只是喝個止咳藥水，卻被勒令戒毒？都是基因型與法院標準惹的禍

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

科羅拉多州丹佛市的科羅拉多州會議中心
第六十一屆美國鑑識科學學會科學年會

司法科學可能失誤？垃圾科學害無辜的人被判有罪？

二○○九年二月十九日，美國國家科學院投下了長達三百頁的震撼彈。全世界的頭條新聞都是宣告絕對正確的鑑識神話破滅。這份後來被稱為《 NAS 報告》的《提升美國司法科學：前進之路》（Strengthening Forensic Science in the United States: A Path Forward），讓聚集在丹佛參加美國鑑識科學學會年會的鑑識社群都深受打擊。自從一九六○年代中期的山姆．謝潑德審判以來，無論是法庭或流行文化都一直認為司法科學是萬無一失的。

即使出現了錯誤定罪，也沒有削弱這個被廣泛認同的信念。二○○九年美國鑑識科學學會的「科學會議」議程就反映出對這件事不存在絲毫懷疑。在該年的五百三十六篇發表文章中，只有一篇是討論錯誤定罪，發表人是一名加拿大的辯護律師，而該科學的可靠性則完全沒有成為關注議題。¹

《 NAS 報告》在一夜之間讓會議議程顯得無關緊要，彷彿是上個世代的產物。垃圾科學害得無辜的人被判有罪，這不能再怪是因為「一粒老鼠屎壞了一鍋粥」。美國國家科學院解釋因 DNA 的平反揭露了「一個令人不安的冤案數量，有些還是死刑案件，並暴露了美國常用的一些鑑定方法的嚴重侷限性」。

即使是在最高法院作成對道伯案的意見之後，糟糕的科學依然在司法制度中占據主導地位。《 NAS 報告》回顧了上個世紀如史詩般的侵權責任之爭，它導致了道伯案這個具有里程碑意義的判決。儘管彼得．胡伯的《伽利略的復仇》一書講述像「中了頭獎」的人身傷害訴訟，讓「現在已眾所周知的『垃圾科學』變得普及，並批評司法制度接受不可靠的專家證詞來支持侵權主張」，但《 NAS 報告》提到的「垃圾科學辯論」幾乎「完全忽略刑事訴訟」。²

鑑識體制對於《 NAS 報告》反應如何？

鑑識體制中大部分是善意而不習慣接受批評的公務員，對司法科學界來說，美國國家科學院的批評是對個人的一種極大侮辱。大部分從業人員都是跟隨廣受尊敬的導師學習這一行，但現在幾乎所有鑑識行業公認的智慧都遭到駁斥：「訓練應該從學徒式的實務傳承轉向大學等級的教育，並且要根據科學上的有效原則。」該報告總結道：「我們需要的是一個新的、強大而且獨立的單位，要切斷與過去的連結，且它要有權威和資源實施新的作法，解決委員會發現、在本報告討論到的許多問題。」

美國鑑識科學學會的議場傳出了鑑識專家們抗議的悲鳴。《鑑識科學期刊》發表過大量經同儕審查的文獻，在過去六十年間，在美國鑑識科學學會的科學會議上也發表了上萬篇經評審的演講和「學術研討會」。全國法院都宣布法醫從業人員是「專家證人」。

現在來了一些統計學家，就想要說我們沒有科學？ 我們不知道自己在做什麼？ 問問那些教授，他們最後一次從屍體上採下帶血的指紋是什麼時候！

前 FBI 實驗室分析人員馬克斯．胡克回憶道：「每個人都快氣瘋了。」³

醫學領域也發生過類似經歷？為什麼醫學界發生改變，鑑識學界卻難以動搖？

很少人能斷然放棄長期以來的信念，無論反面的事實多麼令人信服。這就是人性，司法科學也絕對不是第一個抗拒新事實的科學領域。一九八○年代中期的醫學就是這樣，歷經了漫長而緩慢的轉變過程，才從「根據大師怎麼說」（依照該領域的領導者傳下來的智慧），轉向實證的治療方法（依據精心設計的研究做出醫學決定）。

以「萬物的隱藏面」為主題的公共廣播節目《 Freakonomics 》做了一個〈劣藥〉（Bad Medicine）的四集報導，其中便呈現出司法科學社群對《 NAS 報告》的反應，也顯示出它和醫學界對「考科藍協作組織」（Cochrane Collaboration）的反應有著令人驚異的相似之處——考科藍組織所做的事便是對幾世紀以來的醫學文獻進行前所未見的系統性檢視。

