〈鐵達尼號〉悲劇會重演嗎？

公元 1823 年華勒斯在英國誕生，於 1913 年以 90 歲高壽去世，今年 2023 年是他誕生 200 年。我們懷念他是因為，他曾經和達爾文聯名發表演化觀點，以及提出解釋東南亞海島間生物分佈差異的「華勒斯線」。

Alfred Russel Wallace 在台灣常翻譯為華萊士，不過如威廉華勒斯等等 Wallace 都翻譯作華勒斯，本文就統一作華勒斯。

達爾文會提出演化論，深受他知名的小獵犬號之行影響。華勒斯的東南亞考察也給予他不少啟示，一如達爾文的加拉巴哥群島等地；然而在此之前，華勒斯已經在亞馬遜有 4 年經歷。為了紀念華勒斯兩百歲生辰，Nature 期刊 2023 年初刊登兩篇文章，緬懷他的亞馬遜之旅。

與強者朋友一起前進亞馬遜，然後分道揚鑣

和前輩達爾文相比，華勒斯的家境普通，也沒有受過正規的學術研究訓練。所幸身處文化發達的大英帝國，有志青年仍有不少學習和出人頭地的機會。何況他爸爸是學過法律的自耕農，文化資本其實不算低。

成年後喜歡生物的華勒斯在 1844 年，21 歲之際遇見小他 2 歲的貝茲（Henry Walter Bates），兩人志同道合；華勒斯也從一般愛好者，升級為有系統的標本搜集者，可謂一隻腳踏入研究領域的門檻。

1848 年，華勒斯 25 歲之際與貝茲一同航向大西洋對岸的亞馬遜。不過兩人大部分時候分開行動，貝茲在亞馬遜南部，華勒斯在北部的尼格羅河（Rio Negro）一帶。

華勒斯年輕時在談笑無鴻儒，往來皆白丁的階段，我猜朋友大概不會只有貝茲一位。不過貝茲後來提出的貝氏擬態（Batesian mimicry）沿用至今，可謂華勒斯的強者我朋友，事後諸葛的我們建構歷史敘事時，也就津津樂道兩人的友誼。

英國病人碰上船難，買保險很重要！

離家萬里的華勒斯，依然透過經紀人與國內保持聯繫，郵寄異鄉產品回英國賺錢。在亞馬遜待了 4 年後他決定返鄉，期間一直被疾病威脅生命，可謂現實意義上的英國病人（The English Patient）。

最慘的是他弟弟 1849 年遠渡重洋來照顧他，卻自己也感染黃熱病，返國途中不幸病逝。而華勒斯要等到幾個月後才收到消息。

1852 年華勒斯搭乘海倫號（Helen）貨船返國，沒想到出海三個星期後火燒船，使他漂浮在大西洋海面上，眼睜睜看著攜帶的行李大多損毀。最後他耗費 80 天返回英國，比起與貝茲的去程 29 天漫長得多。好在經紀人有買保險，讓華勒斯獲得部分補償，不至於血本無歸。

回到英國的華勒斯將近 30 歲，闖出一些名號，卻沒有受到太多重視。所幸保住生命加上幾年累積的知識，賦予他東山再起的契機。1854 年他得到前往東南亞的機會，1858 年 35 歲時就和達爾文聯名發表歷史巨作。

從亞馬遜參透生命的奧秘：生物地理學

華勒斯僅管在亞馬遜一直生病，也淬煉出不侷限於觀察的科學眼光，從船難撿回一條命回到英國後，展露學術鋒芒。1852 年 12 月 14 日，他在倫敦的動物學會發表研究亞馬遜猴子的論文，主張亞馬遜各地的猴子款式，受到大河形成的地理障礙強烈影響。

當時華勒斯受到一些批判，後來證明他的論點無誤，而且是生態分佈的普遍現象。現在我們知道更多：亞馬遜的河道歷史上改道多次，導致生物的分佈範圍持續變化。

用現代標準看，前往亞馬遜考察的 4 年差不多等同華勒斯的博士班修行，回國後發表的報告則是他的博士論文。這篇博士級論文中還觸及一個要點，所謂的「亞馬遜雨林」內部其實差異不小，他是首先有意識提及此事的研究者。

