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咖啡的歷史有1千多年了。
9世紀時，在非洲埃塞俄比亞高原上一位叫做卡爾迪《Kaldi》的牧羊人第一次發現了咖啡的功效《圖1》。
他注意到他的山羊吃了咖啡樹上的漿果後，變得精力充沛，晚上不睡覺。
卡爾迪把他的發現告訴當地修道院的院長。
院長用這種漿果做成了飲料，發現喝下去能讓人在長時間的晚禱中保持清醒。
院長把這一發現與其他的修道院分享，咖啡由此漸漸傳開。
圖1，埃塞俄比亞高原上的咖啡樹
從連接非洲與亞洲的地圖《圖2》上可以看到，位於非洲的埃塞俄比亞是尼羅河的發源地之一，從這裡北上跨過紅海即可到達亞洲的阿拉伯半島。
因此咖啡很快就傳到了阿拉伯。
他們把咖啡的種子《咖啡豆》烤熟，研磨成粉，然後煮水飲用。
由於伊斯蘭教禁止飲酒，咖啡成了阿拉伯人鐘愛的飲料。
到了15世紀，喝咖啡在阿拉伯已經成為習俗，咖啡也被稱之為阿拉伯咖啡《Arabian Coffee》。
隨著每年成千上萬的穆斯林朝聖者從世界各地來到伊斯蘭教的聖城麥加，到了16世紀，喝咖啡的習俗已經傳遍了埃及、敘利亞、波斯和土耳其。
在這一時期，咖啡館也開始出現。
人們會去咖啡館喝咖啡、聊天、聽音樂、看表演、下棋、了解新聞。
咖啡館很快成為信息交流的中心，在社會上起著是十分重要的作用。
圖2，非洲與亞洲以紅海相隔
到了17世紀，咖啡傳到了歐洲，並流行起來。
當時歐洲傳統的飲料是啤酒和葡萄酒《為什麼不喝水？¹》，早上起來幾杯下肚，整天都會昏昏沉沉。
飲用咖啡讓人頭腦清醒，因此工作效率提高，生活質量改善。
不過許多人表示懷疑，有些基督教的神職人員還稱其為『魔鬼撒旦《Satan》的苦澀發明』，是異教徒投毒的工具。
爭論越演越烈，最後交由教皇克萊門特八世《Clement VIII，1536—1605》裁決。
他親自品嘗了咖啡，感覺十分滿意，因此發出了教皇特許。
正如在伊斯蘭國家一樣，在歐洲咖啡店漸漸地成為社會活動的中心。
1652年，第一家咖啡店在倫敦開業，生意火紅。
由於店主是一位外籍傭人，倫敦酒館的老板們想方設法把他驅逐出境，然後自己取而代之。
很快倫敦就有了多家咖啡店。
到了1675年，英國的咖啡店已經多達3000家。
不同職業的人，商人、醫生、學者、作家、官員、律師……會去不同的咖啡店。
時任英國皇家學會會長的胡克《Robert Hooke，1635—1703，參見「如虛如實說」| 那個和牛頓有過紛爭的男人》常去的咖啡店有60家之多。
他在那裡談天說地、演講爭論，甚至做實驗。
由於生性好動急躁，說話不留餘地，他交了許多朋友，也得罪了許多人。
倫敦的證券交易原由皇家控制。
隨著業務增加，交易越來越繁忙。
但政府限制經紀人數目。
於是，經紀人們索性自立門戶。
他們到一個叫做喬納森的咖啡店進行證券交易《圖3》。
為了保證信譽，咖啡店中立了一塊黑板，上面寫著有不良記錄的經紀人名字，不讓他們進店。
雖然這並不能阻礙這些人到別處去交易，但黑板上記錄有名也足以讓他們臉上無光。
後來有一位名列其上的經紀人提出抗議，他說咖啡店是公共場所，任何人都能進去。
於是經紀人們又遷往『新喬納森』店。
不久，人們索性把它叫做倫敦證券交易所。
這是世界上最早的證券交易所之一。
圖3，喬納森咖啡店『Jonathan’s』是倫敦證券交易所的前身
在18世紀以前，咖啡的生產與貿易過程完全掌握在阿拉伯人手中，他們不讓歐洲人進入咖啡的生產區，以確保利潤。
17世紀末，荷蘭人設法偷出了幾根咖啡樹上的枝條，並拿到爪窪《今天由印度尼西亞和馬來西亞分治》種植。
從此有了爪窪咖啡。
1714年，荷蘭人送給法王路易十四《Louis XIV，1638—1715》一株咖啡樹。
然而法王隻是隨意地把它種在皇家植物園裡。
1723年，一位法國軍官設法剪下一枝。
他歷盡千辛萬苦把這枝咖啡帶到了中美洲的法國殖民地。
因此又有了哥倫比亞咖啡、巴西咖啡……等等。
今天，咖啡已經傳遍了全世界《圖4》。
不過，咖啡樹喜熱，通常隻在北回歸線及南回歸線之間的地區才能生長旺盛。
圖4，咖啡的傳播
咖啡的主要成分包括咖啡因《Caffeine，2—3%》、單寧《Tannins，3—5%》、固定油《10—15%》、蛋白質《13%》和碳水化合物。
其中最重要的是咖啡因。
許多的植物都含有咖啡因，例如可可、茶葉等等。
不過以咖啡的含量最高。
咖啡的功效主要也來自咖啡因。
弗裡德裡希·費迪南·龍格
