金字塔和獅身人面獸——遊走在埃及古文明之中│環球科學札記(17)

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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• 文／張之傑

自從一再調整時差，本來就起得早。前往開羅參觀埃及博物館和金字塔那天（五月十七日），清晨五時十五分集合，不到四時就醒了。

賽得港距離開羅約三小時車程，遊覽車迤邐排開，總共約三十輛。我們搭乘第十三車，導遊名叫那因，暱稱李小龍，個子高瘦，出身開羅大學中文系，沒到中國留過學，可是華語說得很溜。

這路程沒人自由行，少數乘客搭乘飛機前往，費用當然高得多。我們約五時四十分開車，車隊由兩輛警車開道，每輛車上還有一名觀光警察坐鎮。車隊浩浩蕩蕩地開出賽得港，不久就上了和運河平行的高速公路，直奔埃及首都開羅。

埃及博物館見聞

這天是回教的安息日（週五），一路未曾堵車，九時以前就到達埃及博物館。導遊去買門票，約耗費約半小時才為第十三車上的人買到票。一人發兩張票：門票和攝影票。門票三百埃及磅，折合美金二十元。攝影票五十埃及磅，折合美金約三點三元。錄影的話，還要另外買錄影票，每張二十美元，我們第十三車沒人買錄影票。

我們下午要去看金字塔，所以參觀博物館的時間只有兩小時。該館採語音導覽，導遊只能走馬觀花似的重點解說。除了圖坦卡門面具廳及木乃伊廳，其餘可隨意攝影，但放在玻璃櫃子裡的展品，隔著一層玻璃，難免會有反光現象。

我曾仔細看過《世界博物館．埃及博物館》，對該館並不陌生。對我來說，最感興趣的就是不許攝影的兩個展廳：木乃伊廳和圖坦卡門法老。關於圖坦卡門法老，已陸續看過不少文獻，來到他的展廳，有種說不出的親切感。

圖坦卡門是古埃及新王國時期（紀元前十六世紀至紀元前十一世紀）第十八王朝的一位法老。他只活了十八歲，生前並沒什麼事功，他的陵墓也不大，但迄今為止只有他的陵寢未被盜過。從他陵墓中出土的文物，常送往世界各國展覽，使他成為最為人知的一位法老。

圖坦卡門的陵墓

金字塔原是法老祈求永生之所，但其陪葬品一直為盜墓賊覬覦。自新王國第十八王朝的法老圖特摩斯一世起，不再修建金字塔。新王國的時期的六十多位法老，墓室都藏在一座人稱帝王谷的小山谷裡。墓室分佈山谷兩側，依地勢開鑿，用亂石堵住洞口，外面不留痕跡。

然而帝王谷的陵墓仍然幾乎都被盜過。一九二二年，英國考古學家霍華德‧卡特（Howard Carter）發現的圖坦卡門法老陵墓，三千多年來從未被盜，出土文物五千餘件，是迄今保存最完好、出土文物最多的一座法老陵墓。

圖坦卡門法老的棺槨共七層。外槨為木質，有四層。其內有三層，分別是石棺、硬木人形棺、黃金人形棺。最內層的黃金人形棺，長一點八三米，寬零點五一米。黃金人形棺上的法老兩臂相互交疊，手裡握著權杖，線刻的守護女神羽翼環繞著金棺，工藝極為精湛。

黃金人形棺內，即圖坦卡門法老的木乃伊，為科學家留下許多線索。圖坦卡門身高約一米八，有輕微兔唇。電腦斷層掃描，發現左腿先天性扭曲，左腳骨還有柯勒病（Köhler disease），即無菌性骨壞死現象，此症好發於男孩，會引起持續性疼痛，因而身體重量通常放在右腳上，導致右腳扁平足。至於右腿，發現右膝有複雜性骨折。

從圖坦卡門法老木乃伊的骨髓抽取 DNA，檢測之下發現有包括惡性瘧疾的瘧原蟲 DNA，表示他曾感染過幾種瘧疾。對比圖坦卡門之父在內的十六具木乃伊的 DNA，顯示他是近親聯姻所生。法老家族近親結婚十分普遍，法老王認為他們是神的後代，為了保持神聖的血統，崇尚近親結婚。圖坦卡門的妻子就是他的同父異母姐姐。

