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探索基礎科學系列第30期:民生產業科技路
四萬年前,人類為求遮風避雨建造草棚,而後疊石架屋建築居所。
三萬年前,人類為求蔽體抽麻織布,開始紡織衣物。
一萬年前,人類疲於追捕獵物,在世界各地開始畜牧牲畜。
近萬年前或更早,或許來自衣物的靈感,人類腳下出現第一雙鞋。
近六千年前,人類拋下沈重的石器,開始煉銅成皿、而後鑄鐵為器。
一個又一個世紀更迭,這些歷史悠久的民生技術在工匠師徒之間傳承,到了工業革命以後,又在動力機械的協助下,成為大規模的民生產業。
在過去,累積了千百年技藝的工匠深知民生技術之其然,但未必知其所以然。到了今天,歷史悠久的民生產業早已不再只能依賴工匠的老技術和經驗,更藉著深入研究的科學成果,錘煉出一代又一代的嶄新面貌,隨著時代更迭不斷轉型,以創新來應對持續改變的市場需求與社會。
在臺灣,縱使近年來我們注目半導體產業,但請別忘了是持續更堅韌發展的民生產業這半世紀以來忠實的陪伴,承載常民生活的需求與悲歡。
本期探索基礎科學系列講座,讓我們把目光聚焦民生產業,細看它們在臺灣半世紀以來的淬鍊,探索它們在科學與技術上多年耕耘的成果,期望它們在未來的永續社會中繼續創新與突破,恆久且溫柔地豐厚我們的生活。
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探索基礎科學系列第29期:The New Ocean——太空時代再起
你,仰望過星空嗎?
四百年前,伽利略透過望遠鏡看向星空,引領人類以嶄新的方式認識宇宙,帶來的不只是知識,更多的是理解這個世界的感動。然而,人類並不滿足於以管窺天的喜悅,更要親自到太空中見証宇宙的遼闊。
七〇年代中期至今,衛星科技蓬勃發展,人類發射了一枚又一枚的人造衛星,也將幾座無人太空船送往太陽系外,但對於派遣太空人再度登月,甚至跨足其他星體卻略顯意興闌珊。
沉寂多年之後,第二波太空時代終於隱隱到來。各式太空探測器的應用成真,就連太空旅行這樣的產業商機也略具雛形。引領這一波太空浪潮,以及席捲全球的探月活動,不僅要讓人類再次站上月球的土地,更懷抱未來造訪火星的雄心壯志,要將人類的足跡推向前所未有的領域。
我們所在的臺灣,也已經以關鍵電子零組件製造的強項在當今太空時代中成為不可或缺的一員。順應整個世界潮流,國家太空中心在今年正式升格,也讓台灣走入太空發展的新篇章。
宇宙有沒有盡頭?無論我們能否回答這個亙古的探問,我們每一個人都將面臨太空時代的到來。
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探索基礎科學系列第28期:永續發展的路口
十八世紀末,工業革命之火熊熊燃起,大氣中的二氧化碳濃度也默默地直衝天際,不見盡頭。人類對自然資源需索無度而浪費,總以為地球提供的是無盡盛宴,於是寅吃卯糧年復一年,地球超載日不斷提前,自然資源日益枯竭。
綜觀歷史,氣候劇烈變動總導致社會劇烈動盪甚至分崩離析。用後即丟棄的消費模式再不能繼續,人類社會已走到永續發展的關鍵路口。要繼續推諉卸責,還是正視困難,做出正確的選擇?
