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發明鬼才與他異想天開的童年歲月——《被消失的科學神人‧特斯拉親筆自傳》

PanSci_96
・2020/12/03 ・2612字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 479 ・五年級

編按:尼古拉・特斯拉(Nikola Tesla)是上個世紀的偉大科學家,諸多發明和發現,廣泛應用於後世——旋轉磁場、第一台交流電發電機、特斯拉線圈、第一台無線電發射機、X-ray攝影技術⋯⋯然而在科學作為「謀利工具」的爾虞我詐的市場,特斯拉不敵當時代的競爭對手(如騙術百出的愛迪生電力公司),而顯得沒沒無聞。

近年特斯拉的生平及貢獻重新受到重視,以下為特斯拉自傳中的童年的回憶,讓我們一起看看這位鬼才科學家童趣視野。

尼古拉・特斯拉(Nikola Tesla)照片。圖/《被消失的科學神人:特斯拉親筆自傳》,柿子文化。

搬家對我來說就像是一場災難,要跟舊家的小動物們分離,讓我傷心不已,其中有鴿子、小雞、綿羊,以及隊伍壯觀的鵝群,牠們總是在清晨時分昂首向天朝著飼養場前進,在日落時分排成戰鬥隊形從飼養場回來,那整齊劃一的隊伍,足以讓當今最精良的空軍連隊自慚形穢。

然而,到了新居,看著窗簾外的陌生人,我感覺自己就像是蹲苦牢的囚犯。我是個非常靦腆的小孩,寧願面對一頭獅子,也不願跟那些穿著入時、遊手好閒的城市紈褲子弟打交道。但是我最嚴峻的考驗發生在星期日,這一天我的服裝儀容必須保持整潔,還要參加教會禮拜的服事。

教堂禮拜闖禍,不受歡迎的兒童

有一次我不小心闖了大禍,即使事情過去了那麼多年,只要一想到當天的情景,依舊會血液像陳年優酪乳般凝固那樣地感到心驚膽跳。那是我的第二次教會驚魂記,在那之前不久,我才在一間教堂裡被困了一晚,教堂座落於人煙罕至的深山,一年只去造訪一次。那確實是一次恐怖的經歷,但是第二次的遭遇更糟。

城裡有個女富豪,她是個好人,但喜歡擺架子。她總是盛裝打扮上教堂做禮拜,臉上畫著精緻的濃妝,裙襬拖得老長,有一群僕人隨身服侍打理。某個主日,我一敲完教堂鐘樓的鐘,便急匆匆下樓梯,恰巧碰上這位貴婦大搖大擺走出來,我一個箭步正好踩到她的拖裙。

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接著,響起一陣撕裂聲,聽起來就像是技術生疏的新兵射擊發出的槍響,她的裙襬當場被硬生生地撕裂。我看到父親氣得臉色鐵青,他打了我一巴掌,雖然不是很用力,但這是他第一次體罰我,我到現在都還能感覺到那一巴掌在心裡的力度。我覺得很丟臉也很困惑,筆墨難以形容當時的心情。

經過這次事件後,我等於是社區裡的不受歡迎人物,直到後來發生了一件事,我的名譽才得以平反,使得大家對我另眼相看,重拾尊嚴。

敏銳直覺讓他重拾尊嚴!

一名年輕創業家組織了本地一支消防隊。他採購了全新的消防車和制服,還計畫做一次消防演練和遊行展示。所謂的消防車其實就是一具消防泵浦機組,由十六個壯漢共同操作,並漆上美麗的紅色與黑色。一天下午,官方測試正在準備中,消防機組被運送至河邊,全城的人都蜂擁到河邊想要一睹壯觀的演練場面。所有致詞和儀式都告一段落後,長官下達命令啟動泵浦,但是噴嘴卻噴不出一滴水,現場的教授和專家也束手無策,找不出問題所在,眼看演練就要失敗了。

我當時還沒有任何機械方面的知識,對於氣壓沒有一點概念,但是直覺告訴我是河中的抽水軟管出了問題。我走近看到它塌陷在河中,於是下水將它打開,大量的水突然湧出,將我身上所穿的主日服噴濕了一大片。

阿基米德沐浴時發現浮力理論,當他赤身裸體奔跑過義大利敘拉古(Syracuse)街道,聲嘶力竭高喊「我找到了!」(Eureka)時所引起的騷動,還遠遠不如我當日受到的矚目,那一天我成了英雄,被人們扛在肩膀上,接受群眾熱烈的歡呼。

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捕鴉冠軍手,引來鴉群動怒!

