文：比爾・漢馬克
「最佳」的因地制宜與偏誤這種工程學意義下的「最佳」在跨文化比較同一問題的解決方案時最為明顯。當一個社會共同持有的需求被移植到其他地方，面臨不同的資源、創新和規模時，是社會讓我們得以評判解決方案，而非問題本身。這一點可以藉由埃及人和阿拉瓦克人（Arawak）開發的兩種不同技術來說明──前者用於製作儀式用酒，後者則用來去除其最重要食物來源中的毒素。
圖片來源：麥田出版
吉薩金字塔群中第五王朝伊美瑞（Iymery）陵墓中的象形文字片段，顯示從葡萄中提取葡萄酒，或者從橄欖和其他植物原料中提取油脂的過程。左側兩名工人被遮擋住了，不過中間和右側的工人都可以清楚見到。在埃及，每年尼羅河定期氾濫，將富含養分的土壤沉積在沿岸地帶，形成肥沃的農耕地，養活約百萬人口，約相當古埃及全盛時期全球人口的十分之一。
在這些田地裡，農耕民眾依循嚴謹的年度規劃，栽植用來製作麵包和啤酒的穀物、生產亞麻布的亞麻、造紙的紙莎草，以及供釀酒用的葡萄。最後一項是為皇家和貴族舉行葬禮儀式所生產的，這些人擁有通往尊貴來世的殊榮。
為了從葡萄中提取汁液，埃及人使用了一種簡單又有效的方法，基本上就像在擰乾一條布。他們將葡萄果肉裝入布袋中──很可能是亞麻布袋──將袋子縫合成長管狀，在兩端以木桿穿過，把它像吊床一樣拉升到空中。一支五人小組──兩端各兩人，中間一人──共同操作將袋子裡的果肉擰出果汁。中間那個人水平半懸空中，用雙手雙腳從上方將兩根桿子撐開，同時兩端的工人扭轉布袋。
這種扭力將葡萄汁擠出，透過布袋滲出，流入下方的大甕中，之後就在甕中發酵成為適合送權貴人士死後前往阿努比斯神（Anubis）那裡的葡萄酒。
這項技術幾個世紀期間都為埃及人所樂用，還在地中海地區的其他文明中發揮了良好的效用。其悠久歷史和普及性似乎表明，這種扭力布袋法絕對就是最佳技術，然而在亞馬遜河的阿拉瓦克人，卻開發出另一種用來分離液體和固體的不同技術，堪稱最佳技術的強大競爭者。
在巴西，亞馬遜河與內格羅河（Rio Negro）在匯流處形成了一條「黑水」河川。這條緩慢流動的咖啡色水道，滋養著鬱鬱蔥蔥的河岸，孕育出全球最豐富的生物多樣性。
這片熱帶雨林歷經悠遠歲月，不斷吸引人類前來定居，然而對他們的描繪，往往呈現出錯誤的形象，就如同一位人類學家所寫，那裡住滿了「石器時代的野蠻人，像被凍結在歷史的黎明時期」，他們在原始森林中的小村落勉強維生。這樣的描述源於該地區缺乏的要素：石造建築、書寫文字、穀物儲備以及馴化的有蹄類牲畜。這些都是以古埃及標準來衡量文明的標誌。
然而近期的研究顯示，兩千年前在整片亞馬遜地區曾經存在一個規模龐大的複雜社會，沿著主要水道分布了人口密集的永久性聚落，據估計人口達到五、六百萬。這個人口中的主要族群是阿拉瓦克族，這是前哥倫布時期美洲最大的語言族群，他們將亞馬遜地區的居民從小規模的採集者轉變為農民，並改良土壤來提高產量。
這些農民將植物殘渣、魚骨和緩慢燃燒（用來清理森林）殘留的木炭碎屑混入，創造出一種稱為「terra preta」（「黑土」的西班牙語）的黑色肥沃土壤。他們就在這片富含鉀和磷的土壤栽植他們的主食作物──木薯。
