熱血科學家的閒話加長（The Excited Scientists' Hot Tea）

EP.286 意外的斜槓人生：我怎麼變成說故事的人？（量子熊＃89） 這一集要來談談阿文如何踏上科學傳播這條被人視為不務正業的過程！ 所謂無心插柳柳橙汁，本來做理論強子物理的專業科學從業人員是怎麼踏上這條不歸路的？😝 ＃量子 ＃量子熊 ＃阿文雜談 ＃強子物理 -- Hosting provided by SoundOn

【科學不設限】EP.010 共振的威力—美國大橋垮下來！ 美國的塔科馬海峽大橋在風中劇烈扭曲、崩塌，整個過程被完整拍下，成為史上最著名的工程災難之一。 這座外型優雅、通車不到五個月的跨海大橋，設計上能承受時速 160 公里的強風，卻在只有 65 公里的微風中瓦解。 究竟發生了什麼事？ 這一集，我們將從盪鞦韆的節奏到風中的渦流，揭開「共振」這個看似抽象卻威力驚人的物理現象，如何摧毀鋼筋混凝土建造的巨大橋樑。 ＃共振 ＃美國 ＃塔科馬海峽大橋 -- Hosting provided by SoundOn

EP.285（搞笑諾貝爾工程設計獎）鞋櫃裡的「生化武器」，終於有解！ 2025年的搞笑諾貝爾工程設計獎，頒給了印度科學家Vikash Kumar 與Sarthak Mittal，得獎的研究是「從工程設計角度分析了臭鞋子如何影響鞋架的良好使用體驗」。 這其實是一個「人因工程」的問題。人因工程是一門研究 人與系統互動 的科學，目標是讓設計更符合人的特性，提升 安全、健康、舒適與效率。 核心精神是：產品設計應配合人，而非讓人去遷就產品。 許多人都有這樣的經驗：去到人家家裡、或是需要脫鞋的公共場所，鞋子一脫下來發現旁邊的人都皺起眉頭，露出「你是野原廣志逆？」的表情（野原廣志是蠟筆小新的爸爸，以腳超臭聞名）。 這時候就會陷入極度的尷尬…最好的解決辦法是：「啊，我突然想起有事…」趕快離開，大家（包括你）的表情就會突然放鬆了。 腳臭來自於一種叫做「Kytococcus sedentarius」的細菌，它會分解汗液與皮膚角質中的蛋白質、脂質，產生一些含硫化合物與有機酸，這些副產物就是「腳臭」的主要來源。 在印度，這個問題更加嚴重，因為氣候炎熱潮溼，身體稍微活動一下就很容易大量流汗。如果沒有注意通風與清潔，鞋子當然就會變得臭死人了。 本文研究者想做的是鞋架的設計，而且要能解決這個「臭鞋問題」。 不過他發現，過去在人因工程的領域中，幾乎沒有任何相關的研究。 大部分都在說「多用途」、「不管幾歲的家人都易於使用」、「在站立時能清楚看到所有鞋子」、「提供繫鞋帶的座位空間」、「容易清潔、美觀、能防塵防潮」，以及「使用安全」。 當然不是說這些不重要，但是怎麼能忽略「鞋子太臭」了？ 一雙臭鞋就已經夠糟了，要是鞋櫃一打開有幾十雙惡臭的鞋，說不定就要叫救護車、不、化學兵部隊了啦！ 為了探討並解決這個被忽視的大問題，研究者先進行了一項先導性的問卷調查。調查對象是來自於作者服務的印度Shiv Nadar University的 149 名一年級學生。男性佔 80%，女性佔 20%，平均年齡為 18 歲。以下為本研究的重要結果與推論： (a) 54.6% 的受訪者會因自己鞋子的臭味而在他人面前感到不自在。 (b) 約 52.4% 的人曾經遇到尷尬情況，需要因他人鞋子發臭而離開現場。 (c) 鞋子太臭時會如何處理：44.3% 洗鞋子，38.3% 拿去曬太陽；其餘還有將茶包放進鞋內、撒小蘇打粉、撒抗菌粉、噴除臭劑，還有少數人會很霸氣的直接買新的。 (d) 當研究者向受訪者展示市面上可用來防臭的產品圖片時（後述），88% 的人表示不知道這些產品。 (e) 多數受訪者對現行的解決方案並不滿意，希望購買能真正解決問題的新產品 (f) 90% 的人使用後，會把鞋子放在鞋櫃裡。 (g) 受訪者平均擁有 4 雙鞋，但常穿的只有 2 到 3 雙。 這個結果，多數人確實面臨鞋子發臭的問題，卻缺乏有效的解決方式。同時，大家普遍缺乏對市面上相關產品的認知，現有的解方有這幾種： (a) 茶樹精油與椰子油對抗黴菌感染有效，並被建議用於處理腳臭。 (b) 百里香精油因含有高濃度的麝香草酚（thymol）或香芹酚（carvacrol），已被證實為合適的真菌抑制劑，能夠預防鞋子異味。 (c) 使用臭氧對鞋子進行消毒，已被發現能抑制細菌的繁殖，甚至已有相關裝置獲得專利。 (d) 在鞋子內部使用濃度 70–99% 的異丙醇並加上鹽巴，被發現也具有成效。 除此之外，市面上也有一些產品聲稱可以透過消毒或殺菌來解決鞋子異味問題，不過根據來自線上顧客評論的意見，對這些產品的滿意度並不高，覺得效果有限，而且一次只能處理一雙，家裡通常有二位數的鞋子，所以需要「更高效率」的產品。 作者經市場調查後，發現沒有找到任何在設計上有考慮到「家庭鞋子總數」的除鞋臭產品。 於是靈機一動，想到了「除臭鞋櫃」的點子。 幾乎每個家庭都有某種類型的鞋櫃；若能有一款鞋櫃能讓鞋子保持無異味，將會帶來極佳的使用體驗。 本文作者將「臭鞋」視為重新設計傳統鞋櫃、以改善使用者體驗的契機。 在探索各種能夠殺死細菌（臭味的元兇）的方法後，研究者最後選擇使用「紫外線」作為解決方案。 他們使用了可謂「臭鞋界的王者」，也就是校隊運動員的鞋子做為對象。 實驗裝置非常簡單：波長 270–280 奈米，額定功率 11 W 的紫外線燈管，並搭配開關式電源供應器。 整個實驗裝置連鞋子放在一個紙板做的盒子裡，以避免紫外線直接照射到眼睛。由於細菌主要聚集在鞋頭區域，因此將紫外光源對準該位置。 實驗結果顯示，只要照射 2–3 分鐘，就能殺死細菌並消除異味。 因此作者主張，鞋櫃好用當然很重要，不過千萬別忽略了腳臭問題啊！ 設計一個內含紫外燈管的鞋櫃，就能解除這個困擾了。 不過呢，雖然研究者顯然已經設計了這個除臭鞋櫃，不過由於具有商機，所以在論文中並未揭露其細節。 這個研究，發表於 2021 年於印度舉辦的「Humanizing Work and Work Environment」（HWWE 2021，人性化的工作與工作環境）研討會，這個會議因為疫情而改為線上舉辦，論文集「Ergonomics for Improved Productivity」由Springer Nature 出版。 ＃搞笑諾貝爾工程設計獎 ＃野原廣志 -- Hosting provided by SoundOn

EP.284（搞笑諾貝爾獎化學獎）減肥不用節食？這群科學家竟想讓你「吃不沾鍋」！ 2025年的搞笑諾貝爾化學獎，頒給了美國的研究團隊Rotem Naftalovich、Daniel Naftalovich（兄弟檔），以及 Frank L. Greenway。 得獎的理由是「提出以鐵氟龍作為『零卡食物』，達到減肥的效果」。 不過他們並未出席領獎，可能是這個好點子雖然拿到了美國專利，但是沒有通過 FDA 這一關，所以不能把鐵氟龍當食物。 把聚四氟乙烯（PTFE），俗稱鐵氟龍）粉末混進食物裡，它「有份量、有重量、無熱量」，吃下去把胃撐開，有了飽足感，大腦就會送出「飽了！」的訊號，讓你停止進食。 由於鐵氟龍沒有熱量，所以可說是減肥聖品！ 但是鐵氟龍欸，那不是拿來做不沾鍋塗層的東西嗎？ 大家不是說不沾鍋有毒？ 其實不沾鍋的食安問題主要有兩個，第一個來自製程：過去製造鐵氟龍時經常會用到「全氟辛酸」（PFOA）、「全氟辛磺酸」（PFOS）這些有毒物質，可能會殘留在鐵氟龍中，日後會慢慢釋出而被吃進肚子裡。 