我們總以為，科學應該「有用」——能治病、能發電、能變現。
但歷史一次次告訴我們：真正的突破，往往出自那些一開始看起來「沒用」的研究。
老子說：「無用之用，是為大用。」
在科學世界裡，這句話也成立。那些被嘲笑為「浪費公帑」的基礎研究，
正是讓我們能看見體內腫瘤、快速檢驗DNA、甚至靠一支針劑就能減肥的起點。
以下十個故事，都是從「好奇心」出發——
當初沒有人知道它們會改變什麼，但它們最後改變了一切。
溫泉菌：PCR的誕生
1966年，年輕的哈德森·弗里茲在黃石公園熱泉邊採樣，找尋能耐高溫的細菌。
他在沸騰的水中發現一種新微生物——嗜熱水生菌（Thermus aquaticus）。
這項乍看無關緊要的發現，十年後讓PCR技術（聚合酶鏈反應）得以誕生。
從嗜熱水生菌分離出來的Taq DNA聚合酶，讓DNA能在高溫下穩定複製。沒有這個酵素的發現，PCR就不可能實現。要進行PCR，需要把DNA在高溫加熱，讓DNA的雙股分開；但是一般的DNA聚合酶在高溫下很快就死了。如果沒有嗜熱菌的DNA聚合酶，每次加熱後降溫就要重新加一次DNA聚合酶，這樣很快反應就會因為擠滿了失去活性的蛋白質而無法繼續進行。
不論是法醫DNA鑑識、病原檢測與遺傳研究，PCR都是重要的基石。
從黃石熱泉到法庭與醫院，跨越的不只是地理距離，而是想像的極限。
原子核的自旋：MRI的起點
1930年代，物理學家伊西多·拉比想知道：
原子核在磁場中如何旋轉？
這項純理論的研究，看似無用，但是因為他們發現：氫原子在不同化學環境中旋轉（或說共振）頻率不同。當儀器對氫原子核發出一段無線電波脈衝（RF pulse），誘導它們暫時改變排列或共振狀態後，氫原子核回復原位時會釋放電磁訊號。
科學家們於是開始思考：能不能把這些差異「翻譯」成影像？
能不能讓我們從這些分子級的訊號，看見肉眼看不見的世界？
於是便開始研究如何把這些差異「翻譯」成訊號，讓這些訊號組成了我們看到的影像，於是核磁共振（NMR）技術就誕生了，後來再更進一步演化為磁振造影（MRI）。
如今，它讓醫師能不動刀就「看進人體」。
當初那個「沒用」的問題，最後成了救命的工具。
紅蘿蔔的怪晶體：液晶顯示器的源頭
1888年，奧地利植物學家雷尼策從紅蘿蔔中萃取化合物（膽固醇酯）時，
發現加熱後的晶體既非固體也非液體。這些分子排列整齊，卻能自由移動。
它們不是完全的固體，也不是普通的液體，
而是一種分子有序但可流動的中間態。
物理學家奧托·雷曼把這個奇妙的晶體稱之為「液晶」（liquid crystal）。一度被譏為「不倫不類」的奇物，後來有人發現：液晶分子在電場或熱能作用下會改變排列方向，而排列不同時，光線通過的方式也不同，就像百葉窗改變角度時，進來的光線也會發生變化一樣。
於是他們把液晶分子夾在兩片透明電極中間，透過改變電壓來讓液晶分子「轉身」，
控制光線能不能通過，形成亮或暗、不同顏色的像素點——
把無數這樣的像素點集合起來，就成了液晶螢幕（LCD）。
今日的平面電視、筆電、手機螢幕，都來自那場十九世紀的好奇實驗。
鹽池古菌與基因剪刀
1989年，西班牙學者莫西卡在鹽田裡研究一種古菌，發現基因中有一段段重複序列，命名為CRISPR。
多年後人們才明白，那是微生物用來對抗病毒的「免疫記憶系統」。微生物用那些序列來辨認誰是可疑人物、並根據那些序列來把可疑人物給「碎屍萬段」。
因為微生物只管序列不管來源，於是科學家想：能不能讓這個記憶系統改認我們的基因呢？經過Doudna與Charpentier的研究，這套系統變成了精準的基因編輯工具：CRISPR-Cas9。
一個博士生的鹽池觀察，成了人類改寫基因命運的鑰匙。
毒蜥與減肥針：GLP-1的奇遇
1980年代，研究者發現人體腸道激素GLP-1能降血糖，但在體內存在時間太短。
1992年，科學家在美國毒蜥（Gila monster）的毒液中，找到類似分子Exendin-4，能模仿GLP-1的作用，但是卻更穩定。
這讓糖尿病藥Exenatide問世，後來更演化為風靡全球的減肥針Ozempic。
誰能想到，控制食慾的秘密藏在蜥蜴毒裡？
矮牽牛的白花：RNA干擾的啟示
1990年，科學家理查德·喬根森透過轉入額外的基因，來讓基因表現量變高，希望能夠讓矮牽牛的花色變得更深，卻意外培出一株株白花。
原來，額外加入的基因讓細胞自我「靜音」。
後來科學家發現：這是因為雙股RNA能觸發相同序列mRNA的破壞，使蛋白質無法生成。
他們把這個現象稱為RNA干擾（RNAi）。然後，就有科學家想到：可不可以把想要關掉的基因也做成雙股RNA放進去呢？這樣就可以不破壞基因但是不讓它表現了！
如今，這個機制成了治療血友病與癌症的新武器。
從一朵白花，揭開了基因沉默的祕密。
隕石與汽油：從地球年齡到無鉛時代
1950年代，地球化學家克萊爾·派特森想測地球多老。
他用隕石中的鉛同位素精算出——地球約45.5億年。
