【大宇宙小故事】46 電子波與諾貝爾

「電子的波動性」正是將量子面紗揭開一角的關鍵概念,至少愛因斯坦深信不移。舉例而言,波耳模型只允許電子待在離散的軌道上,可是這個假設原本毫無理論根據。德布羅意利用電子的波動性,三言兩語就把背後的機制說得清清楚楚。

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【大宇宙小故事】45 有沒有故事(下)

由於這個公式實在太精確,有識之士都看得出來,它背後應該有扎實的理論根據。不過在當時,這個問題難倒了全世界所有的科學家。
然而他們更想不到的是,在巴耳末公式問世的同一年,解決這個難題的人也悄悄誕生了,他就是鼎鼎大名的波耳。

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御穀(Pennisetum glaucum)是否能解決暖化造成的糧食問題?

■發源於西非薩赫爾(Sahel)地區的御穀,與粟同為C4植物。不過由於御穀比粟更耐旱,可以在年雨量只有250毫米的地區開花結果;因此,目前全世界有九千萬個農夫以種植御穀維生,種植面積達兩千七百萬公頃。雖然目前的資料看來御穀的產量極低(每公頃九百公斤),但部份的原因來自於它總是被種在雨量極少、其他穀類無法生長的地區的緣故。御穀蛋白質含量高(8-19%)、澱粉含量低、纖維含量高,鐵、鋅含量高於米、麥、玉米、高梁,從現代人注重養生的飲食角度看來,的確是很好的食物。

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【物理史中的十月】1993年10月:美國國會取消超導超級對撞機(SSC)的資金

2012 年 7 月,全球物理學家都因歐洲核物理研究中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)可能發現了粒子物理學標準模型中的最後一種基本粒子 ─ 希格斯玻色子 ─ 而雀躍不已。這是理論和實驗物理學家幾十年來研究的巔峰,然而此成就對美國代表隊來說卻是苦樂參半,因為他們總會想起那早先夭折的一個加速器 ─ 超導超級對撞機(the Superconducting Supercollider,SSC)。

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分析葡萄的基因體

原產於歐洲與中亞的葡萄大約在六千到八千年前於近東馴化,接著向歐洲大陸傳播;數千年來,透過雜交與無性繁殖(扦插與嫁接),全世界已有超過一萬個品系;在美國農業部(USDA)的種源庫中,也存有大約一千個品系。但是這些品系,有些是同系異名、有些只有極少的資訊。為了釐清它們之間的關係以減少混淆,同時方便未來育種選拔使用,研究團隊挑選了9,000個葡萄的SNP(single nucleotide polymorphism)位址組成陣列(array),用來進行全基因組關聯性(GWA,genome-wide association)分析。

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【大宇宙小故事】43 一體兩面

任何人都有一體兩面,亦即前面和背面,當我們看到一個人的前胸,當然就看不到他的後背,反之亦然。然而人是一個整體,前面和背面都只是片面而已,如果我們將某人的「前面」和他這個人畫上等號,那就是標準的以偏概全──正如無論電磁波或光子,都不能完整代表光的本質。

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【大宇宙小故事】42 量子元年,哪一年?

少數科學史家並不承認1900年是量子物理元年。雖然這並不是主流的聲音,但在這個陣營中有一位赫赫有名的人物──典範轉移理論的發明人孔恩,因此誰也不敢小覷這個觀點。
倘若你問孔恩,量子物理是何時誕生的?他會斬釘截鐵地告訴你:五年後!

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【大宇宙小故事】41 誰贏不了

波茲曼的自殺當然是個大悲劇,但最令人扼腕的是,在嚥氣的那一刻,他所期待的曙光其實已經浮現。只要波茲曼再堅持兩三年,非但這場悲劇能夠避免,他還能親眼見到自己的理論逐漸成為顯學。
這個曙光是一篇發表於1905年七月的論文,作者愛因斯坦在大學時代就是他的信徒與粉絲。

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【物理史中的九月】2008年9月10日:大型強子對撞機(LHC)正式啟動

2008 年 9 月 11 日,國際主要媒體都爭相報導一則物理新聞 ─ 座落於瑞士日內瓦近郊的歐洲核物理研究中心(European Organization for Nuclear Research,CERN)於前一天成功地啟動了大型強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)。《紐約時報》的報導如此開頭:「科學順著次原子射束和香檳之河,於星期三(9月10日)駛向未來。」LHC 是史上最大、最複雜、也最昂貴的科學實驗設施,造價美金 80 億。加速器位在法國與瑞士邊界周長27公里的圓形地下隧道中,隧道最深離地面達 175 公尺。

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【大宇宙小故事】40 光陰似箭

就人類的直覺而言,時間很像一條河流,不但一直流動,而且有固定的方向。在牛頓的(絕對)時空觀中,我們不難找到這個「時間河流」的意象。可是兩種相對論都將時空視為整體,時間在其中只是另一個座標軸,非但不再流動,而且失去了方向,以至於變得非常陌生、非常違背直覺。

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【大宇宙小故事】39 愛因斯坦之最

廣義相對論以彎曲時空來描述重力,這種數學語言和牛頓的萬有引力公式當然不同,但是有沒有可能,愛氏只不過是把牛頓的理論「幾何化」罷了?正如馬克士威利用「流體力學的語言」改寫法拉第的理論,然而就物理意義而言,馬克士威方程組和法拉第的電/磁力線可謂殊途同歸。
星光偏折現象為這個問題提供了明確的答案!

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【大宇宙小故事】38 迷思、迷思、迷思

愛氏在瑞士讀大學時,雖然的確修過閔氏的數學課,但是出席率不高,而閔氏對這個學生也沒什麼好印象,這都是有史可考的事實。
總之就科學史而言,這對師生最重要的關聯,就是閔氏曾用嚴謹的四維幾何語言,重寫狹義相對論的物理內容,而愛氏後來領悟到這種數學語言的重要性,才得以將狹義相對論推廣為廣義相對論。

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植物可以讓蟲蟲自相殘殺!

植物不會動,所以遇到蟲害的時候,是否只能無奈的被咬呢?過去許多研究發現,其實植物沒有表面看起來那麼無辜的樣子。有些植物會招來打手消滅不受歡迎的客人,如歐洲品系的玉米以及大芻草在遭受西方玉米根蟲的幼蟲攻擊時,會分泌一種倍半萜召來西方玉米根蟲幼蟲的天敵:線蟲。

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【大宇宙小故事】37 兩雙慧眼

在他的傳世之作《電學與磁學》序言中,馬克士威將這個觀點解釋得更清楚:「我越是研究法拉第,越覺得他也是用數學方法來解釋自然現象,只不過他並未使用傳統的數學符號。我還發現他的方法能改寫成普通的數學形式,以便和正統數學家的公式相互比較。」

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