【2016台積電盃-青年尬科學】邀請你「有『種』來決『豆』」!

一顆小小的豆子和種子,蘊藏著驚人的生命能量,從豆類到種子的科普知識更是包羅萬象。5/16起,歡迎國三至高三(K More »

【週末茲卡專題報導】茲卡病毒的抗蚊大作戰

■茲卡病毒跟登革熱一樣,都靠埃及斑蚊傳播。對抗埃及斑蚊,除了管控環境衛生與清除積水,有沒有其他更有效地防治策略 More »

【豆類年專題】2016豆類年簡介

撰文|葉綠舒 聯合國農糧署(FAO)訂二0一六年是「國際豆類年」。對居住在東亞地區的我們來說,提到豆類,第一個 More »

【探索講座】第15期 秩序與複雜的華爾滋─那些牛頓也不懂的事

2016探索基礎科學系列講座第15期-秩序與複雜的華爾滋─那些牛頓也不懂的事 Dancing with Ord More »

【摺紙專欄】摺紙:摺痕中的數學

■CASE讀報和「一張紙變變變」研究計畫合作,推出為期一年的摺紙專欄。透過摺紙藝術介紹生物多樣性,或者導入一些 More »

 

【人物專訪】談數學與世界的Complex System──訪莊重教授

●5/14 莊重教授主講:「同步現象的歷史、數學和應用」點此報名!

IMG_9582採訪|沈君宜
攝影|黃道佐

「開放課程」的概念,近幾年許多人都不陌生。它源自美國麻省理工學院,國內的拓荒者便是交通大學。透過這個線上平台,應用數學系的莊重教授,可謂是桃李滿天下了。

●「教」而後知不足的旅程
其實教學這件事,對莊重教授而言大抵是駕輕就熟。師範大學畢業後,他回到故鄉的南投高中執教鞭。對某些南投高中的學子們而言,數學簡直是夢魘。初出茅廬的莊老師,為了減輕學生對數學的陌生感,在日常必經的中走廊貼上了大字報,一步步引導出解題的脈絡。後來更進一步向校長爭取設立「數學教室」,擺放所有相關圖書;當時單身的他,甚至自告奮勇「駐營」在這個數學天地,替全校學生解惑。

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【基因考古】尼安德塔人失落的Y染色體

Photo credit: Yuliya S, CC BY 3.0

Photo credit: Yuliya S, CC BY 3.0

撰文|黃貞祥

現代歐洲人和亞洲人太概帶有2.5%至4%的尼安德垃塔人DNA,非洲人則不帶有尼安德塔人的DNA。可是,科學家最近發現,尼安德塔人的Y染色體也許完全滅跡了,可能是因為雜交的雄性後代適應性不良。

現代人和尼安德塔人的共同祖先大概是在60萬年前分家的,十萬至六萬年前都仍有雜交。尼安德塔人的基因可以在我們基因體中找到,在X染色體上也有,那些基因和膚色、生育力、憂鬱症及成癮有關。

Y染色體只能從父傳子,美國史丹佛大學的遺傳學家Carlos Bustamante和Fernando Mendez等人,根據一個在西班牙出土的四萬九千年老的尼安德塔人男性取得的Y染色體序列分析指出,Y染色體並沒有留存下來。

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【奈米科技】超越理論輻射的極限─近場熱輻射

■熱的傳遞方式包括傳導、對流及輻射。一般來說傳導及對流的效率比輻射高,但當兩物體的間距只有10幾奈米時,熱輻射的效率竟會大幅提升,甚至可以超過傳統熱輻射理論預測的80倍之多。

控制碳化矽間距的微機電系統

控制碳化矽間距的微機電系統

撰文|方程毅

熱的傳遞一直是門深奧的學問,熱力學常常也困擾著許多理工科學生(包括筆者我)。熱傳本身就已夠費解,在微小奈米尺度下的行為更為特別。我們曾在《兩個發熱源靠得近反而更能散熱?》一文中介紹奈米尺度下,關於熱「傳導」的研究,今天我們來談談另一種方式:輻射。本文將介紹奈米尺度下熱輻射的特殊行為,近場熱輻射(near-field radiative heat transfer):當兩物體距離只有數十奈米時,其輻射效率可以比理論輻射值高上數十倍。其實這件事並不是這兩年才發現的,但來自美國康乃爾大學、哥倫比亞大學及史丹佛大學的研究團隊實際用實驗證明了這個現象,並發表在《自然‧奈米科技》( Nature Nanotechnology )期刊上。

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【天文發現】從地層中研究超新星爆炸

■要研究超新星爆炸嗎?或許不用架望遠鏡往天上看了。往海底找找如何?