但他也發現樣本中的鉛污染異常，追查後發現：原來污染來自含鉛汽油。
派特森花十年對抗石化產業，最終促成全球禁鉛政策。
如今，全球血鉛濃度大幅下降，每年拯救上百萬人。
一場測年實驗，意外拯救了未來。
陰極射線管：從「看不見的光」到螢幕時代的誕生
十九世紀末，歐洲實驗室中正流行一種「玩具」——真空管。
物理學家們將兩個金屬電極封在玻璃管內，抽成低氣壓，然後通電。
他們注意到，陰極（負極）那端會射出一種看不見的光線，能在玻璃上產生螢光。
這就是所謂的「陰極射線」。
當時沒人知道這是什麼。有人認為是以太波，有人說是光的一種，
甚至有人懷疑那只是實驗儀器的錯覺。
但有幾位科學家持續探究這股「奇異的光」。
英國物理學家湯姆森（J. J. Thomson）在1897年用陰極射線管進行實驗，
發現這些射線會在電場與磁場下偏折，說明它們帶有電荷。
他由此推論出——這不是光，而是一種極小、帶負電的粒子。
這就是人類第一次發現電子（electron）。
這項看似「玩電玩光」的研究，實際上打開了原子物理的大門。
電子的概念之後成為整個電子學、半導體、電腦、影像顯示技術的基礎。
後來，物理學家威廉·克魯克斯（William Crookes）與工程師卡爾·布朗（Karl Braun）改良了陰極射線管，讓電子束能打在螢光幕上顯影。
這就是CRT顯示器的原型。
二十世紀，從示波器到電視、電腦螢幕，全部仰賴這項技術。
到了今天，雖然CRT 已被液晶與OLED取代，但它仍是電子時代的開端。
若沒有那群在十九世紀「閒得無聊」玩真空管的科學家，
我們的螢幕、影像、電腦，甚至整個電子文明都不會存在。
雲霧室：為了觀察雲，而看見了宇宙
1890年代的蘇格蘭，劍橋卡文迪許實驗室的氣象學家查爾斯·威爾遜（Charles T. R. Wilson），正試圖研究高地山區的雲霧如何形成。
他在本尼維斯山上觀察到陽光穿過雲霧的絢爛光暈，
於是想在實驗室裡重現那種景象——這完全是一個美學驅動的念頭。
為此，他設計出一個小型密閉容器，裡面充滿潮濕空氣。
當他快速膨脹容器內的氣體時，溫度下降，空氣中的水蒸氣會凝結成微小液滴，
模擬雲的形成。
這個裝置，就是雲霧室（cloud chamber）的原型。
在一次實驗中，威爾遜讓一束光穿過雲霧室，
結果他驚訝地看到空氣中出現了一條條細長的凝結軌跡——
就像有什麼東西在氣體中劃過。
後來他發現，那些軌跡是帶電粒子穿過時所造成的水滴凝結路徑。
他原本只想造雲，卻意外發明了觀察粒子運動的第一種視覺化儀器。
1900年代起，雲霧室被用來觀測α、β粒子，
並在1930年代幫助物理學家發現正電子（反物質）與μ子。
威爾遜也因此在1927年獲得諾貝爾物理獎。
雲霧室後來被改良為泡泡室、火花室，再進化到現代的粒子探測器。
而「讓看不見的東西變得可見」的原理，仍然延續至今。
粒子加速器中的軌跡圖、放射線追蹤、乃至醫學成像，
都可追溯到威爾遜那個只為了重現雲霧之美的念頭。
X 光：一張意外曝光的底片，開啟了醫學透視的時代
1895 年冬天，德國物理學家威廉·倫琴（Wilhelm Röntgen）在實驗室裡做著一件「無聊的事」。
他正在研究陰極射線管──一種封有低氣壓氣體的玻璃管，
想觀察電流通過時會發出怎樣的光。
這原本只是研究「電與光的性質」的基礎物理問題，
沒有任何醫學或實際用途。
有一天，他注意到：
即使他用厚紙板完全遮住陰極射線管，
實驗桌上的一張螢光屏仍會微微發亮。
也就是說，有某種看不見的輻射能穿透紙板。
出於好奇，他將一張底片放在管子旁，
中間夾著一塊金屬和自己太太的手。
沖洗後，他震驚地看到：
底片上清楚顯示出妻子的手骨與戒指的影像。
他把這種未知的輻射稱為 X 射線（X-rays）。
短短幾週內，歐洲各地的科學家爭相複製他的結果，
X 光照像成為醫學史上最具震撼力的突破之一。
1896 年，人類第一次不用開刀就能「看進身體裡」。
倫琴因此在 1901 年獲得首屆諾貝爾物理獎。
X 光很快被應用於戰場傷兵診斷、醫院檢查、材料分析，
也催生出放射線學與放射治療等新領域。
它還間接啟發了後來的CT、MRI等影像技術。
更深遠的是，它讓人類第一次明白——
「不可見」的世界，其實一直環繞在我們身邊。
從「沒用」開始的文明
從熱泉到鹽池，從紅蘿蔔到毒蜥，從真空管到X光，
這些故事都在說同一件事：
最有用的科學，往往從「沒用」開始。
若我們只資助眼前「看得見成效」的研究，
就會錯過下個PCR、下個MRI、下個CRISPR。
在科學與社會的長河中，
「無用之用，是為大用」——
這不是一句哲理，而是一條被證明的定律。
參考文獻：
Nature. (2025, October 31). Seven ‘useless’ inventions that changed the world. Nature. https://doi.org/10.1038/d41586-025-03474-x
