解開無字天書的秘密:麻瓜也能輕鬆擁有的「隱形墨水」

  发布时间:2024-05-16 03:16:39   作者:玩站小弟   我要评论
文:陳瑋駿科技業工程師、科普作家)在《哈利波特》Harry Potter)的魔法世界裡,如果你想寫一些只讓特定人士知道的祕密,那你也許需要「隱形墨水」來幫忙。這種透明無色的墨水能讓你在振筆疾書之後,整 。

文:陳瑋駿(科技業工程師、解開科普作家)

在《哈利波特》(Harry Potter)的無字魔法世界裡,如果你想寫一些只讓特定人士知道的天書祕密,那你也許需要「隱形墨水」來幫忙。密麻墨水這種透明無色的瓜也墨水能讓你在振筆疾書之後,整張紙還看起來完好如初。鬆擁如果想讓字跡現形,有的隱形只需要拿著魔杖,解開指向紙張並喊出現形咒「阿八拉象(Aparecium)」(註1),無字秘密便會隨之浮現。天書

不論你有沒有看過《哈利波特》,密麻墨水相信正在看這篇文章的瓜也麻瓜們(註2)心裡也曾對這個魔法世界充滿各種想像。為了實現每個麻瓜心中的鬆擁浪漫,我們的有的隱形科技不是正在進步,就是解開正在進步的路上,隱形墨水至今已經不是什麼稀奇的事了,只要走一趟書局,掏個幾十塊帶一隻擦擦筆即可輕鬆擁有它!擦擦筆乍看之下和一般原子筆沒什麼兩樣,只是筆尾多附上了一個特製的橡皮擦,但只要拿這個橡皮擦來回擦拭寫過的字跡,字跡就會立即消失無蹤,如同隱形墨水一般。

正因為這種走過不留痕跡的特性,你可以在每支擦擦筆的筆身找到「請勿使用於有價證券,或須署名等重要文件」的警語,看來文具公司早就知道,每個人心裡都或多或少想藉由科技來盤算一些壞壞的事──可惜他們的擔憂還是成真了。早在2012年,就曾有暴力討債集團使用擦擦筆竄改本票的數字,盜領被害人的帳戶;而在去(2020)年,斗大的新聞標題也寫著警光山莊的警員利用擦擦筆,更改房客入住資訊浮報金額補貼己用。

冷凍,就是你的阿八拉象!

相信很多讀者時常對於社會上諸多不公不義的事件感到義憤填膺,既然如此,我們能藉由破解擦擦筆的墨水,揪出這些人的惡形惡狀嗎?魔法世界裡有「現形咒」來使隱形墨水顯色,但在麻瓜的世界裡面,有沒有屬於麻瓜們的現形咒?答案不僅肯定,而且破獲警光山莊案的警察也相當熟稔這個「咒語」。他只做了一個動作,就讓字跡浮出紙面,令犯人百口莫辯、乖乖就範,答案就是:冷凍。

在知道為什麼「冷凍」可以讓字跡無所遁形之前,我們應該先了解為什麼只要擦拭就可以讓字跡消失?先來觀察一則2017年10月的新聞標題,試著解出真正讓字跡消失的關鍵:

擦擦筆寫作業悲劇!墊泡麵驚見「超狂麥田圈」

這個悲劇的主角是一位男大生,他用擦擦筆將課堂心得寫在白紙上,沒想到只是在宿舍泡泡麵時,順手將這張心得紙墊在下方,好不容易洋洋灑灑寫下的心得卻消失了,紙上還出現了一個和泡麵碗底一樣大的圓,就像麥田圈一般,讓男大生哭笑不得發文討拍。

是什麼蒙蔽了我的雙眼?

在這樁慘案中,你是否找到了字跡消失的關鍵?既然橡皮擦並沒有參與整個犯案過程,顯然,泡麵碗的「高溫」才是嫌疑更大的犯人!因此我們可以合理推論,只要擦擦筆墨水上升到特定的溫度之後,顏色就會褪去。而事實也正是如此,要證實這個論點,我們可以用其他常見的熱源來做實驗,像是拿吹風機定點對著紙張吹,幾秒鐘後字跡也會淡去。由此可知,擦擦筆隨附的橡皮擦之所以可以把字跡抹除,並不是真的把墨水除去,而是藉由摩擦生熱,讓墨水變成透明無色,肉眼看起來才會像是真的被擦掉了。

好不容易找到真因後,最重要的問題就來了:為什麼擦擦筆的墨水能夠遇熱就消失得無影無蹤呢?

擦擦筆墨水與眾不同的核心關鍵就在於墨水配方。如果把擦擦筆墨水放到高倍率的顯微鏡底下來看,映入眼簾的會是一顆顆均勻分散的小球,就像是湯鍋裡面圓滾滾、一顆顆的小湯圓,每一顆小球都是這場魔術表演發生的場所。它們是由聚合物所構成的微膠囊(microcapsule),又稱感溫染料微胞,大小僅有2~3 微米(µm),約是頭髮直徑的1∕40。在這麼迷你的包裝當中,裝載著三樣要素:染料、顯色劑、變色溫度調整劑。

染料之所以能顯色,是因為顯色劑與它結合,雖然擦擦筆的具體成分屬於機密而無法確知,不過退一萬步來說,一般感溫墨水的染料本尊其實就是「酸鹼指示劑」的其中一種。酸鹼指示劑藉由與氫離子(H+)或氫氧根離子(OH-)酸鹼中和,進而改變分子結構,藉此讓分子上的電荷透過共振(resonance),達到更好的分散程度,影響吸收光的波長(圖一)。倘若吸收的是可見光,肉眼看見的便是吸收光的互補色,這也就是為什麼酸鹼指示劑能在不同酸鹼值呈現不同顏色。

截圖_2021-06-10_下午4_25_59Photo credit:科學月刊
圖一、經典的感溫油墨案例:結晶紫內酯(Crystal Violet Lactone, CVL)

酸鹼指示劑能藉由酸鹼中和改變分子結構,使分子上的電荷透過共振達到分散效果,進而影響吸收光波長。若吸收的是可見光,肉眼看見的便是吸收光的互補色,因此酸鹼指示劑能在不同酸鹼值呈現不同顏色。

當我們知道染料的本質後,顯色劑就比較好理解了,既然是為了讓酸鹼指示劑顯色,想必顯色劑非酸即鹼。不過一般常見感溫墨水的主要成分還是以有機酸為主,像是酚(phenols)、沒食子酸酯(gallates)、羥基香豆素(hydroxycoumarins)等可以提供少量質子的弱酸性物質。

修但幾勒!所以我說那個感溫呢?

我們已經清楚了解染料與顯色劑結合後能夠顯色,但是光這樣還不夠,還缺少了「隱形」的關鍵!研發人員除了得想辦法找到一個物質讓染料與顯色劑分離之外,更重要的是,要讓墨水在什麼溫度隱形?要是墨水在過低的溫度(例如體溫)就隱形,寫字的時候除了要注意另一隻手不可以蓋到字跡,寫累了還不能趴在桌上,否則一覺醒來看到空白的紙面,便會以為剛剛寫字的記憶都只是夢一場。


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