最先發現咖啡因的是德國科學家弗裡德裡希·費迪南·龍格《Friedlieb Ferdinand Runge，1795—1867》《圖5》。
龍格年輕時在他叔叔的藥店當學徒。
一次，他的眼睛裡滴進了一滴天仙子《Hyoscyamus niger L.》汁，他發現他的瞳孔變大。
天仙子屬於菊類，茄目，茄科，天仙子屬，生長在世界上的許多地方。
天仙子有毒，人中毒後會神經迷亂，昏昏欲仙，故名『天仙子』。
天仙子的主要成分包括阿托品和莨菪堿。
龍格用一隻貓來做實驗，並寫了一篇關於阿托品毒性的論文。
因此，他的同學們戲稱他為『毒藥博士』。
圖5，弗裡德裡希·費迪南·龍格
龍格的導師是歌德《Johann Wolfgang Von Goethe，1749—1832》的好朋友。
讀者應該都聽過歌德的名字，他是著名的作家、詩人、哲學家，他的著作《浮士德》《Faust》至今膾炙人口。
他晚年時研究科學，對科學實驗很感興趣。
歌德看了龍格用阿托品使貓瞳孔擴大的實驗，十分贊賞。
他送給龍格一包咖啡豆，請他研究咖啡的化學成分。
不久，龍格成功地分離出了咖啡因。
龍格還發明了試紙色譜法《圖6》：把待測的液體滴到試紙上，液體不斷擴散。
接著把試紙放入溶液中，試紙吸取溶液，溶液推動液體中的成分移動。
由於試紙的阻力，液體中的成分將逐漸分離。
這種方法精度不高《參見廣東科學中心「院士說」 | 物質的成分、質譜和色譜》，但十分簡單，至今在中小學裡還經常用到。
圖6，紙色譜法
龍格58歲時他所在的公司重組，他與新老板因專利歸屬問題發生爭執，後被解雇，還失去了退休金。
最後他在貧困中逝世，終年72歲。
埃米爾·費希爾
1895年，另一位德國科學家埃米爾·費希爾《Emil Fisher，1852—1919》破解了咖啡因的分子結構《圖7》，並用尿酸合成了咖啡因。
圖7，咖啡因是由氫《H》、氧《O》、氮《N》和碳《C》組成的小分子
費希爾是歷史上最傑出的化學家之一，他的成就包括：
● 發明了人造靛藍《Indigo》染料，這種染料促成了德國染織工業的起飛；
● 發現了尿酸、黃嘌呤、咖啡因、可可堿等物質的分子結構；
● 發現了酶的『鎖和鑰匙』《The lock and key》作用機理；
● 發現了葡萄糖的結構並合成了幾種不同的葡萄糖；
● 發明了用於止痛、鎮靜的巴比妥酸鹽藥物。
1902年，費希爾獲得諾貝爾化學獎《圖8》。
然而，他的晚年卻十分艱澀。
他的結發妻子早逝。
他的三個兒子有兩個在第一次世界大戰中陣亡。
1918年，第一次世界大戰結束，德國戰敗割地賠款，國內經濟也陷入危機。
1919年，費希爾病逝，終年66歲。
圖8，埃米爾·費希爾
今天人們已經發明了多種人工合成咖啡因的方法。
咖啡因是白色的粉末，味道苦澀。
人工合成的咖啡因與從咖啡中提取的咖啡因成分和結構完全相同。
由於人工合成的咖啡因價格低廉，今天在市場上廣泛使用。
咖啡是怎樣『提神』的呢？這要從人體中的信息傳遞說起。
人體是細胞組成的《參見如虛如實說 | 解密人類『生老病死』，從細胞研究中說起》。
人體中的信息也是由細胞來傳遞的。
人體傳遞信息的方法有多種，如神經信號、激素等等。
許多激素與神經遞質不能穿過細胞膜，但它們會與細胞表面的受體結合產生酶級聯《Enzyme cascade》。
這種方法叫做『第二信使』《Secondary messenger》系統。
其特點是可以將信號放大許多倍，從而對細胞產生很大的影響。
第二信使有好幾種，其中有一種叫做腺苷《Adenosine》。
腺苷過多時，人會覺得疲憊《圖9》。
咖啡因可以阻斷大腦細胞上的腺苷受體。
因此可以提神。
圖9，咖啡因阻斷腺苷與細胞的結合，因此能夠提神
對於心臟細胞，咖啡因阻斷腺苷的作用，促使心臟起搏細胞附近的交感神經釋放去甲腎上腺素《Norepinephrine》，這將導致心跳加快，血壓升高，從而向大腦和全身輸送更多的氧，這也會提神。
咖啡因還會引起多種其它的反應《圖10》，包括：
● 胃酸分泌增加；
● 脂類分解加快；
● 葡萄糖吸收減少；
● 肝臟葡萄糖生成增加；
● 排尿增加；
● 呼吸加速；
● …
圖10，咖啡對人體的影響
咖啡因不會長期儲留在體內。
但大量服用咖啡因會中毒，其致命量為13—19克。
一杯咖啡的咖啡因含量約為100毫克。
表1是常見的一些飲料中的咖啡因含量。
表1，常見飲料中的咖啡因含量
你每天會喝下多少咖啡因？
註釋：
¹：當時不知道要煮水或濾水消毒，飲用冷水經常會染病。