【2014青年尬科學 糧•新發現】「知」,讓你學會選擇與惜福-楊平世老師專訪

■【2014台積電盃-青年尬科學】科普競賽將於5/12起跑。本屆主題為「糧•新發現」,將引領青年們學習世界農糧的發展。歡迎15-18歲同學報名參賽,除增長科學知識外還能提升表達能力!CASE PRESS也會陸續刊登四位選書委員專訪文哦~

撰文|陳品妤

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  你了解每天所吃的食物是怎麼生產的嗎?多一分了解,我們就能有意識的選擇食物;而面對缺糧危機,多一份知識,也能讓你我更珍惜食物。

  據聯合國的研究報告指出,在2030~2050年間,全世界人口將突破80-90億,並產生嚴重的糧食危機。因為從事學術研究的關係,楊老師走訪許多第三世界的國家,見過許多連基本溫飽都仍有困難的人們。他說:「在臺灣,我們得天獨厚擁有豐富的物種,加上生活便利,年輕人想買什麼食物都很方便,所以可能不覺得糧食缺乏。但其實我們仍非常依賴進口食物,如果哪天因為戰爭或其他政經因素而無法進口,那麼我們馬上就得面對缺糧問題。」

  有鑑於此,青年尬科學今年規畫主題選書時,老師們利用初賽選讀與複決賽必讀的競賽機制,讓學生從宏觀的大環境聚焦至臺灣現況,期望年輕人能未雨綢繆,並保有危機意識。

  本屆主題除了農業外,也特別將食品安全納入學習主題。楊老師表示,如果我們能瞭解食物的產製過程,我們就有足夠的知識去判斷、選擇要吃什麼。

  例如在《生物多樣性的早餐》一書中,同學可以學習什麼是友善飼養與耕種環境;透過《欺騙的種子》則可以看見大財團是如何壟斷國際種子市場,並了解什麼是基改農作物,也提供你自由選擇自然或基改食物的依據,多一分知識,我們就能從生活中實踐,抵制不肖廠商的操控。 繼續閱讀 »

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【CASE專欄】傷心的人真的別聽慢歌嗎?

■「十年之後,我們是朋友,還可以問候,只是那種溫柔,再也找不到擁抱的理由,情人最後難免淪為朋友……」
她用最後的一點力氣讓自己爬到電腦前面,費力避開地板上四散的酒瓶與垃圾,連上YouTube,把音樂開到最大聲……

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撰文|海苔熊

為什麼傷心的人還老愛聽慢歌?

  雖然五月天勸告我們,傷心的時候不要聽慢歌,可是很多人還是邊聽慢歌邊落淚,一邊傷悲一邊按下replay,這些人腦袋到底有什麼問題?

  一項研究指出,當我們情緒失落,尤其是經歷分手、離別或死亡等關係破碎的時候(interpersonal loss),我們會尋求一些替代品來填補這些失去的部分,從電影、音樂、藝術等各種美的事物中尋求陪伴和療癒(Lee, Andrade, & Palmer, 2013)。

  換言之,來自星星的都敏俊的一個吻、那些年裡面你我和柯景騰都沒有追到的那個女孩、胡夏一起錯過的大雨、說好卻最終沒有做到的幸福等等,好像都陪伴了我們心裡面某塊殘缺,不過那塊,究竟是什麼? 繼續閱讀 »

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【專題報導】發現重力波的方法及其深遠意涵

■要了解「宇宙泛星系偏振背景成像二代」 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2, BICEP2) 研究團隊,如何發現驗證宇宙暴脹理論的重力波,首先要從宇宙微波背景輻射 (cosmic microwave background, CMB) 開始談起。

編譯|高英哲

BICEP 2 sunset  宇宙微波背景輻射是彌漫在整個天空中的微弱餘暉,時間可追溯到大霹靂發生後 38 萬年。在這之前的新生宇宙,溫度跟密度都太高,光無法在不碰到物質的情況下行進;等到宇宙冷卻到能夠形成中性原子時,光就可以暢行無阻地穿越空間,形成宇宙微波背景輻射。然而在大霹靂發生後瞬間產生的重力波,早就已經在宇宙微波背景輻射裡頭留下了痕跡。