我們一家人在新居安定下來後,我進入師範學校開始了一個四年制的課程(即基礎小學教育),為進入大學或是文實中學(Real Gymnasium,一種中等教育體制,一般為五年級至十年級,高等文實中學則約為高中,但都較偏實科)做準備。這段時期,我仍然繼續我的孩子氣發明,當然也繼續製造麻煩。

此外,我還博得了「捕鴉冠軍手」的響亮名號。老實說,我的捕捉方法很簡單──進到樹林後,便躲在灌木叢後面,模仿烏鴉叫聲。通常,我會先得到幾聲回應,不久之後就會有一隻烏鴉飛到我附近的灌木叢。接下來要做的,就是把一片紙板朝牠丟過去,藉此分散牠的注意力,趁牠飛走逃脫之前,趕緊跳出來捉住牠。然而,一次意外事件讓我不得不對牠們另眼相看。

有一天,我捉到了一對漂亮的烏鴉,正當我和朋友一起往回家的路上走,準備離開樹林時,數千隻烏鴉突然群集在我們頭頂上空,發出恐怖的聒噪聲。幾分鐘後,牠們做出攻擊態勢,將我們兩個團團包圍起來,一開始我還覺得有趣好玩,直到後腦勺遭到一陣攻擊,把我撲倒在地,才覺得不對勁。接著,牠們朝我猛烈攻擊,我只得把捉到的兩隻烏鴉釋放。儘管如此,我還是開開心心地跑去跟朋友會合──他早已經躲到洞穴中藏身了!

被責罵的嗜好,成就偉大的水力發電廠

教室裡有一些讓我感興趣的機械模型,把我的注意力轉到了水渦輪機。我動手製造了許多水渦輪機,從操作中感受到巨大的快樂。若要形容我的人生際遇是何等奇妙,也許可以從這一個小插曲窺見一斑。我的叔叔不喜歡我這類消遣嗜好,所以我不只一次受到他的責罵。

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全球第一座交流電水力發電廠。圖/teslasociety

我曾在書中讀到關於尼加拉大瀑布的描述而為之深深著迷,並在腦海中勾勒想像利用它的澎湃水力運轉的巨大渦輪,我告訴叔叔我將來有一天會去美國實現這個計畫。三十年後,我看到我的發想在尼加拉大瀑布實現成真(一八九五年,特斯拉為美國尼加拉水力發電廠製造發電機組,至今仍是世界知名的水力發電廠之一),也讓我對心智奧祕的深不可測驚歎不已。

——本文摘自泛科學2020年12月選書《被消失的科學神人:特斯拉親筆自傳》,柿子文化,2019年01月。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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特斯拉 Cybercab 登場!自駕車事故責任該由誰承擔?
PanSci_96
・2024/07/30 ・1411字 ・閱讀時間約 2 分鐘

特斯拉即將在 2024 年 10 月推出無人計程車,並且 Robotaxi 的正式名稱,將取名為 Cybercab。
等等,在無人車正式上路之前,我先問你一個重要問題。如果我開特斯拉自駕車撞死人,要負責的是我這個駕駛、乘客,還是特斯拉與馬斯克?

你敢開自駕車嗎?肇事責任是誰負責? 圖/envato

自駕車撞死人:駕駛、乘客,還是特斯拉負責?

當你駕駛特斯拉自駕車撞死人,責任歸屬是個複雜問題。無人車上路前,了解現行法律與技術界限至關重要。如果你強行介入自駕車運行,解除自駕功能後的事故責任由你全擔。如果不干預,事故責任可能由車商承擔。然而,最終誰來負責,仍取決於多方因素,包括車輛技術和法律規定。

這是個很現實的電車難題,應該說自駕車難題。如果你駕駛的自駕車正在失控向人群駛去,你是否有勇氣按下緊急剎車,承擔一切責任?

