黏度（或稱黏滯性） (Viscosity)
國立臺灣大學物理所 黃一玄

人們經常有將蜂蜜或水倒入到杯中的經驗：倒蜂蜜的時候，流得慢，倒水的時候，流得快。也有使用橄欖油煮菜的經驗：隨著鍋子溫度愈來愈高，油就越容易滑動。之所以會有這種現象，是因為不同液體、或者同一液體在不同溫度的黏度不同所致。

黏度是液體受力(剪應力(shear stress)、張應力(tensile stress)而產生抗拒流動或形變的一種量度。

巨觀來看，對液體而言，升高溫度則降低黏度，而降低溫度則增加黏度。對氣體而言則相反。而從微觀來看，對液體而言，增加溫度，等於增加分子運動速度，因此就容易克服分子間的吸引力，導致黏度減低。也由於黏度受分子間吸引力影響，因此能建立愈多分子間吸引力的分子，黏度愈高。例如：異丙醇(isopropanol,C₃H₈O ) < 丙二醇(propylene glycol,C₃H₈O₂ ) < 甘油 (glycerol, C₃H₈O₃)[4]。此外，分子的大小跟形狀也會影響黏度。 Continue reading →

2005年1月14日，歷經了七年的行星際旅程，歐洲太空總署的惠更斯號 以降落傘登陸在土星最大衛星─泰坦，完成一次歷史性的著陸。

惠更斯〈1629-1695〉，荷蘭物理學家、天文學家和數學家， 土衛六的發現者，主要的功績是研究了「擺動的規律」，發明了擺鐘；光的波動理論的創立者；對動力學作出最早的貢獻，包括建立圓周運動的數學理論。他還發現了獵戶座大星雲和土星光環的真實形狀， 10年前登陸泰坦的惠更斯號便是以他命名。 Continue reading →

電磁波的能量 (Energy carried by electromagnetic waves)
國立臺灣大學數學系101年高尉庭

在靜電磁學中，我們知道電場與磁場會儲存能量，而單位體積所儲存的能量稱之為「能量密度」(energy density)。在真空中，能量密度與電磁場的關係為：

$$u=\frac{1}{2}(\varepsilon_0E^2+\frac{B^2}{\mu_0})$$

其中 $$u$$ 為能量密度，$$\varepsilon_0$$ ­為真空電容率，$$\mu_0$$ 為真空磁導率。

不過在一般的電磁學下，電磁場不僅能儲存能量，還能夠傳遞能量，而描述電磁場的能量、能量傳遞與帶電粒子做功的關係的定理是坡印廷定理(Poynting’s theorem)。此定理可看成一種在電磁場中的能量守恆的敘述，在數學上與流體力學中所謂的連續方程式(continuity equation)相似。 Continue reading →

為什麼我們呼吸不會窒息？藉由量子力學來回答你
高瞻計畫特約編譯張涵茜/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

編譯來源：洞見科學(Inside Science)/How Quantum Mechanics Helps Us Breathe

(圖片來源：Mats Eriksson@flickr)

人體運輸氧氣的的方式是藉由特種蛋白質中的鐵原子和氧結合，經由血液運送到身體的各個部位。過去的理論都認為，我們身體裡的特種蛋白質跟一氧化碳的結合活性較氧氣強，這就引出了為何人類或動物不會因呼吸而漸漸窒息的疑問？

雖然人體在自然運作的過程中產生一氧化碳的量極少，不會導致特種蛋白質攜氧量的大幅降低；但由於我們在大氣中會不斷吸入一氧化碳，遲早都會讓大部分的特種蛋白質因與一氧化碳結合而無法攜氧，造成所謂的一氧化碳中毒而達到窒息的狀況。事實證明，我們存在大氣中都安然無恙，這表示其實氧氣跟特種蛋白質的結合活性比理論所推測的要強得多。 Continue reading →

偵測到大爆炸微波輻射的研究持續受到質疑
高瞻計畫特約編譯葉承効/國立臺灣大學物理學系高涌泉教授責任編輯

編譯來源：Criticism of Study Detecting Ripples From Big Bang Continues to Expand

今年三月，宇宙銀河系外偏振背景影像（Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization，以下簡稱BICEP）團隊透過位於南極的BICEP2望遠鏡，觀測到宇宙大爆炸所產生的重力波。若此研究屬實，那麼將是近現代最重要的宇宙學研究成果，因為這證明了宇宙大爆炸理論。但是自從該團隊的研究成果問世以來，就一直不斷有學者提出質疑。