華勒斯觀察到亞馬遜的不同地區，物種組成不太一樣。他劃分 4 大區域：幾內亞、厄瓜多、秘魯、巴西，由其間的亞馬遜河、尼格羅河、馬德拉河（Madeira）這些大河分割出不同地區的地理障礙。如今所知更多，還可以切得更細。

具體是觀察到有幾條河分割出幾塊地，超乎其上普世性的生物學道理是，由於地理環境的阻隔，各地會形成不同的「特有種（endemism）」。華勒斯領悟地理障礙會影響生物分佈，可謂生物地理學的先驅。

自學成才的英國洞觀者

現在的人可能覺得上述觀點都是些普通常識。可是華勒斯是在 1852 年提出，那時演化論尚未問世，跟他同齡的孟德爾，當時也尚未開始種植豌豆。

一百多年後的常識，首度問世時常常是驚天動地的新突破！

年輕的華勒斯沒有受過正規學術訓練，還是需要持續賣標本換錢的月光族，提出的研究成果竟有如此理論性。由此可知亞馬遜之行，確實讓華勒斯從所謂的集郵者，蛻變為具備洞察力的科學家。

法國詩人韓波（Arthur Rimbaud）認為，詩人必需是能看穿事物表面，有洞察力的洞觀者（voyant），我想這也是頂級科學家必需配備的能力，亞馬遜的神秘力量加持過後，華勒斯可謂成功通靈。

這類自學成才的科學家，當時英國不只華勒斯一位。以時代來說，那時的英國社會有點厲害。後來華勒斯沈迷於「唯靈論（spiritualism ）」就是另一個故事了……

• 延伸閱讀：加洛德的掙扎與偉大：不是不能兼行政，但還是最愛考古研究｜桃樂絲．加洛德(下)

華勒斯年輕的南美洲經歷，讓人聯想到更早將近一百年的洪堡（活到很老，1859 年 90 歲時去世）。身為晚輩，華勒斯讀過洪堡作品，他站在洪堡巨人的肩上，觸及到更高的思想境界。

許多人覺得遺憾，遺傳、演化並稱，但是孟德爾提出遺傳學法則後被埋沒超過 30 年，等到 1900 年代才重現於世，因此 1882 年去世的達爾文沒有機會知悉。這方面華勒斯比較幸運，他年紀比孟德爾小半歲，又一直活到 90 歲，有機會見證遺傳學的發揚光大。

燦爛之火多年以後依舊燃燒

多年在亞馬遜、東南亞走跳的華勒斯，有不少接觸原住民的機會。照文字紀錄看來，他年輕時的思想應該和同時期的普通英國人差距不大，沒有特別進步或反動；不過相比於同時代人，他更尊重在地知識，這也有助於他的成功。

亞馬遜的生物多樣性如今依然天下第一，世界卻變化不少。尼格羅河盆地的原住民，在華勒斯時代是被觀察者，類似實驗動物的角色，現在漸漸變成主動的研究者，他們用源自不同文化的手法探索自己的世界，成為現代知識體系的一份子。

然而，曾經啟發華勒斯的尼格羅河盆地，至今仍缺乏一流的研究機構，無法培育本土的研究人才，本地學子必需離鄉背井。科學從華勒斯到現代突飛猛進，仍有不少進步空間。

上圖是華勒斯描述為「黑暗中一團燦爛之火」的圭亞那動冠傘鳥（Guianan cock-of-the-rock ，學名 Rupicola rupicola），目前沒有滅團危機，依然在華勒斯探索過的雨林中飛翔。希望燦爛之火永不熄滅，但是不要變成失控的森林大火。

