讓人生從此改變的科學思考 | 誠品線上

はじめてのサイエンス

內容簡介

內容簡介 ◎無痛秒懂！文組成分100%的知名報導作家－－池上彰寫給普羅大眾的科學講座！◎貼近生活！從日常生活議題切入，深入淺出，超級有感！只要懂得問：「這是真的嗎？」就具備了科學態度，能以科學思考面對人生難題！學習分辨真假、培養科學思考，從今天開始讓人生改變！從天氣預報到替代能源，從基改食安到全球暖化，生活上的重大議題，無一不和科學有關；但是當媒體忙著帶風向、業配文章滿街跑時，唯有科學思考能穩住我們的腳步、磨練洞察力，讓我們不至於人云亦云，傻傻地幫別人助威而不自知。「科學是專家的事，與我無關。」●科學與政經、國際情勢、日常民生的關係比想像中更深。不了解就很有可能吃大虧！「這些東西派不上用場，Google就好。」●Google雖能提供資訊，但唯有以科學思維整合、解讀與分析，才能了解背後脈絡！「我數理成績很糟耶……」●別怕，作者也是文組出身。科學，比你想像中更容易接近！我們的日常被各種科技事物環繞，科學議題也比想像中更深入生活。在談論藍光傷不傷眼、電磁波會不會致癌，或氫素水到底有沒有那麼神奇之餘，舉凡能源問題、氣候變遷、公共衛生、基改食安、再生醫學，以至於各項相關政策的表述，早就超越學術範疇、深入我們的生活，與所有人息息相關。「科學」二字聽來仰之彌高，但說穿了，它就是一套「探究知識、接近真理」的方法。培養科學思考最大的目的，不在於掌握多了不起的專業知識，而是擁有更敏銳的洞察力、了解科學活動與相關政策對生活可能產生的正負面影響，並將人生的主導權牢牢抓在手中。從生活議題展開的六堂科學基礎講座，日本著名報導作家池上彰，要以一般人也聽得懂的「人話」，讓現代人真正了解科學，並讓你的人生從此改變！

各界推薦

各界推薦 「太神奇了！連我最不拿手的物理和化學，都能馬上了解內容在說什麼！」－－讀者「雖然作者是文科出身，但本書絕非臨陣磨槍寫就，可以看到作者始終固守新聞專業，以自己的方式消化內容，用一般人也能懂的語言娓娓道來。除此之外，挑選的主題也都是大家最感興趣的，並與國際情勢連結在一起。這不只是單純像上課般說明科學是什麼，而是能滿足求知心的一冊！」－－讀者「由於作者以非常容易理解的筆法撰寫本書，因此閱讀時不容易分心，而且能全部吸收。對於覺得「自己好像知道什麼，但事實上好像又沒真正搞懂」的人來說，本書可說是最佳讀物。」－－讀者「從物理、化學、生物、醫學、地質學到環境問題，書中所提到的內容都是對今後世界有直接影響的科學議題。解說簡潔易懂，非常有助於讀者增加知識吸收力。」－－讀者「對於想增進科學素養的人來說，本書做為入門是再適合不過的了。今後若想要對其他領域有更深入的了解，本書可說是首選的指南書。」－－讀者「太神奇了！連我最不拿手的物理和化學，都能馬上了解內容在說什麼！」－－讀者「我雖然是理組畢業的，仍覺得本書非常有意思。就像作者在書中提到的，科學不但很有趣，而且近在身邊。本書不只推薦給成人，學生也很適合閱讀。」－－讀者「這本書真的很適合我，因為對我而言，科學新聞一直都很難懂。作者的行文像是直接對讀者說話般，很輕鬆就可以把內容讀進腦子裡，真的很棒。」－－讀者

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介池上彰畢業於應慶義塾大學，曾任NHK記者與主播。1994年開始在《兒童新聞週刊》節目中飾演熟悉新聞的父親一角，長達11年。2005年起以自由記者的身分活躍於各方面。曾任東京工業大學博雅教育中心教授，現在為東京工業大學特任教授、名城大學教授。著作包括《遠見力》《大人的教養－－我們從哪裡來，又會往哪裡去？》《傳達力》《資訊活用力》《原來如此！現代史》《推動世界的巨人（政治家篇）》等等。■譯者簡介林詠純臺灣大學物理系、地質系雙學士，日本九州大學藝術工學府碩士，曾在民間研究機構擔任日文研究助理，現為專職日文譯者。譯有《杜拉克過時了，然後呢？》《了不起的未來筆記術》《洗腦》《2020東京大改造》等書。

