凝膠狀物體的搬送轉移在食品工業上有很多可能的應用(麵糊, 醬..)，但是因為凝膠狀物體有類似液體的性質，不能承受剪應力，所以常常在搬送轉移中因為剪應力而變形，這樣限制了食品可能的製造方式；如果能消除剪應力破壞，就可能做出更多複雜的產品。
這影片介紹利用滑動的介面來消除剪應力的方式，所開發出來的裝置。比起一般的鏟子，這種新開發出的鏟子在移動時，表面會自行滑動，讓本來應該發生在凝狀物體跟鏟子間的剪應力變成表面滑動膜跟鏟子的相對運動，這樣一來剪力破壞就不會發生。
當然，影片中，市售裝置上同時做了類似不沾鍋的表面處理，讓轉移的過程更平順，少了表面的吸附，不過其實這樣的機制大家可以在家裡自己實驗，每個人都可以做出這樣的不沾鏟：先在一個盤子上滴上醬油膏或是番茄醬，然後把信用卡裝到塑膠袋裡，然後一邊推信用卡一邊拉塑膠袋把醬給鏟起來(推動速率等於拉動速率才能消除剪應力喔！) 反著動作就可以把醬放回去。
試試看吧, 每個人都可以做出類似功能的不沾鏟喔!
本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。
當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。
綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。
為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。
說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？
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| 綠建築標章 | 智慧建築標章 | 綠建材標章 |
環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。
關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。
臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。
我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！
位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。
因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。
要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。
這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。
在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。
在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。
在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。
在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。
同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。
等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。
我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。
為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。
樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。
在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。
智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。
綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。
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話題新番 SPY X FAMILY 中的媽媽約兒，是武功高強的職業殺手。力大無窮的她曾因為不小心抱得太用力，導致弟弟的肋骨不幸斷裂。約兒的力量究竟要多大，才能靠抱抱折斷別人的肋骨呢？
肋骨雖然是保護軀幹內重要器官的鎧甲，但比起粗壯的大腿骨等等其實是相對容易發生骨折的區域。除了一些激烈的競技運動可能會導致肋骨出事之外，CPR 過程中的壓胸動作也有一定機率會造成胸骨或肋骨骨折。這樣看來，單靠人力要把肋骨折斷好像並非不可能。
除了安妮亞需要擔心這個問題之外，清楚地知道「東西什麼時候會斷掉」也是許多工程師每天會遇到的挑戰。然而這類實驗每做一次就要毀掉一塊材料，大多時候更完全沒有做實驗的可能（例如大型建築結構，或是無辜人類的肋骨）。