延伸閱讀

• 【逝世百年紀念】華萊士──不朽的科學與人文思想家（一）
• 【逝世百年紀念】華萊士──不朽的科學與人文思想家（二）
• 【逝世百年紀念】華萊士──不朽的科學與人文思想家（三）
• 【逝世百年紀念】華萊士──不朽的科學與人文思想家（四）
• 【逝世百年紀念】華萊士──不朽的科學與人文思想家（五）
• 【逝世百年紀念】華萊士──不朽的科學與人文思想家（六）
• 【逝世百年紀念】華萊士──不朽的科學與人文思想家（七）
• 孟德爾如何種豌豆種出了遺傳學？──《基因：人類最親密的歷史》
• 引起上古神獸「拉馬克 V.S. 居維葉」演化論戰的埃及木乃伊鳥
• 達爾文：不懂就不要隨便亂定義物種！

參考資料

1. Alfred Russel Wallace’s first expedition ended in flames
2. Escaping Darwin’s shadow: how Alfred Russel Wallace inspires Indigenous researchers
3. Evolution’s red-hot radical

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。

在火山運動頻繁的地區，地質學家可以透過火成岩的樣態來推斷過往火山活動的歷史。在寒冷的極地地形中，科學家同樣努力地研究冰山和冰川等地形的特徵與樣貌，嘗試一窺地球過去的氣候變化。

可是比起堅固的岩層，冰層會隨著溫度而融化或擴張，冰跟水之間的界線也不斷變化，形成各種奇形怪狀的冰山。關於冰的形狀與溫度如何互相影響，科學家有了新的見解。

他們發現，將冰柱放在不同溫度的水中，融化所產生的型態也不同。當周遭水溫為 8°C，原本的冰柱形成一根尖端朝上的冰錐；相反地，當水溫接近 4°C，最後出現的是倒過來的鐘乳石形狀。最令人驚訝的是，當水溫介於中間時，冰柱表面出現了規律的波浪狀起伏，彷彿精緻的玻璃藝術品。

這個結果顯示了冰和水的交界輪廓，會隨著環境溫度出現不同的樣貌。也就是說某種程度上，從冰的形狀可以推斷融化當時的溫度！

為什麼冰柱在不同溫度下融化會有不同形狀？

如此奇特的現象和水的某些獨特性質有關。一般物質越冷密度越高，可是水在 4°C 時會有最大密度。如果在空氣中放一根乾冰，昇華產生的冰冷二氧化碳比周圍空氣密度高，因此會下沉至地表再往外擴散，此時乾冰周圍的氣流統一向下流動。

但冰柱在水中就不一定是如此。取決於周遭水溫，剛融出的冰水可能會向下或向上流。至於實際情況是如何，就得在實驗室中一探究竟。

這個實驗講起來簡單，實際設計與進行可不容易。一般冷凍庫製造的冰塊含有許多氣泡和雜質，為了屏除這些因素的影響，冰柱必須從其中一端開始降溫凝固，才能避免氣泡被困在裡面。解決了冰柱的氣泡，還有一個重要的問題沒有回答：溫度指的是哪裡的溫度？

冰柱慢慢融化產生的零度冰水會改變冰柱周圍的溫度，同時冰柱和水也不斷在交換熱能，兩者從未達到熱平衡。因此「周遭水溫」指的是相對大的外圍水體的溫度。實驗團隊將水體放在類似冰箱的控溫設備中，等水溫達到均勻溫度後再放入冰柱。冰柱融化過程中還是持續用設備控制外圍溫度，但冰柱周圍的局部溫度此時便出現各種可能，而此處溫度的細微變化正是重頭戲所在。

當周遭水溫在 7°C 左右時，剛融出的 0°C 冰水密度相對較大，因此會向下沉，和乾冰與二氧化碳的情況一致。這股向下的低溫水流為下方的冰柱提供一層冰冷的防護罩，造成融化速率上快下慢，最後形成一根尖端向上的冰錐。

相反的，若周遭水溫接近 4°C 這個關鍵溫度，0°C 的冰水相較之下變成較輕的角色。剛融出的冰水於是轉而傾向往上流動，情況恰好與剛才顛倒，造成冰柱最後成為一根尖端朝下的鐘乳石。

