《綠野仙蹤》其實不是一個尋找智慧與勇氣的故事？關於童話的另一種解釋——《經濟史的趣味》

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

歐美地區審判巫師的情況在 18 世紀已經看不到，但今日仍有許多國家（尤其在開發中地區）還有指控巫師與獵巫的事。例如非洲南撒哈拉沙漠地區，就指控巫師散布愛滋病毒使人病亡。崇信巫師與殘殺巫師是古今中外的普同現象。

研究歐美巫師的文獻非常豐富，只要在亞馬遜書店（Amazon.com）打入 witchcraft（巫師），就可以找到讀不完的著作。孔復禮（Philip Kuhn）的名著《叫魂》（Soulstealers，1990）研究乾隆盛世的妖術大恐慌。歐洲現在較可追溯的事件是 13 世紀由宗教機構（尤其是天主教法庭）執行的巫師審判，但到了中世紀晚期，就少見到教會介入，審判巫師的事件減少許多。

有人提出不同的解釋，說明為何巫師人數會減少，其中一種說法是：專業男性醫師出現後，女助產士和女性民俗療者（女巫）的活動空間就少了。

景氣愈差，獵巫愈盛

大多數對巫師的研究，都屬於某個地區的某些案例或某類行為，屬於微觀層面的分析。哈佛經濟系的女博士生艾蜜莉．奧斯特（Emily Oster）2004 年發表一篇宏觀性、跨地區性的報告，檢討為什麼文藝復興時期的歐洲會出現大規模的巫師審判。

奧斯特採取不同的切入點，認為主要是經濟性的因素：氣候轉入小冰期，農穫減少，在糧食短缺的壓力下，必須去除生產力最低的窮人、老人、寡婦，這些邊際人口的罪名就是巫師。

為什麼會有這種奇特的見解？

因為審判巫師活動最盛的時期，正好都是平均氣溫較低的階段，也就是氣象史上的小冰期。這會導致農作物歉收，海水太冷也會影響漁獲，這對歐洲北部的食物供應產生嚴重衝擊。巫師審判增加、氣候變冷、經濟成長下滑，這三者間應該不是單純的相關，而是有因果關聯。

為什麼要用指控巫師的方式來消除邊際人口？

因為巫師的陰森形象，最容易引起民眾驚恐排斥。歐洲的宗教勢力龐大，擁有現成的教會組織網路，方便利用制度殺人。以天主教為例，驅魔是教廷正式許可的作為，教宗保祿二世曾替少女驅魔但未成功。

如果 21 世紀初期的歐洲尚能接受教宗驅魔，我們對文藝復興時期的獵巫就不必驚訝了。幾乎所有的宗教都會提到魔鬼，《舊約聖經．出埃及記》第 22 章 18 節說：「行邪術的女人，不可容她存活。」天主教和基督教的獵巫史久遠，道教和佛教對這方面的記載更不少。

大致說來，文藝復興時期歐洲的獵巫在 15 世紀初期相當明顯，15 世紀末到 16 世紀之間暫時平息。16 世紀中葉到 18 世紀末是最嚴重的階段，這也是本章探討的時期。歐洲自中世紀以來就有許多記載巫師的文獻。

以 1486 年出版的《女巫之槌》（Malleus Maleficarum）為例，這本類似巫術大全的書，對各式各樣的巫術信仰、巫師的法力與作為都有詳盡記載。也提供完整的引導，要如何審訊嫌疑巫師，使她（他）們認罪；解說巫師如何呼風喚雨、破壞農作、興風作浪、打閃電、引發海嘯。這些都是非人力所能及的自然現象，卻硬要巫師代罪。這本書教導獵巫的方法，以及法官如何識別巫術、對女巫施酷刑。

氣溫變化才是獵巫的主因

從氣象史的角度來看，10 ∼ 13 世紀之間的平均氣溫是 400 年的中世紀溫暖期。14 世紀起氣溫開始下降，直到 19 世紀初期回暖。在這段小冰期，最寒冷的是 1590 年代，以及 1680 ∼ 1730 年之間，平均溫度約比之前的世紀低華氏 2 度。

