戴口罩對防止病毒傳播，到底有沒有幫助? 有些國家，因為文化和國情，戴口罩易招來異樣眼光。有的地方，則是想戴口罩，但是買不到，或者因為別人的眼光而不敢戴，也有的是不認為戴口罩有什麼幫助。這樣的議題背後有太多的因素。面對2019年大爆發於中國武漢的病毒COVID-19，各國當政的主事者，面對戴不戴口罩這件事，不乏猶豫而錯失給人民明確指引的時機。決策者要考慮很多面向，可能是政治也是現實。或許各國政府是想要人民戴，但是因為口罩數量不足以讓所有的人民使用，必須優先提供給醫護，而告訴人民戴口罩不見得有直接幫助，以避免搶購潮; 也可能考量整體效益，戴口罩相對其它防疫措施，優先順序可以放在較後面。而不論是政策、資源還是文化因素，做為一個平凡百姓的我們，能自己判斷嗎? 科學怎麼解釋。
流體可視化
這幾天網路上開始有影片，讓受測者戴上口罩和不戴口罩，分別做打噴嚏、咳嗽、說話等動作，同時可視化口鼻附近的氣體以及飛沫流動。從影片中，我們明顯看到，戴上口罩，減少了嘴裡的飛沫噴出和附近的氣流擾動；然而，這樣是不是真的能讓周圍的人減少病毒的感染，就科學上，仍須要更多的實驗和數據分析。然而，流體可視化後的呈現，相信大家看了心裡都有個底，是不是需要戴口罩了。這裡我們要跟大家介紹，將說話、打噴嚏和咳嗽時週圍氣體流動，可視化的方法，紋影法 (Schlieren photography)。
紋影法呈現流體運動
紋影法的功用，是在檢視透明流體物質的流動現象。其原理在反應，光線通過不同密度的介質時，因為折射率(refraction index)的不同，折射後的光線，所呈現的影像。簡言之，是在檢視光通過的透明介質的不均勻性(inhomogeneity)。此方法多為黑白二維度影像，如果要看到顏色，可以在加置棱鏡，把光源的顏色分出來。此外，因為是以二維影像來觀測流體流動，在判斷時需要注意，此二維影像不能完整反應三維空間中，流體流動的狀況。有了這樣的影像，如果能對這些影像做影像處理，例如在影像中加上質點，計算其流動的瞬時速度，也就是所謂的質點影像測速法(particle image velocimetry)，能在顯示流體流動的同時，把流速也顯示出來。最近網路上分享的幾個戴不戴口罩與否，週遭空氣和飛沫流動的影像，多是應用這兩個方法，紋影法(顯示影像)+質點影像測速技術(計算速度)，來呈現的。此外，以高亮度雷射光，搭配高速攝影機拍攝，也能某種程度，呈現飛沫噴出的運動軌跡。
流體模擬分析
除了實際拍攝影像，另外我們也看到不乏有應用流體模擬分析軟體，來呈現說話、打噴嚏和咳嗽時的氣體流動。這種方法不做實驗，改以軟體進行模擬。例如，假使咳嗽時呼出飛沫或氣體的速度為10公尺/秒，模擬軟體可以將這樣的假設輸入，根據飛沫粒徑大小、有沒有戴口罩和不同的環境，計算出氣體擾動狀態和飛沫運動的距離。這類模擬計算方法，相較紋影法拍攝的影像，優點在於可以做各種假設，溫度、障礙物、口罩遮蔽的差異，都可以納入考量；相反的，基於各種假設的計算，結果需要有適當的解說。此外，若要以軟體模擬來呈現口罩的特質對氣體擾動和飛沫運動的影響，例如說N95和醫療外科所造成的效果，又是另外一個不同層級的探討。
科學之外的態度
這樣講述下來，各位覺得戴口罩對於防止病毒傳播，有沒有幫助呢?充足自己的知識，了解氣流、飛沫的流動，進而判斷，需不需要戴口罩! 及使假新聞和消息充斥，也不用擔心，被擾亂視聽。戴口罩好比騎機車戴安帽、玩美式足球穿護具一樣，當處在危險的環境，我們永遠不知道，別人會不會來撞我們，穿上防護裝備，有較大機率能降低傷害；而面對病毒呢? 在擁擠或密閉的環境，我們也不知道，病毒是不是就在你身邊，戴上口罩，有較大的機率能保護自己，也保護別人。以科學去了解後，要不要確實執行，就是尊重自己和別人與否的態度了!!
圖片來源：Ivan Radic @flickr CC BY 2.0
影片來源：Bauhaus-Universität Weimar, MSC Software
