【物理史中的六月】2013 年 6 月 15 日:一般性相變理論的建構者威爾森(Kenneth Wilson)過世

我們日常生活中幾乎每個方面都會碰到相變,就像冰融化或水沸騰一樣簡單。但是物理學家長期以來對於如何計算系統在關鍵點(物理上稱臨界點)的行為細節都很困惑,直到威爾森(Kenneth Wilson)創建出一套有力的全盤理論,才解決此問題。

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【物理史中的五月】1618 年 5 月:克卜勒(Johannes Kepler)發現太陽系的泛音

中世紀與文藝復興時代的宇宙論皆由天體的「音樂宇宙」概念所主導,此隱喻很引人入勝,所以幾世紀來激勵了西歐大部分的藝術、音樂和文學。然而天文學家克卜勒(Johannes Kepler)在他 1619 年的專著《世界的和諧》(Harmonices Mundi)中奠下了一個更如實的天體音樂,他主張太陽系的星球在繞著太陽運行中譜出它們的音調。

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你猜猜:羅馬帝國軍隊和漢代軍隊交手會怎樣? & 空用光電系統的過去,現在和未來

歐亞大陸的兩端,曾經同時存在著羅馬帝國與漢帝國,而這兩個帝國都有強盛的軍隊。回到西元前210年至西元後220年之間的時空背景,羅馬帝國的疆域包圍了地中海世界,漢朝的帝國則統治歐亞大陸的東端,兩者之間夾著波斯帝國。這樣的地理分佈,即讓後人對於兩帝國交戰的情節充滿想像。成龍主演的電影《天將雄師》便基於歷史學家的推測,虛構了兩帝國短兵相接的故事情節。那麼他們的軍隊真的曾經交手過嗎?若真有交手,勝負又是如何?歷史學家可由這兩支軍隊的裝備、戰鬥力、機動性、戰術及戰略等史料來思考這些問題。

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說話、唱歌與音聲醫學 & 彈情說愛,說不出口就摩出來─談生物變異產生的聲音多樣性

幾乎所有的動物都會發出聲音—各式各樣的聲音,猩猩搥胸是一種,蟋蟀摩擦翅膀也是一種。人類也可以搥胸、拍手發出各種聲音,但是我們有特殊的發聲器官,使我們有其他動物沒有的特別發聲機制。此外,人類為了說話、歌唱等傳達思想的特有目的而發聲,也與其他動物發聲的目的不同。考古人類學發現在至今約五萬年前,人類的頭顱骨開始變大,這是大腦前額葉發達的證據,代表思想、情感逐漸生成,進一步會出現說話的機制。語言(language)一詞的字典定義為:「一群共同生活的人,基於溝通共同經驗而形成的嚴謹規則。不限於口說、書寫,也可以是手語、點字等等。」因為共同生活的群體很多,因此不同時空下產生了許多不同的語言,據統計目前世界上現存約4、5000種口說語言,其中大部分沒有對應的書寫語言,加上受強勢文化的影響,故正在快速消失當中。

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轉角遇到鬼—以有限大駕馭無窮小的epsilon-delta & 根號-1的故事

微積分發展初期,使用直覺式的論證,雖然實務上解決了許多問題,但是也陷入邏輯上的困境,論證的過程甚至被批評是「看到鬼」。數學家後來以「 epsilon-delta 極限定義法」,解決直覺論證的邏輯問題。本講次除了介紹其來龍去脈之外,也舉出人類為了理解「無窮」這個概念,想出來的許多方法,一起來認識這個美麗深邃的世界。

以複數為基礎的複變函數,可應用於流體力學、熱力學、電磁學等領域,是實用性相當高的數學思維。然而根號 -1 這個違反人們直覺的概念,直到 19 世紀才正式為數學界所接納。本講次介紹以根號 -1 為代表,虛數與複數概念的發展歷史脈絡。

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為何人類需要臭氧層?臭氧層如何因人類而破洞?& 談氣膠與大氣、海洋、人文的關係

地球大氣層中的臭氧分子,能夠吸收陽光中對生物有害的紫外線,然而臭氧層卻因為人類近數十年來的活動,在南極上方破了一個大洞。本講次說明臭氧吸收紫外線的機制,以及臭氧層破洞的成因。

俗稱 PM 2.5 懸浮微粒的氣膠,近年來造成嚴重的空汙問題。世界衛生組織不但宣布 PM2.5 為致癌因子,甚至估計每年死於空汙問題的人數多達 700 萬人。在環境汙染致死人數,已超越戰爭、天災、疾病等等傳統災難的情況下,你我該如何因應?

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【物理史中的四月】1831 年 4 月 28 日:扭結理論的先驅泰特(Peter Guthrie Tait)的誕生

自從 1833 年高斯(Carl Friedrich Gauss)想出如何計算兩個互連的環彼此纏繞次數的方法後,幾世紀以來數學家就一直對拓撲結深感興趣。但此領域一直到 19 世紀末,20 世紀初,蘇格蘭一位叫做泰特(Peter Guthrie Tait)的數學家做了煙環的實驗後才真正引起大家的關注。

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海洋微生物知多少 & 臺灣海洋科學研究:半世紀的風華

海洋微生物種類繁多,包括自營細菌、異營細菌、古細菌、病毒、纖毛蟲、鞭毛蟲、真菌、藻類等等,最早可追溯到 35 億年前的細菌化石。本講次回顧海洋微生物探索史的重要里程碑,以及目前已確定的一些關於海洋微生物的事實。

綠色能源、漁業資源、海洋汙染、氣候變遷,這些許多人關心的迫切議題,都與海洋科學研究息息相關。台灣這個四面環海的島國,在海洋研究的領域中,走過了哪些篳路藍縷的歷程,未來又有何展望?

