天冷會起雞皮疙瘩，為什麼？
― 而且，其實沒有用
冷天裡，手臂上會浮出一顆顆小疙瘩。身體確實在做些什麼。但那個「什麼」，在人體上幾乎派不上用場。我們明明已經沒有毛可以豎，卻還在持續做著豎毛的動作。
第一個。冷天時，公園裡的麻雀會整隻圓滾滾地膨起來。牠把羽毛整片豎起，看起來像換了一種鳥。
第二個。受到驚嚇的貓，會把尾巴變粗、全身的毛都豎起來。牠想讓自己看起來更大隻。
這兩者，都是皮膚底下的一小塊肌肉在作用，把毛或羽毛豎起來。人類手臂上浮現的疙瘩，其實正是同一種肌肉在做同一件事。
唯一不同的一點是：我們幾乎已經沒有毛可以豎了。
每一根毛，都連著一條斜斜牽引的肌肉。這條肌肉收縮，毛就會豎起，皮膚被拉扯而形成一顆顆疙瘩。那些疙瘩，其實是毛孔周圍隆起的部分。
毛豎起來後，毛與毛之間會留住不流動的空氣。空氣不容易傳熱，因此對有毛皮的動物來說，是很有效的禦寒方法。
換句話說，雞皮疙瘩是身體自己製作羽絨被的動作。只是在人類身上，這個效果幾乎等於零。讓我們依序看下去。
為什麼「空氣層」會保暖
空氣是一種非常不容易傳熱的物質。它傳熱的能力，不到金屬的萬分之一。所以空氣本身就是優秀的隔熱材料。
不過有個條件：空氣不能流動。空氣一旦流動，變暖的空氣就會被帶走，冷空氣不斷補進來。
所以所有的禦寒用品，設計的目標都是「把空氣關住」。
- 羽絨被 ― 在羽毛細密的分支之間，包住大量空氣
- 毛衣 ― 毛線之間的縫隙留住空氣。編織得太密實，反而不保暖
- 多層穿搭 ― 靠的是衣服與衣服之間的空氣層。比起一件厚衣服，有時薄衣多層更暖，原因就在這裡
- 雙層玻璃窗 ― 兩片玻璃之間的空氣，阻擋了熱的進出
豎毛，就是在體表製造這層空氣的動作。麻雀把自己整隻膨起來，等於是在羽毛之間存住空氣、穿上一件厚被子。
只是我們，已經沒有被子了。
為什麼在人類身上沒有用
人類的體毛，大多是又短又細的毛。就算豎起來，能夠關住的空氣也極其有限。就實際效果而言，這個隔熱作用幾乎等於零。
儘管如此，這個反射依然保留了下來。控制毛的肌肉、下達命令的神經，都照常運作。裝置還在，只是對象消失了。
這種現象稱為痕跡（殘留構造）：對祖先曾經有用，如今卻已失去作用的身體特徵。智齒、以及動耳朵的肌肉（有些人還能動），據信也屬於同一類。
既然雞皮疙瘩沒有用，人體其實還有其他辦法。
- 收縮皮膚的血管 ― 減少流向體表的血液，抑制熱量散失。天冷時手腳變白發冷，就是這個原因。據信這才是最主要的機制
- 發抖 ― 靠肌肉細微地反覆收縮來產熱。和運動一樣，動起來就會發熱
- 使用專門產熱的脂肪 ― 這種脂肪在嬰兒身上較多，近來也發現成人體內仍有殘留。它能在不發抖的情況下產熱
- 蜷縮身體、穿衣服 ― 減少體表面積，在外側製造空氣層。說到底，這才是最可靠的方法
不冷的時候，為什麼也會起雞皮疙瘩？
聽音樂，或是看電影的某個畫面，有時也會突然起一身雞皮疙瘩。這和體溫完全無關。
控制豎毛肌肉的，是無法靠自己意志控制的神經。這條神經，也負責把身體切換成「戰或逃」的狀態。心跳加速、手心冒汗、瞳孔放大——雞皮疙瘩正是這一整套反應中的一環。
所以強烈的情緒一出現，即使與體溫無關，毛也會豎起來。害怕時起雞皮疙瘩，和動物豎起全身的毛、讓自己看起來更大隻，走的是同一套神經迴路。貓把尾巴變粗的動作，我們是用一身沒有毛的皮膚在做同樣的事。
有趣的是，這個現象的名稱在世界各地都和鳥連在一起。日文叫「鳥肌」（鳥的皮膚），英文是「goose bumps」（鵝皮疙瘩），法文則是「chair de poule」（雞的皮膚）。看來不論哪個國家的人，聯想到的都是拔了毛的鳥皮上那一顆顆凸起。
在家就能驗證的事
- 準備疊三層薄襯衫布料纏在手臂上的狀態，以及重量差不多、單層厚布料纏繞的狀態
- 分別在最上面放上保冷劑、放置相同時間，比較冷感傳來的速度
- 接著把疊好的三層用力壓扁後，再測一次
- 壓扁之後，冷感會突然變得容易傳過來
布料明明相同，結果卻不一樣。真正發揮作用的不是布本身，而是布與布之間的空氣。羽絨外套放進壓縮袋會變得扁扁的，就是因為裡面大部分其實是空氣。穿之前用力甩一甩讓它蓬起來會更暖，原因也是一樣的。
總結
天冷會起雞皮疙瘩，是因為身體想豎起毛、製造空氣層來保溫的反射動作。只是人類幾乎沒有毛可以豎，只剩下這個動作被保留下來，成了一種痕跡。感動時起雞皮疙瘩，則是因為同一條神經也會被情緒觸發。
身體，至今仍在試著豎起早已不存在的毛。
演化，有時會忘記把裝置撤掉。
