開啟科學新的方法論：培根誕辰｜科學史上的今天：1/22 - 泛科學

這就是培根的「刪除歸納法」，不同於「列舉歸納法」可能造成的謬誤（例如所有天鵝都 ... 因此，培根雖然不像伽利略與克卜勒那樣親自從事科學研究，沒有任何重大的科學 ... 000文字分享友善列印繁|简000活得科學科學傳播科學史上的今天透視科學開啟科學新的方法論：培根誕辰｜科學史上的今天：1/22張瑞棋・2015/01/22・851字・閱讀時間約1分鐘・SR值519・六年級＋追蹤國中生的科普素養閱讀平台:《科學生》，素養強化訓練今天就展開!十七世紀初，這是科學的微光才要開始驅散黑暗的時代。

哥白尼過世已逾半世紀，而牛頓尚未誕生，在此世紀交替之際點燃科學火炬的，在義大利有伽利略，在德國有克卜勒，英國則有培根。

法蘭西斯．培根。

圖／wikimedia他們三人都不約而同的驅退盤據近兩千年的亞里斯多德幽靈。

伽利略以自由落體實驗駁斥亞里斯多德認為的「物體落下速度與重量成正比」；克卜勒破除了亞里斯多德相信的「天體運行的軌道皆是完美的圓形」；培根則是批判亞里斯多德一廂情願的演繹法。

培根認為亞里斯多德在解釋自然現象時先預設其本質作為前提，再套用三段論法的演繹法，如此雖然邏輯上無懈可擊，卻失去了求真的精神。

他主張先提出問題（例如熱是什麼？），接著無預設立場地蒐集資料，包括共通性（例如火、陽光、溫泉、摩擦都會產生熱）、差異性（磷火、月光、泉水卻不會發熱），與程度關係（越靠近火源就越熱、摩擦越快就越熱），然後根據蒐集到的資料歸納出各種可能的假設（例如：發光的物體就會發熱？熱是物體內的一種元素？），再刪去與資料矛盾的假設（這兩個假設都是錯的，因為月亮、磷光都不會發熱，而溫泉取出一段時間後就不熱了），最後剩下的假設就越接近真理。

這就是培根的「刪除歸納法」，不同於「列舉歸納法」可能造成的謬誤（例如所有天鵝都是白色的），雖然都是以經驗事實為前提，但培根特別強調不斷以反例排除錯誤的假設。

此一「假設—驗證」的方法成為近代科學研究的基礎；達爾文就曾說自己是「應用真正的培根原理，而且絲毫不根據任何已經有的理論，極其廣泛地去搜羅事實」。

因此，培根雖然不像伽利略與克卜勒那樣親自從事科學研究，沒有任何重大的科學發現，但他倡議的方法論對科學發展所產生的影響卻不遜於伽利略與克卜勒二人。

 本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。

  相關標籤：伽利略克卜勒列舉歸納法刪除歸納法培根演繹法熱門標籤：大麻量子力學CT值女科學家後遺症快篩時間文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論張瑞棋423篇文章・ 530位粉絲＋追蹤1987年清華大學工業工程系畢業，1992年取得美國西北大學工業工程碩士。

浮沉科技業近二十載後，退休賦閒在家，當了中年大叔才開始寫作，成為泛科學專欄作者。

著有《科學史上的今天》一書；個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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採訪撰文／劉韋佐、田偲妤美術設計／蔡宛潔「吞船大魚」？古人的腦洞大開！很久很久以前，在北方的大海上，出現一隻長六丈、高一丈的大魚。

據說船要是遇上這種魚，一個不小心，可能整艘船都會被吞下去啊！在沒有相機、也沒有IG、臉書打卡的時代，古人面對陌生的物種，只能以文字或繪圖記錄下來，讓中國古代的鯨豚生態披上一層神秘面紗。

中央研究院「研之有物」專訪院內歷史語言研究所邱仲麟研究員，在長期研究歷史的過程中，收集了數百則中國歷史上鯨豚現身、擱淺的文獻。

究竟古人眼中的鯨豚長什麼模樣？鯨豚擱淺的可能原因為何？又衍伸出什麼樣的民間傳說？圖／Unsplash根據邱仲麟研究員蒐集的文獻，中國史上確切的鯨豚擱淺記錄可能始於兩漢。

