【探索21-4】貼近生活的量子力學,理解週期表

保羅·狄拉克在1929年的時候說,因為量子力學的發展,描述物理現象的基本原理大部分已經完備了,而所有的化學現象,應該都可以被量子力學解釋,這當然也包括了週期表的原理。從1869年到1929年,從週期表藉實驗數據的歸納分析被整理出來,到它背後的原理被清楚地釐清,經過了60年的時間。

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【探索21-3】追尋門得列夫的築夢足跡

法國數學家龐加萊(Jules Henri Poincaré)曾說:「科學家研究自然,是為了追求大自然複雜現象背後所存在一個簡單、和諧與完美的秩序。」在150年前排列出第一張元素週期表的門得列夫,便終其一生致力尋求科學在自然界中的規則與真理,也因此為後世開拓了近代化學的嶄新大道,使更多人依循這份美麗的秩序而前進。

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【人物專訪】從環保出發的創新發想者——專訪許景翔

透過「環保剝金術」,他們將電子廢棄物中的稀貴金屬進行回收。這些收集到的金屬粉末,肉眼看來與土壤沒有兩樣,卻魔術般地在熔煉後,成了一顆顆透著耀眼光芒的金屬。讓我們透過與許景翔老師的對話,窺見他如何從大家眼中看似無價值的廢棄物,變出價值不斐的貴金屬。

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【探索21-2】從傳說到傳奇,原子真的存在嗎?

原子的概念從哲學的觀點開始,一步一步變成人人確信的科學。但是到了今天,我們仍然要問:物質真的都是由原子構成的嗎?
古代的人沒念過化學,不過自從他們在石器時代知道用火以後,生活就跟化學密不可分。攤開我們熟知的週期表,把每一個元素標上發現年代,就會知道有些是從遠古時代就發現的。所以化學家不是近代才有,我們的祖先其實也算。只是他們那時候不會想太多,要等到生活水準到了一定程度,才會回頭想知道什麼是構成物質的基本粒子。

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【人物專訪】大於零的反應結果──專訪蔡蘊明

難與其他物質產生化學反應的惰性氣體是所有元素中活性最小的一族,因此科學家曾以「鈍氣」稱呼這些單原子氣體,或以惰性氣體的稀有特性而稱它們為「高貴氣體」。但比起上述任一種命名,蔡蘊明老師認為「貴族」與「忍者」更能展現它們難被發現、不輕易產生反應的特質。

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【探索21-1】元素的週期:一頁科學傳承的詩篇

門得列夫最顯著的成就,便是於1869年發表世界上第一個「元素週期表」,引領了化學家們從森林中找到一處美麗的花園。這份元素週期表問世時,僅列出當時已被發現的63個元素,門得列夫依照它們的原子量大小及元素性質的週期性,工整有序地排列;他並從週期表的排列狀況中,推算及預測出一些還未知的元素。不久後,他所預測的鎵(Ga)、鈧(Sc)及鍺(Ge)三個元素,陸續成功被發現;瑪麗居禮(Marie Curie)也從實驗中發現了釙(Po)及鐳(Ra);1925年,人類發現的最後一種天然元素─錸(Re)問世,而第一個在實驗室裡人工合成的人造元素─鎝(Tc),則在1937年誕生。時至今日,我們熟知的元素週期表上已有118個元素,門得列夫留給後世的,是繼續開拓更多化學元素的絕佳指引。

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解謎粒子為志業——漫步週期表,尋超重元素——專訪熊怡

化學元素週期表的排序,是科學家一步步探索自然奧秘的軌跡。當今所發現的最重元素是2016年確認的原子序118,而作為研究粒子物理的學者,臺大物理系熊怡教授所努力的研究卻是比原子核更小的基本粒子。然而近年來核物理發掘新元素的研究也引起熊教授的興趣與探索,也就是期望發現下一個更重的新元素。

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【人物專訪】半世紀的化學路:永保熱忱、跨界發展──專訪牟中原

