遇見科學

老虎雖然是自然界的龐然大物，但被視為猛獸的牠們卻正處於生態瀕臨絕種的生死存亡危機。根據世界自然基金會公布的調查數據顯示，過去一百年來，全球老虎的族群數量已經從原本十萬多頭迅速銳減到三千多頭左右，數量減少的幅度高達九成五，讓保育專家憂心，若不再加強對老虎生態的保護，這樣下去，恐怕有朝一日，我們再也見不到老虎的蹤跡。
「國際走私與非法買賣猖獗，使得老虎成為違法交易下的犧牲者，」屏科大野生動物保育研究所教授裴家騏有感而發地表示，因為人類對虎皮、虎鞭、甚至虎骨酒的需求高漲，導致盜獵情況嚴重，許多老虎淪為滿足人類物欲的交易品。
不只如此， 森林等棲息地的破壞也是影響老虎生態的原因之一，因為都市化與工業化使然，導致大量森林被砍伐，人類以「侵門踏戶」的方式占據了老虎賴以維生的家園。裴家騏表示，生態系是「環環相扣」的關係，物種的消失將會影響生物多樣性、導致生態系統變得不穩定。
他指出，老虎最大的天敵就是人類，不肖商人除了會取用虎皮、虎骨外，歐洲有些地區會將老虎當成圈養式的寵物來飼養，在供需法則下，導致老虎成為國際走私交易的高價商品。
裴家騏說，老虎已被納入一級保護動物中，台灣等國都已經規定不能買賣老虎的相關產品，但要讓老虎數量可以恢復的關鍵之一，除了消極不購買老虎製品外，更重要是積極支持老虎原產國的保育工作、讓國際走私不再猖獗，以具體行動捍衛老虎的棲息地與生存權。

為打造綠色農業，英國冷凍食品品牌Birds Eye等食品廠商，正在衡量興建「植物摩天大樓」（plantscrapers），這種大樓可以容納好幾百樓的農作物，讓農耕變得更經濟並可永續發展，而且可以滿足不斷升高的需求。
這種「垂直農場」將使用創新的灌溉系統，使用富含營養素的水源替植物施肥，因此不需要土壤以及在鄉下種植並收割作物。
由於室內氣候可以控制，這種農場據稱可以大大提高作物產量，因為整年都可以種植作物，而且能覆蓋植物，因此無需使用農藥。
相關機構已經使用初步的水耕栽培系統，在農場內種植一些超級市場食物，像是番茄與草莓。如今，瑞典、日本、中國大陸、新加坡與美國的芝加哥，都有計畫中或是正在興建的精密植物摩天大樓。
在瑞典的林柯平（Linkoping），瑞典公司Plantagon正在興建54公尺高的建築物。到了2014年，這棟建築物可以生產許多綠色蔬菜，包括生菜、菠菜與芥藍菜等。
Birds Eye目前正在研究Verticrop水耕栽培系統的成功之道，位於英國德翁（Devon）的佩根頓動物園（Paignton Zoo）使用這種系統，生產供動物食用的廉價蔬菜。
在佩根頓動物園內，植物是種在托盤內，這些托盤置於輸送帶上，繞著玻璃建築物移動，確保植物得到所需的光線。
Birds Eye正在與研發這種技術的Alterrus公司協商，商討如何提升這種系統的規模。
Birds Eye的其他主要作物，像是豌豆與菠菜，近期也將在試驗中種植。
Birds Eye農業部門負責人楊恩（James Young）說：「這種方法可以讓我們在受到控制的環境下，於室內種植農作物，減少能源使用、無需農藥以及消除惡劣天候威脅，同時讓種植空間最大化。」

