老大哥在看著你–監視攝影機的使用與濫用
在911恐攻之後,美國開始加強使用各種監視科技來預防恐怖分子再次攻擊,像是在機場加強安檢、監聽電話、監看信件與電子郵件,甚至還使用人造衛星等高科技監視設備從空中監看可疑地點。
分類: 辦公室風水
在911恐攻之後,美國開始加強使用各種監視科技來預防恐怖分子再次攻擊,像是在機場加強安檢、監聽電話、監看信件與電子郵件,甚至還使用人造衛星等高科技監視設備從空中監看可疑地點。
這半年多以來,監視科技成為熱門的國際新聞話題。在911恐怖攻擊事件之後,美國開始加強使用各種監視科技來預防恐怖分子再次攻擊,像是在機場加強安檢時大量使用X光儀器來檢查行李,賦予情治人員更大的權力來監聽電話、監看信件與電子郵件,以及在可疑分子出入處裝置監聽與監視器材,甚至還使用人造衛星等高科技監視設備從空中監看可疑地點。另一方面,在臺灣喧騰一時的璩美鳳光碟事件,使得針孔攝影成為人人聞之色變的監視科技,一時間從公廁、賓館到捷運車站到處杯弓蛇影,似乎只要一個不小心,個人的身體與隱私就會成為他人窺伺的對象,甚至還可能遭人透過網路與光碟販賣流傳。
事實上早在這些轟動一時的新聞事件發生之前,監視科技就已經成為我們日常生活的一部分。這裡指的可不是什麼白色恐怖時代情治人員監聽電話或偷拆郵件,或是徵信社接受委託「抓猴」(外遇蒐證),而是指監視攝影機這種隨處可見的保全器材。一般人只把公共場所到處可見的監視攝影機視為尋常的保全設施,有加強治安提高保障的正面功能。對不做虧心事的人而言,這些監視器的存在不會造成任何不便或不良影響。因而我們很少想到要去檢視這個尋常可見的科技產物對社會、文化的影響與副作用。在國外,尤其是大量使用攝影監視設備的英國,這項「保全科技」引起了許多的討論,英國的第四頻電視臺還播放了一系列的紀錄片來探討這個議題。
監視攝影原本是冷戰時期發展出來的軍事科技,用意除了對敵方進行偵測之外,還有防止己方軍事設施遭人滲透的防護功能。然而這套技術發展出來沒多久,英美等國就把它運用在治安上面。
英國自從1958年首度測試應用監視攝影機以來,目前全國共有440個城鎮在市中心架設監視錄影設備。如果你住在英國的大都市,出門到市中心一趟,平均會被攝入鏡頭三百次以上。然而英國政府覺得這還不夠,去年又編列了七千九百萬英鎊(約40億新臺幣)預算,來增設監視攝影機。英國政府到處廣設監視攝影機,除了要防止「愛爾蘭共和軍」這類恐怖分子組織發動攻擊之外,最主要還是因為他們相信使用這樣的科技,是改善治安最有效的辦法。
現在英國的公共場所可說幾乎已到了監視錄影機無處不在的地步,而且隱密性與監視功能越來越強。比如說,治安當局發現在舞廳、酒吧與俱樂部等娛樂社交場合,人們服用大麻與搖頭丸等休閒禁藥的情況很普遍,而藥物販子常在這些地方的廁所與買主進行交易。警方的防治辦法就是要求這些場所的業主在廁所的保險套自動販賣機內裝置針孔攝影機(英國公共休閒娛樂場所的廁所都有保險套販賣機),以收監控、嚇阻與協助偵查之效。
英國對監視技術的信任與倚重有其歷史傳統,十九世紀英國功利主義哲學家邊沁(Jeremy Bentham, 1748-1832)是研發現代監視技術的重要先驅。我們今天通常只記得他「用最小痛苦換取最大幸福」的著名倫理原則,卻少有人知道他對改良獄政、解決犯罪問題也有很高的興致。
邊沁認為當時英國監獄管理不良,無法達成改造罪犯、矯正其不良行為的目標,因而下了一番心血研究,並提出解決方案。有趣的是,他的改革方案新穎之處不在犯人管理教育的實質內容,而是監獄的建築設計。邊沁設計了一種圓形監獄,牢房設在四周,呈環繞狀,中間天庭的正中心建有監視塔一座。牢房正面寬闊的柵欄大門面向著監視塔,背面外牆則開了一個小窗讓光線透入。由監視塔望去,各個牢房內部皆一覽無遺。如此空間設計不只便利監視犯人的一舉一動,更妙的是犯人無法看出監視塔內的人是不是在監看他們,甚至連塔內到底有沒有人都不得而知,只覺得一天二十四小時都不斷有人看著他們。邊沁認為此建築設計的監視效果不但能改造犯人心性,還可以節省監所人力,完全符合「以最少花費達成最大效果」的功利主義原則。
邊沁可以說是技術官僚的哲學祖師爺之一,他相信只要以理性而有效率的方式來運用科技,好好注意成本效益的計算,任何嚴重複雜的社會問題都可迎刃而解。今天各國治安當局對監視攝影機的倚重,可說沿襲了邊沁這套泛視訊監視原則以及技術導向的社會工程方案。
英國政府對監視攝影的信心有時可說高到可笑的地步。例如倫敦泰晤士河南岸的藍伯斯(Lambeth)區是全市搶劫率最高的區域之一,於是該區警方決定加派員警在街頭巡邏。這些警察要抓搶犯嗎?不是的。這些員警的主要工作是手拿攝影機,看到任何可疑人物就對著他們猛拍,以便嚇阻嫌犯與加強蒐證。同樣地,倫敦中國城的雷斯特廣場(Leicester Square)是英國最熱鬧的娛樂區之一,舞廳、戲院與餐廳、酒吧林立,當然也吸引了一些心懷不軌的犯罪分子。這廣場常有小流氓兜售大麻與搖頭丸等違禁藥物,等買方一掏錢,這些混混不但沒交貨反而一把抓了錢就跑。這種詐騙搶劫案件常常引發騷亂不安,甚至不時演變成追逐鬥毆的暴力事件。針對此一問題,警方的反應是派出兩輛巡邏車在廣場上慢速兜圈子。準備抓犯人嗎?也不是。車上警察會探出頭來,拿個攝影機不斷拍攝廣場動態,以此防治上述犯罪問題。
如此廣泛使用監視攝影機難道不會有副作用嗎?就如同美國加強反恐措施,立即引發人權團體的疑慮與抗議一般。早在監視攝影機這項技術被治安當局採用以來,關於它會侵犯隱私權與人權的爭議就未曾間斷過。尤其在冷戰時期,這項技術讓人馬上聯想到小說家喬治.歐威爾(George Orwell, 1903-1950)反烏托邦小說《1984》情節中,威權政府「老大哥」運用無所不在的監視技術控制人民一舉一動的可怖情境。然而在民主國家,對犯罪的恐懼畢竟高於對隱私權被侵犯的疑慮,尤其監視攝影機還戲劇性地幫助英國警方偵破了幾個受人矚目的案子。像是1993年兩個十歲小孩在購物中心誘拐一名兩歲幼童再加以殺害的駭人案件,購物中心的監視攝影機拍下了幼童被拐走的整個過程,案發後這段影片不斷在電視新聞中播放,使得英國民眾更加確信監視攝影機對治安的重要,也化解了對這套技術的疑慮與反對。
然而,監視攝影機侵犯隱私權的問題並沒有就此消失。英國常發生女性不小心暴露身體或是有人酒醉在街頭便溺,被監視攝影機拍下,還渾然不覺。也發生過偷窺狂操作監視閉路電視,專門窺探隱私,甚至拷貝拍下的畫面賣到市面,連黛安娜王妃生前都曾受害於閉路電視操作員這樣的偷拍行徑。日前臺灣交通警察單位在新聞節目中,公布了一些他們執勤時拍到情侶邊開車邊親熱的火辣鏡頭,用意固然在勸戒駕駛專心開車注意安全,但卻完全沒有注意到這種做法涉及了侵犯隱私權的問題。最重要是:監視攝影機真能夠解決犯罪問題嗎?以英國為例,通常裝了攝影機的地方,犯罪率會有所降低,然而監視攝影機對全國犯罪率的降低並沒有明顯的效果。
換言之,監視攝影機的效果往往只是促使罪犯改在其他地方犯案,或是用其他不會被拍攝到的方式犯罪。
犯罪問題牽涉到貧窮、教育以及社區功能等問題,如要根本改善必須從這些方面下手,但是往往曠日費時且費用龐大,不如架設監視攝影機那般省錢省事立竿見影,讓民眾馬上覺得政府有在用心防治犯罪。然而這種治標的做法卻也常造成焦點轉移,乃至忽略了犯罪的根本因素,真正的問題反而被掩蓋,無法得到該有的重視與適當的回應。英國大量使用監視攝影機來解決犯罪問題的做法,恰恰暴露出一般技術解決方案常見的單面向思考方式的盲點。面對複雜的社會問題,如果想單靠一種科技手段來解決,即使能大量運用該項科技且不斷改進其功能,也還是常會有意想不到的死角,甚至引發新問題與後遺症。依賴監視攝影機來防治犯罪,就是這樣的例子。
衛福部宣示「部分氫化油」將於三年後全面禁用以來,令人好奇的是,食品加工業將用甚麼油來取代呢?食品產業與專家的答覆是「交酯化」油脂。這種技術不會產生反式脂肪酸
衛福部宣示「部分氫化油」將於三年後全面禁用以來,令人好奇的是,食品加工業將用甚麼油來取代呢?食品產業與專家的答覆是「交酯化」油脂。這種技術不會產生反式脂肪酸。
交酯化的產物不再是天然的分子,但是目前的食品法規並未規範這類油脂的標示原則,有些進口食品會在食品標示的原料列中寫出「interesterified vegetable oil」,但中文標示並不如實翻譯。如果廠商沒有揭露,消費者完全無法分辨;合理的推測是,過去使用部分氫化油的食品,將是交酯化油脂的主要來源。
食用油脂的分子成分是三酸甘油酯,「交酯化」是一種人工改造三酸甘油酯分子的技術。「交酯化」的原料通常是一種固態脂肪(如棕櫚油或完全氫化的飽和油)和一種液態油脂(如黃豆油、棉籽油或其它沙拉油),原料既有的三酸甘油酯經由分子之間交換脂肪酸而重組,產物將是半固態的新型油脂,但是檢驗組成分時,脂肪酸的組成和飽和度與原料油脂一樣,改變的是每個三酸甘油酯分子上所結合的脂肪酸種類,不過一般的食品檢驗並不分析分子結構。
目前食品工業上的「交酯化」技術有化學製程(Chemical Interesterification)與酵素製程(Enzymatic Interesterification)兩種。化學性交酯化技術使用價格不貴且容易取得的化學性催化劑,如甲氧基鈉(Sodium methoxide)或乙氧基鈉(Sodium ethoxide),反應溫度約 100–140℃,反應極為快速,通常一小時內就可完成,不會半途停止。反應後需要經過淨化去除催化劑、脫色和脫酸等精製程序。產物的脂肪酸位置為隨機重組,產品的特性完全取決於原料油脂,例如以豬油為原料,可稱為「隨機化豬油(randomized lard)」。以不飽和與飽和油脂進行交酯化,調節兩者的混合比例,可以打造不同熔點範圍的油脂。
酵素性「交酯化」技術在廿一世紀時發展成功,利用水解三酸甘油酯的脂解酶(lipase),酵素來自細菌、酵母菌或黴菌,將其固定化(immobilized)而利用。脂解酶是生物性催化劑,作用具有位置專一性,可以主導重組的位置,使飽和脂肪酸落在甘油的第2個C上(sn-2),或是在第1,3個C上(sn-1 & sn-3);酵素的反應條件溫和且緩慢,可以精準地控制反應程度,還有反應後不需要後續的精製程序。整體酵素製程比化學製程簡單,成本也較低,不用溶劑或化學物質,不會製造環境汙染物或有害副產品,產品更貼近天然,可以打造特定組成與特定熔點的油脂,也可以客製設計具有保健功能的油脂。
科學家提醒記取反式油脂的經驗,隨著交酯化油脂大量而廣泛的食用,其中特定位置的長鏈飽和脂肪酸增多,必須慎重研究新型油脂的長期健康效應,不過目前的研究還不多。數個人體試食實驗觀察到少量與短期的食用,例如進食一餐、或數週、或少量點心含有交酯化油脂,對血糖、血脂等沒有不良的影響。少數實驗則證實這類油脂的消化和吸收速率發生改變。因此,長期的健康作用有待觀察。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫–食品營養與安全之民眾科普教育計畫」執行團隊撰稿)
責任編輯:謝淑貞
審校:陳信宏
在電影《摩登時代》這部機械社會的啟示錄中,人受機器左右、控制。工作時如此,工作之外更是如此。工作的緊張與重複已經融為生活的一部分,這是卓別林對未來世界的人性警語。
