想像的力量：只有人類，看得到理查帕克

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

我們現在都知道，在現生所有動物當中，和人類親緣關係最親近的，就是生活在非洲大陸的黑猩猩。據說我們人類的基因體，與黑猩猩的差異，只有區區1.2%。人如何之所以為人，一直是生物學家最想要解答的問題之一。

日本京都大學靈長類研究所教授松澤哲郎的《想像的力量：心智、語言、情感，解開「人」的祕密》（ 想像するちから: チンパンジーが教えてくれた人間の心），就是要透過對黑猩猩進行的研究，來解答這個疑惑。

松澤哲郎，大家可能不太熟悉（我也不例外XD），可是世界著名的黑猩猩專家珍．古德（Jane Goodall, 1934- ），大家就比較熟悉了。珍．古德在非洲朝夕相處地陪伴了她心愛的黑猩猩三十年，用心觀察了這群可愛的動物的心血結晶。在她的名著《大地的窗口：珍愛猩猩三十年》（Through a Window: My Thirty Years with the Chimpanzees of Gombe）是中說了一些充滿哲理的話：

「人生有許多供我們透視世界，尋找意義 的窗口，科學即是其中一扇。有許多絕頂聰明、洞見犀利的科學家，前仆後繼地擦亮了窗上的玻璃──透過這些窗戶，我們對於人類過去不盡知道的領域將可以 看得更遠、更清楚。這些年來我透過這扇窗，逐漸了解許多關於黑猩猩的行為模式，以及它們在大自然的地位。反過來這些也幫助我們了解人類本身的行為，和 人類在自然界的地位。」

《大地的窗口》給 我太多感動和啟發。我們有時常會看到一個有趣的物理現象：當我們在玻璃窗的這一邊比另一邊亮時，我們可以看到我們模糊的影子映在窗子上。 珍．古德不只是提供了我們一扇窗口來看看黑猩猩的世界以了解我們的過去。她還讓我們看到了就是那映在窗口上我們的模糊但輪廓清晰可辨的影子來認識現在的我 們自己！

我們確實從黑猩猩身上學到許許多多關於我們人類的事，除了《大地的窗口》和《想像的力量》，還有《雄性暴力》（Demonic Males: Apes and The Origins of Human Violence），以及《猿形畢露：從猩猩看人類的權力、暴力、愛與性》（Our Inner Ape: A Leading Primatologist Explains Why We Are Who We Are）。

松澤哲郎秉持著的，應該就是珍．古德信念，來花費長時間在非洲田野的辛勞，長期觀察黑猩猩，並且在京都大學靈長類研究所，用黑猩猩進行了諸多有趣的認知實驗。科學研究很多時候是艱辛的，還得忍受長期不為人知的孤寂，可是少數人仍願意為科學研究獻身，為了就是追求知識帶來的感動。

閱讀全文：

人類想像的力量

高中畢業時，我第一次有機會出國，與亮金色頭髮的美國朋友相處，收音機打開是用民謠吉他彈奏的鄉村音樂，打開接待家庭的大門，前面是大院後面養了三隻狗五隻貓……，浸泡在「洋墨水」裡，我開始看到一些以前沒注意過的台灣社會文化。《想像的力量》就像是這樣浸泡在異文化裡，帶領你進入黑猩猩的世界，然後認識自己的「比較認知科學」。

在認知神經科學的許多動物實驗，常使用猴子來做神經生理研究，然後根據其結果，再使用如核磁共振（fMRI）或跨顱磁刺激（TMS）等，非侵入式的研究方法，應用在人類身上，探究大腦與行為之間的關係。而閱讀《想像的力量》後才知道，比較認知科學，則是觀察黑猩猩在野外，或是實驗室中的行為，和人類的相同與相異，以演化的角度了解「人，何以為人？」

比起神經生理研究做實驗的猴子與人類的相似程度，黑猩猩與人類在DNA上更是雷同接近，僅有1.2%的差別，而這個千分之十二究竟有什麼不同？

作者松澤哲郎最初是視覺研究者，在大三大四時體悟出「認知世界的不是眼睛，而是大腦！」所以從視覺研究向上一層，試圖了解左右腦的分工，他透過白老鼠進行實驗，但卻覺得仍與人類相差甚遠。研究所畢業後，才開始透過猿、猴的眼睛看世界，比較與人類的同與異。