2016年,聯合國提出了十七項永續發展指標,希望在2030年前共同解決貧窮、水汙染、氣候變遷、城市永續等問題。為此,聯合國將2022年訂為基礎科學促進永續發展國際年,尤其重視基礎研究如何確保人類健康、克服飢餓、應對氣候變化、保護生物多樣性,以及增進世界和平發展。
本期探索基礎科學系列講座中,將由研究人員向社會大眾展示基礎科學的最新進展,期望政府與社會進一步支持基礎科學的發展,讓人類和自然得以長治久安。
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探索基礎科學系列第27期:驅動台灣社會的輪子
輪,這種工具原來並不存在於大自然中。誠然,有些動物會蜷成球狀而滾動,但沒有哪一種動物長時間藉由滾動作為移動的方式,也沒有哪一種動物在輪上移動。只有人類。
有時,輪子上乘載的也不只是物產與豐饒,更可能是毀滅和災荒。兩次世界大戰中,冰冷的戰輪無情地奪取土地,一如載舟的水洶湧而來,覆滅生機。幸好,戰爭會結束,土地上深陷的車徹,也會重新生出綠意。戰爭裡的煙硝與血淚,入土後都成了後代繁茂的養分。
二戰後的台灣,被命運之輪深深嵌入地緣政治之中,也嵌入了跨國產業供應鏈,成為日益重要的齒輪。半世紀以來,台灣的發展隨著輪子搖搖晃晃地前進。在篳路藍縷之時以拼裝車載運農村物產,而後以腳踏車工業起步,再踏入電動車產業,公共運輸也從火車鐵道奔向捷運高鐵。
時代巨輪不斷前進之時,讓我們在本期探索講座中,一同回溯台灣戰後的車輛發展史。
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2020 AI嘉年華:後疫情時代的AI大爆發
瘟疫在人類歷史中並不罕見。過去我們認為良好的公共衛生與醫療環境是控制大流行的關鍵,但2019年底開始的這波疫情,凸顯了在全球化的世界中,這樣的想法顯得過於天真。
全球化不僅體現在人與貨物的流通上,也促進了思想與文化的密切交流;然而凡事都有一體的兩面:全球化的經濟體系下,進出口貿易受阻連帶如全球糧食供應在內都出現危機,無人能獨善其身;網際網路與社群媒體的興起,使得消息不再受制於少數機構,卻也助長了「另類事實」的猖獗。其中固然有政治、經濟上的因素,但科技所扮演的,除了是那個讓一切成為可能的關鍵,是否尤其——在大數據分析與人工智慧的幫助之下——能為後疫情時代的種種問題提供解方?
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2019 AI嘉年華:當AI成為人的那一天
二十一世紀人工智慧 (AI) 研究已邁入穩健並快速成長的階段,人工智慧被視為未來推動企業數位轉型的關鍵之一,也更深深地影響未來人類社會發展。不論是線上購物時網頁下方自動推薦的商品,或是解鎖手機的人臉辨識,又甚至能陪伴我們的聊天機器人,AI其實早已在我們生活中隨處可見。
假設真的有那麼一天,AI通過了圖靈測試,人類再也無法輕易分辨與我們對話的是人還是機器,我們該如何與它們相處、互動?無異於人的AI又會對這個社會造成什麼影響呢?由「臺大科教中心」與「臺大人工智慧中心」共同舉辦的「2019 AI嘉年華」,在活動的最後邀請到法律、傳播、工程等各界專家學者,以「當AI成為人的那一天:未來世界的人與社會」為題深入對談。
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探索基礎科學系列第26期:人工智慧大未來
當汽車日漸普及時,馬車車夫、養馬人、蹄鐵匠、修蹄師傅就開始失業了。當AI開始展現商用價值,有多少行業、多少從業人員將被AI取代?人類的價值會不會變得無關緊要?
曾經,人類將藝術創作視為動物的獨有特質。現在,AI已經開始寫詩、作曲、畫畫,甚至把人類發展了兩千年的圍棋藝術,遠遠拋在後頭。曾經,人類將仲裁決斷的權力交給法官與陪審團。現在,AI已經能夠解析法律案件仲裁的關鍵,即將協助法官進行決策。
然而,我們無需悲觀。當馬車時代轉換為汽車時代,雖然許多人的工作,卻也讓大城市的交通變得順暢,環境變得乾淨清新。同樣的,AI對於各行各業勢必產生衝擊,但或許也能將人類從一些無趣、沉悶且有害的工作中解放出來,讓生活型態更為健康、自由。
Future of AI, Future of All. 在AI取代我們之前,讓我們一起思考人類社會的未來。
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探索基礎科學系列第25期:妙趣痕聲——聲彩繽紛的STEAM
假如一棵樹在森林裡倒下而無人聽見,它有沒有發出聲音?