坐在電腦前,我一字一字敲著月底截稿的文章,卻心不在焉。說不上原因,總覺得被什麼東西牽絆著:三天前電腦中毒,無法再收發信件,與世界斷絕;兩天前才知手機已被停話,門號被取消,不但要重購預付卡,更新號碼,還要跟一堆朋友說對不起,請他們更正資料;網路瀏覽器故障,要下載檔案時總會拋給我一個無可奈何的警語:「找不到網站」;更要命的是,在「疑難排解」的迷宮中奮戰數小時終告放棄,準備重灌軟體時,操作系統竟拒絕我將它消除與更新。心情愈來愈焦躁,我不得不停下「筆」–噢,對不起,是敲打鍵盤的手指–開始思考科技對生活有什麼影響,說得出與說不出的。
首先出現在腦海中的是卓別林的老電影《摩登時代》。片中的工作場景是:在想像的巨型生產線上,工人無法依自己的步調工作,他們只能配合著生產機械,不停地重複簡單的裝配動作。讓我印象最深的是:主人公終於可以交班休息,可是離開生產線與機器時,卻無法停止裝配的動作。在影片中他雖然極力壓抑,卻仍不時震顫著身體,手腳抖動,機械式地跳著、蹦著;工作的緊張與重複已經融為生活的一部分。這是卓別林對未來世界的人性警語:在《摩登時代》這部機械社會的啟示錄中,人受機器左右、控制。工作時如此,工作之外更是如此。
對此,當時我只覺得好笑,現在一想卻覺得毛骨悚然。才不久前的call機時代,只要公眾場合出現傳呼訊息,大家的手就不自覺地伸向腰間;現在則是聽到類似手機的來電信號,人人便循聲辨位,或上衣、或腰包、或夾層口袋,神經質地摸索可能到來的訊息。從前是在收到訊息後失魂落魄地在街頭搜尋可以回電的公共電話,現在則是在收訊不清時旁若無人地大聲呼喊,竭力渴求氣若遊絲的回答。廣告上往往強調手機可以「掌握時間,掌握商機」,但是傳統對工作與生活的空間區劃與時間區隔卻因而泯滅。
記得十九世紀初大量生產與嚴格規律開始引入美國新英格蘭地區時,一個因反對這些紀律而遭永久解雇的工人憤而殺死工廠的管理者,並得到當地工人的支持,因為他們反對大量生產的邏輯入侵他們的步調與生活。但是現代科技卻讓我們無所逃於天地。社會即職場,下班如上班。一個朋友到日本兩年,刻意不讓手機進入他的生活。但日前他終於辦了他的第一支機仔。問什麼理由,他只苦笑說:大家有,也一直要他有,他處處受抱怨,「再也找不出什麼理由不辦」。
我們的生活習慣也因為科技而改變。常聽朋友說他們講電話的聲音愈來愈大,因為網路通信的話質愈來愈差;會看字但愈來愈不會寫字,思考跳躍,因為電腦鍵盤逐漸代替了手與腦。有人開始不耐於電話的繁瑣禮貌,因為服務專線的語音自動服務慢條斯理得讓他們抓狂。精打細算的人在計畫路程時會先坐捷運再坐公車,因為這樣可以省一張公車票的錢。以前有許多人不回call 機,說沒收到信號,而現在愈來愈多人不在家裡安裝電話而改用行動電話,以免行蹤受人掌握。吃到飽餐廳與減肥門診同步成長,行動電話與股市散戶的數目齊頭並進。在這個日新月異的資訊時代,新科技似乎給大家許多新的選擇,但它們同時也改變我們的日常生活。一位自詡e世代的朋友對個人數位助理(Personal Digital Assistant, PDA)有「人機一體」的評語:「古人說『劍在人在,劍亡人亡』,現在則是機在人在,機不在人也就不知所從囉!」
這讓我想起一個手機公司的有力廣告詞:「我們相信,科技始終來自於人性」。的確,這些公司都號稱要讓科技更接近社會,而透過媒體與科普讀物的大力宣傳,我們也彷彿很了解這些新科技是如何想「接近」社會。但是我們浸淫於科技之餘,卻很少回過頭來想想「人性」,想想科技是怎樣改變大家的生活與習慣。
對大多數人來說,「人」似乎是不言自明,無需研究的存在。但作為STS(Science, Technology and Society)的研究者,我們更有興趣了解一般人在科技環境中是如何因應與互動,或者是說人是如何在這樣的互動中表現自我。正如在九一一事件後,美國一片聲討美國霸權或是賓拉登集團,探討文明衝突與調和或全球化之類的大格局輿論,但跟一位STS的教授聊天時,他卻更關心事件後人們對飛航安全的信任感與乘機行為的改變。例如說,取消不必要的旅行,儘量少轉機,提前去機場,或是將利器或金屬器皿放在托運行李。此外是飛機公司的因應措施,如航班的改變,機場檢查的加強與票價的調整等。相對應的影響還有飛機公司的減薪與裁員,工人工作量的增加與安全責任的加重。對美國的科學家來說,則是安檢相關科研經費的增加與研究方向的改變。而對他來說,這些人與社會的變化才是STS的研究課題。當然,像九一一這樣的社會事件台灣或許不多見(一個例子是九二一地震),我所想的是最近的一則新知報導:台灣一家生技公司發展出DNA序列的信用卡識別系統,因為近年來國內信用卡仿冒事件頻傳,顧客要求更嚴格、獨特的認證系統。
下面我用減重做例子,讓大家想像一下與科技互動的複雜狀況。在古早沒有減重藥,或是塑身手術不流行的時候,大家是靠運動、節食、或是用飲食習慣的改變來達成所謂「正常體重」的目標。能夠保持運動、飲食得宜者,也往往被認為是心智成熟,有控制能力,可信賴的人。而減肥藥、運動機出現之後,大家的生活習慣就好像可以不用改了。因為這些藥所宣稱的就是要幫助大家消耗不「需要」的脂肪與膽固醇,讓你大吃特吃,回歸「自然」;而運動機訴求的特色就是讓大家運動「該運動」的部分,而且「很省力」。
這些宣傳看起來似乎很吸引人,但是仔細一想,我們難道真的可以藉由科技回歸自然?拿減重藥來說,如果這種藥需要在進食前一小時服用,那你是不是要預先服藥,以便進食,或者是說,要先預算何時要進食,以便按時服藥?此外,你可知道你所服的藥的正確劑量為何?為什麼體重不同的,甚至體質不同的人可以吃一樣的減重藥?「雞尾酒」療法是否是為每個人「量身定做」的?用什麼標準?還有,是誰決定我的「正常體重」的?如果我減重「過度」怎麼辦?減了「不該減」的要怎麼辦?在我們毫不在意地服藥,「自然」減重之餘,似乎很少人想過以上這些問題。
有人或許會說這些是專家的事,與我無關。但是,受過STS訓練的人會告訴你,正是因為大家認為這些是「技術問題」,認為專家會把社會因素考慮得很周全,又認為科技是專業問題而無從置喙,讓它變成了無人質疑的黑箱。其實,我們不是不了解科技的限制,也不是不知道在科技社會中要如何自處。網路上到處流傳著以某家操作系統公司為主題的笑話,在在顯示許多人對現況的不滿意。但是,光是自嘲是不夠的。迷走於科技世界的我們,像是離開大海在水族箱生活的魚,正逐漸失去對日常生活的感性與敏銳。有人或許懷念在媽媽時代親切敬業的助產士,但是現代醫學並沒有告訴你為什麼她們給「淘汰」了。有人或許還為以前從家鄉捎來的天然蔬果與土產而感動,但是農藥公司與製造基改生物的公司並沒有告訴你現在為什麼不能有其他選擇。有人就是不喜歡住家附近傳統多樣的柑仔店一一消失;有人就是不能接受在住家旁邊,號稱無公害卻又臭氣沖天的焚化爐;有人就是用不慣處處設想周到的視窗軟體。雖然如此,他們卻不知如何把這些意見更有力地表達出來。
不要說這些都與你無關!正如減重的例子,STS不是一小撮蛋頭的私人興趣,關心的不只是只有少數人才能參與、了解的尖端科技。是的,我們在說一般人以及他們的生活。我們既然無法自外於科技,就必須更了解它對自己的影響,進一步做出適當的回應。以往科技史刻畫偉大的科學家與科學發明,歌頌它們對人類的貢獻;科學哲學談的是科學思想與概念的成長形式;科學社會學描繪科學家的組織與科學知識的生產方式、政策的考慮與批判。而面對二十一世紀的科技社會,STS與大家分享的是一個新觀念:去體會、去了解周遭的科技對生活的影響,並把這些心得大聲地講清楚、說明白,跟有志者一同分享。這是在現代社會的生存之道。這是一般人的STS,我們的STS。
就讓我們大聲說吧:我要我的STS!其餘免談。
九一一恐怖行動中,紐約世貿中心大樓,因飛機撞擊而爆炸起火,最後倒塌,造成嚴重傷亡。本文介紹建築物的火災行為與此次事件中火害的可能相貌,最後再說明紐約世界貿易中心大樓是如何崩塌的。
建築物的火災行為
由於使用機能上的需要,一般建築物是由數個居室空間排列堆砌而成的。簡單地說,建築物火災就是發生在建築物居室空間中的一種燃燒行為,而燃燒現象就是燃料與氧氣進行氧化反應且產生光和熱的現象。火災時的燃燒需要消耗大量氧氣,自然環境中的氧氣就存在於空氣裡。在開放空間中的可燃物體,其自由燃燒所需要的空氣可以從四面八方捲入,沒有氧氣不足的問題,而燃燒的快慢與規模,受到可燃物體的熱性質、形狀與數量的影響,這樣的燃燒行為稱為「燃料支配型燃燒」。
由於建築物火災的基本型態是發生在居室空間內的燃燒行為,在起火初期燃燒規模尚小時,火源的燃燒行為可以視為自由空間的燃料支配型燃燒。由於建築物居室空間內所收納的可燃物多為固體材料,必須在熱分解氣化成為可燃性氣體後,才與氧氣混合燃燒。材料熱分解氣化需要熱能,火災初期燃燒產生的熱能小,回饋供做材料熱分解氣化的熱能亦小,使可燃性氣體(燃料)的供給量小,而相對地居室空間內的空氣量比燃燒所需要的空氣還多,所以是燃料支配型燃燒。
在未及時給予控制或滅火的情況下,火災初期階段的建築物居室空間內的燃燒規模將持續擴大,成長的速度極快,約為經過時間的二次方函數,而到達火盛期的時間常不超過十分鐘。此時隨著燃燒規模擴大,熱能釋放增大,火災居室空間的溫度也會快速地由常溫上升至攝氏八、九百度左右。
當火災進入火盛期,居室內燃燒的規模會達到顛峰,此時火災產生的熱能與回饋,使材料熱分解的熱能大增,可燃性氣體燃料的供給量也大增。但是,由於居室空間內存在的空氣量並不足以供應燃燒所需,而進入居室空間的氧氣量又受限於居室周界開口部所決定的換氣量,故當進入居室空間的氧氣量因燃燒消耗殆盡而燃料的供給量過剩時,燃燒行為受限於建築物居室空間火災時的換氣狀況,這樣的燃燒行為稱為「換氣支配型燃燒」,因為開口的換氣量決定了火災燃燒與釋放熱能的規模。
實際上,火盛階段居室空間內的火災燃燒,呈現穩定平衡的狀態,燃燒速度約略一定,燃燒釋放的熱能也約略一定,整個熱的收支狀態也大致相同。而火災初期快速升高的空間溫度,在此時進入緩慢、穩定增加的狀態,大約在攝氏一千度。
火災時這種高溫狀態維持時間的長短,一般稱為建築物的「火災持續時間」。其中相互的關係為:若是開口條件相同,由於火災居室空間內受換氣量支配的燃燒速度約略一定,火災的持續時間便是由建築物居室空間內的可燃物總量來決定。建築物居室空間內的可燃物總量則是建築物居室空間的規模(通常以空間水平面積來表示)與火載量(單位面積內的標準可燃物量,以木材換算)的乘積。火載量是一個相當重要的火災行為參數,其值因空間用途與使用方式不同而有所差異。當我們在進行建築物的防火設計而必須預估火災行為時,採用的是公認的火載量基準。而前述條件下,居室空間面積便成為火災持續時間長短的決定因素,居室的面積越大,火災持續時間越長。
建築物在火災時能不能確保結構的安全而不致倒塌,重點就在於建築物結構軀體的構造設計,在火災持續時間內的高溫狀態下仍然能否保有承載能力。在火災持續時間中,燃燒釋放的熱能傳入建築物軀體構造中,使得軀體材料的溫度上升。一般而言,用做建築物軀體的材料在高溫狀態下,其工程力學性質必然較差,而且溫度越高,建材性質的折減越大。
世界上大部分建築物所採用的軀體構造主要為鋼骨構造、鋼筋混凝土構造或鋼骨鋼筋混凝土構造,所用的材料為鋼材與混凝土。外圍由混凝土材料所包覆的鋼筋混凝土構造及鋼骨鋼筋混凝土構造,由於混凝土保護層的隔熱作用,可以減緩材料的升溫與伴隨而來的承載能力折減。鋼骨構造則由於鋼材的高熱傳性,必須另外以隔熱性材料來包覆,以減緩構件鋼材的升溫與伴隨而來的承載能力折減。這些為了火災防護的結構包覆材料,稱為「耐火被覆材料」。而耐火被覆材料與各類軀體結構構件整合後所能防護火災的時間長短,就是建築物結構的「防火時效」。