這類問題正是現在無人駕駛技術面臨的道德和法律挑戰。

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電車難題再現:自駕車技術的進展與挑戰

自駕車並不是未來的幻想,而是已經在我們的日常生活中逐漸實現的技術。特斯拉和其他汽車製造商已經展示了他們的自動駕駛系統,這些系統能夠完成從停車到高速公路駕駛的各種操作。目前的自駕技術主要依賴於先進駕駛輔助系統(ADAS),這些系統結合了多種技術以提升駕駛的安全性和效率。

ADAS 並不是一個新概念,它可以追溯到 1950 年代的汽車巡航控制系統,隨後在 1970 年代加入了防鎖死煞車系統和車身動態穩定系統。現代的 ADAS 功能更加多樣化,包括防撞系統、車道偏離警示、盲點監控、自適應巡航和駕駛監控等,這些功能大大降低了人為失誤導致的事故風險。

自駕車三隻眼睛:相機、光達和雷達的全面解析

自駕車依賴於三種主要感知技術:相機、光達和雷達。相機負責辨識交通號誌和行人,光達則通過發射紅外雷射光脈衝繪製 3D 地圖,雷達在惡劣天氣中表現尤為出色,能夠在雨天、霧天和沙塵暴中提供穩定的數據。

自駕車的決策過程可以分為感知、決策和控制三個步驟。感知階段依賴於相機、光達和雷達提供的數據,決策階段則依靠 AI 算法來判斷最佳行動方案,最後由控制系統執行決策。這些技術的進步使得自駕車在面對複雜的交通情況時,能夠做出更準確的反應。

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全球無人計程車競賽:各國如何迎接自動駕駛未來

特斯拉並不是唯一的自駕車領導者,Google 的 Waymo 和通用汽車的 Cruise 已經在無人計程車領域取得了重大進展。中國的自動駕駛公司小馬智行和百度的蘿蔔快跑也已成功讓無人計程車在主要城市上路營運。根據預測,到 2025 年,全球將有約 800 萬輛 3 級或 4 級的自駕車在道路上行駛。

特斯拉的 Cybercab 無人計程車即將上路,標誌著自駕車技術進入新的階段。隨著技術的不斷進步和法律框架的完善,自駕車將在未來的交通系統中扮演越來越重要的角色。然而,自駕車事故責任的問題仍需進一步探討和解決,以確保這一新技術能夠安全、可靠地服務於社會。

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生活中無處不在的電:靜電的應用、交流電與導電性——《神奇物理學》
商周出版_96
・2022/10/15 ・2408字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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靜電在生活上的應用

我們的抱負是替每種造成生活困難的現象平反,要幫忙找到它們會讓人好過的例子,告訴大家在哪些情況下,它們是有用(甚至更厲害)或有趣的。但是老實說,我懷疑在靜電荷上是否能做到,它好像到哪都會造成困擾。不過有時靜電荷其實也很有用,許多雷射印表機沒有它就無法工作,感謝雷射印表機讓我們不必用鉛筆寫 14 公里。

簡單來解釋一下雷射印表機的運作原理:印表機裡面有個用來列印紙張的感光鼓(Image Drum),這個鼓是帶電,會曝露在雷射光下,而它曝露的地方就會因此被放電,最後會回頭在要充電的區域著色。然後,感光鼓會轉到碳粉那裡,碳粉也帶了電荷,只會附著在仍要充電的區域。感光鼓現在有了我們想要列印的精確圖像,它被引導至紙上將碳粉卸下。

蘋果公司的雷射印表機——LaserWriter Pro 630(1993 年)。圖/維基百科

現在我們的文件已經列印好了。為了不被弄髒,之後會再用滾筒施壓加熱固定,也因此從雷射印表機出來的紙張會有點熱。我們辦公室的雷射印表機曾經在最後一個步驟故障了,還是會列印,只是要手工加固顏色。

除了列印,靜電對打掃也非常有用,但不是清潔家裡,是打掃大型工業廠房時可以派上用場。

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我們會用靜電過濾器來過濾空氣中的灰塵或煙灰,現在大略解釋一下它的作業過程:帶電的電線會將電子噴到要清潔的氣體中,這些電子會在該處碰到灰塵並對其充電,帶電的塵粒就會衝向另一個正電荷的電極,並在那裡落下。然後,你就只要關掉靜電過濾器的電源,並輕輕敲一敲。

殘忍的直流電與交流電戰爭

就算靜電很煩,但至少不會對身體造成重大傷害,不像從插座裡出來的電,會變得非常危險。

你肯定從小就被警告:不要讓吹風機掉進浴缸、不要摸沒有絕緣包覆的電纜!不可以把叉子插進插座裡!不管怎麼說,這些警告都有道理。但原因到底是什麼?如果我們在乾燥空氣中走在地毯上會產生高達 2 萬伏特的電壓,而且也毫髮無傷,那從插座出來的 220 伏特電壓又算什麼呢?

