Obituary 裡的科學與啟發

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

文／莊安祺｜台大外文系畢，《飛翔之夢：萊特兄弟新傳》譯者

美國總統歐巴馬赴夏威夷度耶誕假期，行囊裡的四本書中，三本是懸疑推理小說，另一本就是兩度獲普利茲傳記文學獎，也是國家書獎得主麥卡勒的新作《萊特兄弟》。

在全球飛行已成家常便飯的今天，回顧一百年前人類初次乘風展翼的興奮，教人無比感動。麥卡勒的作品向來以史料嚴謹著稱，他以萊特兄弟和家人的信件、日記、各種提案和資料為經緯，勾勒出兩兄弟的個性，描繪他們的生活，原原本本呈現二十世紀初的社會文化背景，兩兄弟鑽研努力的過程，和他們所遇到的諸多阻力及助力。

書中沒有渲染，並不八卦，也並沒有把兩兄弟寫成了不起的偉人，他們和任何人一樣平凡，兩兄弟僅止高中畢業，沒有顯赫的學歷，開自行車店維生，勤勤懇懇，不虛浮繁華，唯一的特色是執著。

其實他們倆一直在摸索自己這一生的方向，哥哥威爾伯知道自己不要做什麼——他不是從商的料，對這行也沒興趣，但對自己的未來卻還沒有明確的想法。一直到飛行先驅李連索滑翔飛行失事的消息喚起了兩兄弟自幼對人類飛行的夢想，才開始這方面的研究。

書中對兩兄弟同住的兩位家人，擔任主教的父親和妹妹凱瑟琳也有詳盡的刻畫。他們的父親作風開明，儘管自己是傳教士，但並不在意孩子不上教堂，他的家書也很少提到宗教。他重視的是讀書，家裡有各種書籍，孩子們如果為了自己的研究或計畫而沒去上學，他也認為理所當然。他對子女的態度是輔助支持，卻並不施壓或主導。

家裡唯一的大學畢業生凱瑟琳擔任老師，是全家的小霸王，大家都得聽她的，作者由信件中反映出她很有主見，個性可能並不好相處，有時不免臧否人物，兄妹之間也常鬥嘴，但當哥哥受傷時，她卻毫不遲疑立刻趕去照料。三兄妹個性不同，也經常有小爭執甚至猜忌，但手足情深卻毋庸置疑，萊特兄弟的成功，家人的支持是關鍵的力量。

在航空前輩中，麥卡勒則以蘭利和許努特兩位先驅作對照，史密森學會的蘭利行事隱密，和許努特毫不保留指點的作風大相逕庭，然而許努特儘管大方，資料卻有誤，萊特兄弟還是得自行摸索。

作者在書中留下了許多蛛絲馬跡，讓讀者循著線索還原政治人物的嘴臉和發明前輩與飛行家同輩相互競爭和合作的原貌，比如萊特兄弟飛行成功，希望把他們的發明獻給美國政府，行文給戰爭部長塔夫特，卻被當作來索取經費而未理會。後來在他們揚名全球之後，已當上總統的塔夫特才錦上添花頒獎給他們，他們並未表現欣喜之情，顯示他們心中自有衡量。

當今的電影都喜歡在片頭加一段旁白：「取材自真實故事」。本書就是真實故事，它描繪的不是一個點一個面，而是豐富多彩的立體史實，每一個人物都有血有肉，有長處有缺點，但人性可貴的基本價值永恆不變，父子之愛，手足之情，愛國的情操，人類共同的夢想，當此亂世，讀來雋永，回味無窮，難怪歐巴馬總統去度假也要帶著它。

本文為作者之《飛翔之夢：萊特兄弟新傳》譯後感

生老病死，乃人生必經之苦，人生下來唯一可以確定的事就是會「死」，只是安怎死可能還莫宰羊。可是沒關係，我常常告訴人說，現代人有三分之一會死於癌症。癌症也是台灣國人十大死因之榜首，佔了近三成。可是根據這本好書《萬病之王》（The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer）的作者辛達塔．穆克吉（Siddhartha Mukherjee），三位美國女性之中，會有一位會患上癌症；美國男人更倒霉，兩位之中就會有一位患上癌症。

