種族大爆發！數萬年前的人類大遷徙如何影響我們的社會？——《人類的旅程》

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

高智商成績分數可以用買的！？

當時，在布洛瓦郡鑑別資優生的程序在一、二年級時展開。如果老師判斷一個孩童可能有資格參加資優課程，就會轉介孩子去學校心理師那裡作一個測驗。家長也可以聘請私人心理師來進行測驗。凡是被測出智商在一百三十以上的孩童就會被評估納入資優課程。由於幼年貧困和英語能力有限已經被證明會影響標準化測驗的成績，低收入戶學生以及英語非母語的學生被判定為資優生的門檻比較低，是一百一十五。

可是該郡學生的智商分數看起來很怪。分數並非正常分布，而是在一百二十九分時人數歸零，然後在一百三十分時（亦即被認定為資優的最低門檻）人數驟然升高。而且沒有一個孩子拿到不達門檻的一百二十九分。

後來分析這些數據的經濟學家蘿拉．朱里安諾（Laura Giuliano）帶著冷冷的幽默感告訴我：「高智商分數似乎是有市場的。」私人心理師表面上是被聘請來評估孩子，可是以每次幾百美元的價格，他們實際上是被雇來確保孩子被認定為資優。朱里安諾告訴我，當她自己的孩子接近入學年齡，其他的家長低聲告訴她哪些心理師是「好的」。「好」似乎意味著掌握了「發現」智商一三〇的技巧。

這種買來的智商是理解這種差距的一條線索：大多是白人的富有家長基本上是替子女買到資優生的名額。但是這仍舊無法解釋黑人孩童和拉美裔孩童、英語非母語的孩童、低收入戶孩童被鑑別為資優的人數何以如此之少。就算富有的白人小孩被鑑別為資優的人數超出正常比例，這也不該壓低其他孩童被鑑別為資優的人數。

辨別資優生的新作法——剔除老師和家長的推薦制度

帕克懷疑篩選過程的第一步可能有問題，亦即當老師和家長推薦學生去作測驗。於是在二○○三年十一月，她把那張地圖展示給學校董事會看，並且提出了一種鑑別資優生的新做法。帕克說，關於誰該接受測驗，布洛瓦郡不該仰賴任何人的個別判斷。該郡應該對每一個孩子進行篩選。面對那張凸顯出不平等的閃亮紅色地圖，學校董事會一致投票贊成。

二○○五年，布洛瓦郡展開了全面篩選。員工得到加班費，加班對該郡兩萬名二年級學生進行測驗。由於眾所周知智商測驗和其他標準化測驗都含有偏見，所選用的測驗是一種非語言的認知測驗，把這種風險降到最低。該測驗不依靠與任何特定文化有關的文字或圖像，而是測量解決問題的綜合能力。

在學生作過測驗之後，帕克的團隊就親手把用葡萄牙文、西班牙文和海地克里奧爾語寫成的家長同意書送到每個學校，讓家長能夠同意接下來的步驟。他們有技巧地回答家長的來電，那些家長擔心這張有關「特殊學生」的書面通知乃是表示孩子有行為問題。團隊成員要他們放心，說事情正好相反，說這是個好消息。

等到篩選程序完成，結果很驚人。在全面進行篩選之後，黑人孩童和拉美裔孩童被認定為資優的人數增加為三倍。在接下來那一年裡，有資格參加資優課程的另外數百名孩童中，有八成來自低收入戶或是英語非母語的學生。這些學生當中有許多人的分數明顯高出門檻，這表示即使是資賦特別優異的孩子從前也被排除在資優課程之外。

問題不在於這些孩子的資賦不優異，而在於沒有人費心去把他們找出來。

改變篩選制度與教育環境——不同種族間的成績差距就消失了

改變不僅止於此。布洛瓦郡規定：只要學校裡有資優兒童，哪怕只有一個，該校就必須替這名學生設立一間特殊的「高成就學生教室」，配備有受過特殊訓練的教師和更進階的課程。然後這間教室就會把分數接近門檻的那些學生也收進去──例如，某個年級有四名資優生，而一間「高成就學生教室」可以容納二十四名學生，就表示分數緊跟在後的二十名學生也可以在這間教室學習。

