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2015年7月29日 星期三

Dictator to be?

讓我們回顧一下柯文哲市長,一開始是怎麼踏上選市長這條路的。

那時候,柯文哲因為幾張發票,被各個國家機關調查,加上後來的愛滋器捐案,鬧得沸沸揚揚,讓本來就因為敢於直言,而很有媒體效果的他,在媒體上獲得了更多的曝光機會。

這些事件,不斷讓我們見識到我們國家,許多制度上的問題,以及國家機器失能與濫權的嚴重程度。

當時的柯文哲,曾經表示:「如果大家都覺得我來選或我來做比較好,那我就跳出來做。」

後來決定參選的柯文哲,也的確提出了許多讓人相當認同的理念,譬如像是公開透明、要將許多政府的作為制度化,還有所謂的「要建立一個用常識可以理解的國家」。

這些都是正確的方向,其中某些部分,柯文哲也的確有在執行,是以,他的臺北市長做到現在,我認為仍是相當不錯的。

可是柯文哲似乎忘記了最當初他會出來選舉的理由。那時候有多少人,為了他連續被國家力量惡搞,而替他感到憤怒?又有多少人,是因為相信他經歷過這些之後,對於政府濫權而導致的國家暴力,會更有警惕,而相信他能夠讓臺北市更進步?一定也有很多人,是相信他的SOP論,認為他會以SOP去規範政府濫權,所以才決定支持他的。

結果在7月23日,一群抗議課綱微調的學生,與採訪的記者,衝入教育部長室之後,柯文哲的一連串發言,卻讓我很懷疑,他真的對政府濫權是有戒心的嗎?他真的明白國家暴力的可怕嗎?

最一開始的時候,柯文哲說:「我認為台北市政府處理沒什麼疏失,就我聽到邱豐光局長說法,學生當時是回馬槍衝回去,這是無法預料的突發狀況,警察才以現行犯處理。未來將和警政署討論SOP,未來即使沒有辦法應付百分之百,也能處理八成。」



接著在被問到會不會懲處這次的現場指揮官,中正一分局的副局長張奇文,他又說:「這次不會」,且這次張奇文的責任,柯文哲會「替他扛住」。




必須注意的是,這些都是在柯文哲啟動調查,按照程序處理這件事情之前,就說出的話。但他同時也發表聲明稿,表示:

「媒體記者本於採訪之職,於陳抗現場進行採訪工作,乃受憲法保障之自由。我對於昨晚臺北市警察局在過程中,侵犯記者採訪自由一事致歉。」

「昨日教育部衝突現場,因事件緊急未能依SOP進行」



這之間的矛盾,實在讓人不解。

若是說臺北市政府沒有疏失,那你為什麼要為臺北市政府警察局侵犯記者採訪自由一事致歉?

如果臺北市政府沒有疏失,那因事件緊急未能依SOP進行,算是什麼?

當張奇文在顯然知到記者身份的情況下,下令禁止記者採訪,且沒收學生手機,意圖搶走公民記者的相機,然後中正一分局的幹部,還接受政論節目call out,大剌剌的說謊,說無法辨別記者身份,請問一下柯市長,您是視障了,還是聽障了,會認為這是意識形態之爭,不應該要求警察負責?

話又說回來,法治時代了,如果張奇文沒有責任,那自然沒有誰扛責任的問題。可是若他有責任,你不按照制度走,要替他扛,這是什麼樣的護短心態?這是一個不斷強調SOP的人,應該做的事情嗎?

最讓我憤怒的,還是柯文哲對於警方使用束帶、給學生上手銬,對學生粗暴對待、沒收學生能收集證據自保的手機的狀況,居然不置一詞。這個,就是你對於人權的看法嗎?

我們先不說記者或學生的行為,正當性足不足夠,在我看來,從318之後,警察處理這些事情,都是有SOP。他們的SOP,就是先趕記者,把抗議群眾可以用來錄音、錄影的器具都先排除,這樣一來,警察不論如何執法,就都不會有事了。

這個就是最標準的,由權力不對等,所造成的國家暴力。我一直都非常痛恨這類的政府濫權、國家暴力,因為在國家強大的力量下,個人是幾乎沒有抵抗力的。

今天學生和記者,不論有沒有違法,請問警察憑什麼沒收他們的私人物品?憑什麼不讓他們記錄下警察如何執法?倘若警察今天沒收手機之後,像太陽花學運時一樣,把學生拖去痛扁一頓,這時候你要怎麼收集證據呢?事實上,今天就有一個公民記者,控訴警察打他後腦。但是在沒有影像為證的情況下,我們要怎麼知道,到底這是真是假,以及若此事為真,打他的警察是誰?

318學運過後,我們看到的是,即使那幾個少數有被拍到照片的打人警察,都還是無法被揪出來,讓他們獲得應有的懲罰。但是學生卻是一個一個的被起訴。這個,就是權力不對等的可怕。

而柯文哲,對於政府不當執行公權力的部分,卻隻字未提。

我一直認為,法律之所以存在,最重要的目的,就是要盡量去限縮政府的權力,不讓政府濫權的情形發生。法律沒允許你做的,身為當權者,就是不准做。這樣才能確保沒有權力的民眾,不會被國家暴力給侵犯,而毫無抗能力。

柯文哲曾經親身嚐過這種政府濫權、國家暴力的苦果。所以我一直覺得他會對這部分更加小心。

當他說出要在交通違規熱點設置監視器,甚至想要因為自己做事方便,而修改法律的時候,我只當他法治觀念太差,人權素養不足。

但這次事件,柯文哲到目前為止的處理方法,還有對於國家暴力未置一詞的表現,讓我不得不認為,柯文哲市長,你在乎的,並不是國家暴力,而是「國家暴力侵犯到我」,所以只要權力是由你掌控,政府濫權的受害對象不是我,那就沒問題。至於侵犯到別人,關我屁事?

柯文哲市長,在這次的事件裡,你讓人看到,你是一個護短的市長,是一個不在乎人權的市長,是一個不遵照體制的市長,更是一個沒有法治觀念的市長。

你的表現,讓人失望。失望得令人憤怒。

法治,不是你統治的工具,是用來限縮你權力的武器。

如果你不學會這一點,那個會為了「護國五張椅」把你抓去約談的政府、那個會搞出228,讓你失去爺爺的,我們奮力想打倒的政府,很可能有一天,還會再回來。

而且這次,坐在那個政府領導者位置上的人,可能就是你。

2015年7月17日 星期五

Why we show no respect to professionals?

在八仙塵暴事件之後,出現了很多受難者的家屬,對醫護人員實非不體諒,也十分不理性的行為。臺灣長期緊繃的醫病關係,再一次血淋淋的呈現在大家眼前。

我因為研究領域的關係,常常和醫生混在一起,同事裡也有許多醫護人員,對他們的辛勞真的是看在眼裡,對於臺灣非常糟糕的醫療環境,和臺灣相當好的醫療品質,都有頗深刻的體驗。

也因此,通常在遇到病人對醫護人員不諒解的狀況,或著病人出現一些不理性的過份行為時,我大多都是比較站在醫護人員這邊的。

然而,前幾天和一位醫師聊天時,談到了在臺灣醫生和科學家合作的困難,這位醫師很實際的點出,最常發生爭議的點,是在發表論文之後的掛名順序上。

他說通常醫生的立場,都會覺得,如果沒有我的樣本,你們要做個屁實驗?而且收集這些樣本又很麻煩,所以我當然要掛在很重要的位置。

但我向他解釋,學術論文的掛名,看的是學術貢獻。發表論文,評估的是學術表現。提供樣本固然是不可或缺的一環,但很現實的是,提供樣本和收集這件事情,不管再怎麼辛苦,他的學術價值真的很低。

這位醫師自己在做研究,所以他也很清楚這個狀況。但他說,難處在於,許多他的醫界同事,會認為同樣的道理也可以套用在我們的研究上。那些我們所謂的idea,還有我們做的實驗,其實也就是跑跑PCR,或著分析一下數據,那有什麼難的?學術價值在哪裡,他們體會不到。

其實我還滿能體會這個想法的。學術界的確有些人的idea也不一定多驚為天人,許多已經發展得很好的實驗,也的確只要多練就會。但這些仍舊是需要花時間去培養的專業,就像醫師的專業一樣,需要長時間的培養,才會達到入門的門檻,然後還需要更多的訓練與實務經驗,才能達到符合專科和次專科等級的程度。

也許是因為八仙事件的醫病衝突還歷歷在目,當我聽到這段話的時候,第一個跑進腦海裡的念頭,實際上是「醫師這樣的行為,和病人家屬不尊重你們專業的行為,又有什麼不同?」。當醫師在抱怨別人不尊重自己的專業時,是否轉個身,就也忘了要尊重別人的專業?

當一個現象,重複在不只一個群體發生時,通常我就會比較傾向把它看成一個受環境影響的系統性現象,而不只是個人不良行為。

於是,這幾天我就一直在想,到底是什麼原因,造成了這樣的現象,讓我們一方面不尊重別人的專業,另一方面又對人一點信任都沒有。

在思考的過程中,一個一直在我腦中出現的疑問是,從我的角度去看,其實我們的醫療水準,已經非常非常高了,在這樣的狀況下,為什麼像是消基會這些機構,會有那個種,理所當然的用幾篇過時又不太相關的論文,想要指導醫師進行治療的狀況?又是為什麼,讓病人家屬對這些頂尖醫療有這麼多批判?

有些人說,就是因為臺灣醫療水準很高,所以病人的容錯率才會這麼低,才會覺得,你沒把我醫好,或著讓我不夠舒適,一定是你犯了錯。這在我看起來,真的是一個完全不可思議的事情。

這裡有兩個很奇怪的觀念,我覺得很有澄清的必要。讓我用兩個例子來說明。

臺灣有一個做得相當好的科普網站,叫做泛科學。我想大多數喜歡科學的朋友,一定多少都看過他們的文章。

泛科學的成長速度很快,收的稿也越來越多,稿子多了,難免就會有一些品質上的問題。有時候,我和幾個朋友,看到泛科學有一些文章翻譯的不夠精確,或著覺得他們在議題選材上,有可議之處,我們就會把那些文章拿出來討論。有幾個比較積極的朋友,甚至會寫文章或著留言去和他們討論。

泛科學的確不是完美的,這點我想大家都同意。但是他們已經是目前所有我看過的科普網站中,做得最好的了。我有一位學長,曾經想要做難度比較低,但頗為類似的事情。可是在我們評估過後,還是因為沒有把握把文章品質顧好,因而作罷。

所以我常說,大家總是因為他們做得是科普,而錯估了他們做的事情的難度。要顧及那麼大量涵蓋那麼多不同領域的文章,這本來就不是容易的事情,不只耗時費力,需要的學養內涵也不低。而既然他們已經是所有人裡面,做得最好的了,那我會傾向相信,他們目前能做到的程度,就是我們能夠擁有的,最好的品質。

你當然可以對他們的品質有更高的要求,督促他們進步,甚至可以不滿到自己去開一個新的科普網站,去證明你能夠做得更好。但在這些事情發生之前,你還是必須接受這樣的品質,因為你拿不到更好的了。

醫療也很類似。

不管我們做研發的人再怎麼努力,醫生被訓練得素質再高,以目前的科技,和我們有的資源,我們的醫療品質,就是只能達到這樣而已。而這樣的醫療品質,在世界上已經是極有競爭力的了。甚至我可以說,這是我們很惡劣的壓榨醫療人員勞力,所創造出來,根本不可能永續持續下去的低價高品質醫療。

這樣的醫療品質,與其所需的極低廉花費,即使仍有很多地方,會對病人照顧不周,會沒辦法在醫療上達到盡善盡美,在我們能夠突破,讓醫療更進步前,很抱歉,你就是只能接受,因為這就是我們目前所能擁有,最好的醫療了。

我想很多人可能會感到不解,如果我們的醫療品質如此之高,為什麼還有那麼多人救不活?為什麼病人還是會那麼痛苦?為什麼病人還是有這麼多不便?