G299 Ia 超新星殘骸 圖片來源:維基百科

G299 Ia 超新星殘骸 圖片來源:維基百科

撰文|陳勁豪

當恆星的質量過大,導致恆星本身的重力壓垮了恆星自己,所此形成了大爆炸,也就是所謂的超新星爆炸。這種爆炸相當明顯,在地球上甚至不需要天文望遠鏡,直接用肉眼便可以看見。當超新星爆炸時會放出相當大量的能量及宇宙射線。其中最著名的例子是超新星1987A爆炸時,除了可見光之外,同時也放出了許多的微中子,並同時在地球被偵測到。由於觀測到超新星微中子,日本物理學家小柴昌俊因此獲得2002年的諾貝爾物理學獎。

超新星爆炸時會把超新星內部的各種成份全部四散到宇宙各個角落,因此透過研究一些特別的元素,科學家可以用來研究超新星的內部構成,也可以用來尋找超新星。

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【鑑識科學】「白金數據」的時代即將來臨?

■只要能夠取得嫌犯DNA,就能透過資料庫「還原」兇嫌外貌模樣──日本暢銷作家東野圭吾的科幻推理小說「白金數據(プラチナデータ)」裡所描繪的超神準科學辦案科技,是否在不久的未來裡將會成真?

圖一:兩津勘吉的招牌一字眉基因找到了?! (圖片來源:維基百科,作者othree@flickr。)

圖一:兩津勘吉的招牌一字眉基因找到了?!
(圖片來源:維基百科,作者othree@flickr。)

撰文|陳瑩

各位CASE讀報的忠實讀者們,還記得我們在2012年以「決定面貌的五個基因」為題,報導過一篇以荷蘭科學家領軍的國際研究團隊,發現了五個可能與塑造臉型相關的基因,發表在《公共科學圖書館遺傳學期刊》(PLoS Genetics)的論文嗎?當時有學者相當樂觀的預測該研究的成果可能為鑑識科學帶來突破性發展。然而由於該研究的研究題材僅限於歐洲人,而且那五個基因對整體臉型形成的影響力只佔少數,所以真的要應用在科學辦案上,貌似還有一段很長的路要走。不過,在今年初一篇發表在《自然通訊 》(Nature Communications) 的研究成果,貌似把「利用DNA還原兇嫌樣貌」的可能性,又往前推了好大一步。

這篇多達三十六位作者聯名撰述的研究報告,利用全基因體關聯分析(Genome-wide association study, GWAS)技術,找到了十個新的與顏面毛髮顏色、毛髮形態與在臉部的分布有關的基因。這個由倫敦大學學院(University College London)研究員領軍的研究團隊,招募了超過六千三百位拉丁美洲志願者,其中48%為歐系、46%為美洲原住民、6%為非裔血統,巧妙地克服了之前報導過的臉型基因研究所遇到的「只有歐洲人樣本所以應用性有限」問題。他們登錄每個志願者的年紀與性別,以及髮色,是否卷髮,禿頭程度,

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【探索15-3】勞倫茲,蝴蝶,以及他們共同掀起的混沌風暴

蝴蝶效應。圖片來源:維基百科

蝴蝶效應。圖片來源:維基百科

講師|臺大物理系 陳義裕教授
撰文|蕭維翰

本期講座由龐加萊 (Henri Poincare) 在 19 世紀開創性的工作起始,說明了混沌現象的發現與其相關的歷史脈絡。然而,前者並不常是普羅大眾對於混沌的啓蒙,更廣為人知的混沌相關現象應當是所謂的「蝴蝶效應」(butterfly effect)。該術語的歷史起源可追溯於 1972 年勞倫茲 (E. Lorenz) 於美國科學促進會 (American Association for the Advancement of Science) 的演講題目「若一隻蝴蝶在巴西振翅,是否會造成在德州的龍捲風呢?」,泛指勞倫茲方程式以及其他混沌系統對於初始條件的敏感所衍生的現象。因此,本講的主題即著眼於該方程組與其解組成的圖像,在定性的層次上了解所謂的蝴蝶效應,以及粗略地探討其他遵守類似方程式的系統展現的物理現象與應用。

電磁學與相對論教科書中並不乏所謂的「勞倫茲先生」,分別是 L. Lorenz 與 H. Lorentz。知名電動力學教科書作者 J. D. Jackson 曾為文說明電動力學中所謂勞倫茲規範 (Lorenz gauge) 是以前者為名,但許多教科書常誤植成後者,乃至於今日的許多學者亦常混淆。而混沌現象的勞倫茲則又另有其人,是生於 20 世紀的 E. Lorenz ,主攻氣象學與應用數學。

