准你轉這台了嗎——誰說看動漫的小孩就會變壞？｜【科科齊打交】

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

你認為什麼才是文化（culture）？如果你感到一絲猶豫了話，那很正常，因為它在人類學家的辨識中，至少擁有 164 種以上的定義，而在生物學上，文化最基礎的定義即是：個體或族群藉由社會學習（social learning）獲得而來的行為或訊息^[8]。所以事實上，文化並非是人類所獨有的，許多動物也擁有各種複雜程度不一的文化，例如：日本獼猴（Macaca fuscata）的洗番薯文化^[9]、蒼頭燕雀（Fringilla coelebs）的當地歌曲^[11]，以及寬吻海豚（Tursiops truncatus）的工具使用^[10]等。

其實，除了非人靈長類以外，學界在討論動物文化交流時，最常使用的模式生物之一就是座頭鯨 ( Megaptera novaeangliae ，又被稱為大翅鯨)，因為在其生態學的多個方面都存在著多樣的文化特徵，比如覓食策略的革命、遷徙路徑以及複雜歌曲的展示等^{[1, 17]}。

一首座頭鯨的「流行新歌」

西元 1996 至 1997 年，學界第一次記錄到了一種前所未有的文化現象^[13]，原本出自於印度洋的西澳大利亞座頭鯨族群的歌曲類型（song type），竟然出現在南太平洋的東澳大利亞族群中，隨後迅速取代了現有的歌曲類型，而這種在一個族群中，一首歌被另一首新歌迅速取代的現象，被稱為歌曲的「革命（revolution）」。

雖然這首新歌一開始在族群內出現時的頻率很低，但經歷兩年後的蠶食鯨吞，新歌就已經完全取代舊歌了。隨後的研究工作也驗證了這種文化的傳播機制的存在，並在橫跨十幾年的一系列研究紀錄中，顯示出已有多種歌曲類型和革命從東澳大利亞族群向東傳播到南太平洋族群^{[4, 5, 6, 7]}。

有層次與結構的座頭鯨之歌

儘管學界還尚未完全理解座頭鯨歌曲的確切作用，但根據性廣告假說（sexual advertisement hypothesis）^[12]，雄性座頭鯨唱歌的目的是為了傳播自己的健康訊號，以此來吸引雌性並與其他雄性競爭。

而雄座頭鯨的歌曲具有相當複雜的層次與結構，並不只是單純的鳴叫而已^[17]，其中最小的單元代表一個單獨的聲音；而固定順序的單元會構成一個樂句（phrase）；樂句重複一至多次後就會形成主題（theme）；最後一系列不同的主題會組成一首「歌曲類型」 ^[16]，並且在同一時間的單一個族群中，大部分雄性都會唱同一種類型的歌^[14]。

歌曲交流的南北半球差異

雖然目前全球總共有 17 個座頭鯨族群（圖一），其中 6 個來自北半球；11 個來自南半球（南北半球之間幾乎不交流），但是幾乎所有關於座頭鯨歌曲的文化研究都聚焦在南太平洋複合族群^{[註 1]}，其中最根本的原因來自於文化產生的背景，也就是地理環境上的差異^[17]。

因為南太平洋複合族群在南半球海洋之間移動缺乏地理障礙，導致相鄰族群之間交互作用相對容易，而相比之下，因為北半球的北太平洋與北大西洋之間受到歐亞及北美大陸的阻隔的緣故，所以這兩個大洋的複合族群之間缺乏交流的機會^[17]。

如何創作一首膾炙「鯨」口的新歌？

• 歌曲的演變

所有雄座頭鯨都可以透過社會學習，來為自己的歌曲新增變異。這些變異包括：增加歌曲的持續時間、添加新的主題與使用更多種類的單元等^[1]，而這些小而漸進的變異過程被稱作為演變（evolution）。

這些變異導致一個族群內的歌曲每年都會包含著略有不同的編排。然而，隨著歌曲的持續演變與傳播，也造成了歌曲類型的差異在族群內小、在族群間大的現象。除此以外，歌曲在最後也可能面臨一場「革命」，徹底在族群與物種中消失^[13]。

