Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

2

37
6

文字

分享

2
37
6

「澡」點知道有多好:4 點冷水澡好處多多的祕密

保持胎哥_96
・2022/07/30 ・3390字 ・閱讀時間約 7 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「阿嘶……好冷!」在寒冷的冬日,光著腳走進淋浴間真的是一大痛苦,陣陣寒氣從腳底蔓延至全身,牙齒打顫的聲音在浴室裡回音格外清晰,光是入浴就讓人「心寒」!

Homer Simpson Singing GIF
不知道大家洗澡的時候是不是都跟荷馬一樣開心呢?圖/GIPHY

雖然熱水沖洗身體的感覺是多麼舒服,彷彿可以洗去加班後的疲倦,沖走所有不愉快,然而也有另一個流派是提倡洗冷水澡,並且認為洗冷水澡可以帶給人很多好處!

真的假的?下面我們將解開「冷水澡」鮮為人知的秘密!

冷水刺激淋巴細胞增生,加強了免疫系統

什麼!洗冷水澡不是會讓人覺得更加寒冷,鼻水像關不上的水龍頭嗎?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

其實,在適當的溫度及接觸時長下,每天重複短暫的冷水浴反倒可以增加自然殺手細胞(NK 細胞)和胞毒 T 細胞的活性及數量。這兩種細胞屬於免疫細胞,是組成免疫系統重要的一員,幫助人體抵禦病原體、癌細胞及基因突變。

NK 細胞會直接攻擊和標記癌細胞,而胞毒 T 細胞會在接收到抗原訊息後辨識並攻擊癌細胞,他們正好就是先天性和後天性免疫系統用來對抗腫瘤的首選細胞。

研究顯示,在攝氏 20 度的冷水下,持續八天用冷水刺激小鼠腫瘤模型 5-7 分鐘,可以活化巨噬細胞和 NK細胞,激發胞毒 T 細胞。而目前推測活化免疫細胞的機制是交感神經系統對 CD8+ T 淋巴細胞和 NK 細胞的 β2-腎上腺素受體的作用,刺激淋巴細胞增殖。

淋巴系統可以保護我們抵禦外來的病源,沒想到沖冷水竟有這種好處!圖/envato

也就是說,洗冷水澡可以增強免疫系統,讓身體更加健康。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

不只是為了秀肌肉:冷水澡還可以減緩炎症疼痛

電視影集中常出現演員運動後沖澡的畫面,露出結實的肌肉與在上面滑落的小水珠,或許大家都以為那只是為了展現演員的身材,讓觀眾大飽眼福,但「運動後冷水浸泡」(cold-water immersion)其實已經廣泛用於體育訓練中。

運動時會誘發中樞疲勞,導致肌肉無法維持原有張力、肌力下滑,而許多文獻表明,透過冷水淋浴可以減緩中樞疲勞現象,減緩運動後的疲勞。

此外,還有一項研究顯示,在針對慢性關節炎患者為期一週的治療時間中,全身的冷水療程能成功減緩患者疼痛並提升睡眠品質,而且沒有副作用。雖然此部分尚待深入研究,但此方法很可能會成為未來居家自我治療的全新方向。

增加棕色脂肪比例,達到被動減肥!

其實沖冷水澡也具有神奇的減肥功效!為什麼呢?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這就要提到特殊的脂肪細胞——棕色脂肪(BAT),可以藉由消耗其胞內的油滴而產生熱量,並引起非顫抖產熱。因為冷水可以刺激交感神經系統,進而誘導棕色脂肪的生成。

有學者觀察到,野生動物被放置於寒冷的環境時,會透過顫抖來產生熱量以維持體溫,但是在長時間的冷暴露之後,棕色脂肪的比例增加,並使得動物用棕色脂肪產熱,導致顫抖量會逐漸降低,以更多非顫抖產熱來維持體溫。

由此可知,動物在長時間的冷暴露下可以引起非顫抖產熱,代表人類也可能藉由沖冷水澡使得棕色脂肪增加並消耗油滴以產熱!而這個方法未來也有可能會成為減肥方法的新趨勢。

想要輕鬆減肥的人別錯過,也許沖個冷水澡就能減肥?圖/envato

對心理的幫助:冷水澡增加你的正能量?

