【2015台積電盃-青年尬科學 複賽測寫(五)】紅隊「泰雅戰士」 VS. 白隊「附建中」

第五場PK由紅隊「泰雅戰士」對上白隊「附建中」,雙方選擇的議題都是「人類如何發現光速是有限的?」

_MG_5807 「泰雅戰士」的開場,簡短描述了支持「光速無限」的科學家。而伽利略所秉持的「一切推理皆由實驗而來」是光速研究史的一大轉機,引出後繼的羅默、菲左、邁克生等人的研究,投影片以動畫圖解實驗裝置,附上簡單的公式與演算過程。特別的是,在闡述光速計算方式時,引用其他高中生的科展實驗,相對科學家的精密測量實驗,跳轉到家中廚房的微波爐和巧克力─利用巧克力融化的位置間距即可計算駐波波長並推算出光速,讓人拍案叫絕。

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白隊提問時針對邁克生的八角鏡實驗改善了哪些條件而較前人更精準?又微波爐的駐波實驗中,波動傳遞的方向可能在三度空間中任意分布,如何確定結果正確?紅隊則簡要答以,相較於齒輪的縫隙寬度較大易有誤差,面鏡反射只要稍有偏差就無法看見反射光;針對第二題則回應,引用的實驗中有先測量波源方向,與觀察到的融化點分布方向一致。

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不同於其他隊伍多著重於近代的測量實驗,白隊的發表先特別點出了亞里斯多得、克卜勒和笛卡兒三人對於光速無限的推測論點。恰巧和紅隊一樣提到微波爐的空腔駐波,白隊更上一層樓,比賽前即親自在家中用起司條進行實驗,並用第一手數據計算光速值,將計算過程與誤差呈現於投影片中。

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提問時紅隊提出了頗有新意的問題:菲左實驗中為何選用齒輪?若要實地操作,你又會選擇哪種器材?再由廣義相對論延伸,提問時空旅行的可能性。白隊認為,齒輪的好處是間隙小而精準,光徑通阻則易於區別觀察,但不必受限於前人,只要能反射特定角度光線的器材都能加以善用;關於時空旅行則連結《電影中不可能的物理》一書內容,認為穿越時空的可能性會受限於蟲洞形成的時間。

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兩隊報告皆展現了對自己報告議題的知識掌握,問答也相當深入,最後白隊獲得四票勝出。