光子和電子都有參與反應。

比起光催化材料,你可能更常聽到它的同義詞「光觸媒」,例如某某產品宣稱具有「奈米光觸媒消毒」的功能,其實就是照射足夠的光,讓材料表面的氧化還原反應把細菌分解。而之所以光觸媒需要做到奈米尺寸,這是因為奈米小顆粒可以改變物質的電子能量結構,且大幅增加反應的表面積,讓光催化反應更有效率。

陳貴賢:「一個高表面積的奈米粉末,它的表面積可能是薄膜的一萬倍,甚至於十萬倍。」

給你電子,還你原形!光催化材料上的氧化還原反應是怎麼發生的?

光催化材料之所以能夠減少二氧化碳,是因為照光後材料表面發生「氧化還原反應」,氧化反應會失去電子,還原反應會得到電子。陳貴賢與團隊開發的複合光催化材料:硫化鋅(ZnS)/硫化銦鋅(ZnIn2S4,簡稱 ZIS),可以讓二氧化碳還原成甲醇(CH3OH)和乙醛(CH3CHO),這兩種產物都是工業常用的化學原料。反應式如下:

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要持續減少二氧化碳,就要持續發生上述還原反應,持續供給電子。不過,我們要怎麼讓電子快速又順利的補充到材料表面?這裡就開始涉及到半導體的核心問題:電子與電洞的產生、分離和傳輸

陳貴賢與團隊開發的複合光催化材料:ZnS/ZIS,是結合兩種奈米半導體材料,透過水熱法合成,將 0 維的 ZnS 奈米顆粒沉積在 2 維的 ZIS 奈米片之上,形成 0D-2D 結構的 ZnS/ZIS 複合物,就像製作巧克力豆餅乾,不過要複雜得多。

陳貴賢團隊將 0 維的 ZnS 奈米顆粒沉積在 2 維的 ZIS 奈米片之上,就好像做巧克力豆餅乾一樣,形成複合的異質半導體,做為光催化材料用途。左圖是示意圖,右圖是電子顯微鏡下的照片,Zn:In 比例為 1:0.46。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

既然 ZnS/ZIS 是半導體,當受到光照之後,原來的價帶(valence band)電子會被光激發成導帶(conduction band)電子,原本價帶電子佔據的位置則留下一個空位,就是電洞。電子和電洞的遷移,就是半導體形成電流的原因,因此電子和電洞都稱為「載子」(charge carrier)

還記得上面的還原反應嗎?

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對光催化材料來說,為了在光照環境下把二氧化碳還原成乙醛和甲醇,必須獲得穩定的電子來源,材料內部要迅速補充電子到表面,因此:

照光產生的電荷載子數量越多越好;產生的電子和電洞要傾向分離,分得越遠越好;電子和電洞越快移動到表面參與反應越好。

載子輸送要快速穩定,首先照光產生的載子要多,就有更多電子和電洞參與反應。分離載子是為了避免復合,照光產生的電子和電洞很容易復合,一旦復合,等同於減少載子。再來是載子越快移動到表面越好,可以讓每次的氧化還原反應都是最佳效率。

尋找最有效的光催化材料

陳貴賢團隊總共做了 4 種不同比例的 ZnS/ZIS 光催化材料,依照 Zn:In 比例 1:0.12、1:0.26、1:0.46 和 1:0.99,分別標記為 ZnS/ZIS-1、ZnS/ZIS-2、ZnS/ZIS-3 和 ZnS/ZIS-4。其中,ZnS/ZIS-3 的光催化效果最好,可以有效減少二氧化碳,產生最多的乙醛和甲醇(如下圖)。

水熱法製備的 ZnS/ZIS-3 光催化效果最好,可以有效減少二氧化碳,產生最多的乙醛和甲醇。最右邊是將 ZnS 和 ZIS 簡單物理混合的對照組,沒有介面效應的輔助,催化效果不佳。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

為了驗證光催化材料產生有效載子的效率,陳貴賢團隊計算了 ZnS/ZIS-3 的總 AEQ 值(apparent quantum efficiency),用來評估「照到光催化材料上的每顆光子數量,產生了多少實際參與催化反應的電子數」。測量之後,ZnS/ZIS-3 的 AEQ 值為 0.8%,量子效率比單獨的 ZnS 材料提高了將近 200 倍!

