1-1 什麼是溫度：失控的幼兒園
廚房爐子上正滾著一鍋沸騰的紅豆湯，熱氣冉冉上升，濃郁的香氣瞬間將我拉回童年。
小時候就讀的幼兒園距家不到一百公尺，每天早上我都會在半途的小路口向母親行禮道別，然後快步走進幼兒園，以免錯過我最愛的點心時間。夏天廚房阿姨會盛來一小碗冰涼的紅豆湯，冬天則是熱的。「讀幼兒園就是為了吃點心啊！」讀中班的我心裡這麼想，家裡的早餐一向只有吃飽的食物，沒什麼甜食點心，「早知道讀幼兒園這麼好，我小班就來了！」
點心時間結束後，就是全校集合的時間，小朋友們整齊劃一地列隊站在戶外遊戲場上，彼此維持一個手臂的距離。印象中，園長總是滔滔不絕訓著話，就像伸縮喇叭一樣發出叭啦叭啦嘈雜的聲音，而小朋友們雖然勉強站在原位，卻很難忍著不動，一會兒摸摸別在圍兜上的小手帕，一會兒伸進口袋裡看玩具還在不在，身體搖來晃去動個不停。
盛夏強烈的陽光直射遊戲場，草地旁的小水池反射著耀眼的陽光，總算忍耐到園長講完話，小朋友們像箭一樣爭相衝向遊戲場邊的遊具，人人都想搶到最好玩的溜滑梯！還記得有一回我的玩伴小蔡一馬當先衝上溜滑梯一躍滑下，「啊，好燙！」原來是金屬溜滑梯被太陽晒得能燙人屁股。
小朋友笑成一團，一群人爭先恐後推擠著要上去試一下到底有多燙，大家在遊戲場上追趕跑跳的樣子，是紅豆湯之外，留在我心中最鮮活的幼兒園印象。
溫度，是粒子晃動的速度
當我開始研究溫度，發現空氣粒子與空間的關係， 像極了活潑的幼兒園生和他們的遊戲場。如果我們把幼兒園的戶外遊戲場想成一個密閉的空間，小朋友視為空間內氣體的粒子，那他們不規則的移動或搖晃的速度，就是空氣溫度。當氣體粒子緩慢晃動，就像小朋友們站在原地東摸西摸地聽講，氣溫就比較低；當氣體粒子如小朋友失控地跑動及四處碰撞，空氣溫度就會變得比較高了。
那靜止的液體中的水分子也是會晃動的嗎？美國知名的諾貝爾物理獎得主，被稱為科學頑童的理查．費曼是這麼描述的：如果把一顆水滴放大200萬倍變成24公里寬，仔細觀察它，水滴表面並非那麼平滑，「看來倒像是從遠處看著足球場內萬頭鑽動的觀眾。」放大到10億倍時，就會看到每顆水分子都是不斷地搖晃、碰撞、旋轉，同時扭來扭去。
水分子和空氣粒子的活躍表現很類似，水分子彼此貼近且晃動較小時，代表液體溫度較低，水分子距離很遠且晃動很大，代表液體溫度較高。沸騰則是晃動的極致，每個水分子在劇烈的晃動下掙脫束縛，以水蒸氣的形式離開。即使是常溫， 液體表面的水分子也會因自己的晃動及同伴的碰撞，從液態變成氣體脫逃水面，這就是蒸發，在風速愈大，空氣愈乾燥的條件下愈明顯。
最後，像是金屬溜滑梯、建築物的牆壁、柏油路面這類的固體，則常用表面溫度來描述它的分子晃動的速度。但固體是個不動如山的傢伙，分子之間緊密相連，溫度再高，分子也只能在原處振動無法逃脫。
溫度如何量測及正確解讀
你手上這本書的封面寬度是幾公分長？這個問題並不難，拿一把尺就可以直接量測，因為這本書是真實具象的物體，你手上這把尺也有公訂的標準刻度，所以任何人在任何地方量測這本書的寬度，都會得到相同的結果。然而，溫度是粒子的動能，是沒辦法直接量測的， 只能間接量測某一種性質來進行溫度的推估。