木薯是一種類似番薯的塊莖植物，是碳水化合物的來源，至今仍是熱帶地區第四大重要的膳食能量來源。木薯對於阿拉瓦克族的生存至關重要，這促使他們開發出先進的加工處理方法。為了防止塊莖在採收後短短幾天內腐壞，他們將木薯轉化成耐儲存的木薯粉，用來製作薄餅和燉煮濃粥。這種濃粥加入了一種叫做伊利瓦（iriwa）的果實一起燜煮，賦予其李子乾的風味。
木薯養活了亞馬遜地區的人民，餵養了散布在世界第二長河沿岸的數百萬人，儘管運用了好幾千年，不過這種植物有一個唯一的缺陷：木薯含有氰化物。
木薯一經採收，內部組織就會分解並釋放出被困在其中的氰化物，也就是氫氰酸（hydrocyanic acid），俗稱普魯士酸（prussic acid）。攝入這種酸會引起嘔吐、眩暈、癱瘓，甚至死亡。阿拉瓦克農民知道有些品種的毒性較低──這類木薯被形容成「甜」木薯，相對於所使用的帶有毒性的「苦」木薯品種──但毒性較高的木薯產量較高，抗蟲性較強，又能耐受酸性土壤，而且碳水化合物含量也較高。
這些都是任何主食作物的絕佳特性，然而倘若拿來食用會害死所有人，那就一點用處都沒有了，因此阿拉瓦克人必須對它進行去毒處理。
當有毒的氫氰酸加熱到略高於水的沸點，等它沸騰時毒酸就會蒸發。然而加熱會破壞營養成分，損害木薯的質地口感，而且村民還得額外花時間採集柴火。不過當木薯被擠壓或碾碎時，有毒的酸性液體就會從木薯中滲出，形成一種白色乳狀液體。
因此，為了去除木薯毒性，阿拉瓦克人面臨了與古埃及人相同的問題：如何將固體和液體分離。為了將乳狀液體從固體中分離出來，而且規模要達到近乎工業化的等級，他們發明了「提皮提」（tipití）。
圖片來源：麥田出版
為了去除木薯毒性，阿拉瓦克農民使用一種稱為「提皮提」的裝置。和提皮提模樣最相近的是中國的「陷阱指套」──這種新奇的小玩具，採用稱為「編結」的對角編織法製成，拉伸時就會收緊圈套，當受害者設法拔出手指，環繞手指的編結構造就會收緊──不過提皮提是一根約7英尺高的編織筒，兩端各有一個環圈。
使用提皮提時，農夫從兩端壓縮讓筒徑張開，然後塞進木薯漿。木薯漿是用鑲嵌有大約兩千根尖銳棕櫚木碎片的刨刮器研磨而成。農夫將提皮提的頂端套在一根桿子上，再把桿子橫向固定在兩棵樹之間，然後拿一根長條樹幹穿過底部的環。接著只要在樹幹上踩踏，就能拉緊編織部位並收縮筒徑，原理和陷阱指套相同，這樣就能從木薯漿中擠出汁液，從編結的網眼滲出。
踩踏樹幹只需費幾秒鐘，相較而言，倘若阿拉瓦克族人嘗試以加熱蒸散氫氰酸，他們就得花費好幾個小時來收集柴火。提皮提能除去大部分液體，之後再稍微加熱就能把殘留的毒素清除乾淨。
和提皮提相比，埃及的扭結袋顯得很簡陋，只是個脆弱的袋子，使用起來需要大量勞力，與設計優雅、僅憑單人就能操作的提皮提相形遜色。任何人都能欣賞提皮提的精巧設計，但若要問哪一個設計更好或最好，答案其實是「兩者皆是」。
有三個主要理由說明為什麼每個解決方案在當時和當地都是最佳的選項。
首先，兩個文明的勞力供應不同。
埃及人密集聚居在尼羅河周圍的狹小區域，而且由於農耕高度集中，大規模的農務運作只需要少數工人就可以完成，這使得數以萬計的勞工可以投身從事其他項目。對於渴望享用稀有奢侈品葡萄酒的古王國貴族而言，動用五人團隊來榨取葡萄酒並非高昂的開銷。
