【摺紙專欄】淺談摺紙數學與機構

文・圖/ 臺北科技大學機械工程學系副教授 王金樹 摺紙是簡單易學的空間藝術表現形式之一,欣逢國立歷史博物館展覽 More »

【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 »

 

【人物專訪】研究之道,殊途同歸,一致百慮── 訪陳啟明老師

●6/4 陳啟明老師主講:「混沌的年代,混沌的經濟」點此報名

IMG_9426撰文|高英哲
攝影|黃道佐

雖然我們打開陳啟明老師的簡介,會認為他的本行是物理學,實際上陳老師一直都在做跨領域研究。從在學時研究粒子物理跟固態物理,後來在生物物理學跟腦神經科學下了很多功夫,也涉足資訊科學裡的圖書館學應用,以至於財務金融系統研究,陳老師的研究領域似乎包山包海,馳騁無疆。不過對陳老師來說,這其實是「吾道一以貫之」,他感興趣的是他的研究方法,適合應用在哪些領域。人們將這個世界的學問劃分出許多學門,但它們彼此之間其實有很多共通之處,不需要拘泥一格。

經濟學與物理學的關係正是如此。古典經濟學處理系統的思考模式,跟牛頓力學的世界觀如出一轍,只不過有一個大約兩百年左右的時間落差,這點在個體經濟學上尤其明顯;後來的凱因斯經濟學,有很多關鍵性的觀念,取材自當時方興未艾的統計力學跟量子力學。尤金.法瑪 (Eugene Fama) 在 1970 年提出的效率市場假說,他的立論基礎同樣來自於物理學中的隨機理論。各學門之間彼此借鏡參考,是相當稀鬆平常的事。

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【周四植物秀】含羞草會學習?

■動物可以透過反覆練習來學會一項技能,植物是否也有學習的能力呢?

含羞草。圖片來源:wiki

含羞草。圖片來源:wiki

撰文|葉綠舒

要測試植物是否能學習,首先就會遇到一個問題:如何建立一個系統證明植物會學習。畢竟植物不是動物,身為動物的我們,要教導植物某一件事或許不難,但是要如何幫植物「考試」、確定它已經會了,這部分可真的不簡單。

●含羞草的「大怒神」實驗
來自澳洲的研究團隊,決定以含羞草(Mimosa pudica,the sensitive plant)為樣本進行測試。研究團隊做了一個植物的「大怒神」系統,可以讓含羞草在相同的短時間內往下垂直掉落15公分。當含羞草坐完「大怒神」以後,它的葉子會閉合一段時間再慢慢打開;等到它的葉子完全打開以後的5-10秒,再讓它坐一次「大怒神」。

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【探索15-5】螢火蟲的數學習題:同步現象的過去、現在、未來

icools@flickr.com

©icools@flickr.com

講師|交通大學應用數學系 莊重教授
撰文|
沈君宜

●「同步現象」有多熱門?無所不在的同步現象
在Google Search上,最常見的英文字 “the” 可以見到 \ 10^{10} 數量級個條目;synchronization (同步)這個字,竟然也有 \ 10^{7} 條,和 quantum mechanics(量子力學)及知名球星Stephen Curry 位列同等級;甚至 general relativity(廣義相對論)和 Jeremy Lin(林書豪)都得甘拜下風。同步現象之所以如此眾所矚目,不難想像它是跨領域、跨尺度的。舉凡數學、物理、化學、生物、天文等自然科學領域,乃至工程、經濟、社會學,都少不了它參一腳;尺度更是橫跨奈米到天體,大小通吃。 “Pervasive, ubiquitous, and omnipresent.” 恰可為同步現象下註腳。

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【繽紛生態】孔雀開屏之舞

Photo credit: NIHAL JABIN,CC BY-SA 3.0

Photo credit: NIHAL JABIN,CC BY-SA 3.0

撰文|黃貞祥

孔雀羽毛色彩斑斕多彩,雄孔雀在求偶過程中跳的開屏舞,連人類都會著迷。達爾文對雄孔雀炫麗的裝飾性羽毛感到困惑,因為那些羽毛似乎不利生存,於是他苦思後,提出了性擇理論來解釋。