這份一千五百頁、分成兩冊的報告於八○年代末在該領域造成轟動。如同廣播主持人史蒂芬．都伯納（Stephen Dubner）表示：「考科藍協作組織是第一個將既有醫學問題加以真正系統化、彙編和評估其最佳證據的組織。你會認為這應該得到普世的讚揚，但是就和任何行業中根深柢固的智慧（即使是很不智的智慧）一旦受到挑戰一樣，醫學界並沒有為此感到振奮。」⁴

考科藍協作組織的共同創辦人伊恩．查爾默斯（Iain Chalmers）爵士描述，當一群局外人告訴醫生應該如何治療病人時得到了什麼反應：「我必須說，醫學界其實對此有很大的敵意。我記得有一次，我同事要出席英國醫學會在當地的一場會議，英國醫學會基本上是叫他去說明實證醫學（evidence-based medicine）是什麼，以及這群統計學家和其他又不是醫生的人，到底跑來這個他們不該亂搞的領域胡鬧什麼。他開車出發前問我：『我應該告訴他們什麼呢？』我說：『如果是病人抱怨實證醫學的目的，我們應該認真對待這些批評。在那之前，就當這主要是既得利益者在尋找出路。』」

實證醫學成為規範作法的主要原因之一，是患者（客戶）提出了要求，最終會迫使醫學界默默地站在數據這一邊，而不是繼續服從該領域的大師。然而垃圾科學在美國刑事司法體系中的主要客戶是檢察官，他們大部分都對現狀感到滿意。

——本文摘自《法庭上的偽科學》，2023 年 12 月，商周出版，未經同意請勿轉載。

註解

1. 二○○九年美國鑑識科學學會的「科學會議」議程，瀏覽日期二○二一年七月五日，aafs.org/common/Uploaded%20files/Resources/Proceedings/2009_Proceedings.pdf。 ↩︎
2. National Academy of Sciences, Committee on Identifying the Needs of the Forensic Sciences Community, “Strengthening Forensic Science in the United States: a Path Forward,” at 89 (2009) (NAS Report)（省略內文的引用和引述）。 ↩︎
3. 對胡克的訪談。 ↩︎
4. “Bad Medicine, Part I: the Story of 98.6,” Freakonomics Radio (Bad Medicine) ， 瀏覽日期二○二一年七月五日，freakonomics.com/podcast/bad-medicine-part-1-storyrebroadcast/（節目文字紀錄）。 ↩︎

中歐國家斯洛伐克西南部，緊鄰匈牙利的邊界上，有個人口約3萬幾千人的小鎮，叫作 Komárno。^[1-3]農夫 Balints Pam 在當地種植罌粟已有多年，卻是第一次見到這種景象：^[4]根據歐洲的新聞媒體報導，由於近年氣候變化，喀爾巴阡山脈地區冬季溫暖，許多野生天鵝全年滯留，不再隨季節移動。^[4]候鳥遷徙的主要目的為覓食，^[5]既然不走了，缺乏食物的時候，多少便去田裡逛逛。Balints Pam 的作物當然也難逃一劫。^[4]

罌粟

在罌粟屬（Papaver）之下，鴉片罌粟（Papaver somniferum L.）和渥美罌粟（Papaver setigerum D.C.）這兩個種，皆含有嗎啡（morphine）、可待因（codeine）、蒂巴因（thebaine）、那可汀（noscapine或narcotine）與罌粟鹼（papaverine）。不過，以上 5 個鴉片生物鹼（opium alkaloids）在鴉片罌粟中的含量，均勝過渥美罌粟。^[6]因此，作為經濟作物，種植前者才划算。

鴉片罌粟的花瓣脫落後 5 至 10 天，可以收成其蒴果中的乳膠，乾燥即為鴉片（opium），也就是萃取嗎啡等藥物的原料。如果整株草本植物擺著任它繼續長，接下來在成熟的蒴果裡，便會有能以機器採收，適合做麵包及糕點的罌粟籽。1970 年代以前，人們以為乳膠流完才生出來的罌粟籽，不含藥用成份。後來才發現，原來它們亦有鴉片生物鹼，吃了藥檢也會呈陽性。好在經過清洗和其他處理後，含量會降低。科學家推測，這是因為罌粟籽在蒴果裡成長時，只是外面沾到乳膠，內部並不受影響。^[6]

捷克與斯洛伐克一帶，常見的鴉片罌粟品種裡，^[註1]11 個得在春季播種；另外 3 個則於冬季種植。^[7]若在 2 月底到 3 月初，埋下前者的種子；大約同年 7、8 月，即可收成。^{[8, 9]}2023 年 2 月，滂沱降雨在 Balints Pam 的田裡，匯成一潭大水窪。飲水和春芽引來了野生天鵝。^[4]

