2015年2月17日

色彩科學隨堂考得獎公告

真是超乎預期的熱烈!色彩科學隨堂考的分數真是令人驚訝!但是手心手背是肉, 得獎人只好交給電腦從一百分的名單中隨機選出了!幸運的是:

b360*****@msn.com
jerry.ta*****@yahoo.com.tw
neil20*****@outlook.com
vir*****@gmail.com
wayne7*****@yahoo.com.tw

恭喜得到紀念性的第一本文青版(誤)......彩色版 《科學月刊》 一本!你說部分隱藏哪知道是不是自己嗎?喔~我們會用電子郵件詢問寄件的資料啦!所以得獎者會收到一封信, 記得要回覆喔ヽ(●´∀`●)ノ

更多有趣好康活動都在科學月刊臉書專頁上咧!

2015年2月4日

2015年02月號542期


84 金門的海濱植物
86 蟲卵表面
89 頭髮再生新發現/人類的色覺變化/寒冷使人瘦?/想像就能讓肌肉變壯?

90 評論:真的只是運氣差嗎?/歐陽太閒
92 評論:數位遺產保存的兩大挑戰/洪朝貴

94 專欄文章:必勝撿石頭/游森棚
96 專欄文章:哈利波特的隱形斗篷/劉宗平
100 專欄文章:體內的推理 (上)/陳妙嫻
104 專欄文章:科學證據會說「化」/楊國珠、吳淑芳、陳祖望
108 專欄文章:寂靜的山頭是否即將復活?/王珮玲、胡植慶
112 專欄文章:光譜入門之探索光譜/李美英、楊國珠

116 封面故事:森林新思維
118 封面故事:森林裡的藥方/王升陽
124 封面故事:臺灣木材的自給不足/邱祈榮
130 封面故事:淺山裡的野生動物/林大利
134 封面故事:葉的特寫/編輯部


142 蚊子幹嘛老叮我?/梅華軒、陳俊銘
146 腳下的能源/甘魯生(全文刊載)
152 菲萊登陸彗星/林忠義

156 書摘:遙測個人時代

2015年2月3日

2015年01月號541期



你,今天觀察了嗎?

拿起這期的《科學月刊》,你發現了什麼?

科學方法的第一步——觀察,經由觀察我們發現大自然中的現象。太陽每天東升西落、水煮到攝氏100 度就會冒出蒸氣……,這些現象發生在眼前,等著我們去抽絲剝繭。昆蟲學家法布爾從自己家中的小花園,進入了昆蟲的大世界中。你可以想像法布爾就蹲在花園中的一角,看著一隻糞金龜推著一顆比自己身體大的糞球,一路前進。他入神地觀察,想像自己就是那隻糞金龜,到底怎麼前進?要往哪裡去?(p.38)

當我們藉由觀察提出問題,大自然不會像《愛麗絲夢遊仙境》中的生物一樣,開口與我們對談。只能靠我們自己動手,做做實驗,嘗試用科學的語言跟自然對話。在時常「翻臉不認人」的氣候下,我們測風、測雨、測氣壓,大量的數據經過整理、分析,我們也可以回答「How’s the weather today?」的生活問題(p.30)。或者,面對近期不斷爆發的食品安全問題,在媒體上不斷被提出的質譜分析儀,讓我們能夠輕易找出食品中加入的特定物質,尋找食品中的「妖魔鬼怪」(p.68)。

科學有趣之處,在於永遠都還有「未知」和「限度」可以去突破,氣候上的「天有不測風雨」、質譜分析儀雖可分析但非萬能、永遠有例外的生命現象(p.22),都是很好的例子。還有很多有趣的謎,都還沒有科學定論,網路上的熱門影片中,沒有生命的珠鍊竟然可以像噴泉一樣噴出杯外,卻還沒有科學家能真正解釋為什麼(p.18)!

也是因為科學這樣的有意思,讓科學家不斷接力,試圖取得一小部分大自然的密碼。100 年前辭世的法布爾,終其一生為昆蟲代言;90年前,印度物理學家玻色寫給愛因斯坦的一封信,意外敲開量子統計力學的大門(p.73);30 年前,臺灣第一艘專門的海研船「海研一號」誕生,直到今天還在臺灣海域協助科學家探討海洋的奧秘(p.56)……

說了這麼多,《科學月刊》改變了什麼,不該由我們告訴你。發揮你敏銳的觀察力和探究的精神,由你自己來體驗,我們相信你看到的,遠比我們直接揭曉的答案豐富、精彩。(編輯部)

目錄

04 最硬洋蔥:風化玄武岩
06 菊島望安:澎湖望安島風景

10 世上最大的眼睛/世紀之謎:青黴素/2014,史上最熱的一年
11 河馬便便,讓生態系改變/GPS駛向暗物質/來,喝一杯!