我適合做學術研究嗎?如果我想從事學術研究,應該具備什麼樣的特質呢?若你正在思慮這個問題,牟教授想告訴你:第一,你必須鑽研在一個問題上,長期努力,具備堅持、好問的精神;第二,你必須持續進修自學,因為光靠學校習得的知識,無法讓你因應快速變遷的社會。作為一位研究者,在學科專門化的今日宜選定研究方向,持續朝之邁進,鑽研該學科知識,從研究積累出學術的養分,讓自己成為專家。

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【人物專訪】光芒照耀的化學路──專訪鄭原忠

一說到化學,似乎會令人聞之色變。食品要無「化學」添加物,清潔用品要天然不含「化學」成分,化學似乎與「不健康」、「有毒」畫上等號,但真是如此嗎?臺大化學系副教授鄭原忠老師並不這麼認為。「化學是很有趣的,日常生活中每天都在發生。」他說。鄭老師從生活中常見的光化學、光合作用,到二十世紀才發現、終於能解釋週期表排列原因的量子力學,一步步帶領我們了解這由原子核與電子構成的有趣世界。

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【人物專訪】偏鄉科教的肩膀——專訪于淑君

為了偏鄉科普教育的推廣,于淑君申請了科技部計畫,透過舉辦講座、實驗、比賽、科展,利用各種方式來讓科學的種子可以在雲嘉地區灑得更廣、更遠、更平均。她也會舉辦參訪活動,帶這些農業縣市的孩子去博物館,並在學校推動科學閱讀,舉辦說故事比賽,用最生活化、最基本的方式,希望科學可以進入生活中紮根。

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【人物專訪】熱愛閱讀的科學家——專訪胡維平

談到科學的價值,胡維平認為科學可以分成體跟用來討論,最早的科學發展主要在「用」的層面,利用傳承下來的知識來改變生活,直到生活發展到一定程度,人類開始有多餘的心力進行抽象的思考,開始希望透過語言、邏輯等等方式來看大自然的運作,說穿了其實就是人類在「滿足自己的好奇心」。胡維平認為這樣的「好奇心」是推動科學發展的原動力,先產生了好奇才帶動許多新的技術發展,而在能「用」之後,人類才有餘裕去探討科學的本體。

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【人物專訪】為科學裝一對翅膀——專訪陳竹亭

談到科學,陳竹亭認為科學就是人類拿來認識「相對較為客觀的世界」的方法。是否在人性之外,存有一個客觀的宇宙?而就算這樣的客觀事實存在,其實人類也是透過自己的主觀來認識客觀。
科學,正是人類找到可以認識世界的好方法之一。儘管經驗法則也是許多人認識世界的方式,但經驗其實是一種非常不可靠的方式,各人看來相似的經驗,時常有所迥異,並不能完全按照經驗來判斷、認識這個世界。科學家運用科學找到了許多客觀世界的細節,使人類更了解自己所處世界的模樣。科學的發展也延伸到了科技,科技的發展可說是一日千里,創造出各式各樣有利生活的產品。然而,在這些產品中,亦不乏傷害環境的物質。科技,或說科學這樣的發展,對這個世界來說,究竟是好是壞?其實有待商榷。說到這,他陷入了深思,笑說科學家其實跟哲學家比較像,隨著年紀增長,越來越會對科學產生懷疑,開始反省科學帶來的利與弊,以及思考人性於科學中所扮演的角色。

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【探索基礎科學系列講座第21期】元素週期表150周年—化學的革新和進化

在距今300年之前的化學家(錬金術士)們能夠掌握的元素只有區區13個,還分不清元素及化合物。拉瓦節在1790年出版了「化學基本原理」。這是第一本近代化學教科書,人類歷史上首次揭櫫的新化學理論確立了化學元素的定義。拉瓦節整理了33個元素,並且給予命名。
世界上第一個元素週期表是由俄國的門得列夫在1869年提出,距今剛好150年。門得列夫的週期表中有68個元素,其中還預測了3個尚屬未知的元素。今天的週期表已有118個元素。

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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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