要量測空氣溫度，最直覺的就是國小自然課使用的棒狀玻璃溫度計，利用玻璃管裡的水銀或染色酒精，藉由熱脹冷縮產生升降，再配合安德斯．攝爾修斯（Anders Celsius）以水的冰點為0℃、沸點100℃定義的攝氏刻度，來間接反應出環境的氣溫。
若你拿一個溫度計站在炎熱的太陽下，量到的可就不是空氣溫度。傳統玻璃溫度計量到的是外層覆蓋的玻璃溫度，而電子式溫度計量到的則是密閉塑膠殼內的空氣溫度，不論哪一種溫度計，都會因為受到太陽強烈的照射，而使測得的氣溫異常升高。
所以，正確量測空氣溫度的方式，應該是將溫度計移到一個有陰影且通風好的地方，放在氣象站觀測坪上那間有百葉窗看似養鴿子的小木屋，也就是史蒂文生式（Stevenson）百葉箱裡，這是量測空氣溫度的最佳場所。
而表面溫度的量測又與空氣溫度大不相同，你可以將溫度計緊貼在物體表面，或是利用物質會依照表面溫度釋放出輻射量的特性，拍攝紅外線影像來推估表面溫度。COVID-19疫情期間大家對於這種影像應不陌生，紅色或紫色就代表你身體的溫度較高，不管是發燒或是提了一碗熱湯，應該都逃不過它的法眼。
雖然大家都知道空氣溫度和表面溫度的差異，但是我們常不自覺會進行錯誤的量測或解讀。新聞報導中誇張地打了一顆生蛋在柏油路面煎到吱吱作響，只能說明柏油的表面溫度高且熱傳導好，無法代表上方的空氣溫度一定很高，兩者不見得有密切的關聯。
就像幼兒園那座金屬溜滑梯，即使表面溫度高到燙手，但上方的空氣溫度也許仍維持常溫，
廚房內即使有好幾鍋煮沸中的紅豆湯，室內空氣溫度也上升不了多少。這是因為表面溫度對空氣溫度的加熱效果有限，同時空氣也因持續流動而讓氣溫維持穩定。
溫度教會我們什麼事？
如同史蒂芬．霍金（Stephen Hawking）在《時間簡史》中闡明的：世界上沒有什麼東西是靜止不動的。
萬物會依照內部分子失序的程度來呈現它的溫度，不論是微幅晃動或劇烈碰撞，這本為自然界再正常不過的狀態。萬物也正是透過振動，以溫度來證明它真實存在的事實。所以應該把溫度看作是失控無序的現象，還是被人們享受並珍惜的自然界恩賜呢？
人們有沒有可能將溫度的變化視為一個自然循環變化的狀態，在夏天享受皮膚發熱流汗，在冬季體驗身體毛孔收縮，不過度控制也不無端干擾，與環境建立長久永續的互動關係呢？
分子的振動，牽引著地球上溫度的起伏變化。接著我們要來探索，什麼樣的振動，讓地球有剛剛好的溫度─能讓人類及所有生活在此的生物孕育生命。
消暑涼方01：四季的溫度變化本是自然循環。我們要充分感受、體驗溫度的變化，維持身體適應的本能，而非一味與自然對抗。
前言 溫度，影響我們的行為和決策
這天一早出門，豔陽高照，你小心翼翼地遵循地面陰影的指引前進，深怕一旦誤入高溫日照處，就會在一秒內人間蒸發。途經一些寬闊的道路或綠地時，偶有涼風，但是當你走進建築物密集的市區，大樓棟距窄到連小鳥都得側身才能飛得過去，能突破重重阻礙吹到你身上的涼風，大概就像日本製的壓縮機一樣稀少。
進到辦公室，大面積的密閉玻璃讓窗邊座位宛如人間煉獄，你拿起搖控器調低了一度，風速也加倍。但這嗶嗶兩聲彷彿手機傳來的細胞簡訊般，幾個坐在遠離窗邊的人驚恐地看著你。看著他們身上穿的禦寒薄外套， 幾分鐘後你還是把空調設定還原了，以免惹人嫌惡。