圖坦卡門只活了十八歲，於是死因有種種揣測。有人說他從戰車上跌落而死，或被馬踢死，有人說他死於暗殺。二○一三年二月十七日出版的《美國醫學協會雜誌》（JAMA）給出最接近真相的答案：

圖坦卡門是一位因近親通婚所生、患有多種遺傳性疾病的少年，先天足部畸形、兔唇，所以他長得並不帥，還可能常年柱拐，甚至站立都很困難。他可能死於右腿骨折導致的感染，也可能是惡性瘧疾奪走了他的性命。

• 作者／李衍蒨

學者們除了以製成木乃伊的環境來為木乃伊分類之外，亦有學者推薦以木乃伊背後的製作原因，作為分類及研究方法。這種分類法按著人們干預屍體軟組織腐化的程度作為基礎，共分成三個類別：

1. 人造木乃伊（Anthropogenic 或 artificial mummification）
   顧名思義，這種製作木乃伊的方法是故意加插人為工序，去干擾屍體腐化這個自然過程，令屍體可以變成木乃伊，保存一段非常長時間。
2. 自然木乃伊（Spontaneous-natural mummification）
   這種木乃伊完全純粹基於天然環境，令屍體停止腐化，最終變成木乃伊，期間絕無人工干預。
3. 自然加強木乃伊（Spontaneous-enhanced mummification）
   這分類介乎上面兩者之間，意指整個木乃伊化過程透過人為因素，將一些可以協助製成木乃伊的條件引入到屍體的存放環境中，繼而推進木乃伊製成的可能性。

在這三種分類中，從現今的研究方式下，特別是帶有考古性質的研究背景底下，以尋找人造木乃伊的製作痕跡最為常見。這是由於尋找自然環境的一些有利條件的痕跡，在幾千年後的今天變得相對困難。

相反，因為人造木乃伊的製作過程中，必定會留下一些防腐物質或有關製作的物質於存放空間或木乃伊上。因此，這種分類對於人造木乃伊的研究比較敏感。

以尊重死者與神明為名的「人造」木乃伊

人造木乃伊，即是用了一定工序去保存屍體，以達到成為木乃伊的境界。其中，最為人熟悉的，一定是埃及的人造木乃伊。

在古埃及悠久的文化中，木乃伊製作的發展非常蓬勃。但到底為甚麼當時他們願意花這麼多資源，去開發木乃伊製作這門專業甚至產業呢？

古埃及人製作木乃伊，以尊重死者及神明為名，也將之看成一個對死後通往後世的自然貢獻。當然，木乃伊製作最初與當地的地勢及氣候也有著莫大關係。

埃及木乃伊的由來

在埃及發現的最古老木乃伊的體內，並沒有發現任何用作保存之用的物質。當時的文化是把亡者直接埋在沙漠裡面，沒有使用任何棺木。之後，隨著習俗改變，亡者的屍體才開始放到棺木及墓穴裡面。因為這個演變，屍體沒有再被埋在地下，屍身也就不會完全乾至脫水。因此，他們開始研究不同可以協助屍體保存下來的方法，直到下葬的一刻。

這些研發出來的技術與當時的宗教息息相關。古埃及相信人由多種元素所組成：肉身、影子及名字。同時，從靈魂層面上，再細分為「ka」—在出生時宇宙所給予生命的能量，可理解為生命力；「akh」—生命的氣息；以及「ba」—人格，代表個人特質，脫離人體後以人頭鳥表示。

古埃及人相信，當一個人死後，他的「ka」或者生命力量會離開肉身，四周遊走。他們相信「ka」會吃喝，但活動範圍只會在墓穴裡。而「ba」就比較自由，並且能夠前往諸神審判的旅途，因此有離開墓穴的能耐。他們相信當「ba」及「ka」連合一起就會產生一種神奇的花火，就是生命的氣息「akh」。他們相信，人死後這些元素會拆解，令到亡者的心智混亂。因此，古埃及人希望透過製造木乃伊來為亡者保留僅有的記憶，令到靈魂可以認回自己的肉身，最後重生。如果木乃伊沒有及時在屍體腐化前做好，「ka」及「ba」就不會有足夠時間去重聚，那麼此人就等於死了第二次（second death）。

古埃及木乃伊的製作工法

製作木乃伊的過程大約需要 70 天或更長時間。不同王朝，甚至不同社會階級，都有著自己對製作木乃伊的特色手法。但最基本都會包括：從鼻孔中把腦袋勾出來（transnasal excerebration）、在腹腔劃一刀把腹腔內的器官全部取出。心臟是必定會保留的。如果心臟不完整，則會以心臟甲蟲（heartscarab）代替。不同形式的樹脂（resin），亦會用在製作木乃伊的步驟。