• 傳播方式

根據紀錄與模型顯示^[6]，大部分歌曲類型的傳播都是單向的，並由大族群傳給小族群（表一）。首先，從西澳大利亞（west Australian，WA）族群向東傳到東澳大利亞（east Australian，EA），然後傳到新喀里多尼亞（Nouvelle-Calédonie，NC）、東加（Tonga，TO）和美屬薩摩亞（American Samoa，AS），最後傳到庫克群島（Cook Islands，CI）和法屬波利尼西亞（French Polynesia，FP）（圖一）。

然而，學界尚不完全清楚傳播機制，其中 Payne 與 Guinee 就提出了三種可能的歌曲交流途徑^[15]：

1. 透過個體在一個季節內在多個族群間的移動來交流
2. 透過個體在連續幾年間在多個族群間的移動來交流
3. 族群共享覓食地或遷徙路線時交流

定期更新歌單，難道是「動物界迷因」？

在人類中心主義（anthropocentrism）的影響下，為了區別人類與其他動物的差異，「文化」有了更為狹隘的解釋，那就是群體成員共享的社會學習行為，並且這種行為必須在過程中不斷累積與改善^[8]。但不同於其他非人動物，憑藉非凡的傳播速度與變異水準，南太平洋座頭鯨複合族群能年復一年迅速而一致地將其歌曲替換為不同的版本^[17]。

在這裡，我們就用比較詼諧的方式去比喻它：傳播速度快，既能複製、變異，也能優勝劣汰，這種歌曲傳播模式，就如同《自私的基因》中所提到的迷因（meme）一樣^{[2, 3]}。雖然這其中有沒有達到改善，仍存有爭議，但是相對於其他非人動物，這種獨一無二的歌曲傳播模式，似乎成了更接近人類文化的一步。

雖然一系列的座頭鯨歌曲文化研究正如火如荼地展開，但其中還是留有許多待解決的議題，例如：歌曲變異的原動力來自於哪裡？性擇（sexual selection）在這些社會學習的過程中有什麼作用？能不能將座頭鯨的歌曲傳播模式用來推敲人類文化的演化過程？