經濟損失

前述的種植、採收與清洗等方法、程序和注意事項，是給人類參考的；入侵Balints Pam家罌粟田的天鵝，才不管那麼多。牠們從根到花，一網打盡。^[4]以成年的疣鼻天鵝（mute swan；學名Cygnus olor）為例，一隻體重約 11 到 19 公斤，每日食用的植物可達 4 公斤重。^{[10] [註2]}牠們從零星造訪，到呼朋引伴，最後毒癮已深，對罌粟田趨之若鶩，流連望返。4 個月下來超過 200 隻天鵝，破壞了 5 公頃的田地，造成 Balints Pam 約 1 萬歐元的損失。更慘的是，由於以往牠們極少傷害作物，所以斯洛伐克的農業保險和國家補償，都不涵蓋此項。^[4]

嗑毒的鸚鵡

全球許多地方均有合法的罌粟種植產業，例如：中南美洲、加拿大、澳大利亞、印度、中國、羅馬尼亞、匈牙利、伊朗、土耳其、西班牙、法國、英國、荷蘭、奧地利、德國、波蘭、捷克和斯洛伐克等。^{[6, 11]}其中印度也有類似的案例，不過搞破壞的是鸚鵡。^[12]

2015 年該國的某些罌粟田，開始有鸚鵡出現。2017 年政府為此發出警告。然而鸚鵡聰明絕頂，刻意降低行動的音量，並選在農夫劃開蒴果後進攻。當農地採用擴音廣播嚇阻，癮頭難戒的鸚鵡不僅沒嚇得鳥獸散，還拿出鳥窮則啄的決心，力拼到底。^[12]且不論這驅趕成效有多失敗，為何同樣遭殃，斯洛伐克農夫 Balints Pam 卻沒有積極抵禦？

垂死的天鵝

天鵝在斯洛伐克屬於保育類動物，別說舉槍射殺，就連攪擾都算違法。因此，這則關於天鵝的故事，雖不如《天鵝湖》般淒美，但註定是齣悲劇。Balints Pam 田裡的天鵝疲倦、恍惚，飛不起來，而且即至 2023 年 6 月為止，已有幾十隻中毒身亡。^[4]那麼現在該怎麼辦呢？

「農民應該申請下一季的豁免權，以便驅離鳥類。」自然保育部門的官員口氣事不關己：「早在那裏的就用手趕走，除此以外別無他法」。^[4]事發 4 個月後，Balints Pam 終於獲得許可，請動保人員來把天鵝抓去勒戒。^[13]

備註

1. 品種（varieties）是種（species）下面的分類。^[14]
2. 網路上的中、英文新聞報導，似乎都沒指出種類；但是從參考資料 13 的影片看來，像是疣鼻天鵝。

參考資料

1. “Komárno“. (29 OCT 2014) Encyclopædia Britannica, UK.
2. European Union. ‘Komárno’. Travel to Slovakia. (Accessed on 20 JUN 2023)
3. ‘Nitriansky kraj – Characteristic of the region’. (24 FEB 2023) Statistical Office of the Slovak Republic.
4. ‘In Slovakia, swans became “drug addicts” after feasting in a poppy field’. (11 JUN 2023) Baltics News, Estonia.
5. Ramon A. (17 FEB 2021) ‘Climate change affects birds in Europe and North-America differently than in the Mediterranean, and could expose them to a climate trap’. CREAF el Blog, Spain.
6. Carlin MG, Dean JR, Ames JM. (2020) ‘Opium Alkaloids in Harvested and Thermally Processed Poppy Seeds’. Frontiers in Chemistry, 8:737.
7. Mikšík V, Lohr V. (2020) ‘The Czech Republic Producer of Breadseed Poppy’. Ministry of Agriculture of the Czech Republic.
8. ‘Farmers’. Sotiva Seed Ltd, Hungary. (Accessed on 20 JUN 2023)
9. Košťál D, Čechovičová G. (07 MAY 2019) ‘Traditional and More Desired Poppy’. Grand Magazine, Slovakia.
10. ‘Invasive species: mute swan’. (15 JUN 2017) Environment and Climate Change Canada, Government of Canada.
11. Yazici L. (2022) ‘Influence of different sowing times on yield and biochemical characteristics of different opium poppy (Papaver somniferum L.) genotypes’. Journal of King Saud University – Science, 34(8):102337.
12. Felton J. (02 MAR 2019) ‘Opium-addicted parrots are wreaking havoc on poppy farms in India’. Business Insider, U.S.
13. Curr M. (14 JUN 2023) ‘Poppy-addicted swans go cold turkey’. Deutsche Welle, Germany.
14. Oxford University Press. ‘Variety’. Oxford Reference, UK. (Accessed on 21 JUN 2023)