回家之後，房內的熱氣朝你直撲而來，畢竟家裡的電費是自己付的，也沒有吃到飽方案，那還是晚一點再開吧。你打開了臥室、陽台、廚房、浴室的所有窗戶，試圖讓傍晚的涼風吹一點進來。
睡前，你終究還是敵不過高溫，空調吹出的徐徐冷風讓你瞬間來到天堂，有電風扇的加持應該可以省點荷包。天氣預報顯示明天高溫晴朗依舊，看來得趁著清晨就出門慢跑比較涼爽。
每一天，溫度都影響著我們的行為和決定。
生命的出現，也是源自於地球剛好的溫度。宇宙間無數的巧合，讓幸運的地球擁有適合萬物棲息的平均溫度─14℃。有些地方比較冷，人的體型厚實能防止熱量散失，房子也設計成保溫且隔熱；而在炎熱的地方則相反，細瘦的身材能促進散熱，遮陽及通風則是房子設計的關鍵。
這樣談溫度才有趣
明明是要談溫度，這本書的書名和目錄大概會讓你摸不著頭緒吧。幼兒園、青斑蝶、蛋炒飯、狐、日月潭、世足賽等字眼，個別看起來是稀鬆平常，但湊在一起卻十分獵奇。
這些真的都和溫度有關？讓我先說個故事給你聽吧，它和溫度剛好有那麼一點關係，但我想強調的重點還不只是溫度。
1986年，一個氣溫攝氏零下3℃的上午，美國「挑戰者號」太空梭起飛73秒後發生意外爆炸，七名太空人全部罹難。當時的總統雷根找上諾貝爾物理獎得主費曼（Richard P. Feynman）加入事故調查委員會。調查結束後，在電視轉播的太空梭事故聽證會中，費曼當場展示了一個實驗。他氣定神閒地在鏡頭前，把一個O型橡皮環放入一杯冰水內，並將它加壓扭曲後再鬆開，原本有彈性的橡皮環不但變得僵硬，也無法立刻恢復原狀。這說明了太空梭的零件在發射當天接近0℃的氣溫下，因為寒冷及受壓變形而無法將推進器密封，因而使得推進器內的高溫氣體外洩造成爆炸。
這一幕就像是精心策劃的一場表演，讓觀眾看得入迷。「啊，你這樣說明我就懂了！」這應該是當時電視機前的觀眾內心想說的話，也是我期待閱讀本書的你可以產生的共鳴。
書中每篇文章的一開始，都有一段看似與溫度無關的敘事情境。別懷疑，這就是我精心準備的專屬道具─就像費曼那杯冰水與橡皮環，用來上演一場關於溫度的故事，讓你身歷其境。
不過，故事中的引喻，還會更加迂迴一些。因為我沒辦法在你面前做實驗或是比手畫腳，所以必須找出那些你我的生活中都有過的經驗，讓你容易想像，秒懂這些稍嫌抽象的溫度理論知識。
這些例子，都是來自於我親身經歷的研究、實測、事件、報導、對話，只稍作時序的調整及文句潤飾，故事內容近乎真實。它們隱含了與溫度主題有關的線索，讓你在親自解謎的過程中，了解溫度神奇且有趣的一面。
在每篇的故事之後，會挑選出適當的知識，並歸納成三個亮點─不是兩個也不是四個，讓你能剛剛好記得。它可能是關鍵理論、歷史事件、有趣發現、當前進展、未來挑戰等，它未必是最重要的，但一定是與你最相關的。
我會以精簡的文字、幽默的插圖，來吸引你探索溫度的好奇心，畢竟當前要和演算法帶給你的資訊、短片、廣告比拚， 能吸引到你的注意力實在不容易。每頁下方的註解有些我想補充的資訊或純粹想置入的惡趣味，它不影響你對全文的理解，但可以增加知識的廣度及樂趣。