這就牽涉到我要講的另外一個例子。

今年NBA的冠軍賽,是由當代最強球員LeBron James所領軍的騎士隊,對上團隊戰力完整,由這個球季的最有價值球員Stephen Curry指揮坐鎮的勇士隊。

這個系列賽,我個人印象最深刻的一場,是系列賽的第三場。在系列賽的第二場,被喻為是史上最佳射手的Stephen Curry表現大失水準,拿手的三分球,投15只中2,命中率只有一成多。主將失常至此,想當然爾,勇士隊也就在自家主場輸掉了這場比賽。

下一場比賽,換勇士隊作客騎士隊主場。勇士隊又是整場被騎士隊壓著打,眼看就又要輸掉這場比賽了。更糟的是,Steph看起來還是沒有從低潮中恢復過來,打完前三節,又是投11中4的悲慘命中率,包含投5中2的三分球,只攻下了10分。

但這幾個球季,有在追蹤勇士隊比賽的球迷,都知道不管勇士隊前面輸再多,打得再差,比賽都還是有希望的。因為他們有一群很好的射手,和一個人類有史以來,最偉大的射手。他們追分,是用還差幾個三分球來算的。打完前三節,還落後十七分的勇士隊,用勇士隊的標準,也不過就是差了6顆三分球而已。

聽起來很不切實際嗎?一點也不。

他們在今年季後賽的第一輪,就示範過整場被壓著打,進入第四節的時候,還落後20分,但硬是在正規時間結束節用一記三分球追平比分,然後在延長賽,又首先投進一顆三分球,並自此領先到最後。

投進那個追平三分球的人是誰?

Stephen Curry。

那投進延長賽第一顆三分球的人呢?

當然也是Stephen Curry。

類似這樣的案例,在這幾個球季還有很多。連續三個球季Stephen Curry幾乎可以說是整個NBA,在需要追分的時候,最冷血的殺手。他超快的出手速度,配合靈巧的運球,還有不可思議的籃球智商,一旦被他投順了,你根本就只能祈禱時間能夠走快些,不要讓他在剩餘時間內把分數給追上來。而且你幾乎沒辦法阻止他投三分,他又準到幾乎任何狀況都可能進,所以即使你的防守做得再好,也未必能阻止他投順。

最傳神的形容,應該就是這次LeBron James在冠軍賽開賽前,被訪問到要如何減低Steph的破壞力時(how you gonna slow Steph down?),他的回答:

"You can't."

而這樣的狀況,在冠軍賽的第三戰,又發生了。前三節落後的17分,在Steph的爆發之下,一顆又一顆蠻不講理三分球,唰唰唰的入網,一度追到只剩一分差。

接著一個爭議球上對騎士隊有利判決,加上騎士隊一陣猛攻,他們又把領先拉大到了7分,而時間,只剩下不到50秒。

眼看勇士隊就要追不回來了,Steph決定管他三七二十一,卯起來投三分。

唰。剩四分。

騎士隊反攻,拉到六分。最後二十五秒。

唰,剩三分。還有十八秒。

眼看Steph只要再出手一次,勇士隊就要追上來了。但就在大家都以為他們又要再上演一次大逆轉時,Steph在把球帶過半場之後,選擇傳球給隊友,隊友在底線三分出手落空。勇士隊這次終究棋差一著,最後以五分之差飲敗。

這場比賽,Steph一個人在第四節,就得了17分,投進了5個三分球。前三節17分的差距,看起來真的沒那麼巨大。

這場勇士輸球的比賽,之所以讓我印象如此深刻,是因為今年勇士隊實在太強了,強到我們很少有機會看到Steph at his very best。但在這場比賽的第四節,他完全就是用自己最好的表現,最專注的狀態,把本來應該是垃圾時間的比賽,隻手拉回到striking distance。

在確定勇士隊輸球的那一剎那,我忍不住笑了出來。

「這樣再贏,真的太不合理了啦!」

「史上最強的射手,終究也是會有追不回來的時候啊。」

我那時心裡是這樣想的。

的確,最後勇士隊輸了。但這並沒有讓Steph的表現顯得不夠出色,因為他要挑戰的門檻,本來就是一個高得不可思議,幾乎不可能通過的巨山。

Sometimes, failure is just when your best isn't good enough。

這個isn't good enough,其實就是我們醫療的現況。而我們之所以不夠好,幾乎完全是因為,我們面對的問題,實在太難了。

也許是因為我們的醫療人員,被訓練得太好,讓很多疑難雜症的治療,都顯得輕鬆,就好像Steph在球季中有太多不可思議的驚人表現,帶領球隊演出過太多次逆轉勝,讓球迷習以為常一樣,讓我們忘記了,醫療人員面對的是多麼困難的一個情境。

他們處理的是生命。是一個一堆專家窮畢生之力,讀了一大堆書,做了一大堆研究,但很多時候,都還是只能聳聳肩說:「不好意思,我們真的不懂。」的一個現象。

這個現象運作正常的時候,就很撲朔迷離了,何況要在他出差錯的時候把它修好,那更是不可能的任務。由這個角度去看,不管醫療人員做得再怎麼好,都會離完美很遠,這也是再正常不過的事情。

用我的說法,就是「一場史上最佳射手在第四節砍了17分都追不回來的比賽,我就相信他真的是追不回來了。」不是因為射手太爛,而是因為有的比賽,即使是最好的射手,也都沒有好到能把它追回來。不是因為醫療人員太爛,而是因為有的情況,即使是最好的醫療人員,也依舊束手無策,能做到的,真的就只有這麼多。

而從這裡,我又忍不住想到八仙事件剛發生的時候,一堆人可以用眼睛看,就看出會不會塵爆的高超技巧,還有用常識判斷就知道吸粉塵會傷肺的錯誤直覺。

到底是什麼樣的背景,會讓我們這麼瞧不起知識的難度和複雜度,會以為自己什麼都有辦法用常識來判斷、會像消基會那樣,以為會查文獻,就可以教醫生如何進行治療呢?

我的猜想是,在我們的教育過程中,我們被訓練的方式,就是一直要在一個簡化的系統裡,去尋找單一或少數正確的答案。

我永遠記得我國中和高中的時候,唸書總是唸得很掙扎。

直到有一天,我一個成績很好的朋友在教我解一道理想氣體方程式的題目時,他跟我說,你不要一直想這個物理現象在幹麼,你要想它到底要考你什麼。題目要你求p,給了你T和R,你就想辦法把n湊出來,帶到pV=nRT的公式裡就對了。

從那天以後,我才豁然開朗,原來考試是這麼一回事。

大學的時候,我因為興趣,去弄了內科聖經Harrison來念。一開始的時候,也是讀得很辛苦,因為這些書,其實常常沒有一套系統性的邏輯,而是一堆事實的陳述。譬如我那時候最有興趣的紅斑性狼瘡,我讀完Harrison相關的章節之後,只有一個結論,就是這個作者根本自己也不懂。你自己都不懂,我們是要怎麼讀?

後來有個醫學系的學姊跟我說,醫學的書,本來很多就是這樣,比較適合當作前人觀察和經驗累積的結果,不見得是前人理解以後的知識。

一直到後來,我自己跑去做研究,讀了很多論文,才真正深刻的體驗到,的確,Harrison裡頭寫紅斑性狼瘡的人,確實是不太懂這個病,不過那是因為這個世界上,大概也沒人真的懂。

舉例來說,我們一般都認為紅斑性狼瘡是所謂的B細胞疾病,也就是說,他的病理現象,很大一部分是由B細胞造成的。於是我們就研發了所謂的B cell depletion antibody,去把病人身體裡的B細胞幹掉。

但是用B cell depletion的方式來治療紅斑性狼瘡卻超沒效的。一個被認為是B細胞造成的病,幹掉B細胞還不會好,跟沒接觸流感病毒,卻得到流感,大概是差不多等級的不合理,也就是根本不可能發生這種等級的不合理。光這個例子,就可以看得出來我們有多不懂紅斑性狼瘡。

這個,就是醫學的複雜,與我們目前在醫學發展上的極限。

所以我也一直很佩服醫學院的學生,可以接受這樣的訓練。我有一次和一位醫師在聊天,他就笑說:「反正就是把它當成考試來念啊!我那時候練到,自己讀書都會覺得那幾個會考的關鍵字,眼睛掃過去就會自動浮上來勒!然後腦中就會自然出現這個A會和那個B比較的考題,這樣自然就會拿高分了。」

對呀,這個就是在考場上的常勝模式。就好像我每次恥笑那些托福雅思考不好的人一樣。我英文這麼爛,當初也是考了個嚇死人的高分,比我從國小就到紐西蘭去念書,幾乎算是英文native speaker的朋友考得還高。我也常常笑說,我聽聽力測驗,幾乎都聽不懂沒關係,關鍵時刻,我就會知道答案來了,意到筆動,接近滿分的分數來得比蘇軾寫詩還自然,蘇軾考國文,搞不好還沒有我考英文輕鬆寫意勒。

我在想,會不會就是我們在這樣「只要被訓練得夠好,就可以寫對答案拿高分」的訓練系統下待久了,忘記了自己其實根本不懂、忘記了考高分,不代表理解、忘記了我們後來把這些東西弄懂,都是在後面受過很多額外的訓練以後,才能夠做到的事情?

會不會是很多人,根本從來沒有機會進入像是醫院或著研究機構這樣的地方,真正去做研究,明白到原來知識並不是一個在題目中找條件,就會解出標準答案的指考題目?我們有辦法快速解出來的題目,很多都是極度簡化條件下才有辦法成立的題目,但是現實世界的科學,卻是即使在極度簡化的模型底下,都複雜到會有太多變因的東西,往往牽一髮動全身,讓人難以研究,更遑論要去了解一個現象背後真正的原理了。

如果是這樣,那好像就可以解釋我們的不尊重專業是怎麼來的。也許醫療、科學這些東西,在很多人眼中,真的就是簡單到不行的東西,就像考試,有背有分,抓到技巧,沒搞懂也可以考高分。

所以如果我會查資料,那我就也可以考高分,自然知道這題該怎麼解,也就可以指導醫師怎麼清創了。

所以那些專家,像是醫師、護理師這些人,他們就是以前班上那些,很會考試的人。他們已經知道這個遊戲怎麼玩了,如果考不上醫學院,沒有每科90分,哪一定是他們哪裡犯錯了,或著根本不用心,不可能是他們不懂,或著盡了全力還失敗。

如果他們常常犯錯的話,那肯定是故意的。他們根本沒有把我家的小孩當一回事,沒有盡全力照顧我的小孩。所以我一定要拿攝影機錄下他們哪裡犯錯,哪裡沒盡力,這樣才有辦法告死這些邪惡的混蛋。

於是,人和人之間,最基本的信賴就沒有了。

這有時候,也很像我們在藥物研發時會遇到的狀況。我們會很誠懇地對大眾說,很抱歉,我們真的不夠好,所以很多東西,我們事先也不知道。

可是大眾不接受我們不夠好的這個事實。於是一個又一個的藥廠陰謀論,就通通出籠了。

或許,真正的關鍵,不是在告訴他們,我們夠不夠好,而是大家要接受一個事實:「即使到了今天,人類成就了如此偉大的文明,許多事情,對人類而言,還是都太難了。」

也許,要到這一天的到來,小島上的人們才會彼此尊重,知道對方真的已經盡了全力,明白對方達成的成就並不簡單,然後,由衷地對對方說一句:「您辛苦了。」

2015年7月6日 星期一

You think you understand dust explosion. But do you? (2) - How exactly does dust explosion occur?

