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眼睛也會『骨質流失』嗎? 淺談黃斑部的「葉黃素低下」

PanSci_96
・2016/02/23 ・2881字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

本文由台灣之星贊助,泛科學策畫執行

文 / 新竹國泰醫院眼科主任 陳瑩山醫師

俗話說:「生個孩子掉顆牙」,女性在懷孕過程中會因鈣質需求和無機磷流失使骨質缺乏的機率增加,但你知道嗎?不只是骨質,眼睛黃斑部的葉黃素也會因懷孕而大量流失,造成「葉黃素低下」,若是本身就有高度近視的問題,更會造成「高度近視性黃斑部病變」。

其實不只是懷孕女性,「葉黃素低下」可能就潛藏在每個人的生活中,「眼睛沒有『骨質流失』的問題,但是卻有『葉黃素低下』的危險。」這是一個新的觀念,也提醒了我們補充葉黃素的重要性。究竟,葉黃素和黃斑部之間到底有著怎樣的關係?我們又該如何「自救」?讓我們繼續看下去……。

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光線讓你看見,也可能讓你「看不見」

一般而言,當光線照射入眼內時,能量最高的紫外光會由角膜和水晶體吸收,但可見光會穿過角膜及水晶體,直達黃斑部形成影像圖一。可見光中,藍光的能量最高、傷害力也最強,是最有可能造成眼睛病變的光線圖二。雖然水晶體可以吸收部分藍光,但卻會漸漸混濁形成白內障,而大部分的藍光則會穿透水晶體直達黃斑部,就有可能形成黃斑部病變。

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「黃斑部就只能坐以待斃了嗎?」

這倒不是,黃斑部會利用高量抗氧化物質如維生素 CE 及鋅來降低藍光的氧化傷害,也會利用「黃藍兩色互補」的色彩原理,高量聚集「黃色素」,以便中和高能量的藍光,將其轉化成低能量無害的白光圖三。眼睛裡面最重要的「黃色素」就是葉黃素,可經由綠色植物及黃色水果來攝取,葉黃素經腸胃道吸收後,大部分會經由血液循環到達眼睛並集中在黃斑部,少部分則會分布在水晶體圖四

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眼睛的「防曬劑」-葉黃素

和皮膚一樣,眼睛受光也會造成老化引致傷害,需要抗光抗老化的保護,最好的防曬方法是「服用」防止光線傷害的食物或補充劑。這十年來經過臨床醫師與科學家的研究分析,已打開了葉黃素這個「潘朵拉的盒子」,漸漸明瞭葉黃素在眼睛的不可替代性,也讓它被視為眼睛的「防曬劑」,臨床上葉黃素有幾個特色:

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  1.  葉黃素人體不能自行合成,也無法由體內其他物質轉換形成。它最重要的來源就是行光合作用的綠色植物及黃色水果,只有透過「口服攝取,才能形成眼睛保護」,這也直接說明了綠色植物在人類防止光線對眼睛傷害的重要角色(圖五)。137991598622
  2. 葉黃素是脂溶性物質,在黃斑部的吸收很慢。葉黃素由腸胃吸收進入血液循環,很快就能達到血液的平衡濃度,但是由血液進入黃斑部的過程中,卻有 3 至 4 個月的延遲。雖然如此,黃斑部卻是「慢工出細活」,當吸收開始啟動,就會造成葉黃素緩慢但持續的增加(圖六)。這時就算口服攝取減少,血中濃度下降,黃斑部葉黃素的量仍能維持穩定有效的狀態。(原文詳見-健康世界雜誌2012年1月)  137991600868
  3. 黃斑部健康與否,往往是決定葉黃素能否有效吸收的關鍵。統計上有黃斑部病變的人或有黃斑部病變家族史者,其黃斑部對葉黃素吸收不良的可能性較高(圖七)。也就是說,有先天或遺傳體質者,更容易暴露在葉黃素低下的風險中,這類患者就更需要加強葉黃素的攝取來保養黃斑部的健康。

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老兵不死,只是凋零-葉黃素也會「累」

葉黃素在幫助黃斑部抵抗光線的奮戰過程中,會因為日久黃斑部功能老化,造成葉黃素的吸收功能下降,而演變成慢性葉黃素密度低下,葉黃素若長期捉襟見肘,就不足以抵抗強光的傷害了。觀念上就好比骨質流失容易造成骨折;葉黃素低下時也容易造成黃斑部病變,究竟哪些人需要特別注意呢?  