相較而言，阿拉瓦克人則勞動力不足；家戶分散在雨林中，照料小範圍木薯種植區。這驅使阿拉瓦克人尋找像提皮提這樣高效省力的方法，來處理他們的主要食糧。
其次，每種設計都是運用了該文明已經廣泛存在的現有技術。
埃及人擅長編織布料，墓穴上刻畫的洗衣場景與陶器碎片上刻印的洗衣清單顯示，布料被用於製作衣物、毛巾、床具、墊子、香料袋和燈芯。這些雕刻描繪了將亞麻紗紡成亞麻布的場景，亞麻織品就成為埃及精英葬禮儀式中的重要用品。
當屍體的器官用天然碳酸鈉（一種礦鹽）脫水之後，屍體面部的開孔會被塞進布料，身體的空腔也會填滿亞麻布。接著再用布條將屍體包裹，先是手指和腳趾，再到雙臂和雙腿，若肢體有缺失就用布卷代替，最後將全身包裹。在埃及，擁有充分的布料供應，其強韌程度和透氣性能都適合用來分離葡萄果肉和汁液。
儘管埃及人掌握了布料編織的技術，但與阿拉瓦克生活核心的精密編織相比，他們的方法顯得簡單。人類學家克勞德．李維史陀（Claude Lévi-Strauss）觀察指出，阿拉瓦克人的現代後裔的居處「與其說是打結在一起，不如說是編結、交織、刺繡而成。」就算埃及人曾經構思出類似提皮提的東西，他們使用盤繞纖維的編織技術也無法勝任。
古埃及的方法不需要特殊的工作坊或技術，只需一根刺錐或針，或許再加上一把刀，不過這非常耗費勞力，而用盤繞纖維製成的管子，絕對無法像提皮提一樣運作。它無法承受編結成品所能耐受的強力拉扯，這是由於編結讓纖維交錯相扣，從而提增了韌性。
最後，為什麼每種方案都是最佳選項的第三個主要原因是：特定材料的豐富程度。這種設計的約束條件，我們還會在之後詳細探討。阿拉瓦克人使用從草本植物阿露瑪細管草（Ischnosiphon arouma）剝取下來的堅韌纖維來做編織。相較之下，埃及人織造的主要材料是較為脆弱的棕櫚葉，因此即便他們掌握了編結技術，所用材料的品質也不如阿拉瓦克人的原料。
當我們說，工程解決方案的「最佳」選項，只能基於它對材料資源、社會需求和現有技術約束條件的回應來評斷，我們也就是在說，「最佳」是與文化密不可分的。
從積極面來看，這種創造衝動和無論如何都要解決問題的趨力，使工程師能夠運用不夠精確、甚至有時帶有不確定性的經驗法則來幫助社會，發明我們迫不及待需要的救命藥物、安全的汽車以及耐用的建築物，我們無法等待哲學家、科學家和數學家辯論真理、本質和確定性。
然而，這種「最佳」是一把雙面刃，當「最佳」與文化目標和價值觀有所相關時，沒有任何技術是中立的。
書籍介紹本文摘錄自《如何蓋一座大教堂？學習工程師「解決問題的思維」！》，麥田出版
作者：比爾・漢馬克譯者：蔡承志
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本書作者比爾．漢馬克致力於向大眾普及工程學知識，曾獲得胡佛獎章及拉爾夫・科茨・羅獎章等多項大獎，也是擁有百萬粉絲YouTube熱門頻道「工程人」（engineerguyvideo）主持人。漢馬克一生癡迷於探究人造物的創造奧祕與製作智慧。如今他首度揭開所有發明背後的無形法則，帶領我們展開一場人類文明建造史的驚奇之旅。
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責任編輯：馮冠維核稿編輯：翁世航