加拿大英屬哥倫比亞大學的動物學家Roslyn Dakin和美國哈弗福德學院的生物物理學家Suzanne Amandor Kane等人也對孔雀羽毛著迷,他們利用高速攝影機在美國加州洛杉磯的植物園,對14隻孔雀快速顫動羽毛吸引配偶的行為進行了深入研究。

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【創新科技】奈米機器人潔淨鉛汙染水源

■一個由石墨烯氧化物、鎳及鉑製成的奈米機器人能自動清潔水中鉛離子。

Credit: Vilela, et al. ©2016 American Chemical Society

Credit: Vilela, et al. ©2016 American Chemical Society

撰文|方程毅

2016年初美國密西根州(Michigan State)的佛林特鎮爆發鉛水事件,引起軒然大波。事發的佛林特鎮曾經是通用汽車的生產重鎮,但隨著美國汽車業的衰敗,整個城市漸漸沒落。人口減少、基礎建設老舊外加預算緊縮,政府決定將其供水由底特律改為抽取休倫湖湖水。新管線尚未來得及鋪設,舊合約又到期的情況下只好先抽取佛林特河水應急,但,這河水有毒!

於是佛林特鎮的居民就在不知情的情況下被迫喝鉛水長達18個月之久。雖然這件事本質上是政經問題,但也凸顯了重金屬水汙染的衝擊。如何有效去除水中像鉛這樣的重金屬離子一直是個值得探究的議題。來自德國 Max Planck 智慧系統研究中心 (Max-Planck Institute for Intelligent Systems)、西班牙加泰隆尼亞生物工程學研究所 (Institute for Bioengineering of Catalonia(IBEC))以及新加坡南洋理工大學 (Nanyang Technological University) 共同研發出一種自驅動奈米機器人可有效去除鉛汙染,並發表在 Nano Letters 期刊上。

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【物理世界】究竟有多「量子」?簡介量子失諧

■我們能不能有個數字說明一個問題有多「量子」呢?

Photo credit: Mile Gu, the Quantum and Complexity Sciences Initiative, quantumcomplexity.org

Photo credit: Mile Gu, the Quantum and Complexity Sciences Initiative, quantumcomplexity.org

撰文|蕭維翰

前哈佛大學教授 Sidney Coleman 曾說:「人們會覺得量子現象很奇怪,是因為大家總是喜歡用古典物理去思考量子行為。」然而,這好像不能怪罪大家,畢竟 Coleman 也曾在課堂上說量子力學的困難點在於:相較於古典物理中已被解決的例題數量,人們所清楚的量子系統依舊是太稀少了,導致大多數的人依舊會下意識地區分「量子」與「古典」。

也的確,我們的生活的表象一切都太「古典」了。一個衍生的問題就是,我們能不能有個數字說明一個問題有多「量子」呢?

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【基因解密】你今天睡飽了嗎?

■一夜好眠還是一夜難眠,往往左右隔天起床時的心情好壞。睡眠品質跟情緒之間的關係,是巧合、還是真有因果關聯?

睡美人。圖片來源:維基百科

睡美人。圖片來源:維基百科

撰文|駱宛琳

英文裡有句俗諺我一直很喜歡:「Sleep solves everything」。「一覺天下無難事」睡眠品質與情緒之間的關聯一直是很討喜的研究課題,不僅跟每個人都息息相關,在醫療臨床上更像是難兄難弟。被憂鬱症或是躁鬱症所困擾的人,通常也有睡眠失調的困擾 。在高緯度的國家,有些人會在秋冬季節變換時,因為愈來愈短的日照出現季節性憂鬱症狀。需要常常上夜班而迫使日夜顛倒的工作形態,也被發現是重度憂鬱症的危險因子之一。