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物理學家:高斯? & 雷達英雄後傳之電波天文學

有數學王子之稱的德國數學家高斯,是史上數一數二的偉大數學家,但是很少人知道他也是一位傑出的物理學家。他不僅成功預測榖神星的軌道,做過大地測量跟地磁測量,決定電磁學的單位,在光學研究也頗有造詣,甚至跟架設了第一條電報。本講次介紹高斯在物理學方面,較不為人知的各項成就。

雷達是現代人熟知的科技,其應用全來自二次大戰時期,英美共同研發的關鍵技術。在大戰結束之後,研發雷達技術的物理學家們回到學界,促成促成電波天文學的蓬勃發展,為人類探索宇宙開啟了另一扇窗。

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從北極到南極,全球氣候怎麼變? & 全球暖化的理與盲

這場演講,是趟穿越時空的旅行。我們計畫從北極走到南極,了解太陽輻射與地球自轉如何驅動大氣環流,近而影響不同區域的氣候、生態與農業活動。我們也將穿梭古今,討論氣候學家們是如何利用理論、模擬、與觀測,探討過去、現在、與未來的氣候區分佈。當地球系統精巧的能量與動量平衡被人類打破時,世界將變成什麼樣子?
全球暖化是否確有其事?那是人類造成的嗎?有人對此深信不疑,有人對此嗤之以鼻,這事只能夠公說公有理,婆說婆有理嗎?本講次為您整理從科學角度來看,關於全球暖化的理與盲。

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【物理史中的三月】1959 年 3 月 29 日:布里格斯(Lyman Briggs)發表棒球旋轉的研究結果

棒球投手要投出獨特曲線球軌道的關鍵在於球的旋轉,而非球速。我們之所以能了解這點要歸功於一位名叫布里格斯(Lyman Briggs)的物理學家兼終身的棒球迷,他於 1950 年代做了風洞實驗,徹底地確定了答案。布里格斯做此研究是在他從長期、傑出的物理生涯退休之後,這證明對於科學的好奇心並無真正的年齡限制。

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臺灣的淡水沼蝦分類故事 & 臺灣盲鰻的分類故事

台灣的淡水蝦種,以具有兩隻明顯的長臂大螯,普遍分布在河川、水庫、池塘、山澗的沼蝦屬為主,其中最有名的當屬人們熟知的泰國蝦。然而這個學名為「羅氏沼蝦」的泰國蝦,卻有一段有趣的分類更名史。
盲鳗是脊索動物中最原始的有頭骨類群,因為外部形態簡單,要以此作為分類特徵,難度頗高。近年來學者利用基因序列資訊進行盲鰻分類研究,雖有些許成果,然而其具有分類價值的其它體內形態特徵,仍有待研究。本講次介紹目前已經掌握住的幾種盲鳗分類特徵,以及台灣研究者如何將其應用於盲鳗的種類鑑定,以及各物種之間的親緣關係研究。

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【物理史中的二月】1990 年 2 月 9 日:德曼斯特哈(George de Mestral)逝世

美國嘲諷談話秀的名主持人大衛‧萊特曼(David Letterman)模仿酒吧娛樂中,搞怪的把小矮人丟到貼著黏扣裝置的牆上,也把自己黏在黏扣裝置的牆上,是他深夜秀的一個噱頭,用以取悅全美數百萬的觀眾。現在,到處可見黏扣帶(亦稱魔鬼氈、粘扣、魔術貼),它和拉鍊在創意以及深入我們日常生活範圍的程度上,不相上下。然而,並不是你的米爾頓大叔(或法蘭克,或哈洛德,或任一想要聲稱最先使用的遠親)發明這個獨一無二的小裝置。發明的人是名叫德曼斯特哈(George de Mestral)的瑞士工程師。

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【物理史中的一月】1912 年 1 月 6 日:魏格納(Alfred Wegener)提出他的大陸漂移理論

地球各大陸曾經是連在一起的這個概念至少可追溯到 16 世紀的法蘭德斯族(Flemish)的地圖家和地理學家奧特柳斯(Abraham Ortelius,出生於現在的比利時)。奧特柳斯繪製出第一本現代地圖:the Theatrum Orbis Terrarum(Theater of the World,世界概貌)。他注意到美洲與歐/非洲沿岸的幾何形狀似乎很相配,就像拼圖遊戲的拼圖一樣,因而主張地球大陸是長期由於地震和洪水而緩慢漂移。然而,提出一套健全的大陸漂移學說的是 300 年後的一位德國科學家魏格納(Alfred Wegener)。

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【物理史中的十二月】1959 年 12 月 29 日:費曼(Richard Feynman)經典的加州理工學院講義

諾貝爾物理獎得主費曼(Richard Feynman)有許多事蹟廣為人知:熱中玩小手鼓;參與曼哈頓計劃時,在洛色拉莫士(Los Alamos)執意違反安檢制度;他決定性的國會作證,認為 1986 年挑戰者號太空梭災難是因 O 型環有缺陷;在物理研究和個人回憶方面出版了大量的著作。而就在他一系列經典的加州理工學院教學內容成為《費曼物理學獎義》(The Feynman Lectures on Physics,1963 年初版)的基礎之前,費曼給了一開創性的講座,討論小尺寸物體的操作與控制,標題為《底部有很多空間》。

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