  1. 老年人:老人家血液循環差,組織吸收力不足,當然在黃斑部也會有葉黃素運送不足、吸收不良的情形。隨著年齡愈長,「新的不來,舊的流失」,衰老的眼睛當然就容易因無法保護黃斑部而飽受光線肆虐之苦,最終造成中心視力下降,這便是所謂「老年性黃斑部病變」,也是造成歐美老年人失明的主因。  
  2.  高度近視者:近視 800 度以上的患者,其眼睛老化的狀況稱為「病理性近視」,黃斑部的功能會較同年齡無近視者退化,導致葉黃素的吸收率下降,在這樣「未老先衰」的狀態下產生「高度近視性黃斑部病變」(圖八),這在我國是相當嚴重的中壯年中心視力受損的重要原因。1379916058a7
  3. 求學或工作高度依賴光線者:現今電腦電視及各種 3C 產品的普及,使得學生或上班族過度曝露於強光的照射中。當黃斑部累積過多高能量藍光所形成的自由基時,便會造成眼睛「過氧化傷害」,這便是所謂「自發性黃斑部病變」。夜晚關燈滑手機,甚至將手機當成手電筒照光使用的現代行為,更加深了黃斑部的光線負擔(圖九)。(原文詳見-健康世界雜誌2013年5月及7月)13799160817b
  4. 女性懷孕哺乳期:婦女在懷孕期及哺乳期,「一個蘿蔔一個坑」,胎兒及嬰兒只能從母體獲得葉黃素,這可由懷孕晚期母體血液中葉黃素下降,而生產時臍帶血中含有高量葉黃素得到證明。當然這種營養物質由母體至胎兒的主動運輸,容易造成媽媽葉黃素不足,也是孕母經常抱怨視力模糊、眼睛乾澀、對焦不準、容易疲倦、隱形眼鏡不好戴、眼鏡度數不穩等問題的原因。孕母可多吃綠色蔬菜或葉黃素補充品,生產後若以母乳哺育,葉黃素也會經由母乳而帶給嬰兒(圖十)。斷奶後,牛奶也可加入葉黃素添加物,副食品中也要有容易吸收的綠色蔬菜泥。(原文詳見-健康世界雜誌2013年3月)

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服用前請詳閱公開說明書-吃得多不如吃得久

「吃多少葉黃素劑量才有效?」這是最常被問到的問題。我們認為葉黃素初期三個月應該每天吃,之後應該經常吃,倒是不必太在意是否是高劑量。多吃綠色蔬菜與黃色水果,是吸收葉黃素的最有效方式,當然口服葉黃素補充劑也是一個省事的選擇,「每日攝取比高量攝取更為重要」圖十一)。

由於黃斑部對葉黃素吸收非常緩慢,一次服用過多的量並無法完全吸收,若是「一天捕魚,三天曬網」,那長久下來更是達不到所需的量。以每天葉黃素攝取量在 10mg 以下來說,3 至 4 個月後便能達到血中濃度的平衡,如此才可促進黃斑部對葉黃素的吸收。

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對一般人來說,「葉黃素低下」或許不是那麼容易察覺,但維持並加強綠色蔬菜的攝取卻是每天都能輕鬆做到的預防措施,下一次在喊出「我吃飽了」之前,記得再多夾一口菜吧!及時回補你的葉黃素,別讓它偷偷溜走了。

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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量子力學可以幫你判斷物體溫度?從古典物理過渡到近代的一大推手——黑體輻射
PanSci_96
・2024/03/24 ・3639字 ・閱讀時間約 7 分鐘

1894 年,美國物理學家邁克生(Albert Abraham Michelson)作為芝加哥大學物理系的創立者,在為學校的瑞爾森物理實驗室(Ryerson Physical Laboratory)落成典禮致詞時,表示:「雖然無法斷言說,未來的物理學不會比過去那些驚奇更令人驚嘆,但似乎大部分的重要基本原則都已經被穩固地建立了。」

以我們現在的後見之明,這段話聽起來固然錯得離譜,但在當時,從 17、18 到 19 世紀,在伽利略、牛頓、馬克士威等前輩的的貢獻之下,物理學已經達成了非凡的成就。