產品目錄

產品目錄 早自習 科學，從「懷疑」開始－－現代科學的六個科目「降雨機率三○%」是什麼意思？／「科學」到底是什麼？／建立「假說」，然後呢？什麼叫做「抽象化」？／吃早餐可以提升學力？／光是觀察，也會出錯科學與神學／「即使如此，地球仍在轉動」？／從「我思考」到「我發現了」科學發展的動力是什麼？／現代科學的六個科目第一堂 物理－－從基本粒子到原子能從基本粒子到宇宙／把世界分解到最小／重點在於「三」幽靈般的微中子／相隔四十八年後，終於……／宇宙由粒子組成想創造新的物質！／另一個「分裂」的故事／曼哈頓計畫啟動濃縮鈾與貧鈾彈／如何對付貧鈾彈？／小男孩與胖子有毒的白沙／廣島原爆與歐巴馬的演說／日本也曾發展核武杜魯門的決定／原子能的和平用途？／日本「原子能之父」登場天上掉下來的研究預算／人人有糖吃的護航制度／沒有廁所的公寓進退不得的核廢料／科學家的好奇心與煉金術的發想第二堂 化學－－氫能源的機制是什麼？物理與化學的差別是？／電流是怎麼流的？／門德列夫的預言燃料電池為何受到矚目？／目前的燃料電池車／邁向氫社會的課題在地球創造太陽／尋找新能源的挑戰／回顧戴奧辛之亂無知帶來的威脅／拜託，說「人話」第三堂 生物－－科學家解開了多少生命誕生之謎？「活著」的定義／關於生命的誕生／生命來自宇宙？發生在三十八億年前的事／達爾文的假說／易遭誤解的「進化」DNA和基因一樣嗎？／基因改造作物有危險嗎？／基因資源有利可圖你願意接受基因檢測嗎？第四堂 醫學－－從病毒到再生醫學伊波拉出血熱的威脅／全球化時代的感染風險／帶原者到底是誰？MERS的爆發／西班牙流感捲土重來／與病毒的戰鬥和共存細菌研究的發展／發現病毒／如果能用自己的細胞製造新的器官……多能性細胞是什麼？／iPS細胞是如何培養出來的？／三種活用法STAP細胞事件／惡魔的證明／誰能享有再生醫學帶來的好處？第五堂 地質學－－從首都直下型地震到火山爆發首都直下型地震發生率七○%？／南海海槽大地震的危險性／至於內陸型地震我們曾同在一起－－大陸漂移說／大陸漂移說的威力／大陸為什麼會漂移？就像用鍋子燒水／板塊構造學說終於登場／伊豆半島來自東南亞人類因板塊活動而誕生？／板塊活動帶來的恩賜／岩漿的產生與火山爆發地震與火山的關係依然曖昧第六堂 環境問題－－有辦法阻止全球暖化嗎？全球暖化懷疑論／背後有政治考量／傅立葉的假說發現溫室氣體／宮澤賢治與全球暖化／放射性碳定年法再度大顯身手全球暖化的災害／勾勾手，簽下《巴黎協議》／毛澤東一句話，森林就消失了對農作物的嚴重損害／卡爾．沙岡的警告結語 「科學與我無關」的時代已經結束了

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試閱文字

內文 : 〈「降雨機率三○％」是什麼意思？〉



好的，科學講座開始！



一聽到「科學」這兩個字，你說不定會認為「這又不關我的事」。也許求學時期的理科成績就不好，事到如今，也沒有自信與力氣回過頭重讀那些寫滿難懂符號與公式的理化課本，所以你會覺得，科學這種事，交給專家就好了。



然而我們每天都會遇上「從科學角度看待事物」的時刻。早上出門前，很多人應該都會透過網路或電視天氣預報確認「今日降雨機率」，來判斷是否要帶傘吧？假設預報顯示「降雨機率三○％」……



這個數字代表的究竟是什麼意思呢？



天氣預報的天氣圖上都畫著高氣壓與低氣壓吧？氣象機構為了做出預報，會從龐大的資料庫中，找出過去有相同氣壓分布的天氣圖，並計算在這些天氣圖中，共下過幾次雨。假設同樣的天氣圖出現過一百次，其中有三十次下雨，這就是「降雨機率三○％」的涵義。無論是氣象原理還是機率概念，都是典型的科學思考。換句話說，科學概念早已在我們的日常生活中扎下深厚的根基。



和許多人一樣，我是文科出身，以前只要一看到科學的專業書籍，就會嚇得直發抖。然而當我接下NHK《兒童新聞週刊》的主持棒後，就再也不能說這種話了。



在這個節目裡，我曾接到許多有關天氣的觀眾提問，從「降雨機率」的意義，到「氣壓」究竟是什麼，都必須仔細說明。凡是有本國科學家獲頒諾貝爾物理獎或化學獎的時候，也必須以孩子聽得懂的方式，解說最尖端的理論。



包括氣象在內的所有科學知識，我都必須在閱讀專業書籍或聽專家講解後，以自己的方式理解基本原理與機制，並使用較易懂的「比喻」，用自己的話來說明。



像這樣開始試著親近科學後，我再度發現，不只天氣預報等日常生活情境，就連國際情勢，甚至是國家的未來，這各方各面都與科學思維及概念密不可分。



畢竟若沒有物理學的發展，就不會出現左右當今國際情勢的核武；如果不懂生物學，勢必無法理解也許會決定醫界未來的再生醫學；思考「未來三十年內發生機率七○％」的首都直下型地震時，地質學的知識也是不可或缺的。這些重大新聞的背後，正是廣闊的科學世界。