第二個則是高溫：當不沾鍋溫度超過 300°C，可能會分解釋出有毒氣體如「四氟乙烯」。 關於第一個，PFOA 與 PFOS 目前已經被嚴格管制，選購時請找標明不含有這些成分的產品；但跟這兩者同屬的「PFAS」家族，也被認為都有疑慮，不過這類化學物質高達上萬種，環境裡已經到處都是…至於高溫的部分，只要避免鍋子空燒，一般來說烹飪時溫度都在 250°C 以下，不會有問題。 「鐵氟龍不沾鍋到底安不安全」，是個吵不完的問題，以上只是提供一些資訊給大家參考，不是本文的重點，請不要在這裡戰這個。 還是回到這個得獎的研究主題吧！ 人會覺得「飽」主要來自食物的重量和體積，而不是「內容」。 所以如果能用不含卡路里的東西把食物「灌水」，即使沒有攝取到熱量也會飽。 現有已經有一些作法像添加膳食纖維，不過有副作用：會改變食物的味道跟口感所以有人不喜歡，而且會讓c變鬆軟又很大坨（這或許不算缺點）；還有像「黃原膠」（xanthan gum）這種增稠／增量劑，但是加太多的話很容易烙h。 所以鐵氟龍似乎是個好選擇：化學活性超低，幾乎不跟任何東西反應、耐熱（不要超過 300°C 較好）、無味且柔軟，不干擾口感、鐵氟龍容器連工業用強酸都能裝，胃酸這種程度是小 case、摩擦係數低，可以順利通過消化道（不然怎麼做不沾鍋）、用在醫療上的資歷很深（人工血管、導管、牙線等），在「人體相容性」上已經通過無數檢驗。 當然要來當食物的替代品，安全性還是首要考量，在這個研究中作者回顧了大量的文獻，得到的結論是：在基因毒性、生殖安全性、發育毒性、皮膚接觸、免疫毒性、致癌性、神經毒性、胃腸道吸收與生物累積各方面，鐵氟龍都是安全的，拿來當「零卡食物」應該是沒問題，不過為了萬全的考量，建議的標準如下： 1. 使用原生（virgin）PTFE 樹脂粉 2. 不含「分散劑」（反正又是一種化學添加物） 3. 製程中不可使用 PFOA（C8） 4. 顆粒平均粒徑 130±15 微米 關於粒徑的部分，過去的研究指出，人體組織會吸收的顆粒最大是 20 微米，做大一點可更確保不會被吸收，而且這麼大的顆粒排出後容易沉澱分離，可以從環境中回收。 但是也不要大太多，以免影響口感。 研究者建議，把食物和鐵氟龍粉末以 3：1 的體積比混合，應能明顯提高飽足感、降低實際吃進去的熱量。 當然啦，想歸想，最後還是得用嚴謹的臨床試驗來驗證才行，不過後來在 FDA 被卡關，也就無疾而終了。 不過就算可行好了，鐵氟龍這種東西可不便宜！ 如果一餐吃體積 500 mL 的份量，就需要 1/4，也就是 125 mL，鐵氟龍的比重是 2.2，也就是 0.275 kg，以原料而言，工業用等級當然比較便宜，但是大家應該不會想吃這種，醫療級的話每公斤可達一百美元，這樣算下來，光是一餐就要多加 800 元！ 這種減肥餐可能很多人吃不下去吧！ 這個研究，發表於 2016/01/24 的「糖尿病科學與技術期刊」（Journal of Diabetes Science and Technology） ＃搞笑諾貝爾獎化學獎 -- Hosting provided by SoundOn