渦流讓冰柱在 5.6°C 融化形成波浪形狀

不過除了這兩種情況之外，周遭水溫不上不下時的物理圖像更難以想像。當外圍的水只有約 5°C，剛融化的 0°C 冰水相對較輕，理應向上流動。不過由於從冰柱到外圍的溫度是連續變化的，我們知道中間有某個地帶會出現高密度的 4°C 水，這些水會向下流動。

也就是說，此時密度差異引發的對流出現了兩層：靠近冰柱的內層向上，外層向下。

照著剛才的邏輯，我們下一個要問的就是：被雙層對流包圍的冰柱，是哪邊融化的較快呢？答案並不是很明顯，不過實驗中所見到的波浪形狀已經透露了些許線索：這些波浪狀的紋路不可能是平穩的水流造成的。

有某些不尋常的事情正在發生，可是流速不高的密度對流很難在實驗中直接觀察，於是物理學家寫下了流體力學和熱傳導的方程式，發現很難算並丟給了電腦模擬，讓它算出水流每一刻的流動方向。模擬結果發現，波浪狀的凹槽是由一個個環狀渦流蝕刻而成。

渦流其實很常見—— 克耳文–亥姆霍茲不穩定性

這些渦流並非憑空隨機出現，而是因為兩層相鄰但密度與流速不同的流體很難穩定共存。

常見的例子是當強風拂過水面，風的氣流和水面幾乎平行，所以概念上平整水面的形狀，是不會受到風的吹拂影響，表面的水只會跟著風一起流動。但實際上不是如此，受到風吹的水面不只會流動，表面還會出現皺褶與波瀾。

這種因兩種密度不同的流體（空氣與水、不同溫度的水）有速度差異，所產生的交界面不穩定的現象，被稱為克耳文–亥姆霍茲不穩定性。天空中有時可見到的「風起雲湧」，以及太空中一些氣體行星表面的漩渦狀花紋，也都是出自同樣的原理。

在冰柱融化的情況中，兩層密度不同，流向相反的水流勢力在冰柱外圍對抗。但層與層之間的整齊邊界無法長久維持，而是會形成環狀的渦流。

這些渦流將外圍溫度較高的水引入，使得該處融化較快，形成一個個的凹槽。它們像上圖的白雲一樣，擁有相對整齊的間隔和特定的波長大小，最後使冰柱演化成特殊的波浪狀型態。

將電腦模擬結果和實驗結果比對後，物理學家證實這個物理圖像的確可以準確描述冰柱的融化過程。這些發現可以幫助未來的地質學家更加了解極地地形中常見到的冰錐和波浪形狀是如何形成，以及氣候變遷下融化的冰山經歷的氣溫變化。

參考文獻

1. Scientists uncover how the shape of melting ice depends on water temperature
2. Weady, S., Tong, J., Zidovska, A., & Ristroph, L. (2022). Anomalous convective flows carve pinnacles and scallops in melting ice. Physical Review Letters, 128(4), 044502.

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《太赫茲技術：6G 無線通訊與生物影像感測的希望之星》
• 作者 / 科技大觀園團隊｜簡克志

「太赫茲」是物理單位，英文為 Terahertz（THz），字首「Tera-」是 10¹² 的意思，所以太赫茲就是 10¹² 赫茲，也就是每秒 10¹² 次的意思，亦可翻譯為「兆赫茲」。目前常聽到的「太赫茲」，其實是指太赫茲波段，就是電磁波的一組特定波段，頻率範圍是 0.1 THz～10 THz，對應電磁波波長為 3 mm～30 µm，介於微波和可見光之間，因此也稱為毫米波和次毫米波。

研究太赫茲技術的清華大學電機系助理教授楊尚樺認為，對一般人來說，「太赫茲」依然是陌生名詞，因此就像之前的「奈米」和「量子」一樣，被許多廠商拿來當成行銷用語。 

太赫茲波段有什麼特別的？

楊尚樺強調，太赫茲波有三個特點：辨識化學分子、透視和不破壞生物體。不同波段的電磁波和物質都有很特殊的交互作用，比如說可見光就和人眼細胞有互動（註 1），柱狀和錐狀細胞可以感知可見光波段。相對地，太赫茲波可以辨識出特定的化學分子，得知物質成份，可應用在分析藥品、毒品或蛋白質的種類等。 