如此看來，科學怎麼可能「不關我的事」呢？



在日常生活中，我們必須充分理解各種媒體所報導的新聞，透過自己的大腦確實領會與思考社會應有的樣貌、國際情勢，甚至是地球的未來。為此，本書將嚴選必要的科學知識，並為大家介紹。





〈「科學」到底是什麼？〉



話說回來，科學到底是什麼？



所謂的「科學」，就是「理論」或「定律」。也許有人馬上就會想到學校曾教過的「萬有引力定律」或「相對論」。雖然我們往往以為理論或定律「百分之百正確」，但事實上，科學理論或定律並非「絕對真理」。



許多電視節目經常以「揭露驚人的事實！」這種方式，把話說得斬釘截鐵，但在自己負責的節目裡，我卻總是要求大家最好別用這種方式表達，因為這樣會讓觀眾誤以為「百分之百正確的絕對真理確實存在」。人類看待事物的觀點並非完美，當然不可能掌握百分之百的正確事實（能做到這一點的，大概只有全知全能的神吧）。



科學也一樣。「真理或許存在。既然如此，至少要盡可能接近。」我認為科學便是運用有限的認知與手段，一點一滴逼近真理的行為。



那麼，科學是如何接近真理的呢？



首先第一步，就從「懷疑」開始。



「大家都認為是A，但這是真的嗎？」



「為什麼會發生這種事呢？」



無論自然科學或社會科學，凡是抱持科學態度的人，都不會對周遭的意見照單全收，而是會懷疑意見的真實性，提出「為什麼？」「怎麼會這樣？」等疑問。



提出疑問後，接下來就是為了解答（回答）問題建立假說，並進行探討。如同字面上的意思，假說是「假設性的說明」，必須經過確認，才能知道它是否正確；換句話說，假說要成立，就必須「驗證」。



驗證的方法很多，最簡單明確的就是實驗。如果實驗結果證明了假說的真實性，應該就能判斷這個假說是「較接近」真理的說明；當然，實驗也可能得出與假說不同的結果。



如果沒辦法得到符合假說的實驗結果，就必須對假說進行修正，並且再度驗證修正後的假說是否正確。就像這樣，再三反覆進行假說修正與驗證，想辦法盡可能接近真理的過程，就是科學。





〈燃料電池為何受到矚目？〉



隨著化學相關研究與日俱進，人類也開始應用其成果，製造出各式各樣的人造物質：塑膠袋、寶特瓶、尼龍、電池⋯⋯如果沒有化學的恩賜，我們的日常生活就無法順利運作。



地球上自然存在的元素有九十二種，除此之外還有二十幾種人工合成的元素。就算把所有元素都加起來，地球上發現的元素也不到一二○種，然而若將這些元素以化學方式結合在一起，就能創造出數千萬種物質，這也算是一種類似煉金術的概念吧！人類雖然做不出人造黃金，但還是可以不斷創造出新物質，我們也在幾乎數不清的化學物質陪伴下生活。



元素可以組合成新的物質，物質也可以反過來分解成為元素。舉例來說，水是氫與氧形成的化合物，在國高中的理化課中，大家應該也都做過將水電解成氫與氧的實驗吧？



那麼，如果將分解過程逆轉的話，會發生什麼事呢？這裡所謂的「逆轉」，就是使氫與氧產生化學反應並生成水，而此時與水一起生成的還有電。近年來的熱門話題「燃料電池」，就是利用這個原理製造出來的裝置。



一般的電池是將電貯存起來使用，但燃料電池與一般電池不同，其原理是從氫與氧的反應中得到電，所以應該將它當成一種小型的發電裝置來看。



燃料電池為什麼會受到矚目呢？



「環保」是一般的解釋。燃料電池的產物只有電與水，不會排放二氧化碳，使得燃料電池被視為對抗全球暖化的王牌，因此飽受期待。關於全球暖化的問題，第六堂課會再提到。



此外，地球上有大量的氫。宇宙最早生成的元素是氫，接著是氦，如果運用得當，不就能從自然界當中取得無限的能源，而且也不必害怕核電廠可能發生的危險了嗎？由此可知，燃料電池被視為一種乾淨的能源，並備受期待。





〈邁向氫社會的課題〉



使用氫能源的燃料電池，也可以應用在家庭中。各家戶以類似室外機的方式安裝燃料電池，使用它所生成的電力。除了家庭用電，無論是燃料電池車，甚至是各種產業，都可以考慮活用氫能源。



「以氫能源為中心的社會」—這就是「氫社會」這個名詞所代表的意義。



不過，為了實現氫社會，還有許多問題必須克服。其中最大的問題就是「該如何生產氫」。



地球上的氫並非單獨存在，而是以水、植物、化石燃料等化合物形式呈現。



那麼該如何從這些化合物當中提取氫呢？



雖然電解水可以將氫提取出來，但電解需要用到電，這些電又該從哪裡取得呢？如果電解使用的電是由火力發電廠產生，就必須為了發電而排放二氧化碳，是一種捨本逐末的行為。



或者也可以從石油與天然氣等化石燃料（碳氫化合物）中取出氫，但如此一來，石化燃料中的碳就會與空氣中的氧結合，同樣會排放二氧化碳。



目前認為最有可能的方式，是從化學工廠與石油化學工廠中，蒐集生產過程所產生的氫。這些多餘的氫是副產品，原本就需要處理，因此可說是一舉兩得。現在採用的方式，是將氫經過高壓冷卻處理後，以液態方式來運送，不過也開發出從化學工業區鋪設管線，透過管線將氫運出的方法。