12 科學月刊歷久彌新/劉源俊(臺北市科學事業出版基金會)
科學月刊全新風貌/程一駿(科學月刊社理事長)
13 面對12年國教,科學月刊振翅高飛/曾耀寰(科學月刊總編輯)

推薦

14 專欄文章:環狀排列與同分異構物/周芳妃、蘇麗敏
18 專欄文章:珠鍊噴泉現象/鄒忠毅、彭鈺慈 (全文刊載)
22 專欄文章:生命現象/陳妙嫻 (全文刊載)
26 專欄文章:X光探索古文物及新物質/高憲章
30 專欄文章:由臺灣的劇烈天氣現象說起/蘇世顥、劉清煌、郭鴻基 (全文刊載)
34 專欄文章:光譜在天文學的應用/蘇俊鴻、林郁梅、楊善茜、賴詩萍

38 封面故事:法布爾的昆蟲世界
40 封面故事:來自天然的樂趣 法布爾的昆蟲記/王庭碩、楊恩誠 (全文刊載)
44 封面故事:蜂情萬種 《昆蟲記》裡蜂臺灣/陸聲山、宋一鑫

56 明星研究船—海研一號/詹 森 (全文刊載)
73 量子統計的誕生/賴昭正

76 書摘:第六次大滅絕—不自然的歷史

揭開太陽系與生命之謎團 菲萊登陸彗星

作者/林忠義( 2007年畢業於國立中央大學天文所,2008~2011年為西班牙CSIC-IAA的博士後研究員! 2011年回臺灣,目前於中央大學天文所擔任助理研究學者,專長為太陽系小天體的觀測與研究,在Rosetta任務中為OSIRIS與COSIMA兩項儀器的associate scientist)

經過十年的飛行之後,臺北時間2014年11月12日晚上,歐洲太空總署(ESA)羅賽塔太空船所攜帶的登陸器「菲萊」(Philae),成功軟著陸編號第67號彗星楚留莫夫– 格拉希門克(67P/Churyumov-Gerasimenko),成為人類史上首次著陸彗星的探測器。

人類曾經成功登陸在行星、衛星以及小行星的表面,但從未嘗試過在一顆彗星上著陸。因為彗星的引力場很弱,是由非常鬆散的冰和少量岩石組成的小天體,外形也非常不規則,登陸的難度很高。此次菲萊登陸器成功登上彗星,意味著人類在太空探險中又向前邁出一大步。

羅賽塔的太空任務
2004年3月, 羅賽塔太空船(Rosseta)順利發射升空,經過幾次引力加速(三次地球,一次火星),先後成功飛越小行星Stein(2008年9月) 與Lutetia(2010年7月)。在此之後,為了節省能源,太空船在2011年6月距離太陽約8億公里遠(約5.3天文單位)進入深度睡眠。在休眠31個月後,羅賽塔太空船於2014年1月20日UT 18時18分(臺北時間1月21日凌晨2時18分),成功收到被ESA喚醒的訊號(距離太陽約6.7億公里遠,距離彗星約9百萬公里)。此後,太空船展開這趟任務最關鍵也是最後的旅程。

走路就來電 腳下的能源

作者/甘魯生(前中研院化學所研究員,前大同大學講座教授。臺大化學系學士,美國杜肯大學博士。退休後熱衷於綠色化學及永續能源的推廣。)

全球用能量逐年增加2000年耗能406兆BTU( 英制的能量單位,1度電約等於3412.3 BTU),到了2015年估計將增至543兆BTU。再過15年會到687兆BTU,每5年約增加百分之十。長此以往,地球上的資源不但終有用盡的一天,也會因為石化燃料、核能或水力的利用,加劇了環境污染。所以目前的情況是,一方面資源將用盡,生活會無以為繼;另一方面卻破壞了環境,使人類無法生存。因此尋求乾淨(綠色)的永續能源是唯一出路,而且要是人類負擔得起的,才算是可以應用的永續能源。