高層建築物的火災特性
與一般中低層建築物比較,高層建築物發生火災時,不僅是在起火點的確認、火災擴展狀況的掌握、以及需要救助者狀況的了解等的情報蒐集上,需要相當多的時間。消防活動如消防隊的進入、滅火操作、以及人命救援等也極其困難。因此,在火災防護概念上以自救為出發點,相關法令則強化了各種防火設施與設備的設置規制,而在這些規制下,形成了高層建築物的火災特性。
為了火災時結構的安全,可以採用小面積防火區劃空間,再搭配火災初期的自動灑水設備,抑制高層建築物火災時的燃燒規模。為考慮消防隊高樓滅火的困難,並顧及消防隊無法到達時的結構安全,對於高層樓築物火災,只要求最低的一小時防火時效。
九一一事件中火害的可能相貌
回顧九一一事件之大樓崩塌始末,在美國東部時間約8點45分,第一架噴射客機撞擊紐約世貿中心北棟較高部分樓層,產生爆炸引發火災;約9點03分,第二架噴射客機撞擊紐約世貿中心南棟中高部分樓層,產生爆炸引發火災。10點05分,南棟崩塌,約10點30分;北棟崩塌。
767型的噴射客機由於剛起飛不久,滿載大量的燃油,在撞擊大樓時引火爆炸,發生了異於前述一般建築物火災的猛烈大火。跳過一般火災的初期,爆炸的瞬間,樓層各空間同時進入了火災盛期階段,而火災燃燒的燃料,除原有的可燃物總量外,還加上了飛機燃油。且飛機衝撞建築物時,爆炸的爆風同時也炸開了樓層的建築物外周開口,加上高處的強風,使得火災燃燒與釋放熱能的規模遽增,形成樓層空間內約攝氏一千度的高溫狀態。另外,飛機衝撞建築物時爆炸的爆風,可能也吹脫了一部分鋼骨結構的耐火被覆材料,在沒有耐火被覆的狀態下,普通鋼在一般火災中三十分鐘後的承載能力約只剩下常態時的五分之一。
如果世貿中心大樓受撞擊後即刻倒塌,顯然可判定單純為結構破壞所致。但由時間歷程來看,世貿中心南棟崩塌前,軀體結構暴露在火災高溫中約一小時;而北棟崩塌前,軀體結構暴露在火災高溫中約1小時45分鐘。可以說是由於火害使得部分樓層結構承載能力喪失,才會引發大樓的崩塌。
紐約世界貿易中心大樓的結構軀體
從紐約港灣局所屬110層高紐約世界貿易中心大樓的標準層平面圖來看,外牆很密集的鋼骨柱與電梯間內柱都是由四片鋼板電焊組合的箱形斷面,箱形外表尺寸保持14英寸寬13英寸深。箱形外面再覆蓋防火材料,一支柱與另一支柱的中心間隔是1公尺。施工時以三支三層高的外柱為一個單元,先在工廠以三支122公分的鋼梁組合,再運到工地拼接,各單元的拼接位置不在同一個高度,而分三段錯開,以便分散工地施工所造成的瑕疵。外柱與內柱藉84公分深的輕型鋼骨桁架梁互相連接,鋼梁跨度18.3公尺。鋼梁上面鋪設浪型鋼板,板上澆灌混凝土。標準層高大約3.75公尺。
北棟總高度為417公尺,南棟總高度為415公尺。因為高度太高,電梯必須在第44層與第78層轉搭,無法一次上升到第110層。該建築物於1966年8月5日動土興建,1973年4月4日剪綵落成。當年結構體的設計標準是,能夠承受紐約當地一百年回歸期的強風(風速為每小時200英里)而不會破壞;同時也考慮到萬一波音707型客機導航失敗撞擊該大樓時,結構軀體不會崩塌,但未考慮起火爆炸的情況。
紐約世貿中心大樓結構軀體崩落過程
當一架滿載油料的波音767型客機衝入紐約世貿中心大樓時,立即起火爆炸,首當其衝的二至三層樓板與支柱必定被炸破。接著高溫燃燒,10分鐘內已達火盛期,溫度可能高達攝氏800至1,000度。當高溫持續30分鐘後,混凝土強度完全消失,鋼骨強度大約剩下原來的五分之一。於是樓板及輕型鋼骨桁架梁首先下墜。接著下層樓板梁一來因為高溫燃燒自身難保,二來上層樓板又墜落在它的上面,有如泰山壓頂,更是無法承擔,也就應聲墜下。就這樣連鎖墜落,終成千層派式的層層相疊。在此同時,內柱與外柱因為高溫燃燒,強度已失,加上樓板梁突然下墜,頓時失去依靠,也紛紛瓦解。飛機衝撞南棟大樓的第60層處,因此它倒下時好像大樹被砍倒一樣有點傾斜。飛機衝撞北棟大樓的第90層處,可是它卻筆直崩落,這個現象到現在為止工程界仍然議論紛紛,尚無定論。
臺灣地區興建不少超高層大樓,這些大樓的結構設計,按內政部現行的建築技術規則規定,只考慮強烈颱風與強烈地震,並不考慮飛機撞擊的意外事件。由九一一的慘痛經驗看來,今後超高層大樓的結構設計,要不要適當地考慮意外事件發生時的安全問題,值得省思。
超高層大樓一旦發生火害,消防隊的雲梯是不可能到達的,大樓必須滅火自救。因此,結構材必須覆蓋耐火材料,才不會在高溫下失去支承能力。更重要的是必須安裝自動灑水設備,在火苗很小時就要立即撲滅。萬一無法立即撲滅,也要有防火門把火源控制在一個有限的空間內,不讓它四處蔓延。結構材覆蓋的耐火材料,不容易老化,問題較小,可是自動灑水設備與防火門卻容易因年久失修而失去功能。因此,定期的檢修是大樓防火最基本的例行性工作,疏忽不得!
忙了一整天,拖著疲憊的身軀回家,除非家裡請了幫傭,否則進門後還得張羅晚餐;好不容易盼到了假日,出外購物、野外踏青或拜訪友人,不是人潮擁擠,就是路況不熟,往往乘興而去,敗興而返。以上的一切問題,今後都可能用一指搞定,這全拜多媒體通訊技術之賜!
近年來,隨著電腦與通訊技術的快速發展,多媒體通訊技術也有許多新的應用產生,如網路遊戲及網路電話。這些生活化的應用,讓以往在科幻電影中才會出現的人類生活方式,如今已在我們的生活中實現。多媒體通訊技術改變了人們彼此間的相處方式,經由多媒體通訊,人們可以突破溝通上的時空限制。利用多媒體通訊的技術,我們可以和世界各地的人進行會議、聊天及遊戲。多媒體通訊可以說是結合了多媒體及通訊這兩項電腦技術,給人們一個全然不同的新生活方式。
什麼是多媒體
所謂多媒體,就是結合了多種媒體如文字、聲音、圖形、影像、動畫和影片的一種資料表達方式,在日常生活中最常見的一種多媒體服務,就是結合了聲音、影片及動畫的電視節目。多媒體遠較其他媒體更能吸引觀賞者的注意力,並加深觀賞者的印象,以簡介古蹟的文章和影片為例,相信影片一定能吸引較多的人觀賞。關於這一點,可以由博物館中的文字解說牌,很多都已經換成多媒體形式的電視影片或電腦裝置,而得到證明。
多媒體服務的發展方向
目前多媒體服務的發展,大致朝下述的幾個方向進行:
互動式多媒體服務:互動式多媒體服務是多媒體服務的一個新趨勢。它和傳統的最大差別,是在傳統多媒體服務中,使用者只能單方面地接收資訊,而無法進行雙向的溝通。例如電視節目就是屬於傳統多媒體服務,使用者只能看電視,而無法將觀賞後的心聲傳回電視臺,讓電視臺根據觀眾的需求隨時調整節目的內容,這樣的多媒體服務無法真正符合使用者的需求。而互動式多媒體服務,除了提供使用者訊息外,也能從使用者獲得相關的回應,這使得互動式多媒體服務有了更多的應用範圍。例如電腦輔助教學及電腦遊戲,都是屬於互動式多媒體服務的一種。
尋求更好的壓縮技術,以減少資料的儲存空間:目前多媒體的發展重點之一,就是如何在畫質或音質保有一定水準的前提下,將多媒體的資料量加以壓縮,讓有限的記憶體空間能存放更多的資料。常見的多媒體標準壓縮技術有 JPEG、MPEG-1 及 MPEG-2 三種。
技術更新,朝生活化、實用化發展:新一代多媒體技術的開發,對我們生活產生了很大的影響,虛擬實境就是其中一例。所謂虛擬實境,是利用電腦建構一個立體空間,當使用者戴上特殊的眼鏡觀看此一立體空間時,會產生置身於其中的幻覺。利用虛擬實境的技術,我們可以設計各種狀況和使用者進行互動。如今虛擬實境的技術已經廣泛應用在遊戲、醫學、飛行員訓練等領域中。近年來更與網頁設計技術結合,讓使用者可以經由網頁進入虛擬實境的世界。
與其他領域結合,開發出更多的功能:未來多媒體除了本身技術的發展外,如何利用多媒體具有豐富資訊及容易吸引使用者注意力的特性,並結合其他領域以開發更多新的應用,為一極具潛力的發展方向。多媒體和通訊技術結合,就是其中一個很熱門的研究領域。
通訊技術簡介:相信每個人都能感受到近幾年來通訊技術的快速進步,放眼路上幾乎人手一支行動電話,家家設有網路,上網的比例也持續上升,這些現象說明了電子通訊的時代已經到來。因為這些通訊技術的普及,使得許多新產品相繼開發出來,並改變了我們的生活。
依照傳輸的媒介,通訊可分為有線傳輸及無線傳輸兩種方式,由於使用的技術不同,種類非常的多,為了方便大家了解,本文僅介紹一些平常較易接觸到的通訊網路。
有線傳輸的網路:顧名思義,這一類的網路,資料的傳輸是以線材為媒介來傳送,常見的線材種類有同軸電纜、雙絞線及光纖。目前在家庭中裝設的寬頻網路有以下兩種。
無線傳輸的網路:無線網路因為不需使用線材,所以比起有線網路,有著更多的便利性。近年來無線網路發展快速,常用的有下列幾種。
目前,不論有線或無線網路的發展都十分迅速,隨著相關硬體建設的逐漸完成,未來處於世界各地的人們,都可以使用網路來相互溝通。
多媒體通訊服務的種類
當多媒體和通訊結合時,便能產生許多新的服務,以下就針對這些新的服務及可能對我們生活所造成的影響,做一介紹。
電子商務:利用多媒體通訊技術,我們不需要店面便可以建立一個商務網站,在上面提供型錄及交易機制,供其他的網友來選購產品。同樣地,我們也可以上網逛逛別人開設的電子商務網站,享受不必出門即可逛街的樂趣,並突破距離的限制,能夠非常方便地在世界各地的網站中購買商品。在現今生活中,如網路書局、網路唱片行、網路訂票、網路訂房、股票網路下單及拍賣網站等,都是屬於多媒體通訊中的電子商務服務項目。
視訊會議:它讓我們克服了空間的障礙,透過網路和在世界各地的人同時進行會議,大大節省了花在交通上的費用及時間。除了視訊會議外,目前在多媒體網路上還提供了多種遠端視訊服務,如遠距教學、遠距醫療、網路電話、影像電話及線上交友等。這些服務可以不受距離的限制,讓使用者和在任何地點的人,進行影像及聲音的溝通。
網路電視:以往我們在家中收看多媒體節目的唯一管道就是經由電視,但隨著多媒體通訊技術的進步,目前已有利用網路播放節目的網路電視台出現。此外,目前一般的電視臺也都會在網路上提供他們的電視節目,供網友觀賞。未來,使用者將可以在家中,從節目提供者所提供的節目清單中,自行選擇想要看的內容及設定該節目的播放時間,這也就是我們常說的隨選視訊。
網路遊戲:近年來網路咖啡廳一家接著一家開張,其中最大的原因是因為網路遊戲的興起。網路遊戲可以讓你和世界各地的遊戲高手一起連線對打,擺脫以往只能和電腦對戰,缺乏挑戰性的缺點。
智慧導航:在外出前往陌生地點的旅途中,常會發生迷路的情形。藉由多媒體通訊技術,可以利用全球衛星定位系統(GPS)標示出自己所在的位置,此一系統即會顯示附近的相關地圖,並指示該如何到達目的地。目前這項技術,已有許多汽車製造業者應用在他們生產的汽車上。
遠端遙控家電:目前市面上有些家電已具有這項功能,可以讓使用者在回家途中,利用電話遙控家中的冷氣開關,等到一踏入家門,就可以享受到整個房間的清涼。未來將會有更多的家電具備這項功能。
多媒體通訊所能提供的服務非常多樣化,隨著多媒體通訊技術的進步及人類的巧思和需求,未來會有更多新的功能產生,且讓我們一起期待這些新功能的出現。
多媒體通訊將如何改變人際溝通的形式