為了開拓石化產業用水的水源，新加坡政府正在研擬抽取裕廊島（Jurong Island）下地下水的可能性。新加坡公用事業局在上個月完成招標，請有探勘經驗的公司和研究機構，研擬是否可以在抽取裕廊島下的地下水，供島上的工廠使用。
裕廊島位在新加坡西南方，新加坡政府利用填海技術將7個島嶼合併成為裕廊島，面積約3000公頃，島上有近百家能源和化學廠，是新加坡石化產業重鎮。
新加坡本身缺水，石化業卻需要大量用水，目前裕廊島的用水來自本島，以大水管輸送，為了提高島本身自給自足用水的能力，公用事業局請專家評估抽取地下水使用的可能性。
初步研究是要了解可抽取的水量和水質，並研究如何避免大量抽取淡水後造成地層下陷的狀況。
新加坡由於地勢和氣候因素，本身缺水，在1927年和馬來西亞訂下合約，從馬國進口水，這份合約在1961年到期，第二份合約從1962年開始，將在2061年到期，新加坡因此積極在2061年前提高水自給的能力。
新加坡目前約50%的用水自給自足，來源包括雨水、海水淡化和新生水，新加坡並發展新技術，希望將集水區從目前占國土總面積的近70%，提升到90%，在2061年前逐步達到水供給自給自足的目標。

中國大陸廣東省的研究人員發現，經化學改變結構的花生殼可以吸收水中的重金屬，他們以此治理東江水，水質有效改善。
東江水流經江西及廣東，也是大陸向香港供水的源頭，其水質問題向來受到港人關注。近年來，上游的稀土礦、鎢礦開發出現重金屬殘餘匯入東江的問題。
為此，早在5年前，華南理工環境科學與工程學院專門成立課題組，在東江建立了源頭控制示範點，希望從東江源頭減少當地水體中的重金屬汙染。
學院研究員盧桂寧說，用農業廢棄物製成吸附劑處理廢水中的重金屬汙染物，已成為重金屬汙染處理的一個研究熱點。
針對東江水源頭的礦區水汙染，他們初期篩選當地多種農林秸稈材料，如板栗殼、花生殼、玉米秸稈等，最後看中了當地的花生殼產量豐富，容易蒐集處理。
盧桂寧說，雖然花生殼的直接吸附能力較低，但利用化學試劑如過錳酸鉀等對花生殼進行「改性」後，便可大幅提高其吸附性能，製成性能優良的重金屬吸附劑。
據指出，「改性」後的花生殼表面增加了很多的孔隙和通道，原來的纖維素連接被打斷，有利於花生殼上的有效吸附位點與溶液中重金屬離子的接觸。
而「改性」後的花生殼可有效削減水中三成的重金屬濃度，達到地表水三級水質標準，有助改善東江水質。

如果人類要長期在太空探測，就須要在太空設一個居住的據點，這就是太空站了。
蘇聯的禮炮計畫（Salyut）於1971至1991年間執行。計畫中包括六個科學研究站和三個軍用偵探站，軍用站不在本系列討論之內，科學站主要從事對地球的觀察、對太空環境的解密、和對生物在太空生存的挑戰。
禮炮計畫的基本條件是：太空站要能長期自行供電，於是裝設了太陽能板；而且太空站上要有對接口，讓來訪的小飛船對接停泊。
要知道太空站像是在天上的一個車站，小飛船像是客運車一樣，載來太空人和日用品，把飛船停在站上的接駁口，人貨進到車站裡去；過了一段時間，又飛來一架小飛船，載來另外一組太空人和貨，來接班輪替，他們把小飛船停在另一個接駁口，前一班的太空人這時已任務期滿，該回家了，就登上當初帶他們來的那架小飛船，脫離接駁口，珍重再見，回返地球老家。
太空站上，最好有二個以上的停泊口，因為在兩組太空人換班的那幾天，會有兩架小飛船停在站上，那幾天，當然站上人多了，新的補給品也來了，會熱鬧一些。
對接技術和停泊以後交接太空人，禮炮計畫都做到了。世界上第一座太空站禮炮1號，長20公尺，機身呈4公尺直徑的圓筒形，於1971年4月19日發射升空，等待來訪的聯盟號太空船。聯合10號來了，對接上了，但是對接口損壞，開不了艙門，三位太空人進不去，嚐試修理了五個小時，黯然離去。
一個半月以後，聯盟11號來了，帶來另外三位太空人，再接再厲，成功對接，三位太空人住進太空站，住了23天之後，登上來時的聯合11號太空船，在進入地球大氣層之前，聯盟11號上面的壓力平衡活塞提早打開，因而太空船裡面適合人體的壓力外洩，太空船暴露於無壓力的太空環境下，人體在無壓力之下是不能生存的，於是，瞬間，三位首次進入太空站的英雄，灰飛煙滅。
禮炮1號，在太空運行了175天之後，於1971年10月11日燃料耗盡，脫離太空軌道，墜落於太平洋。
最初的禮炮1號只有一個對接口，到了1977年9月，發射到禮炮6號時，已經進步到有二個接駁口了，因而太空船來造訪的活動也增加不少，不僅有聯盟號小飛船載著太空人來，也有進步號無載人的自動飛行補給船，載來生活用品及繼續運行所需的燃料。禮炮6號在1977年至1982年運行了五年。
禮炮7號在1982年4月升空，在太空運行的時間最久，共有10年8個月，最長的居住紀錄是237天。禮炮7號內已經有電爐、電冰箱和熱水器，太空人的生活品質稍有改善，我以後會向各位介紹太空艙內的生活情形。
禮炮7號在升空一年以後，燃料箱漏了，經過五次「太空漫步」，太空人走出太空艙去修補，終於補好了，這也創造了太空漫步的先例。
三年後發生了停電，與地面控制中心失去聯絡，情況危急，最終發現是電池問題，換了新電池，恢復供電，有驚無險。這次事件以後，蘇聯於1986年決定停止太空人入住。禮炮7號在無人居住及維護的情況下，繼續環繞太空軌道，運行了五年，逐漸下降，至1991年2月脫離太空軌道，墜落於阿根廷東北角的太平洋沿岸，禮炮計畫劃下了休止符，在人類太空史上交出一張漂亮的成績單！