早在西元前16年（西漢永始元年）就出現記載：「北海出大魚，長六丈，高一丈，四枚。

」接著在西元前4年及西元173年，也都有將鯨豚形容為「大魚」的記載。

這個時期多是簡單記錄鯨豚的大小，但到了近世，描述就變得豐富許多。

例如在明嘉靖《灤志》就記載：「房魚，出海，極大，如房。

或隨潮汐陷沙上，土人割脂熬油。

」另外，明崇禎《黃縣志》則有相當生動的描述：海魚莫大於䱜，長或一、二十丈，三五成群，順流噴浪如雪，山脊翅浮紅水面，如百十赤幟。

舟遇之速避，稍遲即可吸口吞舟，故俗名「吞船䱜」。

這些出現在地方志的記載，不僅對鯨豚的大小做出如房子般巨大、且能張口吞船的誇張比喻，也描繪了牠們三五成群現蹤，從頭頂噴水、在海上翻身等生活習性，讓我們從字句間拼湊出古代的鯨豚生態、人與鯨豚的互動，以及古人如何從其文化視角看待鯨豚與其擱淺現象。

海上之「豬」？史料所描繪的鯨豚樣貌古人對於此般海中龐然大物尚未有「鯨豚」的概念，多半用生活中既有的動物來形容。

猜猜看以下描述是指海豚或鯨魚？地方志中常見「海豬」的記載。

在明嘉靖《欽州志》曾有這樣的形容：「其頭類豬」、「無鱗，大似海豬」。

清代《連江縣志》也有「海豬魚」的記載，形容其「渾身深黑，形體、腑臓與猪略同。

鼻在腦上，噴水直上。

」另有一種生物名叫「海鰌」，「鰌」在今日雖為「鰍」的異體字，但在此處應唸作「ㄧㄡˊ」。

在《水經》中曾有這樣的記載：「海鰌魚，長數千里，穴居海底，入穴則海水為潮，出穴則潮退。

」北宋《江南野史》則說：「有海鰌，形如大堤，長數十丈。

」從「長數千里」到「長數十丈」，我們可以得知，海鰌的形容是從其驚人的體長來描繪。

明崇禎《肇慶府志》更有一則特別的「海鰌」記載，說其「遍體礪房石砌，積如丘山。

」記錄者觀察得非常仔細，「礪房石砌」應該是指寄生在皮膚上的藤壺，要能如此詳實描述身上特徵，表示這隻「海鰌」可能擱淺在海灘上，才得以近距離觀察。

從海豬到海鰌，你猜到哪個是指海豚？哪個是指鯨魚？從上述文獻記載可以推測，關鍵在於海豚、鯨魚的體形差距，古人多稱海豚為「海豬」、鯨魚則為「海鰌」。

古人多稱海豚為「海豬」，認為其頭與豬相似。

「豚」字等同於「豬」，兩者也同為哺乳類動物。

圖／Unsplash古人多稱鯨魚為「海鰌」，身上常有大片藤壺寄生。

藤壺會伸出觸手捕食海中的浮游生物，以及鯨魚周遭的有機質。

圖／iStock這些突然躍出海面、或是擱淺在海灘的大魚到底是什麼？已遠遠超出古人的知識範疇，只能從其外觀特徵或動作來命名。

除了「海豬」、「海鰌」、「海鰍」等名稱，另有視其龐大的體形，稱之為「房魚」、「海象」、「鱌魚」；也有尊稱為「海龍」、「海龍翁」、「海主」，甚至有記載為「海燕」者，名稱可說是五花八門！在那個沒有相機的時代，文字的描述更為豐富，充滿古人天馬行空的想像力。

爬梳臺灣早期的鯨豚擱淺記錄清乾隆9年，閩浙總督在奏報福建省當年2月的雨水和糧食價錢時，附帶報告了在上一年的12月，臺灣北路的白沙墩（今日苗栗通霄一帶）有「巨魚二十二尾，頭大丈餘，口闊四尺，腹寬二丈，尾大七尺餘，蝦尾魚身，約長三丈有奇。

目生腹下。

其魚黑色，聲如牛鳴。

隨潮擱淺，未識其名。

」此外，《重修臺灣府志》中也提到同一年在白沙墩發現「雷擊死巨魚二十二尾於沙上」、「頭似豕」、「來時聞隱隱有雷聲，隨潮擱淺，如排列狀。

背上各有一孔，黃水流出。

」這些記載明確說出「擱淺」現象，雖然記錄者仍「未識其名」，不知道這些擱淺的生物是什麼，但將「巨魚」、「頭似豕」、「聲如牛鳴」等敘述，與前面的記載互相比對，可得知這是一起發生在臺灣的鯨豚集體擱淺現象。