很多人在憂鬱、受挫的時候,會想置身滂沱大雨中,讓雨點洗去煩悶與愁緒。但令人意想不到的是,洗冷水浴對於紓解壓力確實有所助益!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

Radboud 大學的科學家提出了一個假說:暴露於寒冷會刺激交感神經系統,並增加體內 β-內啡肽*和正腎上腺素*的濃度,進而改善憂鬱症症狀。

小補充:

*β-內啡肽:能與嗎啡受體結合,產生跟嗎啡、鴉片劑一樣有止痛和欣快感,等同天然的鎮痛劑。

*正腎上腺素:一種腎上腺素受體激動藥,主要作用為血壓上升、心跳加快、周邊血管阻力上升。但是血管阻力上升,心跳也上升,血壓會過高,所以身體會自動調節避免心跳過快。

有研究者以簡單的方式測試,發現冷水療法確實可以有效地緩解憂鬱症狀,並且沒有明顯的副作用或依賴性。希望這種療法在未來可以有更廣泛和更嚴格的研究來檢驗其有效性。

Happy Shawshank Redemption GIF
心情煩悶的時候,就來場冰冷大雨將負面情緒清洗掉吧!圖/GIPHY

另外,還有一名健身教練 Shuai Li,用影片記錄自己連續 30 天洗冷水澡後身體的變化。他發現自己在每天早上沖 19°C 冷水堅持 30 天之後,注意力比以往更集中,心情也更愉悅,面對困難的意志力較之前堅強、臨危不亂。

從上面的實驗和經驗分享我們可以總結,冷水不僅對生理有幫助,對心理狀況更有許多不為人知的優點!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

同場加映:IceMan

在荷蘭,有一位不畏懼寒冷、甚至可生活在極地的冰人,他叫做 Wim Hof。

Hof 今年已經 63 歲了,但是他身體依然健壯,且擁有高達 26 項金氏世界紀錄,像是浸在冰裡 73 分 48 秒、在結冰的河裡游泳 66 公尺等不可思議的壯舉。更不可思議的是,科學家分析他體內的棕色脂肪比例,竟然高達 35%,甚至高於一些年輕人的比例!

曾有科學家對他進行冷暴露實驗,而結果舉世震驚:研究數據顯示他在被冰塊包圍的情況下,可以保持體溫,並提高基礎代謝率*,且不會顫抖。在另一項冷暴露測試中,Hof 的基礎代謝率上升了 40%,而對照組年輕人最高只到 30%,研究團隊推測造成這個結果的主要因素有三個:不顫抖產熱、棕色脂肪、呼吸肌收縮,加上血管收縮減少熱量損失,使得基礎代謝率上升如此之高。

小補充:

*基礎代謝率:指人類低強度活動與靜止不動時的能量消耗比率,一般人的基礎代謝率大約 3.5ml/kg/min。

而 Hof 自創的呼吸法——The Win Hof Method 更是廣為人知,它的核心概念是「冷療」、「呼吸」和「冥想」,許多科學家也肯定這個做法,並表示使用此呼吸法可以幫助治療精神疾病與預防呼吸道疾病。Hof 的冷暴露法和呼吸法受到科學家們不絕的讚賞,從他的經驗來看,沖冷水確實可以為我們的身心健康帶來許多的好處。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

貼心小叮嚀:不是每個人都可以洗冷水澡!

叮嚀大家!請善待自己的身體,每個人對冰水的接受度都不同。不然到時候痛的就不只是牙齒了。圖/envato

並不是所有人都適合沖冷水澡!像是有心臟疾病或高血壓等慢性病患者如果突然面臨低溫,可能會對身體有更大的負擔!

相信很多人不敢一鼓作氣的打開冷水直接沖洗身體,所以應該要順從身體的意見,可以嘗試先從熱水開始,漸漸轉到冷水,一步一步慢慢來,等待身體逐漸適應低溫環境。

若在冷水淋浴上感到焦慮、痛苦,可以嘗試保持冷靜,並深呼吸、專心在對抗寒冷,會有助於更快速地適應低溫! 