有些時候電會傷人,有些時候卻毫無影響,這是為什麼呢? 圖/GIPHY

吹風機泡在浴缸中不是件好事的最重要原因,是吹風機用的是交流電。你或許知道愛迪生(Thomas Edison)在 19 世紀末發明了燈泡,他希望燈泡能靠直流電運作,所謂的直流電就是電流在電路中朝一個方向流動,就像單行道一樣。

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除此之外,愛迪生還希望用自己的直流電專利和只能計算交流電的電表賺愈多錢愈好。

然而,愛迪生有個最大的問題,就是直流電在長距離使用時,會損失大量的能量。他其實想利用這個問題,在不斷成長的電力市場上,從許多必要的發電站賺到額外的錢。不過隨著時間過去,他愈來愈輸給立場相對的交流電派的競爭對手。

身兼發明家和企業家雙重身分的喬治.西屋(George Westinghouse)與天才物理學家尼古拉.特斯拉(Nikola Tesla)合作,他們依賴交流電每秒會改變 50~60 次的特點。

交流電的優點:可以很容易升到高壓再降壓;可以傳輸幾百公里,損失的能量比直流電少。交流電的缺點:流經生物時,對其造成的危險比直流電大。儘管有這個缺點,威斯汀豪斯和特斯拉還是繼續更大範圍的銷售他們的專利。

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愛迪生在大眾示威抗議下,透過電死動物發起一場可怕的反交流電運動,在悲傷的高峰時刻,他要員工替美國政府製造一把電椅,以展示交流電的致命性。但其實沒有用,交流電已經盛行起來了,因此可以替我們國家的所有電器設備(吹風機也包含在內)提供能量,無論是經過變壓器方便地使用或是直接利用。

交流電可替所有電器設備提供能量。圖/GIPHY

到底是什麼讓交流電這麼危險?我們身體裡其實一直都有微小的電交換過程在不斷發生,例如用這種方式刺激心臟跳動。但每個心跳週期中,都有一個階段心臟對干擾會特別敏感,也就是所謂的「易損期」(Vulnerable Period)。

如果我們在這個期間受到電擊,就會發生危及性命的心室顫動(Ventricular Fibrillation)。

使用交流電時,電脈衝會以每秒 50 次的頻率雙向流動,電力突波會剛好在易損期擊中我們的風險,會比用直流電還要高很多。不過,如果突波剛好在剛好的時間以適合的強度出現,那麼心臟的這種敏感性當然就有用——這就是心律調節器每天拯救生命的方式。

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人體的導電性比你想的還強

我們不應該讓吹風機掉進浴缸還有另一個原因,就是水的導電性比我們想像的要低。我們都以為掉進水中的吹風機非常危險,是因為水可以導電。我們以前都聽父母這樣解釋過,這沒有錯,但也並不完全正確。掉進浴缸裡的吹風機的確很危險沒錯,但那是因為人體的導電性比水好。

就算自來水的導電性很好,但它並非最好的導體之一,例如銅的導電性就是它的 10 億倍。人體的導電性比自來水更強,因為我們不僅是由水組成,還含有許多的鹽,這就是人體比洗澡水更能導電的原因,除非我們在浴缸裡加了浴鹽或尿尿(當然沒人會這麼做),那就另當別論。

如果吹風機掉進水裡,電流在我們身體裡比在水裡更容易傳播,而這種效應還會因為我們整個身體都泡在洗澡水裡而增加,這樣電流的整個接觸面積就會非常非常大。

——本文摘自《神奇物理學:從重力到電流,日常中的科學現象原來是這麼回事!》,2022 年 9 月,商周出版,未經同意請勿轉載。

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