木乃伊製作過程需要極大耐性，並且非常昂貴。這是由於當中需要的材料種類比較多。當中的每一種物質，至今依然沒有完全找到。以下是部分製作木乃伊的「食譜」上最重要的數種材料：

• 氧化鈉／小蘇打（natron）：用作為屍體脫水，之後防腐師會為亡者塗上油，以保亡者皮膚柔軟
• 樹脂
• 洋蔥：用作為亡者肚子內的填充物，或是作為假眼之用
• 香料：暫時其確實用途還未得到科學證實
• 蜂蠟：部分木乃伊會用蜂蠟封住口、鼻孔等
• 香及沒藥：用來塗抹身體及薰屍體
• 棕櫚酒：按照記載，棕櫚酒用來清潔木乃伊的身體，但依然沒有任何考古學證據證實

由於埃及氣候的關係，製作木乃伊的第一步必須極度迅速，否則屍體會很快腐化。整個潔淨儀式會在三天內完成。潔淨後屍體會送到「wabet（即「pure place」純淨之地）」或者「pernefer（即「house of beauty」美容的房子）」，開始製作程序。

防腐師最先會開始處理屍體的頭部。古埃及人沒有視腦部為思想及身分的中心，因此他們不太著重保存腦袋。他們會把長鉤從鼻子伸入到達顱骨，然後在裡面旋轉起來，目的是將腦袋變得液體化，之後把腦袋拉出來，放到碗內。

之後，防腐師就會在屍體左邊腹腔部分製造一個切口，將內臟從切口取出。古埃及視心臟為人的智慧的中心，因此這個過程中，會保留心臟在原有位置。

將屍體脫水是防腐的重點。防腐師用到的，一般是從附近鹽水湖所取得的碳酸鈉（即類似小蘇打）。他們將屍體放到碳酸鈉中浸 40 天，亦在體內放入同樣的物質，令身體從內到外完全脫水。按照一名埃及學家於 1994 年做的實驗，發現一共需要 580 磅碳酸鈉，才能完全覆蓋及抽乾身體的水分。

之後，多種油及液態樹脂會擦於皮膚上，阻止昆蟲進佔屍體，並覆蓋屍體腐化的氣味。整個過程需要 30 天。他們最先會將雪松油塗上木乃伊的皮膚，接著是沒藥及肉桂等香料。

抵達金字塔後，屍體會豎立起來放於門口。祭司會帶著阿努比斯（Anubis）—古埃及神話中與木乃伊製作及死後生活有關的神，以胡狼頭或狗頭作為祂的標記—的面具，在將木乃伊裹好及放入棺木前，為亡者進行「開口儀式（Opening of the Mouth Ceremony）」，希望逝者在後世仍然可以飲食及呼吸。

祭司在說出「你的口現在可以使用，我已經為你『開口』了，我也為你開眼了。（”Your mouth now works, I have opened your mouth for you, I have opened your eyes for you.”）」後，就會把屍體連同陪葬品，放入棺木及兩層石棺內。

古埃及木乃伊，最有名的就是纏滿繃帶這個特徵，亦是整個木乃伊製造過程的最終步驟。整個包裹過程需時多天，而使用的布料也是看情況而定。在這個步驟中，所有動作及程序都必須極仔細地進行。祭司亦會在包裹的同時，不停唸相關的咒語。有護身符作用的小牌匾及寫滿咒語的卷軸，也會放在繃帶與木乃伊中間，以對亡者提供更多保護。

纏滿繃帶之後……

最後，一切可謂已經就緒。裝有木乃伊的石棺會連同陪葬品送到「永恆的房子（house of eternity）」。任何與肉體及靈魂有關的元素都已經重新連接起來，亡者準備進入後世，以另一方式重生。

由此可見，文初所說的三種分類方式，雖然有著相類似的結果，最終都能製成木乃伊，不過背後所牽涉的動機甚至理解都不一樣。透過分析這些分類背後的考古成份及背景，可以讓我們了解亡者對該個文化及社會有著甚麼意義。

本文摘自《木乃伊不容易——那些木乃伊生前死後的奇情怪事》，2019 年 4 月，蜂鳥出版。