在尚未探討多媒體通訊對我們的生活及人際溝通的形式會造成什麼樣的影響之前,我們先來回想一下,在現今生活中人們相互溝通的形式有哪些?不外乎下列幾種方式:
約定地點見面:雙方約定一個地方見面談事情,這是最有效的一種溝通方式。只是,當相距很遠且彼此都很忙時,要約定一個時間和地點見面,是一件很困難的事。特別是雙方位在不同國家時,這個問題顯得更加困擾。
電話:利用電話來溝通是克服距離限制的方式,只是在電話中只能用言語表達,對於一些圖表資料或統計數字,很難說得清楚。此外,多人同時利用電話進行溝通,在技術上也是一個問題。昂貴的電話費用也是一個沈重的負擔。
傳真:利用傳真雖可以彌補在電話中無法詳盡說明圖表資料的缺點,但光靠傳真和對方溝通,也很難將事情表達清楚。
書信:利用文字及圖表做為彼此之間的溝通方式,這種溝通方式的時效性差,且缺乏互動。
多媒體通訊能為我們提供一個怎麼樣的溝通環境
突破空間及時間的限制:使用網路並沒有空間與時間的限制,在家裡,可以隨時用影像電話和遠在國外的友人聊天;在戶外,也可以用具有影像傳遞功能的行動電話和對方聊天。
突破地點的限制:以往為了方便大家溝通,我們多會把大家集合到一個地點去,比如上課要去教室,開會要去會議室。如今有了多媒體通訊,可以將分處各地的人們連繫在一起,未來的上課可以透過電腦在任何地方進行,並可利用網路和老師及各地的同學進行互動。
更豐富的表達方式:目前的遠距溝通方式,只能使用聲音及文字採用多媒體通訊後,可以增加影像、影片等資訊的傳遞,使表達方式更為多樣化。
更有效率:在現今的生活中,一位業務員想要向客戶介紹他們的產品時,如果不巧沒帶客戶想要的某一類型錄,那就只好於事後補寄或下一次再登門拜訪。利用多媒體通訊,業務員可以立刻從公司網站上下載所需的型錄到身邊的筆記型電腦上,如此就可以及時向客戶簡介該項產品。
更便利的生活方式:利用多媒體通訊,未來我們要逛街或購物,不論在家或其他地方,只須打開你的行動電話,利用你的手指就可以完成一切動作。
以上所描述的溝通方式,也許聽起來好像是一些科幻小說或電影中的情節,但事實上在未來的一兩年內,這些技術就會陸續在我們的生活中實現。趕快調整好你的心態,以迎接多媒體通訊時代的來臨。
答案二個字,提示一水電師傅,提示二文具店,提示三外科醫師,提示四寬窄不一,還剩五秒,時間到。你答出來了嗎?它和我們日常生活有一點黏又不會太黏,不錯!答案就是膠帶。
談到膠帶,我們不得不提起發明思高膠帶及透明膠帶的美國3M公司,由於3M公司的創意,才使得膠帶工業有今天的規模。下面舉兩個例子做為代表,來說明膠帶產品進展的里程碑。
老板,有時候睜一隻眼,閉一隻眼並非壞事!——思高膠帶
3M公司本來是從事砂紙的行業,一九二五年,當年僅廿六歲的研究助手理查.竇爾(Richard G. Drew)前往拜訪他的客戶——某汽車工廠時,正巧遇到工人們高聲怒罵的場面。
原來當時美國流行兩色汽車,就是汽車上下半身顏色不一樣,當工人噴漆的時候,在上下兩色接觸的地方,必須特別小心處理。通常工人們用舊報紙把漆好部分的邊界蓋起來,然後用膠帶或漿糊固定,再進行另一色的噴漆工作。但是經常出問題,不是噴漆滲過報紙,污染了已上好色的部分,就是撕下報紙時,把噴妥的油漆也撕下來了。
每次碰到這種狀況,生產線必須停下來,將噴漆不良的車加以處理,這當然會引起工人的不滿,這種狀況剛好被竇爾碰到了。竇爾突然有個想法,如果能做出一種能黏貼自如又不損傷塗面的膠帶,會使工人們作業的壓力大幅減少。於是他回去後,開始了這種膠帶的研究,三年有成,終於開發出名為思高的遮蔽膠帶,至今思高膠帶已成為膠帶的代名詞。
竇爾成功開出思高膠帶後,他的上司又命令他繼續回頭研究砂紙,但是竇爾不死心,私下仍然偷偷地研究遮蔽膠帶。有一天當竇爾正全心投入膠帶的研究時,被他的上司撞見,竇爾心想這下完了,一定會被上司大罵一頓,沒想到他的上司卻視若無睹地走了過去。經過竇爾的努力,3M公司終於推出了極為成功的商品——透明膠帶,而竇爾的「私釀酒」行為,更成為3M公司創意文化的一部分。
3M公司有所謂「15%」的成規,該公司允許研究人員在把分內的工作做完後,可以利用15%的上班時間從事自己想做的研究。3M公司目前有六萬多種產品,有不少來自於15%的創意文化。
天呀!連唱聖歌也能給人靈感——利貼
所謂利貼又稱為N次貼,就是大家常用的一種貼紙,通常當做標籤使用,貼上去可以輕易撕下來,不致損毀被貼物的表面,而且可以重複使用。
利貼的發明人為3M公司的亞瑟‧傅萊(Arthur Fry)。傅萊每星期天早上在教會站著唱聖歌時,必須捧著厚厚的歌本,通常是一首唱完,禱告後再唱另一首。但是在厚厚的歌本中要迅速翻到正確的頁數很不容易,為了很快找到歌詞,就在歌本中插個書籤,但是歌本一打開,書籤就掉到地上去了。於是傅萊想如果有一種書籤上面塗有一層薄薄的黏膠,很容易貼上去,撕下來時也不會把紙面撕破,不是很方便嗎?
男性攝護腺, 陽痿怎麼辦, 藥品專欄, 早洩怎麼辦, 提高性能力, 男女性心理
膠帶的特性
一般的膠帶,如果依用途區分,可分為日常使用工業用和醫療用三種。這些膠帶的構造大同小異,通常包括基材和黏膠兩部分。基材依據樣品的特性,可能是聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚酯(PET)或聚亞醯胺(PI)膜,某些特殊用途的膠帶,也會用金屬膜,如銅、鋁等為基材。在這些基材上面,塗上黏膠即成為膠帶。
一般常用的黏膠稱為感壓膠,因為在使用時,通常用手一壓或利用其他的加壓方式就可以把膠帶和物品黏接在一起了。常用的膠系有壓克力、環氧樹脂及聚亞醯胺系統,大致上是把膠配成液體,然後塗到基材上面而製成膠帶。
膠帶的種類非常多,因為功能性不同,再配合實際上的需求,因此產生了各種不同用途的膠帶。然而黏著性仍然是這些膠帶最基本的要求,至於其他的特性,因目的不同,而有各種不同的要求。在此,舉幾項較特殊的性質略做說明。
全世界的膠帶用量非常大,而且種類繁多,所以有效率地生產各種性質不同的膠帶,成為膠帶製造商是否具有競爭力的關鍵之一。生產一捲好的膠帶,需要靠配料、塗布、乾燥、基材運送四大流程精確的配合。
配料為第一階段的工作。所謂配料,是配料專家(通常是化學家)依據膠帶所需要的特性,選擇合適的化學藥品,經過各項實驗、測試,達到膠帶設定的目標後,再把各項化學品的組合(通常稱為配方)交給技術部門,進行大量生產的試驗(在實驗室做出10公克和由生產單位做出十噸的塗料,方法可不是完全一樣的!),可行後即開始量產。
配料之後,第二個步驟就是塗布,如何把塗料塗到一捲拉動速度相當快(一分鐘幾千公尺都有可能)的基材上,不僅要十分均勻,而且不能有其他缺陷,塗布的技術就成了重要的關鍵。利用塗布模具,把塗液層轉換成薄而均勻的液膜塗於基材上,就能夠達到上述要求。
一般我們看到的膠帶,大概是幾公分寬、幾公尺長捲在一起,但是從生產的角度來看,一定是先做成一大捲,可能一、兩公尺寬,幾千公尺長,然後再經分條切割,包裝成顧客見到的形式,這樣才有效率。幾千公尺長的基材,要能放能收,而且要快放快收,收得還要整齊,絕非易事,必須要有很精細的操作控制系統才辦得到。
用「心」思考,每個人都有可能成為發明家
本篇文章簡單介紹了什麼是膠帶,膠帶有什麼功能,膠帶發展的兩個重要故事和如何生產膠帶。文中二個故事告訴我們,膠帶的出現,來自於生活上的需求,它讓生活更方便。從這個角度來看,任何人只要用心思考,都可能發明一個具有特殊功能的膠帶。但是從生產的角度來看,化學、化工、電機、機械、自動控制、工業工程、品質控制各方面的專才都不能少,經由各種專業人才的精密分工,才能有效率地生產出一項成功的商品,這也是未來產業發展的一個模式。
援引點畫的繪畫方式,搭配現代科技對噴印墨滴的調控技術,噴墨技術的發展促成彩色列印的普及化,讓彩色圖像不再是昂貴稀有的奢侈品。
想像力是人類文明中藝術與科學的原動力,人類不是唯一有想像力的生物,卻是唯一可以把自己的想像用語言、文字、繪畫表達出來的生物。我們用筆將想像的情景繪聲繪影地記錄下來,便成為流傳後世的故事和傳說;假如我們是將想像的事物畫出來,則有可能成為流傳後世的藝術畫作。
早在距今約兩萬年前,也就是舊石器時代的晚期,就出現了已知最早的繪畫藝術。在人類袓先居住過的洞穴岩壁上,已有生動的動物圖像出現。該圖顯示鹿和馬以生動的姿態奔馳在草原上,一旁的獵人手持弓箭進行狩獵圍捕。此圖只是用黑色的線條勾描出圖像,另有一些圖像已配合色彩鮮艷的泥土進行著色。這些壁畫都生氣淋漓、栩栩如生,洋溢著旺盛的生命力。
隨著文明的演進,陸續有各式各樣的美術創作出現,如西方的油畫和中國的水墨畫,透過畫筆和畫家的巧思,為人類文明留下許多不朽的藝術經典作品。
西方藝術家喬治(Georges Seurat)在一八八四年以點畫方式畫出一幅很特別的畫作〈A Sunday on LaGrande Jatte〉。以往熟知的畫,包括油墨和水墨畫,都是用畫筆把顏色塗布混合成想要的線條和圖案,圖形是透過色料大面積的混合而產生。而喬治則是利用完全不同的概念進行繪畫創作,將眾多單一顏色的點畫在油畫布上組合成彩色圖像,由墨點組成畫面上的點、線、面。顏色的產生則是用距離很近的兩個色點,因為人眼的視覺混合效果產生第三種色點效果,所以有些畫評家將其稱為模糊藝術。
觀察此圖,我們很難辨別出單一的色點,觀賞者見到的是一幅生動的彩色圖像,這種點畫創造可視為今日噴墨印表機彩色列印技術的鼻祖。目前以噴墨印表機印出的彩色圖形,也是由黃、洋紅、藍、黑四色墨點以與點畫類似的原理組合而成的。
早期喬治的畫作是利用人工逐點點繪而成,要完成一幅畫作,須點上數以萬計的彩點組合成各種構思的圖像,繪圖所需的時間相當長。而透過彩色噴墨技術,可有效縮短繪圖所需的時間,並提高列印影像的解析度與色階數。
早期的繪畫畫作須透過畫家的巧手完成,要臨摹一幅畫作也需要相當長的時間。現今在影像掃描輸入、影像處理、影像儲存、噴墨列印等技術的配合下,可以在短時間內完成大量且品質精良的圖形列印。
噴墨的列印方式可分為連續式及非連續式兩種,而非連續式的列印方式又可依墨水噴出動力機構的不同,分為熱氣泡式及壓電式兩種。
將熱氣泡式噴墨頭微結構放大,可發現墨水底下有一熱電阻,在幾微秒內即可迅速加熱達攝氏350~450度,而使水氣化產生微氣泡,因體積膨脹而將原來空間中的墨水擠出於噴孔外。此時加熱片又迅速冷卻使氣泡破裂,原擠出於噴孔外的墨水受到氣泡破裂力量的牽引而形成墨滴,當墨滴噴出飛行至基材上時,便在基材上形成墨點。而墨水則透過連通噴墨區與儲墨區的流道持續流入補充,每噴出一個墨滴都是上述流程協同運作的結果。
這種機構的噴墨速率每秒可達三千至八千滴,目前甚至可達一萬兩千滴,表示每秒鐘可完成數千至數萬次加熱、噴墨、供墨的循環動作。以此與喬治點畫的繪畫方式相較,噴墨列印方式可以在短時間內完成大量且品質精良的圖形列印。
壓電噴墨技術則以EPSON自行研發的微針點壓電噴墨技術為代表,這種技術的關鍵在於晶體,晶體具有壓電特性,當晶體通電時會產生膨脹的現象。EPSON便利用晶體本身的特性,以多層壓電波穩定控制施於晶體上的電壓,晶體產生膨脹將墨水噴出,當通電停止時便將墨水拉回。正因為可精準控制電壓,所以墨點本身的產生速率、大小都可以精準地控制。