當地殼震動時,我們可能聽不見;人的聲帶振動時,我們通常看不見。而科學家可以重現這些波動,並且從中分析物體結構。由此發展出的醫學超音波與水中聲納,拓展我們的視野。當地球上出現第一首歌時,雖然無人聽見,但這首歌依然美妙動聽。許多動物的聲音溝通,都富含情感,而動物的音樂,終於影響了人類的音樂。
音樂的旋律與節奏,讓人如癡如醉;錄音工程與後製,帶來更美妙的聽覺經驗。許多樂器都會產生週期振動,它涉及了非線性物理與頻譜分析,以及心理學中的音高知覺。為什麼一個人能同時唱兩個音高?物理學家費曼為了解開這個謎,踏上最後旅程。而我們的聲音之旅,才剛剛開始。
從地質、生物、物理到數學,從語言、工程、音樂到心理,一切都「妙趣痕聲」!
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探索基礎科學系列第24期:改變歷史的瘟疫
每個人類社會都是歷史的產物,有特定的生活方式、與自然的互動模式,以及因而接觸的微生物病原。經過天擇的鑪捶,每個社會的人都「適應」了那些病原。大規模的急性傳染病,古人叫作瘟疫、大疫,是那些「適應」失靈的結果,不是因為社會自身的動亂,就是外來的病原作祟——通常透過貿易、戰爭。
瘟疫往往發生在關鍵時刻,因而改變歷史。十四世紀中葉的「黑死病西征」對歐洲衝擊巨大:除了生命損失,經濟體系都發生了變化。最戲劇化的例子,莫過於十六世紀上半葉少數西班牙人「征服」中南美洲文明的故事。推測是天花、流感造的孽。現在我們生活在全球化的世界,除了SARS、新冠肺炎等新興疾病的威脅,即使已有有效療法的傳統傳染病似乎也有死灰復燃之勢。
透過回顧一系列曾經深遠改變歷史軌道的瘟疫,本次探索講座希望能幫助身處空前大疫中的我們,想像正在發生的歷史巨變。
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探索基礎科學系列第23期:歪打正著的科學意外
一般人大多以為重大的科學發現都是科學家經過縝密的計劃、仔細的實驗、嚴格的推理、繁瑣的演算而得到的。然而,在科學研究中不乏有大部分是意外、隨機、運氣等非人為所能控制的因素所造成的驚奇。
電磁學中四個實驗,意外電出了正確的電磁理論;X射線及放射線的始料未及,意外在人類社會穿透出翻天覆地的影響;天才物理學家費米驚奇連連的學術生涯,意外引發了科學革命;導電高分子的探索,意外開展了「有機太陽能電池」與「生物感測器」的研究新方向;而沙利竇邁分子和盤尼西林,意外引發人們擔憂的美麗與哀愁;胰島素的問世,意外奠定了整個醫學史的里程碑。
透過介紹這些經典的幸運發現我們可以認知到,科學史上層出不窮的「未知意外」,不僅為科學研究帶來革命與創新,也帶給社會長足進步與變化。
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探索基礎科學系列第22期:多彩繽紛的計算世界
近代科學興起後,發展機械式計算機為人所關注。巴貝奇的差分引擎成就最為突出。布爾的符號式、代數式邏輯系統,奠定了由機械性計算機進化為電腦的可能性。完備的計算機理論基礎在英國數學家圖靈的手中完成,是整合軟硬體於一機的劃時代大發明。他同時釐清計算可能性的終極界限。自此之後,計算機的技術突飛猛進,演變為電子計算機,再向量子計算機推進。從龐大的機組,到個人掌中,再經網絡的聯繫,直上雲端。
計算作為一種科學活動,在當代的應用無遠弗屆。跨尺度觀點的電腦模擬促進了科學上的突破。近年來計算晶片技術爆發性成長,搭配計算數學及演算法日新月異的發展,現在高效能計算可即時處理巨量資料分析與運行快捷的深度學習,使得過去所難以想像的工程及科學應用得以實現。
「計算」已經從處理「數」與「量」的工具性知識,發展成為更廣泛處理訊息與知識的重要科學領域。「計算」的世界是多麼光彩繽紛!