EP.283（搞笑諾貝爾獎和平獎）外語講不順？研究：喝點酒或許有用！ 2025年的搞笑諾貝爾和平獎，頒給了來自荷蘭、英國與德國的團隊，得獎的研究是「人喝了酒以後，外語能力會提升」。 為什麼是和平獎？ 應該是喝了酒之後，即使是不同國家的人，也能在酒後語言能力突飛猛進，溝通無礙吧（才怪）。 這篇論文的標題是「Dutch Courage? Effects of Acute Alcohol Consumption on Self-Ratings and Observer Ratings of Foreign Language Skills」，劈頭就把這種現象稱為「荷蘭式勇氣」，這其實是一句酸人的話，表示「只不過是藉酒壯膽，不是真正的勇氣」。 英文中有許多「Dutch」開頭的酸言酸語，例如「Dutch Uncle」（荷蘭叔叔）指的是不管幹嘛都只會嚴厲教訓你的機車長輩；「Dutch comfort」（荷蘭式安慰）指的是「你本來可以更爛的，還好只有這麼爛」的這種看似安慰的補刀行為；「Dutch concert」（荷蘭式演奏會）就是樂團裡每個樂手演奏的曲子都不一樣，亂成一團。我們很熟悉的「Go Dutch」（各付各的），來自「Dutch treat」（荷蘭式招待）：「我請客、錢分攤」。 至於為什麼有這麼多用「荷蘭」酸人的話呢？ 據說因為在大航海時代，英國跟荷蘭爭奪海上霸權，還發生了數次的「英荷戰爭」，以性格機掰聞名於世的英國人，就創出了這些話來靠北荷蘭人很機掰。 言歸正傳，眾所周知，喝酒會影響腦袋的運作（例如今年的「搞笑諾貝爾航空學獎」）。過去的研究顯示，急性飲酒會讓我們的執行高階認知任務（思考、語言、邏輯等）的能力變弱，比如：抑制控制（inhibitory control，指的是「壓抑錯誤反應」的能力）、工作記憶、還有靈活轉換思維模式的能力，這些功能都跟語言有關。 如果酒精會讓大腦的控制力下降，應該會讓講外語更「卡」才對。 可是，在現實生活裡，很多雙語者反而覺得「喝一點酒之後外語比較順」。 本研究就是想要回答到底哪一邊是對的，還有，這個影響是「講者的自我感覺」，還是「聽者覺得如此」？ 受試者是 50 位母語是德語，通過「荷蘭語作為第二語言」（NT2）考試的荷蘭馬斯垂克大學心理系二年級的外籍生，一共 50 位，平均年齡大約 22.6 歲，女生占 70%，都是至少偶爾會喝酒（很會喝也OK，但是滴酒不沾當然不行）。 測試材料是酒精濃度 37.5% 的 Smirnoff Red 伏特加，加上碳酸飲料「Bitter Lemon」調成一杯 250 mL 的調酒，喝下去大約會讓血液酒精濃度達到 0.04%。 對照組則是一杯同樣容量的冰水。 實驗流程如下： 1. 先量呼氣酒精濃度。 2. 喝下實驗飲料（酒或冰水），10 分鐘內喝完。 3. 一邊聽音樂一邊休息 15 分鐘，然後再測一次酒精濃度。 4. 外語任務測試：用荷蘭語講兩分鐘「你支持或反對動物實驗？」。如果提早結束，實驗者會丟一些標準化問題，像「你對動物實驗了解多少？」讓他們繼續講，把時間用完。這個過程全程錄音。 5. 任務結束後，先由參與者自己評估剛剛的表現（流暢度、文法、詞彙量、發音、理解度等，總共有 9 個評分項目，用 0–100 mm 的滑尺量表，這是一把真的尺，有個可以滑動的標記）。 6. 接著，兩位荷蘭語母語者來聽錄音（他們不知道聲音來自哪一組），給一樣的 9 項評分，還要另外給發音、文法、詞彙、論述品質四個成績（1–10 分）。 7. 之後參與者再做一個算術任務（2 分鐘解 13 題，從簡單加法到複雜算式）。做完要給自己一個 1–10 分的「自我評價」成績。正確題數則是「客觀評價」。 8. 最後填 Rosenberg 自尊量表（10 題，總分 0–30），看看喝酒以後自尊自信程度是上升還是下降。 首先是酒測結果：酒精組喝完 15 分鐘後，血液酒精濃度 = 0.32±0.1 g/kg，冰水組為零（廢話）。 這個實驗過程看起來還滿開心的欸…當然抽到喝冰水的可能就沒那麼爽，至少也給杯可樂嘛！ 