文章的最後一段是行動的關鍵，提醒你如何想、怎麼做。我會提供一些思考方向，或許你也有類似或者不同的想法；我也樂於提供幾種簡單的行動方案，方便認同這些價值觀的人起身去做。即使你還沒打算改變既有的行為模式，光是能讓你先想一下，某些程度也達成了我寫這本書的目的。
從四大面向，談溫度教我們的七件事
溫度議題是當今社會的熱門話題，它既是理論也有現象，要從哪些面向，哪些主題談才好呢？
如果從地球科學、熱力學、人體生理學的理論來闡述溫度影響，內容將艱澀難懂；只以氣候變遷及產業碳排的觀點來檢視溫度上升，與我們的生活又過於遙遠。因此，我打算從起源、住居、活動、地球這四個主題， 探索以下幾個關鍵議題：
溫度從何而來，地球為什麼有剛好的溫度？我會從第一章「溫度的起源」啟程，先讓你對溫度有基礎的認識，以及分析地球原有的宜居溫度，和當前升溫的原因與挑戰。
動物如何適應溫度，人類又什麼不同？第一章後半段會說明動物如何利用身體調節或移動遷徙，來順應自然界多變的溫度以延續生命，人類則以滿足舒適性為目的，遺忘了本身領先萬物的皮膚調節能力，嘗試控制與改變溫度。
住宅室內如何維持舒適？第二章「溫度與住居空間」會帶你進入我們每天長時間停留的場所，如何透過外牆的玻璃、遮陽、通風的規劃設計，來提早預約熱舒適。我會提供你一些簡單的訣竅，讓你能夠從建築的外觀一眼看清它是涼爽舒適，還是耗能怪獸。
重新看待空調，拒絕低溫勒索。以台灣的住宅為例，空調就占了夏季用電量的47%。第二章的最後一節會從空調當時發明的機緣巧合說起，告訴你它如何從生活的奢侈品成為了必需品，我會從空調的耗電與排熱問題，以及人體的調適溫度能力，嘗試翻轉你對空調的想法。
溫度對於各類活動，有什麼不為人知的影響？第三章「溫度與活動」要帶你走出室內，從戶外活動、都市步行、運動競技、觀光旅遊、購物消費五個面向，來分享你甚少聽聞的有趣現象。你將驚覺溫度悄悄地影響你的一舉一動，以及你該如何提早因應。
想要讓我們的生活舒適，得先幫地球退燒。第四章「幫地球降溫」，會從發電方式、土地利用、建築節能三個方面，解析地球高燒不退的原因，以及幫地球降溫的可行方案。其中關於生活品質對環境變遷的影響、再生能源及環境保育的權衡、節約能源與碳排放補償的衝突，也會分享我的想法，希望對你有幫助。
回到單純，現在就行動。聯合國最新的氣候報告中，告訴人們最重要的行動方案，就是「夠用就好」的簡單方法，也是人們對能源及資源的珍惜。在第四章的最後一篇中，會從地球的體檢報告剖析地球病因，以及降低能源及資源需求的行動處方。並附上一個我親身經歷的人體試驗報告，細說我如何踏上這段高溫挑戰，設法打破慣性、跳脫舒適圈的奇幻之旅。
刺激與反應之間，存在自由
這本書探索的，不只是溫度的變化對於人類生存與生活的影響，更想要延伸討論人類該用什麼姿態，來面對氣候、環境、社會的變化。
在人類發展的時間軸上，對比過去順應環境、愛惜資源、夠用就好的年代，當前溫度則以強勢的物理、心理、社會的「刺激」來襲，讓我們常常在未經思考下被迫做出「反應」。
「刺激與反應之間存在著一個空間，在那裡，我們擁有自由選擇的權力。」在集中營被監禁三年，最終獲救的著名心理學家弗蘭克（Viktor Frankl）曾這麼說過。