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這也是為什麼陳貴賢團隊要使用兩種不同的材料結合,因為單一半導體材料照光產生的電子和電洞有很高的復合機率,選擇兩種不同的半導體材料組合,讓兩種材料形成特殊的「能量階梯」就可以有效分離電子和電洞,並且把電子送到它該去的材料表面。

此外,使用兩種半導體材料的好處還有「二次激發電子到更高能階」,以符合光催化反應的能量門檻,自由電子掙脫 ZnS 的束縛之後,繼續往 ZIS 跑,光的能量會繼續把電子往上送到更高能級的材料表面,還原二氧化碳的反應在此發生。

Z 字形跑比較快!控制材料之間的微應變提升氧化還原效率

關於光催化材料的二次激發,陳貴賢提到:「材料低能階,然後光子進來後,把電子激發到高能階去做反應,太陽能電池也是這樣。但是呢,有時候沒那麼剛好,例如激發後的能階不夠高,雖然激發上去了,但電子沒有辦法跟二氧化碳做反應。那我把兩個材料拼在一起,電子上去以後又下來,然後再吸收第二個光子上去,那就變得很高了,高了以後它的反應效率就提升很多。」

如果我們把光催化材料的二次激發過程畫成示意圖,如下圖所示,電子在 ZnS 束縛區受到第一次光子的激發,變成自由電子,接著經過設計完善的材料介面,先降到較低的 ZIS 束縛區,受到第二次光子的激發,再次變成自由電子,跑到光催化材料的表面,和二氧化碳發生還原反應,將二氧化碳變成可再利用的乙醛和甲醇。

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看看電子走過的路,如果向左歪著頭看,是不是就是一個 Z 字呢?科學家把這個過程稱為「直接 Z 方案」(Direct Z-scheme)。「直接」的意思是,電子從 ZnS 跑到 ZIS 的過程,不需要再經過一個中間地帶,降低電子和電洞復合的機會。

為了將二氧化碳轉換成可用化學原料,電子在材料內部能階走 Z 字路徑,過程中受到光的二次激發,最後到達材料表面。電子參與還原反應,將二氧化碳變成乙醛和甲醇。電洞參與氧化反應,將水變成氧氣。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

為什麼陳貴賢團隊設計的「直接 Z 方案」光催化材料,電子可以不需要中間的「轉接站」,直接轉移到另一個材料上呢?這裡也有一個巧思:不同材料之間的「微應變」

不同材料的晶體排列規律是不一樣的,當兩種材料接在一起時,接面處會發生「晶格不匹配」,也就是兩種材料的原子會互相卡到、晶格微微變形。但是,如果我們可以控制微應變(Strain)的程度,就可以控制兩種材料「能量階梯」的相對位置,微應變可以讓材料接面自動帶有「轉接站」的功能,進而形成一個內部電場,讓電子和電洞更能快速分離,提高光催化效率。

總之,陳貴賢團隊開發的這套材料組合,是有微應變誘導的直接 Z 方案光催化材料,可做為未來量產光催化材料的研發設計參考,同時也是減碳的解方之一。

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ZnS 奈米顆粒接在 ZIS 奈米片上,兩邊的晶格排列方式不一樣,發生「晶格不匹配」,接面處晶格會微微變形。如果控制微應變(Strain)的程度,就可以微調材料能階的相對位置,微應變可以讓接面帶有「轉接站」的功能,形成一個內部電場,讓電子和電洞更能快速分離,提高光催化效率。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy
ZnS 奈米顆粒接在 ZIS 奈米片上,兩邊的晶格排列方式不一樣,發生「晶格不匹配」,接面處晶格會微微變形。如果控制微應變(Strain)的程度,就可以微調材料能階的相對位置,微應變可以讓接面帶有「轉接站」的功能,形成一個內部電場,讓電子和電洞更能快速分離,提高光催化效率。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

綠能趨勢——光催化材料未來可期

陳貴賢表示,目前表面科學和材料是中研院原分所的主要研究領域,他的實驗室選擇能源材料作為研究主軸,有太陽能電池和熱電材料,同時團隊也專注研究可還原二氧化碳的光催化材料,以及與燃料電池相關的催化劑。

陳貴賢看好將來能源材料的發展,因為在 2050 淨零排放之前,有愈來愈多企業紛紛加入「RE100 倡議」的行列,企業必須承諾最晚於 2030 年前使用 100% 再生能源。最著名案例是科技巨頭蘋果Google 和微軟等公司都已宣布其全球供應鏈將符合 RE100 的要求。其中,台積電為蘋果主要供應商,2020 年也加入 RE100,目前為臺灣再生能源的主要買家

可以預見,將來風能、太陽能與燃料電池的相關材料有其市場需求,而能夠減少二氧化碳的光催化材料,也將成為全球減碳的利器。陳貴賢提到,當前光催化材料還在基礎研究階段,目前的人工光合作用效率約 1%,接近大自然效率,而團隊希望提升到至少 5% 到 10% 以上,方能有其實用價值。

陳貴賢進一步強調,未來效率提高之後,能夠轉化二氧化碳的光催化材料就會有很大的經濟價值,不僅轉化後的燃料可以賣錢,處置二氧化碳原料亦可以收取負碳費用,是一種前所未有的概念。

陳貴賢強調,未來效率提高之後,能夠轉化二氧化碳的光催化材料就會有很大的經濟價值。
圖|研之有物

註解

  1. 根據 IPCC 的資料,如果要將全球暖化幅度控制在 +1.5 °C 以內,必須在 2050 年左右達到二氧化碳的淨零排放目標,同時也要大幅度降低非二氧化碳的溫室氣體排放,特別是甲烷。
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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook