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從塵囂中的寧靜,找到自己的歸屬——《隱形的奧義》推薦序

鄭國威 Portnoy_96
・2020/02/09 ・1564字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 518 ・六年級

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你看不到我,你看不到我。這就是隱形的奧義?!圖/GIPHY

隱形的奧義?是要披上哈利波特的隱身斗篷、或是拿到哈比人的魔戒?是像X戰警裡的魔形女那樣自由變換身分,或是像驚奇四超人裡的隱形女那樣霎時消失呢?本書給的答案,沒那麼奇幻,但更加安慰。

我們常聽到「人類是視覺的動物」,這倒不是說其他動物的視覺不如我們,畢竟身處環境不同,各有適應求存之道。但我們對視覺的依賴的確非常高,而當人類越來越能夠隨心所欲,自然也循著視覺給予的框框條條,建構自己的生活環境。而這樣的生活環境又回過頭來加強我們對視覺的依賴。別的不說,你此時就正放肆地用視覺在翻看著書、盯著螢幕。

於是看不見,「幾乎」等於不存在。

時至今日,不停使用手機接收訊息,已是我們的日常。圖/GIPHY

依賴視覺的當代人類,難以自拔地發展出各種看得更好、更多、更遠的技術,盡所能讓無形現形,否則總覺得不安心。不過這也造成了隱私外洩、過度分享、資訊焦慮、錯假有害內容蔓延、對特定性別或族群的物化與厭惡,以及各類人們為了被看見而無所不用其極的文化現象。對於這般文化現象的反思,是我個人近來寫作的重點,因此《隱形的奧義》這本書,讓我讀來很有共鳴。

作為一個網路媒體創業者,我從 2005 年開始推廣草根媒體、透明價值、努力讓多元的內容被看見,雖然義無反顧,但這幾年也深刻地感受到反作用力:當每個人都無限制地提高自己的能見度、掠取眾人的注意力,我們受得了嗎?

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作者阿奇科.布希是一位資深作家,書寫主題包括設計、文化與自然,也擔任建築與設計界人士必讀雜誌《大都會》雜誌(Metropolis)的編輯長達 20 年,這也大概是為什麼她在本書裡能夠如此旁徵博引,案例廣及當代藝術、最新科技、再到自然科學,在在呼應跟夯實「隱形」此一主幹。

對作者來說,隱形不只是看不見,我認為她更想強調的是,時時刻刻都站在舞台上的現代人,是否給出了太多、以至於讓身心都支離破碎

隱形不是不存在,而是不被查知。圖/pixabay

在她的筆下,隱形是一種適應、一種歸屬感,相對於想要鶴立雞群的內在欲望或外在壓力,是關於我們如何能「優雅和諧地在世界上找到自己的歸屬之處」。隱形是面對偉大,發覺自身的渺小,甚至消失,但這種消失不是被忽略,而是感覺自己跟某種更古老、更巨大的存在合為一體。

例如她為了寫這本書,去了一趟冰島,在這個人口僅約 34 萬的小國,許多當地人相信有著隱形的精靈,這些精靈跟人類平行地生活在這個氣象與地質都多變的島上,跟人類看起來差不多,只是我們看不到。而也因為這樣的信仰,讓當地人在保存環境與文化時,多了一分出自於對無形社群的關懷。

隱形也不是不存在,而是不被查知,畢竟當每個人都能透過直播想成名多久就多久,甚至不自覺被自己的手機、家裡的智慧音箱、路邊的攝影機隨時監視的時候,隱形反而是一種特權。

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這讓我想到每次到台北車站大廳,看到人們三五成群坐在棋盤格地板上,黑色的區域總是比較多人,彷彿熙來攘往的旅客就能無視。而包括我在內的有些人,偶爾會以充電為名到遠方旅遊,大概也是覺得沒人認識或在意自己,得以暫時隱形,不用像在本來的生活裡那樣一直放送、一直給。

最後,就讓自己專心、放鬆地隨著作者的節奏,給自己一個下午,好好讀完本書,盡量不受打擾也不分神吧。我想,對一個現代人來說,這應該也算是掌握了隱形的奧義。

本文為《隱形的奧義》推薦序,2019 年 10 月,商周出版

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鄭國威 Portnoy_96
247 篇文章 ・ 1202 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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【從中國經典認識大腦系列】庖丁能解牛,是因為「Zone」?
YTC_96
・2023/07/01 ・4257字 ・閱讀時間約 8 分鐘

庖丁如何解牛?

在戰國時期,一位叫做「丁」的廚師(故稱作庖丁)為魏文惠王殺牛。丁廚師宰牛的技術非常純熟,分解牛的動作和進刀的聲響都像是美妙的雅樂。當文惠王詢問為何丁的技藝能如此高超。他解釋道,自己追求的是超越技術的 「道」。

丁說:「一開始宰牛的時候,看到的是一頭牛,三年之後,就不曾看到整頭牛,現在甚至不需用眼睛觀察,只要透過精神,就能依照牛的生理構造來準確運刀進入關節縫隙,將利刃遊走於空隙間,完全不碰撞骨頭以及經絡聚集處。」

而丁的菜刀已經使用超過十九年,宰殺超過上千頭牛隻,但刀刃依舊像剛磨過一樣鋒利。

在庖丁心中,對牛的一切生理構造與關節處都了然於心。 圖/pixbay

這原因在於刀刃是幾乎沒有厚度,而關節及組織間都有縫隙,透過刀刃的旋轉能輕鬆有餘地的肢解牛隻,就算遇到骨節錯綜難以下刀處,只要動刀輕微,格外謹慎專注,牛體也能像泥土般剖開散落在地上。

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以上的故事是出自《莊子.養生主》的一則寓言,原意是用來說明養生之道。刀刃就好比人的生命與精神,而牛體的結構就是人世間的錯綜複雜與障礙。若是不順應牛體的紋理(自然),拿刀(精神)和骨頭(障礙)強碰撞,只會磨損自己的刀,這提醒我們做事要順應自然規律的道理,不要是非糾纏,才能游刃有餘不耗損精神。庖丁解牛後來也成為一個成語,形容經過長期實踐某件事物後,對其了解透測且掌握了規律,做起來得心應手。[1-3]

乍看之下,庖丁解牛只是一個用來比喻養生和做人處事原則的寓言故事。但丁廚師的精湛刀法,以及其故事中所描述的神乎其技,與匈牙利裔美國心理學家,米哈伊.奇克森特米哈伊(Mihaly Csikszentmihalyi)於 1975 年提出的心流理論(Flow)不謀而合[4]。

心流狀態是什麼?心流狀態產生的大腦神經機制是什麼?這相差超過兩千年的交會又能讓我們有什麼啟示呢?

Flow,日裔美籍畫家内間安瑆 (Uchima Ansei)1955 年的作品。圖/Flow | The Art Institute of Chicago (artic.edu)

心流狀態是什麼?

心流狀態是一個正向心理學概念,指的是一種心理流暢的狀態,用來描述全面沉浸且專注投入任務後,所產生的興奮愉悅感。

心流狀態在翻譯上有人稱神馳狀態,或是沉浸狀態。早在心理學家提出心流狀態理論前,我們生活中早已有相似的用語說明這種狀態,英文俗稱 in the zone ,中文則是忘我或是身心合一。在此狀態下,人們對時間的感受性減少,會覺得自己能夠用最佳的狀態發揮潛力,輕鬆地應對挑戰。過程中,人們也可能會對事情有更清晰的目標[4]。

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有些人會急迫地想知道,要如何才達到心流狀態。圖/GIPHY

為了實現巔峰表現而全身心投入任務,心流狀態通常伴隨著高度的專注、沉浸感以及在活動中忘我的感覺。要達到心流狀態,人們的技能和面臨的挑戰需要達到一種平衡,並融合行動以及自我覺察,如果一個人的技巧遠遠高於事件挑戰難度,他們只會感受到無聊或是輕鬆。若是事件難度過高,他們則會感受到擔心或焦慮(下圖)。

奇克森特米哈伊的心流狀態模型。心流的產生要在技巧成熟度和事件難度達到一個平衡下才會產生。圖/Wikipedia

心流狀態最常見於人們參與具有挑戰性的活動,例如運動、藝術創作、音樂演奏、學習新技能或專注於特定任務。NBA 知名球星麥可喬丹(Michael Jordan)在 1988 年的灌籃大賽上演罰球線飛身灌籃是史上最經典的灌籃場景之一。要能在距離籃框如此遠的距離起跳,並成功灌進那小小的籃框,是一件相當困難的任務,甚至麥可在比賽第一次的嘗試也並未成功。

唯有運動員全神貫注,展現心流狀態才有機會完成如此高難度的表演。此外,在七、八年級生熟知的經典懷舊動畫閃電霹靂車,頂尖賽車手有機會施展出「零的領域」,一種能提高周圍感知能力自然施展高超的賽車技巧,也類似心流狀態。

喬丹灌籃。 圖/GIPHY

然而,心流的狀態也會發生在普通的情況下,包含工作或休閒時間從事某些任務時。譬如電腦玩家在玩一款遊戲時,遊玩超過數個小時也不感到無聊、疲勞或飢餓。又或是享受美食時,那好吃到忘我的境界,也常常讓人忘記痛苦並沉浸在幸福感之中(圖三)。如果你正在享受閱讀這篇文章帶來的樂趣,或許你也正處於心流狀態。

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心流的產生可能比我們想像中常見,譬如享受美食而吃到忘我的境界。圖/千と千尋の神隠し – スタジオジブリ|STUDIO GHIBLI
不能吃太胖喔會被殺掉的。圖/千と千尋の神隠し – スタジオジブリ|STUDIO GHIBLI

大腦是如何影響心流狀態的產生?

心流狀態對幸福感和滿足感有正面影響,能提高工作表現、增加創造力和增進學習效果。過去有相當多關於心流的心理學理論,但若想要心流狀態在工作、生活、又甚至是精神醫學有進一步的廣泛應用,了解心流的大腦神經機制是極其重要的[5]。

暫時性次額葉假說(Transient Hypofrontality Hypothesis)是神經科學家阿恩·迪特里希(Arne Dietrich)於 2004 年提出解釋心流的一個假說 [6]。該假說認為大腦的資源是有限被分配的,而當心流狀態產生時,外顯功能相關腦區如前額葉(負責邏輯推論和執行功能)以及內側顳葉(記憶功能)會降低,但內隱功能相關腦區基底核(控制自主運動)則是升高。該假說認為心流狀態是透過內隱,也就是透過自動化且技能相關的知識來運作,並減少外顯系統如抽象推論和自我反思的歷程。

這就好比當我們學會騎腳踏車,我們不需要知道是怎麼騎的,但當我們一坐上椅墊,踏起踏板,我們身體就自然地駕馭看似很難平衡的腳踏車,而這狀態也如同心流。該假說也被另一個研究團隊透過功能性磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)部分證實,他們發現心流狀態時扣帶皮質( Cingulate Cortex) 、內側前額葉(Medial Prefrontal Cortex)以及內側顳葉包含杏仁核(Medial Temporal Lobe including the Amygdala)都看到活動下降,而前腦島(Anterior Insula)、額下回( Inferior Frontal Gyri), 基底核(Basal Ganglia) 以及中腦(Midbrain)則有活動上升的跡象 [7]。

有趣的是,另一派學者提出了和暫時性次額葉假說完全相反的看法,稱作心流的同步理論(Synchronization Theory of Flow)。神經科學家勒內·韋伯(René Weber)在 2009 的一篇文章認為暫時性次額葉假說過度簡化心流狀態,並且忽略了高度專注在心流狀態時的重要性[8]。在專注時,前額葉會高度活化[9],說明心流狀態需要注意力相關的腦區網路整合同步。這理論是基於認知神經科學家麥可·波斯納(Michael Posner)在 1987 年的注意力三元理論(Tripartite Theory of Attention)。

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此理論模型包含警覺(意識到刺激:前額葉和頂葉(Parietal Lobe))、定向(分配注意力資源到刺激:上下頂葉、上丘(Superior Colliculus)和前視野(Frontal Eye Field))和注意力的執行功能(目標導向的處理,調節警覺和定向網絡:內側前額皮層、前扣帶皮層和外側前額皮層)[10]。後續也有研究進一步證實此理論,透過功能性近紅外光譜技術(Functional Near – Infrared Spectroscopy , fNIRS)[11] 和功能性磁共振成像[7][12],心流狀態時前額葉網路的活動是上升的。

受試者在心流狀態時的功能性磁共振成像圖。圖/參考資料 7

2020 年,心理學家 Dimitri van der Linden 提出的大尺度網路(Large-scale network)觀點整合了過去心流狀態腦科學的理論[13]。他認為心流狀態的產生需要透過多巴胺和正腎上腺素系統調節內在動機以及情緒反應的引導[14],接著三個和注意力相關的大尺度的大腦網路的交互作用則是心流產生的關鍵。

這三個大尺度網路分別是默認模網路(Default Mode Network),這與自我察覺有關。第二個是中央執行網絡(Central Executive Network),這和全心投入與專注有關。第三個則是顯著網路(Salience Network),這和分配與協調大腦資源並平衡默認網路和中央執行網路活動相關(下圖)。心流狀態的產生,可能與大腦網路模式不斷的切換而達到的一種和諧穩定有關。

顯著網路作為大腦切換默認網路和中央執行網路的調節。 圖/參考資料 13

心流狀態是一個非常複雜的現象,目前的研究主要探討心流狀態產生時的現象和神經反應的相關性。未來仍需要更進一步的研究,來解析心流狀態是否能透過外部操弄的方式,譬如穿顱磁刺激術(Transcranial Magnetic Stimulation)(下圖),來創造並改善人們生活。

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穿顱磁刺激術示意圖。圖/Wikipedia

心流作為養生之道,呼應庖丁解牛

心流狀態被認為能促進正向心理來提高專注度以及愉悅感,不論是數千年前的庖丁、籃球之神喬丹、又或是一般人,每個人或多或少都曾經體會過那種難以用言語的心流狀態。透過現代科學測量儀器,我們有機會能更進一步了解大腦是如何產生心流,提高生活和工作的品質,來達到莊子提倡注重內在精神的養生之道。

參考文獻:

1. 庖丁解牛 – 維基百科,自由的百科全書 (wikipedia.org)

2. 庖丁解牛 – 教育百科 | 教育雲線上字典 (cloud.edu.tw)

3. 庖丁解牛(古代寓言)_百度百科 (baidu.com)

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4. Flow (psychology) – Wikipedia

5. Brain activity during flow : A systematic review (diva-portal.org)

6. Neurocognitive mechanisms underlying the experience of flow – ScienceDirect

7. Neural signatures of experimentally induced flow experiences identified in a typical fMRI block design with BOLD imaging | Social Cognitive and Affective Neuroscience | Oxford Academic (oup.com)

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8. Theorizing Flow and Media Enjoyment as Cognitive Synchronization of Attentional and Reward Networks | Communication Theory | Oxford Academic (oup.com)

9. Typologies of attentional networks | Nature Reviews Neuroscience

10.  Isolating attentional systems: A cognitive-anatomical analysis | SpringerLink

11. Brain activity during the flow experience: A functional near-infrared spectroscopy study – ScienceDirect

12. Neural correlates of experimentally induced flow experiences – ScienceDirect

13. Go with the flow: A neuroscientific view on being fully engaged – Linden – 2021 – European Journal of Neuroscience – Wiley Online Library

14. Frontiers | The Neuroscience of the Flow State: Involvement of the Locus Coeruleus Norepinephrine System (frontiersin.org)

YTC_96
11 篇文章 ・ 18 位粉絲
從大學部到博士班,在神經科學界打滾超過十年,研究過果蠅、小鼠以及大鼠。在美國取得神經科學博士學位之後,決定先沉澱思考未來的下一步。現在於加勒比海擔任志工進行精神健康知識以及大腦科學教育推廣。有任何問題,歡迎來信討論 ytc329@gmail.com。

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牠如何長出一雙「隱形的翅膀」?——玻璃翼蝶的成長日誌
Curious曉白_96
・2021/10/28 ・3597字 ・閱讀時間約 7 分鐘

蝴蝶的美,源於牠們擁有的千變萬色的翅膀,這些色彩是門面,也是保護傘,鮮豔顯目派警戒掠食者別靠近!小心牠們有毒(即便有些蝶其實没毒 XD);擬態派能巧妙地偽裝成自然環境中的枯葉、樹木等騙過掠食者的眼睛,或是如猛禽眼睛樣貌的翅膀,嚇唬掠食者。多數蝴蝶們視顏色為性命,但對玻璃翼蝶來說……就是不給顏色瞧瞧,幾近透明如玻璃的翅膀,即使飛行也如穿上一層隱形罩袍,讓大家都難以察覺牠的存在。究竟,這個蝶界的「小透明」是如何成長?又何以成為科學家們研發新型抗反射材料的重要靈感?Let’s check it out !

玻璃翼蝶的成長日誌

玻璃翼蝶,又名寬紋黑脈綃蝶(學名:Greta oto,俗稱透翅蝶),屬於鳳蝶總科的蛺蝶科(Nymphalidae),主要分布在中南美洲的雨林及山區。牠們的卵殼型態非常多變,有些如珍珠般光滑透亮,有些點綴上小撮鱗毛,有些具有雕刻般的紋路。

玻璃翼蝶, 又名寬紋黑脈綃蝶 ,俗稱透翅蝶,為蛺蝶科寬紋黑脈綃蝶屬。圖/EOL

幼蟲時,牠們主要吃的是夜香樹屬的植物,這類植物含有具毒性的生物鹼,且能夠存儲於幼蟲體內,當有些鳥兒吃了他們,輕則拉肚子,重則中毒身亡。玻璃翼蝶向來與眾不同,即便同屬鱗翅目(Lepidoptera),他們卻不與其他蝶一般擁有鱗翅目的招牌特徵 —— 成蟲全身布滿鱗毛,取而代之的是光滑剔透如玻璃般的翅膀,而成蟲的牠們一樣喜愛吃「毒」口味的食物,例如菊科(含生物鹼 (pyrrolizidine alkaloids))、馬纓丹屬植物,讓掠食者們敬而遠之。

鱗翅目招牌特徵 —— 成蟲全身布滿鱗毛。圖/EOL
可從罌粟分離出生物鹼-嗎啡。圖/維基百科

隱形翅膀的誕生

玻璃翼蝶是如何生成如此獨特的翅膀呢?帕特爾(Nipam H. Patel)和他的同事們首度將玻璃翼蝶詳細的成長時間序公開於《實驗生物學期刊》(Journal of Experimental Biology),他們分別在其成蛹不同時間點(16, 30, 48, 60 hr)進行解剖,並觀察其生成翅膀型態的變化(如圖一)。

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  • 成蛹 16 小時

起初牠們與其他鱗翅目物種一樣,蛹翅由一層輕薄、勻稱的上皮組織組成,接著許多表皮細胞已分化為平行排列的感覺器官前細胞(Sensory Organ Precursor cells , 以下簡稱 SOP 細胞)。在翅膀生成前期,帕特爾等人發現翅膀透明區域與非透明區域相比,具有較低密度的 SOP 細胞,因此他們猜測,玻璃翼蝶翅膀上形成透明區域及非透明區域的關鍵點就在於 SOP 細胞密度的差異,導致兩個區域的 SOP 細胞日後受到不同的調節,進而影響成體翅膀上兩區域的鱗片密度和表面翼膜分布具有極端的差異。

  • 成蛹 30 小時

此時玻璃翼蝶身上的 SOP 細胞開始分化成為鱗狀細胞(scale cells)及似人類的神經膠質細胞的界面上皮細胞(socket cells),鱗狀細胞主要位於翅膀內部,而界面上皮細胞肌動主要負責連接每個鱗狀細胞,並位於翅膀較為表層的位置。此外,他們透過染色技術發現翅膀上開始出現由肌動蛋白組成的小圓柱狀增生鱗片,而這群增生鱗片甚至長到超出翅膀表面。這個階段的透明翼區域鱗片細胞型態跟不透明區域的未分化鱗片細胞一樣,像極了一個個被吹成橢圓狀的氣球。

  • 成蛹 48 小時

鱗狀細胞開始延展並擴散生長,這時候透明翼區和非透明翼區要開始分道揚鑣了!非透明翼區(尤其是翅膀周圍有顏色的分界線)有很粗的肌動蛋白束,鱗片細胞呈圓扁狀;而透明翼區的鱗狀細胞開始向上延伸,並產生兩種型態(短小倒三角狀及狹長鬃毛狀)的細胞交替分布於其中。

  • 成蛹 60 小時

透明翼區的短小倒三角鱗狀細胞們的兩個角角開始伸出「觸鬚」,形成兩個似觸角型的細胞並開始延伸生長,而長鬃毛鱗狀細胞的長度早已生長至一定長度,甚至還長到彎曲。非透明翼區的鱗狀細胞則會再長得更長、更寬、更平坦(葉狀),並在尖端處形成鋸齒狀。

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隨成蛹時間翅膀發育變化。 圖中洋紅色螢光為 SOP 細胞,綠螢光為肌動蛋白,粉紅色螢光為鱗狀細胞膜,成蛹 30 小時,透明翼區(Clear)與非透明翼區(Opaque)細胞分布密度差異大,成蛹 48 小時後兩區域細胞開始發展成截然不同的型態。 圖(一)/參考資料3

我們之所以能看到非透明物體具有色彩,是由於物體會吸收部分光線,並將其他光線反射入我們的眼睛。反射程度主要取決於生物組織和環境介質之間的折射率差異,差異越大,表面反射越高。以會呈現透明的水生生物為反例,因為其組織與周遭環境(水)的折射率相近,因此他們就能施展「隱身術」。但是呢!在陸地上,要隱身可難囉~因為陸地生物組織的折射率(n=~1.3-1.5)和空氣(n=1)的折射率差異很大,所以易產生極大的表面反射。

有色翅膀的蝴蝶擁有於一排排扁平、重疊的鱗片,每個鱗片都可以通過色素沉澱產生顏色,並與光於奈米結構層級上進行交互作用,產生所謂的「結構色(structural coloration)」,選擇性吸收特定波長的光,且使光發生散射、漫反射、衍射或干涉而產生各式炫麗色彩。相反地,像透明翼蝶與部分蛾類的翅膀之所以會呈現透明,讓光線穿透,並能夠從透明翅膀區域看見他們身後的物體,關鍵在於他們只含有一層幾丁質膜(chitin membrane,也稱甲殼質),這層膜並不會明顯地吸收或反射光線,因此光線能輕易透射這層膜。