另外，太赫茲波可以做到「透視」，人眼看不到的東西，太赫茲波可以穿透表層到達內部。以行李箱為例，太赫茲波可以偵測行李箱裡面是什麼，可應用於機場安檢與毒品檢測。而且太赫茲波不僅可以檢測固體，還可以檢測液體和氣體。 

 太赫茲波的「透視」有別於 X 光檢測。人體的生物分子（如 DNA、RNA）照射 X 光會受損，因為光子能量太強，容易把分子裡的電子打出來，成為游離電子；而失去電子的分子變得不穩定，會引發人體罕見與不正常的化學反應。反之，太赫茲波的光子能量很小，無法破壞生物分子，更無法將分子內的電子游離出來，因此太赫茲波對生物體是安全的。 

太赫茲波可以做到非破壞性的偵測，很適合工業製造與品質管控的應用，例如半導體廠在晶片封裝之後，檢查內部有無斷線，或是評估 3D 晶片封裝是否完好；藥廠則可以檢查膠囊成品內部有無破損等。

太赫茲技術前景看好

提到當初為什麼想要研究太赫茲技術，楊尚樺笑著說：「其實是有點誤打誤撞。」2011 年楊尚樺申請密西根大學博士班面試時，未來的指導教授Prof. Mona Jarrahi 提到實驗室是做太赫茲技術，這是他首次聽聞這個名詞。當時臺灣僅有少數團隊研究太赫茲科學與技術，多為物理系或應用物理的學者，太赫茲相關元件（發射器或接收器等）也很難取得。 

跟隨著 Mona Jarrahi，楊尚樺從太赫茲最重要的元件「太赫茲發射源」（terahertz emitter）開始接觸，博士班念到第 4 年和第 5 年時，他開始懷疑這項技術是否在 10 年內真的有出口。「因為遇到的困難比你成功要多很多，幾乎都是困難的，看不到出口的，出口的光相當微弱」，楊尚樺說道。 

甚至後期和指導教授 Mona 討論未來任教是否繼續研究太赫茲技術時，楊尚樺坦白和 Mona 說不會。當時專注在工程技術的楊尚樺認為，在許多人類所需的工程應用上，太赫茲很難和其他相對成熟的領域競爭，前景相當限縮。Mona自然不這麼認為，卻也沒有多說什麼。 

後來，在申請教職的期間，楊尚樺從更全面的角度看待太赫茲技術，不只看業界技術和資金來源，更看向 10 年後和 20 年後的研究發展。他認為如果太赫茲元件能夠量產，且 6G 無線通訊帶來大量市場需求，應可克服許多困難。再來，太赫茲研究對於學界是有挑戰性的問題，不僅符合臺灣半導體、電子、光電通訊產業的脈絡，又有很多題目，可以做長期的研究，很有發展前景。

檢測晶片內部破損、超感知透視藝術文物

現在楊尚樺實驗室的研究核心是太赫茲裝置（Terahertz Device），可分為主動元件和被動元件。主動元件包括最重要的太赫茲發射源或是太赫茲探測器，被動元件則有太赫茲透鏡或太赫茲的訊號與空間調變器等。有了這些元件，就可以做出想要的太赫茲系統。 

楊尚樺目前已做出一套影像系統，用於工業破損檢測時，可以看出晶片內部的破損，或是看太陽能板裡面的隱裂位置和大小。這套影像系統還可以用來觀察植物，例如豆莢內部的豆子長得如何，以及水分子輸送的情況。生醫用途上，也可以從混和物中準確辨識出血糖、胺基酸和蔗糖的成份與比例。以上，是屬於太赫茲光譜學（Terahertz Spectroscopy）的應用。 