同樣的體溫調節機制，在發燒時也會運作。明明不冷卻發抖、感到發寒的原因，在感冒為什麼會發燒？一文中有說明。
想知道更多 ― 術語、數值，以及與教科書的連結從國中理科到還在研究中的議題，皆明確標示屬於哪個程度
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「生物基礎」「物理基礎」課程範圍
- 高中＋高中「生物」科，或教科書中屬於延伸、專欄性質的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（生理學、傳熱工程學）的內容
- 研究中連大學都還不會當作「定論」來教、研究者目前正在調查的話題
國中術語：身體與熱的詞彙
- 立毛肌：斜斜附著在毛孔上的小肌肉。它收縮時毛就會豎起。無法靠自己的意志控制。
- 立毛：毛豎起來的現象。就是雞皮疙瘩的真面目。
- 自律神經：不受意志控制、負責調節內臟、血管、立毛肌等的神經。分為緊張時運作的一側，以及休息時運作的一側。
- 痕跡（殘留構造）：對祖先曾經有用、如今已失去作用的身體特徵。例如智齒、動耳朵的肌肉等。
- 恆定性（體內平衡）：讓體內狀態維持一定的機制。體溫調節就是其代表例子。
高中用公式驗證：人類的雞皮疙瘩不保暖，可以算出來
雞皮疙瘩，是「豎起毛、製造空氣層、防止散熱」的機制。那麼，人類的雞皮疙瘩到底有多少效果？只要算一算，就會得到一個很直白的答案。
散失的熱 ＝ 熱的傳導係數 × 面積 × 溫度差 ÷ 厚度
| 散失的熱 | 單位為 W（每秒的 J） |
| 熱的傳導係數 | 靜止空氣為 0.026 W/(m·K) |
| 面積 | 單位為 m² |
| 溫度差 | 體溫與外氣溫的差〔℃〕 |
| 厚度 | 空氣層的厚度〔m〕 |
重點在於要除以厚度。空氣層越厚，熱就越不容易散失。羽絨被和毛衣，原理都是這個。不是布料本身暖，而是因為布料把空氣關住，所以才暖。
豎毛，就是增加這個「厚度」的動作。所以可以用計算來說明。
| 豎毛後形成的空氣層 | 設為 1 cm ＝ 0.01 m |
| 面積 | 設為 1 m² |
| 溫度差 | 設為 10 ℃ |
| 計算分子 | 0.026 × 1 × 10 ＝ 0.26 |
| 散失的熱 | 0.26 ÷ 0.01 ＝ 26 W/m² |
為了比較，也算出毛平躺、空氣層只有 1 mm 的情況。
| 層厚為 0.001 m 時 | 0.26 ÷ 0.001 ＝ 260 W/m² |
| 豎毛的效果 | 260 ÷ 26 ＝ 變成十分之一 |
光是豎起毛，散失的熱就變成十分之一。這是決定性的差距。對有毛皮的動物來說，可以確定雞皮疙瘩是攸關生死的機制。
這才是重點所在。人類的體毛，大多只是細絨毛。就算豎起來，能形成的空氣層也極其有限。
| 人類絨毛能形成的層厚 | 設為 0.5 mm ＝ 0.0005 m |
| 散失的熱 | 0.26 ÷ 0.0005 ＝ 520 W/m² |
| 有毛動物（②）為 | 26 W/m² |
| 差距 | 520 ÷ 26 ＝ 20 倍 |
人類的雞皮疙瘩，效果只有有毛動物的二十分之一。老實說，作為保溫手段幾乎沒有意義。
即便如此，我們的身體仍然好好保留著豎毛的肌肉，在寒冷、恐懼時，至今依然忠實地運作著。已經沒有用的功能，動作本身卻被保留下來——這個計算所呈現的，正是這樣的事實。
一般認為，雞皮疙瘩是身體曾經覆滿毛皮的時代所留下的痕跡。「明明沒有用，為什麼還會留著？」這個疑問，是算過之後才會浮現的。只要還以為它有效果，這個疑問甚至不會成立。
※ 實際上風、濕度、衣物、血流變化也都有影響，這個計算只是單獨取出「毛」這個因素來比較。人類的體溫調節，收縮血管、發抖、穿衣服的效果，遠遠更大。
高中用數字看「空氣的隔熱能力」
比較熱的傳導係數（熱傳導率），就能看出空氣有多優秀。
| 銅 | 約 400 |
| 水 | 約 0.6 |
| 木材 | 約 0.15 |
| 羊毛・羽毛（含空氣狀態） | 約 0.04 |
| 靜止的空氣 | 約 0.026 |
※ 會因溫度、濕度而變化，以上為常用的參考值。
羊毛、羽毛之所以略遜於空氣本身，是因為纖維本身也會傳熱。也就是說，禦寒用品的主角不是纖維，而是纖維所包住的空氣。
另外，一淋濕就會突然變冷，也可以用這張表來說明。水取代了原本空氣所在的位置，熱傳導率會提高20倍以上。淋雨後體溫容易下降，原因就在這裡。
高中高中＋維持體溫的整套機制