「踏」出能源
人類的活動,不論行走、跑、跳或乘車、舟,或飛機在行進間都會產生動能,但這些動能都浪費掉了。如果能把這些動能,以電能的形式儲存下來,只要人類的活動不停止,這種能源也就取之不盡。這種能量不會對環境造成衝擊,也不會產生多餘的溫室氣體。因此利用人的步行、車輛壓過路面等方式,使壓電材料變形,產生電動勢來收集電流,是一新的想法和設計。客觀的情勢也有這樣的趨勢。首先是技術已漸成熟,其次是傳統能源總量有限,會愈用愈少,終有用罄的一天。最後是由於國際公約的規範,每個國家都必須在節能減碳上思索,並付諸行動。

壓電現象的產生,是具此性質的固體受壓擠、伸張、扭曲或振動時,使固體內正負電荷分離而產生電壓,因此產生電流來消除此電壓。此現象是可逆的。也就是說,壓電材料在外加電場或音波的情況下,會產生伸縮、扭曲或振動現象。結合壓電現象及逆壓電現象,在日常生活中可以應用之處很多。大者如聲納、電能變換器,小者如吉他上的收音感應器、瓦斯爐點火器等,可說是無處不在。

嗜血刺客 蚊子幹嘛老叮我?

作者/梅華軒(目前就讀於陽明大學生命科學系暨基因體科學研究所,喜歡親近大自然,定時收看《動物星球頻道》,希望未來可以到南極考察)、陳俊銘(陽明大學生命科學系暨基因體科學研究所副教授,兼任陽明大學動物中心主任)

炎炎夏季拉開序幕的同時,意味著一場腥風血雨的人蚊大戰即將展開。位處亞熱帶的臺灣,其實一年四季都可看見蚊子的蹤跡,但以春夏兩季為繁衍旺季。因為人類和蚊子「過從甚密」,導致許多以蚊子為媒介的傳染性疾病傳播開來,如登革熱(埃及斑蚊、白線斑蚊)、瘧疾(矮小瘧蚊)及日本腦炎(三斑家蚊)等。

那為什麼只有母蚊需要吸血呢?主要是為了獲得養分、刺激卵巢發育,並在交配前讓卵成熟。不過也有部份種類的母蚊不吸血,而是以吸食糖水維生。至於公蚊,由於口器退化,只能用來吸食植物的花蜜與汁液。所以每晚擾人清夢,並在你身上留下印記,一定就是母蚊的傑作了!

成功大學化學系教授葉晨聖專訪

他讀化學,但他不是一開始就喜歡化學,就那麼懂得如何決定下一步。

求學、研究、教學,成大化學系葉晨聖教授不只談科學,而是人生的選擇權。

葉晨聖
淡江大學化學系
清華大學化學所
美國喬治亞大學化學博士
於1995年,於成功大學擔任副教授。2001年晉升教授,2009年,成功大學特聘教授。2007~2009連續三年獲得國立成功大學的「發展國際一流大學及頂尖研究中心計畫」研究及產學成果獎;2010年獲行政院國家科學委員會傑出研究獎。

作者/林靜英(編輯)

奈米,是一種很微小的尺度,也是成功大學化學系葉晨聖教授走在科學路上的沿途景致。

2012年,他所領軍的的研究團隊研發出「金奈米棒」,提高癌症標靶治療的成效,登上了國際期刊《先進材料》(Advanced materials)的封面故事。不僅如此,他在奈米材料與生物醫學領域還有多項傑出的研究成果,如前瞻性奈米材料合成技術開發、針對奈米材料應用於癌細胞光熱治療等。

人生起了化學反應
高中時,葉晨聖從沒認真想過未來要做什麼,但只知道化學是他的強項。整張大學聯考志願卡上填滿了化學系和化工系,最後考上了淡江大學化學系。當時的他說不上對化學有多大的狂熱,頂多只是「不討厭」。

直到大一升大二的暑假,一本書讓他起了「化學反應」。

「這時候才感受到化學的意思。」葉晨聖似乎回到當年一樣,眼睛發亮、興奮地說著。他拿出那本早已泛黃、褪色,卻仍很完整的《化學熱力學》,雖然內容是舊版本,但他仍細心保存這對他十分重要的書籍。他說,若不是這本書,他不會了解化學不只是一堆瓶瓶罐罐,而是涵蓋範圍很大、很有趣的學門。「化學就是我的全部,」他甚至這麼說,「讀了就覺得學也學不完。」