總而言之，在文化演化論（cultural evolution）方面，這些座頭鯨歌曲文化研究確實提供了一個極具有發展潛力的模型^{[1, 17]}。

註釋

• Metapopulation，同一物種的多個子族群的集合，並且彼此具有一定程度的交互作用。

延伸閱讀：

禹英禑最愛的鯨豚特輯！大翅鯨用「翅膀」打架？吐泡泡捕魚法？52赫茲鯨魚的身世之謎？

參考資料

1. Allen, J. A., Garland, E. C., Garrigue, C., Dunlop, R. A., & Noad, M. J. (2022). Song complexity is maintained during inter-population cultural transmission of humpback whale songs. Scientific Reports, 12(1).
2. Bhatia, A. (2011). Hollaback to the male humpback whale.
3. Dawkins, R. (2022). The Selfish Gene (Indian Edition). Oxford University Press.
4. Garland, E. C., Gedamke, J., Rekdahl, M. L., Noad, M. J., Garrigue, C., & Gales, N. (2013). Humpback Whale Song on the Southern Ocean Feeding Grounds: Implications for Cultural Transmission. PLoS ONE, 8(11), e79422.
5. Garland, E. C., Goldizen, A. W., Lilley, M. S., Rekdahl, M. L., Garrigue, C., Constantine, R., Hauser, N. D., Poole, M. M., Robbins, J., & Noad, M. J. (2015). Population structure of humpback whales in the western and central South Pacific Ocean as determined by vocal exchange among populations. Conservation Biology, 29(4), 1198–1207.
6. Garland, E. C., Goldizen, A. W., Rekdahl, M. L., Constantine, R., Garrigue, C., Hauser, N. D., Poole, M., Robbins, J., & Noad, M. (2011). Dynamic Horizontal Cultural Transmission of Humpback Whale Song at the Ocean Basin Scale. Current Biology, 21(8), 687–691.
7. Garland, E. C., Noad, M. J., Goldizen, A. W., Lilley, M. S., Rekdahl, M. L., Garrigue, C., Constantine, R., Hauser, N. D., Poole, M. M., & Robbins, J. (2013). Quantifying humpback whale song sequences to understand the dynamics of song exchange at the ocean basin scale. The Journal of the Acoustical Society of America, 133(1), 560–569.
8. Heyes, C. (2020). Culture. Current Biology, 30(20), R1246–R1250.
9. Kawai, M. (1965). Newly-acquired pre-cultural behavior of the natural troop of Japanese monkeys on Koshima islet. Primates, 6(1), 1–30.
10. Krützen, M., Mann, J., Heithaus, M. R., Connor, R. C., Bejder, L., & Sherwin, W. B. (2005). Cultural transmission of tool use in bottlenose dolphins. Proceedings of the National Academy of Sciences, 102(25), 8939–8943.
11. Marler, P. (2008). Variation in the Song of the Chaffinch Fringilla Coelebs. Ibis, 94(3), 458–472.
12. Mercado, E. (2021). Song Morphing by Humpback Whales: Cultural or Epiphenomenal?. Frontiers in Psychology, 11.
13. Noad, M. J., Cato, D. H., Bryden, M. M., Jenner, M. N., & Jenner, K. C. S. (2000). Cultural revolution in whale songs. Nature, 408(6812), 537.
14. Payne, K., & Payne, R. (2010). Large Scale Changes over 19 Years in Songs of Humpback Whales in Bermuda. Zeitschrift Für Tierpsychologie, 68(2), 89–114.
15. Payne R. S., & Guinee L. N. (1983). Humpback whale (Megaptera novaeangliae) songs as an indicator of ‘stocks’. In Communication and behavior of whales (ed. Payne R), pp. 333-358. Boulder, CO: Westview Press.
16. Payne, R. S., & McVay, S. (1971). Songs of Humpback Whales. Science, 173(3997), 585–597.
17. Zandberg, L., Lachlan, R. F., Lamoni, L., & Garland, E. C. (2021). Global cultural evolutionary model of humpback whale song. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 376(1836).

泛泛泛科學Podcast這裡聽：

勘誤：

1:40 大場鶇與小畑健的作品並不包含《棋靈王》，《棋靈王》的原作是堀田由美。

6:52 《福音戰士新劇場版：Ｑ》應是 2012 年在日本上映，2013 年在台灣上映，不是 2014 年推出。

繼上集暢聊各式類型的十月新番後，本集 y 編、A 編再推薦數部近日觀賞的動漫作品，也為大家回顧《新世紀福音戰士》、《反叛的魯路修》等經典作品，掉入回憶的漩渦，更「科普」了動漫圈著名的「黨爭文化」到底可怕在哪裡？

本集也將回覆聽眾們的熱情留言，讓我們再度回到動漫的宇宙吧！

• 01:54 抖 M 圓夢的《獻身給魔王伊伏洛基亞吧》

 y 編推薦的 BL 動畫《獻身給魔王伊伏洛基亞吧》，描述主角牛頭某天遭到槍殺，卻轉生到遊戲異世界之中，竟遇上遊戲終極反派魔王伊伏洛基亞，但卻因魔王還年幼還未成熟，身為「抖 M」的牛頭立刻便愛上對方。 y 編雖然沒有太愛「淫蕩受」取向題材，但還是默默把該劇當精神糧食在追，動畫中曾出現「體液交換」情節，也讓 y 編提議之後可以在節目介紹「體液交換到底能交換什麼」。

• 04:43 《福音戰士》明日香的掌機之謎

 y 編也在近期看完《福音戰士新劇場版：終》，感嘆到這部有時代意義的完結篇，只要「有交卷就買單」。A 編則是補充，角色明日香手上的「掌機」，為萬代發行的 WonderSwan 遊戲機機款，她所玩的 WS 遊戲，在現實中也真實存在。由於前集《福音戰士新劇場版：Q 》，距今已有多年時間，兩人也稱現在難有作品，能讓人耐著性子等待這麼久。