清末澎湖海邊也曾發現鯨魚擱淺，人們還在其腹中發現兩隻百來斤的大魚。

在割肉取油時，魚尾突然甩動，將數千斤的巨石擲到百丈之外，成為人們口耳相傳的巨魚駭聞。

圖／點石齋畫報大可堂版第十冊鯨豚擱淺的原因至今依然眾說紛紜，可能是受暴風雨、地震、雷擊影響，或追船誤入淺灘所致，也有可能在不知不覺中受特殊地形牽引。

邱仲麟研究員在整理文獻時有一驚奇發現，鯨豚擱淺記載較多的區域，主要在舟山群島以北海岸，尤其以錢塘灣與長江口一帶最多。

清末的西洋傳教士丁韙良在其著作《中國覺醒》就指出「錢塘江是鯨魚的陷阱」，並說：「這個漏斗狀的海灣，潮位出奇地高。

當每月初一或十五，太陽和月亮的引力出於同一方向時，海水便咆哮地衝向岸邊，形成了巨大的潮汐。

錢塘江大潮不僅摧毀船隻，就連大海深處的龐然大物也無法抵禦那難以抗拒的推力。

」錢塘灣的地形是外寬內窄的「喇叭口」，使潮汐容易產生洶湧的浪濤，形成世界三大湧潮之一的「錢塘潮」。

雖然鯨豚擱淺的原因至今仍無定論，但在錢塘灣附近容易擱淺，很可能是因為當地特殊的地形使鯨豚往此聚集，當洶湧的潮汐來臨，就特別容易被潮浪捲入而擱淺。

錢塘潮。

圖／Wikimedia過去無法解釋的奇觀，「巨魚」擱淺的傳說對古人來說，這些龐然大物突然擱淺在沙灘上，想必是難以理解的奇觀，因而產生許多光怪陸離的神鬼傳說。

貶謫說：興風作浪，海神降落處罰古人觀察到，擱淺死亡的鯨豚常常沒有眼睛！彷彿遭行刑後流放邊陲。

北宋《釣磯立談》就記載：「潯陽潮退，有一大鰌，環體於洲上，時時舉首噞喁，水自腦而出，數日乃死。

瀕江之人饜食其肉。

世說以為海神鑿腦取珠，因以致斃。

」歐陽修也曾在詩作中留下「有時隨潮來，暴死疑遭謫」此一經典名句。

清代學者錢泳則在其著作《履園叢話》留下鄉野傳說：「大凡東海有巨魚流入內地者，必無目，無目，故隨潮而進也。

相傳此魚在海中作風浪翻船至傷人者，必有海神抉其目。

」另一位作家黃逢昶在臺灣寫下的《竹枝詞》也記載地方傳聞：「土人云是魚吞舟不少，龍王剜目示眾」。

從「海神鑿腦取珠」、「暴死疑遭謫」、「海神抉其目」等敘述可知，古人將當時的懲處制度用於解釋鯨豚擱淺現象，歸因於鯨豚犯錯後被海神處罰，行刑挖目後貶謫異地。

閏魚說：閏年報到！鯨豚頭形隨生肖變化？依據海邊居民的觀察，每到閏年就會有鯨豚報到，因此稱鯨豚為「閏魚」。

早從明代開始，在長江以北、黃海海濱就出現這樣的傳說。

明嘉靖《通州志》就記載：「閏魚，形甚鉅，其骨可以為橋梁。

每閏年始有，故名閏魚。

」另有《如皐縣志》記載：「閏魚，無定形，閏年秋潮，颶風推出海，其大吞舟也。

」此外，更有閏魚的頭形會與該年生肖相似之說。

例如江蘇東臺人宋武庭說：「閏魚則非閏年不可見也，且形狀不一，按其所閏之年枝生肖而變更焉。

如子年則鼠首魚尾，丑年則牛首魚尾，推而至於寅年虎首，卯年兔首，無不酷肖。

」這些記載展現古人將自然現象與民俗節氣結合的文化思維。

清末「閏魚出海」圖文記事。

老人們相傳每逢閏月，海中總有大魚被沖上岸，因為大魚平時興風作浪、打翻漁船、以人為食，如今才會擱淺，成為人們的美食。

圖／點石齋畫報大可堂版第四冊神蝦押巨魚說：鯨魚、蝦子，傻傻分不清！另一種記載也相當有趣，清代的葉良儀在其著作《餘年閒話》中提到，居民看到海外有「四大桅杆（船上懸掛帆的杆柱）悠颺而至」就知道是「閏魚」來了。