話先說這前頭,在處理八仙塵爆這個事件上,這一篇一點都不重要,因為這篇要來講一講,到底什麼是粉塵爆炸,以及他是如何產生的。而如上篇所述,我認為防止悲劇是屬於公安做為,背後的科學反而沒那麼重要。

寫這篇,主要是要說明粉塵爆炸這個概念,到底有多不常識,還有為什麼判斷當下會不會發生爆炸,已經遠超出普通教育可以處理的範圍。真的要仔細研究這個主題,可以寫一本書了,所以這裡我只針對一些最基本的概念,說明一下。

粉塵爆炸,顧名思義,就是一堆細細小小的粉塵,在空中發生爆炸。在物理上,爆炸是一個不太容易定義的概念。也因為這樣,所以網路上有很多似是而非的說法,譬如說像下面這一段,就是不正確的觀念:




以定義上來講,爆炸指的是很大量的位能(pothential energy),在極短時間內,被轉換成工作能(work)的一個現象。這樣大量的能量釋出,會使得物體的分子,在一瞬間獲得能量,讓分子間的間距迅速拉開,導致體積大幅增加。大家一定都喝過可樂,把可樂打開的時候,會有氣泡一直冒出來,如果搖一搖,更會連著液體一起噴出來,那是被高壓力溶在可樂裡的二氧化碳,快速汽化,導致體積增加,於是跑出來的現象。更極端一點的例子,是曼托珠丟可樂,導致快速氣化,氣體體積大幅增加,塑膠瓶身強度不夠,所以瓶子會爆開。

可是如果今天這個瓶子夠堅固,氣體獲得能量造成的壓力,不足以把瓶子撐破,體積就不會增加,反而是瓶內壓力會大幅上升。譬如你把籃球充氣,籃球會鼓起到一個程度,變得硬硬的,之後再充氣,除非充爆籃球,不然便是體積不變,但籃球裡面壓力變大的狀況。

所以,體積增加,並不是爆炸的一個必要條件。壓力增加也不是。哪一個狀況會發生,得視情況而定。我個人比較不喜歡固定體積的概念,也就是「爆炸是一個,當發生在固定體積時,會讓壓力急速且大幅增加的一種,在極短時間內發生的超劇烈放熱化學反應(exthothermic reaction)」這樣的闡述方式。

至於體積增加這個角度,則比較和我胃口。這是因為,爆炸的其中一個特色,就是由於體積快速增加,產生所謂的shock wave(抱歉我真的不知道這個的中文是什麼)。你在電影裡,看到爆炸的時候,東西會飛走,主角會被震飛(雖然很神奇的都不會死),那基本上就是shock wave造成的。或許你可以把它想成一團快速變大的空氣,朝你撞過來,把你彈飛,可能會比較容易理解。

所以說爆炸必須要在密閉空間發生,是不正確的認知。而粉塵的密度,也不能這樣一概而論。後面這點,下面的文章會有比較詳細的說明,不過這裡我們暫且壓下,先處裡其他部份。
爆炸定義的模糊,會讓討論變得太複雜。是以接下來,為了討論方便,我們就先把爆炸限縮成是一個「在極短時間內,大量工作能被釋放」的一個現象。

由於上面那個定義,在量上(magnitude),並沒有給一個精確的定義,所以很多人會爭論,體積增加,或著壓力增加,要到什麼快到程度,以及要劇烈到什麼程度,才算爆炸。

但這在八仙粉塵爆炸這個例子上,並不是太重要的爭論,因為不管你是否把那個現象的強度當作爆炸,他產生的基本原理,都是一樣的。而且我也不相信你有辦法透過影片,就看出當時體積增加的強度。

回到正題。

粉塵爆炸發生的原因,絕大多數是由燃燒所造成。而燃燒,是一個極劇烈的氧化還原反應,所以你也可以把粉塵爆炸,看成是一個在極短時間內發生的,一連串失控的氧化還原反應。

那要什麼在條件下,才有可能發生一個「極短時間內可以釋放大量能量」的氧化還原反應呢?

首先當然就是要有能量來源,去引發這個反應,這個過程叫做引燃(ignition)。

每個東西,依其性質不同,會有不同的引燃溫度,我們稱之為最低引燃溫度(Ignition temperature)。這個最低引燃溫度通常是在實驗室裡測出來的,也就是說,他是在一個控制良好的環境裡面(溫度、濕度、壓力、粉塵濃度、粉塵顆粒大小等),利用像是加熱到一定溫度的金屬板之類的東西,來測試能否產生一開始,讓空氣和粉塵產生足夠強的碰撞,造成引燃的實驗。因此,在嘗試把這個結果給轉換到現實生活中時,必須注意,即使是同一個東西,像是同樣是玉米粉,其最低引燃溫度,會因為外在環境的改變,而發生變化。而不同物質間,即使在實驗室裡,最低引燃溫度,差到好幾百度,有是常有的事。

除了直接引燃的最低引燃溫度之外,還另一種溫度也必須注意,我們叫做悶燒溫度(Smouldering temperature)。我想大家應該都看過木炭燃燒,那種很慢很慢,沒有火焰的燃燒吧?一般有火焰的燃燒,燒的是被熱直接氣化的木頭,也就是木頭成份中,形成氣體的部分。而沒有火焰,像是木炭那樣的無焰燃燒,燒的則是剩下沒有氣化的部分,也就是直接燒固體。

這種固態的東西,直接被降解的過程,我們叫做熱降解(Pyrolysis)。熱降解這個過程,本身是不需要消耗氧氣的。會消耗氧氣,是等到熱降解產生之後,物體被降解成可燃燒的氣體,這些氣體,和氧氣作用,才會形成浩氧的燃燒。而留下來的固體,通常都是一些碳的聚合物,這些剩下的探,燒得很慢,但也燒得很久,這個就叫做悶燒。

能夠產生悶燒的物質,通常都有很多小孔,可以讓氧氣流過,增加接觸面積,也保留氧氣。點燃的香煙,也是屬於無焰燃燒的一種。

這種無焰悶燒,在某些情況下,也可以點燃粉塵,不過不是像引燃那種方式。想像一下,如果今天漫天落下的粉塵,完全蓋住了一根還未熄滅,掉在地上的香菸。這根香菸,在仍可以接觸到樣氧氣的情況下,就被悶在裡頭慢慢燒。這個時候,由於外面這一層粉塵,就形成了很好的隔熱層,讓熱能在裡頭快速累積。在這樣的情況下,這些粉塵,就會被以相對較的一的溫度給點燃,點燃之後,就有了火源,於是就能快速引燃空中的粉塵,形成粉塵爆炸。

是以,通常悶燒溫度,會比最低引燃溫度還要來得低,有時候低上一兩百度,都沒問題。網路上有些人說,香菸是點不燃粉塵的,這是一個非常籠統的論述。由上述說明,你至少可以知道,悶燒的香菸,透過間接的方式,是可以引發粉塵爆炸的。至於香菸能否直接引燃空中的粉塵,這得視很多條件而定。簡單講,我們在講會不會引燃時,真正在討論的其實是最低引燃能量(Minimum ignition energy)這個概念,也就是要在這個特定的條件之下,引燃某個特定的粉塵,需要的最低能量是多少。

每種東西的最低引燃能量都不同,而提高溫度只是提供能量的一種方式,當然也還有其他方式。是以香菸能否直接引燃粉塵,也要視它能否提供足夠的最低引燃能量而定。

但光是引燃還不夠,要引發粉塵爆炸,你的反應時間還得要夠短,發生的速度要夠快才行。那怎樣可以產生一個極快速的化學反應呢?

這個時候,我們需要一點點基本的國中理化概念。所謂的反應速率,指得是化學反應發生的速度。以燃燒來說,你可以想像有一堆氧氣,圍繞著一根木頭,不斷產生氧化還原反應。這些氧分子,必須和木頭分子碰撞,這個反應才有可能發生。

因此,倘若根木頭如果很粗很大,一開始的時候,只有外面那一層,接觸得到氧氣,裏頭的部分,必須等外頭反應完,才有辦法接觸到氧。因此,這根木頭裏頭的部分越大,一開始能接觸到氧的面積就越小。

為了方便說明,我們假設今天有一個正方形的木頭,他的邊長是2公分。因此,它的體積,就是8立方公分,而它的表面積,則是24平方公分。那他表面積與體積的比,就是(24/8) m^−1,也就是3 m^-1。

若是我們把這個正方形的大木頭,均分成八個邊長1公分的小木頭。這個時候,這八個小木頭的體積,還是8立方公分。但是他們的總表面積,就變成了48平方公分。因此他的表面積與體積比,就會變成6 m^-1。



因此,同樣大小的一個物體,他能夠和氧接觸的表面積,就變大了,所以反應速率,自然也就變快了。

如果用圖像來表示,或許我們可以這樣理解:



由上面這張圖,你可以看到,左邊的藍色物體,是排列比較緊密的,我們就把它當成是一個,由二十個木頭分子,組成的一個大木頭。這個木頭最中間那六個,被我打叉叉的木頭分子,在反應一開始的時候,是接觸不到外頭深紅色的氧分子的,也因此,這時就等於只有十四個分子在反應。

反之,在右邊的圖中,這二十個木頭分子,分得比較開。因此,所有的木頭分子,都可以和暗紅色的氧分子反應。在這樣的情況之下,應該不難想像,右邊的反應,會比左邊的反應,進行得更快。

這時候,如果你去計算表面積與體積的比,左邊的比例,會像上面正方形木頭顯示的那樣,比右邊的比例還要大。

由此,我們可以導出一個很簡單的推論:反應速率,和表面積與體積的比成正比。

這個表面積和體積的比,我們有一個專有名詞,叫做Specific Surface Area(SSA),定義上寫作是"total surface area per unit volume",也就是每一單位體積的表面積。

是以,反應速率,和SSA,是成正比的。因此,當體積相同時,我們就可以下一個簡化的結論:【表面積越大,反應速率越快。而相同體積的東西,被切成越小的顆粒,表面積就越大,因此反應速率就越快。】

在得出這個結論以後,其實我們就已經抓到了粉塵爆炸要能夠產生,必須具備的其中一個重要條件:「粉塵的顆粒要夠細。」

大家可以用一個簡化的模型想像一下。如果今天一個可以被氧化的東西,被分割成一百萬個非常細小的碎屑。這些碎屑因為質量非常小,所以不太受地心引力影響,讓他們能夠因為浮力浮在空氣中。

這些小顆粒,如果散佈得夠開,就能夠均勻的和氧氣混合在一起,像是上頭右圖那樣。與氧互相碰撞的粒子,會發生化學反應,釋放出能量(也就是燃燒)。而這些反應釋放的能量,也可以激起其他顆粒的引燃,造成鏈鎖反應。

由於這些顆粒非常小,反應速率非常快,快到鏈鎖反應發生在一瞬間。這時候我們可以把這個反應,視為一個一百萬顆分子,在同一時間釋放能量的反應。而這樣短時間內巨大的能量釋放,就會形成我們認知中的爆炸。

由這樣簡單的模型,我們可以得到一個初步的認知:粉塵越細,一旦引燃,粉塵爆炸發生的可能性就越高。

然而,這樣的論述,只在一定範圍內適用。

當粉塵細到一個程度以後,反應速率太快,還來不及和氧氣反應,他們很可能會直接被熱降解成氣體(pyrolysis),於是這個反應,就變成了氣體燃燒的反應。

所以如果粉塵細到會直接產生熱降解,那粉塵爆炸,也不容易發生。

同時,前頭提過,當粉塵變得越來越細時,其受地心引力的影響也越小,所以他們能夠漂浮在空中。然而,在這個時候,粉塵之間的作用力(inter-molucular forces,譬如說凡德瓦力),扮演的角色就會相對提高。這個粉塵間的作用力(cohesion),和反應速率類似,都是和SSA成正比,所以顆粒越小,把這些顆粒黏在一起的作用力總和,就會越大。

因此,這些超小的粉塵,就會受彼此間作用力的吸引,而黏在一起(cohesion)。但即使黏在一起了,他們的質量,可能還是小到可以漂浮在空中。

在這樣的情況下,即使單一顆粒本身變得再小,都沒有意義了,因為這些黏在一起的超小顆粒,就和大顆粒一樣,會有比較小的SSA。

所以顆粒變小,對於反應速率增快的幫助,是有其極限的。

而除非你有火眼金睛,不然我是不太明白,要如何能夠要光用看的,就可以看出來現在這個顆粒大小,發生粉塵爆炸的機率有多大。

從這裡我們又可以引出另外一個概念,就是濃度對於爆炸發生機率的影響。

許多人會和你說,只要粉塵可燃,濃度又夠高,一旦引燃,就會發生粉塵爆炸。但這是完全錯誤的觀念。

事實上,能夠引發粉塵爆炸的粉塵濃度,只有一個很小的範圍,他的下限我們稱為是爆炸下限濃度(Minimum Explosible Concentration),上限則稱為爆炸上限濃度(Maximum Explosible Concentration)。

濃度不夠高,無法引起爆炸,這應該很好理解。你就想像在一條長達五公里,烏漆抹黑的隧道中,你在其中一個盡頭,用手電筒照射。因為距離實在太遠了,你的光源是不可能傳到另一頭去,讓站在另一個盡頭的人看到的

同樣的道理,當一個空間中,粉塵的濃度太低,粉塵顆粒彼此的距離太遠,一個小顆粒的能量,無法傳到另一個小顆粒,或著只能傳給有限的小顆粒,這樣就無法引起連鎖反應,爆炸就無法被引發了。

那為什麼當粉塵濃度太高,也不容易引爆呢?