之後他抱著熱忱,繼續到清華大學化學所就讀碩士班,這段求學歷程卻因為家裡狀況的影響,而顯得無比坎坷。為了照顧罹癌的母親,他每週五固定從新竹趕到臺中的醫院,守著母親直到她病逝。而後他仍每週回到高雄老家,去陪伴因喪偶大受打擊的父親。「我們班的畢業合照都看不到我的照片。」一直在學校和家中奔走,葉晨聖的生活一團混亂,母親過世讓他錯過期末考,最後是靠補考才過關的。......【更多內容請閱讀科學月刊第542期-購買

森林的幽鳴 淺山裡的野生動物

隨著時間的流逝,閃耀光芒的星點逐漸從夜空中淡去,東方的天際隱約翻起魚肚白。此刻的森林深處仍然相當的幽暗寧靜,但是卻能隱約聽見小心翼翼在落葉上窸窣的腳步聲。這裡是南臺灣低海拔山區的淺山森林,經營民宿的劉老闆帶著幾位客人,悄悄地往森林深處走去,似乎已經做足準備,隨時等著伺機而動……

作者/林大利(來自森林系,目前於特有生物研究保育中心服務。主要研究小鳥、森林和野生動物的棲地。鳥、樹、書、地圖常常是老婆吃醋的對象。認為龜毛是一種科學寫作的美德。三贏木材生產模式,為地球森林資源保育努力)

要在枝葉茂密、縱錯交織的林莽中行動相當的不容易,得要先留意腳下和頭上的各種障礙,才有餘力去尋找察覺這些潛伏在某個角落中的野生動物。這樣蓊鬱複雜的森林,卻是能夠容納許多野生動物的重要因素之一。

每一種生物對於生存的需求,都有某個最適合的環境條件。這個環境條件,是由許多種環境的特性所綜合而成,例如氣溫、海拔高度、降雨量、光週期等等。假設某一種生物最適合在氣溫20至30℃之間、海拔1000公尺以下,以及年降雨量2000公釐以上的空間中生存。同時具備這些條件的環境,就稱為該生物的「生態棲位(ecological niche)」。

眼前這片淺山森林,地面上布滿各種不同的草本植物及樹苗、幾乎與胸齊高的各種灌木與小喬木;頭頂上茂密的樹冠層,讓陽光必須擠過極其細小的孔隙才能抵達地面。這樣由許多種植物、枝葉布滿各個層次的森林,通常稱為植群結構(vegetation structure)複雜的森林,或是林相(forest physiognomy)結構完整的森林。植群結構越複雜的森林裡,空間結構也就越複雜,能創造出許多不同野生動物所需要的生態棲位,也蘊藏許多野生動物所能利用的食物資源。如此一來,能夠棲息在森林裡的野生動物的種類和數量也就越多。這是「空間異質度理論(spatial heterogeneity theory)」認為複雜的環境中,生物多樣性會越高的想法。......【更多內容請閱讀科學月刊第542期-購買

1%的衝刺 臺灣木材的自給不足

有山的地方就有樹,臺灣是個多山、多樹的島嶼,可是卻大量進口低價的林產品,使得木材自給率低於1%,更讓國內林產工業萎縮不振。這百分之一,究竟是無法達成的目標,或者只差那麼臨門一腳……

作者/邱祈榮(臺大森林環境暨資源學系副教授。專長森林經營,推動森林驗證及合作社,尋求環境、經濟與社會三贏木材生產模式,為地球森林資源保育努力)

臺灣林木資源生產活動於1970年代末期,隨著臺灣經濟發展與環保意識的高張,森林伐採的數量逐年減少,也讓以伐木維持機關運作的林務局虧損累累。於1980年代末期,更有天然林禁伐的呼籲。終至1989年,政府回應民間環保人士訴求,以行政命令宣布全面禁伐天然林。此項禁令的頒佈,不但禁止了天然林的伐採,也造成人工林伐採的萎縮。讓伐採量自1990年開始迅速減少,每年只維持在少量伐採的情形,但也使得森林資源得以逐漸恢復生長。