睡眠與情緒之間的關聯是雞生蛋、蛋生雞,還是中間有紅娘牽線讓彼此交相賊?一直以來,有一些基因被發現跟重度憂鬱症與季節性憂鬱症等情緒失調有顯著關聯。但是確切的因果關係與背後機轉,仍是一團迷霧。最近美國加州大學舊金山分校傅英惠教授(Ying-Hui Fu)所帶領的研究團隊,在《美國國家科學院院刊》上發表的一篇新研究,為睡眠與情緒的關聯提供了一個可能的分子機轉機制。

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【繽紛生態】霞櫻的黑熊便車

亞洲黑熊。圖片來源:Wiki

亞洲黑熊。圖片來源:Wiki

撰文|葉綠舒

全球暖化已經成了地球上所有生物的大考驗。動物可以遷徙,往高緯度(latitudinally)或高海拔(altitudinally)移動;但是不能移動的植物要怎麼辦呢?

雖然植物不能移動,但是種子可以經由水力、風力與動物的散播,前往遠處。不過,可以藉風散播的植物種子,或許可以乘風往高緯度或高海拔移動(只要風向對的話)。水力就要看河流、洋流的方向了。運氣好,可以往高緯度移動;運氣不好,就只能往低緯度與低海拔地區移動了。至於藉由動物移動的種子們,又怎麼能控制動物移動的方向呢?

來自日本的研究團隊,以當地的本土植物霞櫻(Prunus verecunda)作為研究標的,在2010-2013年於日本中部研究亞洲黑熊(Asiatic black bear,Ursus thibetanus)與日本貂(Japanese martens,Martes melampus)糞便裡面的霞櫻種子,發現這兩種動物會在春夏兩季將霞櫻的種子帶往山頂。由亞洲黑熊帶上去的佔八成,其餘則由日本貂來達成。

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【人物專訪】走著走著,花就開了──訪陳志強老師

●5/28 陳志強教授主講:「心臟和大腦中的有序和混沌」點此報名

IMG_9682採訪|楊于葳
攝影|黃道佐

世界的腳步太快,快到我們還沒有任何意識,就已經老了!儘管我們努力的充實自己,讓計畫趕上變化,都追不上時光的速度。而那些突如其來的事物、挑戰,往往成為人生中重要的轉捩點。在一個炎熱的午後,我們來到位於臺北市南港區的中央研究院物理研究所,拜訪本期講座第七講講者陳志強老師。

●意外的旅途
老師是香港人,於香港島東區的北角長大。民國77年老師來到臺灣,當時的臺灣和香港的薪水其實差異不大,香港的薪水大約是臺灣的一倍,而臺灣的薪水是韓國的一倍。時至今日,香港的薪水已漲為臺灣的四倍之多,而韓國也變為臺灣的一倍。老師告訴我們,香港的房子很貴,20多坪的房屋,換算成台幣大概需要兩千萬之多,以臺灣的薪水支撐龐大的房屋價格令人有相當大的壓力,所以老師才會對我們說:「回不去了」。

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【科學短消息】老而不衰的秘密

■科學家定序並分析了百位健康的老人基因體,試圖尋找出他們老而不衰的遺傳之道。

Erikson, GA et al. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2016.03.022

Erikson, GA et al. Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2016.03.022

撰文|黃貞祥

美國斯克里普斯轉譯科學研究所的心臟病學家Eric Topol表示,這個研究最困難之處,就是找到年過八十,可是卻未受到自體免疫疾病、血栓、癌症、糖尿病、健忘、心臟病、腎臟病、中風等困擾的老人。他們從2007年起就在美國和其他國家的安養機構尋找未曾成為藥罐的樂齡人士,他們因為太健康所以不會出現在醫院裡。

他們想要知道這些老而不衰的樂齡人士,究竟是先天基因優良,還是後天醫療的介入,如藥物控制血壓和膽固醇。他們找到了1,400位老而不衰的樂齡人士,並把美國英若華轉譯醫學研究所收集的1,507年成人遺傳資料當對照組。排除了種族和血緣等因素,他們總共定序並分析了511位樂齡人士基因體,並將686位對照組成人當作一般族群作比較。

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