屏東科技大學森林系教授陳朝圳表示，目前要培育出新品種，大多是利用「育種」方式研發出來。以基因改造為例，主要是透過生物技術來達到基因重組、改變植物內部的基因排序，例如抗旱水稻，就是在作物內殖入抗旱基因，讓它具有抗旱能力、讓降雨量不足的地區也能種出稻米。
然而，雖然透過基因改造技術可以讓植物、農作物脫胎換骨、因應當地的自然環境、土壤與氣候，但國際對基改作物仍存有爭議。研究農業與作物領域的中興大學應用經濟學系教授黃炳文表示，由於科學家對基改作物是否會影響人體健康的看法仍無定論，因此各國對基改的管控程度亦不盡相同，像美國因投入基改技術行之有年，因此應用普遍，但歐日則是管控較嚴格。
台灣大學農藝學系教授郭華仁表示，以台灣為例，雖然研發基改作物的歷程已長達二十多年，但至今仍沒有基改作物可以合法販售，原因是在於台灣缺乏足夠人物力來投入大規模研發工作與食品安全風險評估試驗，因此政府機關也不敢貿然放手讓基改作物上市。
而美國種植基改作物迄今，亦出現不少後遺症，像是美國就因為大量種植抗蟲作物，反而衍生出可抵禦抗蟲劑的「超級害蟲」，讓農民相當困擾。