這裡提到的「四大桅杆」乃是：「兩大蝦釘其目，押之使上，桅杆即蝦鬚也」。

魚來後，則天氣漸晴，「居民掇梯魚身，先用鋤撥去砂石，然後以刀斧剜其肉，熬油為燃燈之用。

」競相割取三、四日……，接著「又忽晦冥，則蝦復來押之回矣」。

為什麼蝦子會和鯨魚扯上關係，甚至成為懲處鯨魚的獄卒？邱仲麟研究員解釋，會有「兩大蝦釘其目」、「桅杆即蝦鬚」等形容，可能是因為從陸地遠望鯨魚時，其從海中躍起的瞬間，身體兩側的鰭猶如蝦子的兩隻大螯，因此流傳鯨魚擱淺是「神蝦押巨魚」降貶上岸的緣故。

「神蝦押巨魚」傳說，可能是古人誤將鯨魚的鰭看成蝦子的大螯。

圖／研之有物（圖片來源／Unsplash、Pixabay）地毯式搜尋史料，縱觀鯨豚文化史邱仲麟研究員的辦公室充滿各式文獻史料，研究主題遍及明清時期的都市、醫療、花卉、西洋鏡、公共衛生、軍事防禦、鯨豚擱淺史等。

圖／研之有物鯨豚擱淺事件常記載於中國各地的地方志，卻缺乏有系統的文獻整理。

邱仲麟研究員地毯式搜尋中國各地的地方志、筆記、詩文、報紙等文獻，將有提到鯨豚的史料儘量收集、剪貼成冊，並從中整理出古代對鯨豚外觀的描述、統計擱淺地點與季節，並探討古人對龐然大魚突然現身所衍生的各種傳說故事。

每則鯨豚史料皆剪貼成冊，上頭仔細標註資料來源、畫出重要段落，是多年來飽覽各式文獻所累積的豐碩成果，從中可見歷史學家治學的嚴謹態度。

圖／研之有物從鯨豚史料的研究出發，我們可以得知古人看待海洋生物的態度、應用海洋資源的方式，甚至能觀察古今鯨豚生態的變化。

例如明清時期曾記載，長江流域有「中華白海豚」、「白鱀豚」出沒，如今皆因工業和漁業發展的嚴重侵害而數量銳減，瀕臨絕種。

中華白海豚，主要分布於東印度洋至西南太平洋海域，臺灣、中國、馬來西亞、泰國等地皆可見其蹤跡。

每逢農曆3月下旬，臺灣海峽風浪漸平息，早年的討海人常見到這群嬌客。

因恰逢媽祖誕辰月份，人們相信牠們是捎來媽祖訊息的「媽祖魚」。

圖／inmediahk鯨豚擱淺研究不僅豐富了中國文化史中有關海洋生物的內涵，也呈現不同時空背景下所蘊含的文化思維與古今變遷。

延伸閱讀邱仲麟老師個人網站【110年知識饗宴—胡適院長科普講座】邱仲麟研究員「鯨豚擱淺：中國歷史上的例子」相關標籤：史語所擱淺文化史歷史海豚鯨豚擱淺鯨魚熱門標籤：大麻量子力學CT值女科學家後遺症快篩時間文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論研之有物│中央研究院240篇文章・ 1879位粉絲＋追蹤研之有物，取諧音自「言之有物」，出處為《周易·家人》：「君子以言有物而行有恆」。

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圖/RossHelen從國中的生物課我們就學過，細菌是肉眼看不到的，必須透過顯微鏡才能觀察。

細菌的大小，一般而言的認知是微米級（micrometer,μm），多數細菌的單一細胞直徑約為2微米左右。

然而，科學家們從美國紅樹（Rhizophoramangle）腐爛的葉子表面發現了一種很特殊的細菌CandidatusThiomargaritamagnifica，它的細胞直徑平均大於9000微米（0.9公分）那麼這個「公分級（centimeter,cm）」的超巨大細菌究竟是何方神聖？為什麼這個細菌可以這麼大？這麼大的細菌還算是微生物嗎？讓我們來一探究竟！巨大細菌家族其實早在20世紀中期就有許多巨大細菌的紀錄，例如芽孢桿菌綱（Bacilli）中的幾種細菌、Sporospirillum屬和梭孢菌屬（Fusosporus）的細菌。