或是那個 Bitter Lemon 也好啊，這樣才能把「操縱變因」限定在酒精，不然我們可以說這個語言能力的改變可能是來自 Bitter Lemon 啊！ 實驗的控制還要加強喔。 實驗前所有人自評過荷蘭語能力，平均大約是「中上程度」，而且兩組之間沒有差異。 （前面「心理學獎」，每個人都自認是「中上程度」，果然沒錯） 喝完後自評外語能力：酒精組 55.53 ± 12.96，冰水組 53.59 ± 15.69，沒有顯著差異（p = 0.64，要低於 0.05 才算顯著）。 所以喝酒組並沒有讓他們「自我感覺良好」。 荷蘭母語者評估之外語能力：酒精組 61.53 ± 5.69，冰水組 56.65 ± 7.67，差異顯著（p = 0.02）。 這個差異主要來自「發音」，文法、詞彙、論述並沒有差。 在酒精組內，血液酒精濃度和語言表現（無論自評還是他評）沒有顯著相關。 在算術任務方面，兩組不管是自評，還是答對題數，都沒有顯著差異（冰水組成績比酒精組好一點點）。 有個假設是，酒精對主觀外語能力評分的影響，可能可由「飲酒後普遍信心提升」來解釋。 飲用後，自尊值的確有顯著上升，但是跟喝酒或喝水無關，兩組都是上升，所以也沒有「喝酒讓信心爆棚」這回事。 對於這個結果，研究團隊認為，可能是微醺時能讓人放鬆，降低了「語言焦慮」（講外語時緊張、怕講錯的感覺），所以講得比較順暢，發音上更自然。 不過這只是推測，因為這次的實驗並沒有測量語言焦慮，需留待下次研究了。 有趣的是，這跟之前的研究指出的「酒精會降低母語語音流暢性」（大舌頭）的研究剛好相反，似乎酒精對母語與外語的影響是不同的。 不過這種反向影響到也不錯，比如說要跟老美用英文交談時，喝個一杯，對方變鈍了，我們變流利了，那不是就剛剛好嗎？ （用中文交談也一樣，只是反過來）應該就可以聊得很順利了，難怪會得「和平獎」啊！ 這個研究，發表於 2017/10/18 的「精神藥理學期刊」（Journal of Psychopharmacology）。 ＃搞笑諾貝爾獎和平獎 -- Hosting provided by SoundOn

EP.282 一塊電路打破常理，拿下 2025 諾貝爾物理獎！ 2025 年的諾貝爾物理獎，是一個從 1、2、到（幾乎）無窮大的故事。 得獎者是 John Clarke（加州大學柏克萊分校）、Michel H. Devoret（耶魯大學）以及 John M. Martinis（加州大學聖塔芭芭拉分校）。 得獎的理由是「發現在電路中的巨觀量子穿隧現象以及能量量子化」。 最近「量子」成為社會上的流行語，除了「量子疊加」、「量子糾纏」是大熱門以外，聽過「量子穿隧」這個名詞的人應該也不少：巨觀的物體（比如說一顆棒球）碰到比總能量還高的位能障礙（比如說一堵牆壁）時，絕對無法越過，一定會被反彈回來。但是在量子的世界中，由於粒子具有波的特性，「碰到位能障礙」猶如「穿過不同介質」般，會有「部分透射、部分反射」的現象，那個透射的部分，就是「量子穿隧效應」。 不過包含穿隧在內的量子效應，通常只會發生在「又小又冷」（比原子小、接近絕對零度）的條件下才會出現。關鍵就是： 「你的 h 在哪裡？」（讓量子詐騙現形的咒語） 的那個「h」，也就是「普朗克常數」，它的值小得不得了（10 的 -34 次方），所以在巨觀世界中，幾乎是可以忽略的大小。 1957年，江崎玲於奈實驗觀測到「一」顆電子在半導體中的穿隧效應；1960年，Ivar Giaever證明了這在超導體也能發生。 最有名的故事則是，1962年，還是個研究生的 Brian Josephson 提出，「二」個電子組成的庫柏對，可以在兩個超導體之間夾一層薄薄的絕緣體時（稱為 Josephson junction），成對穿過那一層絕緣體（位能障礙）。 