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探索基礎科學系列第21期:元素週期表150周年——化學的革新與進化
聯合國大會於2017年末宣佈2019年為「國際化學元素週期表年 (IYPT)」,彰顯由蘇俄科學家門得列夫 (Mendeleev, 1834-1907) 在1869年的重大發現對全球文明進展的貢獻。
化學元素週期性質的關鍵理論導致了更多新元素的發現,進一步醞釀了二十世紀初期量子力學的革命,不但催化了化學的進步,也間接地對生命科學、地球科學、醫藥、農業和能源等等領域的發展產生重大影響,無怪乎化學元素週期表成為化學最重要的圖騰而為全人類所熟知。
值此元素週期表發現的一百五十週年紀念時刻,讓我們回溯一下這個重要事件的發展軌跡 (Brock, 1993; Hirota, 2016; Hudson, 1992),藉而瞭解早期科學家對於這個複雜世界的摸索,如何成就了現在的發展。元素週期表的發現絕非偶然,而是眾多對未知的科學探討最終導致的結果,門得列夫的卓越洞察力,理出了大自然中奇妙的規律,經過了一百五十年,越發顯示其輝煌的成就。
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探索基礎科學系列第20期:智慧新世界——圖靈所沒有預料到的人工智慧
人工智慧 (Artificial Intelligence, AI) 一詞首度於1955年被提出,在二十一世紀的今天已經普遍被認為是影響未來人類社會發展的關鍵技術。
人工智慧之父圖靈 (Alan Turing) 認為人工智慧可藉由模仿人類智慧,從符號邏輯的推導與知識結合達成,但這個方向的人工智慧並沒有獲得巨大的成功。而進化至今的人工智慧,是建構在以巨量資料和統計為基礎的機器學習與深度學習之上,二十一世紀的人工智慧早已聰明地滲透在你我生活中。
本期探索講座將從機器學習、資料探勘、自然語言處理及電腦視覺重點切入,並重磅推出「AI嘉年華」,深入淺出人工智慧的基礎理論、方法、技術與應用,且看人工智慧將如何翻轉我們的社會。
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探索基礎科學系列第19期:翻轉吧,DNA——雙螺旋65歲生日趴
六十五年前一個美麗的春天早晨,在英國劍橋的卡文迪許研究所,詹姆斯•華生在玩弄紙模型,思考DNA的立體結構,頓悟出鹼基配對的模式。這個關鍵線索讓他和法蘭西斯•克里克解出生物學史上最重要的化學結構——DNA雙螺旋。
雙螺旋成為分子生物學的金鑰匙,揭開了基因的神秘面紗。遺傳基因的訊息竟然就記載在DNA的鹼基序列中。這些鹼基序列編碼各種蛋白質的胺基酸序列,在生物體中執行各種功能。我們每個人的基因體序列就是我們的生命藍圖,關係我們的健康,提供個人化醫療的新局面。此外,DNA還會進一步營造新的變身,讓生命展現更豐盛的功能,像是给自已穿上不同的戲裝,扮演不同的角色。在這些過程中,DNA還要不時維護自己的結構,保持資訊的完整,甚至還設法記錄後天的經驗,遺傳给下一代。這一期的探索科學講座,要帶著大家來發掘DNA王國的秘密,以及它繼續帶给我們的衝擊與挑戰。
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探索基礎科學系列第18期:航向太空深處——太陽系的探險之旅
1927年比利時天文學家勒梅特提出「宇宙是宇宙蛋爆炸形成的!」,兩年後哈伯先生用他的望遠鏡提出了重要證據,一系列精采的星際探索之旅就此展開。
地球與月亮間幾十億年來千絲萬縷的關聯仍述說未盡。太陽系內除了地球之外,還有其他三顆類地行星,為何我們總對火星情有獨鍾?人類在1997年發射第一艘進入土星軌道的太空船-卡西尼號,追隨土星二十年後,在今年畫下了美麗句號。看似靜謐的宇宙,隨時都在發生碰撞事件,碰撞造就了太陽、行星與衛星,促成了生物發展,但也導致多次大滅絕。
我們幸福地生活在太空時代,邁出堅定步伐航向未知,過去十年在三千光年的短短距離內,已找到四千多個系外行星,充滿千奇百怪的驚奇旅程處處都是動人心魄、發人深省的故事。
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探索基礎科學系列第17期:心靈黑洞——意識的奧祕
心靈與意識從何而來?我們真的有自由意志嗎?感覺與知覺經驗如何在大腦中產生?我們為什麼會有錯覺?人工智慧也能有自我意識嗎?