我們現在稱為古典的物理學,對於整個世界的描述幾乎是面面俱到了,事實上沒有人預料到 20 世紀將出現徹底顛覆世界物理學認知的重要理論,量子力學。

而這最一開始竟只是出自於一件不起眼的研究,關於物體發出的光。

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萬物皆輻射

在此我們要先理解一個觀念:所有物體無時無刻不在發出電磁波輻射,包括了你、我、你正使用的螢幕,以及我們生活中的所有物品。

至於為什麼會這樣子呢?其中一個主要原因是,物體都是由原子、分子組成,所以內部充滿了帶電粒子,例如電子。這些帶電粒子隨著溫度,時時刻刻不停地擾動著,在過程中,就會以電磁波的形式放出能量。

除了上述原因之外,物體發出的電磁波輻射,還可能有其他來源,我們就暫時省略不提。無論如何,從小到大我們都學過的,熱的傳遞方式分成傳導、對流、輻射三種,其中的輻射,就是我們現在在談的,物體以電磁波形式發出的能量。

那麼,這些輻射能量有什麼樣的特徵呢?為了搞清楚這件事,我們必須先找個適當的範本來研究。

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理想上最好的選擇是,這個範本必須能夠吸收所有外在環境照射在上面的光線,只會發出因自身溫度而產生的電磁輻射。這樣子的話,我們去測量它發出的電磁波,就不會受到反射的電磁波干擾,而能確保電磁波是來自它自己本身。

這樣子的理想物體,稱為黑體;畢竟,黑色物體之所以是黑的,就是因為它能夠吸收外在環境光線,且不太會反射。而在我們日常生活中,最接近理想的黑體,就是一點也不黑、還超亮的太陽!這是因為我們很大程度可以肯定,太陽發出來的光,幾乎都是源於它自身,而非反射自外在環境的光線。

或者我們把一個空腔打洞後,從洞口發出的電磁波,也會近似於黑體輻射,因為所有入射洞口的光都會進入空腔,而不被反射。煉鐵用的鼓風爐,就類似這樣子的結構。

到目前為止,一切聽起來都只是物理學上一個平凡的研究題目。奇怪的是,在對電磁學已經擁有完整瞭解的 19 世紀後半到 20 世紀初,科學家儘管已經藉由實驗得到了觀測數據,但要用以往的物理理論正確推導出黑體的電磁波輻射,卻遇到困難。正是由此開始,古典物理學出現了破口。

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黑體輻射

由黑體發出的輻射,以現在理論所知,長得像這個樣子。縱軸代表黑體輻射出來的能量功率,橫軸代表黑體輻射出來的電磁波波長。

在理想狀況下,黑體輻射只跟黑體的溫度有關,而跟黑體的形狀和材質無關。

以溫度分別處在絕對溫標 3000K、4000K 和 5000K 的黑體輻射為例,我們可以看到,隨著黑體的溫度越高,輻射出來的能量功率也越大;同時,輻射功率最高的波段,也朝短波長、高頻率的方向靠近。

為了解釋這個曲線,物理學家們開始運用「當時」畢生所學來找出函數方程式,分成了兩派:

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一派是 1896 年,由德國物理學家維因(Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien),由熱力學出發推導出的黑體輻射公式,另一派,在 1900 與 1905 年,英國物理學家瑞立(John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh)和金斯(James Jeans),則是藉由電磁學概念,也推導出了他們的黑體輻射公式,稱為瑞立-金斯定律。

你看,若是同時擺上這兩個推導公式,會發現他們都各自對了一半?

維因近似 Wien approximation 只在高頻率的波段才精確。而瑞立-金斯定律只對低頻率波段比較精確,更預測輻射的強度會隨著電磁波頻率的提升而趨近無限大,等等,無限大?――這顯然不合理,因為現實中的黑體並不會放出無限大的能量。

顯然這兩個解釋都不夠精確。

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就這樣,在 1894 年邁克生才說,物理學可能沒有更令人驚嘆的東西了,結果沒幾年,古典物理學築起的輝煌成就,被黑體輻射遮掩了部分光芒,而且沒人知道,這是怎麼一回事。