接下來我們便可以用一些簡單的估計，來探討人類肋骨究竟會不會在擁抱過程中意外斷裂。
一般而言，固態材料受到外力時首先會產生正比於外力大小的彈性形變，外力停止之後便能恢復原狀。硬度（Stiffness）描述的是彈性形變和外力的正比關係，也就是「外力 = 硬度 * 形變量」。在相同的外力之下，硬度越大的材料形變越小。
外力大到某個程度時，會造成不可恢復的塑性形變，此時材料內部的微觀結構通常已經遭到破壞；外力再大一些便會造成巨觀的斷裂。材料在斷裂前能承受的最大應力就是其強度（Strength）。
玻璃這類硬而脆的材料硬度大但強度小，也就是說它不容易形變，但應力一大就裂開；金屬類則通常有較好的強度和較大的彈性範圍，因此彈簧通常以金屬製成。
硬度跟強度是相關但獨立的概念，下面關於斷裂的討論會著重在強度的部分。
作為複雜的有機結構，骨骼的力學性質並不如上述的如此簡單。骨骼遭受外力衝擊時可以透過局部的塑性形變來分散能量，使裂痕不易蔓延。也就是說，是否骨折不只和力的大小有關，也和施力的速度有關。瞬間的重擊會讓能量來不及耗散，材料因此更容易斷裂。
用吸管插手搖杯封膜時一定要快狠準便是這個道理，如果慢慢加壓只會讓塑膠封膜凹一個洞（也就是塑性形變），那不是因為力氣不夠，而是因為施力不夠快。
但骨骼的塑性性質實在不好估計，所以先別管那麼多。一般在實驗室中若要測量骨骼的斷裂強度，應該就是緩慢地對材料加壓直到斷裂，這樣才能獲得完整的「彈性─塑性─斷裂」過程的資料。
我們暫且假設內心溫柔的約兒擁抱親人的動作（相較於出拳攻擊）是緩慢的，只是力氣的高峰值出奇地大，所以肋骨在經歷了充分的塑性形變後才最終斷裂。對於這類相對緩慢的擁抱，我們便可以安心地套用現有的一些測量數據。
骨頭的部分接下來只要交給谷歌就可以了，那擁抱的力量該有多大呢？一般人抱的動作大概不會把雙臂交疊在一起，而是分別放在對方的肋骨上。所以我們只要考慮一隻手的力氣就好，兩隻手就只是斷掉的肋骨數量乘以二而已。
如果健身房有一台以擁抱動作為發想的訓練器材，一般人用一隻手能拉起的槓片數量應該不多，可能最多十五公斤。約兒提到她當時抱斷了弟弟的三根肋骨，意即兩隻手的力量差不多由三根肋骨扛起，也就是一根肋骨要承擔十公斤重的力。換成物理學家用的單位，就是差不多 100 牛頓。
但是知道力的大小還不夠。直覺會認為，較薄的材料比較容易折斷，同樣的材料在斷裂前能承受的力應該跟截面積呈正比。換句話說，真正衡量斷裂強度的是單位截面積所受的力，也就是應力（壓力）的概念。把一根肋骨的截面簡單當成一公分見方的正方形，壓力便等於：
100 牛頓 /1 公分2=106 牛頓/公尺2=1 百萬帕
（最右邊的百萬帕是材料力學常用的應力單位。）
不過彎曲應力不只和截面積有關，還得考慮材料受力的整體結構。
肋骨下方的胸腔相對沒有什麼支撐力，所以肋骨比較像是一根兩端固定，中間懸空的橋樑，如下圖所示。從日常經驗可以知道，這種結構中間懸空的部分 L 越長，或是厚度 d 越薄，彎曲的越嚴重。
所以剛剛的應力還要再乘上一個長度對厚度的比值，才是肋骨在結構中承受的彎曲應力。假設肋骨大約 10 公分長，最後的答案就是 10 百萬帕。
人類骨骼的彎曲強度取決於年齡、性別、個體發展差異等等，但是普遍的值落在 100 到 200 百萬帕的範圍，一比下來差了十倍以上。雖然我們在計算中做了很多誇張的簡化，可是過程中不太可能有估計的失誤會讓最後結果差到十倍。
因此可以放心地說，一般人的擁抱不太可能將你的肋骨折斷。
根據維基百科上沒有來源的資料：「第 1 到 3 根肋骨斷裂前能承受大約 180KG 的重量，第 4 根到第 9 根相對脆弱些」。這和我們的粗略估計大致相符，也就是每根肋骨 10 公斤重的擁抱力道距離肋骨骨折大約有十倍的差距。
不過別忘了，上面講的都是一般人的情況。約兒可不是一般人。
想要對她的怪力有些概念，我們發現第十集躲避球大戰的特訓畫面中，約兒丟出的躲避球發出了明顯的音爆，表示她的球速至少來到音速 340 m/s。一般人的躲避球速最快不過 120 km/h，也就是 33 m/s 左右。
考慮到手臂長度差不多，手臂力量大致和球的動能成正比，也就是和球速平方成正比。約兒的球速大約是常人的十倍，代表她的力量是驚人的百倍以上。由此可知，約兒對親愛的弟弟已經相當手下留情了。
Martin Grigor Abrahamyan. (2017). On the Physics of the Bone Fracture. International Journal of Clinical and Experimental Medical Sciences, 3(3 6) : 74-77.
https://www.researchgate.net/publication/321489340_On_the_Physics_of_the_Bone_Fracture
我的胞姊大我三歲 我還在襁褓時期就喜歡抱我
雖然沒折斷過我的肋骨 但讓我後腦勺著地的次數不少
一來她年幼無力 二來我生得頭好壯壯 媽餵的母奶又營養 體格壯碩
多次在倒地後 爺爺總要測試我摔壞了沒 要問我他是誰 指著爸爸問是誰 又指著媽問是誰 如果答案正確 大人們就寬心的認為沒事