臺灣林木資源之生產歷經20年的生產低潮,但國內對於林木產品的需求並未減少;因此長期大量進口林木產品使用,讓國內木材自給率長年低於1%,間接造成非法伐採林木產品之進口,早已不見容於國際社會。同時,隨著全世界對於林木產品之重視,以及為減少毀林而推動的「減少濫伐及森林退化造成的溫室氣體排放」(Reduce Emission from Deforestation and Degradation, REDD)政策,已逐漸獲得大眾的認同。因此在可預見的未來,全世界對於林木資源供給短少、價格上揚,已是可預知的,這使得各國無不加緊腳步提早因應。但反觀國內,對於國內林木資源的生產規劃不足,且成效有限。

天然的尚好 森林裡的藥方

「松下問童子,言師採藥去。只在此山中,雲深不知處。」
森林中多樣化的林木,在周而復始的生活週期裡,除了作為木材,更能製造出對人類生活有益的產物,拓展新的存在價值。這就跟著我們上山採藥去!

作者/王升陽(中興大學森林學系特聘教授及中研院農業生物技術研究中心合聘研究員。專長為植物代謝體學與天然藥物開發。研究成果豐碩,並擁有多項專利。)

森林特產物(special forest products),又稱為非木材森林產物(non-wood forest products),是指來自於森林、林地或森林以外的林木,所生產的「非木材」產品。這些產物可以是採集自原始林或是人工林,也可以是生產於混農林業(agroforesty, 結合林業與農業間土地利用的研究科學或實作方式)的產品。森林特產物的種類可包括食物類、醫藥用品、香料及工藝品等。事實上,植物資源在人類文明史上扮演了極重要的角色,舉凡食、衣、住、行, 無一不與其緊密的結合。過去幾年中,我們的研究團隊,即以臺灣產藥用植物資源為研究主題,對其中可能具有生物活性的成分,進行結構鑑定與作用機制的探討。

光譜入門之探索光譜

作者/李美英(北一女中物理老師,熱愛天文與物理)、楊國珠(北一女中化學老師,熱愛科學與大自然)

101大樓跨年煙火絢爛而美麗,當你在欣賞這美麗的煙火時,是否想過這些美麗的顏色是怎麼來的?雨過天晴時,天際出現的七彩虹霓又是怎麼一回事?夜晚我們仰望天際,會發現有些星星紅紅的,有些星星偏藍白色,這些各式各樣的「顏色」,之間是否有所關聯呢?

不知各位讀者是否曾在化學課,看過不同氣體原子燃燒時所發出來的焰色?你知道這些焰色的產生原因,跟煙火的顏色與原子的結構有相當的關聯嗎?

圖一:教師示範鍶離子的燃燒,以觀察其焰色。

圖一為焰色的演示課程所形成的火焰。在課程之前先配製好不同鹽類的水溶液,再加入少許酒精,置於噴霧罐中,於火焰(可以使用噴燈或高溫打火機)末端方向噴灑,即可看見美麗的焰色。......【更多內容請閱讀科學月刊第542期-購買

寂靜的山頭是否即將復活?

作者/王珮玲(臺大地質科學所碩士及加拿大維多利亞大學地球與海洋科學碩士。專長地下水監測分析、斷層活動模擬及科普文章撰寫)、胡植慶(臺大地質科學系教授。法國巴黎第六大學地體構造學系博士。專長活動構造監測、電腦數值模擬及衛星遙測影像應用)

即便在科技發達的現代,我們對於大自然的劇變仍然無法完全掌控。如同大地震的難以捉摸,火山的復活雖然得到較好的徵兆,有時仍有意外出現。2014年9月27日,日本的禦岳山突然噴發,造成慘重傷亡,也喚起大眾對活火山的關注。

除了禦岳山外,日本境內還有許多活火山。由於日本列島位於太平洋板塊、歐亞板塊和菲律賓海板塊的交界處,板塊間的擠壓碰撞使得密度較高的太平洋板塊,下沉到密部較低的歐亞板塊和菲律賓海板塊之下,稱為板塊隱沒作用。隱沒到下方的板塊經過高溫產生熔融的岩漿,藉由浮力緩緩上升並在地下深部聚集,形成岩漿庫。當地底的壓力大到一個程度,就會引起火山爆發並產生地震。太平洋板塊周圍因為隱沒作用產生一系列的火山,形成著名的環太平洋火山帶(圖一)。