這一路走來，先在人類的研究，理清「認知」來自大腦，而後再與猩猩比較人類的行為：人類更能有同理心且進而互惠，會分工合作，不只使用工具還能應用，甚至轉化工具另造用途……這些都說明了這1.2%的差別──我們能設身處地的為人著想；我們可以體悟爸媽對我們的好，然後進而回饋與敬孝；我們不只把雨傘拿來擋雨，還可以遮陽；我們會在窮途末路時感到絕望，遇到貴人後重燃希望……諸如這樣高階的認知能力，透過思考轉化想像，才得以達成，正所謂廣告詞「想像力，是你的超能力！」

人，何以為人？大概就像許多動物卡通，透過擬人化的方式來傳遞小故事的大啟示；《少年Pi的奇幻漂流》你究竟選擇相信那個充滿動物的版本，還是那個刻骨銘心的故事？我們可以把黑猩猩當作還沒有想像力的我們，而擁有這項超能力的你我，才能在絕望時，因為理查．帕克而重燃勇氣。

【2013/3/3補述】朋友提醒我說：「『理查．帕克』代表著負面詞，或是恐懼……。你這樣寫，好嗎？」故請容我補述，Pi的恐怖經驗，透過理查．帕克的想像寄託，即使獲救了也都沒有「告別」。而我是相信第一個故事的！想像中的理查．帕克給予我勇氣，這樣想像的信念，會因為相信而真實。《想像的力量》在第八章提及，黑猩猩不會感到絕望。人類回憶過去，緬懷、以歷史借鏡；人類放眼未來，期望、追求夢想，但黑猩猩活在當下，現在所做的「會讓我變成什麼樣子？」是人類才有的想像。

序章：心智、語言、情感

我到現在都清清楚楚記得，第一次見到小愛（Ai）的那一天。

小愛是在一九七七年的十一月，來到京都大學靈長類研究所。而我，則是在那前一年的十二月來到這邊，擔任研究助理。一直到那一天之前，我從來沒有近距離看過黑猩猩（Pan troglodytes）。只覺得想像中，應該是隻黑黑的、大一點的猴子吧？要來到這裡的黑猩猩，到底是什麼樣的動物呢？

那是一個有點涼意的初冬之日，在一間完全沒有對外窗戶的地下室房間，只有一顆裸電燈泡，從天花板上懸垂下來。房間裡，有一位幼小的黑猩猩在裡面──她是小愛，那時才剛滿一歲而已。

我一看著小愛的眼睛，小愛也直盯著我的眼睛看。這可相當令人驚訝！因為在這之前，我整整和日本獼猴（Macaca fuscata）相處了一年，知道和猴子在一起時的大忌，就是無論如何千萬別直視他們的眼睛。只要你一看著猴子的眼睛，他要不是「吱──」的一聲逃走，就是「嘎──」地對你動怒。

對猴子而言，「視線的接觸」只代表一種意義──那就是瞪視與挑釁。更何況，遇見陌生人的日本獼猴會很緊張，情緒一點兒都靜不下來。可是小愛卻不一樣。只要你看著她的眼睛，她就會一直注視著你。這種感覺，真的是太神奇了。

回過神以後，我想應該來試試看做點什麼事。可是很不巧，當時我沒特別帶著什麼東西在身上，只是穿著一件便於進行各種作業的白色實驗袍，並在袖子上戴著一枚像以前導護老師會戴在臂上的那種黑色袖章而已。因為實在什麼都沒有，所以我就把袖章從手臂上取下來，試著遞給小愛。結果小愛一接過去，就直接把她的手穿進袖章裡。

今天如果換作是日本獼猴，拿到了這個東西之後，首先一定是嗅嗅它的味道，試著咬一咬，發現這東西不能吃以後，就隨手往旁邊扔掉，再也不會多看它一眼。可是小愛卻毫不猶豫地接過袖章，兩三下迅速將它戴在自己手臂上，當我還在「什麼？」地大感驚訝之際，小愛又兩三下迅速地把它從手臂上取下來，遞還給我。