於是這些學生就也能從更快的步調、更豐富的課外活動、更高的教師期望和同儕支持中獲益。朱里安諾及其同事大衛．卡爾德（David Card）發現：在這種特殊教室學習的黑人和拉美裔「高成就學生」在數學和閱讀的成績大幅提升。在被安排進入這些教室之前，這些學生的數學和閱讀成績比不上智商相同的白人學生。在那之後，這個差距消失了。

這些學生當中有更多人變得有資格繼續參加步調加速的課程，使他們走上新的學習道路。事實上，黑人和拉美裔學生的整體數據情況都有了改變。事實證明，在進行普遍篩選之前，這些學生不僅比較不可能被篩選為資優，而且更可能被篩選出有學習障礙。而這種加強篩選反映在智商分數的整體分布上。在進行普遍篩選之後，黑人和拉美裔學生的分數分布圖和白人學生的分數分布圖變得一致。

——本文摘自《隱性偏見》，2022 年 10 月，平安文化出版，未經同意請勿轉載。

隱性偏見的概念指出偏見起作用的方式就像電路。這個電路始於我們從周圍世界吸收「文化知識」，當家人、媒體、課堂、鄰居給予我們有關不同群體的大量資訊。

這些知識當中有些是真實的，例如，從統計數字來看，男性和女性的平均身高的確有差異。有些知識則並不為真：平均而言，男孩的數學成績並不優於女孩。隨著時間，這些訊息變成深埋在我們腦中的聯想和刻板印象。

當我們遇見觸發了這些聯想的某個人或某件事，我們的文化知識就會影響我們對當下情況的反應，包括我們會有什麼行動，會說些什麼，以及會有什麼感受。因此而出現的歧視行為會助長差異，而差異又會進一步餵養引發這整個過程的文化知識。而且我們每一次所看見的並非單一層面的身分，而是多重類別的身分，包括種族、性別、年齡以及其他，每一種身分都帶有可能被融入感知者腦中的聯想。

把隱性偏見視為一種電路，這個概念有助於解釋許多遭遇。

黑人學生在學校所受到的差別待遇

以小男孩小傑．鮑威爾（JJ Powell）為例。四歲時，小傑聰明而且合群。他能熟練地寫出自己和弟弟的名字，喜歡玩上學的遊戲，通常行為良好。可是他在家鄉內布拉斯加州奧馬哈市去上幼稚園的第一年春天，他母親圖妮特．鮑威爾（Tunette Powell）開始接到電話，要她去接小傑回家。他因為把口水滴在同學身上而被停學。另一次是因為他扔了一張椅子，還有一次則是在午睡時間不聽話。鮑威爾感到不解。她那個優秀、樂觀的兒子？「哇！」在一次訪談中她回憶說，「我是個失敗的家長。」

可是後來她參加了小傑班上一個同學的生日會，開始和幼稚園的其他家長交談。有一個母親說她兒子狠狠地打了一個男孩，對方因此進了醫院。她的兒子並沒有被停學，她就只接到了一通電話。更多的家長說起自家小孩的行為問題。並沒有其他小孩被停學。事實上，其他的家長甚至不知道學校會使用這種懲罰。小傑被停學了三次。就鮑威爾所知，唯一的差別在於她的小孩是黑人，而其餘的小孩是白人。

鮑威爾的兒子不是特例。德州的一項研究檢視了幾百萬份的學校成績單和懲戒紀錄，其中有每一個在二○○○年至二○○二年之間開始就讀七年級的學生一直到十二年級的在校紀錄。這些紀錄包括所有違反行為規範（例如遲到或是服裝不整）的懲戒處分。校方可以自由裁量針對這些違紀行為的反應，可以做出校方認為適當的任何處罰。這項研究發現，黑人學生在第一次犯規時就被罰停學的可能性超過兩倍。

多項研究證實了此一模式。在心理學家菲利普．阿提巴．戈夫（Phillip Atiba Goff）及其同事所進行的一組研究中，受試者得知一個男孩的故事，這個男孩有反社會的行為，範圍從輕罪到重罪。接著受試者被問了一些問題，關於這個孩子的行為責任，以及在他行為背後的意圖。