圖片來源：維基百科

關於宇宙開始的理論，在過去三十年的核心理論是建立在「大爆炸」及「暴脹」之上。所謂的暴脹是指大爆炸後的10⁻³⁶秒開始，持續到大爆炸後10⁻³³至10⁻³²秒的宇宙空間膨脹狀態，並在宇宙中留下重力波波紋。暴脹解釋了宇宙的起源，以及宇宙的諸多特性。

歐洲太空總署最近使用普朗克衛星（Planck Satellite）的數據證明BICEP2所觀測的宇宙中含有足量的星際間塵埃，可能會影響望遠鏡所得到的觀測影像。首位針對BICEP研究成果提出星際間塵埃變數的學者佛洛格（Raphael Flauger）認為「顯而易見地，大部分的信號都是由星際間塵粒所造成的。」 Continue reading →

2014諾貝爾物理獎特別報導：藍光─把嶄新的光明帶到世界的角落
高瞻計畫特約編譯 潘ㄧ帆/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

LED (圖片來源：維基百科)

今年諾貝爾獎頒給了赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)、和中村修二(Shuji Nakamura)，得獎的理由為發明新穎、環保­、節能、藍色發光二極體(LED)，諾貝爾獎的精神是要把獎項頒給對全人類有最大獲益的發明。使用藍色發光二極體(LED)，就能用全新的方式製造白光。而LED燈的問市，使得人們現在有比以往的照明設備更加節能的選擇。

當赤崎勇、天野浩、和中村修二在十二月初抵達斯德哥爾摩(瑞典首都)參加諾貝爾頒獎典禮時，他們很難不去注意到他們的發明正遍及在此城市裡的所有窗口。白色LED燈發散出的亮白光線，既持久又節能。不僅如此，不像螢光燈，它們不含有毒的水銀。

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2014諾貝爾物理獎：照亮世界的嶄新光芒
高瞻計畫特約編譯 潘ㄧ帆/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

編譯來源：The Nobel Prize in Physics 2014 Press Release

（ 圖片來源：諾貝爾獎基金會網站）

今年諾貝爾物理獎桂冠頒給三位發明節能且環保的光源發明家，他們是日籍科學家赤崎勇(Isamu Akasaki)、天野浩(Hiroshi Amano)、和美籍的中村修二(Shuji Nakamura)。得獎理由為：「發明有效率的藍色發光二極體，催生明亮而節省能源的白色光源」。

諾貝爾獎的精神是要把獎項頒給對全人類有最大獲益的發明。使用藍色發光二極體(LEDs)，就能用全新的方式製造白光。而LED燈的問市，使世人現在有比舊的燈具更加節能的選擇。

當赤崎勇、天野浩、中村修二在1990年代，他們三人所研發的二極體終於產生高亮度的藍色光以後，就引發了光電科技的全面變革。

綠色和紅色的發光二極體許久以前就存在，但沒有藍色的光，就無法生產出白色的燈泡。儘管科技業界及學界投注了大量的心力，藍色發光二極體的研發仍花了30年的時間。

許多的人連連敗退，但這三位科學家卻成功了。這次獲獎的三位得主，赤崎勇與天野浩是名古屋大學的同事；中村修二則發跡於日本德島的一家小公司─日亞化學工業公司，雖然出身並不顯眼，但卻是高亮度藍色發光二極體與青紫色激光二極管的發明者，世人稱他為「藍光之父」。

他們的發明開創新的局面， 20世紀可以說是白熾燈的世紀，21世紀則是白色LED燈的世紀。 Continue reading →

5個奇妙的科學現象
高瞻計畫特約編譯 柯廷龍/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

photo credit: Veritasium

幾個星期前，在yoututbe 上的 Veritasium Science 科學頻道上，站主別具匠心的分享了5個有趣的科學現象，
本文為該影片之中文解析。

在以下影片中，科學家闡釋了幾個特別的物理現象：

ㄧ、被磁棒綁架的麥片:

漂在水面上的麥片為何會跟著磁棒移動呢？有兩個原因：

1.影片中的麥片含有鐵(Iron)，有些市面上所賣一碗早餐分量的麥片其鐵含量高達每日營養需求的60%，所以會被磁鐵吸引。

2.水具有反磁性(Diamagnetism)，當有磁場影響到它時，它會產生相反磁場，亦即與外加磁場互斥。所以，當磁棒接近水平面時，會造成水平面的下陷，使得漂浮物跟著移動。

上述兩項作用相輔相成，使得當磁棒靠近在水上漂浮的麥片時，麥片會「情不自禁」的跟著磁鐵走。 Continue reading →