影響噴墨列印品質的因素包括墨點大小、解析度高低、色階數多寡、噴墨電控技術和色彩轉換技術等,但以墨點大小、解析度高低及色彩數目最重要。列印品質的最重要關鍵因素之一是在墨點,墨點越小,排列越細密,能呈現的影像越清晰,當然提升列印解析度,色彩的層次表現也會更真實。
墨點與傳統網版印刷的網點類似,網點越大,列印的解析度便相對降低,所能呈現的色相也就越差。以目前的彩色噴墨印表機而言,EPSON推出的Stylus Photo 750的墨點僅僅是6 pL,每1 pL 表示 10-12公升。而Stylus Color 900則將墨點縮小至3 pL,更可有效提升列印的品質。
對於使用者而言,單純的黑白文件列印往往感受不到墨點大小的影響。但若要列印彩色的圖形,就可以發覺如髮絲、樹蔭等細微處,細微的墨點表現便舉足輕重。
隨著電腦的數位影像系統逐漸成熟,用噴墨印表機列印相片已經不再是夢想,但是正因為噴墨印表機都有網點,所以必須用非常細小的墨點搭配高解析度。噴墨印表機噴出的墨點越細小,點與點之間的距離相對減少,則可以呈現出的品質會越好。從噴墨印表機的觀點來說,墨點的大小決定了印表機的解析度,相同地,它也決定了印表機的色階程度。
噴墨印表機的所有色彩都是以墨點交錯堆砌而成,也就是說,墨水在經由噴嘴噴出後,會以覆蓋的方式混合出使用者需要的顏色。在相同的區間內,墨點越小,則連續性越高。透過這種方式,列印的解析度也就相對提高許多。
對於這種必須調製的色彩而言,墨點大小的影響就相當顯著。對於墨點大的印表機,觀察到的顏色飽和度不高、層次感也不足。色階噴墨技術,就是HP為了提升印表機的顏色飽和度和層次感所研發的一種技術。使用這種技術的印表機,每一色噴頭可以有多階的層次變化,而且可以相互混色在同一墨點上,透過每個顏色彼此的層次加以組合後,可以產生的顏色變化比傳統噴墨印表機多上好幾倍。
目前比較高階的機種,採用的多色階噴墨技術,將色階技術的真諦發揮到淋漓盡致。藍、洋紅、黃三色墨水各可以有從不噴到噴16滴總共17種的變化,相互組合後可以達到4,913的超高色階數,這表示在單一墨點上可以有4,913種顏色變化。而且不需使用高解析度技術,即可表現相片的連續色調。為了達到多色階噴墨技術的要求,墨水與噴頭必須配合以具有調整控制墨滴的能力,才能夠控制顏色的層次與混合。
列印品質最基本的要求,包括控制列印墨點、線寬、列印混色、毛邊、色域、色強度、墨乾速率、耐水性及耐磨性等。另外必須考慮墨水與墨匣的化學相容性,墨水必須不溶出墨匣以免造成噴墨不穩,不腐蝕墨匣以使不漏墨,且不影響噴墨機制。因此由技術觀點來看,墨水與墨匣的共同開發也是研製優良噴墨產品的最佳途徑。
我國在相關方面的研究亦有投入,如工研院光電所已移轉HP相容墨匣技術予業界,現正輔導合作廠商研發全新的Canon、Epson相容墨匣。工研院化工所有多年研製噴墨墨水與噴墨用紙的經驗,同時與工研院光電所間有密切的合作關係。
透過墨水與墨匣間上下游合作關係所建立的完整研發團隊,若針對墨匣材質、墨匣內墨水流道設計、墨水特性量測與配方調整等進行研發,發揮墨水與墨匣的最佳特性,應可以大幅提升產品開發成功的機率。
幼年時的一場意外,奪走他的視力,但無阻於他的熱情。他為盲人設計出一套點字法,解開盲人難以念書的枷鎖,他短暫的一生,成為普世千萬盲人的祝福,他被認為是在盲人教育史上,貢獻最大的一位。
意外的傷害
一八○九年一月四日,布萊爾(Louis Braille)生於法國巴黎郊外的小鎮古普伯雷(Coupvray)。他的父親是個馬具工人,這是一份世襲的職業,將堅硬的牛皮加工製成馬鞍與繩索。當時搬運、耕田、驛馬車與騎兵隊都用到馬,馬的不同用途都需要不同的馬具。他的母親來自農家,刻苦耐勞,善於種植各樣的蔬菜與果樹,布萊爾在晚年時寫道:「至今依然難忘母親所種葡萄樹開花時的淡香。」他有兩個姊姊與一個哥哥。
布萊爾三歲時,有一天,他獨自進到父親的工作房,在製革的工具邊玩耍,不慎將固定牛皮的錐針刺入右眼。父母親聽到孩子的慘叫聲,急忙奔入工具房,孩子已經血流滿面。
那時,拿破崙的軍隊剛好經過鎮上,他的父母急忙將孩子帶給軍醫看,軍醫替孩子止血後,在他的兩眼塗上草藥膏,又上繃帶。軍醫說:「這種草藥膏從羅馬時代用到現在,非常有效。」幾天後,母親取下孩子的繃帶,發現孩子不僅受傷的右眼瞎了,左眼受到感染也瞎了。布萊爾後來寫道:「我從三歲以後就全盲,我依稀記得藍天的樣子,但是我不知道媽媽的長相,這是我一生最遺憾的事。」
學習識字
他的父母親非常地難過,總覺得孩子成為盲人,與他們的疏忽有關。但這對夫妻決定走出自責,要盡其所能地教育這個孩子。首先布萊爾的父親以製造馬具的巧藝,在木頭上彫刻出文字的形狀,他們將客廳的牆壁空出,在上面釘著木雕的字母,讓孩子一邊摸木頭的形狀,一邊識字。同時,要他學習觸摸皮革,他後來寫道:「觸摸的敏銳能力是可以增進的,我從小就學習由皮革表皮的細柔度,判斷加工的程度,父親也教我刷皮革。我邊刷邊摸,知道皮革會愈刷愈光滑。」
母親教他擺自己的椅子,每天整理自己的床,他逐漸有自己的方位感,愈來愈有信心面對黑暗的世界。後來,家裡用餐時擺設盤子、碗、湯匙、叉子的工作都交給他,這期間,他摔破了許多碗盤,他的母親說:「不用道歉,家裡還有許多碗盤,再拿來擺。」他後來寫道:「盲人不用別人可憐他們,也不用別人自覺虧欠他們,盲人需要別人像正常人一樣教育他們。」
在黑暗裡飛翔
他逐漸長大,漸漸體會自己與別的孩子不同,例如沒有小孩找他玩捉迷藏,當他開始覺得難過時,他的母親對他說:「有一種動物叫蝙蝠,牠們什麼也看不見,但是牠們一邊飛行,一邊發出聲音,由聲音的回聲判斷前面是什麼,結果蝙蝠成為全世界最靈敏的動物。」他的母親牽著他的手,帶他走遍鎮上的每個角落,告訴他馬車聲多的地方是馬路,人聲嘈雜的地方是市場,悅耳的鐘聲來自教堂……他像蝙蝠一樣學習用耳朵聞聲判位。
當鄰居的孩子們進入小學時,布萊爾沒有進小學的機會,當時的學校不收盲生。他經常坐在家門口,聽路上行人的聲音,猜測經過的人是誰,並與他們打招呼。他後來寫下這一段有趣的經驗:「馬車夫經過時,總傳來清楚的馬蹄聲;農夫牽牛經過時,牛蹄的聲音與馬蹄的聲音不同;有位先生,經常咳嗽,甚至他不咳嗽時,喉嚨也會咕嚕作響;有一個人,他總是一邊走路一邊吹口哨;有一個人走路時腳步一腳重一腳輕……辨認這些聲音是何等的容易,與他們打招呼並不困難。」他的友善,獲得鎮民的喜愛。
主動學習的孩子
鎮上保祿易(Jacques Palluy)神父看到這麼好的孩子卻沒去受教育,他向布萊爾的父母親說道:「這孩子失學,是人才的浪費。」神父每星期來家裡讀書給他聽,但是長期下去,也不是辦法,他牽著孩子的手到鎮上的小學,請求年輕的新任校長比契雷特(Antoine Becheret)收這個學生。老神父一再地拜託,校長只好破例收下這名盲生。
由於盲生沒有課本,學習完全靠聽覺,所以老師要非常有耐心地一遍又一遍重覆地唸,要扶著學生的手一遍又一遍地書寫,布萊爾後來寫道:「老師的耐心是擴展盲生學習界限的要素,但是經過這些反覆練習的過程,手的觸覺會愈來愈敏銳,記憶力會愈來愈好,知道如何集中精神去學習,而且會愈來愈有信心。」有次,輪到布萊爾負責提水的值日生工作,他到教室旁邊的一口水井提水,剛開始時走路不穩,水自桶中潑出來,他自動回到井邊再加水,一而再地自我訓練,直到水不再潑出。
老師非常喜歡布萊爾,這孩子對知識的學習非常主動,但是學校裡沒有盲生用的書籍,擁有盲人書籍的只有在巴黎的「皇家青少年盲人學校」,這是全世界的第一所盲生學校,由「盲人教育之父」郝毅(Valentin Hauy, 1745-1822)所創。
盲人教育的起源
在十八世紀以前,盲人幾乎是乞丐的代名詞,他們成群地蹲坐在馬路旁待人救濟。盲人被視為懶人或被上天懲罰的人,只有少數富有家庭的盲人,能受教育。此外,大多數的盲人只能流落街頭,或被收養在收容所。
郝毅是個信仰虔誠的人,年輕時受教於巴黎大學,專攻語言翻譯。畢業後,他在貿易事務所為商人將法文譯成其他的文字,以及負責法國國王亨利十四世的翻譯事務,後因表現優異而升任為Breau Academique d'Ecriture的翻譯學教授,他被視為法國翻譯學的權威。在他事業正值巔峰之際,遇到一件事,使他後半生顛沛流離,幾乎成為亡命之徒。
一七七一年,郝毅參加一場音樂劇,劇中有12個盲人充當小丑,讓觀眾嘲笑取樂,目睹如此毫無人道地羞辱盲人,令他深感憤怒,他決定為盲人設立一所學校教育他們,使他們能夠自力更生,在社會中重獲尊嚴。但是在過去,只有盲人收容所,沒有盲人學校,他知道這種想法不易獲得社會的支持,因此他開始存錢。
第一所盲人學校的設立
幾年後,有一天郝毅經過一間教會,看到路邊蹲著一個盲人乞丐,就給他一枚銀幣,那個乞丐用手一摸銀幣,就說:「先生,你給的錢太多了,我只需一枚小幣。」郝毅發現這位盲人用手一摸凸出的地方,就知道這枚錢的幣值,因此開始思索,為什麼不將這種凸出印鑄用在文字印刷,用來教育盲人識字呢?而且這個盲人心地善良、並不貪多。
郝毅將這名乞丐接到家裡,支持他的生活費用,並教他念書。這位盲人當時17歲,名叫雷斯爾(Francois Lesueur),他成為普世第一位盲人學生。前來求學的盲人愈來愈多,一七八四年,郝毅成立「皇家青少年盲人學校」。
一八○六年,因著信仰的緣故,郝毅被法國的革命政府通緝,他連夜逃到普魯士,又在該地成立一所盲人學校。不久普法戰爭開打,他逃到俄羅斯,在該地成立一所盲人學校。因著逃亡,郝毅建立了德國與俄國的第一所盲人學校。
郝毅流亡後,巴黎盲人學校遭到解散。到了拿破崙時代,政府才以一間中世紀的修道院,成立「皇家青少年盲人學校」,學生限70名。入校的資格非常嚴苛,只收資質特優的盲生。
年紀最小的新生
起初布萊爾的父母捨不得他離家,孩子在家裡有很好的照顧,且鎮上的人都喜歡他,為何需要前往巴黎的盲人學校就讀呢?保祿易神父與比契雷特老師卻力勸:「盲生只有受教育,才有回到社會的機會。」布萊爾一聽有專為盲人設立的學校,臉孔立刻流露出他心裡的渴望,他的父母知道孩子的期待。布萊爾後來寫道:「我雖然眼不能見,卻擁有家人最多的愛。」
一八一八年十月,他的父母親向皇家青少年盲人學校提出申請,除了保祿易神父與比契雷特老師的推薦函外,連鎮長都為他推薦。隔年一月四日,布萊爾獲得入學許可,他的父親在二月十五日,帶他坐了四小時的驛馬車,前往報到。他的學號是70號,是學校裡年紀最小的學生。
依照學校的規定,所有的盲生都要住校,父親離去後,布萊爾非常想家,夜裡在床上哭泣,鄰床的同學高第爾(Gabriel Gauthier)遞給他一條手帕,安慰他說:「我剛來的時候也曾哭過,明天上午就會好多了。」後來倆人成為終生摯友,一同為盲人教育奮鬥。
盲人教育的瓶頸
盲校的課程有語文學、數學、歷史、地理與音樂課。語文學的課最重,學生要花許多時間學習用手觸摸凸出的印刷字體,辨認字母。有些字母,如A,很易辨認,但是B與R,O與Q,I與T,就不易辨認,尤其摸久之後,字模的邊緣會逐漸剝蝕,字型模糊,不易用手的觸覺區分。冬天時,學生冷得手指僵硬,更失去觸摸的靈敏性。
為了便於盲人用手觸摸字型,要用厚紙板印刷,方能印出凸出的字體,加上字體很大,因此書本又大又厚,平均每本書約有九公斤重。每次取書來讀,需要兩、三個學生才搬得動。
當時該校是法國盲生的教育中心,但是圖書館裡的書只有八本,而且每一本都非常昂貴,每印一本書都需要校長四處籌款。為了省錢、省事,給盲生閱讀的書籍非常少,教育的方式仍是老師一句一句地口述給高年級的學生聽,高年級學生背誦後,再一句句地口述給低年級的學生聽。學習的方式是這麼困難,學生們卻拚命地學,他們知道若學不成,就得到街頭當乞丐。教育能重拾盲人的自尊,但是盲人教育依然原始落後。
