【物理史中的一月】1925 年 1 月 1 日:佩恩-加波施金(Cecilia Payne-Gaposchkin)改變宇宙的一天

■佩恩(Cecilia Payne)從她在英格蘭的童年開始,及至吝於給女性身份的科學界中聲名大噪,走了好一段孤獨、漫長的旅程。佩恩獲得劍橋大學的獎學金,主修物理學,開啟了她的科學生涯。在遇見哈佛大學的夏普力(Harlow Shapley)後,她搬到麻州,繼續修天文博士學位。佩恩 1925 年標題為〈恆星大氣〉的論文,被天文學家史特魯維(Otto Struve)極度推崇是「在天文學方面曾寫過最優秀的博士論文」。經由恆星光譜計算化學元素的含量,她的研究開啟了天文物理學的革命。

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如果吸血鬼也挑食之「年輕人的血能幫助抗老化嗎?」

■年輕人的血漿會是青春不老泉的秘密嗎?十一月初,在美國波士頓舉行的第十屆阿茲海默症臨床試驗年會上,有篇常被媒體與期刊暱稱為「吸血鬼」的臨床試驗,發表了初步結果。這起臨床試驗由美國 Stanford University、Tony Wyss-Coray 博士實驗室所主導,想要知道年輕人的血液對老年人來說,是不是具有「抗老化」的功效。

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科學家必看!AI正在改變科學研究的方式

■你是否覺得在新聞、臉書、廣告和你的朋友都在討論人工智慧、深度學習和大數據?沒錯!因為它們就是這麼重要!人工智慧除了應用在「傳統人工智慧領域」,他也席捲了直覺上跟人工智慧毫不相干的許多科學領域。包括尋找新的基本粒子、憂鬱程度的預測、從書寫風格判斷個性、古文鑑定、找出自閉症根源、去除天文雜訊和研發製藥,這些都和AI有關。讓我為你一一介紹!

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樹木不老的秘密

■從一棵234歲高齡的老橡樹如此低的基因突變率,或許說明了樹木為何可以如此長壽的原因。團隊首先選擇兩處的分枝,一處位於樹木頂端、另一處則位於最下方,各取一份樹葉樣本,並針對兩樹葉基因的變異進行分析。研究團隊從約5000個單核苷酸變異(single nucleotide variations, SNV)中找出較確定的17個,接著再分析另外26處的樹葉,建立這些基因變異的來源圖譜。

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【物理史中的十二月】1691 年 12 月 31 日:波以耳(Robert Boyle)辭世

■位於倫敦的皇家學會,成立於 1663 年,是最悠久最崇高的科學學會之一。皇家學會的創辦將當時定期在倫敦和牛津集會,不同的自然哲學家團體結合在一起,熱中探討培根(Francis Bacon)所倡議的「新科學」。波以耳(Robert Boyle)是發起人之一,常被稱為第一位現代化學家。然而他最著名的是闡述了絕對壓力和氣體體積之間關係的物理定律。

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這樣太危險?AI加上核能?

■機器人打敗了西洋棋和圍棋的世界冠軍、影像辨識超越人類,甚至還能入籍沙烏地阿拉伯。人工智慧再做出什麼舉動好像都不奇怪了。知名的電動車公司董事長甚至在推特上表示:國家級的人工智慧可能會導致第三次世界大戰。除了超越人類表現所導致的假想災難情節外,人工智慧確確實實地製造了許多美好的東西。例如:X光片肺炎判斷率超越醫生,使更多病人能獲救。本文要介紹的是另一個例子:核融合。

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【物理史中的十一月】1783 年 11 月:膽大的物理學家是第一個飛行的人

1783 年 11 月 21 日,氣球準備好第一次載人的飛行。雖然路易十六說他要送犯人去做這次有潛在危險的試驗,但物理學家德霍齊耶自願有此榮耀可以當第一位乘坐鬆綁熱氣球飛行的人。
他和勇敢同意和他作伴的達荷朗從巴黎中心起飛,上升到將近 3,000 呎高,飛行了將近 25 分鐘,然後在郊區降落,距離出發地點大約 5 哩遠。

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CRISPR 會不會是可以修正遺傳疾病基因變異的立可白呢?

■八月初,Nature 刊登了一篇長篇論文,標題簡單明確,一刊上網就毫不費力的吸引了眾人焦點。到底是什麼研究這麼厲害?美國科學家在人類胚胎細胞上成功利用 CRISPR 技術,將遺傳性肥厚型心肌症的基因變異「矯正」回正常序列。但研究結果一刊登,引起的譁然與質疑也始料未及。這個好結果到底是成功了,還是只是美麗的誤會一場呢?

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水母表示:我沒有腦,可是我也愛睡覺

■所謂一覺解千愁,在演化史上,誰是最先開始會睡覺的生物?最近一篇研究顯示,可能是水母!睡覺的定義可以複雜化到由腦波變化來判斷,但也可以簡單至極,從觀察行為模式的改變來得知。想想看,當我們熟睡或是打盹的時候,是不是對外界刺激比較沒有反應?不論是旁人的輕拍戳弄,或是聲光刺激,如果熟睡了,都恍若未聞。Goentoro 博士實驗室的學生們於是想,同樣的標準是不是也可以拿來套用在水母身上,看看水母是不是會有週期性的,類似於動物熟睡時的遲鈍反應呢?而倒立水母這種極有規律的吐納水流行為,剛好是研究人員可以好好觀察牠們行為的指標。

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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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一朝被蟲咬,十年怕牛排——讓人出乎意料的抗癌藥副作用

「食物過敏」是常見的煩惱。我們聽過有人對花生過敏、對海鮮過敏、對牛奶製品過敏。但對牛排過敏?似乎很難想像。臨床上的案例有,但是極為少見。美國維吉尼亞大學醫學院的過敏科醫生 Thomas Platts-Mills,因緣際會地一頭栽進了這個罕見的、「對牛排過敏」的研究。而這個從臨床藥物出現讓人抓破頭想不通的藥物副作用,到利用科學基礎研究而追根究底、一探究竟的故事,也像最後的研究成果一樣,有趣的讓人眼睛發亮。

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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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癌症新療法的尋尋覓覓—讓免疫系統幫你量身訂作! (下)

■PD-1 與 CTLA-4 標靶治療所伴隨的自體免疫疾病相關副作用,讓醫藥研究界想要找出一個更為專一性的癌症治療策略。在美國的 Catherine Wu 博士團隊,和德國的 Carmen Loquai 及 Ozlem Tureci 博士團隊,各自完成了以皮膚癌黑色素瘤患者為主的第一期臨床試驗,針對個別患者量身訂做一套免疫系統作戰策略,讓免疫系統發動只針對癌症細胞為主的攻擊。

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【物理史中的八月】1827年8月:布朗(Robert Brown)與花粉水池中的分子運動

1991 年,德意志(D.H. Deutsch.)在《美國物理學會會報》發表的一篇短評,質疑布朗時代的顯微鏡是否有足夠倍率可以讓布朗觀察到他所聲稱的現象。一位英國的顯微鏡學家福特(Brian J. Ford)跳出來為布朗辯護,說明從布朗的寫作中,這位植物學家是在封閉的環境中研究粒子,顯然他知道亂流和對流可能影響他的觀察。福特還明確地重複布朗原始的操作,並加以錄影。大多數的科學家現在都接受布朗原始的花粉粒觀察確實是布朗運動的結果。

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