延伸閱讀：

使徒襲來！衝擊有可能發生嗎？新世紀福音戰士的各種科學事

新世紀的我們還有原罪嗎？還需要福音與救贖嗎？從哲學談《新世紀福音戰士》

• 07:55 《魯路修》令人掉進回憶漩渦

兩人也想起《Code Geass 反叛的魯路修》自2006年推出，至近年發表的劇場版《復活的魯路修》，也已歷經 15 年歲月，甚至至今仍尚有新作在籌劃中。該動畫兩個主角的聲優福山潤、櫻井孝宏，也是 y 編最喜愛的聲優組合，令她與 A 編陷入回憶漩渦之中。A 編也提及劇場版新作改變某些角色的命運，算是圓了粉絲心願。

• 11:13 少女漫畫太容易「虐心」？

兩人也再接連聊起《零之使魔》、《不起眼女主角培育法》、《五等分的花嫁》、《魔法水果籃》、《出包王女》、《果然我的青春戀愛喜劇搞錯了》等少女動漫。y 編說有時會對角色或 CP 過於投入，因此當嗅到角色發展「太虐」，或支持的 CP 無法走向美好結局時，便會趕快「斷尾求生」停止追下去。

• 18:41 「黨爭文化」的可怕之處

兩人也針對動漫圈的「黨爭文化」熱烈討論，意即一部作品的粉絲，為自己偏愛的角色或 CP 護航時，不惜與「敵對」支持者「開戰」。A 編回憶起觀賞《草莓百分百》，首次感受到「黨爭」的可怕，y 編則是在看《花牌情緣》時，和好友「對賭」哪個角色會和主角在一起，更指出有時哪對 CP 能修成正果，還得看粉絲的意向如何。A 編也提及，通常青梅竹馬 CP 較難終成眷屬，但動漫《我們真的學不來！》卻一反傳統，也一度引發粉絲不滿。

• 24:36 聽眾回覆：有討厭《鋼鍊》的哥哥怎麼辦？

聽眾 Y.T.huang 在留言區表示，五年級看完《鋼之鍊金術師》後立即愛上，從此看不上其他動漫，但因為與哥哥品味不同，所愛漫畫常被哥哥嘲笑，因此反嗆對方喜歡的作品才難看。兩位編輯也視《鋼鍊》為神作，佩服漫畫原作者荒川弘把故事鋪陳得很完整，並且在不同年紀看都能有很多收穫。若對科學史熟悉的話，也能在《鋼鍊》找到許多「彩蛋」，例如：角色霍恩海姆的名字，即是根據中世紀提出「劑量決定毒性」毒理學之父帕拉塞爾蘇斯的全名所命名。

延伸閱讀：化學殘留、疑似致癌物讓人心惶惶？劑量才是關鍵！—食安基本功（上）

• 29:31 聽眾回覆：漫畫裡的光頭都超強？

聽眾 polunchen 以自己的理論，指出《一拳超人》埼玉的戰鬥力，應與《七龍珠》克林差不多，因為後者是「最強地球人又是光頭」，符合埼玉的人設。y 編則是現在回想起《七龍珠》，就會自動幫角色們配對，例如：達爾＋悟空、悟飯＋特南克斯，令 A 編直呼打開「新世界」，也期許 y 編再重看《七龍珠》，再分享「腐女視角」的觀看心得。

延伸閱讀：「我禿了，也變強了」從埼玉、殺老師到克林，為何超強的他們都是光頭？——《物理雙月刊》

• 32:51 聽眾回覆：「海螺小姐時空」的由來

聽眾 CHCOOBOO 則在留言提及，《多拉A夢》等人物不會隨時間成長的作品，在日本被慣稱為「海螺小姐時空」。因為自1969年起，至今仍在更新的《海螺小姐》動畫，陪伴半世紀日本人的童年，其人物時間線也完全沒有變動，因此才有「海螺小姐時空」這種說法。

y 編也表示「長青動畫」多半有動畫廠或電視台支持，已非原作者的個人作品，或如《我們這一家》也會隨作者的年齡轉變，逐漸從橘子變為花媽視角。A 編則是從日清泡麵致敬《海螺小姐》的廣告，才認識此動漫，也推薦大家必須去看那支廣告，因為裡面有「超迷人版」的海螺小姐！

兩位編輯最後感謝大家留言，未來也可能會以「體液交換」、「黨爭」等主題，和聽眾分享動漫大小事，大家待明年一月新番特輯再見！