在評估同樣的行為時，如果這個男孩是黑人，受試者就認為他更應該為他的行為受到責備；他們也高估了他的年紀，多達四歲以上，例如一個十三歲半的男孩被認為是個成年人。比起一樁輕罪，黑人小孩被視為更應該為一樁重罪受到責備；對白人小孩來說，情況則正好相反：當他行為的嚴重性增加，白人小孩被認為所需負的責任更小。

在另一項研究中，研究者把一名行為不檢的學生的在校紀錄拿給幾位老師看。如果那個學生是黑人，那些老師就更可能替這名學生貼上「惹是生非者」的標籤，而且更可能把第二次違規視為一種更嚴重的不良行為模式的一部分。

按照隱性偏見的概念，小傑的老師吸收了帶有種族歧視的有關黑人兒童的刻板印象。當小傑拒絕午睡，她腦中的刻板印象影響了她對他和他的行為的解讀，使得她把這種行為看得比白人小孩的同等行為更嚴重，而把小傑視為更應該受到懲罰。

隱性偏見塑成某些族群的刻板印象

在一個名叫郭伽（Philip Guo）的年輕計算機科學學生身上，有偏見的待遇對他有利。郭伽成長於一個華裔美國家庭，家人都主修人文科學。他在六年級時嘗試自學BASIC程式語言，但因為太難而放棄。後來，他在中學修了一門計算機科學課，那門課的老師在開課前幾週才學了教材。

這激發了他對撰寫程式的興趣，可是當他在二○○一年上了大學，他基本上是個初學者，尤其是相對於他的同學而言，他的許多同學在大一時就已經擁有十年撰寫程式的經驗。他修了入門的計算機科學課程，開始做暑期實習，這時他注意到一件不尋常的事。他回憶說：「在開會時，別人似乎總是假定我知道自己在做什麼。」其實他並不知道。當他因為感到茫然而沉默，同事以為他沉默是因為他懂了。

在學年當中，郭伽冒昧地寫電郵給教授，得到了一個研究職位。在接下來那幾年裡，他得到了一個又一個的工作，而他知道自己其實尚未擁有這些工作所需要的技能。在這些工作上，他有機會習得知識，同時還獲得報酬，一直受益於別人對於他專業能力的假定。他回憶：「技術水準與我相似的其他人並未得到我所得到的鼓勵。」

郭伽的主管可能吸收了一種刻板印象，把他那種背景的人和技術專業能力連結在一起。當他們看見他在苦思一個問題，這些刻板印象就在他們腦中跳出來，影響了他們對他的所言所行、他的疑問乃至他的沉默的解讀。郭伽的經驗凸顯出偏見的一個重要面向：偏見不僅會在某些情況下造成不利條件，也會在另一些情況下創造出優勢。

同一個群體可以受到有利於他們之刻板印象的影響，也受到有害於他們之刻板印象的影響，有時候甚至是同一種刻板印象。例如，亞裔美國人給人的「模範少數族裔」刻板印象掩蓋了諸如騷擾、種族歧視、貧窮、暴力和歧視的種種難題；這種刻板印象暗示出並不存在的同質性。

在學校裡，它掩蓋了學生對於資源與支持的需求。而且它無法保護人們不受到剝奪人性的待遇：一項針對哈佛大學入學申請紀錄的分析甚至表示亞裔申請人經常在「個性」這一項的評估中得分較低。

對生物學家本．巴雷斯來說，這個偏見迴路在他變性之前與之後發揮了不同的功能。在變性之前，別人透過對女性之刻板印象的鏡片來看待他，認為女性的科學能力比較差。這種刻板印象影響了同事對他的工作與言行的看法。

他們認為他比較缺少權威、才華和價值，於是以打斷他、質疑他、否定他的專業能力作為回應。在變性之後，巴雷斯有了相反的經驗：他被視為更有能力、更有知識、更有權威，而且比較不適合被打斷。假如巴雷斯是屬於另一個種族或族裔的科學家，或是有某種身心障礙，他在變性前後的經驗就會有所不同。

——本文摘自《隱性偏見》，2022 年 10 月，平安文化出版，未經同意請勿轉載。