讓我們先從剛剛提過的凡德瓦力說起。凡德瓦力的另一個特性就是他和距離成反比。也就是說,距離越近的兩個分子,他們之間的凡德瓦力越大。而當一個固定空間中,粉塵的濃度很高的時候,粉塵彼此的距離就會很近(想像一下下班時候的捷運臺北車站),這些擠在一起的粉塵,會受到凡德瓦力的影響,黏在一起,於是就會像上面說的,跟粉塵太細的時候一樣,反而導致SSA變小,讓反應速率下降。

更重要的,是當一個固定空間裡某種東西太多,其他東西就擠不進來了。在這樣的情況下,像是燃燒所必需的氧氣,數量就會減少,反而造成反應不容易發生,或著無法讓每一個小顆粒,都進行不受限的燃燒反應。下面是一個示意圖:

我們一樣把藍色當成粉塵,紅色當成氧。在左邊那個圖中,於一個固定空間內,粉塵的密度,或說濃度較低,所以有足夠的氧可以進來,和他進行碰撞,產生然生反應。然而,在右圖中,粉塵濃度太高,氧反而擠不進來,這樣就沒辦法進行燃燒反應。

把這個密閉空間的概念做一個延伸,或許你可以把濃度過高的情況,想成是粉塵彼此之間的距離太近,太擠了,導致氧擠不太進去這個粉塵形成的雲霧中(dust cloud),因此無法發生快速且不受限制的燃燒反應,於是爆炸,也就不容易發生了。

由於粉塵散佈在空中時,很可能不是處在一個很侷限的密閉空間,他們要像低進開水中的墨汁一樣,均勻地在水杯中擴散開來,會需要時間,而這時間,又會受到很多不同條件的影響。是以,在一個開放空間中,粉塵的濃度,很可能不是處於一個均勻的狀態,這會讓分析,變得更加困難,也不容易用能度或密度的概念,去描述粉塵的分佈。因此,我們在講粉塵濃度時,往往會用粉塵的分佈(dust dispersibility),去配合濃度的概念,一起去評估爆炸的可能性。如果粉塵分佈的距離恰到好處,近得讓濃度夠高,但又遠得讓粉塵間的作用力不夠大,且氧可以擠進來,那這樣爆炸的可能性,就大大的增加了。

以上,大概就是粉塵爆炸的一些基本概念,也差不多是我能夠簡單描述的極限了。上頭每個點,都可以再更深入的討論,但要講那些,我就需要去翻論文了。

必須要強調的幾個點是,上頭提到的幾個,決定粉塵爆炸會不會產生的因素,都是一個定量的概念,且彼此都會互相影響。一旦改變了其中一個變數,往往其他的變數也會跟著連動,所以會不會爆,完全是一個遠超過一般教育中,理化程度有辦法處理的問題。因為即使你每一個概念都學過,還必須有很深的思考深度,和夠好的科學概念,以及一些經驗,去判斷每一個變數的狀況。某種程度上,你甚至可以說,這是一個條件機率的問題。講說濃度太高一定會爆,或著某種粉一定不能用,這都是缺乏probability thinking,以及無法判定不同前提的半調子科學概念。

同時,也因為變數太多,且變數間會連動的特性,會使得粉塵爆炸是否會發生,變成一個根本無法用直觀的方式去判斷,現在的危險性有多高的問題。
當然,我可以很籠統地說,因為粉塵雲(dust cloud)非常鮮明的高光學密度(optical density)性質,所以一旦發現你的視線,會被粉塵遮蔽,那你就應該高喊塊陶啊。但如果沒有火源,或著粉塵顆粒太大,又或著濃度過高,甚至粉塵本身是類似小蘇打這類的不可燃物,那即使看得到視線無法穿透的粉塵雲,也沒有什麼危險。

在這樣的情況下,如果我們做的,只是用半調子的科學培養恐懼,往往會遮蔽掉其他很多更重要、更應該檢討的地方。


我舉個我在別處寫過的例子。

譬如我們一直告訴大家,在辦派對的時候,一直噴色粉,就會引起粉塵爆炸。於是大家都不再參加到處噴色粉的派對,甚至政府下令禁止。

但萬一其實色粉要引起爆炸,是需要很多條件加在一起的,我們是因為很多地方沒做好;是因為很多公共安全措施,沒有確實執行;是因為主辦單位犯了一些錯,所以才造成這樣的悲劇事件。

可是我們只專注在粉塵很危險。

那下一次,辦別的活動,會不會因為其他層面的公共安全沒做好,繼續犯錯,而導致其他類型的悲劇發生呢?

預防永遠都是防止悲劇最好的方式。

粉塵爆炸的研究,已經有很多年的歷史,也早就發展出很多預防的方法。要執行這些預防措施,甚至不需要很好的科學概念。

譬如說,燒傷要沖脫泡蓋送,你不用了解背後的科學或醫學原理,也會照著做啊。

檢討我們執行這些預防措施的SOP,或著讓民眾了解這些預防措施是怎麼執行的、去參加派對時,要注意主辦單位有沒有留意哪些預防措施,我想一定比貼一些根本沒做好control,且意義不明的實驗,或著講一些半調子的科學概念,要有用很多。

2015年7月1日 星期三

You think you understand dust explosion. But do you? (1) - Complicated science, simple safety assurance

最近八仙樂園發生了粉塵爆炸(dust explosion)事件,colour run成為眾矢之的,很多「專家」跑出來說colour run使用大量玉米粉,非常危險。又說粉塵爆炸是「科學常識」,這次事件足顯我們科學教育的失敗云云。

我一個在當老師的朋友,前幾天剛好和我聊到這個悲劇事件。他說看了實在很難過,讓他最近都不太想看新聞。另一個朋友安慰他,說至少他可以好好的教學生,讓他們學到正確知識。

我聽了以後,就半開玩笑地說,對啊,記得要專門教粉塵爆炸。

那個當老師的朋友,聽了以後很得意地說:「你開什麼玩笑,這學期教材,4-1,濃度與表面積對反應速率的影響。」

我聽了以後其實還滿有感觸的。的確,粉塵爆炸的基礎知識,就是從這裡來的,某種程度上,基礎科學教育,的確是有涵蓋到這個範圍。

但另一方面,我們的課本,也沒有明確指出,這個概念和粉塵爆炸有什麼關聯,得要學生自己舉一反三才行。

我是不知道現在的學生到底厲害到什麼程度,至少我自己,是不會在看到「濃度與表面積對反應速率的影響」這個標題的時候,就想到粉塵爆炸。講真的,在發生八仙樂園事件之前,我甚至不知道colour run是什麼東西。我猜如果我在現場,看到一堆粉噴下來的時候,第一個想到的也不會是粉塵爆炸。

我對粉塵爆炸這個東西有概念,是因為我爸以前在工廠工作,常常會提到這是非常常見的工安事件。細小的粉末,只要濃度夠高,就有爆炸的可能性,而工廠是密閉空間,很容易不小心就達到這個臨界濃度,所以要很小心。

做為一個理科人,這樣的科學概念,大概會被很多人說是「不太及格」、「欠缺常識」。不過另一方面,我真的很懷疑,有多少人在這點上,會比我好上很多。

讓我換個角度說明這件事好了。在臺灣發生這個爆炸事件之後,也有不少亞洲國家,對這件事情非常關注。新加坡就是一例,因為他們接著在八月,馬上就要辦colour run了。

國際上,舉辦colour run的組織,叫做The Color Run。在臺灣發生這個事件之後,他們的主辦人,還是認為,他們辦的colour run是安全的。他們甚至舉出例子,說目前全世界已經舉行了超過500場的colour run,但從來沒發生過粉塵爆炸的意外。



The Color Run主辦人說的狀況,和我的印象還滿符合的,這是我的第一次聽到,灑一堆色粉和粉塵爆炸連在一起。

但如果使用玉米粉真如專家說的這麼危險,有這麼高的機率導致粉塵爆炸;如果我父親說的沒錯,粉塵爆炸是非常常見的工安意外,那為什麼到現在才發生第一起,由色粉造成的粉塵爆炸意外呢?

這是因為,粉塵爆炸要發生,是需要一定條件的。粉塵的濃度夠高,只是其中一個條件。大家隨便把粉塵爆炸這幾個字,拿去餵google,應該都可以查到這些條件。

但是我們要如何判斷,一個環境,是否已經達到會引起粉塵爆炸的條件了呢?這個,就是一個要把理論實際應用在現實生活中的問題。而粉塵爆炸,因為太容易在工廠發生,其實是有很多研究,在找尋監測方法的。這些研究累積了很多年,現在我們已經有一套比較好的方法,可以用來監測、預防粉塵爆炸,甚至能夠在工廠裡,建立一些設施,在粉塵爆炸不幸發生時,降低爆炸的破壞[1]。

讓我在這裡強調一下:這些是學術研究,是學術論文。這不是什麼常識,什麼國、高中生,就應該懂的理化、科普。

不然各位不是國、高中生的朋友,各位「理科」的大大,可以試著解釋一下,什麼叫做primary dust cloud,什麼又是secondary dust cloud。還有什麼是lower explosive limit,什麼又是dust cohesion跟dust disperbility,這些名詞和粉塵爆炸,又有什麼關係。

他媽的這些詞我連中文翻做什麼都不知道。

這些並不容易的東西,卻是判斷粉塵爆炸會不會發生的重要因素。如果不知道這些概念,不知道怎麼測量,那你怎麼有辦法判斷,到底colour run在什麼情況下,會發生粉塵爆炸,或著到底colour run發生粉塵爆炸的機會,會有多高?