與影像系統有關的，還有超感知（Super sensing）的研究，例如太赫茲波可以直接看透一本書，在不碰觸到書的情況下，把每一頁的訊息解析出來。而且太赫茲波段不會破壞物質分子，也相當適合用來解析故宮文物，讓文物修復更順利。楊尚樺笑著說，如果有機會的話，真的非常想看看裡面藏有什麼祕密。 

楊尚樺指出，2013 年國外太赫茲團隊曾經發表過一項有趣的研究。知名的西班牙畫家 Goya，平常在作品上一定都會簽名，但是有一幅畫作「Sacrifice to Vesta」很特別，從整體風格來看，大家都認為是 Goya 畫的，卻看不到簽名。 

因此 C. Seco-Martorell 等人就用太赫茲影像系統解析了這幅畫，才發現原來 Goya 把自己的簽名簽在畫作底下，被上層的顏料蓋住了，他們將結果發表在光學期刊《Optics Express》（參考資料 1）。  

從影像系統邁向 6G 應用

除了影像系統外，楊尚樺團隊也努力將太赫茲技術應用在 6G 無線通訊的產業鏈之中。目前的工作主要是將 5G 的通訊系統頻率範圍轉移到太赫茲頻率範圍（0.1 THz～10 THz），同時要把很高速的訊號加載在太赫茲的載波頻段（註2）上，目標是做到每秒可傳輸 10¹² 位元，也就是在一秒要加載 10¹² 個 0 或 1。 

現在相關研究遇到了一些困難，與太赫茲元件有關。雖然從 5G 到 6G（太赫茲頻段）的頻寬擴大許多，但是系統的發射端和接收端是否能夠運作？如果太赫茲發射源能量很低，訊號很難到達接收端。如果太赫茲接收器不夠靈敏，也很難獲取資料，並且也要確保龐大的資料量得以順利解碼。 

為了評估通訊系統是否夠好，也可以從訊噪比（訊號和雜訊的比例，Signal-to-noise ratio）來看，如果訊號和雜訊的比例愈高，訊號就愈乾淨，也更容易成功解碼。因此，提升訊噪比也是將來改善的重點。

仍有重重困難有待突破

太赫茲系統為什麼難以量產？相關元件非常昂貴，市面上買不到整套消費級的太赫茲系統，一套系統造價約數萬到數十萬美元，公尺級別的大尺寸也相當占空間。 

楊尚樺表示，目前技術的最大問題在於「太赫茲發射源」，大家還不知道如何做出完善、實用、微小又可在室溫環境操作的太赫茲發射器，只能先借助過去的知識幫忙。太赫茲波段落在微波和可見光之間，是電學領域和光學領域的交集地，微波那端研究電學的人，會想要把頻率做高，靠近太赫茲波段；但是元件頻率愈高，電容影響愈大，輻射功率會急速下降。 

另一方面，電磁波段高頻那端研究光學的人，會從材料著手，通常會選用不同能隙（energy gap）大小的材料測試，比如說藍光 LED 的氮化鎵（GaN），能隙大，輻射出的光子頻率較高。如果要將輻射頻率降低，靠近太赫茲波段，能隙要夠小，但自然界找不到可以直接輻射出太赫茲波的窄能隙材料，必須要用特殊的技術才有辦法達成。 

即便達成了上述的窄能隙條件，例如輻射出頻率 1 THz 的光子，對應的能隙能量是 4 meV（milli-electron volts，能量單位），這個能量已經小於室溫下電子熱擾動的動能（幾十個 meV），所以很難控制每個電子從能隙掉下來的時機，以便讓材料發出一致的同調光。必須要在極低溫，例如低於 -196.15 °C（77 K）的液態氮環境下，才有辦法達成。 

楊尚樺強調，不論是電或光的方式，都很難在太赫茲波段輻射出足夠的功率，也就難以做出好的太赫茲發射源。發射源就像一支手電筒，如果不亮（功率不足），就無法探測周圍的環境，更不用說還要傳遞什麼訊號了。 