音樂的教育
布萊爾最喜愛音樂課,他在學校主修管風琴,他後來寫道:「音樂是流洩在空氣中的文字,是一般人無法看到的,盲人卻能更敏銳地感受到。」他特別喜愛海頓的鋼琴曲,當時有位著名的管風琴家伯葛女士(Madame van der Burgh)特別欣賞布萊爾與高爾第,伯葛女士認為演奏家是適合盲人的高貴工作,每星期固定到盲校指導他們。一八二○年,他們已在教堂為詩班伴奏。
一八二一年,布萊爾在盲校每科的考試都得第一名,高爾第緊跟其後。同年,新校長比格尼爾(Andre Pignier)博士上任,他立刻發現盲生中有許多學習天才,只是沒有被外界發掘,他向政府爭取更多的教育經費,他提出:「教育是國家首要的責任,即使國家財政不穩定,教育經費也應優先。」他也認為:「讓盲生接觸更多的外面世界,是盲人教育重要的部分。」
戶外教學
比格尼爾教學生使用手杖,聞聲判位,再帶全校學生到戶外教學。他常帶他們去森林聽蟲鳴鳥叫,到花園聞花草芬芳,到空曠的地方呼吸清新空氣,到科學博物館觸摸生物標本,他鼓勵學生有個人的收藏–尤其是石頭。他也請手工藝者來學校開設手工編織的課程,他認為盲人雙手靈敏,日後能成為編織的巧匠,增加獲得好工作的機會。
同年八月二十一日,郝毅回到他所建立的盲校,全校師生列隊歌唱歡迎他。郝毅感動得邊走邊哭,他與每位盲生握手,他說:「這些歌聲是給上帝的。」一個月後,郝毅病逝,他臨終前說:「我把一生最好的部分都給了盲生。」他不知道在列隊歡迎中的一個男孩,將持續他的這一棒,將盲人教育傳到全世界。
軍中指令
不久,比格尼爾校長邀請巴比爾(Charles Barbier)到校訪問,巴比爾曾經在拿破崙的步兵軍團當指揮官。當時指揮官常將指令寫在紙上傳與下屬,在白天時,這些指令容易閱讀,在黑夜時就不易閱讀。有一晚,法軍正與敵方對陣時,有一個士兵看不清指令,點燈觀看,對方一看見燈光忽然自黑夜中亮起,就以燈亮之處為靶子,往那邊炮轟,後來那名士兵以「洩露行蹤給敵方」的罪名,被判死刑。巴比爾深感難過,因為他覺得這名士兵的死與在黑夜中不易閱讀指令有關。
巴比爾開始研究夜間可以閱讀的指令,他用鵝毛筆的筆尖在厚紙板上點出凸點,這些凸點有兩排,凸點的位置代表發音時嘴巴的形狀,這樣士兵只需要用手觸摸就可以唸出指令。
他的同仁笑他是在寫「鴿子洞穴」,巴比爾卻愈來愈沈湎於這種語言符號的研究。戰後,他繼續發展他的符號系統,並在一八一九年前往巴黎皇家科學院發表,但是在座的科學家對此成果不感興趣。只有電學大師安培認為這可能成為幫助盲人閱讀的一大改革,並將巴比爾的夜間閱讀法推薦給盲人學校。
盲人的共鳴
布萊爾與高第爾首先前往學習,學會後再教給其他盲生。起初盲生非常高興,他們可以用此法快速地彼此書寫溝通,而且科學院也出錢資助新式的巴比爾符號印刷書籍。不久,盲生即發現這套閱讀系統有不少缺點,例如無法表示同音異義字,無法表示標點符號,無法區分輕重音等,因此在短句時問題不大,但是在長句子的表達上就很困難。盲生向巴比爾反應,巴比爾卻認為盲生沒有好好學就抱怨,是不知感恩的行為。
比格尼爾支持盲生,他寫道:「巴比爾對自己的方法太自滿,以致聽不進盲人真正的需求,他不能用軍人在黑夜裡溝通的簡短句子,去代表盲人心靈所要表達的內容。盲人教育的關鍵,是必須完全進入盲人的感覺與需求裡,才能真正地幫助他們。」
六點點字法
布萊爾知道盲人學習閱讀的障礙在哪裡,他經常拿支鵝毛筆,用筆尖在紙上打洞,研究如何讓同學更方便閱讀。一八二四年夏天,學校放暑假,他回到家中,大部分的時間他都坐在鎮上教堂的青草地上,辛勤地在厚紙板上打洞。暑假後,他回到學校,立刻與高第爾分享他自創的「六點」(six dots)點字法,他們並未料到,這是盲人教育史上最大的改革–讓盲人能以簡潔、便利的方法書寫與閱讀。
這是全新的思考,他用六個點在兩列直線排列上的相對位置,去表示字母、數字與標點符號。而且六點涵蓋的面積只有一平方公分,只要用食指觸摸就可以判讀。這麼重大的發明,竟是來自一個15歲的少年。
高第爾在一天之內,就學會了「六點」點字法,他認為用鵝毛筆尖點字,不易控制凸字的大小、粗細,就設計裝配了一臺「點字機」,能夠打出相同大小的凸點,這是盲人教育史上的第一臺「輔具」。
盲人的文字
有了點字法與點字機,他們倆人開始教導其他的同學。不久,比格尼爾校長發現學生四處都在傳紙板。布萊爾向校長解釋,他們是在紙板上點字溝通。校長隨即取書唸了一段,布萊爾邊聽邊點字,校長唸完後,布萊爾立刻覆唸一遍,校長聽後大為讚賞,並說道:「這是第一次,藉由布萊爾點字法,盲人閱讀的速度與明眼人一樣的迅速。」
他立刻寫信給內政部,邀請官員來看盲生所發展出的點字閱讀,官員回函行程已滿,抽不出時間前往,校長又寫信給一些有錢的人,請求資助印刷新式點字的書籍,當時正值法國經濟不景氣,所有的信都石沈大海,了無回音。
一八二五年的冬天似乎特別漫長,來自北海的寒風直吹盲校破舊的窗戶,內政部卻以經費短絀,停止盲校裡夜間煤油的供應。夜間,盲生提早上床,在被窩裡禦寒,但是盲生學習布萊爾點字法的熱情更為旺盛,高第爾寫道:「似乎只有上帝知道,盲人是何等地期待能在紙上表達出他們心中深刻的思考與感情。」
逆境裡的祝福
一八二六年,布萊爾與高第爾自盲校畢業,學校立刻聘請他們倆人留校擔任老師。布萊爾教文法、歷史、地理、代數與鋼琴,他也開始研究以點字法表示音符。
他在開學時對新生致詞,題目是〈成為盲人的幸運事〉。他說道:「我們在年幼時就看不見,這是一件幸運的事,因為人年紀愈大才愈看不見,就愈難適應。隨著成長,我們卻愈能適應失明,體會失明只是有一點不方便、並非苦難。許多人愈到晚年視力愈差,心裡就愈沈重,但我們沒有這種問題,早在年少時期,我們已能挑起看不見的重擔。我們不會因為看不見,就從這個世界退縮,不會因為別人的忽視,而自暴自棄,我們不想成為眾人憐恤的對象,而向人祈求。我們要努力學習,方能與眾人一致,願你們從年幼就了解知識的重要,而我的任務是竭盡所能地讓你們達到這目的。我相信全能的上帝,祂創造天地,祂創造可見的,也創造看不見的。」
為了改善盲校環境,校長向內政部申請遷校,一八二八年,巴黎醫學會派人來視察盲校的衛生狀況,發現屋況老舊,污濁的空氣在學校內處處可聞,視察小組提出:「此處環境已不適合孩子居住與學習。」但是政府又以財政困難,拖延執行,有人譏笑再提申請也無濟於事,因為「你們既然看不見世界,世界也看不見你們。」
父親最後的勉勵
雖然外界反應冷淡,布萊爾的點字改革仍然持續地進行。一八二九年,他以四個點在空間的分布,表示音樂八個主要音,從此盲人可以閱讀歌譜,而且可以自己作曲。
一八三一年,布萊爾的父親病逝,他給布萊爾的遺言是:「我以你為榮,因為你幫助了許多人。」父親過世後,家裡的經濟陷入困境,布萊爾只好離開教職,在各教堂擔任巡迴管風琴師,賺錢支持家計。兩年後,家庭經濟獲得改善,他又回到盲校當老師,這時學校出版《盲人在語言書寫、詠吟與樂曲撰寫的點字法》,這是盲人教育史上第一本點字法的書籍,這書有32頁,作者是布萊爾。
與時間競步
這本書出版後,在社會上並沒有引起什麼回應,關鍵在於一般人的偏見,認為:「盲人發現的方法了無貢獻,只有明眼人可以幫助盲人,盲人若使用盲人的方法,將回到更深的黑暗中。」一八三五年,布萊爾咳到吐出血來,醫生判斷是肺結核,肺結核在當時是絕症,他知道自己的時日不多了,更加緊教育盲生點字法。
校長請他回鄉靜養,他身體略為復原後,又返校教書。一八三九年,奧地利皇家請他前往皇宮教導盲人,並提供更好的環境、待遇與出名的機會,他寫信婉拒,寫道:「身為一個經過苦難的人,我期待與相似背景的學生分享,讓學生學會點字與閱讀,對我就是莫大的榮譽。」
一八四一年,盲校更換新校長杜弗(P. -A. Dufau)。杜弗校長對於布萊爾非常不友善,他下令搬出舊有的大本書籍,並禁止使用點字法,盲生大大地抗議。杜弗甚至把布萊爾點字的課本丟入火爐裡燒掉,布萊爾安撫學生:「在爭執中需要有人讓步才有和平,願我們是讓步犧牲的一方。」杜弗卻不如此想,他將布萊爾開除,並且下令不得有人再提這個名字。
優秀的督學
布萊爾離去後,學生抗爭得更厲害,不斷地有學生被處罰。這引起該區教育督學高迪特(Joseph Gaudet)的注意,他與被處罰的學生交談後,決定自己學習布萊爾點字法。學會之後,他立刻知道這是盲人學習閱讀的最佳方法,他親自去遊說杜弗,並且將布萊爾聘回。
高迪特想出一個點子,他將盲校搬到更好的地方,為了慶祝新校落成,他舉辦「盲生使用凸點閱讀發表會」,邀請政府官員、貴族、記者、出版商等共襄盛會,並在邀請卡上印著「限關心盲人教育的慈善人士參加」。
成功的發表會
一八四四年二月二十二日,發表會盛大舉行,會場冠蓋雲集。最後重頭戲上場了,杜弗校長與一個女盲生上臺,全場安靜,杜弗取出一本書快速朗讀,女孩用打孔機迅速打點,杜弗讀一段後,把書本合起來,女孩用手觸摸打孔紙,把校長剛剛唸的又重新覆誦。女孩唸完後,來賓大聲鼓噪,噓聲四起,他們認為這是事先串通好的騙人把戲,有些來賓甚至要憤而離席。
杜弗請觀眾安靜,他請抗議最大聲的一位觀眾上臺,請他自盲生中任選二位,一位上臺,一位站到大廳外面。再請這位觀眾任挑一本書,選出其中的一段唸出,臺上的盲生立刻邊聽邊打凸洞。那位觀眾朗誦一段後,立刻將外面的學生帶回大廳,這位盲生上臺,用手觸摸凸點,清清楚楚地將全文唸出。唸完後,觀眾席上一片寂靜,臺下的盲生一個個地掉下淚來,這一場聚會終於洗刷了他們的冤屈,忽然掌聲四起,所有的來賓擁上前去與杜弗握手,祝賀他教育成功。
收穫的日子
這一天是盲人教育史上的轉捩點,布萊爾點字法的書籍如雪片般地印出,這些教材,布萊爾除了用來教學生以外,也教路邊的盲人乞丐、礦坑裡的盲人礦工,掃煙囪的盲人工人,雜耍團的盲人小丑等,這些人學會後,又立刻教給其他的盲人。閱讀的喜悅,如火燒般地傳到社會各角落,許多失明的乞丐、礦工、工人到學校向他道謝,他們淚流雙頰,布萊爾的回應是:「教育盲人是上帝給我的責任與義務。」他轉而主編盲人教育的期刊《盲人的教師》(Teacher of the Blind),並出版聖經的盲人點字版。
一八四八年,他的身體逐漸衰弱,他寫信給母親:「這是一個收割的日子,是那麼美好,過去長期的期待都是值得的。但今天似乎稍冷些,又是陰天,所以媽媽最好留在家裡。我在這裡也沒有出去,屋外有些人在雪中慶祝法國又進入新共和時期,我很快樂,靜靜地在屋裡,傾聽他們燃放鞭炮的聲音。我們必須繼續勇敢地走下去,我期待再見您,因此我會度過這冬天,以便在見面時,分享更多的喜悅。」
完成任務
一八五一年十二月,許多學生來感謝他,他說道:「上帝恩待我,何等的喜樂,使我的一生能為盲人有些貢獻。我終於知道,失明對我的心靈是何等的祝福,所以親愛的朋友,讓我們訴說上帝為我們所做的。」
他病逝於一八五二年一月六日,臨終前他說:「我相信我在地上的任務已經完成了,從此,再也沒有什麼讓我掛心的了。我祈求上帝引我回家,過去我可能說得不夠大聲,但這一次上帝聽了我的禱告。」那一天,許許多多的盲人都失聲痛哭。
布萊爾生前沒有看到:
一八五四年,布萊爾點字法成為盲人公定的世界通用文字;一八六八年,阿米鐵吉(Thomas Rhodes Armitage, 1824-1890)成立皇家國際協會(Royal National Institute),推動普世盲人閱讀運動;豪斯門(Baron George Haussmann, 1809-1901)推動無障礙空間與導盲道路;一八七四年,美國長老會牧師莫里(William Moore)前往北京,成立中國第一間盲人學校。一九三一年,國際獅子會推動白色盲杖為國際盲人行路工具標誌;一九三四年,成立導盲犬協會;一九四六年,臺灣以布萊爾點字法點寫注音符號;一九五二年,著名的盲人文學家海倫‧凱勒(Helen Keller, 1880-1968)說:「上帝將路易斯‧布萊爾賜給盲人。」
迄今,全世界至少有四千萬個盲人深受其惠,盲人中也出了許多傑出的科學家、文學家與音樂家。法國最大的影響力,不是拿破崙建立的帝國,而是布萊爾在普世的影響力。
深度閱讀
「臺北101」金融大樓上梁,刷新「世界第一高」紀錄。在環太平洋地震帶上建構超高大樓,「結構控制系統」正是提供結構的「安全性」與「舒適性」,這兩項訴求不可或缺的幕後功臣。
浩瀚的宇宙中,能量無所不在。地球板塊的推擠與地下能量的釋放,使渺小的生靈剎那間灰飛煙滅,流離失所。在一次次大自然的「震撼教育」中,我們經歷了「九二一」的創傷,領悟到為了保障生命的安全,除了要強化結構物本身的架構韌性外,還可以加裝「隔震」與「消能」的輔助器具,提升建築物的耐震性,在災難發生時維持結構的強韌,或是延遲建築物坍塌的時間,將損失降到最低。
除了地震的破壞力,強風也使高聳雲霄的超高大樓產生搖晃,身處其間,可能會讓人「暈船」。當然地震時,柱狀外形更容易產生鐘擺效應,一旦位移超過了臨界點,就會使結構受損。為了使「玉樹臨風穩如山」,增加安全性與舒適性,「結構控制系統」已逐漸形成高樓建築不可或缺的配備,透過多樣的阻尼器(damper)達到「消能」與「隔震」的目的。常見的消能裝置透過變形能或熱能,來轉移或消減地震的能量,藉以減少對結構本身的傷害。就功能上可區分為主動、被動、半主動三種型態。
讓堅硬的建築物產生塑性
簡單地說,「結構控制系統」就是建築物的避震器,原理就如同汽車的避震器一樣,吸收能量減少震動,增加舒適性與安全性。「阻尼器」就是使堅硬的建築物產生塑性的工具,吸收能量並且減少與地震力正面的接觸與衝擊。我們可以把它安裝在樓層間,達到「消能」的目的,也可以安裝在基底,發揮「隔震」的效果。
這種概念源於地震頻繁的日本,最早是用石頭做基座,將房子「放置」在上面,一旦發生地震,利用基座與房子的隔離與相對位移,可以有效遞減地震的能量,使損害減至最低。地震瞬間的加速度力量,是破壞建築物最大的推手。為了吸收並削減它的能量,土木工程師們運用降伏鋼、黏彈性材料、黏性流體、孔徑流及滑動摩擦來達成目標。
現在我們可以主動地掌控情勢,運用電腦系統,測量及推算地震力以及風力對結構產生的影響,配置適當的「阻尼器」去消減能量。當這些外力來臨時,我們運用電力或是燃油去驅動這些裝置,發揮預期的功能。
經由電腦設定的「控制演算法」測量,一般小型結構,大約需要10千瓦的電力來驅動,而大型的結構,動輒需要數百萬瓦,要在地震發生的瞬間,供應那麼龐大的驅動力,真是驚人。當然為了要保持「驅動力」零故障,平日的維護保養絕不能有疏失,開銷自然龐大,裝置費用也十分昂貴。更讓人憂心的是,當地震瞬間能量超過原始設定數據時,這個主動控制裝置很可能會失效呢!
大樓裡抗風消能的鐘擺
高雄市地標東帝士大樓就是採用「主動質塊阻尼器」(active-mass-damper, AMD)來抗風,它像鐘擺般的質量塊裝置在第85層。因為是運用電力驅動,可以用80噸的重量,發揮八百噸的功能,所以在外型上比「臺北101」金融大樓的鐘擺(質量塊)小了許多,節省許多寶貴的空間。
再看看總高度達508公尺的「臺北101」金融大樓,在第87~92樓間,吊掛一顆680噸的大鋼球(質量塊),這個大鐘擺就是超高大樓抗風的主角。不同於高雄東帝士大樓的抗風裝置,它不用電力驅動,而是直接計算樓板重量來設計的,所以在外型上要壯碩許多,但是原理是一致的。它是運用物理慣性,當大樓搖晃時,這個懸吊的大鋼球當然也會擺動,當大樓向右擺動時,大鋼球會向左擺動,因為移動的方向正好相反,可以達到平衡的作用,減少結構的位移。
這個抗風裝置稱為調和質塊阻尼器(tuned-mass-damper, TMD),其中類似鐘擺的質量塊直徑5.5公尺,是由很多塊鋼板,經由精密計算,準確施工,像橫切西瓜般,一片片焊接成的實心鋼球。在施工時,先在四周鋼梁上架上一個碗狀承托架以及座托、斜撐,等到完成焊組後,鋼球直接以四組纜索懸空固定在第92層,下垂高度達22公尺,球體位於第87樓夾層。在鋼球下方裝置有斜撐及水平各八支油壓型阻尼器,用來控制鋼球擺動的幅度,避免它搖晃幅度太大,反而對結構造成傷害。未來這個大鋼球計畫漆成金色,在規劃為餐廳的第87樓用餐時,可以欣賞到它的「律動」喔!
如果要省錢,又要效果好,那麼可以選擇被動型結構控制系統。這種阻尼器通常都不需要維護,成本也較低廉,在興建過程中裝置在樓層間,可以一勞永逸。因為運用材質的日新月異,發展出多樣的面貌。目前比較常見的是黏彈性阻尼器(viscous-elastic-damper, VED)。
一九六九年,黏彈性阻尼器第一次使用於美國紐約市世界貿易中心,運用它來降低風力造成的側向位移,減低建築物的擺動。由10樓至110樓,每一層裝置有一百個阻尼器,位置在支撐樓板的桁架樑下,整棟建築物共置放一萬個阻尼器。
「黏」住地震能量確保安全
傳統上,黏彈性阻尼器大多以斜撐形式裝置在結構系統內,也就是建築物的梁柱間。它是一種局部性、離散性的消能裝置,藉由其中黏彈性的材質吸收地震能量轉化為熱能,減少對建築物結構的損害,而外層的「鋼材」也可以發揮韌性以及變型能來共同增加結構系統的勁度與強度。在造型上,經常以三角型、X型、圓柱型等模式呈現。
一九九四年,臺北捷運系統劍潭車站由於採用倒吊式建築工法,在懸吊式屋頂下裝置了八個黏彈性阻尼器,藉以守護車站在地震、強風暨行車晃動下,結構的安全與舒適。它的形狀是由數個較薄的黏彈性層附著在突出的鰭狀鋁金屬板上,藉由黏彈性材料所產生的熱能,來消散在風力作用下結構產生的動能。
卡車司機舒適的油壓座椅引發了科學家研發的興趣。嘗試運用油壓來改變阻尼器的強韌度,達到我們的需求。這種阻尼器通常也是以斜撐的方式裝置在建築物梁柱間,稱為斜撐式油壓型阻尼器。因為體積比較龐大,通常只有辦公大樓會選用。內湖科技園區臺新銀行大樓,在橫向及縱向面均可以看到它的身影。看起來就像放大的汽車避震器,因為裸露在外面,萬一發生問題,隨時可以檢修。下回經過時,可別以為那像「八字型」的兩根粗大鋼管是裝置藝術喔!
還有一種運用類似原理叫做「挫屈束制斜撐」阻尼器,臺北縣府大樓、板橋新站都是運用這種阻尼器來做為消能避震的工具。
一牆能兩用,制震靠得住
寸土寸金的住宅要裝置「結構控制系統」,當然要選擇外型美觀、節省空間、效果長遠的裝置,制震壁就符合上述的要件。
位於臺北東區鋼骨結構的高級住宅大廈就裝置了制震壁,並且成為銷售的賣點。制震壁裝置在上下樓層橫梁間,它是一種槽化的阻尼器,由一片內部鋼板及兩片外部鋼板所構成的U形結構,在內外鋼板間注入有若瀝青狀高黏性高分子的特殊物質。地震發生時,利用黏性物質的遲滯力與熱能轉換來消減地震能量,減緩建築物結構上的晃動,發揮制震效果,讓損失降至最低。
大直明水路一棟興建中的高級住宅,雖然是採用搖晃度比鋼骨小的RC結構,也在挑高的一樓短向面牆各加裝一片制震壁,藉以消減地震位移,增加結構安全係數。經過高級石材包覆後的「制震壁」,在外觀上完全不影響建築物整體的美觀。
隔靴搔癢,地震威力銳減
接下來我們把視線放到建築物的基底去,在那裡也有一些獨特的裝置,讓地震的力量有如隔靴搔癢,無法百分百施展威力。隔震型的「結構控制系統」大多裝設在建築物的基底,也就是上部結構與基礎間。運用橡膠、黏彈性材質,增加系統的自然振動周期,達到阻隔地震能量的效果。在地震的瞬間作用力下,減少上部結構的加速度,增加結構柔性位移量,再搭配阻尼器控制位移度。在型態上,可以採用摩擦型或是結合兩種隔震裝置的複合型,當然最好的是裝置磁流變消能器之類的智慧型裝置。
所謂磁流變消能器,是運用一種高科技的組合液體,由極微小的磁性懸浮物散布在礦物油或矽樹脂中所組成,只要運用微小的電力施加適當的磁場後,這些懸浮物就會串聯起來,由原來可以自由流動的液體,一變而為半固態的形式,配合電腦晶片的判讀,能夠在磁力作用下進行物理性質的改變,進而提升消能隔震的效果。
慈濟醫院新店分院擁有嚴密的隔震系統,主要運用鉛心橡膠支承墊同時搭配多項基底隔震設施,達到安全防護的目的。這種隔震系統也適用於古蹟、矮胖造型的體育館。如果房屋整棟遷移,也適用加裝。
另外一種隔震系統就像把房子放在一個碗上,房子可以在碗中前後左右柔性緩慢的滑動,但是不會破壞結構,摩擦單擺系統就是應用這種理論去達到隔震的目的,當然還要同時搭配適量的阻尼器來控制建築物滑動的範圍。它的缺點在於需要較大的空間來迴轉,通常較適用於局部隔震。例如臺北縣政府的資訊室,高科技的晶圓廠,藉此裝置確保電腦運作不會因為強震而中斷,珍貴的資料不會流失。故宮的國寶展示櫃也作了高標準的局部隔震裝置,以確保珍貴的先人遺產受到完善的保護。
以小搏大,半主動型奏功
我們了解主動型與被動型阻尼器都各有優缺點,截取兩者長處就是「半主動型控制系統」。它運用極微小的動力,去驅動「結構控制系統」中的樞紐,改變阻尼係數,而不是直接用動力去驅動整個「結構控制系統」,一般只需要數十瓦電力即可,所以通常一個汽車電池就可以搞定。
目前研發的有四種型式。摩擦型:運用電力控制樞紐的鬆緊。油壓型:運用電力控制孔洞的開或閉。油壓第二型,二段式控制蓄壓閥的開合。磁力型:以電磁感應的方式,可以隨心所欲地掌控「結構控制系統」中流體的軟硬度,在最短的時間內,達到預期的目標,效果最好,當然在費用上稍稍要高一些。
另外一種是結合主動與被動的混合控制。在結構物上分別安裝適當的黏彈性阻尼器與主動控制裝置。由於有阻尼器的協助,使主動控制器所需求的輸出能量可較單一裝設主動控制時要小。萬一地震威力太大,使主動控制失效時,仍有阻尼器作為第二道防線,確保結構物在地震力作用下的安全性。
神經網絡,掌控地震威力
智慧型控制系統已是未來的發展趨勢,科學家運用光纖量測器具有多點量測的優點,並且可以配合結構混合控制與類神經網路的訊號分析能力,發展出一個完美的結構控制系統。
光纖感測器具有高靈敏性、高耐蝕性、可撓性、細徑質輕、不受周圍環境雜訊干擾的特性,易於設計成分布式監測網路,利用網路直接傳輸量測資訊,並建立反應回饋系統,可以長期監測結構的安全性,也可以即時診斷警示。
產品規格化,守護你我他
由於臺灣位處地震帶,九二一大地震雖然已經過了四年,但是大自然摧枯拉朽的震撼,仍然深深震攝著人心,而它對整體社會的影響,至今仍未消散。我們不能改變地理位置,卻可以運用智慧來建構人身的安全。
目前臺灣並未將裝置「結構控制系統」規範於建築法規中,只有少數高價位建築物採用。如果未來可以將「結構控制系統」規格化,降低生產成本,穩定品質,相信將更具有商業競爭力,一旦普及化後,對你我生命的安全將更有保障。
常聽人說喝茶有益身心,卻聽不出個道理來。科學家潛心研究後發現,茶葉中的成分具有抑癌機制,或許不久之後還能找出喝茶可以瘦身減肥的證據呢。這下子不得了了,快來了解茶葉吧!