普朗克的黑體輻射公式

就在古典物理學面臨進退維谷局面的時候,那個男人出現了——德國物理學家普朗克(Max Planck)。

1878年學生時代的普朗克。圖/wikimedia

普朗克於 1900 年就推導出了他的黑體輻射公式,比上述瑞立和金斯最終在 1905 年提出的結果要更早,史稱普朗克定律(Planck’s law)。普朗克假想,在黑體中,存在許多帶電且不斷振盪、稱為「振子」的虛擬單元,並假設它們的能量只能是某個基本單位能量的整數倍。

這個基本單位能量寫成 E=hν,和電磁輻射的頻率 ν 成正比,比例常數 h 則稱為普朗克常數。換言之,黑體輻射出來的能量,以hν為基本單位、是一個個可數的「量」加起來的,也就是能量被「量子化」了。

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根據以上假設,再加上不同能量的「振子」像是遵循熱力學中的粒子分佈,普朗克成功推導出吻合黑體輻射實驗觀測的公式。

普朗克的方程式,同時包含了維因近似和瑞立-金斯定律的優點,不管在低頻率還是高頻率的波段,都非常精確。如果我們比較在地球大氣層頂端觀測到的太陽輻射光譜,可以發現觀測數據和普朗克的公式吻合得非常好。

其實有趣的是普朗克根本不認為這是物理現象,他認為,他假設的能量量子化,只是數學上用來推導的手段,而沒有察覺他在物理上的深遠涵意。但無論如何,普朗克成功解決了黑體輻射的難題,並得到符合觀測的方程式。直到現在,我們依然使用著普朗克的方程式來描述黑體輻射。不只如此,在現實生活中,有許多的應用,都由此而來。

正因為不同溫度的物體,會發出不同特徵的電磁波,反過來想,藉由測量物體發出的電磁波,我們就能得知該物體的溫度。在疫情期間,我們可以看到某些場合會放置螢幕,上面呈現類似這樣子的畫面。

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事實上,這些儀器測量的,是特定波長的紅外線。紅外線屬於不可見光,也是室溫物體所發出的電磁輻射中,功率最大的波段。只要分析我們身體發出的紅外線,就能在一定程度上判斷我們的體溫。當然,一來我們都不是完美的黑體,二來環境因素也可能產生干擾,所以還是會有些許誤差。

藉由黑體輻射的研究,我們還可以將黑體的溫度與發出的可見光顏色標準化。

在畫面中,有彩虹背景的部分,代表可見光的範圍,當黑體的溫度越高,發出的電磁輻射,在可見光部分越偏冷色系。當我們在購買燈泡的時候,會在包裝上看到色溫標示,就是由此而來。所以,如果你想要溫暖一點的光線,就要購買色溫較低,約兩、三千 K 左右的燈泡。

結語

事實上,在黑體輻射研究最蓬勃發展的 19 世紀後半,正值第二次工業革命,當時鋼鐵的鍛冶技術出現許多重大進步。

德國鐵血宰相俾斯麥曾經說,當代的重大問題要用鐵和血來解決。

就傳統而言,煉鋼要靠工匠用肉眼,從鋼鐵的顏色來判斷溫度,但若能更精確地判斷溫度,無疑會有很大幫助。

德國作為鋼鐵業發達國家,在黑體輻射的研究上,曾做出許多貢獻,這一方面固然可能是學術的求知慾使然,但另一方面,也可以說跟社會的需求與脈動是完全吻合的。
總而言之,普朗克藉由引進能量量子化的概念,成功用數學式描述了黑體輻射;這件事成為後來量子力學發展的起點。儘管普朗克本人沒有察覺能量量子化背後的深意,但有另一位勇者在數年後繼承了普朗克的想法,並做出意味深長的詮釋,那就是下一個故事的主角――愛因斯坦的事了。

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長者與糖友注意!濕性年齡相關性黃斑部退化病變、糖尿病黃斑部水腫恐失明,自我檢測及早治療
careonline_96
・2023/09/08 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「醫師,我的右眼看電線桿好像會變形。」60 多歲的陳女士說。

「經過檢查確認是黃斑部病變症狀,建議要透過眼內注射控制。」醫師問。

「眼內注射?!醫生我不敢!想到一兩個月就要施打一次我真的頭皮發麻!」陳女士驚恐表示。

「別擔心!今日濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)已經有多元的治療選擇,可以雙管齊下抑制血管不正常的增生,快速減少視網膜積液、血液滲漏,達到『速乾』的成效,有望將療程頻率拉長至 16 週、也就是近 4 個月一次。」

