三個指標一片藥 ——郵輪上的醫學講座│環球科學札記(11)

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

大家對歷史科目的想像是什麼呢？對於臺灣很多學生而言，無窮盡地背誦人名、地名及事件，似乎是我們對於歷史的共同記憶。但其實，歷史不該與我們的現實生活脫鉤，應該從更切實或更趣味的方式切入，才能對我們的人生發揮意義。泛科學的「M.I.C 講座：早知道」邀請到兩位講者從不同的角度談論歷史，分別是：臺大歷史系助理教授呂世浩老師，以及前貓頭鷹出版社社長陳穎青先生，來談談應該「早知道」這樣學歷史的方式。

從思辨學歷史

講者：呂世浩｜國立臺灣大學歷史學系專任助理教授

呂世浩老師新書主題是秦始皇，他提到這本書的緣起，始於在臺大開設的秦始皇課程。針對這本書的內容，呂老師直接點出：重點並不在秦始皇本人的傳記，而是應該聚焦在與他互動的周遭歷史人物。這些歷史角色所交織出的故事，才是提供我們後世反省與思辨的重要關鍵。

讀歷史有什麼用？

古人都說歷史有用，常說「以古鑑今」。現代人聽到歷史，卻覺得好像一點用都沒有，這是為什麼？更進一步地說，現代人的閱讀量比古人大且多，那為什麼只有古人才能體會學歷史的好處，而現代人卻不能？

這些問題，源自於現代人們學習歷史的刻板方法。歷史教育總是關注在記憶及背誦，卻不曾提醒應該如何思考。

現代教育的風格是以培養工匠為目的，這始於工業革命對於勞工的需求所致。在接受知識教育的過程中，大部份的知識並不關注人們如何面對自己的人生，也不在意人們怎樣完滿自己的人格。而歷史也在這樣的風氣下，形成強調經濟、文化、政治、法律層面等等的一門學科。

相反地，傳統史學在意的是「人」，也就是人應該如何在時代中因應問題，於是可以看到本紀與列傳的書籍。簡而言之，古人以思辨看歷史，而今人以背誦看歷史。兩種方式，形成古今迥然不同的價值。

不能只背誦課本的知識，不要放棄思辨

臺灣人到底有多倚賴課本的知識？以木蘭詩中的「唧唧復唧唧，木蘭當戶織」的古詩為例，「唧唧」在以往國文課本的註釋中均作「織布機所發出的聲音」，但更深刻的思考應該是作「嘆息聲」。這個答案藏在下一句：「不聞機杼聲，唯聞女嘆息」。既然只聽見女生的嘆息，那「唧唧」怎麼會是機杼的聲響？

古人學歷史的方式：關鍵處，把書蓋上！

訓練思考，可以從思辨歷史開始。該怎麼做？試著在歷史最關鍵處，學著把書闔上，看古人的決定與自己的決定差距在哪裡，反覆磨練。宋朝呂祖謙與清代左宗棠均使用這種方法練習思考。

以秦始皇的大兒子扶蘇為例，當他接到秦始皇的詔書要求自盡時，可以先闔起書本，想像如果自己是當時握有龐大軍力的扶蘇，下一步的決定是什麼。翻開書本，我們發現扶蘇二話不說馬上自盡，完全沒有質疑詔書的真偽，這是為什麼？我們甚至可以更進一步地想，如果換成李世民會這樣做嗎？換成重耳會這樣做嗎？

儘管古人與今人所處環境大相徑庭，但古人與今人所面對的人生課題卻不會差別太大。也就是說，無論古今，眾人所遇到的困境一定十分類似。目前所面對的困境，在久遠的過去，一定也有人經歷過。學習他們如何處理這些問題，學習不同的人面對事物的態度。當認知這點時，歷史學才會對人生發生意義。

歷史學的價值

歷史學是一門很特別的學問。相較於其他學科需透過推演或推斷得出結論的方式，歷史學驗證歷史的方式是時間與事實的考驗，只有存在某項道理，歷史才會予以保留。學習歷史的過程中要記住：不要成為知識的奴僕，應該成為知識的主人。也就是，不要依循以往的刻板背誦方法看歷史。

甲骨文－封藏三千年的時空囊

講者：老貓（本名陳穎青）｜資深出版人

https://www.youtube.com/watch?v=lgm8Mv9DU9w

老貓先生一上場先向全場觀眾致歉，由於前兩個禮拜摔傷，導致負傷演講。語畢，進入主講主題－甲骨文。

存在三千年的文字：甲骨文

存在三千多年的甲骨文，是商朝人所使用的占卜文字，主要雕刻在龜甲牛骨上。目前已出土約十五萬片，其上的單字超過五千，因辨識困難，當中可識別文字約只一千字。甲骨文在周朝時已不見使用。以時代推斷，武王克商是西元前1046年，而王懿榮發現甲骨文是西元1899年。這之間空窗了三千年，沒有人知道甲骨文的存在。

研究甲骨文的三位人士

第一位研究甲骨文的人是清末國子監祭酒王懿榮，他於西元1899年發現甲骨文字。當時他因病需以龍骨入藥，因此偶然發現龍骨上的文字筆畫，與自己所學的青銅器金文筆畫非常類似。但不幸，隔年八國聯軍攻入，王懿榮自殺。之後他的兒子將其收藏的甲骨片轉賣給劉鶚，劉鶚根據自己的研究，出版《鐵雲藏龜》，這是第二位對於甲骨文研究作出貢獻的人士。第三位是民國初年的王國維先生。他利用甲骨片上所記錄的時間，證實了司馬遷於史記所記錄的商朝年代更替是確實存在的。

