想像的力量：只有人類，看得到理查帕克

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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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

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）