全日本共有110座活火山,1914年鹿兒島縣櫻島發生的「大正大噴火」,是20世紀日本最大的火山爆發。火山噴發之後,鹿兒島縣中部還發生芮氏規模7.1的地震,造成近60人死亡。火山噴發流出的融岩流向大海,將櫻島和大隅半島連為一體,形成半島。此外,日本著名的富士山和阿蘇火山亦是活火山。雖然火山的活動會危及生命與財產的安全,但另一方面,由於火山的特殊地形,常常吸引大批觀光人潮。為了避免及減少生命與財產的損失,火山的監測和預警更是重要的議題。......【更多內容請閱讀科學月刊第542期-購買

科學證據會說「化」

作者/楊國珠(北一女中化學老師,熱愛科學與大自然)、吳淑芳(北一女中老師,熱愛教學,喜歡牽小狗出去散步)、陳祖望(北一女中老師,投注心力於高中化學教育,希望能幫助同學們輕鬆學好化學。除了化學之外,還喜歡貓咪、閱讀、桌遊)

案發現場Ⅰ―真偽氣體
警方在倉庫破獲大宗毒品案件,逮捕了部分嫌犯,並搜出高達900 kg的古柯鹼(cocaine)。不料事後,這個販毒組織的餘黨,計劃要將毒品從警局的保險庫中搶回。於是潛入警局內製造煤氣外洩,使得整棟樓警鈴大作。人員疏散時,警探覺得事有蹊蹺,於是展開與歹徒的大對決⋯⋯

【破案關鍵】
販毒組織潛入警局內製造煤氣外洩,但這有可能是場騙局。如何分辨氣體的真偽與成分呢?可以利用氣相層析儀(gas chromatography, GC), 針對空氣中的混和氣體進行分析。你將發現,空氣中只有硫醇類化合物(添加於瓦斯中的臭味分子),但無瓦斯氣體。那麼,氣相層析儀的科學原理是什麼呢?層析。

體內的推理(上)

作者/陳妙嫻(畢業於臺大教育學程;任教於板橋高中;加入思辨教學團隊後,才發現竟然可以對著生物課本問出這麼多的問題,非常開心。)

「左心室、主動脈、小動脈、微血管、小靜脈、右心房⋯⋯」即使是將近二十年前的事情了,我還記得當初上生物課時,老師要全班一起朗誦三次、好加強記憶的情景。體循環、肺循環是中學生物課程的重點,也是學生最頭痛的地方之一。看看那張複雜的路線圖,還真不知道該從哪個構造認識起呢!本文要挑戰學生們老是抱怨「生物有好多要死背」的刻板印象,以理解和推理的方式,輕鬆地認識複雜的血管線路!

血管和器官為什麼這麼相連
你一定很熟悉這樣的考題:若護士從手臂靜脈注射藥物,循環至發炎處會經過哪些血管?然後賭氣地想,從手臂長一根血管通到發炎處不是很好嗎?為何要繞來繞去?這是一個非常好的反問──血管和器官之間為什麼要這樣相連?

循環是以心臟搏動為動力、血管為通路、血液為載體, 將細胞所需的養分和氧氣送到器官。器官相連的直接想法,就是心臟將血液打出來後,先到第一個器官,再到第二個器官、第三個⋯⋯這樣不是很簡單嗎?

哈利波特的隱形斗篷

作者/劉宗平(中央大學光電所博士。1976年,進入中山科學研究院工作。1993年,進入元智大學服務,從事光電領域研究。)

2006年5月, 英國倫敦帝國學院物理系彭德里教授(J. B. Pendry) 等人在Science期刊上發表題目為〈Controlling Electromagnetic Fields〉的研究成果。自此之後,開啟了變換光學(transformation optics) 的新領域。他們聲稱, 如能將媒質(medium) 的電容率( 介電函
數)或磁導率設計成空間座標的函數,則可控制電磁波在該媒質內的行進路徑。利用此概念,製作成柱殼狀或球殼狀材料。當電磁波行經這種具有人造結構的超材料(metamaterials) 時, 會繞著內部殼狀區的外圍行進,如圖一所示。由於電磁波不能進入殼狀區的內部,所以電磁波無法檢測到放在殼狀區域內的物體。這樣的柱形或球形之殼狀區,即可扮演著哈利波特的神奇隱形斗篷(invisibility cloak)。

必勝撿石頭

作者/游森棚(任教臺灣師範大學數學系及空軍官校)

這學期末,「離散數學」課進行的主題是「組合對局論(combinatorial game theory)」。課堂上我設計了許多兩人對弈遊戲,要同學找出必勝的方法。兩人對弈遊戲的基本設定是,甲、乙兩人輪流下,甲先開始。比如:

1. 一開始有16 顆石頭,每次可以拿走1、2、3或4顆石頭,拿光石頭的贏。請問誰有必勝策略?要怎麼玩?