另外還有一個方法，是使用太陽能與風力等自然能源進行電解。



過去即便使用可再生能源發電，也很難以電池的形式貯存，搬運到遙遠的地方；就算能夠貯存，多半也因為貯存效率不佳而導致自然放電。如果使用這些多餘的電力將水分解，單純只儲存分解後的氫，就能在任何需要的時候發電，同時也能搬運到其他地方。這項技術要是真的能夠實現，可說是劃時代的創舉。



此外，地球中存在最多氫的地方，其實就是大海，如果能找出由海水提煉氫的方法，想必能擁有無窮無盡的能源。



〈基因改造作物有危險嗎？〉



科學家解讀了包含人類在內、各種動植物所擁有的基因後，接下來，他們開始想透過實際的基因改造，為人類帶來助益。而「基因改造作物」就是他們的嘗試之一。



仔細想想，長期以來，人類一直都在進行品種改良，譬如利用不同品種的交配，培育出在寒冷地區也能種植的稻米，或不容易受病害侵襲的蔬菜。因此就結果來看，品種改良與基因改造並沒有什麼不同。



不過品種改良屬於自然配對，因此有成功的時候，也有失敗的可能。既然要花那麼多時間摸索，不如以人工方式製造出新的基因，還來得更有效率。這就是生物科技的概念。



在這個概念下創造出來的就是基因改造作物。



譬如透過基因改造，製造出對除草劑具有強烈抗藥性的玉米。過去如果噴灑大量除草劑，不只雜草，就連玉米也會枯萎，但如果能改造玉米的基因，讓它對除草劑具備強烈抵抗力，就能以飛機噴灑大量除草劑，消滅所有的雜草，卻不傷害玉米的生長。



除了抗除草劑玉米之外，科學家也開始大量製造其他各種不同的基因改造作物，例如更美味的品種、能結出大量果實的品種等。此外，基因改造的玉米與大豆，也開始進口到世界各地。



不過基因改造食品在許多國家的風評並不太好，想必有不少人都對基因改造作物心懷抗拒吧？



我曾向東京工業大學的老師請教：「如果吃下了基因改造的大豆，會發生什麼事呢？」



他給我的回答是：「大豆不管有沒有經過基因改造，都是蛋白質，進入體內後，都會被分解成胺基酸，然後再一次構成新的蛋白質，所以不應該會造成危害。」



但另一方面，基因改造的食物在分解後，也可能會製造出未知的蛋白質，成為過敏的原因。如果吃下去的基因改造蛋白質立刻被腸胃消化、分解成胺基酸，也許不會造成任何問題；但要是沒有經過充分分解就進入血液中，說不定會使一部分人產生過敏反應。



事實上，自然界的物質常常引發過敏反應，但我們可以透過過敏原檢測，得知什麼東西會造成過敏；然而如果是未知的蛋白質，就無法事先預防。有些人基於這樣的風險反對基因改造，他們認為，至少要讓消費者有足夠的資訊判斷，自己吃的是不是基因改造食品。



聽到了這樣的呼聲，使用非基因改造原料的食品開始確實地標示出這一點。





〈全球暖化的災害〉



那麼，全球暖化如果繼續發展下去，會產生哪些災害呢？



就東北亞地區而言，或許會有瘧疾流行的危險。瘧疾屬於重大傳染病，媒介是瘧蚊。因為目前氣溫的關係，這種蚊子只能生存在亞熱帶和熱帶地區；但如果氣溫因暖化上升，瘧蚊也可能會逐漸往北遷徙。如此一來，就會產生瘧疾大規模傳染的危險性。



除了瘧疾之外，海平面上升也是嚴重的問題。有一點必須事先說明，以免造成誤解：北極的冰即使因溫度升高而融化，海平面也不會上升。由於北極沒有大陸，冰都浮在北極海上，所以融化對海平面高度沒有影響。就像冰水的冰塊融化，杯中的水面高度也不會改變一樣。至於南極大陸與西伯利亞等地的冰層位在陸地上，因此融化流入海裡後，當然會使海水量增加，造成海平面上升。



但造成海平面上升的最主要原因，並非陸地冰層融化，而是暖化造成的海水溫度升高。海水的體積因溫度升高而膨脹，海平面便因此上升。



南太平洋索羅門群島的泰羅島上，已有大約一千位居民因海平面上升、島嶼受到海水侵蝕，而決定移居其他島；除此之外，還有許多島嶼因此有淹沒之虞，譬如吐瓦魯島與吉里巴斯。未來將有許多南太平洋的島民，被迫離開居住地。