《萬病之王》不僅是本不可多得的好書，更是一本充滿熱情的書。根據辛達塔．穆克吉，《萬病之王》是一本癌症的傳記，也是人類與癌症搏鬥的生命故事。寫《萬病之王》的起因，是因為他有一位癌症復發的病人，當她入院再度接受治療時，曾和他這麼說道：「我願意繼續治療，但我要知道我在對抗的是什麼。」辛達塔．穆克吉想寫這本《萬病之王》的理由，就是為了要回答她的問題。他常在查完病房或做完實驗回家後擠出時間來寫，他之所以能這樣寫作，是為了回應這個故事非得要說出來的那種迫切感。

穆克吉是印度移民，現任美國紐約市哥倫比亞大學醫學中心癌症醫師、哥倫比亞大學醫學院助理教授。他畢業於史丹福大學、牛津大學和哈佛醫學院。《萬病之王》是他的處女作，就讓他榮獲了美國報導文在2011年學的最高榮譽－普利茲獎（Pulitzer Prize for General Nonfiction），而且還被《時代雜誌》（TIME）評選為過去百年最具影響力的百本書，其本人還獲選《時代雜誌》當年最具影響力的百人；《紐約時報》（The New York Times）也評選《萬病之王》為百本非文學好書。《萬病之王》還榮獲或入圍了了其他重要書籍獎項。

科普書大致可以分為兩大類，一大類是科學家所寫的，這類書較注重事實的呈現，其中的個人情感也主要是自己對該學科和研究工作的熱情；另一大類是由科學記者寫的，這大類科普書較注重故事性，文筆也更活潑生動。非常難得的是，這本《萬病之王》是極少數能夠完美地融合這兩大類之長的極品好書！《萬病之王》在澎湃情感和客觀冷靜之間，取得巧妙的平衡。

《萬病之王》這本書榮獲美國新聞界的最高榮譽普利茲獎，簡直就是是實至名歸，因為這本《萬病之王》確實是報導文學不可多得的傑作，尤其就非常特別的一點是，這本書的作者是位腫瘤科醫師，可是其編採和寫作能力，比起許多專業的媒體工作者，更是有過之而無不及！《萬病之王》是人性化的癌症「傳記」，穆克吉不僅是從醫師和科學家的角度來寫這本《萬病之王》，他更是同時也從病人的角度出發。如果不是在情感上對病人付出這麼大，是不可能在醫師極度忙碌的工作之餘，還能完成這部引人入勝又平易近人的佳作的。

閱讀全文：

癌症的人性傳記－萬病之王

這個星期應該是2011年最令人感傷的一週。 首先是 10月3日星期一， Ralph Steinman (1943-2011) 逝世於公布榮獲諾貝爾生理與醫學獎的前三天[1]。其次，則是Apple的共同創辦人Steve Jobs (1955-2011) 在今天稍早辭世[2]。兩位巨星的隕落，帶來不小的震撼。

Obituary 是一種悼念某人過世的文章， 在科學期刊裡，也常見悼念具有偉大貢獻的科學家，這類的obituary通常是由在同領域中具影響力，也曾經共事過的摯友執筆，有如極其精簡的人物傳記。文章除了記載人物逝世的原因、時地，以及遺族介紹之外，也以流暢的文字像說故事一般，正確而完整地記錄逝者在科學上的研究成果與貢獻。此外，文章精要地追溯逝者生前在研究領域上的學習與成長軌跡，以彰顯逝者獨特的人格特質，這個部份，尤其是我閱讀obituary最大的收穫。

在無數的obituary當中，令我印象最深刻的科學家是Marshall Warren Nirenberg (1927–2010)。吸引我的原因不是因為他是1968年諾貝爾生理與醫學獎的得主[3]，而是發表於Science的obituary 中一段對他年少抓蛇相片的描述[4]。

對於蛇，相信許多人跟我一樣是聞之色變的，但是Nirenberg竟能在年少時，徒手抓起一條六呎長的蛇，對著鏡頭露出一抺淘氣的微笑！無庸置疑地，在「與蛇共舞」背後透露的是他對於動物與生物學的熱情，使他在面對巨蛇時沒有絲毫恐懼。「熱情」這項元素，是我閱讀諸多科學家的obituary中所看到的共通特質。

閱讀科學期刊裡的obituary， 除了可以有機會學習跨領域重要的發現之外，也可以從中學習這些科學家們是如何思考、如何直搗難題的核心，更可以學習他（她）們的人格特質。在野人獻曝之餘，願他（她）們永遠安息。

延伸閱讀：
1. Nobel announcement marred by winner’s death

2. Remembering Steve.

3. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1968

4. Marshall Warren Nirenberg (1927–2010)

5. The Marshall W. Nirenberg Papers