在這篇論文發表的幾乎同時，「超導教主」，也就是「BCS 理論」中的老闆：John Bardeen 也發表了論文，說「電子成對穿隧是不可能的事」。後來兩人在倫敦舉行的「第八屆低溫物理會議」中狹路相逢，當庭辯論，Bardeen還是堅持「想也知道這不可能！」，身為菜鳥的 Josephson 直接嗆回去：「想也知道？你真的有算嗎？我有算喔！」在氣勢上壓倒了早就名滿天下的諾貝爾獎得主 Bardeen。 後來實驗證明真的可以，Bardeen 不但爽快認輸，還推薦 Josephson 給諾貝爾獎委員會，後來 Josephson 與江崎玲於奈、Ivar Giaever一起獲得 1973 年的諾貝爾物理獎，當時 Josephson 才 33 歲。而 Bardeen 自己也在前一年（1972）拿到他的第二個諾貝爾物理獎，成為一段物理史上的佳話。 （上面的「前情提要」在量子熊頻道的「量子超級英雄」系列中有一大堆，需要惡補的快去看） 不過一顆電子也好、一個庫柏對（兩個電子）也好，基本上都符合「小、冷、擠」的原則。 不過今年的諾貝爾物理獎打破了「小」的這個限制，證明了「巨觀量子穿隧效應」。 這個「巨觀」有多大呢？ 是一個一公分見方的電路晶片，的確是日常生活看得到、拿得到的大小。 在 BCS 理論中，兩個本來都是自旋 1/2 費米子、得要滿足包立不相容原理的電子，配對成功變成庫柏對，庫柏對的自旋可以是 0 或 1，成了自旋為整數的玻色子，不再受不相容原理的約束，在極低溫時可以所有的庫柏對都擠在能量最低的狀態，全部用同一種模式運動，此時系統變成了超導態。這個狀態的特殊之處，就是有一個整體共同的「相位」（可以想成波形高高低低變化時，是在波形中的哪個位置）。而庫柏對能穿過 Josephson 接面，就是受到兩邊超導體各別相位（φ₁、φ₂）之相位差（δ = φ₁ - φ₂）所驅動。 然後在 1978 年，英國物理學家 Anthony J. Leggett（2003 年諾貝爾物理獎得主）說「我有一個大膽的想法」：對應於一個單純的粒子而言，空間中的位置 x 是一個「好的物理量」，所以我們寫一個波函數 ψ(x,t) 來描述這個粒子在時空中的行為，只要知道空間中位能的分布 V(x)，就能寫下薛丁格方程式把 ψ(x,t) 解出來了；那麼在Josephson 接面中，既然兩邊超導體的相位差 δ 是描述一個超導系統「好的物理量」，我們當然比照辦理，把這個系統的整體波函數寫成 Ψ(δ,t)，然後找出隨著δ而變的能量 U(δ)（相當於位能，這裡的 δ 類似位置的角色），就可以寫下薛丁格方程式來解這個系統了。 這時的 Ψ(δ,t) 的數學形式，根本就像一個「單粒子波函數與它的薛丁格方程式」，也就是這時候這整個系統的行為，就好像是「包含了系統中所有電子的一個假想的巨人粒子」一樣。他做到了，這個U(δ) 的長相很簡單，就是一個「斜坡上的波浪」或是「洗衣板」：U(δ) 跟 -(cosδ + δ×I/I₀) 成正比，其中的 I 是接面兩頭加的偏壓電流，I₀ 是個特定的電流值。當不外加電流時，這就是一個單純的 cos 函數，在 δ = 0、2π、4π….時是在「位能井」中的低點。加了偏壓電流 I 後，這個波浪就會往一邊傾斜，但是那些位能低點仍能保持是「位能井中局部低點」的狀態，等到 I 超過 I₀，因為太過傾斜，就沒有所謂位能井，而只是「比較斜」或是「比較和緩」的斜坡了。 好啦，當 0 < I < I₀ 時，假如我們讓這個系統的能量在位能的某個局部低點，這個系統的位能以及「巨人粒子」的「位置」，就幾乎跟我們在量子物理裡面講到的單粒子穿隧效應一樣，只是這裡的「位置」，其實是接面兩邊的波函數相位差δ。 接下來就做「連連看」就行了！單粒子的穿隧效應，是從起初位能井中較低的位置 x，穿過位能比粒子總能量還高的位能障礙的區域（位於 x 與 x’ 之間），跑到隔壁位能井中的低點 x’。對比到我們的 Josephson junction 系統，則是「巨人粒子」在從位能井低點 δ 越過位於 δ 與 δ’ 之間的位能障礙，跑到隔壁低點 δ’ 去。所以「穿隧」不是發生在我們熟悉的「位置 x 的空間」，而是在「相位差 δ 的空間」。 不過不管是哪個空間，穿隧就是穿隧。這件事（δ→δ’）發生時，會在接面上量到一個電壓脈衝，這就是 δ 發生變化的證據。 你可能會覺得「蛤」？我們很容易比「巨觀穿隧效應」想像成發生在我們熟悉的巨觀世界中，類似一顆電子穿過位能障礙一樣，發生了像是「一顆棒球穿過牆壁」的現象，一般媒體也會這樣引導，連諾貝爾委員會的「科普版」的圖也這樣畫。至少想像中也要有一大坨電子在空間衝過一個位能障礙吧？並不是這麼直接了當的事。 超導體中，是一大堆（10²³個之類）分不出誰是誰的庫柏對，大家的波函數相位都一樣。在 Josephson 接面的左邊跟右邊的超導體，一邊的相位是 φ₁ 另一邊是 φ₂，相差了 δ，穿隧發生後，兩邊相位都改變了，相位差變成δ’。我們沒有具體的看到「一大堆庫柏對突破絕緣層的位能障礙，從一邊衝到另外一邊去」這種穿隧，而是所有兩邊的庫柏對同步的改變了它們的相位，也就是量子態。由於所有的庫柏對都是完全一樣無法辨識的（這是量子多體系統裡最重要的一件事！），所以「這些庫柏對跑到那邊去」這樣的說法其實是沒有意義的，但是它們能夠超越那個能量障礙，做出了「協調的改變」，稱之為穿隧也不為過啦！ 講了半天，那這次的諾貝爾物理獎，為什麼要頒給這三位物理學家呢？ 他們量到了「因為相位差改變而發生的電壓脈衝」，沒了。 就這麼簡單喔？ 簡單個鬼，要量到這個難死了。原因是，有其他「不是巨觀穿隧的原因」，更容易產生電壓脈衝，要排除這些，實驗的設計與操作，要精密到接近變態的程度。 首先要將系統降到極低溫（數十 mK 程度），這個工程在 1980 年代當然不小，不過你只要口袋夠深，能養得起昂貴又嬌貴的「稀釋冷凍機」就做得到。溫度沒降到這麼低系統可能因為熱運動得到能量而越過位能障礙，不過這是因為你的能量變高所以「越過去」而不是「穿隧過去」，這時量到的電壓訊號就是假的，不是巨觀穿隧。 另外一個是電磁輻射，它們可能被系統吸收而能量變高，越過了障礙，這也是假的，所以得要把所有的電磁輻射屏蔽掉。他們開發了「銅粉微波濾波鏈」（copper-powder microwave filter chain）這個秘密武器：在連接樣品的導線上串接一連串濾波器（針對不同的頻率波段），每個濾波器都填滿極細的銅粉，外層再包覆銅的外殼。當微波沿導線進入時，電磁波在銅粉的狹小縫隙中被無限次散射與吸收，最後只剩下極低頻與直流訊號能通過。這個濾波裝置能對 0.1 到 12 GHz 的頻率範圍內的電磁波造成超過 200 分貝（dB）的衰減。你可能覺得 200 dB 聽起來沒什麼了不起，但是 dB 這東西是指數函數，200 dB 代表把外界電磁雜訊能量砍到原本的「一億兆分之一」（10⁻²⁰）！夠變態了吧。 這麼一來，導線上的訊號就可以說是幾乎「純淨無雜訊」了。 不過被濾波器裡面的銅粉吸收掉的電磁波能量跑到哪裡去了呢？答案是熱能。這不就糟糕了嗎！不只溫度會上升，還會因此產生黑體輻射，那「熱」與「電磁雜訊」這兩大殺手不都又回來了？這個問題當然需要處理，每一個濾波器都被固定在高導熱性的冷卻金屬板上，濾波器一吸收到能量轉成熱能，就會被冷卻板帶走，不會留在系統裡。 