目前索羅門群島的居民暫時搬遷到其他島嶼，但如果其他島嶼無法收留時該怎麼辦呢？我想，將來或許也會出現這種情況，到時候大概只能移民澳洲了吧！但澳洲即使只是收容一般難民，就已經民眾造成反彈，未來真的有辦法收容大批環境難民嗎？



〈勾勾手，簽下《巴黎協議》〉



接著到了一九八八年，聯合國在世界各國專家的協助下，以調查氣候變遷為目的，成立了名為「政府間氣候變遷小組（IPCC : Intergovernmental Panel on Climate Change）」的組織。其中的「小組」指的是「小組討論」的小組，帶有「所有參加者」的意思。



接著到了一九九二年，聯合國也擬定公約，名為《聯合國氣候變遷綱要公約》，開始採取對策。聯合國使用的詞彙是「氣候變遷」，而非「全球暖化」。締結這份公約的一九五個國家與地區，每年都會召開會議，稱為「締約國會議（COP : Conference of the Parties）」。



第三屆會議（COP 3）於一九九七年在京都召開。會議中訂出目標—將大氣中的溫室氣體含量穩定在一個適當的水準，規定三十六個工業國家在二○一二年前，要減少六種溫室氣體的總排放量，並低於一九九○年排放量的九五％以下。這就是《京都議定書》的內容。



極力促成這份協定的，是當時柯林頓政權的副總統高爾，正因為有他促成，《京都議定書》才得以簽署。後來高爾在美國總統大選中落敗，由小布希勝選。他收取了石油產業的高額政治獻金，站在重商的角度質疑「全球暖化」的相關科學證據，並認為這麼做將損害美國的經濟，於是退出了《京都議定書》。



然而受《京都議定書》目標規範的，只有部分先進國家，發展中國家並未參與，美國也已退出。這些規定了減排目標的國家，其二氧化碳排放量加起來，只占了全球的四分之一左右；而且光是美國與中國的排放量，就占了全球的四成。



這樣的話，《京都議定書》不就沒什麼實際作用了嗎？不過，二○一四年，在祕魯首都利馬召開的第二十屆會議（COP 20）讓事態終於有了改變。無論是先進國家還是開發中國家，都在這場會議中達成共識，根據所有國家共通的規則，訂出溫室氣體的減排目標。



就這樣，世界各國在二○一五年十一月底於巴黎召開的第二十一屆會議（COP 21）中約定，以工業革命前（約一七五○年）的全球均溫為標準，氣溫升幅要控制在攝氏兩度以內，並以一．五度以內為努力目標。這就是《巴黎協議》。



為什麼在京都簽訂的是「議定書」，而在巴黎簽訂的就叫做「協議」呢？



這其實是為了配合美國的需要。



「議定書」屬於國際條約，就美國的情況而言，即使總統同意，也必須經過國會批准才能生效。但當時美國國會無論是參議院還是眾議院，都由共和黨占多數（注：共和黨的能源政策反映的是依賴化石能源推動經濟成長的觀念，認為執行嚴格的環境政策會傷害經濟發展，環保設施的興建也會耗損經濟資源），所以《京都議定書》並未獲得美國承認。但另一方面，如果是「協議」，就不需要國會批准。



換句話說，巴黎「協議」因為考量到美國的國內情勢，所以才稱為「協議」。



再回到前面提到的IPCC，這個組織至今為止已發表了五次正式評估報告，說明溫室氣體增加，將對地球環境產生多大的影響。



最新的報告中提出警告，如果全球不對暖化問題採取任何對策，到了二一○○年，地球的平均氣溫最多將升高四．八度。反之，如果竭盡所能、在相關對策上盡最大努力，則有可能將溫度升幅控制在○．三度到一．七度。



前面已經提過，地球的平均氣溫自產業革命以來持續上升，《巴黎協議》採納了IPCC「必須將溫度升幅控制在兩度以內」的建議，並以此為目標制定規則。世界各國也終於能齊心協力共同面對暖化問題。

〈「降雨機率三○％」是什麼意思？〉



好的，科學講座開始！



一聽到「科學」這兩個字，你說不定會認為「這又不關我的事」。也許求學時期的理科成績就不好，事到如今，也沒有自信與力氣回過頭重讀那些寫滿難懂符號與公式的理化課本，所以你會覺得，科學這種事，交給專家就好了。



然而我們每天都會遇上「從科學角度看待事物」的時刻。早上出門前，很多人應該都會透過網路或電視天氣預報確認「今日降雨機率」，來判斷是否要帶傘吧？假設預報顯示「降雨機率三○％」……



這個數字代表的究竟是什麼意思呢？



天氣預報的天氣圖上都畫著高氣壓與低氣壓吧？氣象機構為了做出預報，會從龐大的資料庫中，找出過去有相同氣壓分布的天氣圖，並計算在這些天氣圖中，共下過幾次雨。假設同樣的天氣圖出現過一百次，其中有三十次下雨，這就是「降雨機率三○％」的涵義。無論是氣象原理還是機率概念，都是典型的科學思考。換句話說，科學概念早已在我們的日常生活中扎下深厚的根基。