自古以來人類就對自我的意識經驗充滿好奇,「心靈」與「意識」更是近來科幻電影常用的題材,對於社會大眾具有獨特的吸引力。過去總是由哲學家主導辯論的意識研究。到了二十一世紀,已被科學界承認為嚴格的科學,經由哲學進入科學的領域,成為心理學、腦科學、精神醫學等爭相研究的熱門主題。
本期講座主題圍繞「意識研究」,由八位來自不同專業領域的學者帶領讀者們認識這門與生活息息相關的當代顯學。這是一場心靈的饗宴,也是一段自我瞭解的旅程,讓我們一同來探討《心靈黑洞——意識的奧秘》吧!
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探索基礎科學系列第16期:命孕交響曲的四大樂章
胚胎為何能夠求同存異,生出個個不同但又不會生成「異種」的後代?是什麼決定「眼高於頂」、「三頭六臂」這些事情,永遠不會真正發生?為何我們身體有些部位可以再生,有些卻甚至連移植都很困難?「生命」是宇宙間渾然天成的極致,然而許多我們習以為常,視之為理所當然的現象,其背後的原理複雜奧妙,有時甚至神祕難解。
探索第16期 以「發生、錯生、重生與再生」四大主軸,帶您一覽生命領域中,令人驚奇的種種層面。首先我們從精卵結合的「發生」開始,探討胚胎的發育過程,說明現代生物學對此有何見解;緊接著順勢討論「錯生」,也就是自古以來人類始終很在意的先天性缺損現象,檢視其現今概況與發展。
人人聞之色變的癌症就生理學看來,不過就是體內某種高度演化的細胞不斷迅速「重生」,我們能否從這個角度切入,找到致癌機制並加以預防?至於人體無法「再生」的部位,我們透過移植嘗試解決問題,醫生們又是如何調節棘手的免疫反應?
打從生命孕化的那一刻起,就充滿了各種驚奇,同時也產生了各種問題。在經過「命孕交響曲」的洗禮後,你會發現生命就是一場奮鬥,而生命科學或許就是一本指點迷津的攻略本。
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探索基礎科學系列第15期:秩序與複雜的華爾滋
我們幾乎每個人都聽說過「蝴蝶效應」,但是對於蝴蝶效應背後的混沌理論,你有多少了解呢?花豹身上看似渾然天成的斑紋,為什麼可以用混沌理論的碎形加以計算?甚至我們從來不問它為什麼每天都能保持規律跳動的心臟,原來竟也得歸功於混沌同步現象?
混沌理論就如同大多數的應用數學一樣,起源於實際應用上的需要。這次的探索講座,將以天體力學的發展做為引子,帶出混沌理論的發展脈絡;緊接著從簡單如中學生都學過的二次多項式出發,以至於描述蝴蝶效應的勞倫茲方程式等等,就數學的角度探討混沌理論。在後續的講次中,還會就生物、物理、經濟等各個領域,探究演化論的深層機制,混沌同步的商業應用、亂中有序的微粒電漿、心臟與大腦如何在有序跟失序間取得平衡、以及黑天鵝滿天飛的混沌經濟學年代。
混沌理論是個新奇有趣,但是經常一如其名,在討論中被含混帶過的新領域。透過本次的探索講座,不但可增進你對於混沌理論的了解,你更會發現混沌理論早已跳脫科普的範疇,深入你我生活的各個層面。且讓我們藉此機會,一探混沌理論的奇妙究竟吧!
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探索基礎科學系列第14期:一方程式見宇宙——愛因斯坦方程式100周年
相對論與量子力學,可說是二十世紀的兩大物理學革命,兩者突破了古典物理學的侷限,分別成功詮釋了宏觀宇宙與微觀宇宙的世界。探索講座在 2013 年以「沒人懂的量子世界」為題,一探微妙的量子力學領域;今年適逢廣義相對論發表一百週年,探索講座將再次挑戰艱鉅的任務,引領大家「一方程式見宇宙」,一次八講,搞懂廣義相對論!
廣義相對論是物理學家透過宇宙的質能分佈,鋪陳時空變化的一種方式;既均衡又美麗的愛因斯坦場方程式,描述了宇宙從誕生到消亡的演化歷程,上下四方、古往今來,無所不包。然而廣義相對論並不是完美無缺的,在試誤修正的過程中,理論學家使其更趨近於宇宙的真相;廣義相對論也不是純粹的紙上理論,當天文學家試圖用觀測結果加以驗證時,也發現了廣義相對論有其應用價值。這些曲折奧妙的過程,值得你我來巡禮一番。
本次講座循序漸進,初講提綱挈領,先帶大家一窺廣義相對論的概貌;接下來三講將以重力透鏡等天文觀測結果,說明廣義相對論的實證結果,尋找系外類地行星的實際應用,以及如何藉此認識宇宙的演變。在後續的講次中,也會涉及暗物質與暗能量、黑洞與霍金輻射、量子重力場論等等,較為晦澀難明的主題,並嘗試以數學的形式加以解決。無論你對於廣義相對論有多少認識,相信這次講座都將在你的腦海中,激盪出新的火花。
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探索基礎科學系列第13期:手機幹嘛這麼聰明?