  BICEP2 團隊利用由大約 250 個指甲大小的偏振偵測器,透過無線電波望遠鏡觀測天空中的一小塊區域,尋找宇宙微波背景輻射裡頭,一種叫做「B模」的特殊偏振情形——這種偏振表示這些古早宇宙遺留下來的光,其偏振方向受到重力波的影響,產生扭曲或卷曲的現象。重力波是時空結構裡的漣漪,有人稱之為「大霹靂的最初震顫」;根據愛因斯坦的廣義相對論,重力波會在行進時擠壓空間,從而對宇宙微波背景輻射產生一種獨特的偏振模式。重力波跟光波一樣,也有左旋跟右旋的偏振之分。

  負責設計 BICEP2 偵測器的史丹佛大學物理系助理教授郭兆林說:「重力波有偏振方向之分,因此漩渦狀的B模偏振,就是代表有重力波存在的獨特信號。」 繼續閱讀 »

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【專題報導】回首宇宙暴脹來時路

■相信大家可能不是很清楚「宇宙暴脹論」 (cosmic inflation) 跟傳統的「宇宙膨脹論」 (cosmic expansion) 有何差別,今天的專題報導就為您說說宇宙暴脹論的研究歷史。

編譯|高英哲

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亞倫.古斯博士是最早想出宇宙膨脹假說的物理學家之一。

 

  亞倫.古斯博士 (Alan Guth) 是最早想出宇宙暴脹假說的物理學家之一。他早在1979 年於史丹佛大學擔任訪問學者時,就在鑽研一個超越當時已知物理學領域之外的謎團:大霹靂理應會創造出許多種奇特的粒子,為何它們半點蹤跡也沒留下?他的想法是:如果當初造成宇宙演化的大霹靂發生的一瞬間,結合了一股暴衝的特殊能量,導致宇宙膨脹的速度比光速還快,那麼這個迅速膨脹的現象,就會消弭原本存在的一切時空皺摺與不規律處。那些奇特的粒子並不是消失不見,只是被暴脹的宇宙稀釋到偵測不出來罷了。 繼續閱讀 »

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【繽紛生態】怪怪可愛生物:小鎧鼴

犰狳科之下包含了9屬21種,其中有1屬1種已滅絕。樣子長得很像烏龜,是唯一有殼的哺乳類動物,大多生活在中、南美洲和美國南部地區。常聽到的種類包含鎧鼴、裸尾犰狳、南美小犰狳、毛犰狳等,今天我們要介紹的是稀有的小鎧鼴。

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小鎧鼴大約手掌大小,非常容易緊張,除非你是科學家,否則請不要輕易嘗試把牠們放在手上。圖片來源|Superina/Paul Vogt

編譯|廖容英

  一般對於犰狳的印象可能是其貌不揚、愛破壞草皮,不過生長在阿根廷沙漠的傳奇生物小鎧鼴可愛多了。小鎧鼴身長大約 5 英寸 (約 12.7 公分),重約 0.25 磅 (約 113 公克),鱗甲是淺粉紅色,底下長著白色的細毛。牠的體型在犰狳中最小,終其一生都在挖地道,以無脊椎動物與植物為食。

  我們對小鎧鼴所知非常少,根據阿根廷國家科技研究會保育生物學家瑪麗耶拉.蘇博瑞那 (Mariella Superina) 的說法,她在小鎧鼴的棲息地研究了 13 年,從來沒有在野外看到牠,當地人也不知道該怎麼找,她能看到的只有受傷被送來、或是從豢養飼主手中救出來的個體。

  小鎧鼴鱗甲的粉紅色其實是底下血管的顏色,牠的鱗甲跟其他犰狳不同:其他犰狳的很厚實,與身體相連,小鎧鼴的比較薄,與脊椎之間隔著一層膜。薄薄的鱗甲能幫助體內熱循環,在不同的溫度有不同色調,顯示血流量增加或減少。或許你會覺得奇怪:粉紅色是適合沙漠的保護色嗎?小鎧鼴其實很少出現在地面上,牠們已經非常適應地底的環境,前肢特化專門用於挖掘,在平面上行走都有困難。牠的尾巴則扮演「第五隻腳」的功能,末端是平的,能夠平衡身體,也能撥開挖出的土堆,騰出空間。 繼續閱讀 »