室內溫度提高，按下冷氣開關。這是我們再熟悉不過的溫度「刺激 v.s 反應」模式。然而，在兩者之間，人類有自由選擇的權力，在深思後做出負責任的作為，才是人類的成長及自由。
寫這本書要傳達的三個觀念是：地球剛好的溫度難能可貴，你的身體正是適應溫度的高手，我們不需要太多的溫度控制介入。只要充分理解、提早規劃，就可以讓住宅涼爽、活動舒適，最重要的是，還能幫地球降溫。
這是一本關於溫度的故事，也希望我訴說的故事有溫度， 讓你產生動能，做出改變。
1-1 什麼是溫度：失控的幼兒園
廚房爐子上正滾著一鍋沸騰的紅豆湯，熱氣冉冉上升，濃郁的香氣瞬間將我拉回童年。
小時候就讀的幼兒園距家不到一百公尺，每天早上我都會在半途的小路口向母親行禮道別，然後快步走進幼兒園，以免錯過我最愛的點心時間。夏天廚房阿姨會盛來一小碗冰涼的紅豆湯，冬天則是熱的。「讀幼兒園就是為了吃點心啊！」讀中班的我心裡這麼想，家裡的早餐一向只有吃飽的食物，沒什麼甜食點心，「早知道讀幼兒園這麼好，我小班就來了！」
點心時間結束後，就是全校集合的時間，小朋友們整齊劃一地列隊站在戶外遊戲場上，彼此維持一個手臂的距離。印象中，園長總是滔滔不絕訓著話，就像伸縮喇叭一樣發出叭啦叭啦嘈雜的聲音，而小朋友們雖然勉強站在原位，卻很難忍著不動，一會兒摸摸別在圍兜上的小手帕，一會兒伸進口袋裡看玩具還在不在，身體搖來晃去動個不停。
盛夏強烈的陽光直射遊戲場，草地旁的小水池反射著耀眼的陽光，總算忍耐到園長講完話，小朋友們像箭一樣爭相衝向遊戲場邊的遊具，人人都想搶到最好玩的溜滑梯！還記得有一回我的玩伴小蔡一馬當先衝上溜滑梯一躍滑下，「啊，好燙！」原來是金屬溜滑梯被太陽晒得能燙人屁股。
小朋友笑成一團，一群人爭先恐後推擠著要上去試一下到底有多燙，大家在遊戲場上追趕跑跳的樣子，是紅豆湯之外，留在我心中最鮮活的幼兒園印象。
溫度，是粒子晃動的速度
當我開始研究溫度，發現空氣粒子與空間的關係， 像極了活潑的幼兒園生和他們的遊戲場。如果我們把幼兒園的戶外遊戲場想成一個密閉的空間，小朋友視為空間內氣體的粒子，那他們不規則的移動或搖晃的速度，就是空氣溫度。當氣體粒子緩慢晃動，就像小朋友們站在原地東摸西摸地聽講，氣溫就比較低；當氣體粒子如小朋友失控地跑動及四處碰撞，空氣溫度就會變得比較高了。
那靜止的液體中的水分子也是會晃動的嗎？美國知名的諾貝爾物理獎得主，被稱為科學頑童的理查．費曼是這麼描述的：如果把一顆水滴放大200萬倍變成24公里寬，仔細觀察它，水滴表面並非那麼平滑，「看來倒像是從遠處看著足球場內萬頭鑽動的觀眾。」放大到10億倍時，就會看到每顆水分子都是不斷地搖晃、碰撞、旋轉，同時扭來扭去。
水分子和空氣粒子的活躍表現很類似，水分子彼此貼近且晃動較小時，代表液體溫度較低，水分子距離很遠且晃動很大，代表液體溫度較高。沸騰則是晃動的極致，每個水分子在劇烈的晃動下掙脫束縛，以水蒸氣的形式離開。即使是常溫， 液體表面的水分子也會因自己的晃動及同伴的碰撞，從液態變成氣體脫逃水面，這就是蒸發，在風速愈大，空氣愈乾燥的條件下愈明顯。