和許多人一樣，我是文科出身，以前只要一看到科學的專業書籍，就會嚇得直發抖。然而當我接下NHK《兒童新聞週刊》的主持棒後，就再也不能說這種話了。



在這個節目裡，我曾接到許多有關天氣的觀眾提問，從「降雨機率」的意義，到「氣壓」究竟是什麼，都必須仔細說明。凡是有本國科學家獲頒諾貝爾物理獎或化學獎的時候，也必須以孩子聽得懂的方式，解說最尖端的理論。



包括氣象在內的所有科學知識，我都必須在閱讀專業書籍或聽專家講解後，以自己的方式理解基本原理與機制，並使用較易懂的「比喻」，用自己的話來說明。



像這樣開始試著親近科學後，我再度發現，不只天氣預報等日常生活情境，就連國際情勢，甚至是國家的未來，這各方各面都與科學思維及概念密不可分。



畢竟若沒有物理學的發展，就不會出現左右當今國際情勢的核武；如果不懂生物學，勢必無法理解也許會決定醫界未來的再生醫學；思考「未來三十年內發生機率七○％」的首都直下型地震時，地質學的知識也是不可或缺的。這些重大新聞的背後，正是廣闊的科學世界。



如此看來，科學怎麼可能「不關我的事」呢？



在日常生活中，我們必須充分理解各種媒體所報導的新聞，透過自己的大腦確實領會與思考社會應有的樣貌、國際情勢，甚至是地球的未來。為此，本書將嚴選必要的科學知識，並為大家介紹。





〈「科學」到底是什麼？〉



話說回來，科學到底是什麼？



所謂的「科學」，就是「理論」或「定律」。也許有人馬上就會想到學校曾教過的「萬有引力定律」或「相對論」。雖然我們往往以為理論或定律「百分之百正確」，但事實上，科學理論或定律並非「絕對真理」。



許多電視節目經常以「揭露驚人的事實！」這種方式，把話說得斬釘截鐵，但在自己負責的節目裡，我卻總是要求大家最好別用這種方式表達，因為這樣會讓觀眾誤以為「百分之百正確的絕對真理確實存在」。人類看待事物的觀點並非完美，當然不可能掌握百分之百的正確事實（能做到這一點的，大概只有全知全能的神吧）。



科學也一樣。「真理或許存在。既然如此，至少要盡可能接近。」我認為科學便是運用有限的認知與手段，一點一滴逼近真理的行為。



那麼，科學是如何接近真理的呢？



首先第一步，就從「懷疑」開始。



「大家都認為是A，但這是真的嗎？」



「為什麼會發生這種事呢？」



無論自然科學或社會科學，凡是抱持科學態度的人，都不會對周遭的意見照單全收，而是會懷疑意見的真實性，提出「為什麼？」「怎麼會這樣？」等疑問。



提出疑問後，接下來就是為了解答（回答）問題建立假說，並進行探討。如同字面上的意思，假說是「假設性的說明」，必須經過確認，才能知道它是否正確；換句話說，假說要成立，就必須「驗證」。



驗證的方法很多，最簡單明確的就是實驗。如果實驗結果證明了假說的真實性，應該就能判斷這個假說是「較接近」真理的說明；當然，實驗也可能得出與假說不同的結果。



如果沒辦法得到符合假說的實驗結果，就必須對假說進行修正，並且再度驗證修正後的假說是否正確。就像這樣，再三反覆進行假說修正與驗證，想辦法盡可能接近真理的過程，就是科學。





〈燃料電池為何受到矚目？〉



隨著化學相關研究與日俱進，人類也開始應用其成果，製造出各式各樣的人造物質：塑膠袋、寶特瓶、尼龍、電池⋯⋯如果沒有化學的恩賜，我們的日常生活就無法順利運作。



地球上自然存在的元素有九十二種，除此之外還有二十幾種人工合成的元素。就算把所有元素都加起來，地球上發現的元素也不到一二○種，然而若將這些元素以化學方式結合在一起，就能創造出數千萬種物質，這也算是一種類似煉金術的概念吧！人類雖然做不出人造黃金，但還是可以不斷創造出新物質，我們也在幾乎數不清的化學物質陪伴下生活。



元素可以組合成新的物質，物質也可以反過來分解成為元素。舉例來說，水是氫與氧形成的化合物，在國高中的理化課中，大家應該也都做過將水電解成氫與氧的實驗吧？



那麼，如果將分解過程逆轉的話，會發生什麼事呢？這裡所謂的「逆轉」，就是使氫與氧產生化學反應並生成水，而此時與水一起生成的還有電。近年來的熱門話題「燃料電池」，就是利用這個原理製造出來的裝置。



一般的電池是將電貯存起來使用，但燃料電池與一般電池不同，其原理是從氫與氧的反應中得到電，所以應該將它當成一種小型的發電裝置來看。



燃料電池為什麼會受到矚目呢？



「環保」是一般的解釋。燃料電池的產物只有電與水，不會排放二氧化碳，使得燃料電池被視為對抗全球暖化的王牌，因此飽受期待。關於全球暖化的問題，第六堂課會再提到。



此外，地球上有大量的氫。宇宙最早生成的元素是氫，接著是氦，如果運用得當，不就能從自然界當中取得無限的能源，而且也不必害怕核電廠可能發生的危險了嗎？由此可知，燃料電池被視為一種乾淨的能源，並備受期待。