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【活動快訊|達人學苑暨創新創業大師講座】展望高等教育永續在地產業人才需求(臺北場)

台北場1  高等教育(Higher Education)是培育產業所需人才的溫床,當今多數產業逐漸轉向追求跨領域人才,以期達成企業之永續發展的目標。如何於高等教育環境中培育跨領域創新人才,並使之具備問題解決導向(problem-solving oriented)之創新能力,成為台灣高等教育刻不容緩的重要課題。

  由教育部主辦,國立東華大學藝術創意產業學系與達人學苑合辦的「創新創業暨達人學苑大師講座」講座,活動主軸定為「展望高等教育,永續在地產業人才需求」,特別應請多位傑出的學界與業界人士針對產業與學科進行對話分享。

 

活動時間:2014/4/11 9:00報到暨茶會
活動地點:國立臺灣大學 化學系 潘貫講堂
活動對象:不限科系學生與對跨領域科際對談具有興趣者
相關訊息:http://shs.ntu.edu.tw/shs/
聯絡電話:達人學苑 黃小姐 03-8632656
指導單位:教育部資訊及科技教育司、科學人文跨科際計畫、高等教育司大學校院創新創業紮根計畫
主辦單位:國立東華大學、科學人文跨科際人才培育計畫達人學苑
協辦單位:科學人文跨科際人才培育計畫推動辦公室、科學人文跨科際人才培育計畫數位平臺

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【人物專訪】地形溯源 人類活動的舞台 生態的棲地 /林俊全老師專訪

■本期探索講座第三講,臺灣大學地理環境資源學系的林俊全教授將帶我們由「地形」的角度來探索這塊土地。與地質、生態、人文等學門看似息息相關,又各有所長,「地形」這個學門有什麼特殊之處呢?

採訪/撰文|李宛儒
攝影|黃道佐

1020814-800-600x400「地形」——結合不同知識的觀點

  人類活動與地形的演化是互動的過程,林俊全老師舉了海水面上升的例子:海平面上升,多少土地會被覆蓋?是不是人類能接受的?我們在海岸地帶該如何調適以因應變遷?這些行為又如何回頭影響地景變化……這些都是地形學所探討的課題。

  地球科學探討的是關於地球的各種知識,然而對於人類如何在地球上活動的課題,我們必須要做更深入的探討,這就是地理;地質學看的是地球演化的歷史,加上氣候變遷、人類活動,於是有了地形;種種自然與人文的特色加起來,就形成了所謂的地景。與其他學門很大的差別,即是地形引入空間,讓我們看視地球上人類活動的角度更加寬廣。

  結合地球科學、地質、歷史與人類活動等不同領域知識,地形學是跨學科的整合,這也是林俊全老師認為很有趣的部分:「自然環境如何演變、人類如何適應,我們都有機會去瞭解。」老師也分享了對跨學科整合的想法:在現代社會,一個學門若要讓其他人瞭解它的用途,勢必要經過跨學科整合的過程。一個學門碰到的問題,說不定以其他學門的觀點來看,是很容易解決的。「像我們今天做探索系列的演講,也是在扮演跨學科整合的角色。」 繼續閱讀 »

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【人物專訪】用地質科學來經營,愛家鄉的心╱訪陳文山教授

 ■本次應劉益昌老師之邀,台大地質系的陳老師會為探索講座的參與朋友們帶來一系列,台灣這塊寶島──在這萬年的歲月當中──的海陸變化。

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採訪/撰文|石阜
攝影|黃道佐

  在野外的山路上,對河川溪流無比熟悉、聽遍啁啾鳥語蟲鳴唧唧、飽參每一掊土的氣息與每一個地方文化的芳馥,並且深怕你我不甚清楚,毫不厭煩的願意一再解釋這裡的礦物組成、那裡的地形特色,何處的水文充滿了研究價值,何地的工業儼然已經侵犯了生態平衡……甚至,當地球上任何一處天搖地動,足以具備新聞價值之時,媒體不一定會先想到中央氣象局的地震測報中心,但一定會先採訪這一位為寶島書寫履歷表、不遺餘力的地質學家──陳文山老師。