遇到小愛的這第一天，就讓我清楚地瞭解到，在我眼前的並不是一隻猴子。她會凝視著你的眼睛，會主動模仿，而最重要的，是有什麼東西觸動了你的心弦。

從那一天起，我就這樣展開了跟黑猩猩相處的漫長歲月。可是，每天都像是新的一天。每天，黑猩猩都教了我某些新的東西。我想，就是因為這樣，所以我才會一直不斷研究，直到現在。

一九六九年，我進入京都大學就讀，選擇的科系是哲學系。我想知道「人到底是什麼？」。考慮了很多以後，我決定專攻當時仍附屬於哲學系之下的心理學。而現在，我研究的學問成了一門新學門，叫做「比較認知科學」（Comparative Cognitive Science）。

所謂的比較認知科學，是把人類和人類以外的動物做比較，以追溯人類心理演化起源的一門學問。

正如同人類的身體是演化的產物，人類的心智，同樣也是演化的產物。一旦能以這樣的眼光看事情，就會發現無論是教育、親子關係或是社會，全都是演化的產物。透過深入瞭解黑猩猩這個「人類的演化近親」，我們可以對照出人類心智的哪個部分特別不一樣，能因此得以窺見教育、親子關係或社會的演化起源。我想，這也就相當於是對「人，到底是什麼？」這個問題的一種解答吧。

對於比較認知科學這門我自己的研究學門，我認為其焦點在於「心智」「語言」和「情感」。這三個主題，是在思考「人類」這種生物時，幾個非常重要的角度──透過對黑猩猩的研究，我漸漸地產生出這樣的領悟。

我想，「心智」「語言」與「情感」對人類而言很重要這件事，我們從很久以前開始，就已經有所理解。比方說，有句話是這麼說的，「心中若沒有愛，無論羅列多美麗的辭藻，都無法在對方心裡激起共鳴。」聖保羅（St. Paul）的教誨，可說是一針見血地把位於「人與人之間」的「人際關係」本質，恰如其分地表達了出來。（譯注：見使徒保羅的書信〈哥林多前書〉十三章第一節：「我若能說萬人的方言，並天使的話語，卻沒有愛，我就成了鳴的鑼，響的鈸一般。」）

隨著時光流轉，從第一次和小愛相會那天起，到現在已經整整經過了三十三個年頭。從一九八六年起，我也開始對非洲的野生黑猩猩進行研究。每年到非洲進行一次野地調查，到現在也已經進入第二十五年。不知不覺，我的人生也已經超過一甲子。（譯注：作者出生於一九五○年。）

與黑猩猩邂逅之後，開始深入觀察黑猩猩。在日本、在非洲，積累每個與黑猩猩一同度過的日子之後，我漸漸地開始理解他們。

日本諺語有句話說「淺川也當深川渡」。這句話的原義，是告誡人們行事必須慎重，要步步為營。即使乍看之下是條淺淺的小溪，有時候水深可能會出乎意料之外。所以過河時務必小心，千萬別稍一不慎，就被大水沖走了。

但是這句諺語，對我來說卻代表著另外一種不同的意義──乍看之下覺得沒什麼而忽略的事物，實際上卻可能隱含著深刻的意義。因此，我聽起來這句古訓，是告誡我們：看起來淺薄的事情，也要深入地去分析、思索。事物的本質，正是會出現在經常被忽略的細節裡。

黑猩猩並沒有人類一樣的語言。可是，他們有他們的心智，而以某種意義而言，他們甚至有著比人類更深刻的情感。透過對黑猩猩的更深入理解，我們得以嘗試思考，「人，究竟是什麼？」

在這本書裡，我想跟各位讀者談談，我把「淺川也當深川渡」之後的心得與所見──人類的心智、語言和情感的演化起源。

（摘自PanSci 2013年二月選書《想像的力量：心智、語言、情感，解開「人」的祕密》〈序章　心智、語言、情感〉，經濟新潮社出版）