〈邁向氫社會的課題〉



使用氫能源的燃料電池，也可以應用在家庭中。各家戶以類似室外機的方式安裝燃料電池，使用它所生成的電力。除了家庭用電，無論是燃料電池車，甚至是各種產業，都可以考慮活用氫能源。



「以氫能源為中心的社會」—這就是「氫社會」這個名詞所代表的意義。



不過，為了實現氫社會，還有許多問題必須克服。其中最大的問題就是「該如何生產氫」。



地球上的氫並非單獨存在，而是以水、植物、化石燃料等化合物形式呈現。



那麼該如何從這些化合物當中提取氫呢？



雖然電解水可以將氫提取出來，但電解需要用到電，這些電又該從哪裡取得呢？如果電解使用的電是由火力發電廠產生，就必須為了發電而排放二氧化碳，是一種捨本逐末的行為。



或者也可以從石油與天然氣等化石燃料（碳氫化合物）中取出氫，但如此一來，石化燃料中的碳就會與空氣中的氧結合，同樣會排放二氧化碳。



目前認為最有可能的方式，是從化學工廠與石油化學工廠中，蒐集生產過程所產生的氫。這些多餘的氫是副產品，原本就需要處理，因此可說是一舉兩得。現在採用的方式，是將氫經過高壓冷卻處理後，以液態方式來運送，不過也開發出從化學工業區鋪設管線，透過管線將氫運出的方法。



另外還有一個方法，是使用太陽能與風力等自然能源進行電解。



過去即便使用可再生能源發電，也很難以電池的形式貯存，搬運到遙遠的地方；就算能夠貯存，多半也因為貯存效率不佳而導致自然放電。如果使用這些多餘的電力將水分解，單純只儲存分解後的氫，就能在任何需要的時候發電，同時也能搬運到其他地方。這項技術要是真的能夠實現，可說是劃時代的創舉。



此外，地球中存在最多氫的地方，其實就是大海，如果能找出由海水提煉氫的方法，想必能擁有無窮無盡的能源。



〈基因改造作物有危險嗎？〉



科學家解讀了包含人類在內、各種動植物所擁有的基因後，接下來，他們開始想透過實際的基因改造，為人類帶來助益。而「基因改造作物」就是他們的嘗試之一。



仔細想想，長期以來，人類一直都在進行品種改良，譬如利用不同品種的交配，培育出在寒冷地區也能種植的稻米，或不容易受病害侵襲的蔬菜。因此就結果來看，品種改良與基因改造並沒有什麼不同。



不過品種改良屬於自然配對，因此有成功的時候，也有失敗的可能。既然要花那麼多時間摸索，不如以人工方式製造出新的基因，還來得更有效率。這就是生物科技的概念。



在這個概念下創造出來的就是基因改造作物。



譬如透過基因改造，製造出對除草劑具有強烈抗藥性的玉米。過去如果噴灑大量除草劑，不只雜草，就連玉米也會枯萎，但如果能改造玉米的基因，讓它對除草劑具備強烈抵抗力，就能以飛機噴灑大量除草劑，消滅所有的雜草，卻不傷害玉米的生長。



除了抗除草劑玉米之外，科學家也開始大量製造其他各種不同的基因改造作物，例如更美味的品種、能結出大量果實的品種等。此外，基因改造的玉米與大豆，也開始進口到世界各地。



不過基因改造食品在許多國家的風評並不太好，想必有不少人都對基因改造作物心懷抗拒吧？



我曾向東京工業大學的老師請教：「如果吃下了基因改造的大豆，會發生什麼事呢？」



他給我的回答是：「大豆不管有沒有經過基因改造，都是蛋白質，進入體內後，都會被分解成胺基酸，然後再一次構成新的蛋白質，所以不應該會造成危害。」



但另一方面，基因改造的食物在分解後，也可能會製造出未知的蛋白質，成為過敏的原因。如果吃下去的基因改造蛋白質立刻被腸胃消化、分解成胺基酸，也許不會造成任何問題；但要是沒有經過充分分解就進入血液中，說不定會使一部分人產生過敏反應。



事實上，自然界的物質常常引發過敏反應，但我們可以透過過敏原檢測，得知什麼東西會造成過敏；然而如果是未知的蛋白質，就無法事先預防。有些人基於這樣的風險反對基因改造，他們認為，至少要讓消費者有足夠的資訊判斷，自己吃的是不是基因改造食品。



聽到了這樣的呼聲，使用非基因改造原料的食品開始確實地標示出這一點。





〈全球暖化的災害〉



那麼，全球暖化如果繼續發展下去，會產生哪些災害呢？



就東北亞地區而言，或許會有瘧疾流行的危險。瘧疾屬於重大傳染病，媒介是瘧蚊。因為目前氣溫的關係，這種蚊子只能生存在亞熱帶和熱帶地區；但如果氣溫因暖化上升，瘧蚊也可能會逐漸往北遷徙。如此一來，就會產生瘧疾大規模傳染的危險性。