  本次應劉益昌老師之邀,台大地質系的陳老師會為探索講座的參與朋友們帶來一系列,台灣這塊寶島──在這萬年的歲月當中──的海陸變化。光陰荏苒、滄海桑田,在寶島上有「人」出現,其事出乃必有其因:靜靜沉睡在台東八仙洞的那些刮削器、刀器,是至少兩萬七千年前的長濱人日常生活的紀錄,他們是舊時器時代的人們,生物上與當今的我們沒有什麼不同,但在那個時間點,眾所周知的舊時器時代,讀者可知道台灣海峽根本就並不存在? 繼續閱讀 »

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【科學大人物】法拉第不為人知的一面(三):皇家研究院與法拉第

第三回  皇家研究院與法拉第

■皇家研究院是法拉第活躍的舞台。戴維提升了皇家研究院的名聲,而且因為他的賞識法拉第終於能踏出做為科學家的第一步。儘管法拉第和恩師戴維之間時有摩擦,他仍然逐漸展露頭角。

作者|竹内敬人(東京大學名譽教授,神奈川大學名譽教授)
編譯|黃郁珊(東京大學理學博士)

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皇家研究院的外觀 (1838年,Thomas Shepherd繪)

皇家研究院的創設

  因為冠上了「皇家」兩字,皇家研究院*1(正式名稱為大英帝國皇家研究院)字面看來是個國立機構,然而這不過是表示王室和國家承認這個機構的創立和存續而已。事實上皇家研究院是以一個純私人機構起家的。

  做為一個和科學有關的機構,1660年創立(其起源更早)的皇家科學院*2是英國最古老的學會,也是全世界現存這類學會之中最古老的一個。現在只有一流的科學家才能成為皇家科學院的院士(FRS) *3,但是在18世紀末,皇家科學院實際上是倫敦的社交俱樂部。大多數的 FRS 是海軍部的相關人士,或是地主階級的人士,他們對自然科學及其應用幾乎都沒有興趣。

  侖福特伯爵及班傑明.湯姆生(Benjamin Thompson)*4等人認為這樣下去不行,於是在獲得皇家科學院院長邦克的支持,之後在1799年以「傳播 (科學) 知識,促進有用機械的發明和改進,並藉由哲學的*5(科學的) 演講和實驗教導人們將科學應用在日常生活中」為宗旨,創立了皇家研究院。 繼續閱讀 »

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【化學技術】重現雷諾瓦畫作鮮活原色

■雷諾瓦是19世紀法國著名的印象派畫家。日前科學家已鑑定出他的畫作《里歐.克拉皮森夫人》背景的紅色其實不是世人現在所見的鐵鏽色,而是更鮮豔的紅色。

作者|Emma Stoye
編譯|高英哲

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《里歐克拉皮森夫人》。左邊是現今可見的畫作,右邊則是還原後的樣貌。

  隨著時光流逝,名家畫作的染料可能會褪色,不復昔日光彩。不過多虧現代科技所賜,我們有機會一睹名畫當年的色彩。美國西北大學科學家理查.范都奈 (Richard Van Duyne) 利用表面強化拉曼光譜 (Surface Enhanced Raman spectroscopy, SERS) ,鑑定出雷諾瓦畫作《里歐.克拉皮森夫人》 (Madame Leon Clapisson) 背景所用的紅色染料,在常年受到光線曝照之下的褪色程度,並且以數位方式加以還原。

  這張人像畫繪於 1883 年,時至今日畫中人物的背景顯得暗沈灰撲。不過當芝加哥藝術學院的人著手進行這張畫作的保存工作時,卻發現畫框邊緣留下一條顏色比較鮮活的狹長帶狀紅色,在畫框保護之下沒有褪色。這使得研究團隊得以取得原始畫作的染料樣本。 繼續閱讀 »

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【醫學新知】科學家逐步揭開口腔中生物的謎團

■科學家拼湊12種細胞的DNA片段,完成健康人體口腔中一種細菌的基因組定序。

編譯|劉賢哲

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究竟是什麼細菌讓你得牙周病?