其實長大了我才明白早就埋下了暗傷 不然聰明如我為何遲遲沒得諾貝爾獎呢？
科學研究的結果，常促使哲學改變看待問題的方式，這就遠遠超出科學有限的範疇。
科學的目標是什麼？嘗試描述自然的理論，要符合哪些要求？這些問題雖然超出物理的界線，兩者卻有緊密的關連，因為科學正是構成這些問題的材料。科學在哲學上的推演，必須奠基於科學結果。一旦哲學推演得到多數認同，它們也常指出幾條可能的發展方向，影響科學思想的進步。主流觀念的重大變革會產生全然不同的、出乎意料的進展，成為新哲學觀點的源頭。這些評論聽起來空泛又毫無意義，我們得引用物理史的實例說明才行。
我們試著描述第一個論及科學目的的哲學觀點。這些觀點對物理發展一直維持重要的影響力，直到 100 年前，新的證據、現象和理論促使人們放棄舊的哲學觀點，讓科學有了伸展拳腳的新空間。
科學的歷史，從希臘哲學到近代物理，人們不斷追求將看似複雜的自然現象簡化為簡單的基本觀念，並將觀念連結起來。這是所有自然哲學背後的基本原則。這個原則，甚至在原子論者的著作裡都能看見。早在 23 個世紀以前，德謨克利特（Democritus，前 460 – 前 370）就寫道：
我們習慣把甜稱為甜，習慣把苦稱為苦，把熱稱為熱，冷稱為冷。但是，現實中只有原子和虛無。也就是說，雖然感官的對象應該是真實的，人們一般也這麼認為，但是，它們實際上並非真實。只有原子和虛無是真實的。
它只是古代哲學中一個巧妙的想像力產物。連結一連串事件的自然定律，對希臘人來說還是未知。將理論與實驗結合的科學，從伽利略的工作才算有個起頭。在第一條線索的指引下，我們找到運動定律。200 年來，有關力與物質的科學研究，是人類探索自然的努力背後的骨幹。我們無法想像少了力與物質任何一項的自然。因為物質作為力的來源，作用在其他物質上，藉此展現本身的存在。
讓我們考慮最單純的例子：某個力作用在兩個粒子間。最容易想像的是引力和斥力。不管哪一種情形，力的向量都位在兩個物質構成的點的連線上。為求簡潔，自然會想到兩粒子互相吸引或排斥的圖像。若假設力作用在其他方向，圖像會複雜不少。在此之上，針對力向量的長度，我們能再加一條同樣單純的假設嗎？儘管我們有意避開太特殊的假設，加上這條也無傷大雅：任意兩粒子之間的力，只和兩者距離有關，例如重力。看起來，它也夠單純。更加複雜的作用力也不難想像，像是有些不只受距離影響，也和兩粒子速度有關的作用力。
使用物質和力作為基礎觀念的話，我們很難想像比作用在粒子連線上，只受距離影響的力更單純的假設。但是，單靠這一種作用力，足以描述所有物理現象嗎？
力學在衍生領域的偉大成就，像天文領域驚人的進展，甚至乍看之下不屬於力學的問題，其實也能套用力學觀念。這些成功加深了人們的信念，只要用不可改變的物體之間單純的作用力，就能解釋所有自然現象。從伽利略以降，兩個世紀間，幾乎所有的科學產物都有意或無意地朝這個方向努力。19 世紀中，亥姆霍玆 (Hermann von Helmholtz，1821-1894) 把這項信念化為文字：
終於，我們發現，物質的物理科學是將自然現象轉換為不可變動的吸力與斥力，其強度只和距離有關。這個問題的解答，是完全理解自然的必要條件。
根據亥姆霍玆的說法，科學的發展路徑已經確定，往後將分毫不差地走向固定方向：
不僅如此，只要所有自然現象都能化簡為單純的力，並且到證據，證明它是簡化現象的唯一途徑，科學工作將迎來終點。
在 20 世紀的物理學家眼中，這個想法既笨拙又天真。他可能不敢想像偉大的探索工作能如此順利地結束，而且也會因為可靠的宇宙圖像就此定案而感到興趣索然。
雖然早期物理學家相信，所有的現象都能縮減成單純的作用力，他們還是留下為何力和距離有關的問題。在不同現象，力隨距離的改變程度有可能不同。為了不同狀況，而引入多種類的力，以哲學觀點來看不能說是盡善盡美。儘管如此，所謂的機械論 (mechanical view)，主要由亥姆霍玆清楚定義，在當時扮演著重要的角色。物質的動力理論方面的進步，是機械論影響下最偉大的成就之一。
談到機械論的衰退前，我們暫時先接受這個上一個世紀的物理學家之間的主流觀點，看看以這個外在世界的圖像為出發點，能得出什麼結論。
凝膠狀物體的搬送轉移在食品工業上有很多可能的應用(麵糊, 醬..)，但是因為凝膠狀物體有類似液體的性質，不能承受剪應力，所以常常在搬送轉移中因為剪應力而變形，這樣限制了食品可能的製造方式；如果能消除剪應力破壞，就可能做出更多複雜的產品。
這影片介紹利用滑動的介面來消除剪應力的方式，所開發出來的裝置。比起一般的鏟子，這種新開發出的鏟子在移動時，表面會自行滑動，讓本來應該發生在凝狀物體跟鏟子間的剪應力變成表面滑動膜跟鏟子的相對運動，這樣一來剪力破壞就不會發生。
當然，影片中，市售裝置上同時做了類似不沾鍋的表面處理，讓轉移的過程更平順，少了表面的吸附，不過其實這樣的機制大家可以在家裡自己實驗，每個人都可以做出這樣的不沾鏟：先在一個盤子上滴上醬油膏或是番茄醬，然後把信用卡裝到塑膠袋裡，然後一邊推信用卡一邊拉塑膠袋把醬給鏟起來(推動速率等於拉動速率才能消除剪應力喔！) 反著動作就可以把醬放回去。
試試看吧, 每個人都可以做出類似功能的不沾鏟喔!
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