化學

生活在部分內陸草原湖泊的魚類，體內累積有異常高濃度的汞，科學家們一直無法釐清箇中緣由。近來，新的研究指出，在湖泊中，汞可以搭上神秘的夜班車，從湖底升至湖的中上水層，進而使湖中的魚類暴露在較高濃度的汞環境下。

新聞媒體、網路平台，常常使用「千年不壞的塑膠」這樣的標語。然而，令人好奇的是，這些報導的資訊，都來自於哪裡呢？背後是否有經過嚴謹的科學研究呢？

2017年秋天，東歐上空出現釕-106（106Ru）放射性元素污染雲層。2020年六月，德國漢諾瓦萊布尼茲大學與明斯特大學的科學家們為這個謎團提供了新的線索。研究指出釕-106的來源，是已用過的核電廠燃料（又稱為乏燃料，spent nuclear fuel）。進一步的分析顯示，真正的源頭是俄式壓水反應爐（water-water energetic reactor, VVER）的核燃料再處理過程（nuclear reprocessing）中產生的洩漏。

2019年的諾貝爾化學獎頒發給了John B. Goodenough (古迪納夫)，M. Stanley Whittingham (惠廷翰)和Akira Yoshino（吉野彰）三人，表彰他們為鋰離子電池的發展所做出的貢獻。這種可充電電池奠定了如手機和筆記型電腦等無線電子產品的基礎。這也使得一個無石化燃料的世界成為可能，因為它可以使得從驅動電動車到儲存能量裝置的各種工具能運用可再生能源。

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。

■演化的力量是透過生命來展現。2018年的化學諾貝爾桂冠頒給Fances H. Arnold (阿諾)、George P. Smith (史密斯) 和 Gregory P. Winter (溫特)爵士，表彰她/他們透過演化的控制為人類謀取了最大的福祉。運用人工定向演化(directed evolution)所製造的酵素，現在已被用來生產包括生質燃料和藥物等等的物質。抗體的演化可以透過一種噬菌體顯示(phage display)的方法來對抗自體免疫的疾病，以及在某些特定的例子中治癒轉移性癌症。

■地球在宇宙中有藍色行星的美稱，因為地球表面被大範圍的水覆蓋，同時水也是地球生命的重要組成。儘管多年以來人類對水進行大量且深入的研究，液體水仍有許多異常現象尚未被完全理解，例如大家都學過：水在4度C擁有最大密度，但是卻一直無法好好解釋這個眾所週知的現象。由國立交通大學濵口宏夫講座教授領軍，臺灣與日本的合作團隊，觀察到水在低溫下形成奈米尺寸的微冰晶，可能是造成水的最大密度異常現象原因。

■道耳頓的原子論以原子量為序排列，化學界爭論了將近一個世紀之後，才發現原子裡頭真正的「上帝數字」，是代表原子核裡頭質子數目的原子序。本講次簡述自道耳頓提出原子論之後，化學界如何以此為基礎，逐步揭開原子奧祕的過程。

■在自然科學發展的歷史中，化學是發展最晚的一門科學，教科書上從拉瓦節、道耳頓，一路說到亞佛加厥，看似理所當然，實則倍極艱辛。本講次回顧這段化學家的分子聖杯之旅，從「心誠則靈」走到「眼見為憑」的漫漫長路。

■威士忌在釀造的過程中，會有一個加水稀釋的過程。現在科學家終於找到了加水稀釋的理由：讓威士忌的味道更好。