參考資料

  1. Nikolai A Shevchuk, Sasa Radoja. (2017, Nov 13). Possible stimulation of anti-tumor immunity using repeated cold stress: a hypothesis.
  2. A Mooventhan, L Nivethitha. (2014, May). Scientific Evidence-Based Effects of Hydrotherapy on Various Systems of the Body. 
  3. James R. Broatch et al. (2018, Apr 7). The Influence of Post-Exercise Cold-Water Immersion on Adaptive Responses to Exercise: A Review of the Literature. 
  4. H Hinkka et al. (2016, Jun 6) Effects of cold mist shower on patients with inflammatory arthritis: a crossover controlled clinical trial. 
  5. Anouk A.J.J. van der Lans et al. (2013, Jul 15). Cold acclimation recruits human brown fat and increases nonshivering thermogenesis. 
  6. Jingke Du et al. (2022, Jan 30). Brown Adipose Tissue Rescues Bone Loss Induced by Cold Exposure. 
  7. shuaisoserious. (2022, May 15).【连续洗30天冷水澡】我的身体发生了什么变化?
  8. Simone Ferrando. (2022, Feb 7). Benefits of Cold Shower: The cold cures. 
  9. Nikolai A.Shevchuk. (2008). Adapted cold shower as a potential treatment for depression.
  10. Wouter van Marken Lichtenbelt. (2017, Jun 9). Who is the Iceman?
  11. Wim Hof Method. 2022年6月9日,取自https://www.wimhofmethod.com/brown-fat#:~:text=In%20one%20study%20it%20was,brown%20adipose%20in%20young%20adults

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
所有討論 2
保持胎哥_96
1 篇文章 ・ 3 位粉絲
就算去到了女校,也照樣保持胎哥。 新竹女中爆肝理組牲,宜蓁與育渝。

0

2
1

文字

分享

0
2
1
上網也要有「技術」!從言論、隱私到國安,你我都該懂的界線
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/18 ・2366字 ・閱讀時間約 4 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 國家通訊傳播委員會 委託,泛科學企劃執行。 

以為鍵盤俠天下無敵?小心一個不留神就觸法!人們常忽略「網路並非法外之地」這個重要事實。不只現實生活中的法律同樣適用於網路空間,隨著科技發展,更多應網路特性而生的法律規範也相繼出現。從基本的言論自由到隱私權保護,從智慧財產權到國家安全,法律體系正全面性地回應數位時代的種種挑戰。

在臺灣,網路上的言論自由權利源自《憲法》第 11 條的明確規定:「人民有言論、講學、著作及出版之自由。」釋字第 509 號則指出,「國家應給予最大限度之維護,俾其實現自我、溝通意見、追求真理及監督各種政治或社會活動之功能得以發揮。」網路快速傳播的特性放大了言論的影響力,而大法官的解釋將言論自由的邊際刻畫得更明確,這在數位時代裡顯得格外重要。

網路與社群媒體的快速傳播,放大了言論的影響力。圖/unsplash

網路上的性、暴力與未成年保護

顯然言論自由並非是毫無限制,2023 年 11 月的一起案件就展現其中一種界線的樣貌。當時,一名 36 歲男子將他和網友在網咖的性愛影片上傳至推特,還寫下「《網咖包廂實戰計 1》我跟某公司 OL 戰鬥」等文字。這段影片一經發布,當事女子立即採取法律行動。最終,法院依其以網際網路「供人觀覽猥褻影像」的罪名,判處該名男子拘役 30 日,得易科罰金。這個判決清楚說明了,即便在虛擬空間,散布猥褻影像仍須承擔實質的法律責任。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

特別是在保護未成年人方面,法律的規範更加嚴格。《刑法》第 235 條明文禁止散布、播送或販賣猥褻物品,無論形式是圖文、聲音還是影像。而《兒童及少年性剝削防制條例》第 36 條更進一步禁止任何形式的兒童色情製品被製造、散布和持有。2019年彰化縣曾層發生過這樣一起案件:一名陳姓中年男子將9歲女童帶往居所,不僅強迫她觀看色情影片,還對她進行猥褻行為,甚至將過程上傳至 Google 雲端。儘管他後來試圖以資助女童就學表達悔意,法院仍以加重強制猥褻等罪,判處他 4 年 4 個月有期徒刑。

不實言論的散布同樣可能觸犯法律。2021 年 9 月爆發的「台大狼師案」就是一個警示。一名女大生在網路上指控教師誘騙她發生關係並傳染性病,幾個月後又指控對方對她進行強制性行為。當她提出告訴時,檢方卻查無性侵事實,加上她反覆的說詞,不僅性侵告訴失敗,還因誹謗罪反被加重判刑。