2. 從「0」開始,每次可以加上2或3,先達到4、9或 12的獲勝。請問誰有必勝策略? 要怎麼玩?

講理論之前,我挑了幾個問題,讓全班同學捉對廝殺,看能不能從嘗試中發現必勝規則。競爭求勝是生物的本能,尤其「必勝法」是密技,實在太誘人了。於是課堂陷入一片混亂,全班興致高昂,討論非常熱烈。讀者可以先停下來,找個朋友玩個幾盤,看能不能找到必勝法。

數位遺產保存的兩大挑戰

作者/洪朝貴(『資訊人權貴』活躍於部落格與噗浪。抵抗『遙控數位枷鎖』;捍衛『手機刷機自主權』;相信『智慧不是財產 智慧是廣告看板』。)

(請搜尋文中紅色字以獲得更多參考資料)

「想像數位考古學家在逐漸暖化的冰原裡,發現廿一世紀古文明所遺留下來的資料中心。他們四處看看,找到一些零星的英文網頁遺跡。然後定神一看,發現資料裡竟然有完整的挪威文學。突然之間,廿一世紀的挪威之於廿七世紀的人類,就像希臘之於文藝復興。各處的太空殖民地競相以挪威名字命名他們的小孩,人類新的家園行星上的首都將稱為奧斯陸。」

聯合國教科文組織(UNESCO)在〈Concept of Digital Heritage〉一文當中如此解釋數位遺產(digital heritage):

數位遺產就是那些「值得為未來世代保存、有長遠價值的電腦產生物」。數位遺產來自諸多社群/產業/專業領域/地域。並非所有數位內容都值得長久保存,但如果我們希望維護數位遺產的連續性,就應該採取積極的措施來保護其中那些值得長久保存的部分。

那麼我們這個世代所創作的數位遺產,能否成為未來世代欣賞/研究/評論/紀念/啟發/尋求靈感的來源呢?其實想要保留數位遺產,有許多困難需要克服。其中至少有兩大待解問題,挑戰著社會整體的共識,不是文化圖資保存單位投入資源就能解決的。

真的只是運氣差嗎?

作者/歐陽太閒(就讀美國哥倫比亞大學電機工程研究所博士班,研究領域為系統生物學、高通量定序資料分析與癌症生物標記。)

2015年1月2日的Science期刊出了〈不同組織之癌症風險變異可以藉幹細胞分裂次數解釋〉(Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell divisions)的研究報告。作者之一的約翰霍普金斯大學醫學院教授沃格斯坦(Bert Volgelstein),之前就以提出連續基因突變之癌症生成模型,及發現TP53APC為抑癌基因(tumor suppressor gene)而聞名。

該報告隔日即被全球各大媒體廣為報導,但部分文章將此篇研究報告簡化為「罹癌肇因於運氣差」,這樣武斷的論點。報導把陳述重心放在研究指出,三分之二罹癌病例係肇因於運氣不佳所致。然而如此聳動的標題易被錯誤解讀,可能導致讀者做出過度的推論,超出原始研究報告數據所能支持的結果。因此本文,從此篇報告的原始文獻之研究方法與假設談起,解讀此研究所揭櫫之結果,並說明依此報告可合理衍生之推論。

蝦子變難吃 海洋酸化惹的禍?

全球二氧化碳濃度變高,不僅會對氣候造成影響,還會使得海水酸化。而海洋酸化除了會直接影響海洋生態之外,還會影響海洋生物吃起來是否美味!