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【微生物】咖啡和可可的多樣酵母菌

■不少人著迷於咖啡和巧克力的滋味,除了種子本身的風味,酵母菌的發酵也摻了一腳,我們人類還帶著酵母菌全球趴趴走。

發酵的可可豆(Photo credit: Irene Scott/AusAID,CC BY 2.0)

發酵的可可豆(Photo credit: Irene Scott/AusAID,CC BY 2.0)

撰文|黃貞祥

釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),又稱麵包酵母或者出芽酵母。釀酒酵母是和人類關係最密切的一種酵母,不僅因爲傳統上它可用於製作麵包和饅頭,食品級釀酒、咖啡和可可的發酵也少不了它。它在現代分子和細胞生物學中用也作真核模式生物。

美國西雅圖的太平洋西北糖尿病研究所的遺傳學家Aimée Dudley等人為了瞭解酵母菌的多樣性,首先他們到資料庫中尋找資料,可是發現中南美洲、非洲、亞洲和印尼的資料極為貧乏。他們並沒有旅費到處採樣,於是他們把腦筋動到咖啡和可可上。

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【豆類年專題】重新發現家傳品系菜豆的價值

■豆類年專題的最後一篇專文囉!你是否對這些豆豆有更深的了解呢?

各種不同品系的菜豆。圖片來源:HortScience.(點開可看大圖)

各種不同品系的菜豆。圖片來源:HortScience.(點開可看大圖)

撰文|葉綠舒

在種子公司稱霸市場以前,各地的農民們透過自行育種、互相分享種子,有了許許多多不同品系的農作物。這些在種子公司出現以後,都被稱為家傳品系(heirloom),用來與商業品系區別開來。當然,身為全球五億人蛋白質重要來源的菜豆(敏豆,Phaseolus vulgaris L.)也不例外。

上圖這些五顏六色的種子,除了最下面右邊數過來的三個以外,都是家傳品系的菜豆;在當時,各地農民們經過試驗與比較,每個人都有自己的心頭好,但由於育種相關知識以及/或資本不足的緣故,許多家傳品系並非純品系,造成產量與品質不穩定。

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【神經科學】在什麼形狀的音樂廳裡聽交響樂最有感覺呢?

■「鞋盒式」音樂廳及「葡萄園式」音樂廳竟產生不同強度的情緒反應,你覺得在哪一種音樂廳比較震撼呢?

科隆愛樂音樂廳 圖片來源:wikipedia

科隆愛樂音樂廳 圖片來源:wikipedia

撰文|方程毅

你是否曾親臨現場感受交響樂團帶來一整晚的震撼呢?燈光暗,樂聲起,音樂的起落在眼前化作一幅幅生動故事情節,慷慨激昂的當下忽然一陣嗚咽低沉,從開場的那一剎那情緒就開始跟著樂聲起伏直到終場,久久不能自己。在我們的人生中或多或少都有這樣的經驗,可是你是否能分辨在不同音樂廳時細微的情緒差異?

事實上在欣賞音樂的同時,我們也無形中受到了音樂廳形狀的影響。芬蘭阿爾多大學(Aalto University School of Science)的研究人員便發現在接近長方形傳統「鞋盒式」音樂廳中欣賞交響樂便比在環繞型「葡萄園式」音樂廳中更具有震撼力,更能激起聽者的情緒。這項研究被發表在 The Journal of the Acoustical Society of America 期刊上。

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【天文焦點】估計重力波的背景雜訊

當LIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,雷射干涉重力波觀測站)於今年初宣佈偵測到首例重力波事件後,便多了不少研究的課題。其中之一便是估計了由黑洞合併所造成的重力波雜訊的強度。

圖片來源:LIGO

圖片來源:LIGO

撰文|陳勁豪

今年二月LIGO宣佈他們在2015年的九月14日發現到由兩個質量分別是29個和36個太陽質量的黑洞合併所放出的重力波(稱為GW150914)。這個發現除了證實黑洞的存在之外,另外也顯示這種兩個黑洞合併的情形或許比物理學家過去的估計更為頻繁。

如果這種黑洞合併的情形在宇宙中並不罕見,那表示宇宙中可能隨時隨地都有黑洞正在合併並放出重力波。這些釋放出的重力波的總和會變成LIGO未來觀測重力波的背景雜訊。透過研究這些重力波所產生的背景雜訊,物理學家可以研究黑洞如何產生,如何合併。當我們可以對這些背景雜訊作精準測量之後,便更可以把這些背景雜訊去除,以量得其他更微弱的訊號,進而增加我們對宇宙的認識。

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