讓我做一個最寬容的假設,假設今天這個八仙樂園的悲劇,是要好幾個人為疏失加在一起,才會有1/500的機率,發生粉塵爆炸,那「噴玉米粉很危險,很容易導致粉塵爆炸」的論述,真的成立嗎?若只是知道粉塵爆炸這個現象,就把恐懼無限放大,遇到粉塵就快逃,那我看以後那些現場揉麵的麵館,也別幹了,全都收一收就好。

退一萬步來說,當電視上的專家,和The Color Run的主辦人,在說法上出現不一致的時候,到底我們應該相信誰?到底政府該不該禁止colour run,和其他大量使用色粉的活動?這些在我看來,都不是「常識」可以解決的問題。

事實上,真正的「科學研究」,支持的看法是,用科學方法和邏輯來思考事情,本來就不是容易的事,而且我們通常需要足夠的「內容」,也就是背景知識,加上很好的訓練,才有辦法做到。換句話說,一個受過很好訓練的生物學家,面對經濟問題的時候,很可能也會因為經濟知識不足,而沒辦法善用自己被訓練得很好的科學頭腦[2]。在這樣的情況下,就我看來,認為大眾能有足夠的「常識」,知道什麼時候看到粉塵,應該要快逃,什麼時候不要緊,是一個很不切實際的期待。

可是另外一方面,粉塵爆炸,卻肯定是「工安意外」的常識。因為這個現象,過往太常發生了,他幾乎可以說是很多工廠進行工安教育時,一定會碰觸到的內容。要預防工安意外,需要的不是什麼神乎其技的判斷力,而是要能夠遵循一些簡單的指令。

我舉一個很簡單的例子。我們在實驗室做實驗,總是會有很多藥品。有的藥品很毒,有的有點毒。那些特別危險的,會有特殊的管制方式,你得受過訓練,獲得核可,才能夠接處與使用。另外一些,比較沒那麼危險的,通常就放在所謂的chemical room裡面。

在運作良好的chemical room中,一定會有一些指示,而在你能夠使用chemical room之前,也一定會給你一個induction,讓你知道,如果你不小心把藥品打翻,應該要怎麼處理,才能避免發生危險,另外我們也一定會有專門管安全的員工,如果真的不會處理,就要去找他們來幫忙。所以,要在實驗室裡,維護自己的安全,你需要的,不是對每個藥品都很了解的知識,而是知道,並能夠遵守指示的能力。

用一個更具體的方式說明。我們實驗室裡,一個常常用到的化學藥品,叫做DMSO。DMSO本身,其實沒有非常危險,但因為他會把各種東西,帶進你的皮膚裡,所以萬一你的皮膚上,沾到了一些本來不會進到體內,且在體外毒性很低,但進入體內毒性就很高的東西,而你又去碰了DMSO,那就很麻煩。

實驗室藥品百百種,要去分辨哪些東西是「本來不會進到體內,且在體外毒性很低,但進入體內毒性就很高」,是一件超難的事情。但站在工安的角度,我們根本不需要知道這些,只需要知道,並且遵循「使用DMSO時要戴手套」這樣的原則就好。

這就是所謂的工安基本知識。而這些知識,是要由專業的工安人員,去教給其他人,讓其他人能夠以最容易的方式來遵循的。

我覺得colour run這個事件也是一樣。根據CNN的報導,在這次使用的粉塵的外包裝上,有寫著可燃的警告標語。也就是說,主辦公司,是有線索知道這些粉末,是可能造成粉塵爆炸的。

我不知道在臺灣要舉辦這類的活動,需要什麼樣的申請程序,還是說隨便發個公告,就可以舉行。不過不管怎樣,既然你要舉辦這個活動來獲利,你就有責任,要把安全給弄好。

且如同前面說的,粉塵爆炸的發生,是工安中很基本的概念,該如何預防,也有許多研究。我相信臺灣一定也有懂這方面的安全人員,所以我們一定有能力,去預防這樣的意外。

是以,在我看來,如果真要咎責,責任也絕對是在主辦單位,而不是在民眾的「常識」。

而如果要寬容一些,假設主辦單位也不懂的話,我們要在這次事件學到的教訓,絕對是要去建立一套預防粉塵爆炸的SOP,把這個SOP,納入所有可能和粉塵有關的群眾活動中,來保障公共安全。我們應該要檢討的,是我們可能長期對於許多公共安全,和工作安全的忽視,這樣一個結構性的問題,而不是在這場悲劇之中,學到臺灣人的科學常識,有多麼貧乏。

何況依照The Color Run主辦人的說法,這是一個在全球,有超過4百萬人參加過的活動。真要說的話,臺灣人的科學常識,也不過就是和全球其他4百萬人,一樣的「貧乏」而已。



後記:

我在臉書上,看到了一個故事,因為是權限是開public,我想分享這在裡應該沒關係:

【觀光客不知道的倫敦】

這個故事理由有一段話我特別喜歡,是這麼說的:

「我想指出這個思維值得學習之處:抗議團體的矛頭不是指向所謂肇事的卡車司機,而是背後的大結構,因為那個小圓環共有七條主要道路與兩條小路交匯,技術再好的駕駛或騎士在尖峰時間都有無能為力的時刻,因此需要有權力改變這個劣質結構的人承諾做改善。回顧台灣剛發生的重大公共災害,與其指責業主不顧安全,我們更要問:何時,政府才會重視活動中的安全規範、事先把關,不讓無知再度造成傷害。」

共勉之。






2015年5月15日 星期五

Brief introduction of good manufacturing practices

在上一篇的最後,我說明了站在毒理學的觀點,Fipronil超標一點點,擺在NOAEL和ADI的概念下,其實不是太嚴重的事情。這件事情之所以很嚴重,是因為它代表著我們的GMP制度出現了問題。這裡,我就簡略說明一下GMP(good manufacturing practices)是什麼。

在進入正題之前,我得先說明一下,我接觸比較多的,是藥品的GMP。藥品的GMP和食品的GMP當然會有所不同,在多數時候,我們對藥品的要求,會比食品更高。然而,雖然guildlines會有不同,但在基本概念上,食品和藥品的GMP概念非常類似,所以我雖然是從藥品的觀點出發,但套到食品上應該不會差太多。

下面這個,是針對藥品,寫出來的GMP定義:



要了解GMP是什麼,得從為什麼我們需要GMP開始。讓我先講個小故事。

我剛到英國的時候,為了省錢,於是決定開始練習自己買菜煮飯。在臺灣已經習慣外頭便當30分鐘解決的我,對於煮菜完全沒有概念,所以我決定去買食譜來參考,看看大廚是怎麼做菜的。

英國這裡有位很有名的廚師,叫做Jamie Oliver。我什麼也不懂,於是就決定崇尚名牌,上了他的網站,研究他的食譜,然後照著做。接著我很快就發現,雖然我努力照著他的方法做,但做出來看起來實在不太像他網站上放的食物。

身為一個臺灣人,很自然就覺得這是缺乏練習的結果,只要勤加練習,我的菜一定會變得越來越像食譜上的樣子。

同一道菜做個幾次之後,大概就會比較熟悉了,也會變得越來越好吃。但很快也會發現,我每次做出來的菜,都會有一點不同,有時鹹了點,有時焦了些。而這樣的差異,主要來自於食譜的描述並不夠詳細,很多地方還是有模糊的空間。加上我買來的材料,每次品質都不一樣,像有一次我買到了不新鮮的雞肉,整盤菜就毀了。

當時我恰好正在上GCP(good clinical practices)的課程,這東西就是GMP的臨床測試版本。然後有一天我忽然就頓悟了,我的菜之所以煮出來每一次都不一樣,就是因為缺乏GMP的緣故。所謂的GMP,放到廚房,就是一整套為了要讓你每道煮出來的菜,吃起來都一模一樣,而設計的guildlines。GMP要保證的事情,就是只要你照著GMP的guildlines做,那你每次做出來的菜不但品質都夠高,色香味俱全,而且會每次做出來都一樣,或著更精確地說,每次做出來的差異,都小到可以被接受。

這個「差異小到可以被當作一樣」的概念,會有人為詮釋的空間。這也是為什麼藥物的GMP和食品的GMP,會有前者較嚴格,後者較鬆的狀況出現。而要保證做出來的東西,品質夠高,且可以被認定為一樣,我們就必須先給予一個定義,再設計一套方法去檢驗,譬如在藥物上,我們就定義了一個名詞,叫做bioequivalence,按照這個定義去設計實驗,檢驗兩批藥物,在品質和特性上,是否能夠被認定為一樣。

現在讓我們簡單想像一下,有一個A藥物,分成X和Y兩批,被製作了出來。當初送審的時候,我們是拿X那一批去送審,並得到了核准上市的資格。那當Y被生產出來的時候,我們該怎麼證明Y和X的差異,小到可以被認定為沒有不同呢?假設X批的A藥物,當初做檢驗的時候,每一公克含有90%的主成份M,8%的副成分N,還有2%的其他物質,那我們就可以拿一點Y批的A,然後用一樣的檢驗方式,去檢驗看看,是不是Y批的A,也含有90%的M、8%N。

這個在產品被做出來之後,拿去檢驗,看看品質是否符合要求的動作,我們稱之為quality control(QC)。

這種事後檢驗,會讓我們知道產品合不合格。可是如果每次都要在產品做出來之後,才能夠知道,這樣對於廠商來說未免過於損失慘重。一樣用煮菜當例子的話,若每次煮完試吃,才知道品質是否合格,這樣既沒效率,也浪費材料,自己煮還罷了,經營餐廳的話肯定很快就會倒了。所以我們也會希望能夠在事前就做一些準備,讓我們能夠預防品質不夠的產品被製造出來,譬如我們我們熬湯的時候,邊熬會邊撈一點起來試喝,看看會不會太鹹或太淡,這種在完成之前先檢驗,預防產品品質不足的方式,我們就把它稱為quality assurance(QA)。

這兩步在每個工廠理論上都會做,是一般製造業維持品質,讓產品品質符合要求的作法,差別只在於這些動作,是廠商自己對品質做要求,還是政府有強制規定。對於藥品和食品,因為牽涉到健康,民眾會希望規定能有強制力,所以多數國家最後都會走到用法律對其品質要求作出規範的這一步。

像我先前說的,我們會希望知道後來生產的藥品,和原來拿去做檢驗,通過審查而能上市的藥品,可以被當作一樣。在食品上,標準會寬鬆一些,可是還是會需要符合特定要求。為了量化方便,這些特定要求會被我們設定成一些數值,譬如說以前發生過三聚氫安參入奶粉的事件,就是因為奶粉會有特定的品質檢驗,像是含氮量要在多少以上。不肖業者就是利用這點,設計出可以欺騙事後檢驗的方法,來通過QC的檢查。

這就是為什麼光靠事後檢驗產品是不夠的,只要知道檢驗設計的原理,就一定有辦法作弊。同時,如果我們再更一步仔細思考,像是在先前茶葉驗出農藥的新聞裡,我們在意的,往往不只是某東西的主成份而以,還有這東西裡面含有什麼雜質,這些雜質的成份和量是多少。一樣用上面那個A藥物當例子,我們想要知道的,還有那2%的其他物質,含有什麼東西。

但要知道這2%是什麼東西,是一件極為困難的事情,實驗設計上難度很高,而且時間和成本也很驚人。

所以比較好的辦法,還是從過程中,就去做管控,然後利用高度管控的過程,去預測要檢驗的項目有哪些。舉例來說,要做A藥,需要用化學反應產生M。假設現在有兩個化學反應,一個是P+Q→M,這個化學反應會產生K這種副產物,這個副產物可能會有毒性。而H+I也可以產生M,但這時候副產物會是F,這個F也有毒。

在這樣的狀況下,倘若我們能夠確定他們的生產流程,一定是由P+Q產生M,那我們就可以設計實驗拿掉副產物K,然後事後做檢驗的時候也可以很專一的檢驗K。

然後我們再進一步假設,譬如P是從某個國家的某種植物來的,該國家的土地已知長期遭到12種農藥污染,所以P很可能會有這些農藥的殘留,那我們就可以設計另外一個實驗,來做檢驗,看看P有沒有殘留這12種原料。

但是什麼原料都要自己檢驗,這樣成本就太高了。所以我們可能會把這些原料,分成幾種等級,譬如說食品級、實驗室級等等,像實驗室級,因為不用吃,所以可能在污染物上就不會要求這麼嚴格。為了方便說明,我們就假設實驗室級不用檢驗農藥,而食品級則要把所有農藥殘留都去除掉,那這樣食品製造商,只要找專門進口食品級原料P的廠商,由他們出示證明,這樣就可以確保自己買到的原料不會含有這12種農藥。這個就是之前毒油風暴時很多專家一直在強調的源頭管制。