智慧型手機從2007年問世以來,不到十年之間,全球使用的人已近過半。以臺灣而言,依資策會的FIND調查,迄2014年底其使用者已達65.4%,而且約八成用戶出門必定攜帶手機,依賴度堪稱亞太第一。一個裝置能在這麼短的時間普及到這樣多人口,而且依賴度這麼高,在歷史上堪稱空前。
資通訊可說是廿世紀最亮眼的產業,它發展出四大類型產品,包含計算機 (Computers)、通訊 (Communications)、消費電子 (Consumer Electronics)、及內容產業 (Contents),一般以4C來稱呼它。但廿一世紀初,智慧型手機把4C產品整合於一身,在資通訊產業上已經造成翻天覆地的革命。它所領導的典範轉移,對傳統以Wintel馬首是瞻的臺灣PC產業造成絕大衝擊,未來預期也將對社會政治、經濟、文化等各方面,甚至是全體人類文明的發展,造成無比的影響。
如何把4C產品完美地結合在一起,智慧型手機已展現人類科技與工藝的結晶,第十三期探索基礎科學講座推出「手機幹嘛這麼聰明?:SmartPhone Why so Smart」系列講座,邀請九位不同領域的專家學者,從電波、通訊、電子、光電、多媒體、計算機、心理學、及創新創業等面向,共同探索智慧型手機背後的科學,以及如何利用它創造更具創意與希望的未來。
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探索基礎科學系列第12期:現代醫學的興起
生老病死是人生最基本的事實,無一不與醫學有關。而我們對於醫學的想像,總不脫「現代醫學」的窠臼。殊不知在人類醫學史上,現代醫學是非常晚近的產物。因為現代醫學以現代科學為基礎,與傳統中、西醫學皆不同。而現代科學又是最近五百年的產物,直到十九世紀才形成完整體系,成為探索、改造自然與身體的利器。難怪臨床醫學的里程碑,從十九世紀起一一樹立,而集中於廿世紀中葉。廿世紀是現代醫學的世紀。
現代醫學的興起,不只制約了我們對於醫學、甚至對於人生的想像,還創造了棘手的後果:高齡社會。高齡人口的健康問題凸顯了現代醫學的所有弱點,例如不擅於處理多因性疾病(如老化)、為人生平添了艱難的選項(如安樂死)等。
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探索基礎科學系列第11期:臺灣足跡自然與人文溯源
新的千禧年頭十年,英美德三國紛紛展開了檢視自身國族形成的國家形象工程,採用的方式則是電視紀錄片。打頭陣的是2000年的是BBC,推出了十五集的《英國史》,涵蓋的範圍從公元前四千年的史前時代,一直到當代兩次大戰的沉思。而美國的歷史頻道在2010年,由歐巴馬總統推薦推出了十二集的史詩紀錄片《美國 : 我們的故事》,講述了史前早期美洲移民到現代四百年的故事。2011年時,德國的 ZDF公共電視台也推出了至今還在熱映中的《德國人》,從奧托大帝講到鐵血宰相 : 俾斯麥。
在2014年,探索講座第11期將跳脫政治人物紛紛擾的各種共識,以直追前述知名公共電視台的精神,帶來一系列精彩的臺灣溯源,從地質地形、生物學到考古學和人類學的探索,將讓我們抓穩方向感,向著標竿直跑。
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探索基礎科學系列第10期:聽數學與生命對話
進入二十一世紀,爭奪科學聖杯的領域,逐漸從二十世紀獲得許多重大突破的物理學,轉向仍然充滿未解之謎讓人興奮不已的生命科學!但唯一不變的是,獨立於人類經驗之外的數學,都是這兩個領域的根基與發展關鍵!
