天冷會起雞皮疙瘩，為什麼？
― 而且其實沒有效果
寒冷的日子裡，手臂上會冒出一粒一粒的小疙瘩。身體確實正想做些什麼。可是這個「什麼」，在人類身上幾乎派不上用場。我們明明已經沒有毛了，卻還在持續做著豎起毛髮的動作。
第一個。寒冷的日子裡，公園裡的麻雀會整個圓滾滾地鼓起來。羽毛蓬蓬地豎起，看起來像變成了另一種鳥。
第二個。受到驚嚇的貓，會把尾巴變粗、全身的毛都豎起來。讓自己的身體看起來更大。
這兩種情況，都是皮膚底下的一小塊肌肉在作用，把毛髮或羽毛豎起來。人類手臂上冒出的那些疙瘩，其實是完全相同的肌肉，做著一樣的事。
唯一不同的一點是：我們幾乎沒有毛可以豎起來了。
每一根毛髮上，都連著一條斜向牽引的肌肉。這條肌肉收縮，毛就會豎起來，皮膚也被拉扯而隆起，看起來就像一粒疙瘩。那些疙瘩，就是毛孔周圍隆起的部分。
毛豎起來之後，毛與毛之間就會形成不流動的空氣。空氣不容易傳熱，所以對有毛皮的動物來說，這是強力的防寒機制。
也就是說，雞皮疙瘩是自己動手做一件羽絨被的動作。只不過在人類身上，這個效果幾乎等於零。我們依序來看。
為什麼「空氣層」能保暖
空氣，是非常不容易傳熱的物質。它的導熱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。空氣一流動，溫暖的空氣就會被帶走，換成一波波冷空氣過來。
所以所有的防寒用品，設計的目的都是「把空氣封起來」。
- 羽絨被 ― 在羽毛的細枝之間，含住大量空氣
- 毛衣 ― 毛線間的縫隙保留空氣。織得太密反而不保暖
- 洋蔥式穿法 ― 衣服與衣服之間的空氣層在發揮作用。這就是為什麼有時薄衣多穿幾層，比一件厚衣還暖
- 雙層窗 ― 兩片玻璃之間的空氣，阻隔了熱量的進出
豎起毛髮，就是在體表製造這層空氣層的動作。麻雀把身體鼓成圓球，就跟在羽毛之間存空氣、穿上一件厚被子是同一回事。
只是，我們已經沒有被子了。
為什麼在人類身上沒有效
人類的體毛，大多是又短又細的毛。就算豎起來，能封住的空氣也極其有限。隔熱效果，可以說實際上等於沒有。
可是這個反射動作卻留下來了。驅動毛髮的肌肉，以及下指令的神經，都還在正常運作。這是一種裝置還在，但對象已經消失的狀態。
這樣的東西，稱為痕跡器官。對祖先曾經有用，但如今已失去作用的身體特徵。智齒、能動耳朵的肌肉（有些人可以動），都被認為屬於同一類。
由於雞皮疙瘩沒有效果，人類的身體用上了其他方法。
- 收縮皮膚血管 ― 減少流到體表的血液，抑制熱量散失。天冷時手腳會變白變冷，就是這個機制。這被認為是最有效的一種方式
- 發抖 ― 細微地抖動肌肉來產生熱量。原理跟運動一樣，動起來就會生熱
- 使用專門產熱的脂肪 ― 嬰兒身上較多，研究發現成人身上也仍有殘留。不用發抖就能產熱
- 蜷縮身體、穿衣服 ― 減少表面積，並在體外製造空氣層。結果上，這才是最確實的方法
不冷的時候，為什麼也會起雞皮疙瘩？
聽音樂，或是看電影某個場景，有時會突然一陣起雞皮疙瘩。這跟體溫完全無關。
驅動豎毛肌的，是無法用自己意志控制的神經。這套神經，也會在身體切換成「戰或逃」狀態時發揮作用。心跳加快、手心冒汗、瞳孔放大――雞皮疙瘩，就是這一整套反應中的其中一項。
所以強烈情緒出現時，毛會豎起來，跟體溫沒有關係。害怕時起雞皮疙瘩，跟動物豎起毛讓自己看起來更大，是同一套迴路。貓把尾巴變粗的動作，我們是在沒有毛的身體上做著一樣的事。
有趣的是，這個現象的名稱，在世界各地都跟鳥扯上關係。日語叫「鳥肌」，英語叫「鵝皮（goose bumps）」，法語叫「雞皮」。看來不管哪個國家的人，想到的都是拔了毛的鳥皮膚上一粒一粒的樣子。
在家可以驗證的事
- 準備一條把薄襯衫疊三層纏在手臂上的狀態，以及重量差不多、用一層厚布纏繞的狀態
- 分別從外側貼上同樣時間的保冷劇，比較冷感傳導的速度
- 接著，把疊好的三層布用力壓扁之後，再試一次
- 壓扁之後，冷感會突然變得容易傳導
布料明明一樣，結果卻不同。這說明真正發揮作用的不是布，而是布與布之間的空氣。羽絨外套放進真空壓縮袋後會變得扁扁薄薄，就是因為裡面幾乎都是空氣。穿之前用力甩一甩讓它鼓起來會更暖，也是同樣的道理。
總結