現在我們再回到餐廳的情境裡。我們吃飯,除了食物材料的來源,和煮飯的時間會影響菜的風味和衛生之外,廚師的技術,也對菜最後吃起來怎麼樣,會有很大的影響。有的時候只是一些處理順序上的差別,或著菜多洗一次,還有牛肉多熟成一個禮拜,就會對最後菜餚的衛生、營養和風味造成天壤之別。所以,廚師的訓練,如果能夠有一個標準規格,讓他們都照著standard operating procedure(SOP)去做,這樣就比較能保證菜餚品質的統一,這對於連鎖餐廳,特別重要。

食品工廠和藥廠也是這樣。我們必須對於工廠裡的員工,給予嚴格的訓練,讓他們都以符合規範的SOP來做事,這樣才能夠保證他們做出來的產品,每一批之間可以被認定為相同,且符合規範的機率可以提高。

同理,不同功率的微波爐、炒菜是用瓦斯爐還是電磁爐,煮出來的菜很可能也會不一樣。所謂巧婦難為無米之炊,是以用哪些設備煮菜,這些也需要事先規範好。

除了廠內生產時的管理之外,生產完之後,藥品或食品的儲藏,還有再送到消費者或通路時的運輸,也都需要有一定的規範,才能讓一個藥廠出產的藥品,或著食品廠產出的食品,以最好的狀態,被送到消費者,或著通路上。所以這些部分,也需要規範(食品的部分我不確定運送有沒有被納入)。

最後,要讓這些東西都被好好執行,還要能夠隨時檢查,就需要一大堆紀錄,所以我們需要超多資料,準備著以備查核。這樣的查核有兩種,一種稱為inspection,簡單說就是政府單位,例如FDA(美國)、MHRA(英國)或著TFDA(臺灣),直接派人以定期及不定期、通知及不通知等不同方式,直接到廠裡面檢查。另一種就是純粹查核資料,把所有該有的資料拿出來抽查,這種叫做audit。

以上這些,從原料、製成、儀器、QA、QC、人員訓練、儲藏、運輸的管理,就是GMP。也就是說,GMP包含了工廠生產的所有面向,全部的東西,包山包海,就是為了要保障藥品或食品的品質。




下面是藥品GMP比較詳細的條列式guildlines:




如前所述,在很多國家,GMP會被寫入法規,使其具有強制力,這樣才有辦法確保食品和藥品的品質。一般來說,這個部分會由發放證照,或著產品能夠上市這兩關來管控,譬如說要符合GMP規範,才發給營運執照,當新人加入或增加新產線、產品時,也必須讓他們都符合GMP才能讓人開始工作、新產線的產品得到上市的核可。同樣的,食品的規範會比藥品鬆一些,所以實際的要求會做到哪種程度,可能得去細看法規才知道。

而政府機關的角色,並不是在發放證照之後就結束了,還必須不斷做上面說的inspection和audit,特別是沒有事先通知的抽查,來保障GMP一直都有被確實執行。

而臺灣現在會到處驗都驗到有問題的食品或藥品,很大一部分就是因為我們的主管機關,過往根本就沒有做好他們稽查的工作,加上一些環境的問題,讓很多工廠不管有意無意偷工減料,產出的產品根本不可能合格。且就我所知,我們的GMP,並不是全然被寫入法規之內的,很多賣食品廠商過往也不見得一定需要證照才能營運,這樣當然就問題多多。

因為這些食品和藥品安全的問題實在太過複雜,想要確保安全,就一定必須倚靠GMP這樣整個流程的完整管控,而現在臺灣食安和藥品安全的連環爆,就是GMP崩壞的一個現象,如果不從確保GMP被完整納入法規,主管機關強制執行GMP這點去解決,大家做到死也不可能有辦法把食品和藥品的安全給建立起來。

另外很麻煩的一點是,像GMP這種高度倚賴公權力的東西,一旦遇到效能不彰的政府,就會完全失去credibility。像是某大國政府,他們給的證照大概就不會有人敢信,因為政府幫忙偽造證照的情況太多了。以臺灣目前政府的效能,我想也很不樂觀。而現在很多市場上的狀況,例如健保造成幾乎沒有利潤的藥價,也是在提供廠商偷雞的誘因,配合沒有效能的公權力,自然就是食安、藥安問題,遍地開花了。

結束以前,我想額外強調一件事情。前面講的GMP,有那麼多要求,其實就是用政府的力量,為了民眾的健康,去增加廠商的營運成本。廠商不可能沒有利潤,所以最後這些成本,會反應到消費者身上。我們不可能要食品和藥品超級安全,嚴格執行GMP,卻又要廠商自己吸收為了照顧我們的健康,而增加的成本。臺灣因為健保的關係,長期習慣過於便宜的藥價和醫療價格,卻又要享受超高品質與效率的醫療,這本身就是很矛盾的事,一旦廠商或醫院開始入不敷出,就是提供他們造假的誘因,或著讓大家乾脆退出市場。

食品的狀況也很類似,你當然可以要求我們進口的檢驗標準世界最嚴,但你就要願意讓廠商把成本轉嫁到我們消費者身上。不知道大家有沒有聽過P&G這間公司?他們買原料的標準就是世界嚴格,什麼都要你付檢驗證書,所以要賣他們原料,就得自己額外花錢去做檢驗。可是他們出得價格也很好,且一旦原料用了合適,就不會輕易為了一點點價格的差別換供應商,所以還是會有廠商願意配合他們的條件,專門做他們的生意。

食品也是一樣,只要有利可圖,一定會有人願意進來做生意。但我們得考慮到自己的市場大小,還有願意付的價格,訂出合理的法規,而不是什麼都要世界最嚴,把歐盟美國法規上各自最嚴格的部分截取出來,拼湊成我們自己的法規,然後宣稱食、藥品安全書面達標,宇宙最強,但又不願出高價,導致實際上沒人做得了我們的生意,正正當當的廠商不願意進來,剩下的就大家來比走後門,這樣的政治勝利的食、藥安,其實也不過是夢一場罷了。

2015年5月14日 星期四

Parts per notation is not advisable when describing toxicity

這幾年來臺灣的食安問題層出不窮,甚至連藥品也出現了原料來源上的問題。我由於研究的關係,接觸了很多藥品相關的研發與製造法規,也因此接觸到了GMP (Good manufacturing practices)和GCP(Good clinical practices)等概念。在我看來,GMP正是現在食品和藥品管控危機的根源。食品GMP我雖然不熟,但在基本的概念上,和藥品的GMP是極為類似的。因此我打算分享一下我對GMP的了解,看看能不能稍微提供管控食品安全的一些思考面向。

不過在進入GMP之前,有幾個資訊正確性的問題還是需要處理一下。這部份loading就很重了,所以這篇文章會先處理這個部分,GMP等到下篇再說。

這個資訊正確性問題在媒體上還頗為氾濫,不過我在這裡不想講這些糾正不完的新聞,倒是打算從一篇在臉書上被轉載很多次的文章說起:

這篇文章把好幾件不同的事情扯在一起講,讓這個議題變得太過複雜,因此第四點之後,那些過度推論,以及已經被糾正過的水處理問題,我就不發表意見了,這裡只針對我熟悉的部分做解釋。而這可以粗分為幾個比較大的問題,以下我們一個一個來處理:


【五十嵐、、英國藍,到底誰毒誰不毒?】

首先讓我非常感冒的一點,是他的毒理學概念幾乎完全是錯的。關於毒理學的基本介紹,我以前在 ⟪Toxicity is a time-dependent dose-response relationship⟫ 這篇文章裡就介紹過了,有興趣的朋友可以點進去看看。這邊,就讓我們長話短說,難事化簡。

站在人類的立場來看,最簡單的說,一個毒物之所以有毒,是因為他對人體,會產生不良的作用。但毒理學裡頭一個基本的觀念是,每個物質,只要劑量夠高,就會對生物體造成毒性。因此即使如水一般無害的物質,只要喝太多,也是會出現水中毒的症狀。

而一個東西吃進去會不會有毒,基本上是建立在人體對這個東西有多敏感之上。像某些蛇毒,或是氰化物,因為作用機轉的關係,人體對他們非常敏感,所以只要很低的劑量,就足以殺死一個人。反之,我們可以說,人體的生理,對於水份就沒那麼敏感,所以可以吸收很大的量,還是不會有中毒的現象。

有了這個基本概念之後,我們應該就可以很清楚地知道,一個東西毒不毒,和他在茶葉或著便當裡驗出來有多少沒什麼直接的關係,而和人體對他的敏感度有關。假設一個便當驗出含有50公克的農藥A,但是人要吃下超過100公克的農藥A才會產生毒性反應,那吃了這個便當也不會怎樣。反之,另外一個便當若驗出0.002公克的農藥B,但人體只要吃0.00001公克就會死亡,那這0.002公克就很明顯太多。

在這樣的情況下,我們就可以得出一個概念:兩個不同毒物,驗出來的量,是沒辦法直接比較的。是以,該篇文章中:「跟英國藍比起來,英國藍洗洗睡。」的論述是不成立的,因為英國藍雖然含有高量的DDT,但光靠這個資訊,你是無法知道含有0.003ppm Fipronil的五十嵐,是有毒還沒毒,或著有多毒的。我們必須知道人體對Fipronil有多敏感,造成的毒性反應又是什麼,才有可能有辦法判斷。

此外,從超標的量來看,我們也無法判斷,到底DDT和Fipronil比起來,到底誰比較毒,誰的超標又比較嚴重。事實上,DDT以急性毒性(acute toxicity)來看,並不是一個非常毒的物質(LD50是113 mg/kg,也就是說要吃到這個量,才會有一半的實驗動物死亡),DDT的可怕之處在於它是環境賀爾蒙(xenoestrogens),會對很多動物的生殖系統造成影響,劑量高且長時間接觸,也可能對人類的生殖系系統造成影響,甚至影響胎兒發育,像是早產、流產、不孕等等。

反之,Fipronil的研究指出,這東西對某些無脊椎動物,例如某些昆蟲很毒。而在人身上,則可能有一點致癌性。

這樣完全不同的毒性反應,會讓這兩者完全無法比較。想想看,我們要怎麼比造成人類流產和可能在人身上致癌哪個比較毒?要怎麼比較很低劑量就會殺死昆蟲,和會造成老鼠生殖系統的傷害,哪個比較毒?這完全是不同層面的事情,放在不同context會有不同答案,根本不能這樣概略的比較。

不過如果我們分開來看,要知道每一個物質,吃下去特定的量,對人類會不會有毒,這倒是有辦法。一般來說,要判斷這件事情,我們會需要兩個數值,一個叫做NOAEL,另一個叫做ADI或TDI。這部份我講過很多次了,懶得再重寫,就把之前和朋友做的解釋貼上來,想要更詳細的了解,可以點 ⟪Toxicity is a time-dependent dose-response relationship⟫ 這篇文章,裡頭會有更仔細的解釋。

「No observed adverse effect level (NOAEL)是一個劑量,常常會用mg/kg表示,代表的是在這個量以下(含),實驗動物上看不到任何急性與慢性的毒性反應。用mg/kg表示,是因為要對體重做normalisation。譬如說這次五十嵐查到的Fipronil,他在大鼠上做出來的NOAEL是1.9 mg/kg,就表示對一隻1 kg的大鼠來說,他每天做多吃到1.9 mg的Fipronil,在實驗室裡看不到任何毒性反應。

在實驗動物身上找到的NOAEL要轉換到人身上,為了安全,通常會除上一個safty factor,一般來說從大鼠轉到人我們會抓100。這個值完全是由經驗來的,研究時間越短,safty factor會抓越大。譬如做兩年的實驗會除上safty factor 100,但做2個月可能就會除上1000。假設我們用超高標準去看待Fipronil的毒性,把Fipronil在人身上的NOAEL抓在0.0019 mg/kg好了(1.9乘上safty factor 0.001),這樣就是0.0019 ppm(百萬分之0.0019)。以一個60 kg的人來說,他每天可以吃0.114 mg(60 x 0.0019)。這個0.0019 mg/kg的量,又被稱做是acceptable daily intake (ADI),這才是用來判斷Fipronil吃進去會不會有毒的數值。」