隨著耶誕節腳步愈來愈近，耶誕氣氛也愈加濃厚，為刺激買氣，各地花市紛紛推出應景的耶誕紅花卉，不但種類眾多，花色也顛覆我們傳統認知的大紅色。
從頗受女性喜愛的粉嫩桃紅色到洋溢活潑氣息的黃白色，都是農民發揮巧思、用創意培育出的新品種，讓許多愛花人看了愛不釋手。
但你可曾想過，這些花色獨特的新品種是如何「誕生」出來的呢？有「蝴蝶蘭達人」之稱的農委會高雄區農業改良場花卉研究室副研究員蔡奇助表示，目前坊間常見的培育新品種方法大多是透過「育種」技術而來。
以近年來頗受國外歡迎、成為海外花卉外銷主力的蝴蝶蘭為例，就有許多新品種都是透過育種方式而問世。
蝴蝶蘭原生種共66種
他指出，全球蝴蝶蘭的原生種大約有66種，目前野外還可以找到56種，其中台灣白花蝴蝶蘭與姬蝴蝶蘭都能在我們的台灣看見這兩種蘭花的美麗蹤跡，尤其是「台灣白花蝴蝶蘭」更是「只此一家、別無分號」的台灣特有種植物。而這兩種蘭花也成為培育新品種的主力種源，從中衍生出的後代多達千種以上，可說是子孫滿天下。
長年專研蘭花新品種的蔡奇助表示，育種主要可分為「雜交育種」、「多倍體育種」、「誘變育種」、「分子育種」等四種方式，其中，雜交育種是採用比例最高、也是育種歷史最悠久的一種，使用比例幾乎可達到九成九以上，像是坊間就有不少農夫會為了種植甜度比較高的水果而採取雜交育種的方式來培育出新品種。
雜交育種運用最廣泛
什麼是雜交育種呢？蔡奇助解釋，每株植物都有「花粉」，花粉就如同男性的精子、主要扮演爸爸的角色；而植物的「胚珠」則如同是女性的卵子、負責扮演媽媽的角色。以培育蝴蝶蘭新品種為例，由於蝴蝶蘭是花粉與胚珠都在同一棵植物上，當我們想利用「台灣白花蝴蝶蘭」與「姬蝴蝶蘭」研發出新品種蘭花時，就可以將「台灣白花蝴蝶蘭」的花粉放到「姬蝴蝶蘭」的著床位置上進行授粉的動作〈植物專有名詞稱為柱頭〉，這樣的過程就可稱為「育種」動作，就如同是生物間的交配行為般，研究人員與農夫就是透過育種模式來幫植物「開枝散葉」、培育出新後代。
除了最廣泛運用的「雜交育種」外，我們常聽到的基因改造其實也是「分子育種」的一種。蔡奇助表示，例如我們想要研發出藍色花瓣的蝴蝶蘭，但種源本身並沒有具備藍色花瓣的基因，所以就需要靠基因轉殖技術從別的藍色花瓣植物如牽牛花中取出具有藍色花瓣的基因來植入蝴蝶蘭中，藉此培育藍色花瓣的蝴蝶蘭，而這就是所謂的「基因改造」植物。

根據英國伯明罕托普克利夫小學的試驗證明，自閉兒從機器人身上學習的效果，比從人類老師身上學習的好。
研究人員說，如果能證明機器人可以排除困難協助接觸自閉兒，機器人未來可以在主要課程上幫助學生。
邁克斯與班是兩個高度到達膝蓋的人形機器人，可以跳舞、玩遊戲並模仿太極，這兩個機器人自3月起就用來協助托普克利夫小學的學生。
研究顯示，患有自閉症的兒童，通常覺得電腦與科技能讓人安心、激勵人心與吸引人，尤其是在社交互動與溝通領域上。
這些機器人成本約1萬5000英鎊，是由法國製造商Aldebaran捐贈；在托普克利夫小學正在實驗的一系列創新科技中，這是最新型的一種。
氣溫再升
咖啡香味恐變質
科學家表示，氣候變遷導致溫度上升，意味著野生阿拉比卡咖啡豆可能在70年內絕跡，也因而對全球基本商品之一的咖啡，能否保住原有基因不變，構成了威脅。
英國皇家植物園研究員與衣索比亞科學家進行的共同研究發現，如果溫度上升的預測成真，38%至99.7%適合種植野生阿拉比卡咖啡豆的地區，將在2080年之前消失。
由於咖啡豆種植相當容易受到氣候影響，種植區域的平均溫度只要增加幾度，就會對阿拉比卡咖啡豆的未來，以及種植及生產領域的數百萬人生計造成威脅。

這項獨步全球的新技術，除了讓研究團隊獲頒國際發明大展殊榮外，也開始與歷史博物館、故宮博物院合作打造綠能藝術，連水養說，為因應日益龐大的智慧型手機用戶，歷史博物館打算將館內收藏的藝術家畫作與圖像化薄膜太陽電池技術相結合，打造成可以利用太陽光充電的「行動藝術充電器」，讓太陽能充電器的外觀不再是呆板的單一顏色，而是可以邊充電邊欣賞名家畫作的藝術品。
「創意發明絕不是科學家的專利，重點是如何從生活中發現問題，進而思考解決問題的方法。」連水養笑著說，常有人好奇要如何發明出新東西、新技術，在他看來，發明並不需要太高深的學問，最終目的其實是為了「解決生活中遇到的不便」，他認為發明者應該懂得運用觀察力去找出生活中已存在的問題或是不方便，再好好思考「解決之道」，想著想著，有時候創意好點子就會在當下不自覺「蹦」出來！
他以市面上獲得不少婆婆媽媽青睞的「動力旋轉拖把」為例，發明者就是發現家庭主婦每次拖地都要用雙手擰乾拖把、耗力又費時，於是想到為何不將洗衣機的脫水原理運用其中，因而研發出可以運用動力旋轉方式來擰乾拖把水分的器具，讓實用發明更貼近日常生活。
連水養認為，創造力應從小扎根，才有助於打造創意社會、創意國家。他建議教育當局培養可以教授創意發明的第一線教師，讓在職教師透過研習課程來提升創造力與創新教學知能，使創意的種子可以透過課堂教學在每個學生心中扎根，讓每個孩子都有機會成為未來的愛迪生！