然而，許多菌株在保存中遭到污染或是遺失，導致許多菌株沒辦法再取得，使得先前對於巨大細菌的研究資料非常有限。

目前已知的巨大細菌家族，包含：螺旋菌門（Spirochaetes），最長菌株紀錄為300微米。

厚壁菌門（Firmicutes）中Epulopiscium屬的細菌，最長菌株紀錄為600微米左右。

藍菌門（Cyanobacteria），最長菌株紀錄為100微米。

除此之外，許多硫化菌也常為巨超大細菌，例如變形菌門（Proteobacteria）中的Beggiatoa屬與Thiomargarita屬，也分別有超過200微米與、300微米的紀錄。

細菌雖然有很多200、300微米的紀錄，但能夠長到9000微米是首次觀察到。

圖/maxxyustas到此，你應該清楚地發現，在CandidatusThiomargaritamagnifica被發現以前，在已知的細菌中，幾乎沒有長度超過1000微米，甚至接近10000微米的紀錄。

為什麼巨大細菌可以這麼大？許多巨大細菌都有一個共通點：在細胞中央有一個超大的液胞（vacuole），這個液胞內儲存的物質目前學界推測主要是硝酸鹽（nitrate）。

細菌的細胞生長往往高度依賴化學滲透作用，所以距離越遠，滲透作用越受限，因此細菌細胞沒辦法長得太大；然而，超大的液胞擋在細胞中央的話，這樣一來，化學滲透的傳導媒介的空間變小，細菌生長的限制就變小了！既然這個新發現的超巨大細菌有辦法長得這麼大，細胞大小甚至比一般的真核生物細胞（真核生物的細胞大小一般為10-20微米左右）還大，甚至還具有類似真核生物的液胞胞器（多數原核生物沒有液胞）。

那麼，這樣的細菌在演化上是否和真核生物具有某些相似之處呢？巨大細菌之所以長得比較大的原因，科學家發現可能是因為具有液胞。

圖/Sinhyu超大液胞的巨大細菌：擁有真核生物特色的原核生物從許多方面來看，巨大細菌確實具有許多類似真核生物的構造和特色。

除了細胞中央具有超大液胞之外，有趣的是，在許多巨大細菌中經常會發現，細胞之中具有特化獨立細胞膜的胞器（organelle），這個胞器內具有遺傳物質（如DNA）和核醣體，科學家們推斷這疑似是原始的內共生構造（putativesymbiont/intracytoplasmicstructures）。

在此之前，基本上未曾在細菌或古菌的細胞中發現這種類似於真核細胞才具有的，可以同時獨立儲存遺傳物質和核醣體的有膜胞器。

註：細菌是原核生物，理論上不具有獨立細胞膜的胞器。

不僅是細胞內結構類似於真核生物，這個超巨大細菌CandidatusThiomargaritamagnifica的基因體非常的大，大小約為1150萬到1220萬個鹼基左右。

其基因體大小幾乎和屬於真核生物的酵母菌（Saccharomycescerevisiae，基因體大小約為1210萬個鹼基）所差無幾。

更甚者，在這株細菌上觀察到具有兩種不同的生長階段：生長期和傳播期（dispersivestage）。

生長期會慢慢長成細長類似於菌絲（filament）的形式，而傳播期間菌絲尖端（apicalbud）的細胞會開始脫落以利散佈到環境之中，這樣的狀況和許多真菌傳播孢子（spore）的方式極為類似。

科學家在巨大細菌內發現類似真核生物的細胞構造，它們的下一步會變成真核細胞嗎？圖／wir0man至於巨大細菌會不會是原核細胞演化成真核細胞過程中的過渡階段，可能還需要更多的研究進一步證實；但無庸置疑的是，巨大細菌確實擁有許多真核生物所具有的特色。

這麼大的細菌，還算是微生物嗎？什麼是微生物（microorganisms/microbes）？在很早以前的微生物定義一般而言是：需要透過顯微鏡才能觀察到的微小生物，稱之「微生物」。

隨著科學演進，定義持續在修正，廣義的微生物包含：細菌（bacteria）、古菌（archaea）、真菌（fungi）、原生生物（protists）、病毒（viruses）等的微小生物。

其中，尤其是原核生物，之所以會這麼小，有很大的原因和細胞內營養傳遞受限於化學擴散作用，如果細胞太大，那養分運送時間就相對會拖得很長，不太可能在短期內快速繁衍，因此多數原核生物的細胞都非常的小。

但是，讓科學家意想不到的是，細菌竟然演化出了克服化學擴散作用，並且在高硫化物環境下生存的方式，進而演化出超大的細菌細胞。

從親緣關係上來看，這樣的巨大細菌是這些身為「微生物」的一般細菌的近親，理論上也算是「微生物」；但如果是從最早的微生物定義來看，這樣的細菌已經不再是「小到需要透過顯微鏡才能觀察到的生物」。

