汽水喝太多是會出事的！

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／政佑：目前就讀清華大學生命科學系，是個喜歡自然生態、熱愛分享所學的 20 歲青年。

不久前，我看到電視播出金曲獎最佳新人 ØZI 的廣告歌「血脈」其中的歌詞「基因裡好戰的染色體」，霎時一驚。

正在閱讀這篇文章的各位，你有發現我驚嚇的原因嗎？先別急著解答，在這之前，我們先把這句話的關鍵字找出來，一起從頭認識它們。

關鍵字一：染色體

1879 年德國科學家佛萊明首次發現，細胞分裂時會出現一些易被染色的絲狀物，也就是我們所知的「染色質」。

染色質由 DNA 及蛋白質組成。是由四種去氧核醣核苷酸組成（dATP、dTTP、dGTP、dCTP）的雙股螺旋物質 DNA，每間隔一段距離便會纏繞在蛋白質上，形成核小體，乘載組成我們身體藍圖的遺傳資訊。

染色質存在於真核生物（譬如各位）的細胞核中，細胞分裂時， 疏鬆的染色質會集結纏繞成棒狀的「染色體」。

人類有 23 對染色體，其中有 22 對體染色體，1 對性染色體，身體中每個細胞（除了精子跟卵子）內的染色體都一樣，只是基因表現的形式不同，才會讓各部位器官發育成不同的樣子，也讓每個人都長得獨一無二。

關鍵字二：基因

1865 年，遺傳學之父孟德爾發現遺傳因子會控制生物體的表現形式，這個遺傳因子正是所謂的「基因」。

基因是遺傳的基本單位，是一段特定的核苷酸序列（例如 DNA），包含內含子及外顯子。外顯子包含的即是有功能的部分，而內含子則是在形成蛋白質過程中，會被切除丟棄的部分。

在一對染色體中相對位置上的基因，就像並排的兩列火車，A 火車第三節車廂與 B 火車第三節車廂位置是一樣的，他們之間的關係也是決定基因表現的原因之一。這兩個基因便是大家聽過「等位基因」。它們造成的結果一如生物課本上大家都看過的例子：只考慮遺傳因素的情況下，若紅花是顯性基因，白花是隱性基因，且這個性狀是半顯性遺傳，那同時有顯性跟隱性基因的植物就會開出粉紅色的花。

講到這邊，大家還記得前面有說過染色體組成成分是 DNA 與蛋白質嗎？

也就是說，染色體搭載著基因，基因是「包含在染色體裡面的」，所以不是「基因裡的染色體」，而是「染色體裡的基因」才對喔！

關鍵字三：好戰

因為基因搭載了遺傳的基本資訊，在生物實驗中，有時為了確定某段基因和想知道的表現形式間的關係，會透過切除此段基因，來看生物體在實驗中是否和未切除時的原始性狀相異。

那麼，真的有基因會使人好戰嗎？

2015 年 GENEOLINE 報導中提到，芬蘭研究者在分析犯罪者基因後發現，單胺氧化酶（MAOA）基因、鈣黏蛋白（CDH13）基因與暴力行為可能有關聯。2013 年科學人雜誌《人格病態由腦觀之》中提及 MAOA 基因若產生變異，會導致個體代謝多巴胺（dopamine）、血清素（serotonin）和腎上腺素（epinephrine）能力下降，這三種物質皆屬生物胺（Biogenic Amines），為衍生自胺基酸的神經傳導物質，在神經訊息傳遞上扮演舉足輕重的角色，當它們的代謝能力受影響，會使人的攻擊性提高。

但這不代表一切暴力行為都是基因惹的禍。基因只是造成暴力傾向其中一項因素。

生活裡有很多容易被搞混、曲解的生物名詞，平常大家可能不會意識到，但被發現、糾正時，真是尷尬到天邊……。如果你還是生物領域的學生，把染色體和基因的關係搞混可是會被崩潰的老師用分數爆擊的啊！！！

若大家都能注意到生活中不合理的地方，時時有著追求真確的意識，這個社會一定會有更多的理解、包容，也能減少更多因誤解而產生的衝突。

最後補充一點：拜託 ØZI 的粉絲不要追殺我啊！

參考資料

1. 國家實驗研究院生物知識庫詞條〈內含子和外顯子（Intron & Exon）〉
2. 蓴瓈的生物教學筆記〈什麼是基因？〉
3. 生物小講堂公鴿 YouTube 頻道
4. GENE OLINE〈解讀與生俱來的暴力基因〉
5. 〈人格病態由腦觀之〉，2013 年 131 期 1 月號，科學人雜誌

「兇手一定是因為常常玩暴力電玩才會犯下這種罪行！」

「應該要禁止小孩玩暴力電玩！」

自從電玩成為青少年與年輕成人最主要的娛樂活動之一後，每當特定類型的案件發生，類似言論就會出現在人群中，例如校園槍擊案、隨機殺人案等等。「暴力電玩會增加玩家在現實世界的攻擊行為、會促使玩家變得暴戾、會提升犯罪率、會使玩家道德淪喪、對暴力無感…」這些貌似合理的說法，目前到底有幾分研究證據支持呢？