【ppm到底是什麼?0.001 ppm到底是大還是小?】

接著讓我們來處理一下「0.001ppm微乎其微」這件事。

在那篇文章中,作者寫道:「去年七月以前國家標準是0.005ppm,去年七月修法以後才改成0.002ppm導致他超標,合理推斷超標的是庫存茶不然就是誤差(0.001ppm微乎其微)」這裡的推論,有一些明顯的問題。

首先,讓我們來定義一下ppm。ppm的全名,是parts per million,他是parts per notation的其中一員。以ppm為例,1 ppm的定義是「在每一百萬個單位中,含有一個單位」。這樣講很拗口,直接用例子解釋會比較簡單。譬如說,今天在一公斤的石頭中,含有百萬分之一公斤的黃金(mg/kg),或著一百萬公升的溶液中,含有一公升的乙醇(L/1M L),又或著在一百萬莫耳的分子中,有一莫耳的葡萄糖(1 mol/ 1M mol),甚至一百萬赫茲中的一赫茲(1 Hz/ 1M Hz,常用在nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy),這些都叫做ppm。

由上面的例子,我們可以知道,ppm是一個「比例」,而比例,是沒有單位的,因為你分子和分母的單位相同,相除之後,單位就消掉了。

這樣就會造成幾個問題。首先是只看ppm,我們無法知道本來的單位級距是什麼。0.003 ppm的Fipronil可以來自一公斤的茶葉,也可以來自一公克的茶葉,而不知道這件事情,會讓我們沒辦法判斷一個東西毒不毒。下面我再次引用我自己寫過的例子來解說:

「現在我們驗到茶葉含有0.003 ppm的Fipronil。為了簡化,我們就假設這裏是1公斤的茶葉,會含有0.003 mg的Fipronil。假如說一公斤的茶葉可以泡一杯五十嵐,那就是一杯五十嵐會含有0.003 mg的Fipronil。換句話說一個60公斤的人,喝到撐死,也不太可能超過0.114 mg的ADI,而且一公斤的茶葉泡一杯五十嵐是超嚴重的高估,幾十公克通常就濃到喝不下去了。

所以根據這樣算,五十嵐本身查出來的Fipronil量算是很安全。但是這沒辦法光從茶葉驗出有幾ppm的Fipronil直接判斷,你得做上面那些換算才行。假設今天茶葉是需要用100公斤去泡1杯五十嵐,那麼一杯五十嵐就會含有0.3 mg的Fipronil,這樣只要一杯就超標了。這就是為什麼0.001 ppm不見得是微乎其微。ppm是一個比例,不是一個絕對的大小。1的百萬分之1很小,但一百億的百萬分之一卻是很大的絕對值。所以用驗出來的ppm是多少去說一個東西毒不毒,根本是在胡扯,你一定要有ADI,然後進行一系列的換算,才可以判斷。」

從這個例子裡,我們可以知道,0.001 ppm,到底是不是微乎其微,會取決於你起始的絕對值。像那篇臉書文章中石門水庫的例子,雖然0.001 ppm是很小的比例,但在「有效庫容量2億123萬噸的石門水庫,0.001 ppm,就是202公斤的Fipronil」。

202公斤大不大?當然大啊,別說吃死你了,壓死你都可以呢。

而從這裡,就可以回答該篇文章關於實驗誤差的疑問。各位可以想像一下,我們現在要把一個叫做A的東西稀釋十倍。理論上,你是把1 μl的A,加入9 μl的水中,還是把100 μl的A,加入900 μl的水,意思是一樣的。

但假設我們今天在把1 μl的A,加入9 μl的水中的稀釋時,我們使用的工具,多沾到了一小滴的A。一小滴的A,我們假設大概是1 μl的量好了,那你就變成加了2 μl的A,到9 μl的水中,變成了2/11,而不是本來的1/10。以體積濃度來看,這是一個從0.10變成0.18,差了1.8倍的誤差。

可是如果你做的是100 μl的A,加入900 μl的水,然後你不小心多沾了五滴A,那就是105 μl的A,加入900 μl的水,變成105/1005,從體積濃度上來看,就是從0.100變成0.104的誤差,只差了1.04倍。

上面這個例子,是在告訴我們,決定實驗誤差影響大小的,是你的實驗誤差量,佔你實驗總量的比例。所以一般來說,當我們在實驗室做連續稀釋時,雖然理論上把1 μl加入9 μl的稀釋,和把100 μl加入900 μl的稀釋,是完全一樣的,都是稀釋成10%,但我們都會建議把體積放大一點,這樣誤差才不會太大。

而如前所述,ppm剛好就是一個比例的概念,它不是一個絕對值,也沒有單位。所以一個實驗的誤差值,佔實驗值的比例,會不會大到影響實驗結果,是沒辦法從ppm這個資訊去判斷的。如果套到前面那個例子,我們自己創造一個比例叫做parts per ten,ppt好了,那上面兩個例子,都是1個ppt,可是一個的誤差,會大幅影響到你的實驗結果,另一個則不會。是以,要知道0.001 ppm的差距,是否可能是由實驗誤差所造成,你得知道實驗得到的絕對數值,和誤差的絕對數值,才有辦法。

從某個角度上看,這也是我一直都非常反對使用parts per notation的原因。Parts per notation因為沒有單位,也無法從他的數值看出絕對值,因此若這些資訊不給你,你根本無從判斷他現在在講的是體積的ppm、容量的ppm、長度的ppm,還是莫耳數的ppm,也不知道我們現在講的是怎樣一個級距(scale)的概念,是mg/kg,μg/g,還是ng/mg?

這些資訊在每個特定學界,都有約定成俗的用法,所以如果你是巷子內的人,那當然不是問題,你看到人家寫ppm,就會知道大概是在講什麼級距的什麼單位。但隔壁條巷子的人,很可能就讀不懂你的ppm了,因為你的ppm,和我的ppm,很可能是完全不同的兩件事。

把不同單位的ppm弄混,會有什麼問題呢?我下面用把體積和質量弄混來當例子。體積要換算成重量,必須知道密度(密度等於質量除以體積),也就是說我們會在這邊多加入一個因子,把問題變得更複雜。

這通常不是什麼太大的問題,因為在生物體上,大部份的時候,我們都是在處理很稀薄的水溶液,而水的密度大概是1 kg/L,所以這時候體積(或容積)和質量是可以很直觀的轉換的。因為一公斤的水體積大概就是一公升,所以我們在表示ppm的時候,可以把1mg/kg當作是1mg/L,因而直接用1 ppm表示。但是1mg/L = 1 ppm在概念上是錯的,parts per notation必須要分子分母單位相同(dimensionless),才能夠成立。

若回去探究毒理學研究的最源頭,其實我們在做研究時,真正給藥測毒性的時候,常常用的是濃度單位,不管是莫耳濃度,還是體積濃度,他們的分子和分母,單位都不會一樣,也就是說,他們都不應該直接用parts per notation來表示

之所以會用濃度單位有幾個原因,第一個是大部份這些毒物或藥物,都是配成水溶液,在實驗上才會比較好操作。不論是直接加到cell culture中,或著給老鼠做靜脈注射,在操作和藥物動力學的計算上都都會簡單許多。

另一個學理上的原因,是因為我們真正在做毒理學測試的時候,藥物或毒物在生物體內的有效濃度(bioavailability),才是我們真正關注的。一個毒物,不管透過什麼路徑給藥,最後都會進入體循環,也就是血液系統中,這是一個水溶液的系統。而該毒物在這個水溶液系統裡面的濃度、酸鹼值和水溶性,會影響到他跑到不同組織裡的量(distribution)。在組織中若累積多了,就可能會對組織造成毒性,所以在研究毒理學的時候,都要把這些因素考慮進去。

一般而言,我們會把體循環當作是一個單一的空間(single-compartment model),來去做一些簡單的藥理學或毒理學計算,而這裡都是用濃度下去轉換的。也因此,實際上我們做出來的NOAEL,應該是一個濃度。不過我們可以很容易從濃度得到量(dose,通常單位是質量),所以只要做一個簡單的換算,就可以得到吃進去的總量,而量的概念比較直觀,也比較容易對體重做normalisation,所以NOAEL才會以mg/kg這樣的方式表示,也才有之後換成ppm的空間。

換言之,從嚴格的定義上,當一個東西進入到體循環裡面,會形成一個濃度,也就是該物質的量,去除上血液的總體積。然後這個濃度會影響到該物質在體內的分佈,也因此會影響特定組織中該物質的量有多少,量若高到會產生毒性反應,那這東西才會有毒。因此我們給的毒物雖然可以定量,可是這個物質在生物體內的濃度,才是真正影響這個物質毒裡特性的關鍵。

也因此,量的概念,只是一個非常概略的概算法。有的時候,我們可以透過控制某一物質的釋放速率,來改變它在血液內的濃度,讓同樣的量,達到不同的效果。而如果關鍵是濃度,那要考量的,就應該是多少量的某物質,進入到多大體積/容積內(總血液量)

所以當我們用mg/kg做normalisation的時候,其實我們是做了一個體重(body mass)和體積成正比的假設。

這個假設通常不會太離譜,所以我們可以這樣簡單的概算。同時,在不考慮釋放(liberation)的情況下,同樣的量吃下去,或著跑到血液中之後,產生的分佈體積( volume of distribution,吃下去的藥物總量,除以血液中的藥物濃度,可以看出藥物有多少跑到組織中)應該是一樣的,所以這樣的概算通常不會有太大的問題。

也因此,當我們在表示NOAEL,或著ADI的時候,可以直接用mg/kg來表示,也就能夠被換成ppm。加上我們都會除上safety factor,所以就算有一點誤差,理論上還是安全無虞。而食品中規定能夠驗出來的量,通常是除了safety factor之後,還要再低個幾十倍,所以我們可以大致的說,即使驗出超標的某物質,只要不具有生物累積效應,且有辦法快速代謝,基本上應該不會對健康有非常直接且快速的負面影響。

這樣一路推論下來,這裡沒差,那裡可以省略,或許各位會覺得,那使用ppm也沒什麼不可以。從某個角度上來看是這樣沒錯,不然就不會到現在,學術界很多人都還是用ppm來表示自己的研究。可是這裡沒差,那裡沒差,不斷簡略的結果,很可能就是在搞不清楚的情況下,最後做出有差的錯誤判斷,像是這篇文章引用的臉書文,就是這樣,概念上既模糊,又錯誤百出。這也是為什麼我一直很不喜歡用簡略的概念去說明事情:簡化是一種對已經理解道理的人,用來偷懶的方法,但直接解釋簡化的道理,卻很可能會造成不懂的人的誤解,於是基於不精確的前提下,做出離譜的推論。

最後,我這篇文章東扯一點,西拉一些的,有點雜亂,所以要來歸納一下幾個重點:

1) 毒物之間,多數情況下無法直接概略比較誰毒誰不毒;

2) ppm是一種比例,無法回推單位,也無法回推scale。ppm的分子和分母,必須是同個單位,mg/L不是一種ppm的表示法;

3) 描述毒性的時候,最好使用有單位的數值,會比ppm更清楚;

4) 我們無法光從一個產品(譬如茶葉),驗出特定量的毒物(例如Fipronil),得知他有多毒,或有沒有毒。

5) 超標不代表吃下去就有毒,這點是由NOAEL來決定的。人類身上的NOAEL通常是除上safety factor的概略值,所以並不精確,但通常頗安全。

這樣看起來,Fipronil超標一點點,擺在NOAEL和ADI的概念下,好像也沒什麼差,不太嚴重的樣子。但實際上這是一個非常嚴重的事情,因為這代表著整個GMP架構的崩壞,而這也將會是下一篇文章的重點。現在,我們只需要知道,看到某某東西驗出毒物超標時,從這東西有多毒去切入,是很難直接建立關聯性的,也就是說,現在多半的報導,都是用不精確的方式,在製造恐慌。而除去恐慌,才是能夠正確分析事情的第一步。