當駭客、間諜都轉戰網路戰場

2013 年,一名退役空軍上校赴陸經商時被情治單位吸收,返台後透過人脈網絡發展組織、刺探軍事機密,並以空殼公司掩護非法報酬,這個情報網持續運作了 8 年之久。

在涉及國家安全的議題上,法律的態度更是嚴厲。根據《國家安全法》第 2 條的規定,任何人都不得為境外敵對勢力及其控制的組織、機構進行資助、主持、操縱、指揮或發展組織,更不能洩漏、交付或傳遞公務機密,違反者將面臨嚴厲的刑事處罰。《刑法》規定,意圖破壞國體、竊據國土,或以非法方法變更國憲、顛覆政府者,處7年以上有期徒刑,首謀更要判處無期徒刑。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

抄襲與轉貼的邊界在哪裡?

在智慧財產權的保護上,臺灣也經歷了數位時代的轉變。台灣第一個網路著作權相關判決,就發生在傳統出版與數位平台的碰撞之中。南方社區文化網路負責人陳豐偉等三人在中山大學 BBS 上發表的文章,未經同意就被《光碟月刊》收錄在隨刊光碟中發行。三人向台北地檢署提告後,《光碟月刊》發行人兼總經理黃俊義被判處七個月有期徒刑,緩刑三年。這個判決為數位時代的著作權保護樹立了重要典範。

臺灣首例網路著作權案判決,為數位時代智慧財產權保護樹立典範。圖/envato

近年來,影音平台的著作權爭議更趨複雜。2022 年,知名 YouTube 頻道「觸電網」就因為片商車庫娛樂檢舉七十多支未經授權的影片,導致經營 12 年的頻道被迫下架。車庫娛樂透過律師聲明,這是針對「未經合法授權影音內容」的標準處理,並表明將追究民事與刑事責任。

受害了怎麼辦?申訴管道報你知

當我們在網路上的權利受到侵害時,可以根據侵害類型尋求不同的救濟管道。最基本的言論自由權利受到侵犯時,可以先向社群平台提出檢舉。若遇到更嚴重的情況,如散布猥褻影像、非法性私密影片等,除了平台檢舉外,還可以向警方提告,或是尋求衛福部「性影像處理中心」的協助。

在面對網路霸凌、不實言論時,可以向台灣事實查核中心、MyGoPen 等組織求助,協助澄清真相。若發現有害兒少身心健康的不當內容,則可以向 iWIN 網路內容防護機構提出申訴。這個由國家通訊傳播委員會支持的組織,會在受理後進行查核、轉介業者改善或依法處理。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

智慧財產權的侵害在網路時代極為常見,就像「觸電網」遭片商檢舉下架的案例。這類情況可以透過平台既有的著作權保護機制處理,情節嚴重者也可以提起民事訴訟要求賠償。若發現可疑的廣告或不公平交易行為,則可以向公平交易委員會檢舉;若是特定領域的違規內容,則應該向各該主管機關反映,例如藥品廣告歸衛福部管轄、證券期貨廣告則由金管會負責。

網路時代的法律規範正不斷演進,從個人隱私到國家安全,從言論自由到智慧財產權,每個面向都在尋求數位環境下的最佳平衡點。作為網路使用者,我們必須理解並遵守這些法律界線,同時也要懂得運用各種救濟管道保護自身權益。唯有每個人都清楚了解並遵守這些規範,才能共同營造一個更安全、更有序的網路環境。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
222 篇文章 ・ 313 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

1
0

文字

分享

0
1
0
當心網路陷阱!從媒體識讀、防詐騙到個資保護的安全守則
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/17 ・3006字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 國家通訊傳播委員會 委託,泛科學企劃執行。 

網路已成為現代人生活中不可或缺的一部分,可伴隨著便利而來的,還有層出不窮的風險與威脅。從充斥網路的惡假害訊息,到日益精進的詐騙手法,再到個人隱私的安全隱憂,這些都是我們每天必須面對的潛在危機。2023 年網路購物詐欺案件達 4,600 起,較前一年多出 41%。這樣的數據背後,正反映出我們對網路安全意識的迫切需求⋯⋯