仿生靈感:抗反射材料的誕生

然而,幾丁質膜的加持還不夠,因為幾丁質本身具高折射率(n=1.56),因此即便透明,還是會有反射光。為此,透明翼蝶的翅膀發展出一款新型態的「抗反射構造」,造就此構造的三大功臣:微小且垂直稀疏的鱗片、幾丁質組成的奈米柱、蠟質層。垂直的鱗片能順著光線移動,使光線更容易致穿透翅膀;奈米柱使翅膀顯得凹凸不平,不但能減少因相同角度反射所產生的眩光,還能使光線呈現漫反射的效果;可是,透過電子顯微鏡的觀察,科學家們發現透明翼蝶的透明翼區的漫反射率僅約 2 % (空氣與翅膀介面的比率),後來他們查出這是翅膀表面覆蓋蠟質層的功勞,蠟質層似緩衝膠,因為比空氣密度大,能緩衝光線穿透翅膀的速度,還能大幅減緩光線照射鱗片所產生的眩光,若去除透明翼區的奈米柱及蠟質層,則會使反射率提升 2.5 倍,使翅膀受光照而閃亮。

這項驚人的發現不只有帕特爾等人注意到,卡爾斯魯厄理工學院(Karlsruhe Institute of Technology)的研究團隊也曾於 2015 年在《自然通訊》(Nature Communications)期刊發表,玻璃翼蝶翅膀表面不規則的奈米結構能降低反射,並透過蝕刻沈積技術(etching techniques)製造了仿透明蝶翅的塗層,厚度僅 500 奈米,且具有防水及自潔功能。

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雖然目前研究處於測試階段,但在未來可望將這類新型塗層應用於防眩光的眼鏡鏡片、相機鏡頭、3C 產品的螢幕上,還能用於太陽能板以提升太陽能轉換效率,甚至軍事領域能發展出「隱形效果」的武器或裝備,這就是透明翼蝶帶來的重大效應。

卡爾斯魯厄理工學院研究團隊於 2015 年在《自然通訊》期刊中發表玻璃翼蝶翅膀表面不規則的奈米結構能降低反射。圖/參考資料4

結語

來自杜克大學的生物學家桑克‧強森(Sonke Johnsen)曾指出儘管許多具透明性質的物種都在身體結構上演化出奈米柱,但蠟質層倒是個令人費解的新發現,蝴蝶的幾丁質覆蓋層是個牢固的結構,為何還要加上蠟質層削弱其堅固度呢?因此他認為這個問題的解答或許會發掘出更多酷東西!不過一想到能在大太陽底下使用仿透明翼蝶的仿生手機,不再受惱人的反光所擾,這個對重度使用 3C 產品的捧由們已經是件很酷的事了!

仿生透明翼蝶產品,對人類來說,是一個保護眼睛、免於反光摧殘的一項發明。 圖/GIPHY

參考資料

  1. See through the Glasswing Butterfly’s Fascinating Wings
  2. New images clarify how glasswing butterflies make their wings transparent
  3. Developmental, cellular and biochemical basis of transparency in clearwing butterflies
  4. The role of random nanostructures for the omnidirectional anti-reflection properties of the glasswing butterfly
  5. How glasswing butterflies grow their invisible wings
  6. 抗反射塗層 仿透明蝶翼
  7. 科技大觀園:抗反射表面塗層仿生透明蝶翅
  8. 求真百科:玻璃翼蝶
  9. 寬紋黑脈綃蝶:形態特徵,棲息環境,生活習性,分布範圍,繁殖方式,種群現狀,保護級別
  10. MPlus | 隱形的翅膀:玻璃蝴蝶的透明演化之謎
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Curious曉白_96
12 篇文章 ・ 7 位粉絲
對於科學新知充滿好奇心,對於一切新知都想通曉明白,期許自己有一天能成為有所貢獻於社會的曉曉科學家!