除了瘧疾之外，海平面上升也是嚴重的問題。有一點必須事先說明，以免造成誤解：北極的冰即使因溫度升高而融化，海平面也不會上升。由於北極沒有大陸，冰都浮在北極海上，所以融化對海平面高度沒有影響。就像冰水的冰塊融化，杯中的水面高度也不會改變一樣。至於南極大陸與西伯利亞等地的冰層位在陸地上，因此融化流入海裡後，當然會使海水量增加，造成海平面上升。



但造成海平面上升的最主要原因，並非陸地冰層融化，而是暖化造成的海水溫度升高。海水的體積因溫度升高而膨脹，海平面便因此上升。



南太平洋索羅門群島的泰羅島上，已有大約一千位居民因海平面上升、島嶼受到海水侵蝕，而決定移居其他島；除此之外，還有許多島嶼因此有淹沒之虞，譬如吐瓦魯島與吉里巴斯。未來將有許多南太平洋的島民，被迫離開居住地。



目前索羅門群島的居民暫時搬遷到其他島嶼，但如果其他島嶼無法收留時該怎麼辦呢？我想，將來或許也會出現這種情況，到時候大概只能移民澳洲了吧！但澳洲即使只是收容一般難民，就已經民眾造成反彈，未來真的有辦法收容大批環境難民嗎？



〈勾勾手，簽下《巴黎協議》〉



接著到了一九八八年，聯合國在世界各國專家的協助下，以調查氣候變遷為目的，成立了名為「政府間氣候變遷小組（IPCC : Intergovernmental Panel on Climate Change）」的組織。其中的「小組」指的是「小組討論」的小組，帶有「所有參加者」的意思。



接著到了一九九二年，聯合國也擬定公約，名為《聯合國氣候變遷綱要公約》，開始採取對策。聯合國使用的詞彙是「氣候變遷」，而非「全球暖化」。締結這份公約的一九五個國家與地區，每年都會召開會議，稱為「締約國會議（COP : Conference of the Parties）」。



第三屆會議（COP 3）於一九九七年在京都召開。會議中訂出目標—將大氣中的溫室氣體含量穩定在一個適當的水準，規定三十六個工業國家在二○一二年前，要減少六種溫室氣體的總排放量，並低於一九九○年排放量的九五％以下。這就是《京都議定書》的內容。



極力促成這份協定的，是當時柯林頓政權的副總統高爾，正因為有他促成，《京都議定書》才得以簽署。後來高爾在美國總統大選中落敗，由小布希勝選。他收取了石油產業的高額政治獻金，站在重商的角度質疑「全球暖化」的相關科學證據，並認為這麼做將損害美國的經濟，於是退出了《京都議定書》。



然而受《京都議定書》目標規範的，只有部分先進國家，發展中國家並未參與，美國也已退出。這些規定了減排目標的國家，其二氧化碳排放量加起來，只占了全球的四分之一左右；而且光是美國與中國的排放量，就占了全球的四成。



這樣的話，《京都議定書》不就沒什麼實際作用了嗎？不過，二○一四年，在祕魯首都利馬召開的第二十屆會議（COP 20）讓事態終於有了改變。無論是先進國家還是開發中國家，都在這場會議中達成共識，根據所有國家共通的規則，訂出溫室氣體的減排目標。



就這樣，世界各國在二○一五年十一月底於巴黎召開的第二十一屆會議（COP 21）中約定，以工業革命前（約一七五○年）的全球均溫為標準，氣溫升幅要控制在攝氏兩度以內，並以一．五度以內為努力目標。這就是《巴黎協議》。



為什麼在京都簽訂的是「議定書」，而在巴黎簽訂的就叫做「協議」呢？



這其實是為了配合美國的需要。



「議定書」屬於國際條約，就美國的情況而言，即使總統同意，也必須經過國會批准才能生效。但當時美國國會無論是參議院還是眾議院，都由共和黨占多數（注：共和黨的能源政策反映的是依賴化石能源推動經濟成長的觀念，認為執行嚴格的環境政策會傷害經濟發展，環保設施的興建也會耗損經濟資源），所以《京都議定書》並未獲得美國承認。但另一方面，如果是「協議」，就不需要國會批准。



換句話說，巴黎「協議」因為考量到美國的國內情勢，所以才稱為「協議」。



再回到前面提到的IPCC，這個組織至今為止已發表了五次正式評估報告，說明溫室氣體增加，將對地球環境產生多大的影響。



最新的報告中提出警告，如果全球不對暖化問題採取任何對策，到了二一○○年，地球的平均氣溫最多將升高四．八度。反之，如果竭盡所能、在相關對策上盡最大努力，則有可能將溫度升幅控制在○．三度到一．七度。



前面已經提過，地球的平均氣溫自產業革命以來持續上升，《巴黎協議》採納了IPCC「必須將溫度升幅控制在兩度以內」的建議，並以此為目標制定規則。世界各國也終於能齊心協力共同面對暖化問題。