  科學家取得部分「生物暗物質」的新資料後,印證一種極相似細菌的基因,是導致嚴重牙齦疾病的元凶。為什麼把口腔中的細菌比喻成暗物質?人類口腔中有60%的細菌無法在實驗室培養,剛完成定序的Tannerella BU063也是如此,所以它的基因組成為人體微生物基因組研究計劃(Human Microbiome Project,簡稱HMP)亟欲取得的「頭號目標」。

  BU063與造成牙周病的Tannerella forsythia十分相似,但本研究發現兩者基因組成差異達44%,因此BU063缺乏、但forsythia擁有的基因,將成為日後研究的重點。俄亥俄州立大學(Ohio State University)口腔生物科學研究助理教授暨本研究第一作者柯立夫.畢爾(Clifford Beall)表示:「牙周病患部周圍的細菌與forsythia都有我們要找的基因,但BU063卻沒有。造成牙周病的細菌含有一種特殊的基因複合體,可能與致病能力有關。」

  如果牙齦發炎或感染的情況非常廣泛,損壞支撐牙齒的構造,就會造成牙周病。牙周病常見的治療方法包括深層洗牙或進行手術,移除感染的牙周袋,但因為多種細菌會導致牙周病,所以抗生素無法有效治療。 繼續閱讀 »

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【專題報導】大霹靂是真的!宇宙暴脹理論獲得觀測實證

■南極 BICEP2 研究團隊偵測到重力波,證實了史丹佛大學物理學家安德烈.林德 (Andrei Linde) 所提出的宇宙暴脹理論。

編譯|高英哲

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  我們身處的這個宇宙,是在將近 140 億年前,一場驚天動地的「大霹靂」當中產生的——我們都聽過這個說法,它的正式名稱叫做「宇宙暴脹理論」,直到幾天前都還純屬理論。不過現在情況已經有所改變了:負責觀測宇宙微波背景輻射的「宇宙泛星系偏振背景成像二代」 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2, BICEP2) 研究團隊,在 3 月 17 日宣佈他們首度得到重力波的影像,可做為支持宇宙暴脹理論的直接證據。

  宇宙微波背景輻射是大霹靂殘留下來的微弱餘暉,天文學家藉由觀測其微小波動,可以獲得關於早期宇宙的些許線索;比方說在天際測得微小的溫度差,就能顯示出宇宙的哪些部分比較密實,最終會凝聚成銀河系或星團。由於宇宙微波背景輻射是一種光,它就具有光的一切特性,其中也包含偏振在內。太陽光在穿越地球大氣時會散射並產生偏振,這就是為何經過偏振處理的太陽眼鏡,能夠減少眩光的原因。太空中的宇宙微波背景輻射,同樣會受到原子跟電子的影響產生散射,從而發生偏振現象。 繼續閱讀 »

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【天文物理】愛因斯坦原來曾經這樣想

■大名鼎鼎的愛因斯坦在1931年就有穩恆態宇宙的想法。

作者|Davide Castelvecchi
編譯|陳冠吟

AFBFEEEB-EDF5-4115-B5F0E327E783DCF3_article  宇宙的起源一直是科學家欲解的謎,其中有「大爆炸理論」(Big Bang theory)和「穩恆態宇宙論」(steady state theory)兩種。在1920年代,美國天文學家愛德溫‧哈伯(Edwin Hubble)發現遠處的星體總是遠離地球而去,且宇宙不斷在擴大,這就是大爆炸理論。照這個理論來說,宇宙一開始應該是一個密度非常高的原生湯(primordial broth)。不過,在1940年代晚期,弗雷德‧霍伊爾則認為宇宙會持續擴張,但保持在一定密度,新的物質不斷地加進來,形成銀河和星球。霍伊爾的宇宙是無窮大的,所以不會因新物質而擴大,宇宙保持在穩恆態(steady state)。

  但,這跟愛因斯坦有什麼關係呢?