說甲骨，解甲骨

以時間體系為例，甲骨文中的「日」是模擬太陽的形狀，以一個近似圓圈的造型出現。而「月」，雖然有滿月的圓形形象，但因為圓形已被「日」借用，因此模擬其陰晴圓缺的造型。

甲骨文中的「旬」，原本是代表「十日」。在當時，甲骨文視作為占卜的文字。商人迷信至每十天就會進行一次占卜，以得知未來十天的命運。「旬」字也成為時間的名詞。另外，商朝亦確立了「年」與天干地支系統的文字。

在神鬼秩序上，如同「祭」的古字，左邊是肉，右邊是手，表示「手捧著肉」的行為。這暗示了祭祀時需要牲禮的行為。商朝人很喜祭祀，在幾個字上都能看到端倪，如「天」、「帝」、「且」、「示」、「祖」、「宗」等都能看到祭祀活動對於商朝的重要性。

從甲骨文中，也能夠得知商朝好戰的個性。如「族」字，是弓箭手與旗幟的組合。代表擁有武器的一方是我族類的概念。這樣與武力相關的概念也包含在「我」、「弓」、「矢」、「彘」、「疾」。

從甲骨文也可以推斷商朝的生活脈絡。例如「女」字，甲骨文的形象是女性跪坐。相同地，「飲」字也是一個人字跪坐地上做飲用動作。可以猜想，商朝當時並不存在椅子，與人相處多為跪坐姿態。

Q & A 時間

Q：老貓為什麼投入甲骨文研究？有沒有什麼工具推薦給對甲骨文有興趣的朋友？

A：因為我退休了，退休總要找點事情做（眾人笑）。我自己很喜歡文字，我發現甲骨文是大眾最陌生的文字形式。所以雖然沒有專業背景，但是我可以依靠自己對文字的熱愛，把它轉化成一般大眾可以接受的知識內容。遺憾的是，台灣擁有豐富的甲骨文遺跡，目前收藏在南港中研院的史語所，但北台灣卻沒有甲骨文相關的課程。目前大部份的知識內容，都是靠前人的研究或是自己另外買書累積起來的。

Q：請問老貓，解甲骨文時，怎麼確認自己的解讀正確？

A：學者的解讀很重要。甲骨文與金文之間有深厚的關聯。王懿榮也是因為憑藉對金文的認識，才發現龍骨上的甲骨文字。中國的文字有變化的過程，從甲骨文、金文，逐漸演變成近代的楷體。古文字學者會藉由青銅器的金文筆畫，來確認甲骨文的部分，逐字推敲，以確認各部分的意涵。

Q：甲骨文佐證太史公的史記，但是我們怎麼確認歷史是真的？

A：（呂世浩老師回答）我想這個問題可以分成兩個層次：

1. 考古學與歷史學的分別在哪裡？
2. 歷史是真的嗎？

針對第一個問題，考古學是第一手資料，放在地底的東西很少，被我們挖出來的東西更少。也就是，我們其實是用一小部分的物件來猜測那個朝代的全貌。考古是實物，但也是猜測，會與事實有落差。歷史學雖然是第二手資料，但它是經由後人整理出一件事情或是一個朝代的全貌。我會認為，這兩者不能兼廢。

那這樣的確就會衍生出第二個問題：歷史是真的嗎？這個人的解讀是對的嗎？如果是這樣，我會想問：「那什麼是真的？」如果不是當事人寫的就不可信；那，當事人所寫的回憶錄可信嗎？我們的記憶可信嗎？即便是錄音、錄影，都只能補捉一小部分。如果能夠把一個人的一生記錄下來，我們要相對地花一輩子的時間去了解這個人嗎？

在我的想法：沒有真實的歷史，但有歷史的真實。在歷史學當中，會不斷地利用各種證據，來考究、來逼近最真實的歷史。如果你認為這樣的歷史不夠真實，就必須提出更可信的資料來推翻。如同科學一般。如果不承認現有資料，也不提出證據，使用這樣的論點來說明學歷史是無用的。這樣幾近等同於人文學的崩盤了。因為人文學的所有基礎，就建立在這套歷史上。

【關於 M. I. C.】

M. I. C.（Micro Idea Collider，M. I. C.）微型點子對撞機是 PanSci 定期舉辦的小規模科學聚會，約一個月一場，為便於交流討論，人數設定於三十人上下，活動的主要形式是找兩位來自不同領域的講者，針對同一主題，各自在 14 分鐘內與大家分享相關科學知識或有趣的想法，並讓所有人都能參與討論，加速對撞激盪出好點子。請務必認知：參加者被(推入火坑)邀請成為之後場次講者的機率非常的高！

本場演講由科技部「科普資源整合運用推廣計畫」支持，PanSci泛科學與國家高速網路與計算中心共同舉辦。感謝平安文化支持科普好書 秦始皇︰一場歷史的思辨之旅。歡迎大家到科技大觀園閱讀更多科學內容。

這演講主要想要回答：為什麼到目前為止，人們雖然有很多腦部神經科學的實驗數據資料，可是卻缺乏對整體大腦的理論了解。他的論點是，人們用錯誤的觀點去看待智慧，認為智慧是接受各種輸入而做出各種行為的黑盒子，可這種框架無法引導腦部認知理論的發展。

他提出來的是，應該將腦看做是一個持續記憶跟持續根據記憶做預測的機器，行為是被這些記憶跟預測所影響，而非每次做複雜的運算來得到合適的行為。Treo 的發明者 Jeff Hawkins 除了建議學者們從另一個角度去研究大腦外，也預測這樣的新的大腦研究方式所得到的智慧理論，會有助於開發各種智慧系統。

本文原發表於科學影像Scimage 演講[2010-06-10]