除了巨大細菌以外，其實，像是我們常見的麵包上的黑黴菌（breadmold，一種真菌）、或是森林裡的黏菌（slimemold，一種原生生物）我們也都可以直接看到，但是兩者也都是普遍被認為的「微生物」。

麵包上的黑黴菌不用透過顯微鏡也能看到。

圖/Simol1407這麼大的細菌、真菌、和原生生物，「既可以是微生物，也不是微生物」，主要取決於定義的角度。

讀到這裡的你，也許會重新反思我們從小學習的細菌認知。

細菌依舊無所不再，但卻不一定是看不到的存在。

參考資料：LevinPA.(2022).Abacteriumthatisnotamicrobe.Science376(6600):1379-1380,doi:10.1126/science.adc9387Ionescu,DannyandBizic,Mina(July2019).GiantBacteria.In:eLS.JohnWiley&Sons,Ltd:Chichester.doi:10.1002/9780470015902.a0020371.pub2VollandJ-M,Gonzalez-RizzoS,GrosO,TymlT,IvanovaN,SchulzF,GoudeauD,ElisabethNH,NathN,UdwaryD,MalmstromRR,Guidi-Rontani,Bolte-KlugeS,DaviesKM,JeanMR,MansotJ-L,MounceyNJ,AngertER,WoykeT&DateSV.(2022).Acentimeter-longbacteriumwithDNAcontainedinmetabolicallyactive,membrane-boundorganelles. Science376:1453-1458,doi:10.1126/science.abb2634Willey,J.,Sherwood,L.andWoolverton&C.(2013).Prescott’sMicrobiology:9thRevisededition.London:MCGRAWHILLHIGHEREDUCATION. 相關標籤：厚壁菌原核生物巨大細菌微生物真核生物硫化菌科學細菌藍菌螺旋菌變形菌門黏菌黑黴菌熱門標籤：大麻量子力學CT值女科學家後遺症快篩時間所有討論 0登入與大家一起討論細菌姐姐2篇文章・ 0位粉絲＋追蹤一位熱愛細菌學和微生物生態學研究的研究生，尤其喜歡細菌和其他微生物或動植物之間的互相依靠或是激烈戰爭。

總覺得微生物和動植物的互動和人類的社會很像。

期待透過科普的文字將更多人感染成細菌學和微生物學愛好者。

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但是，助聽器降頻技術到底是怎麼運作的呢？對於聽損者的語音理解真的有幫助嗎？圖一：助聽器除了將音量放大外，某些型號也有降頻功能，針對高頻的聲音做處理，希望能讓聽損者更加享受聆聽的生活樂趣。

圖／Unsplash一般我們聆聽到的各種聲音，包含了許多高低不同的頻率，低頻的聲音像是打雷、海浪、抽油煙機和語音／ㄨ／等，而高頻的聲音則是像鳥叫、哨子、指甲刮黑板和語音／ㄙ／等聲音。

但事實上，絕大多數的聲音都是由許多高低不同的頻率所組成，只是每個聲音的組成成份當中，高低頻的比例不同而已。

所以當我們說這是一個高頻的聲音或語音時，只是意味其中高頻聲音的佔比較多，並不代表當中完全沒有低頻的成份。

因此，在討論聽力損失時，除了損失程度（類似近視度數）之外，對不同頻率聲音的接收程度也是需要考量的面向。

例如，有些聽損者可能是從低頻到高頻的聽損程度都差不多，有些則在不同頻帶聽損程度變化很大。

一般而言，對於降頻技術使用反應較好的聽力損失者，是屬於高頻區域聽力受損較重的，主要是陡降型聽損和高頻型聽損這兩大族群（如圖二）。

受限於助聽器放大強度的限制，無法將高頻的聲音放大到這些聽損者可利用的程度。

再者，即使可放大到足夠大聲，但聽損者常有耳蝸死區[註1]和頻率解析能力[註2]不足的狀況，導致大腦無法接收及運用這些被放大後的高頻語音。

因此，某些廠牌型號的助聽器，便具備降頻的功能，將降頻功能開啟後，聽損者在較小的音量時就能聽得到高頻的語音，讓高頻的聽力察覺閾值[註3]能夠降低。

如此一來，許多聽損者容易錯失的高頻語音，像是／ㄙ、ㄐ、ㄔ、ㄈ／等就都可以聽得到了，也可能比較不會產生誤聽的狀況，例如將「舌頭」聽成「額頭」（沒聽到／ㄕ／）[註4]。