兩篇研究結論完全相反

暴力電玩的前身可說是含有暴力內容的電視或電影。80 年代，大人在擔心的事情是，給兒童看含有打架、血腥、殺戮的影片會不會對兒童有不良影響，或甚至引起他們的模仿。90 年代，電玩漸漸普遍，才開始出現零星的暴力電玩相關研究。第一篇回顧暴力電玩研究的後設分析（meta-analysis）期刊論文出現在2001年 [1]，文章結論是暴力電玩確實會讓玩家的攻擊性行為（aggressive behaviour）增加、警醒度（arousal）提升、改變玩家認知中關於「侵略」一詞的概念（aggressive cognition）、以及幫助他人（prosocial behaviour）的意願降低。這篇文章無疑地為「暴力電玩有害」這一論點背書。但是，同年的另一篇後設分析研究的結論是，就算長期玩暴力電玩，也幾乎沒有增加侵略性 [2]。

所以，兩篇文章的結論相反？那到底結論什麼？其實在過去十幾年來，研究者也很想要回答這個問題，所以陸陸續續都有新的實驗結果出爐。但是直到今天，這個問題依然爭議性十足，原因是研究者們持續發現不一致甚至相衝突的結果……

研究上的重大瑕疵

2007 年，美國學者 Ferguson 大膽指出，過去多數暴力電玩有關研究都存在重大瑕疵，包括：缺乏較可信的「侵略性」或「侵略行為」的測量指標、除了暴力與否之外的其他遊戲變項沒有控制好（像是遊戲速度、競爭激烈程度、遊戲難度、畫面複雜度……）等等。Ferguson 在當年也收集了他認為較為可靠的研究加以進行後設分析，結果指出暴力電玩並不會增加玩家的侵略性 [3]。

有少數研究者認為 Ferguson 的批評缺乏立場。但是，真的是這樣嗎？

一般而言，研究裡面所指的暴力電玩包括：格鬥遊戲（例如 Street Fighter）、第一人稱射擊遊戲（例如 Doom），或甚至鼓勵玩家犯罪的俠盜獵車手（GTA）。至於非暴力電玩則有立體彈珠檯、Mini golf 或是解謎之類的益智遊戲。從這邊就能看出來，暴力電玩跟非暴力電玩的差別，不僅止於「暴力」與否。暴力電玩除了比非暴力電玩多出「暴力」這項元素外，暴力電玩似乎也比較刺激、節奏比較快速、遊戲畫面比較複雜、競爭比較激烈。這就是 Ferguson 所抨擊的要點之一。到底有多少實驗真的有把這些變項控制好？過去研究所觀察到的現象，真的是「暴力」這個因素造成的嗎？或者是因為暴力電玩剛好比較緊張刺激？或是因為需要贏得比較激烈的競賽所以才讓人變得具侵略性？或是其它原因？

雖然並不是所有的研究者都同意 Ferguson 的指控，但在他提出這些批評後，不少研究者在設計實驗時已經開始特別小心控制這些變項。

那麼，我們可以從改良過的新近研究，得到最後的結論了嗎？

可惜，事情並不如你我所想像的那麼單純。2009 年至 2015 年間所發表的後設分析研究，仍然沒有在某些爭議點上得到共識，包括攻擊性行為是否會增加 [4, 5]、侵略的認知概念是否會改變 [4–7]、同理心是否會降低 [4, 5]、幫助他人的意願是否會降低 [4–7]、學業成績是否會退步 [6] 等等。

除了電玩是否暴力，還有什麼什麼其他因素？

值得注意的是，近兩三年來，開始出現一類跟以往不同的研究。這類研究不再侷限於比較暴力電玩與非暴力電玩，而是把重點放在遊戲當中可能會影響玩家侵略性或造成其他行為改變的各項因素。以下試列舉幾項研究者試圖操控的因子：

競爭或合作

遊戲當中激烈的競爭會不會對玩家的侵略性有所影響？有研究指出，不論遊戲內容暴力與否，只要遊戲當中需要競爭，玩家的侵略性就會上升；反之，需要與夥伴合作的遊戲便會使侵略性降低 [8, 9]。

遊戲難度

不論暴力電玩或非暴力電玩，玩家認為遊戲難度高時，玩家本身的克制能力就會變得比較差[10]；相反地，玩家覺得自己能夠勝任時，侵略性顯得較低 [11]。不過也有研究發現遊戲難度並不會影響侵略性[12]。

人格特質

玩家人格本身的侵略性特質不一樣，受影響的方式也有所不同[13]。

遊戲畫面擬真度

遊戲畫面逼真的暴力電玩真的會產生比較大的效果嗎 [14]？

角色扮演種類

在暴力電玩中扮演罪犯會比扮演英雄引起更強的侵略性 [15]、在遊戲中扮演男性角色比扮演女性角色會使得玩家的侵略性更為提升 [16]，扮演不同人種的角色也會有不同的影響 [17]。