「第一手快訊」背後的騙局真相

在深入探討網路世界的風險之前,我們必須先理解「錯誤訊息」和「假訊息」的本質差異。錯誤訊息通常源於時效性考量下的查證不足或作業疏漏,屬於非刻意造假的不實資訊。相較之下,假訊息則帶有「惡、假、害」的特性,是出於惡意、虛偽假造且意圖造成危害的資訊。

2018 年的關西機場事件就是一個鮮明的例子。當時,燕子颱風重創日本關西機場,數千旅客受困其中。中國媒體隨即大肆宣傳他們的大使館如何派車前往營救中國旅客,這則未經證實的消息從微博開始蔓延,很快就擴散到各個內容農場。更令人遺憾的是,這則假訊息最終導致當時的外交部駐大阪辦事處處長蘇啟誠,因不堪輿論壓力而選擇結束生命。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

同年,另一則「5G 會抑制人體免疫系統」的不實訊息在網路上廣為流傳。這則訊息聲稱 5G 技術會影響人體免疫力、導致更容易感染疾病。儘管科學家多次出面澄清這完全是毫無根據的說法,但仍有許多人選擇相信並持續轉發。類似的例子還有 2018 年 2 月底 3 月初,因量販業者不當行銷與造謠漲價,加上媒體跟進報導,而導致民眾瘋狂搶購衛生紙的「安屎之亂」。這些案例都說明了假訊息對社會秩序的巨大衝擊。

提升媒體識讀能力,對抗錯假訊息

面對如此猖獗的假訊息,我們首要之務就是提升媒體識讀能力。每當接觸到訊息時,都應先評估發布該消息的媒體背景,包括其成立時間、背後所有者以及過往的報導記錄。知名度高、歷史悠久的主流媒體通常較為可靠,但仍然不能完全放下戒心。如果某則消息只出現在不知名的網站或社群媒體帳號上,而主流媒體卻未有相關報導,就更要多加留意了。

提升媒體識讀能力,檢視媒體背景,警惕來源不明的訊息。圖/envato

在實際的資訊查證過程中,我們還需要特別關注作者的身分背景。一篇可信的報導通常會具名,而且作者往往是該領域的資深記者或專家。我們可以搜索作者的其他作品,了解他們的專業背景和過往信譽。相對地,匿名或難以查證作者背景的文章,就需要更謹慎對待。同時,也要追溯消息的原始來源,確認報導是否明確指出消息從何而來,是一手資料還是二手轉述。留意發布日期也很重要,以免落入被重新包裝的舊聞陷阱。

這優惠好得太誇張?談網路詐騙與個資安全

除了假訊息的威脅,網路詐騙同樣令人憂心。從最基本的網路釣魚到複雜的身分盜用,詐騙手法不斷推陳出新。就拿網路釣魚來說,犯罪者通常會偽裝成合法機構的人員,透過電子郵件、電話或簡訊聯繫目標,企圖誘使當事人提供個人身分、銀行和信用卡詳細資料以及密碼等敏感資訊。這些資訊一旦落入歹徒手中,很可能被用來進行身分盜用和造成經濟損失。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
網路詐騙手法不斷進化,釣魚詐騙便常以偽裝合法機構誘取敏感資訊。圖/envato

資安業者趨勢科技的調查就發現,中國駭客組織「Earth Lusca」在 2023 年 12 月至隔年 1 月期間,利用談論兩岸地緣政治議題的文件,發起了一連串的網路釣魚攻擊。這些看似專業的政治分析文件,實際上是在臺灣總統大選投票日的兩天前才建立的誘餌,目的就是為了竊取資訊,企圖影響國家的政治情勢。

網路詐騙還有一些更常見的特徵。首先是那些好到令人難以置信的優惠,像是「中獎得到 iPhone 或其他奢侈品」的訊息。其次是製造緊迫感,這是詐騙集團最常用的策略之一,他們會要求受害者必須在極短時間內作出回應。此外,不尋常的寄件者與可疑的附件也都是警訊,一不小心可能就會點到含有勒索軟體或其他惡意程式的連結。