天冷會起雞皮疙瘩，是因為身體想藉由豎起毛髮、製造空氣層來保溫的反射動作。只是人類幾乎沒有能豎起來的毛，只剩下動作留了下來，成了一種痕跡。感動時起雞皮疙瘩，則是因為同一套神經也會對情緒產生反應。
身體現在仍在試著豎起早已不存在的毛。
演化，有時會忘記把裝置關掉。
同樣的體溫調節機制，在發熱時也在運作。不冷卻發抖、感到寒意的原因，在感冒會發燒，為什麼？中有說明。
想了解更多的人 ― 用語、數值、與教科書的連結從國中理化到研究中的議題，都會明確標示屬於哪個程度
- 國中國中理化課會教的範圍
- 高中高中「生物基礎」「物理基礎」會教的範圍
- 高中＋高中「生物」，或教科書中屬於進階、專欄內容
- 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
- 研究中連大學也還不當作「定論」來教，是研究者目前正在調查的議題
國中用語：身體與熱的詞彙
- 豎毛肌：斜向附著在毛孔上的小肌肉。它收縮時毛就會豎起來。無法用自己的意志控制。
- 豎毛：毛豎起來的現象。也就是雞皮疙瘩的真面目。
- 自律神經：不受意志控制、調節內臟、血管、豎毛肌等的神經。分為緊張時作用的一側，與休息時作用的一側。
- 痕跡器官：對祖先曾經有用，但如今已失去作用的身體特徵。例如智齒、能動耳朵的肌肉等。
- 體內平衡（homeostasis）：讓體內狀態維持恆定的機制。體溫調節是其代表性例子。
高中用公式驗證：人類的雞皮疙瘩，用計算就能證明不保暖
雞皮疙瘩是「豎起毛髮、製造空氣層來防寒」的機制。那麼，人類的雞皮疙瘩究竟有多少效果？算一算，會得出一個很直白的答案。
散失的熱量 ＝ 熱的傳導係數 × 面積 × 溫差 ÷ 厚度
| 散失的熱量 | 單位為 W（每秒的焦耳數） |
| 熱的傳導係數 | 靜止空氣為 0.026 W/(m·K) |
| 面積 | 單位為 m² |
| 溫差 | 體溫與外部氣溫的差〔℃〕 |
| 厚度 | 空氣層的厚度〔m〕 |
重點在於除以厚度這一項。空氣層越厚，熱量越不容易散失。羽絨被也好、毛衣也好，原理都是這個。並不是布料本身保暖，而是布料因為封住了空氣，所以才保暖。
豎起毛髮，就是增加這個「厚度」的動作。所以可以用計算來驗證。
| 豎毛後形成的空氣層 | 設為 1 cm ＝ 0.01 m |
| 面積 | 設為 1 m² |
| 溫差 | 設為 10 ℃ |
| 計算分子 | 0.026 × 1 × 10 ＝ 0.26 |
| 散失的熱量 | 0.26 ÷ 0.01 ＝ 26 W/m² |
為了比較，也算一下毛躺平、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 ＝ 降為十分之一 |
光是豎起毛髮，散失的熱量就降為十分之一。這是決定性的差距。對有毛的動物而言，雞皮疙瘩確實是關乎生死的機制。
這才是正題。人類的體毛，大部分都是細軟毛。即使豎起來，能形成的空氣層也極其有限。
| 人類細軟毛能形成的層厚 | 設為 0.5 mm ＝ 0.0005 m |
| 散失的熱量 | 0.26 ÷ 0.0005 ＝ 520 W/m² |
| 有毛動物（②）則是 | 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。說實話，作為保暖手段幾乎沒有意義。
即便如此，我們的身體仍然好端端地留著豎毛肌，寒冷時、害怕時，現在依然忠實地在運作。已經失去效用的功能，只剩下動作留了下來。這個計算所顯示的，就是這麼一回事。
雞皮疙瘩，被認為是身體曾經被毛皮覆蓋那個時代的遺痕。「既然沒效果，為什麼還留著？」這個問題，是算過之後才會浮現的。以為它有效的時候，根本連疑問都不會產生。
※ 實際上風、濕度、衣物、血流變化都會產生影響，這裡的計算只單獨拿出毛髮來比較。人類的體溫調節中，收縮血管、發抖、穿衣服的作用遠遠更大。
高中用數字看「空氣的隔熱力」
比較熱的傳導係數（熱導率），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（含有空氣的狀態） | 約 0.04 |
| 靜止空氣 | 約 0.026 |