數字看起來好像很小，但已足夠讓接近北極圈的冰島被冰塊包圍，倫敦的泰晤士河和荷蘭的運河結凍。平均氣溫降低華氏 2 度對農作物有何影響？如果今天冷明天暖後天熱，全年的總積溫不變，短暫的溫度失調對農作物沒有影響。但如果整年平均低華氏 2 度，365 天總積溫降低 730 度，那就嚴重了。

英國著名的經濟學者史丹利．傑文斯（Stanley Jevons，1835 ∼1882）研究過太陽黑子活動對農業歉收的影響，也有人研究印尼火山爆發對全球氣溫變化的影響。

現在奧斯特要用具體的數字來觀察，氣溫變化和獵巫在統計上是否顯著相關。研究歐洲獵巫的學者，早就把氣候極端化當作控訴巫師的重要因素。奧斯特想用計量工具證實這項假說，她得到的答案很明確：Yes。

——本文摘自《經濟史的趣味》，2023 年 6 月，貓頭鷹出版，未經同意請勿轉載。

為什麼吃牛肉是一種禁忌？

漢人對牛肉的禁忌絕非特例，印度、伊斯蘭教、日本也有類似的情形。有位美國人類學者一直不明白，他們的主要肉類來源，為什麼在印度會成為聖牛。他實地調查當然沒看到牛肉店，但看到許多牛皮製品，確定應該有宰殺，可是牛肉到哪去了？印度缺糧，怎會拋棄高卡路里的牛肉？

印度有種姓制，社會階層粗分為婆羅門、剎帝利、吠舍、首陀羅，有人說牛肉被賤民階層吃掉了。他帶著翻譯去查訪，總是得不到答案。他改變策略，對當地人說美國人如何吃牛肉，和他們交心分享牛肉的烹調美味。賤民階層沒想到高貴的白種人竟然也吃聖牛，看他說得這麼真切應該不假，就和他分享如何用咖哩烹煮牛肉最可口，他終於確定牛肉並沒有浪費掉。

但他還是不明白為什麼牛會被神聖化，當地人也說不出個好道理。後來他體認到一個道理：印度位於東亞季風區（範圍包括北印度洋和孟加拉沿岸），夏季季風強而穩定，有大量對流活動；在固定的雨季有急驟暴雨，之後雨量銳減。如果平時就缺糧的百姓，在難忍饑餓時把牛吃了，雨季來臨時如何耕田種地？如果無法得到應有的農穫，日後餓死的人必然更多。

漢人禁吃牛肉是用道德要求（牛幫我們耕田），印度禁吃牛肉的方式更絕妙：把牛神聖化，吃牛肉是褻瀆神明的事，從動機上禁絕了對牛肉的需求。其實目的完全相同：不要因為吃牛肉而降減穀物產量，這對地窄人稠的農耕社會，是養活更多人口的必要禁忌。印度把牛神聖化來禁吃牛肉，因為牛能幫忙耕地；游牧民族把豬汙穢化，則是因為豬不易遷移、容易致病。

日本為何好吃生魚片？

接下來看日本為何吃生魚片。日本作家深澤七郎的《楢山節考》（1956）兩次翻拍成電影（1958、1983）。深澤作一首〈楢山節〉曲子貫穿整個故事，因而取此書名。我看的是1983 年版，敘述日本古代信州寒村山林內的棄老傳說：老人家到了 70 歲，就由家人背到深山野嶺等死。電影中 69 歲的阿玲婆為了讓孫子多吃一口飯，到井邊把一口雪白健康的牙齒敲掉。

日本列島位在火山帶上，地震多溫泉多，山多耕地少缺燃料，怎麼可能養活這麼密集的人口？解決的方式很簡單：這個島國四面環海，肉類蛋白質的來源全部由大海與河流提供，和中國的雞鴨魚蝦蟹鱔一樣，完全不占耕地，避開肉穀爭地的困擾。山多、樹少、燃料貴，那就生食活海產，既好吃又省火。

日本有過不吃四腳動物的禁忌。兩腳動物（人類之外）基本上是雞鴨禽類，不會爭奪耕地。四腳動物（野獸之外）基本上是牛羊馬畜類，牠們吃的牧草會爭奪耕地。日本人口稠密耕地稀少，不吃四腳動物的禁忌，與漢人不吃牛肉的禁忌，都是畜穀爭地這個概念的表現。

——本文摘自《經濟史的趣味》，2023 年 6 月，貓頭鷹出版，未經同意請勿轉載。