  最近,愛爾蘭瓦特福技術學院(Waterford Institute of Technology)的物理學家可馬‧歐萊法(Cormac O’Raifeartaigh)發現,愛因斯坦檔案館(Albert Einstein Archives)中,某張原本被認為是另一個理論的手稿,證明愛因斯坦在1931年就已有和霍伊爾類似的想法。這段手稿的意思為:「為了保持一定密度,新的粒子物質必須不斷成形」歐萊法和同事對這項發現大為驚訝,已將這段手稿上的德文翻譯成英文,張貼在arXiv 預印本文獻庫(C. O’Raifeartaigh et al. Preprint at http://arxiv.org/abs/1402.0132; 2014),也把研究結果投到歐洲物理期刊(European Physical Journal)上。

  這張手稿放在檔案館已有數十年之久,卻沒人注意到這張紙上記錄了愛因斯坦曾經對宇宙爆炸論持有不同的看法。 繼續閱讀 »

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【演講活動】世紀大發現~~大霹靂的回音 科普演講

■4/2讓我們一起來探索宇宙奧妙,【世紀大發現~~大霹靂的回音】科普演講,邀請臺灣科學家(史丹佛大學郭兆林教授)進行精采講座,歡迎踴躍報名~~

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時間:103年4月2日(三) 下午 2:20-3:30
地點:臺大物理暨凝態館204室國際會議廳、1樓大教室開放連線現場實況
主辦:國立臺灣大學
講題:大霹靂的回音
講者:史丹佛大學郭兆林教授

  1994年及1996年在臺大物理系獲得學士與碩士學位,2003年在加州大學柏克萊分校獲得物理博士學位,目前任職史丹佛大學的郭兆林教授預定103年4月2日(三)14:20於臺大物理暨凝態館 204 室國際會議廳舉辦一場科普演講。

  郭兆林教授自2008年起任職於史丹佛大學物理系及SLAC,和本校物理系暨天文物理所的吳俊輝教授在宇宙學研究上有長期的合作關係,預定於今年四月至六月間至本校擔任吳教授的訪問學者。

  今年美東時間3月17日中午,BICEP2研究團隊在美國哈佛-史密松尼恩天文物理中心召開記者會,宣布偵測到來自宇宙暴脹(Cosmic Inflation)的直接證據。郭兆林教授以及該計畫的其它領導人在記者會上展示了史上第一個由重力波所遺留下來的影像,被喻為大霹靂之初所留下來的震波。該項重大發現同時也對近代物理的兩大領域量子力學及廣義相對論,提供了彼此相互關聯的強力證據。

  暴脹理論一般公認最早是由Guth和Linde於七零年代末期提出,而此次BICEP2觀測研究計畫的四位領導人為Kovac、Pryke、Bock以及郭兆林教授。其中,郭教授為唯一的臺灣籍人士,位在南極的BICEP2計畫中,郭教授主要負責設計偵測器,配合超導系統能夠偵測到來自宇宙初生時大約只有千萬分之一度C變化的微弱訊號,稱為宇宙微波背景的原生B模偏振,那是在宇宙初生不到一兆兆兆分之一秒時因暴脹(一種宇宙加速膨脹的過程)所產生之重力波所遺留下來的訊號,因此該偵測器對於整體望遠鏡的運作而言其重要性就如同人的心臟一般。

  國際上的類似計畫有十多個,BICEP2的首次成功不但讓人類在建構宇宙演化藍圖的觀測驗證中得以補上一大塊遺漏的拼圖,並且為重力波的找尋提供了有史以來唯一的證據,讓相對論、量子論、以及二者的關聯性等驗證得以更加完備。

活動連絡電話:02-33663891

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【CASE藝廊】來自地獄?拍攝印尼火山的藍色熔硫火焰

■位於印尼東爪哇的伊真火山 (Kawah Ijen),最著名的地方就是火山口有個 200 米深的硫酸湖,於日間被燃燒時,這些熔硫會呈現紅色,但在夜晚時,藍色的火焰就會顯現出來,看起來就像異空間的物質,甚至仿如地獄的影像。攝影師 Olivier Grunewald 親赴現場,拍下一系列照片,既華麗,亦恐怖。

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