這種流行病在歷史上常常發生，若只在某個地區出現，稱為小流行病（epidemic）。每年在世界各地不同時間發生的流行性感冒，就屬於小流行病；但若病毒同時散播到世界許多地區，就是所謂的泛流行病（pandemic），最有名的就是1918年的世界大流感，2003年的SARS也算是泛流行病。
造成這類傳染病的病毒，通常都是遺傳物質為RNA的病毒，可能是從動物傳到人的新病毒，或是在人體內經突變，而成為傳染性及毒性增高的新病毒株。
人類剛開始對這些新病毒都沒有抵抗力，因此若傳染的方式很快（例如空氣或飛沫傳染），會造成殺傷力很大的流行病。但也因為殺傷力太大，大家會開始警覺並做積極的預防措施。
當受感染的病人死亡或被隔離，病毒的傳播便會產生困難，受感染的人數快速減少，免疫系統也開始對抗入侵的病毒，使受感染的人體內病毒消失，或使病毒的繁殖力降低，使感染停止。
1918年美國流感大流行，傳染約2、3個月就幾乎消失，2003年SARS也是。這種感染會產生高峰再下降，傳染消失所需的時間，則要看病毒的傳染速度、死亡率及隔離與治療的措施而定。（延伸閱讀｜下個爆發疫情的是哪個城市，為何Google關鍵字最先知道？）
感染後、發病前的空窗期愈長，得病但還沒有症狀的人也愈容易散播病毒，使流行的時間拖得愈久。
例如，愛滋病的傳染要經過特殊的途徑（性行為、輸血與吸毒），傳播的速度比經由空氣傳染的速度慢很多，而且要一段時間後才會發病。所以愛滋病從1980年代開始到現在，仍繼續在散播中。
根據以往的研究，這種傳染病有一個特徵：每隔一段時間會發生一次。
例如1973年，有論文針對1928到1972年之間，幾種病毒在紐約市及巴爾的摩兩大都市的發生率做研究，發現病毒很規則地每隔一段時間就出現一次（圖1-8）。近代在美國發生的流行性感冒也出現類似的週期性（圖1-9）。
西方的研究發現，從1580年到現在，大約有31次流行感冒，每十幾年就發生一次。日本學者的研究發現，從西元862至1868年，日本共出現46次流行感冒，差不多平均每20年發生一次。
專家估計，流感病毒每30到50年會出現一種殺傷力強的新病毒，造成嚴重的世界性大流行。這些研究清楚指出，打完一場流行病戰爭後，不要忘記，惡毒的新病毒已經又開始成形。這是人類與自然的戰爭之一，以前如此，現在如此，將來也會是如此。
距上次泛流感發生（2009年）到現在，已超過10年，新一波大流行病蠢蠢欲動，隨時可能發生。
研究也發現，1550至1800年之間，倫敦平均兩年發生一次天花流行病，另一個城市則每5年發生一次。
這些流行病早期沒什麼有效的治療方法。研究顯示，在沒有有效醫療的情形下，很多病毒的傳播也可以自然停下來；相隔幾年又會有另一波感染，因為第一波病毒只感染一部分人口。
同時，在兩個流行病高峰期間，因為新的出生人口及人口的流動，對病毒沒有抵抗力的人口密度又慢慢增加；而原有免疫力的人在隔了一段時間後，免疫力也開始下降。
當這些易受感染、沒有抵抗力的人口達一定密度時，另一波感染就會再度開始，產生週期性感染模式。
如果病毒在第一波感染結束後就消失，那麼第二波感染的病毒從何而來？要回答這個問題，得先看看第一波感染結束後、第二波感染開始前，病毒到哪裡去了？研究發現有下列幾種可能模式。
第一種模式是，在兩次感染高峰之間，病毒其實並沒有消失，而是藏在某些人的身上。而且病毒不斷在身體免疫系統的壓力下，產生各種變異株，宿主的免疫力降低時，病毒就又開始繁殖。當對新病毒免疫力低的人口達一定程度時，傳染就會迅速蔓延，造成另一波流行病。
第二種模式是，病毒在兩次流行病之間，藏在動物、家禽，或者攜帶病毒的昆蟲身上（如蚊子）。病毒在這些生物體內產生突變種，或與生物中類似的病毒產生交配，造成對這種新病毒沒有抵抗力的人產生另一波感染。（延伸閱讀｜台大公衛估算這三國最安全 七種人最需要檢測）
千面病毒
造成流行性感冒及SARS的元兇冠狀病毒，其基因體都是單鏈的RNA，這種RNA的核酸序列，複製時容易產生突變，而且很容易與其他種病毒的RNA交換產生新品種，因此這類病毒的變異可以非常快。流感病毒的基因體由七至八段RNA 組成，基因交換更為方便。
新冠病毒蔓延全球，確診數已突破1,000萬例。
這種快速的變化像千面人，幾年一小變，過幾年一大變，使免疫系統疲於奔命、無法對付，也造成開發疫苗及抗病毒藥物的困難。當身體好不容易產生抵抗力，或者才剛研發出一種剋制病毒的疫苗或藥物，病毒基因又改變，免疫系統與辛苦發展的治療又失效了。
學者研究古代英國病毒流行病週期，發現有趣的現象。有時候，同一種病毒出現的週期會變長或變短。
仔細分析後發現，病毒流行病的週期與糧食的價格關係密切。大麥是英國人的主要糧食，收成不好時，價格因為供給不足而高漲，老百姓買不起，營養不良，抵抗病毒的能力也跟著降低，導致病毒的感染速度加快。
這個分析清楚指出，國民的基本健康是預防傳染病的重要因素之一。（延伸閱讀｜武漢肺炎》何美鄉：口罩已夠用，趁夏天提升免疫力抗冬天疫情）
若病毒引起的傳染病真的有規律週期性，我們能否利用這種知識，預測下一波流行病感染會在什麼時候出現？做這種預測之前，必須把現象量化。
換句話說，我們需要數學家將週期性的現象換成數學公式，有了公式以後，就可以推算下一波流行病可能出現的時間。目前也有數學家及流行病學者從事相關研究。其實這種數學分析並不難，數學家最喜歡這樣有規律的變化模式。
自然界有很多相似的現象，狼與兔子的消長就是很好的例子。兔子很多時，狼吃到兔子的機會很大，繁殖沒有問題，數目就愈來愈多；但狼多到某個程度時，兔子被吃掉太多而變稀少，狼找不到兔子吃而餓死。於是，狼的數目開始減少，而兔子因為沒有狼來吃，數目又開始增加。
這樣此消彼長、此長彼消的模式，形成波浪狀的生長方式。若把狼換成病毒，兔子換成人，幾乎就是圖1-8及1-9所顯示的病毒生長曲線。不過，我們暫時先不要開始寫X及Y，因為關鍵不在數量，而在狼與兔子的生育速度有多快，以及狼多快可以找到兔子等等。
這些參數是決定曲線形狀的重要因素，這些因素當然也受環境及其他因素的影響，相當複雜，有時甚至波狀形的模式都會不見。
希望有一天，這種理論可用來推斷下次病毒出現的時間，就像預報颱風來襲一樣，幫助我們早點做好應付流行病感染的準備。
也許有一天，看電視新聞時會聽到「流行病」預報員報告，某某病毒「暴風」正在形成，它的行徑路線及暴風範圍如何，行政院或市政府正組成防災中心，民眾出門時要多穿衣服戴口罩、多洗手、多喝水。
書名：人類與病毒之戰
作者：徐明達（台灣病毒學權威、前陽明大學副校長）
出版：天下雜誌
出版時間：2020/05