在個人隱私保護方面,社群媒體的普及更是帶來了新的挑戰。2020 年,一個發生在澳洲的案例就很具有警示意義。當時的澳洲前總理艾伯特在 Instagram 上分享了自己的登機證照片,結果一位網路安全服務公司主管僅憑這張圖片,就成功取得了艾伯特的電話與護照號碼等個人資料。雖然這位駭客最終選擇善意提醒而非惡意使用這些資訊,但這個事件仍然引發了對於在社群媒體上分享個人資訊安全性的廣泛討論。

安全防護一把罩!更新裝置、慎用 Wi-Fi、強化密碼管理

為了確保網路使用的安全,我們必須建立完整的防護網。首先是確保裝置和軟體都及時更新到最新版本,包括作業系統、瀏覽器、外掛程式和各類應用程式等。許多網路攻擊都是利用系統或軟體的既有弱點入侵,而這些更新往往包含了對已知安全漏洞的修補。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在使用公共 Wi-Fi 時也要特別當心。許多公共 Wi-Fi 缺乏適當的加密和身分驗證機制,讓不法分子有機可乘,能夠輕易地攔截使用者的網路流量,竊取帳號密碼、信用卡資訊等敏感數據。因此,在咖啡廳、機場、車站等公共場所,都應該避免使用不明的免費 Wi-Fi 處理重要事務或進行線上購物。如果必須連上公用 Wi-Fi,也要記得停用裝置的檔案共享功能。

使用公共 Wi-Fi 時,避免處理敏感事務,因可能存在數據被攔截與盜取的風險。圖/envato

密碼管理同樣至關重要。我們應該為不同的帳戶設置獨特且具有高強度的密碼,結合大小寫字母、數字和符號,創造出難以被猜測的組合。密碼長度通常建議在 8~12 個字元之間,且要避免使用個人資訊相關的詞彙,如姓名、生日或電話號碼。定期更換密碼也是必要的,建議每 3~6 個月更換一次。研究顯示,在網路犯罪的受害者中,高達八成的案例都與密碼強度不足有關。

最後,我們還要特別注意社群媒體上的隱私設定。許多人在初次設定後就不再關心,但實際上我們都必須定期檢查並調整這些設定,確保自己清楚瞭解「誰可以查看你的貼文」。同時,也要謹慎管理好友名單,適時移除一些不再聯繫或根本不認識的人。在安裝新的應用程式時,也要仔細審視其要求的權限,只給予必要的存取權限。

提升網路安全基於習慣培養。辨識假訊息的特徵、防範詐騙的警覺心、保護個人隱私的方法⋯⋯每一個環節都不容忽視。唯有這樣,我們才能在享受網路帶來便利的同時,也確保自身的安全!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
222 篇文章 ・ 313 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

2
0

文字

分享

0
2
0
從門得列夫到 118 種元素:元素週期表是怎麼出現的?
F 編_96
・2025/01/04 ・2302字 ・閱讀時間約 4 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

F 編按:本文編譯自 Live Science

「氫鋰鈉鉀銣銫砝、铍鎂鈣鍶鋇镭…」相信很多人離開高中很多年,都還朗朗上口。

列著 118 種已知化學元素的「元素週期表」(Periodic Table),雖然唸起來像咒文,但有了它之後便能夠快速查詢原子序(proton number)、價電子(valence electrons)數量,以及元素可能的化學性質,成為各領域科學家與工程師設計實驗、預測物質反應必不可少的工具。

有趣的是,元素週期表並非一蹴可及。縱觀歷史,化學家們歷經數世紀的摸索、爭論與資料整理,才在 19 世紀後半葉逐漸確立。

我們現在看到的元素週期表,是在 19 世紀後半才逐漸確定。 圖/unsplash

週期表之父:門得列夫的突破

19 世紀中葉,已知的化學元素約有 63 種,許多化學家嘗試找出元素間的共同點,卻苦無系統性整理。當時能區分「金屬」與「非金屬」,或利用價電子概念將一些元素歸類,但要涵蓋大多數元素仍顯不足。俄國化學家門得列夫在撰寫《化學原理》教科書時,因接觸各元素的資料而產生新思路。他索性把已知元素各種性質寫在紙卡上,再一一比對它們的原子量(類似當今的原子量或原子序概念)與化學性質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