但作為純粹抽象代表的數學,是如何與實質存在的生物相遇呢?讓人類思想的產物,看似全然脫離現實應用的質數研究為天平的一端,而質樸如液胞形狀與表面張力及幾何的相關性為天平的另一端,我們將各自出發,來回的跳躍逼近,去尋找數學在大自然生態系、個別生命科學與醫學研究各方面,是如何緊密相關和發揮作用。
臺灣大學、師範大學、清華大學與中央研究院的教授與研究員們,將揭開看似飄渺虛無,不食人間煙火的頂尖數學研究,從質數研究、貝索方程、統計與數值分析、到微分與黎曼幾何等,一次次抽象與實質存在的碰撞,將激起我們最遼闊無邊的想像。
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探索基礎科學系列第9期:沒人懂的量子世界
量子力學是微觀描述物質的物理理論,在二十世紀初期與巨觀描述物質的「相對論」一起擴大了人類從原子到宇宙的認識,這是近代物理的兩大支柱,許多分支如凝態物理、核物理學與粒子物理學等,都是以量子力學為基礎。
本系列演講中,臺灣大學與清華大學物理系的教授們,將回顧這一百多年來,普朗克是如何率先由黑體輻射突破,接著愛因斯坦的光電效應接棒,率先引進量子的概念讓人們理解我們是在一個不連續的世界中。而在實驗上,電子的現身與對原子結構的一連串重大實驗發現,都刺激著一代傑出的物理學家在歐洲大陸上既競爭又合作地發展相對應的理論描述次原子世界,進一步推升了量子力學的發展,而量子力學對微觀物質的描述,也進一步推升了原子彈的誕生。
本次探索基礎科學講座,顧問高涌泉、陳義裕與石明豐等教授亦將介紹二次世界大戰後,量子力學與相對論結合的嘗試,進而發展出量子電動力學與量子場論,這讓人們在尋找一個可以描述所有基本作用力的的理論上邁進了一大步! 而在應用層次上,也將介紹以量子力學為基礎發展出的半導體工業讓人類進入資訊年代;而展望未來,應用無窮的量子力學也將帶給人類無法破解的量子密碼與物質的瞬間移動!
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探索基礎科學系列第8期:基因、遺傳與造化
分子生物學是當代生命科學中的顯學。其中,孟德爾定律的再發現、DNA雙螺旋結構和人類基因組定序更是遺傳學20世紀三項最重要的突破。在屆滿〈人類基因組初步序列和分析〉論文發表十年的今日,科學家顯然較過去掌握更多微觀細節的優勢:解析遺傳內涵與機制、追蹤基因的特性與本質、甚者是醫病診斷和生物資訊等新興學門,都有豐碩成果。
然而,隨著研究報導陸續揭示,都讓我們越是讚嘆生命並沒有那麼簡單!綿長的DNA序列彷彿就像是字典,而握有字典的科學家到能看懂經典之間似乎還存在一段距離。
本期探索基礎科學講座特別邀請到臺大醫學院教授楊偉勛醫師擔任顧問,為我們策劃「基因、遺傳與造化」系列講座,在八個周末的科學旅程,從生物化學、人類演化到醫療革新等不同角度,帶領我們遨遊生命的奇幻旅程,以期在基因角度下所審視的生命思維,能奠下更堅實的根基。
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探索基礎科學系列第7期:大腦、演化與學習
人類獨特嗎?
人類確實很獨特。我們會追求夢想,我們會為了道德價值而調整慾望,我們還會為了真相而去建構抽象理論。我們之所以能如此,都是因為大腦的作用。人類的大腦是演化的產物,即使在分子的構造與神經元的數量上只有些許的差異,就足以造成黑猩猩與人類之間無法跨越的鴻溝。 腦科學是二十一世紀的顯學,本期探索基礎科學講座特別邀請到台大醫學院教授謝豐舟醫師擔任顧問,為我們策畫「大腦、演化與學習」系列講座,從生理構造、心智狀態到學習特性,帶你一起深入探索大腦的奧妙。
千百年來,許多哲學家與科學家都熱衷於探究這個問題。有人認為人類並非獨一無二,因為我們已經從許多其他動物身上找到愈來愈多的獨特之處,甚至是「人性」;另一種觀點則指出進步的語言能力、成熟的藝術創造以及系統的學習模式,都讓人類在萬物中顯得與眾不同。