2015年5月1日 星期五

Fear the power when you are in a position of authority

在柯文哲在選市長的時候,我寫了一篇文章支持他。

現在回頭看,柯文哲仍舊很明顯是兩人之中比較理想的選擇,但他在選舉時就暴露出來的一些問題,也慢慢浮現。身為一個崇尚自由、多元、小政府的人,柯文哲最讓我感到警覺的一點,當然就是他的強人政治,與大政府的傾向。


包含先前的監聽爭議,和這一次柯文哲對於「用監視器抓違規停車」的一連串發言,在在顯示出柯文哲對於法治概念的缺乏。






法治概念的部分,除了已經有錢建榮法官提出解釋之外,大法官林子儀也曾釋憲:

林子儀提到:「此刻,我們必須停下來思考,究竟我們想要什麼樣的社會?想要以什麼為終極目的的國家?如果一個社會裡的成員,人人皆盡透明,沒有什麼動態可以逃脫於國家的監視之下,所有成員的資訊都鉅細靡遺地掌握在國家機器之中,並且可以輕易地透過某一則個人資訊追溯其全部行蹤與活動,這或許將是一個零犯罪的社會,而且很可能是一個非常有效率的政府,但人們也可能將過著充滿被監視恐懼的生活。治安與效率都是國家應該追求之重大公益,惟其終究必須停留在某個界限之後,不能無止境地一昧向前,犧牲其他一切。」

另外關於法治思想的部分,網友汞燈也寫了一篇文章,說明人治思考與法治思考的不同。

這幾位都是法學專業,學有專精的人士,解釋起法治概念,自然比我更到位,在這裡我就不班門弄府了。我這篇文章想說明的,是很多臺灣精英對於自己所處的相對位置缺乏概念,這樣一個普遍的情況。

這麼說好了,應該很多人都看過哈利波特。在哈利波特裡,我印象最深刻的人物,本來是妙麗,但到了最後一集,卻變成了鄧不利多。

在最後一集裡,哈利進到了鄧不利多的思緒裡面,瞭解了鄧不利多的生平,也知道鄧不利多之所以不斷拒絕魔法部長,是因為他深知權力是他的弱點。

這一段一直讓我感到印象深刻,因為我覺得這是一種對自己所處位置,有非常透徹認知的想法,也是一種讓人敬佩的自知之明。

我一直覺得,人生在世上,是不可能平等的。有的人,生下來就擁有非常不對等的優勢,也有人生下來就帶著幾乎難以擊倒的劣勢。

若我們先專注在優勢這點,這就好比有些人生出來就比較聰明,另一些人則生在千金之家。可能對很多人而言,資質聰穎而獲得成功令人敬佩,所以阿扁三級貧戶當總統的故事才會始終讓人津津樂道,而靠家世背景則會惹人嫌惡,好比連勝文在選舉中的慘敗。但對我來說,這些都叫做生下來就擁有的優勢。

這種生下來就有的優勢,就造就了不公平,因為有些人競爭力就會比較強,另一些人的競爭力則會比較弱。更複雜的是,這種天資和家境背景的影響,往往是錯綜複雜,難以一刀兩斷的。以我自己為例子,前陣子我爸的客戶,和他聊天時說到我在英國唸書的事情。他說能拿到獎學金,真的很不簡單,我爸聽了很得意,就跑來跟我說。

確實拿到獎學金是我付出很多努力的結果,但不可否認的,這也是因為我不用畢業就煩惱留學貸款的問題、煩惱要分擔家計,甚至養家活口的問題。我沒有什麼酗酒老爸、吸毒老媽。我受教育的過程雖然跌跌撞撞,但家裡也沒有什麼東西真正攔著我,讓我沒辦法做自己想做的事情。是以,就我出國唸書這件事而言,其實就是好幾個因素- 而且大多是運氣,集合而成的結果。

在這個脈絡之下,對我來說,一個人是靠家世獲得競爭力,還是靠天份,差別其實沒有那麼大。差別比較大的是,當你以你的競爭力,爬到社會上相對較好的位置時,你是怎麼做事的。而這點,我認為和你對於自己所處的位置,有著怎麼樣的認知,息息相關。

讓我這樣解釋吧。我以前寫過一篇文章,叫做【The true elite】。那篇文章,除了旨在批評連勝文之外,另外一個我想表達的重點,是「真正的elite,是一群對於自己所處的位置,有非常深刻的了解,知道自己比起其他人,有更多的競爭優勢,因此比較容易爬到社會上相對較好的位置的人。

以鄧不利多而言,他的競爭優勢是他的天縱英才,所以他有機會當到魔法部長。以連勝文而言,他的競爭優勢是他的家世背景,和臺灣曾被國民黨長期專制統治的歷史,所以他可以出來就選臺北市長,沒事幹就接捷運董事。

不管這個優勢是怎麼來的,他們因為擁有優勢,因此他們會比較容易拿到更有權力、更有影響力的位置。以政治而言,這些位置是立法委員、臺北市長,甚至總統;在哈利波特的世界裡,則是魔法部長,至於在商場上、職場上,則可能是公司的董事長、執行長,是社會中收入和地位都較高的醫師、律師。

而不可否認的,這世界上,的確有一些位置,會比其他位置,擁有更多權力,能夠影響更多人。以產業界來說,Bill Gates搞的基金會,就影響了無數人的生活,也讓熱帶開發中國家,許許多多受項瘧疾等傳染病所苦的人,有了許多希望。或著Steve Jobs,帶領著蘋果的團隊,用一個又一個令人醉心的產品,改變我們的生活,甚至影響我們文化的走向。

更明顯的當然是在政治領域,像是臺北市長,就是一個很典型的例子。

以柯文哲而言,如果不是他先有好的天資,不錯的家境,他大概不會有餘裕去重考,進入臺大。如果他沒有背景和先天優勢,他大概也很難建立世界級的ECMO團隊,成為出名的醫師,儘管得罪很多人,仍能在臺大雄踞一方。而倘若沒有他利用自己優勢建立起的第一流醫師聲望,他大概也不會成為公民力量的出口,最後順利選上臺北市長。

你大概可以想像,即使今天柯文哲不是醫師,他人生也多了更多不幸,讓他的人生旅途比現在還不順遂許多。他的天資,還有他的背景,還是會讓他對這些不幸,或著不幸運,多了很多抵抗力。像是他在臺大醫院被修理,然後登高一呼,出來選臺北市長,居然就真的當選了,就是一個很好的例子。

反之,如果今天是一個資質普通的人,出生在老爸家暴老媽植物人的家庭,他對逆境的抵抗力,就會弱上很多。

這樣我們就有了兩個需要考量的面向,一個是這些人,我們簡稱是菁英好了,他們在社會上,會比較容易爬到相對高的位置,也因此他們會對社會擁有更多的影響力。像是公司的董事長,對公司的整體方向和策略,做出決定之後,將會影響到整個公司的人。更明顯的當然就是政府首長,他們對於政策方向的想法,更是會依其位置,影響到整個市的市民,甚至整個國家的國民。

另一個面向,則是剛好這些有能力做決定影響他人的人,又是相對來說對於政策造成的負面影響,有比較強抵抗力的人。

這兩個面向加起來,就形成了一個頗為恐怖的現象:這些社會菁英,可以很輕易的藉由對制度與政策的制訂,讓優勢繼續不斷倒向他們,讓負面的效果由他人承擔。他們可以很輕易地有意為之,圖利自己或與自己交好的人,然後犧牲其他弱勢、對逆境抵抗力較弱的人的權益。臺灣為人詬病的政商關係,和很多讓人憤怒的不合理政策,大部份都是由此而來。

很多人可能會認為,這是這些菁英滿肚子壞水才會發生的情況。所以,我們只要選一個做事正正當當的好人上去,就可以解決這些問題了。然而,這世界上好心腸卻造成悲劇的例子,卻是多不勝數。舉例來說,當年林義雄要求立委席次減半,就造成了臺灣現在不但票票不等值,而且選區劃分很有問題的結果。我知道當年因為朝小野大,因此在通過修法時,國民兩黨的協商,很可能最後讓這個法案走了樣,也因此很多人主張,不應責怪林義雄。但追究責任歸屬,仍屬於次要重點,最重要的是,我們必須有所認知,很多事情,並不是說只要你立意良好,最後就會得到好結果。中間變數太多,也可能會有意想不到的副作用,且不論過程為何,最後結果出來的這些副作用,就是大家一起承擔,然後抵抗力比較弱的非菁英們,很可能就是會最先陣亡的一群。

就是因為會有這樣的情況,所以我們才要有許多法律,去限制這些菁英,坐到相對較高的位置、手握權力之後的作為,讓他們做起事情來沒那麼方便。

然而,這些法律也不見得是完美的保障。有時候,基於民氣可用,就會有像柯文哲這樣,提出要修法,讓他施政更容易的狀況。在這種時候,就有賴群眾對於限制有權力者的認知,來形成反抗力量。這點,就我這幾天臉書和電視節目聽到的評論看起來,臺灣人比我原本以為的要警戒很多,讓我非常開心。

不過這篇文章,主要說話的對象,還是那些所謂的精英,那些有可能做到較高位置,得到權力,進而影響他人生活和人權的人。我自己知道我部落格有些科學的東西寫得很硬,很多論述寫得很長,可能需要一定的教育水準,或著滿滿的熱情與毅力,才有辦法看得下去。而這三件事情,又是我認為要成為菁英,很重要的三個條件。所以我假設有在看我部落格的人,以後都是有機會爬到那個我所謂相對較高位置的人。這篇章的說話對象,就是你們這些人。

我想說的是,這些離位高權重只有一步之遙的人,或著已經站在那個位置上的人,你們得像鄧不利多一樣,對權力有所恐懼才行。你們要知道,自己的任何一個念頭,付諸實踐時候,都會影響到成千上萬的其他人。而這些其他人,因為資質不夠好、背景不夠好,或著其他任何形式的運氣不好,他們不會像你對於逆境有那高的抵抗力。甚至我可以說,站在國家機器面前,只要機器不是由你操控,再好的資質與家境背景,也都一毛不值。

所以你在做任何決定之時,都要警覺,自己是否濫用了權力、是否可能造成侵犯他人人權的後果。你得知道,那些不方便、看似阻力的法律、規定,是限制你濫權,幫助你不要不小心就傷害別人人權的助力。

而這才是我認為柯文哲最大的問題。

修法讓違規停車在違停熱點以攝影取締變得合法,不管有沒有道理,我都覺得是一個可以討論的問題。透過討論,也可以讓大家對人權和法治有更清楚的認識。

可是身為當權者,柯文哲卻沒有認為因為這樣我做事比較方便,公權力執法比較輕鬆,所以要為我修法的餘裕。你想怎麼做,以及這麼做的利弊得失並不重要,重要的是你有沒有對於手握權力這件事情有基本的恐懼。

換句話說,我會寧可看到柯文哲在他所謂「不見得是弊案的五大弊案」裡頭,因為隨時記得自己的權力要被限制,而沒辦法大快人心的修理廠商,也不希望看到他為了解決這些問題,而讓公權力過度擴張,去達成對市府與市民有利的結果。這是我對權力恐懼的態度,還有我對限縮政府權力的堅持,即使我再怎麼希望看到這些國民黨政府長期執政的遺毒被痛扁一頓,我都不希望當權的政治人物忘了手握權力的自己,可以多麼可怕,帶來多大的遺毒。換個角度想,現在這些棘手到不行的案子,不也就是當年政府毫無節制,對自己手上的權力可能帶來的禍害,毫無恐懼的結果嗎?

在柯文哲學會這點之前,他都不會是一個合格的有權力者。而我們能做的,就是更用力的監督他,逼得他要不就跟上時代,要不就被淘汰。