「太赫茲發射源」目前還沒有找到完美的解決方案，不過楊尚樺團隊已經可以做到足夠亮的發射源，下一步要往可量產、輕巧化的太赫茲發射源邁進。為了搭配臺灣在半導體製程的專業，除了主流的 III – V 族光電元件之外，更開發 IV 族光電元件，目前實驗室已可獨立實現這兩類的主／被動元件。 

楊尚樺團隊的 10 年研究目標是將整個太赫茲系統微縮到晶片大小（毫米等級，mm），這樣才有辦法讓太赫茲技術進入一般民眾的生活。

年輕學者如何在教學與研究中取得平衡？

在清大做研究的負擔很重，而楊尚樺也熱衷於教學，所以兩邊都忙，「我也不知道我有沒有取得平衡。」楊尚樺笑著說。他認為一般人都會直觀認為教學就是在課堂上教學生，但其實研究同時也是教學，因為必須讓本來習慣在課本做習題的學生，轉換成可以實作的初階研究者，這本身就要花很多心力教導。同時，行政角色上的導生，又或是其他系的學生，如果對太赫茲研究題目有興趣，他也會予以指點。 

「總之，做就對了！」他說道。在授課的同時，自己本身也會感受到某方面知識不足，會特別去學習。還有，因為在教學時強烈感受到每一屆學生思考模式都不同，所以楊尚樺認為不可能用同一套教學方法教 3 年，必須要想新招。每次看到學生學會知識有所成長，心中就很有成就感。

要做自己有熱情的工作

楊尚樺認為，從他帶過專題的清大大學部學生和研究生來看，絕大多數都很積極，有很多東西想學。甚至有的學生不只在他這邊做研究，也同時要求自己在臺灣大學或是中央研究院做其他領域研究。通常多工的研究路線會需要儲備更多的專業知識，以及分散研究力道，導致多方都做不好的情況。而這些學生卻產出了不錯的成果，讓他感到相當驚訝。

不過，楊尚樺也提到，就他在學校的觀察，清大表現不錯的學生，普遍也都非常焦慮。即便在課業上、研究上、綜合表現上的成果在他看來已經相當出色了，但學生依然覺得想要再多做一些事情補強。這種好學和堅毅的態度，楊尚樺打從心裡給予高度肯定。然而，讓他覺得不好的原因在於：學生無法專注做好一件重要的事。若伴隨著患得患失的心態，卻沒有發展適合自己的主要路線，即便真的做了更多的事，表現往往也不會更好。換句話說，學東西不是因為想要學多而去做，而是自己本身有強烈的動機想要專注學習。 

楊尚樺看過一些很厲害的學生，他們並沒有一個好的目標，而且做事時會很快去計算短期之內能夠看到什麼樣的效益。沒有看到可能的效益，就很有可能會轉向。這些學生不怕做事情，怕的是沒有看到短期內的回饋，這其實不是好的學習態度，因為有些工作的效益，是不能只看短期的。 

最後，楊尚樺也勉勵清大的學弟妹，要做自己有熱情又喜歡的事。因為如果你在做「別人」認為不錯的事情時，若這件事和你的興趣並不相符，當過程中遇到挫折時，就很容易考慮要不要往另一個方向走，而沒有辦法堅持下去。 

但是，如果你是做自己有熱情的事情時，不管遇到什麼困難，你會廢寢忘食地不斷破關，獲得很多技能，當解決一個難題之後，你還會願意挑戰下一個關卡。看到的危機多了、功夫下得深了，你就比別人有更好的危機處理能力。堅持的道路上走得會比別人長、比別人久，你的獨特性就出來了，就比較容易出類拔萃。 

注釋

• 註 1：不只人眼細胞，許多地球上的生物都和可見光有互動
• 註 2：載波頻段（Carrier frequency band）：用以乘載資料的電磁波頻率區間。 

參考資料

1. Seco-Martorell, C., López-Domínguez, V., Arauz-Garofalo, G., Redo-Sanchez, A., Palacios, J., & Tejada, J. (2013). Goya’s artwork imaging with Terahertz waves. Optics Express, 21(15), 17800. https://doi.org/10.1364/oe.21.017800