※ 數值會隨溫度、濕度變動，這裡列的是常見參考值。
羊毛和羽毛之所以比空氣本身稍差一點，是因為纖維本身也會傳熱。也就是說，防寒用品真正的主角不是纖維，而是纖維所含住的空氣。
此外，一淋濕就突然變冷，也可以用這張表來解釋。空氣所在的位置被水取代後，熱的傳導係數會變成原來的20倍以上。被雨淋濕時體溫容易下降，正是這個原因。
高中高中＋體溫調節的整體機制
體溫的調節，由大腦下視丘中的中樞負責。比較設定溫度與實際溫度，往消除兩者差距的方向下指令，這是一種負回饋機制。原理跟冷氣機的溫度感應器是一樣的。
寒冷時的反應，大致可分成兩類。
- 防止散熱：收縮皮膚血管、豎毛（在人類身上效果有限）
- 產生熱量：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，藉由減少手腳的血流來保護身體核心部位的溫度。手腳變冷並不是身體出了問題，而是優先保護體幹的結果。只是一旦超過限度，就有凍傷的風險。
大學豎毛肌，可能還有另一個角色
豎毛肌長期以來被當作「已經失去用處的肌肉」。不過近年的研究顯示，它可能與毛髮的再生有關。
研究指出，豎毛肌是將交感神經末梢與毛囊幹細胞物理連接起來的支架，寒冷等刺激會透過神經傳給幹細胞，進而促進毛髮生長，這樣的路徑已被報告出來。研究也顯示，讓豎毛肌消失之後，這條路徑就不再運作。
也就是說，「豎起毛髮」這項功能即使已經失去作用，但這條肌肉可能是為了另一個「促使毛髮生成」的任務才留下來的。這是一個原本被視為痕跡器官、卻找到了現役角色的例子。
研究中目前還不清楚的事
- 為什麼有人聽音樂會起雞皮疙瘩、有人不會，原因尚未解開。據報告，因強烈感動而起雞皮疙瘩的現象，在一定比例的人口身上並不會發生。有研究指出，這可能跟大腦內連接聽覺區域與情緒區域的神經束粗細有關，但研究規模很小，結論尚未確定。而且，為什麼音樂這種與生存沒有直接關係的事物，會啟動應付危險的神經系統，本身就是個謎。
- 痕跡器官為何沒有消失、反而留了下來，也不是單純的問題。沒有用處的機制看起來應該會自然消失，但實際上有很多案例並沒有消失。可能的原因包括維持成本幾乎為零、與其他功能共用零件等，但要在每個具體案例中判斷清楚，是個困難的課題。豎毛肌新角色的發現，顯示了「以為是痕跡器官，結果其實還在服役」的可能性。
- 成人體內棕色脂肪的角色，也仍在研究中。過去認為這只存在於嬰兒身上，但影像診斷已確認成人體內也存在。目前正在研究它與適應寒冷、代謝之間的關聯，但個體差異很大，距離應用於健康領域還有一段路。
與教科書的連結（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應位置 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・皮膚與刺激反應／熱的傳遞方式 | 豎毛肌的作用、空氣層 |
| 高中 | 生物基礎・自律神經與體內平衡／體溫調節 | 負回饋機制、血管收縮與發抖 |
| 高中 | 物理基礎・熱的傳遞 | 熱導率的比較、淋濕變冷的原因 |
| 高中＋ | 生物・演化（痕跡器官） | 裝置還在、對象已消失的狀態 |
| 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、痕跡器官留存的原因、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（豎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（音樂引發雞皮疙瘩與大腦連結。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）等機構關於寒冷環境與體溫調節的資料。
※ 熱導率等數值會因條件而有所差異。本文列出的是一般常用的參考值。
※本文為一般大眾的科學解說。關於身體狀況或健康方面的判斷，請諮詢醫師等專業人士。於寒冷環境中活動時，為預防低體溫症與凍傷，請避免穿著潮濕的衣物，並做好適當的防寒準備。文中所列數值，僅作為理解機制的參考基準。