總結來說，「暴力電玩究竟會對玩家造成什麼影響」這個議題其實還算是相對年輕的議題，沒有結論也不意外。只是，除了爭辯「暴力電玩是否有害」這道是非題外，遊戲當中「暴力」以外的因素是不是也不容忽略呢？

參考文獻

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• [2]    J. L. Sherry, “The effects of violent video games on aggression: A meta-analysis.,” Hum. Commun. Res., Jul. 2001.
• [3]    C. J. Ferguson, “Evidence for publication bias in video game violence effects literature: A meta-analytic review,” Aggress. Violent Behav., vol. 12, no. 4, pp. 470–482, Jul. 2007.
• [4]    C. A. Anderson, A. Shibuya, N. Ihori, E. L. Swing, B. J. Bushman, A. Sakamoto, H. R. Rothstein, and M. Saleem, “Violent Video Game Effects on Aggression, Empathy, and Prosocial Behavior in Eastern and Western Countries: A Meta-Analytic Review,” Psychol. Bull., vol. 136, no. 2, pp. 151–173, 2010.
• [5]    G. Hall, S. Hamby, and L. Hedges, “In keeping with the American Psychological Association’s (APA) mission to advance the development, communication, and application of psychological knowledge to benefit society, the Task Force on Violent Media was formed to review the 2005 APA Resolution on Violence in Video Games and Interactive Media and the related literature. The goal of the task force was to ensure that APA’s resolution on the topic continues to be informed by the best science.”
• [6]    C. J. Ferguson, “Do Angry Birds Make for Angry Children? A Meta-Analysis of Video Game Influences on Children’s and Adolescents’ Aggression, Mental Health, Prosocial Behavior, and Academic Performance,” Perspect. Psychol. Sci., vol. 10, no. 5, pp. 646–666, 2015.
• [7]    T. Greitemeyer and D. O. Mügge, “Video Games Do Affect Social Outcomes A Meta-Analytic Review of the Effects of Violent and Prosocial Video Game Play,” Pers. Soc. Psychol. Bull., p. 146167213520459, Jan. 2014.
• [8]    S. Eden and Y. Eshet-Alkalai, “The Effect of Digital Games and Game Strategies on Young Adolescents’ Aggression,” J. Educ. Comput. Res., vol. 50, no. 4, pp. 449–466, Jun. 2014.
• [9]    J. A. Velez, T. Greitemeyer, J. L. Whitaker, D. R. Ewoldsen, and B. J. Bushman, “Violent Video Games and Reciprocity The Attenuating Effects of Cooperative Game Play on Subsequent Aggression,” Commun. Res., p. 93650214552519, Sep. 2014.
• [10]  C. R. Engelhardt, J. Hilgard, and B. D. Bartholow, “Acute exposure to difficult (but not violent) video games dysregulates cognitive control,” Comput. Hum. Behav., vol. 45, pp. 85–92, Apr. 2015.
• [11]  A. K. Przybylski, R. M. Ryan, and C. S. Rigby, “The Motivating Role of Violence in Video Games,” Pers. Soc. Psychol. Bull., vol. 35, no. 2, pp. 243–259, Feb. 2009.
• [12]  J. Kneer, M. Elson, and F. Knapp, “Fight fire with rainbows: The effects of displayed violence, difficulty, and performance in digital games on affect, aggression, and physiological arousal,” Comput. Hum. Behav., vol. 54, pp. 142–148, Jan. 2016.
• [13]  Y. Jung, N. Park, and K. M. Lee, “Effects of Trait Hostility, Mapping Interface, and Character Identification on Aggressive Thoughts and Overall Game Experience After Playing a Violent Video Game,” Cyberpsychology Behav. Soc. Netw., vol. 18, no. 12, pp. 711–717, Dec. 2015.
• [14]  Zendle D, Cairns P, and Kudenko D, “Higher graphical fidelity decreases players’ access to aggressive concepts in violent video games,” presented at the CHI PLAY 2015 – Proceedings of the 2015 Annual Symposium on Computer-Human Interaction in Play.
• [15]  J. D. Sauer, A. Drummond, and N. Nova, “Violent video games: The effects of narrative context and reward structure on in-game and postgame aggression.,” J. Exp. Psychol. Appl., vol. 21, no. 3, p. 205, Sep. 2015.
• [16]  G. S. Yang, L. R. Huesmann, and B. J. Bushman, “Effects of playing a violent video game as male versus female avatar on subsequent aggression in male and female players,” Aggress. Behav., vol. 40, no. 6, pp. 537–541, Dec. 2014.
• [17]  G. S. Yang, B. Gibson, A. K. Lueke, L. R. Huesmann, and B. J. Bushman, “Effects of Avatar Race in Violent Video Games on Racial Attitudes and Aggression,” Soc. Psychol. Personal. Sci., p. 1948550614528008, Mar. 2014.