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從塵囂中的寧靜,找到自己的歸屬——《隱形的奧義》推薦序
鄭國威 Portnoy_96
・2020/02/09 ・1564字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 518 ・六年級

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你看不到我,你看不到我。這就是隱形的奧義?!圖/GIPHY

隱形的奧義?是要披上哈利波特的隱身斗篷、或是拿到哈比人的魔戒?是像X戰警裡的魔形女那樣自由變換身分,或是像驚奇四超人裡的隱形女那樣霎時消失呢?本書給的答案,沒那麼奇幻,但更加安慰。

我們常聽到「人類是視覺的動物」,這倒不是說其他動物的視覺不如我們,畢竟身處環境不同,各有適應求存之道。但我們對視覺的依賴的確非常高,而當人類越來越能夠隨心所欲,自然也循著視覺給予的框框條條,建構自己的生活環境。而這樣的生活環境又回過頭來加強我們對視覺的依賴。別的不說,你此時就正放肆地用視覺在翻看著書、盯著螢幕。

於是看不見,「幾乎」等於不存在。

時至今日,不停使用手機接收訊息,已是我們的日常。圖/GIPHY

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依賴視覺的當代人類,難以自拔地發展出各種看得更好、更多、更遠的技術,盡所能讓無形現形,否則總覺得不安心。不過這也造成了隱私外洩、過度分享、資訊焦慮、錯假有害內容蔓延、對特定性別或族群的物化與厭惡,以及各類人們為了被看見而無所不用其極的文化現象。對於這般文化現象的反思,是我個人近來寫作的重點,因此《隱形的奧義》這本書,讓我讀來很有共鳴。

作為一個網路媒體創業者,我從 2005 年開始推廣草根媒體、透明價值、努力讓多元的內容被看見,雖然義無反顧,但這幾年也深刻地感受到反作用力:當每個人都無限制地提高自己的能見度、掠取眾人的注意力,我們受得了嗎?

作者阿奇科.布希是一位資深作家,書寫主題包括設計、文化與自然,也擔任建築與設計界人士必讀雜誌《大都會》雜誌(Metropolis)的編輯長達 20 年,這也大概是為什麼她在本書裡能夠如此旁徵博引,案例廣及當代藝術、最新科技、再到自然科學,在在呼應跟夯實「隱形」此一主幹。

對作者來說,隱形不只是看不見,我認為她更想強調的是,時時刻刻都站在舞台上的現代人,是否給出了太多、以至於讓身心都支離破碎

隱形不是不存在,而是不被查知。圖/pixabay

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在她的筆下,隱形是一種適應、一種歸屬感,相對於想要鶴立雞群的內在欲望或外在壓力,是關於我們如何能「優雅和諧地在世界上找到自己的歸屬之處」。隱形是面對偉大,發覺自身的渺小,甚至消失,但這種消失不是被忽略,而是感覺自己跟某種更古老、更巨大的存在合為一體。

例如她為了寫這本書,去了一趟冰島,在這個人口僅約 34 萬的小國,許多當地人相信有著隱形的精靈,這些精靈跟人類平行地生活在這個氣象與地質都多變的島上,跟人類看起來差不多,只是我們看不到。而也因為這樣的信仰,讓當地人在保存環境與文化時,多了一分出自於對無形社群的關懷。

隱形也不是不存在,而是不被查知,畢竟當每個人都能透過直播想成名多久就多久,甚至不自覺被自己的手機、家裡的智慧音箱、路邊的攝影機隨時監視的時候,隱形反而是一種特權。

這讓我想到每次到台北車站大廳,看到人們三五成群坐在棋盤格地板上,黑色的區域總是比較多人,彷彿熙來攘往的旅客就能無視。而包括我在內的有些人,偶爾會以充電為名到遠方旅遊,大概也是覺得沒人認識或在意自己,得以暫時隱形,不用像在本來的生活裡那樣一直放送、一直給。

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最後,就讓自己專心、放鬆地隨著作者的節奏,給自己一個下午,好好讀完本書,盡量不受打擾也不分神吧。我想,對一個現代人來說,這應該也算是掌握了隱形的奧義。

本文為《隱形的奧義》推薦序,2019 年 10 月,商周出版

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鄭國威 Portnoy_96
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是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。