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新光吳火獅紀念醫院眼科王元聖醫師指出,黃斑部是視網膜中敏感的感光區域,是讓人感受到色彩的重要關鍵。隨著黃斑部功能衰退,我們的靈魂之窗可能會變得暗淡無色。造成原因可能和濕性年齡相關性黃斑部退化病變(Neovascular Age-related Macular Degeneration, nAMD )與糖尿病黃斑部水腫(Diabetic Macular Edema, DME )有關。

前者致病原因與年齡增長有關,源於脈絡膜不正常的增生血管,這些生長不全的血管,因為細胞間不夠緊密,水分、血液容易從血管中滲漏出,造成水腫、出血,引起濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)。後者與糖尿病有關,源於血糖過高造成視網膜病變,進而導致糖尿病黃斑部水腫(DME),根據統計,每十位糖友約有一位發生糖尿病黃斑部水腫(DME)[1],是糖尿病患者不容忽視的併發症。

王元聖醫師說,濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)初期病程進展緩慢,且未必兩眼同時出問題,症狀不明顯,容易延誤就醫。提醒長輩與糖尿病患者,可以透過阿姆斯勒方格表(Amsler grid)自我檢測工具,初步判斷自身是否出現濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)症狀。

先遮住單隻眼睛,再注視表格中心的圓點,若左眼或右眼觀看方格中的線條,發現有所扭曲、變形、暗影,那可能就是濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)的症狀,建議盡快至眼科檢查。

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「50 歲以上民眾[2]、糖尿病患者、有黃斑部病變的家族病史等高風險族群,都要記得定期檢測,才能及早發現濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)症狀」,王元聖醫師強調,「黃斑部病變會損害視力,拖越久、治療效果越差。若等到黃斑部已經萎縮、結痂,便難以恢復視力,對生活造成很大的衝擊。」    

及早治療濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME),才有機會挽救惡視力

過去對於黃斑部病變缺乏有效的治療方式,患者可能漸漸失明。王元聖醫師說,漸漸有研究發現,我們可以利用雷射去處理那些不正常的血管,控制出血與滲液。但是雷射治療本身有破壞性,所以患者的視力不太會進步,甚至可能會退步。

大概在 20 年前,抗血管新生藥物被用來治療濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME),王元聖醫師解釋,眼內注射抗血管新生藥物能夠抑制新生血管的生長,幫助患者視力維持穩定,甚至有部分患者的視力可以獲得進步,所以成為主流的治療方式。針對濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME),都會建議使用這項治療。

因為要將藥物注入眼球,必須在無菌的環境下進行,利用很細的針從眼白注射藥物。王元聖醫師說,雖然過程很快,但是過往需要每一、兩個月注射一次,濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)的患者,仍有一定壓力,所以新開發的藥物都希望能夠拉長治療的間隔。

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王元聖醫師鼓勵,濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)的治療選擇日益多元,不僅有 1 至 2 個月施打一次的傳統藥物,可以抑制血管增生;也有新型藥物,可雙管齊下抑制血管增生再加上穩定血管,快速減少視網膜內積液、血液,治療很快就會見效。

穩定控制後,最長可約 4 個月注射一次,可減少濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)患者回診的次數,不僅接受眼內注射的壓力減少了,患者與其照護者,也不需要密集往返醫院,大大減少了交通的時間、金錢成本。患者可以依據自身對治療的想法,主動與醫師討論,以利打造個人化療程,只要治療更加穩定,患者的治療成效也有機會增加。

貼心小提醒

王元聖醫師說,濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)會嚴重損害視力,甚至造成失明,患者一定要及早察覺濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)症狀,掌握治療先機。也鼓勵民眾主動與醫師討論治療的選擇,針對濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)的治療,已有可以雙管齊下抑制血管增生並提升眼內血管穩定度的治療選擇,幫助維持視力。

且濕性年齡相關性黃斑部退化病變(nAMD)與糖尿病黃斑部水腫(DME)新型藥物有機會延長治療的間隔,最長約4個月注射一次,能夠減輕接受治療的壓力。定期檢查、及早治療,才能避免惡視力!

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參考資料

  1. 衛生福利部台灣病人安全資訊網 2022/6/17 《我有糖尿病黃斑部水腫病變,該接受何種治療?》
  2. American Academy of Ophthalmology 2023/4/6 《What Is Macular Degeneration?》
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