科學家解開變色龍不用穿洋裝也能變色的祕密

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

最近，Line 群組流傳著一張鞋子的照片，據說只要在上面看到不同的顏色，就能夠知道你是「左腦人」還是「右腦人」，也能讓你知道自己究竟比較感性還是比較理性。

挖～賽～一張照片就能讓你更了解自己，還不趕快測測看！？

等等等等，你有沒有覺得事情怪怪的？到底人類的大腦是多簡單的東西，可以被隨便一張照片輕易破解？

色彩恆常性：只是你的眼睛業障重，跟左右腦沒關係！

首先，為什麼有人看著這雙鞋子能看到灰綠，有人卻看到粉白呢？這其實是因為我們的大腦在觀看照片時會有個「自動白平衡」的機制，幫助我們理解所見之物。

假設我們給予大腦足夠的背景資訊，像是背景光源、附近物品的相對顏色，那我們的大腦就會自動進行白平衡，讓你看見物體原本的顏色；而經過大腦白平衡的結果，就是「色彩恆常性」。

那麼，如果你的大腦獲得的資訊不夠呢？嘿嘿，如此一來，你的大腦就必須選擇自己到底要怎麼處理，也就會出現不同的結果。

假設我們的大腦選擇無視背景資訊、不進行調整，只使用片段資訊，那我們就比較容易看見灰綠色。但是，如果我們的大腦比較雞婆一些，有將其他訊息考慮進去，調整了一番後，我們就會看見粉白──也就是原色的鞋子了。

• 編按：已有人提出原鞋廠牌的型錄，此鞋原色應為粉白色。「看見」粉白色應為大腦參考環境資訊「白平衡」校正後的結果。本文原寫法顛倒了，已進行內文修改。(2019/5/8 15:30)

阿阿，其實好幾年前就已經吵過類似的東西了：

所以你到底看到了什麼顏色的洋裝？

半腦謬論：左腦感性右腦理性？全是過度詮釋的問題！

……好吧，雖然看的顏色不同只是眼睛業障重，但是慣用左腦右腦應該真的會影響個性吧？比如說左腦管邏輯、右腦管創意，習慣用右腦的話比較感性？

錯錯錯！大、錯、特、錯！我們每個人的腦袋瓜雖然有左右半腦，但它們中間有個叫做「胼胝體」的組織將兩者牢牢地繫在一起，讓它們分工合作不相離。

我們的大腦裡，其實沒有所謂的「創意中樞」或是「數理中樞」。科學家曾藉由 fMRI 發現，當兩個半腦合作得越密切，數學解題解得越好。假設我們只活化單側左腦，並無法解決艱深的邏輯題目。

讓我們讀讀文章，打破大腦偽科學吧：

所以說，請你別再相信什麼右腦管創意、左腦管邏輯這種荒謬的言論了！你的大腦本是一體，唯有同時合作才能夠完善整個腦袋的功能。

讓我們在面對那些似是而非的言論時，先停下來想一想，不要急著往自己身上貼標籤，才能夠成為更聰明厲害的「全腦人」（←並沒有這種東西）喔！至於那些亂傳各種左腦人/右腦人測驗的捧油們……

智慧玻璃可以改變性質阻擋光和熱，常見的例子有防眩光後視鏡，以及為了保護隱私、節省能源的可變色窗戶。但這些應用花費昂貴，作為能量來源的電池和插入式插座也並不環保，嵌入式太陽能板又會遮蔽掉部分玻璃，於是研究人員發明了一種玻璃，可以從風雨獲得能量來改變顏色。對智慧窗戶來說，又多了一項可替換的能量來源。凱斯西儲大學（Case Western Reserve University）的奈米材料工程師戴黎明（Liming Dai）表示：「這項創新是種新型態的再生能源。」

新型的玻璃利用摩擦起電，使夾在兩層玻璃之間的奈米發電機產生電流，讓原本無色的窗戶染上一層深藍色陰影。奈米發電機的最外層是由負電矽膠材質聚二甲基矽氧烷（Polydimethylsiloxane，簡稱PDMS）做成的奈米稜錐體，水和空氣接觸時會產生正電，當雨滴滴落在玻璃上時就會產生電流。奈米發電機的第二層則用來收集風產生的能量，這層由兩片帶電的透明塑料組成，塑料之間以奈米彈簧線圈隔開，當風推動窗戶時會使兩片塑料接觸，彈簧因壓縮而產生電流。

團隊在《ACS Nano》上發表這項研究，測試結果顯示玻璃最大能產生每平方公尺130毫瓦的能量，電量足以啟動心臟調整器或提供智慧型手機待機時所需電力。喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）的奈米科學家、同時也是本項研究的作者王鍾（Zhong Wang）表示：「此種輸出電力可適用於許多應用，可以作為家用或商用電力。」他和他的同事將發電機縮小，在2012年開始了第一個研究－利用腳步來點亮人行道，還發明了自我清潔鍵盤以及安全系統的感應器。

目前，距離智慧玻璃商業化還有段路要走，因為玻璃還無法儲存電力。對此，戴認為或許可以將不影響透視性的透明超級電容固定在玻璃上。能源板目前的能源轉換率約為60％，接下來團隊希望能提高奈米發電機的產能效率。王認為我們周遭有許多可利用的能源，只是還不懂得如何使用而已。

參考資料：

• Smart window changes color with weather. Science [6 April 2015]
• Yeh, M. H., Lin, L., Yang, P. K., & Wang, Z. L. (2015). Motion-Driven Electrochromic Reactions for Self-Powered Smart Window System. ACS nano.

忘了那件白金又藍黑的洋裝吧，在大家詫異洋裝如何變色之前，變色龍早已經是變色高手。但變色龍究竟如何變色一直是個謎。

通常變色龍會盡可能地變色以融入背景中，達到偽裝的效果。但是當他們面對威脅時，能夠快速地變成極具警告意味的顏色。過去科學家都以為他們是藉由調節皮膚細胞中的色素來變色，但日內瓦大學（University of Geneva）的研究團隊發現，變色龍的易容術竟然是透過重新排列皮膚細胞表層奈米結晶的晶格！

彩虹色素細胞（iridophores）含有鳥嘌呤（guanine）結晶。這些結晶排列整齊，所以可控制它們反射特定的顏色。如影片中看到的，變色龍原先為綠色，一旦遇到對手，他們便繃緊皮膚，擴大奈米晶格以反射較長波長的光線（黃色），先嚇嚇牠。不僅如此，研究團隊還發現，變色龍具有位於更深層的奈米晶格，這層結構能反射紅外線，讓他們多一種調控體溫的機制。

研究成果發表於《Nature Communications》。這項發現未來或許能開發出拉扯時會變色的新材料。

• 參考資料：
• The secret to chameleon color change: Tiny crystals. ScienceNow [10 March 2015]
• Serects of how charmeleon cahnge its colour, BBC Earth [10 March 2015]
• Teyssier et al., “Photonic crystals cause active colour change in chameleons”, Nature Communications, doi:10.1038/ncomms7368, 2015.