近來，反核四議題持續在社會上發酵，民間團體更大聲疾呼「非核家園」的訴求，希望透過更安全的再生能源發展來給大家一個安心居住的家園，反核意識的高漲也讓能源議題再次受到重視，其中「太陽能發電」更是近年世界各國的熱門話題，國內有不少學者專家亦致力於光電研究，像是明道大學材料系助理教授連水養就首創全球第一個「全彩圖像薄膜太陽能電池及製程」，成功結合科技與藝術，一舉奪下2012德國紐倫堡國際發明展金牌大獎，成為世界舞台上的台灣之光。
「太陽能電池」這個名詞大家都不陌生，但卻不是每個人都能說出正確的發電原理。對此，連水養表示，其實早在二十年前，國外就已經有科學家發現半導體之光起電力效應，並利用太陽光來發電的概念出現，隨著綠能時代來臨，太陽能在近年也更加發光發熱。以太陽能電池來說，其科學原理主要是利用半導體材料來吸收太陽光，再借助太陽光的能量來激發材料中的電子─電洞分離而產生電流。
他進一步解釋，不同於一般電池，太陽能電池是以P型與N型半導體材料來接合形成我們所熟知的「正極與副極」；當太陽的光線照射到太陽能電池時，就會使得半導體材料中的正、負電荷分離往電池兩邊的正、負兩極移動以及群聚，此時我們只要將太陽能電池接上電燈、手機等負載時，就會有電流流出、進而讓電燈發亮、手機開始充電。
不過，連水養表示，太陽能電池雖然符合環保訴求，但長期以來，幾乎都是全黑的玻璃面，如果裝在大樓或屋頂上，不但會導致室內空間不容易透光，看起來也是「黑鴉鴉」一片、不甚美觀。也因如此，他開始想方設法思考如何將太陽能電池「從黑白變彩色」，經歷過一次又一次的嘗試後，終於讓他找到可以利用雷射技術在太陽能電池上的薄膜加工，並燒蝕出想要的圖案，再加上有色膠膜，就可以讓影像擁有繽紛色彩，不再像過去那樣單調沒變化。
最有趣的是，透過這個靈光乍現的巧思，不但讓薄膜太陽能電池變得「五顏六色」，還能依照需求設計出各類圖案呢！連水養笑著說，像是我們常會在高速公路或是十字路口看見大型廣告看板，夜晚發光時常會耗費許多電能，此時就能利用圖像薄膜太陽能電池技術來設計廣告圖樣，結合太陽能發電原理，白天時就能借助太陽光儲存電力提供晚上發電使用，不只美觀又環保。
除此之外，圖像化薄膜太陽電池也能應用在普羅大眾的客製化用途中，像是可以提供3C產品用電的太陽電池氣密窗與百葉窗，以及為宗教團體量身打造的媽祖與觀世音菩薩圖像等，都能讓太陽能發電看起來不再只是冷冰冰的高科技，而是能結合藝術創作的跨領域結晶。就連攜手步入禮堂的新郎新娘也能透過圖像化薄膜太陽電池技術，將美麗甜蜜的婚紗照烙印在電池看板上，為彼此留下永恆的浪漫回憶。
連水養認為，科技不該是高高在上的學門，而是要能融入一般民眾的日常生活中才能普及化，尤其是環保意識日益提升的今日，他更希望能藉由這項創意藝術讓大家對太陽能電池的使用度與接受度提高，因為唯有當使用者愈來愈多時，才能讓再生能源的應用更加多元化，讓環保不再只是口號、而是付諸實際的行動。