研究人員將數百隻蝦子,分別放入pH 8與pH 7.5的水中,溫度皆控制在攝氏11度。三個月後,請來30位美食鑑賞家評論,發現較不酸的水所養的蝦子,比來自較酸的水所養的蝦子,多出了3.4倍的評價次數,被評為美味的蝦子;而來自較酸的水所養的蝦子,則有2.6倍的評價被評為難吃。

發現新矮橢球星系

俄羅斯特殊天文物理天文台(Special Astrophysical Observatory)研究團隊,在哈柏太空望遠鏡先進巡天相機(Advanced Camera for Surveys, ACS) 於2014年8月所拍攝的影像中,發現一個矮橢球星系(dwarf spheroidal)它距離銀河系僅700萬光年,編號KKs3,是個孤立存在的矮橢球星系。

這個矮橢球星系,沒有旋臂結構,也缺乏新恆星形成所需的造星原料(被大質量星系拽走),且會隨時間越來越昏暗。由於矮橢球星系又小又暗,缺乏氫氣雲,所以很難辨認。KKs3是至目前為止,在本星系(Local Group,包含銀河系的一群星系)中發現的第二個矮橢球星系。

臺灣捕捉大氣快閃分子 解克里奇之謎

大氣中一種名為「克里奇中間體」(Criegee Intermediates, 簡稱CIs, 化學式R2COO,R為氫原子或烷基)與酸雨、懸浮微粒現象息息相關。CIs是一種特別活潑的強氧化劑,可以輕易的氧化二氧化硫、二氧化氮等大氣關鍵氣體,具有非常強的反應性,而且變化之快速。這項研究結果已刊登於Science期刊。

由中研院原子與分子科學研究所研究員林志民領導的研究團隊,以傳統紫外吸收光譜,搭配稜鏡反射的創新方法,成功突破以往必須在小於0.1大氣壓下做測量的限制,將研究條件調整至接近大氣壓力,直接測量到CIs與水蒸汽的化學反應。

他們在不同溼度的條件下,測量CH2OO(結構最簡單的Cl)的存活時間,結果發現CH2OO 與水分子的化學反應,需要另一個水分子來催化。也就是說,1個水分子無法作用,必須2個水分子像接力一樣傳遞氫原子。

這個研究團隊成員十分年輕,論文的第一作者為臺大化學系四年級的趙彣,其他成員還包含美國史丹佛大學二年級學生謝郡庭及清華大學物理學系碩士張俊宏。

科學之外 圖文之間

在科月的內文全部改為彩色印刷之前,圖片限於黑白印刷,細緻的紋理常會隨著色彩隱沒。改為全彩之後,我們對於圖片的要求越來越高,挑選圖片也成為編輯部的一件工作樂事。

還記得一月號「法布爾的昆蟲世界」專輯中活靈活現的蟲蟲們嗎?在送印前最後一刻,我們臨時換了一張圖片,因為它實在讓我們驚呼連連!好奇的你可以翻開一月號的第56頁,就會看到一隻跟你一樣睜大眼睛的蝗蟲與你對望,看似綠得透亮的身體以及伸得直直的觸角,讓人瞬間會忘記他是食量驚人的怪客。

或許你會覺得我們很大驚小怪,但碰到好的圖片就跟閱讀到好的作品一樣,讓人興奮不已。

一個圖片的產出,同時也是考驗著編輯之間的相互溝通。「這到底是什麼意思?」美編總是這樣問,一個簡單的問題卻帶來一連串的討論。「所以這是凸透鏡?」「它是一個凸透鏡和一個凹透鏡相黏。」「那他每個透鏡的大小比例是多少?」美編與文編一來一往的討論,在這時帶來一陣沉默。「我......再研究看看。」(p.99)

學設計出身的美編,與學科學出身的文編,兩種不同的思考方式在一個圖片中相互撞擊。在每一次的溝通後,推動著我們對於文章的內容更深入去了解。

打開這一期「森林新思維」專輯,在筆直、高聳入雲的樹林圖像中(p.116),帶入這一次精采的森林之旅。在你步步進入森林深處之時,你看到的樹不再只是樹,而林也不再是只像以前保護起來就好,更有趣的是森林中你無法忽視的居民們。在圖像之內,你看到的是林、是樹、是木頭,但在圖像之外,是遠遠超越紙張所能書寫的豐富知識。

圖總是最吸引人的,卻在引人注目之後,讓文字的意涵在圖的襯托下不言而喻。老師們用文字說一個科學故事,作為編輯的我們嘗試用一些設計,讓故事更加動人。