【書摘】科學史上最有梗的20堂物理課

被宗教「利用」的亞里斯多德,莫名成了中世紀的統治者。有超過百年的時間,只有亞里斯多德的主張才是對的,包括他的力學思想─「要讓物體運動,一定要施力;一旦不施力,運動就會停止⋯⋯」真的是這樣嗎?那為什麼我們丟球時,球都脫離手了,卻還會繼續前進呢?亞里斯多德還說:「越重的東西『重性』越強,下落的速度的速度也越快」。事實真是如此嗎?

直到十四世紀來臨,從義大利起始的「文藝復興運動」,在歐洲傳播開來─主張應該擺脫神的束縛,重新以客觀、理性的方式探討科學;才開始有人發聲,挑戰教會的權威與亞里斯多德的思想。據說,義大利物理學家伽利略(Galileo Galilei),就爬上奇蹟廣場的「比薩斜塔」,在眾目睽睽之下,進行了自由落體實驗─

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【書摘】《法布爾的微觀世界》——神聖糞金龜

神聖糞金龜的前腳,工作起來強而有力:就像蛙泳的動作一樣,收集剛被大耙子爬梳過的材料,然後再送往四隻後腳中間的肚子處。這四隻後腳就是為了「滾動」而生,它們的工作就是「把糞球滾圓」。在大太陽底下,滾糞球的動作進行得很快速。看見這些滾糞工大汗淋漓、矯捷的滾著糞球,真是讓人感到神奇。還有牠們完成任務的速度也叫人嘖嘖稱奇──剛剛糞球不是才像一顆小藥丸般大,而現在已經變成一顆核果這麼大,用不了多久又滾成一顆蘋果般的大小了。

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【CASE圖書館】《公尺君與他的單位小夥伴》單位的祕密——幸運的電阻

在國際單位制中,光速與磁常數是一個定義值。考慮到這點的話,精細結構常數之倒數的測量不確定度,便直接關係到普朗克常數與基本電荷平方值的測量不確定度了。具體來說,可以用(普朗克常數)÷(基本電荷平方值)的比例關係來表示精細結構常數之倒數。而該比例常數中,包含了光速與磁常數。

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《破解動物忍術:如何水上行走與飛簷走壁?動物運動與未來的機器人》推薦序

飛蛇如何在空中「游泳」?砂魚蜥如何在流沙中穿梭自如?蚊子如何不被雨滴給撞飛?火蟻大軍又如何越獄?…… 故事情節有如偵探或冒險小說,疑惑與意外接連,直到終能破解謎題時的「啊哈~」時刻。書中有許多「史上第一回」的里程碑,也有「居然可以這樣用!」的驚嘆。另外還有諸如研究人力哪裡找、跨領域團隊怎麼合作、市面上沒有合適的儀器設備怎麼辦、如何跟怪奇動物打交道、社會有什麼資源等給本行學術人的求生指南。這些不只是有趣的動物運動學故事,也往往能解決當今的工程或醫學問題,促進人類福祉。

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異國婚姻好浪漫?談外籍配偶及其子女的適應危機

根據統計,在2007年,有39萬名左右的外籍配偶來臺結婚,2019年人數甚至突破50萬大關,其中又以女性較多,但是她們在臺灣能獲得合理的接納與尊重嗎?從政治人物到一般的人民,我們對於她們的身分往往有許多偏見與誤解,移民身份(Immigrant)的她們造成那些心理上的危機呢?這些危機是否又會影響她們提供給子女的照護品質,進而影響未來發展?

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檜木醇與β檜酚酮:一段化學家英雄相惜的故事

近年來,「違反學術倫理」成為臺灣學術界登上新聞版面的主因之一,舉凡抄襲、不當引用等等,一旦爆發往往都難以收拾。不過這篇文章所要介紹的,則是半個多世紀前一個堪稱典範的正面案例,不僅將原本可能的學術糾紛化為無形,還成為足以選為課本教材的美談。