最後，像是金屬溜滑梯、建築物的牆壁、柏油路面這類的固體，則常用表面溫度來描述它的分子晃動的速度。但固體是個不動如山的傢伙，分子之間緊密相連，溫度再高，分子也只能在原處振動無法逃脫。
溫度如何量測及正確解讀
你手上這本書的封面寬度是幾公分長？這個問題並不難，拿一把尺就可以直接量測，因為這本書是真實具象的物體，你手上這把尺也有公訂的標準刻度，所以任何人在任何地方量測這本書的寬度，都會得到相同的結果。然而，溫度是粒子的動能，是沒辦法直接量測的， 只能間接量測某一種性質來進行溫度的推估。
要量測空氣溫度，最直覺的就是國小自然課使用的棒狀玻璃溫度計，利用玻璃管裡的水銀或染色酒精，藉由熱脹冷縮產生升降，再配合安德斯．攝爾修斯（Anders Celsius）以水的冰點為0℃、沸點100℃定義的攝氏刻度，來間接反應出環境的氣溫。
若你拿一個溫度計站在炎熱的太陽下，量到的可就不是空氣溫度。傳統玻璃溫度計量到的是外層覆蓋的玻璃溫度，而電子式溫度計量到的則是密閉塑膠殼內的空氣溫度，不論哪一種溫度計，都會因為受到太陽強烈的照射，而使測得的氣溫異常升高。
所以，正確量測空氣溫度的方式，應該是將溫度計移到一個有陰影且通風好的地方，放在氣象站觀測坪上那間有百葉窗看似養鴿子的小木屋，也就是史蒂文生式（Stevenson）百葉箱裡，這是量測空氣溫度的最佳場所。
而表面溫度的量測又與空氣溫度大不相同，你可以將溫度計緊貼在物體表面，或是利用物質會依照表面溫度釋放出輻射量的特性，拍攝紅外線影像來推估表面溫度。COVID-19疫情期間大家對於這種影像應不陌生，紅色或紫色就代表你身體的溫度較高，不管是發燒或是提了一碗熱湯，應該都逃不過它的法眼。
雖然大家都知道空氣溫度和表面溫度的差異，但是我們常不自覺會進行錯誤的量測或解讀。新聞報導中誇張地打了一顆生蛋在柏油路面煎到吱吱作響，只能說明柏油的表面溫度高且熱傳導好，無法代表上方的空氣溫度一定很高，兩者不見得有密切的關聯。
就像幼兒園那座金屬溜滑梯，即使表面溫度高到燙手，但上方的空氣溫度也許仍維持常溫，
廚房內即使有好幾鍋煮沸中的紅豆湯，室內空氣溫度也上升不了多少。這是因為表面溫度對空氣溫度的加熱效果有限，同時空氣也因持續流動而讓氣溫維持穩定。
溫度教會我們什麼事？
如同史蒂芬．霍金（Stephen Hawking）在《時間簡史》中闡明的：世界上沒有什麼東西是靜止不動的。
萬物會依照內部分子失序的程度來呈現它的溫度，不論是微幅晃動或劇烈碰撞，這本為自然界再正常不過的狀態。萬物也正是透過振動，以溫度來證明它真實存在的事實。所以應該把溫度看作是失控無序的現象，還是被人們享受並珍惜的自然界恩賜呢？
人們有沒有可能將溫度的變化視為一個自然循環變化的狀態，在夏天享受皮膚發熱流汗，在冬季體驗身體毛孔收縮，不過度控制也不無端干擾，與環境建立長久永續的互動關係呢？
分子的振動，牽引著地球上溫度的起伏變化。接著我們要來探索，什麼樣的振動，讓地球有剛剛好的溫度─能讓人類及所有生活在此的生物孕育生命。
消暑涼方01：四季的溫度變化本是自然循環。我們要充分感受、體驗溫度的變化，維持身體適應的本能，而非一味與自然對抗。