圖二：臨床上使用助聽器降頻功能後，效果較好的兩種聽損類型（此處聽力圖類型僅為示意）。

圖／雅文基金會三種降頻技術，概念相似、作法不同　那麼當助聽器的降頻功能開啟時，是怎麼進行訊號處理的呢？降頻技術的原文是frequencylowering，有時也稱作移頻技術（frequencyshifting），顧名思義就是將聽損者聽不到的、較高頻率帶的聲音，挪移到聽損者聽力較好的低頻率帶，讓聽損者能聽到。

在訊號處理方面，通常會依據個案的聽力圖先決定一個起始頻率，針對比起始頻率要高的頻帶來進行降頻處理。

而訊號處理的方式大致可分為三種類型（不同廠牌的助聽器可能會使用不同的處理方式），包括：頻率搬移（frequencytransposition）、頻率合成（frequencycomposition，有時亦稱為頻率轉換，即frequencytranslation）和頻率壓縮（frequencycompression）。

[1]如圖三（a）所示，頻率搬移是將起始頻率以上的聲音直接搬移到低頻帶，和低頻帶原本的聲音重疊在一起，而且被移走的部份並不保留，如同圖三（a）中，兩個紫色方形移到低頻的區域，原本高頻帶的地方變成灰色，表示沒有訊號。

圖三（a）。

圖／修改自OticonWhitepaper頻率合成則和頻率搬移很相似，只是在搬移之前會把高頻帶的聲音先進行壓縮，如同圖三（b）中，搬移到橘黃色方形上方的兩個紫色方形疊在一起了（頻寬變小），而且在高頻帶仍然保留原本的聲音。

圖三（b）。

圖／修改自OticonWhitepaper而第三種是如圖三（c）的頻率壓縮，是把高頻帶的聲音以不同壓縮比例的方式往低頻率帶擠壓，因為有不同的壓縮比例，也就是非線性的，故有時也稱作非線性頻率壓縮（non-linearfrequencycompression;NFC）。

圖三（c）。

圖／修改自OticonWhitepaper「聽得到」和「聽得清楚」的拉鋸戰這三種降頻技術都是將原本聽損者聽不到的高頻聲音，搬移到聽損者聽力較好的低頻帶，藉此讓助聽器使用者能聽到原本無法聽到的聲音。

但是，有別於KTV的降key是全部聲音往低頻搬移，助聽器的降頻技術只有針對部份高頻的聲音處理，所以整體來說會有某種程度的扭曲[2]。

若以視覺來比喻，降頻技術則有點類似遊樂園的哈哈鏡（曲面鏡），對於不同區域採用不同方式的反射，所以會有扭曲現象。

哈哈鏡的扭曲影像讓人發笑，但降頻技術若導致聲音過度扭曲而無法辨識，那可不好玩！所以，降頻技術雖然可以提升「察覺」高頻聲音的表現，但能否提升「理解」就不一定了。

也就是說，即便降頻技術讓聽損者能聽到／ㄙ、ㄐ、ㄔ、ㄈ／等高頻語音，但聽起來也許已經不像這些聲音了，有些人或許透過訓練和適應後能辨識這些語音，但也有些人會完全無法適應。

因此，如同圖四，降頻技術就是「聽到」和「扭曲聲音」兩者之間的權衡取捨[3]。

圖四：降頻技術雖然可以讓原本聽不到的聲音變成聽得到，但代價是聲音或多或少地被扭曲了。

因此必需在聽到（察覺）和聽懂（理解）之間取得平衡。

圖／修改自Flaticon有一項針對高頻聽損者的研究，分析使用降頻技術的效益和高頻帶平均聽力閾值間的關係，發現高頻聽力閾值愈高（高頻聽力相對較差），使用降頻技術後在聽能表現的提升愈顯著[3]，因為對這些聽損者而言，能聽到高頻的聲音是比較重要的，因此可以接受一點聲音扭曲的代價，來換取聽得到高頻聲音的效益。

但對高頻聽力相對較好的人來說，可能原本可以聽得到一些高頻語音，因此也比較會感受到聲音被扭曲了。

這樣的研究發現讓我們了解，降頻技術並不一定適合每個聽損者。

參數設定和聆聽情境是關鍵除了要選擇合適的對象來使用降頻技術之外，聽力師也需要針對聲音處理技術的參數做合適的設定，才能在「聽到」和「扭曲聲音」兩者之間找到完美的平衡點。