體溫的調節，由腦部下視丘的中樞負責。這是比較設定溫度與實際溫度、朝著消除誤差的方向下達指令的一套負回饋機制。基本想法與冷氣機的溫控器相同。
寒冷時的反應，大致可分為兩種。
- 防止散熱：收縮皮膚血管、立毛（在人類身上效果有限）
- 產生熱：靠發抖產熱、靠棕色脂肪組織產熱
收縮皮膚血管的作用非常強大，透過減少手腳的血流量，來守護身體核心部位的溫度。手腳變冷並非身體出問題，而是優先保護軀幹核心的結果。不過一旦超過極限，就有凍傷的風險。
大學立毛肌，或許還有另一個角色
立毛肌長期以來被視為「已經沒用的肌肉」。然而近年的研究顯示，它可能與毛髮的再生有關。
研究指出，立毛肌是連結交感神經末梢與毛囊幹細胞的物理支架，據報導寒冷等刺激會透過神經傳達給幹細胞，促進毛髮生長，形成一條訊息傳遞路徑。研究也證實，若失去立毛肌，這條路徑就無法運作。
換句話說，「豎毛」這個功能雖然已經失去，卻可能是為了「促使毛髮生長」這個另外的任務而被保留下來。這是一個原本被視為痕跡的構造，被發現仍有現役作用的例子。
研究中尚未解開的謎題
- 為什麼有人聽音樂會起雞皮疙瘩、有人不會，原因尚未解開。據報導，因強烈感動而起雞皮疙瘩的現象，在一定比例的人身上不會發生。有研究指出，這可能與腦內連接聽覺區與情緒區的神經束粗細有關，但研究規模較小，結論尚未確定。而音樂這種與生存無直接關係的東西，為什麼會啟動用來應對危險的神經，本身也是個謎。
- 痕跡構造為什麼沒有消失、反而保留下來，原因也不單純。沒有用的機制照理說會自然消失，但實際上很多都沒有消失。維持成本幾乎為零、與其他功能共用零件等，都是可能的原因，但要逐一釐清每個案例並不容易。立毛肌新角色的發現，正顯示了「以為是痕跡，結果其實還在服役」的可能性。
- 成人棕色脂肪的作用，也還在研究之中。過去認為這只存在於嬰兒身上，但影像診斷已證實成人體內也有。目前正在調查它與寒冷適應、代謝的關聯，但個體差異很大，距離健康應用還有一段距離。
與教科書的連結（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文的哪個部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・皮膚與刺激反應／熱的傳遞方式 | 立毛肌的作用、空氣層 |
| 高中 | 生物基礎・自律神經與恆定性／體溫調節 | 負回饋、血管收縮與發抖 |
| 高中 | 物理基礎・熱的傳遞 | 熱傳導率的比較、淋濕會冷的原因 |
| 高中＋ | 生物・演化（痕跡器官） | 裝置留下、對象消失的狀態 |
| 大學 | 生理學・幹細胞生物學・傳熱工程學 | 交感神經與毛囊幹細胞、棕色脂肪、隔熱設計 |
| 研究中 | 神經科學・演化生物學（未解決） | 音樂引發的雞皮疙瘩、痕跡保留的原因、棕色脂肪 |
- Shwartz, Y. et al., Cell types promoting goosebumps form a niche to regulate hair follicle stem cells, Cell 182(3), 578–593, 2020（立毛肌與毛囊幹細胞的關係）。
- Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology（體溫調節的標準教科書）。
- Sachs, M. E. et al., Brain connectivity reflects human aesthetic responses to music, Social Cognitive and Affective Neuroscience 11(6), 884–891, 2016（音樂引發的雞皮疙瘩與腦部連結。研究規模較小）。
- Cypess, A. M. et al., Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans, New England Journal of Medicine 360, 1509–1517, 2009。
- 日本產業衛生學會（日本産業衛生学会）等機構發布的寒冷環境與體溫調節相關資料。
※ 熱傳導率等數值會因條件而有所差異。本文列出的是常用的參考值。
※本文為一般大眾取向的科學解說。有關身體狀況或健康的判斷，請諮詢醫師等專業人士。在寒冷環境下活動時，為避免低體溫症與凍傷，請避免穿著潮濕的衣物，並做好適當的保暖措施。文中數值僅供理解機制之用的參考。