一九七二年,人們在湖南長沙馬王堆古墓中發現一位奇女子,她已長眠地下二千多年,皮膚富彈性、可注射,毛髮猶在,指趾紋路清晰,舉世罕見!經研究後獲知,此人在西元前一八六年約五十歲時過世,是西漢長沙國丞相的妻子,此外,另在陪伴她的眾多器物中又發現另一個驚喜–有箱茶葉在裡面!
喜歡喝茶的人都相信喝茶有益身心,在中國古籍中亦不乏與茶葉有關的記載,唯讓喝茶族感覺悵然若失的,則是至今尚未尋獲神農氏時代的喝茶證據。這箱茶葉不能算是大家心中最期待的證物,但是人們仍欣喜不已,因為這是古人喝茶超過二千年的證據,足以證明茶葉是個好東西,否則如何能夠綿延久遠,受寵至今。
更令人高興的是,臺大醫學院生化暨分子生物學研究所林仁混教授發現,茶葉中的多酚類物質,透過抑制細胞中脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,簡稱脂合酶或FAS)的表現,可能有抑制癌細胞生長、促進和擴散的效用。相關研究報告已發表在二○○三年十月的《藥理基因體學》(Pharmacogenomics)期刊中。
然而抑制脂合酶表現與防癌之間又有何關聯呢?一旦脂合酶表現量增加以後,會造成細胞中三酸甘油酯、酯化膽固醇及其他脂質的增加;而在多數癌細胞、脂肪組織、肝臟細胞的增生過程中,也都發現脂合酶表現量超過正常值的現象。所以抑制脂合酶表現,在防癌作用上具有正面意義。
綜合二十多年來與茶葉有關的生化與藥理研究可知,茶葉具有抗氧化、抗老化、抗致突變、抗致癌、癌症預防、抗發炎性、抗過敏性、降血脂、抗肥胖、降血壓、安神鎮定等作用,且其中多項均已獲得現代科學研究的支持。
從藥湯變成日常飲品
茶樹是山茶科,屬多年生常綠木本植物,野生茶樹高約五至七公尺,茶園裡的茶樹一般在1.5公尺左右。茶葉葉片呈橢圓形、有鋸齒,宜在春、秋季時採摘,種子可榨油,野生茶樹樹幹木質細密可作雕刻材料。至於茶樹的起源和原始產地及學名,學術界看法不一,較多學者認為:茶樹出現在距今六、七千萬年的中生代末期至新生代早期,原產地在中國。一九五○年時,植物學家錢崇澍根據國際命名及茶樹特性研究,將茶樹訂定學名為Camellia sinensis(L.)O. Kuntze,從此以後便確立了茶樹在植物分類學上的地位。
古書《神農本草》云:神農嚐百草,日遇七十二毒,得荼而解之。荼是茶的古字,到底茶葉如何解毒呢?由現代知識可知,茶葉中的氟、咖啡因、兒茶素類等成分具有消炎解毒功效,以此推測,或許在剛開始時人們把茶湯當成藥湯喝,後來發現茶湯具有保健功效,才把它當成日常飲品,至於這個轉變是從何時開始的則不可考。
其他古書如南宋《夢梁錄》中曾提到,人家每日不可缺者柴米油鹽醬醋酒茶,由此可知,茶湯已成為南宋人的生活「八」件事之一。後來「酒」被剔除,於元代雜劇《玉壺春》、《百茶亭》唱詞中出現「早晨開門七件事,柴米油鹽醬醋茶」,由此推知,茶湯在元代已深植民心,是一種日常飲品。
水沙連茶卻暑消脹
臺灣茶遠近馳名,我們是從何時開始種茶的呢?較多人認為是從清嘉慶十五年(一八一○年)一位廈門商人從大陸引進茶樹後開始的。目前栽種的茶樹以青心烏龍為主,其次是臺茶12號、青心大冇、四季春和其他數量不多的品種。而臺灣野生茶樹因為無大量栽種的經濟價值,所以只用來和其他品種交配以培育新品系。例如一九九九年命名的臺茶18號,是魚池茶業改良場利用緬甸種(母本)與山茶種(父本)培育的,由於製成紅茶後具有特殊肉桂香與薄荷香,製成奶茶後仍保有此香氣,因此具有發展潛力。
話說回來,在未種植茶樹以前,臺灣先民為了治療赤、白痢及熱症,也曾以水沙連山區內的野生茶樹泡茶喝,並稱之為水沙連茶。水沙連山區包括現今南投縣國姓、埔里、魚池、水里等鄉鎮及其周圍山區。
今人在歷史文獻上也可見到有關水沙連茶的紀載。如清康熙五十六年(一七一七年)《諸羅縣志》記載:水沙連內山茶甚夥,味別色綠如松蘿。山谷深峻,性嚴冷,能卻暑消脹……。清光緒十七年(一八九一年)《臺陽見聞錄》記載:土人云:「凡客福州會城人即討水沙連茶」以能療赤、白痢如神也。性極寒,療熱症最效,能發痘。早期醫藥不發達,水沙連茶容易取得又具療效,因此成為日常生活飲品。
茶之精華–兒茶素
現代人因口渴而喝茶,為享受喝茶樂趣而喝高級茶。因為高級茶能賣好價錢,所以評鑑茶葉等級又成為特殊專業能力。一般說來,茶菁(茶樹的嫩葉)、成茶、茶湯三個層次都具有影響茶葉等級的因素。
先談茶菁,茶菁所含成分會因茶樹品種、生長部位、生長環境及栽培條件的不同而不同。若是成茶,則會因製茶程序的不同,使得茶菁中原有成分發生不同程度的氧化。茶湯是茶中的水溶性成分,評鑑茶葉等級時,啜飲茶湯的口感具有很大影響力。
從茶園裡採下茶菁,經過萎凋、攪拌、發酵等製茶過程後即變成成茶。此處所指的茶葉發酵與我們平常所知的醱酵不同,一般所說的食品醱酵是指「醣類等有機物的醱酵」;然而茶葉發酵卻是「茶葉裡兒茶素類的氧化作用」,這個氧化作用形成了成茶的香氣、滋味、水色及茶葉外觀,也可以說,兒茶素類是帶動茶葉發酵的關鍵物質,也是茶的菁華所在。
茶葉的主要成分–多酚類
在茶葉中,多酚類是含量最多的水可溶性物質;而茶葉的生化與藥理作用亦多經由多酚類表現。若從重量看,茶葉中多酚類含量可達乾茶重量的10~30%、茶湯中可溶性成分的40~50%;在其所含成分中的多酚類中又以黃烷醇類最特別,主因黃烷醇類中的兒茶素含量最多,約占多酚類總量的80%。此外茶葉中還有咖啡因、游離胺基酸、色素、揮發性香氣等其他化學成分。
市面上根據茶葉發酵程度的不同,將茶分為未發酵茶(綠茶類、黃茶類)、全發酵茶(紅茶類、黑茶類)與部分發酵茶(白茶類、菁茶類)。而在實驗室裡研究的茶,又多以綠茶、紅茶、烏龍茶、普洱茶為代表。
綠茶是未發酵茶,所含多酚類中有多種兒茶素,其中又以EGCG(epigallocatechin-3-gallate, C22H18O11)的含量最多,生物活性也最高,因此在實驗室裡研究綠茶時大都以所含EGCG的表現為代表。紅茶是全發酵茶的一種,所含多酚類中以TF-3(theaflavin-3,3'-digallate, C43H32O20)的生物活性最高,研究時即以TF-3為代表。烏龍茶是部分發酵茶,所含的多酚類不但有特殊化學構造如theasinesin A(C44H34O22),而且結構複雜。普洱茶是一種特殊醱酵茶,需在乾燥環境中放置數年才能完成。到目前為止,科學界所做的深入研究仍以綠茶、紅茶為主。
癌症發生的病理過程
在正常情形下,人體內細胞的生理、生化,及生長、分化、增殖、凋亡等生命現象都受到嚴謹的調控。萬一身體遭受外來致癌物刺激,或發生內生性基因突變導致細胞無法維持正常狀態時,那些恣意成長、四處亂竄擴張的轉型細胞就是癌細胞。要對付癌症,最好以預防為上策。喝茶,經科學實驗證實,對許多種癌症具有預防的作用。
簡單說,從一個正常細胞轉變為癌細胞的病理過程稱為致癌作用。為方便說明,在此把致癌作用分為三個步驟:癌的啟始作用、癌的促進作用、癌的進展作用。當致癌作用啟動時,會牽動細胞中一些重要致癌基因的活化,同時也會造成一些相關「抑癌基因」失效。
在醫學研究上顯示,細胞中的活性氧群(reactive oxygen species, ROS)可活化許多與生長有關的基因,亦即,活性氧群是調控細胞生長的一個重要因素。當身體健康時,它的產生與清除正常;但當身體組織出現癌細胞時,這些活性氧群會促進癌細胞生長。所以從致癌作用看,活性氧群變成一種癌的促進者。
防癌重點 阻斷訊息傳遞
以前有些歐美及日本學者認為,茶的防癌作用應該是從多酚類的抗氧化作用而來,林仁混教授則提出「訊息傳遞阻斷」假設,他認為抗氧化作用只是茶的防癌機制之一,茶葉多酚類所具有的阻斷訊息傳遞能力,可抑制癌細胞生長,達到防癌效果,這應是喝茶能夠防癌的較重要原理。
林教授所帶領的研究小組發現,茶裡的多酚類如EGCG和TF-3可抑制產生活性氧群的酵素活性。例如黃嘌呤氧化酶是產生活性氧群的酵素之一,EGCG和TF-3可抑制黃嘌呤氧化酶的活性;同時EGCG和TF-3亦具有捕捉某些活性氧群及抑制癌的促進作用的能力。
又如細胞受外界刺激,如紫外光、輻射線或微生物感染時,會活化NFκB調控基因,進而活化一氧化氮合成酶(iNOS)或環氧酶,最後導致癌的促進作用增強。經證實,EGCG和TF-3可抑制NFκB調控基因的活化,進而抑制兩種酵素的活化,而且TF-3可發揮很強的抑制機制,使得NFκB的活化完全受阻。而烏龍茶中的多酚類theasinesin A可在多種癌細胞中引起細胞凋亡作用,進而抑制癌細胞的促進與進展作用。
其實不僅如此,另有許多與細胞生長或促進癌化有關的酵素也都受到茶中多酚類物質的抑制。總而言之,茶的防癌原理相當複雜,仍待專家學者進一步研究。
訊息傳遞阻斷 可以瘦身嗎
若說訊息傳遞阻斷是一種茶的防癌機制,那麼,它不應該只針對癌細胞而來,倘若此機制亦能抑制脂肪細胞增長,是不是就做到了「預防肥胖或瘦身」的目的呢?
形成肥胖的原因與體內脂肪細胞太大或數量太多有關。脂肪細胞中有三酸甘油酯(俗稱脂肪球),當這類脂肪球數量太多時,會撐大脂肪細胞使身體肥胖,這時只要燃燒三酸甘油酯使細胞體積縮小便能使身材瘦下來。人體內脂肪細胞的數量,在正常情形下大約三十歲以後即不再增加,所以成年後發胖的人若能降低三酸甘油酯,其外形就有機會瘦下來。
一九九八年底臺大生化所進行一項實驗:讓大白鼠連續服用綠茶粉53周,結果發現動物體重減少18%,降低三酸甘油酯30%、膽固醇30%、低密度脂蛋白約20%,這些血脂質都是造成心血管疾病的危險因子。這項實驗展現了綠茶降血脂與瘦身的潛力,但這只是動物層次的表現,在人體內會產生什麼結果仍需進一步研究,何況服用綠茶粉之前必須對其製造品質和服用量做更多了解,這又是另一個該探討的議題。
喝茶保健 因人而異
若論茶湯的安全性,除人類已有的上千年喝茶經驗外,在一九九二年冬季,農委會茶業改良場又以20個茶區的包種茶樣進行無機元素含量及浸出率分析,結果顯示茶葉中雖然含有對人體有害的無機元素,但不易釋出到茶湯中,所以茶湯是安全飲料。後又發現,直接以熱水泡茶較易釋出兒茶素,所以每天喝上三至四杯淡茶是值得鼓勵的保健習慣。至於隔夜茶,因為易釋出過多的可水解單寧傷害腸胃,所以不建議飲用。
茶湯確實不錯,然也有不適宜飲用的時間。如就中醫觀點看,綠茶與紅茶屬寒性飲品,易使生理期、懷孕期、臨產前、產後哺乳期、更年期的女性氣血鬱滯,所以應降低喝茶量。此外茶葉具有振奮精神、袪除疲勞、加速心跳,增高血壓,刺激胃液分泌等特性,其中一部分作用是因茶中所含咖啡因引起的,因此腎臟、心臟、腸胃不太健康或氣血虛弱的也不宜喝太多或太濃的茶。
附錄:製茶流程簡述