確切的靈光乍現時刻,如今已無從完全重現,但我們知道門得列夫最後觀察到:「如果按照原子量(或後來的原子序)由小到大排列,某些化學性質就會呈週期性重複。」進一步來看,元素的價電子數量通常也會對應到表格的「欄位」或「族群」。於是,在 1869 年,他將研究結果發表,提出了第一版週期表的雛形,更大膽預言了尚未被發現的元素「eka-aluminium」(後來證實即鎵 gallium)及其他四種元素的性質。

讀懂週期表:原子序、符號與原子量

今日的週期表之所以能快速讓人獲得豐富資訊,關鍵在於三個核心欄位:

  1. 原子序(Atomic Number)
    代表該元素核內所含質子數。如果一原子核有 6 顆質子,就必定是碳(C),無論其他中子或電子數如何。此序號由上而下、由左而右遞增,貫穿整張表格。
  2. 元素符號(Atomic Symbol)
    多為一至兩字母縮寫,如碳(C)、氫(H)、氧(O)。但也有如鎢(W,因「Wolfram」得名)或金(Au,取自拉丁文「Aurum」)等較不直覺的符號。
  3. 原子量(Atomic Mass)
    表示該元素在自然界中各同位素的加權平均值,故通常是帶小數的數字。對合成元素則標示最常見或最穩定同位素的質量,但由於這些元素壽命極短,數值往往會被不斷修正。

舉例來說,硒(Se)在週期表中顯示原子序 34,屬於第 4 週期、第 6A 族,表示它有四層電子軌域,其中最外層(價電子層)有 6 顆電子。有了這些資訊,科學家可快速判斷硒的化學傾向、可形成何種化合物,乃至於在生物或工業應用中可能扮演的角色。

週期表的內部結構:週期、族與軌域

門得列夫最初按照原子量遞增排列元素,現代則依靠原子序(即質子數)來分類。橫向稱為「週期」(Period),從第 1 週期到第 7 週期;縱向稱為「族」(Group),目前總共有 18 組。週期數量在於顯示該元素電子軌域有幾層;而同一族則代表外層價電子數相同,故有相似化學性質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

例如,第 18 族常被稱作「貴氣體」或「惰性氣體」,如氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)等皆不易與其他元素起反應。另一個顯著群體是位於第一族的鹼金屬(Alkali Metals),如鋰(Li)、鈉(Na)等,因外層只有 1 顆電子,極容易失去該電子而形成帶 +1 價的陽離子,故與水猛烈反應。

此外,在表格中央有一塊「過渡元素」(Transition Metals)區域,包括鐵(Fe)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)等。它們具有部分填充的 d 軌域,使得該區域的元素呈現多樣性質,例如具有金屬光澤、可塑性或導電性等,被廣泛應用於工業及工程領域。

同一族的外層價電子數相同,因此大多有著相似化學性質。圖/unsplash

再進化:從 63 種到 118 種

當門得列夫在 1869 年發表週期表時,已知元素只有 63 種,表格中甚至留有空白以預留「未來或存在尚未發現的元素」。他果然預測到了鎵(Ga)以及日後證實的日耳曼ium(Ge)等新元素性質,贏得舉世矚目。隨後,有越來越多元素透過科學發展,尤其是光譜分析與放射性研究而被發現,例如鐳(Ra)和氡(Rn)等。

到 20 世紀後期,隨著粒子加速器的誕生,人類可以合成更重的超鈾元素(Atomic Number > 92)。這些人工合成元素往往極度不穩定,壽命僅能以毫秒或微秒計,但仍證實存在、並填補週期表後段空白。如今,週期表已收錄到第 118 號元素「鿆(Og,Oganesson)」,但科學家預測或許還能繼續向上延伸;只要能合成更重、更穩定的原子核,我們就能拓展週期表的新邊境。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

一般認為,隨原子序遞增,原子核內部的質子數目激增,原子愈趨不穩,往往在極短時間內衰變成較輕元素。然而,一些理論物理學家提出「島狀穩定性」(Island of Stability)的概念:也許在某特定質子與中子數量組合下,能出現意外長壽的「穩定」重元素。

是否真能在表格上方再增添「第八週期」甚至更高週期的列,仍有待更多實驗來驗證。但無法否認的是,週期表一直是科學家檢驗自然規律的試驗場,也見證了人類探索未知的無盡熱情。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

F 編_96
21 篇文章 ・ 0 位粉絲
一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