因為研究也發現，當降頻處理的程度愈大，也就是起始頻率愈低或壓縮程度愈大，那麼搬移／壓縮的聲音就愈多、聲音特性改變的幅度也愈大，此時助聽器使用者也容易覺得音質變差了[3]。

因此，挑選到合適的參數設定，才能在音質變化不大的情況下，享受到改善高頻語音察覺的益處！此外，對降頻技術效益有影響的因素還包括了聆聽的情境，例如環境是安靜／吵雜、或內容是語音／音樂。

相對於安靜的環境，在吵雜的環境中，助聽器使用者較能接受大程度的降頻處理[3]，可能是在安靜情境下較能感受到降頻處理帶來的音質改變，而在吵雜時，「聽得到」的重要性會更加凸顯。

而相較於語音，降頻技術可能會對聆聽音樂產生負面影響[4]。

對語音來說，頻率的搬移和壓縮影響比較小，因為許多高頻子音其實有點類似寬頻的噪音，所以即使頻率被悄悄偷天換日到低頻帶了，再加上情境和上下文的線索，聽者仍然能理解接收到的語音。

但在聆聽音樂時，精準的頻率是很重要的。

概念上可以從「和絃」來理解，和絃中的組成音符，每個音都必須在正確的頻率上，組合起來的和絃才會是正確而且悅耳。

這樣就不難理解降頻技術可能會對於聆聽音樂造成較大的負面影響，造成聲音聽起來不和諧。

圖五：助聽器降頻技術可能對於音樂聆聽來說有較大的負面影響。

圖／Irasutoya和聽力師共同尋求最佳解方綜合以上的研究發現，我們知道聽損者和聽力師針對降頻技術的討論，除了自己是否適合使用外，也要嘗試不同的參數設定，甚至是在不同聆聽環境中選擇是否開啟降頻功能、或設定不同的參數。

其實就和所有的助聽器選配和調整一樣，都需要和聽力師密切討論、並說明在使用上的感受，才能讓助聽器發揮最理想的效果。

總結來說，降頻助聽器可能可以提升聽損者的聽音表現，但不見得適用於每個人。

而且，若降頻處理的範圍或壓縮程度較大，也可能會讓聲音的音質改變、或語音的特性被扭曲，而導致聽不清楚的狀況。

總結來說，使用降頻助聽器時，關鍵就是要以「最少的聲音扭曲」來換取「聽得到」高頻音的好處[2]。

註解註1：相對於聽力損失是耳蝸中的毛細胞不健全或功能異常，耳蝸死區（cochleardeadregions）則是某些區域完全沒有毛細胞，導致有某些特定頻率的聲音，再怎麼放大也無法聽到。

註2：頻率解析能力為分辨兩個不同頻率聲音的能力，一般來說聽損者的頻率解析能力也會較差。

註3：「聽力察覺閾值」為某一頻率下，個人能聽到（察覺）聲音的最小音量。

閾值愈高，表示要愈大聲才聽得到，聽損的程度就愈重。

註4：想了解更多關於「高頻聽力損失」和「微聽損」相關資訊，可參閱雅文基金會「微聽損網站」和「如果小美人魚失去的是聽力，幸福也沒有比較容易：談輕微聽力損失『微聽損』」一文。

參考資料Angelo,K.,Alexander,J.M.,Christiansen,T.U.,Simonsen,C.S.,&Jespersgaard,C.F.C.(2015).OticonFrequencyLowering:Accesstohigh-frequencyspeechsoundswithSpeechRescuetechnology.OticonWhitepaper.McCreery,R.W.(2016,October).20Q:Frequencyloweringtenyearslater–evidenceforbenefit.AudiologyOnline,Article18370.Souza,P.E.,Arehart,K.H.,Kates,J.M.,Croghan,N.B.,&Gehani,N.(2013).Exploringthelimitsoffrequencylowering.JournalofSpeech,Language,andHearingResearch,56(5),1349–1363.Chasin,M.(n.d.).TheProblemwithFrequencyCompressionandMusic.相關標籤：低頻助聽器聽力降頻頻率高頻熱門標籤：大麻量子力學CT值女科學家後遺症快篩時間所有討論 0登入與大家一起討論雅文兒童聽語文教基金會36篇文章・ 194位粉絲＋追蹤雅文基金會提供聽損兒早期療育服務，近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育，並普及聽力保健知識，期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子，替聽損者營造更加友善的環境。

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