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《基因:人類最親密的歷史》書評

1920年,美國維吉尼亞州一位單親媽媽 Emma Buck 因流浪街頭被逮補後帶至市政法院,根據兩位醫生所做的粗略心理測驗斷定為Emma Buck智障,被強制送去收容單位。而她14歲的女兒 Carrie Buck,其後幾年由寄養家庭扶養,但是卻遭其中一家庭成員強暴而懷孕。Carrie的養父母為了擺脫她,又將她帶至同一市府法庭,如同她母親一樣,Carrie也被判定為智障,於1924年送入同一收容單位,同時Carrie的女兒出生後也被帶走。當時收容所的主管 Dr. Albert Priddy 是一位極力推動優生學的人,試圖將強迫絕育合法化,以去除有不良遺傳的後代。他積極主張讓Carrie進行結紮手術,並進入訴訟程序,由於當時社工宣稱在寄養中的八個月大嬰兒有發展遲緩現象,因此法院同意 Priddy 絕育的主張。最後判決上訴至美國最高法院, 由首席大法官Oliver Wendell Holmes Jr. 宣布大法官們以八比一的高比例判決Carrie敗訴,認定社會可以防止那些顯然不適合的人繼續生出同樣的後代,三代的智障已經夠了。

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1937年諾貝爾物理獎的關鍵影響

湯姆森於1937年與Clinton Davisson(戴維森)共同獲得諾貝爾物理獎,二組人馬透過不同的實驗證實了德布羅意物質波的存在,在整個量子力學的發展和信度上扮演了關鍵的角色。此文雖然在介紹湯姆森,但是對那1920年代與量子力學的發展相關之背景有清楚的說明,對湯姆森與戴維森之間有趣的競合關係亦有生動的描述,已成為我講課的資料。

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《科學史上最有梗的化學課》推薦序:創造學習科學的嶄新途徑

■《科學史上最有梗的化學課》這套書從古希臘時代自然哲思談起,一路介紹煉金術的影響、17-19世紀化學發展歷程、19-20世紀電學在化學的應用,以及人類如何找出原子的內部結構的等等,書中介紹了數十位科學家的傳記軼事,並以他們科學知識的產出,編寫出了最精華的二十課內容。

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【《心靈黑洞》書摘】人無自由意志?如何為行為負責?

■為探討自由意志,生理學家班傑明.李貝特 (Benjamin Libet, 1916-2007) 1983年曾進行一項實驗。該研究在受試者腦部裝設電極,測量腦部活動。受試者手中有一個按鈕,他可以決定任意在何時按壓,但在決定要按壓之前,要先看一眼牆壁的鐘究竟跑到哪一個位置,以備事後報告。依據李貝特的講法,從腦波紀錄可以發現,受試者還沒有決定要按下按鈕的時候,也就是他還沒有清楚意識到自己決定要按下按鈕的時候,腦波活動就已經出現而且累增。

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【年度回顧】2018 科學大事紀

■科學家發現把兩層只有一顆原子厚的石墨烯,以 1.1 度的夾角夾起來,就可以產生類似銅酸鹽的超導性質。石墨烯比銅酸鹽容易操縱,物理學家希望可以藉由石墨烯,了解銅酸鹽為何可以在相對較高的溫度下產生超導性。
去年十一月在法國凡爾賽宮召開的國際度量衡大會通過決議,採用基本常數替代實體參考物,作為所有單位的度量衡標準。比方說以前一公斤是以保存在保管室裡的一根白金合金柱為準,如今則是用普朗克的量子力學常數取而代之。這是自 1875 年以來,對於標準度量衡單位最大幅度的變革。

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【《人類大未來》書摘】DNA運算會讓人類生物特徵趨邁向優化還是趨於一致

■既然我們能讀取DNA,就不難看出這套生物編碼系統如何呼應電腦科學。近幾十年來,數位變革大大促進了基因組學的革新,從而讓DNA 與某些嶄新的電腦運算技術產生連結。毫無疑問地,DNA 的資料儲存型態比過往數十年來的任何一種儲存媒介都更長壽,不像軟碟與光碟會隨著時代被淘汰,只要人類本身跟讀取DNA 的技術一起存在,資料就可以一直保存。

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【《人類大未來》書摘】智慧材料讓未來廢棄物逐漸減少

■想像一下,若你擁有的物品可以自主感知、回應、移動、調節、變形、修復,你的生活將會變成什麼光景?以上所述,在未來都會一一實現。不需要人為施加外力,不是利用機器人或電子技術,這些固態物品自會發揮功能。在光線、溫度、濕度和外力的刺激下,這些物品會相應改變顏色、外觀、磁性等特質。智慧材料牽涉的範圍極廣,在我們有生之年,一定可以看到智慧材料融入我們的生活,包括飾品配件、人形機器人的結構材料、可管控室內溫度的變色屋頂,乃至可以自行打開的烘豆罐頭。

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