李安導演的〈少年PI的奇幻漂流〉最近正火紅，驚險的海上故事正從暴風雨下的船難開始。船難不只發生在電影的冒險故事裡，像是今年十月，在香港、越南、菲律賓都發生了觀光船難，因為與其他船隻相撞而造成多名旅客罹難。

歷史上最著名的船難莫非鐵達尼號事件了，這要歸功於1997年〈鐵達尼號〉這部電影，故事源自真實事件，1912年4月15號從英國橫渡大西洋的鐵達尼號(Titanic)，這艘豪華輪船在前往紐約的途中撞上冰山，最後船身破裂、沉入海底，船上2,340名乘客和船員中，有1,514人遇難。

這樣的事情經過了1世紀似乎並未減少。在二十世紀的100年中，北美洲出發的船隻就有超過四十七萬艘遇難。雖然造成大量人命傷亡的船難比較罕見，但即便是最著名的鐵達尼號事件，也只是死亡人數排名第六的船難。歷史上死亡人數最多的船難，是在1945年二次世界大戰中因魚雷而沉毀的德國醫療軍艦(hospital ship)。醫療軍艦主要用於戰爭期間，用來照顧傷兵、容納逃難者，國際上認定對醫療軍艦開火是戰爭罪，然而這起事件造成超過九千人死亡。

鐵達尼號的一課

事實上，鐵達尼號的災難帶給之後的造船工業、航海船員許多啟示，最明顯的是救生船數量和避難流程的精進。

「鐵達尼號的文獻記載中，有許多乘客拒絕搭乘救生船。」海洋與航海學院的榮譽教授維克說，他也是鐵達尼號國際協會(Titanic International Society)的成員，「由於鐵達尼號的災難並不是在撞上冰山後立即明顯的產生，船上的燈光還亮著、暖爐也還熱著，如果留在船內相當溫暖舒適，因此很多人猶豫是否要跳上救生船，漂流在冰冷刺骨的北大西洋上。」維克說。

「如果鐵達尼號的指揮人員能夠更強勢的要求乘客登上救生船，將會有更多人獲救。」鐵達尼號歷史協會(Titanic Historical Society)的成員比希(Behe)說，他寫了許多鐵達尼號事件的著作。

「現在的造船技術進步了許多，儘管鐵達尼號的建造在1912年是相當高的標準，當時鋼鐵的雜質含量仍然很高，在冷空氣中是相當脆而易碎的。」肯尼卡說。

「如果今天海洋中又有類似的事件發生，乘客存活的機率會更高，因為船員訓練更充足、救生船更堅固，並且無線通訊科技更加發達。」維克說。現代的通訊科技相當重要，能夠幫助船隻避免撞上冰山，若真的不幸觸礁，也能夠讓搜救行動更快速。

海上風險重重

即便技術不斷進步，船隻在海上的風險不會消失。肯尼卡表示，現在任何一個時刻，同時在海上航行的漁船就有400萬艘，還不包含數百萬的遊艇、油輪、軍艦，以及私人船隻。

「正因為有那麼多船在海洋上，增加了船難發生的機會。」肯尼卡說，「現在航向北極和南極的船更多了，而這些船和海中的障礙物可能在地圖上還不夠精準。」

像是在2011年，有1艘俄羅斯船在南極海域撞到冰山，這艘船擱淺了將近兩個星期，船中的燃油差點外溢到重要的企鵝棲地。最後船員終於修復部分功能，讓它足以到紐西蘭停泊。

技術進步之下，人為疏失經常是航海災難的原因。1987年的重大船難中，客船不小心撞上了油輪，使得承載大量乘客的客船著火，然而它的救生措施卻不足夠讓多數乘客逃生，最後只有24人生還，死亡人數估計超過四千人。

鐵達尼號的100週年警示人類，在海上交通日益發達的時代，我們更需要加強航運科技來避免船難，不論是船隻相撞或是碰觸冰山。除了技術，船的操控、監控，及救難程序等人為因素也不能輕忽。

(本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！)

資料來源：Could the Titanic Disaster Happen Today? Science Live [11 April 2012]