另外一個要小心的是偏壓電流。偏壓加得高，那個往下傾斜的斜坡可以降低位能障礙，增加穿隧的機率，不過不小心加太大（超過 I₀）的話，位能井就不見了，等於沒有障礙，相位差 δ 本來就可以到處亂跑，當然也就沒有穿隧可言了。 好，把那些「來亂的」假訊號排除後，就要來量「脈衝電壓」這個「巨觀穿隧的指紋」了。由於穿隧效應是量子力學的機率事件，所以每調一個參數，就得重複數千到數萬次的量測，才能得到所需要的數據分布，簡直搞死人… 看到了！排除了所有雜訊，「巨觀量子穿隧效應」的確存在。 他們更進一步，用微波將系統的波函數激發到第一、第二、第三激發態，由於能量較高（但尚未超過能量障礙），可以觀察到穿隧效應的發生機率也變高了。而這些激發態的能量，與 Leggett 的理論（以及後續與他的學生提出的 Caldeira-Leggett 模型）吻合。 這些結果，可以說是將 1980 年代的實驗技術推到極致才得到的。這些人簡直是「穿隧了當年的物理實驗技術之壁」，才有這番成就。當然啦，經過了快 40 年，實驗技術突飛猛進，做起來就不像當年那麼累了。 這個成果，對於現代量子電腦影響甚鉅。許多現在發展中的量子電腦技術，特別是超導量子位元的部分，都是這個現象與技術的延伸。 所以啦，今年的諾貝爾物理獎公布後，大家都是心服口服，不像去年頒給 AI，幾乎可以開一個「靠北諾貝爾物理獎」的專版了。不過去年頒給 AI 的先驅、今年「量子科學技術年」頒給量子科技的先驅，我懷疑諾貝爾委員會其實是在追時事梗… ＃諾貝爾物理獎 -- Hosting provided by SoundOn

EP.281（搞笑諾貝爾兒科學獎）母乳風味不是想像！媽媽飲食影響寶寶行為！ 2025年搞笑諾貝爾兒科學獎，頒給了 Monell Chemical Senses Center的兩位科學家 Julie A. Mennella 與 Gary K. Beauchamp，得獎研究主題是「媽媽吃的東西，會不會真的影響母奶的味道？會不會因此改變寶寶喝奶的方式？」兩位科學家都親自到場領獎。 這個研究發表於 1991 年，標題是「Maternal Diet Alters the Sensory Qualities of Human Milk and the Nursling's Behavior」（母親飲食會改變母乳的感官特性，也會影響哺乳嬰兒的行為）。 也就是探討「媽媽吃什麼→母奶味道怎麼變→寶寶有何反應」。 1980～90 年代有一波推廣餵母奶的潮流，重點多放在營養成分與提供抗體上，關於母奶的氣味、味道會不會受媽媽飲食影響、寶寶的喜好，了解其實不多。 動物研究倒是已經有一些結果：乳牛吃的東西會改變牛奶的味道；更有趣的是，哺乳動物會偏好幼時「曾在喝奶時出現過」的那些風味。 這篇研究有兩個主軸，第一：媽媽吃的特定食物的味道會不會跑到母奶裡？ 這個研究選了大蒜這種氣味強烈、而且完全是「大人趣味」的食物。 由過去在以乳牛為對象的研究已經得知，大蒜裡的含硫揮發物會進入乳汁。 第二，如果母奶氣味真的變了，寶寶的喝奶行為（吸吮的時間、奶量以及節奏）會不會跟著改變？ 研究者招募 8 對健康的母嬰（媽媽大約 30 歲、寶寶 3～4 個月，幾乎都全母乳），每位媽媽都做兩次實驗：一次吃大蒜膠囊，一次吃長得一樣但裡面沒料的安慰劑膠囊，兩次相隔一週。 這樣同一個寶寶自己跟自己比，就不會個體差異問題了。 測試前幾天媽媽要避免吃重口味的含硫食物（大蒜、洋蔥、蘆筍等），測試當天不能用香水、香皂、除臭劑；整體飲食設計成低硫，確保若有變化，就是來自於大蒜膠囊。 寶寶吸奶行為的量測：每次哺乳前後都精準量體重，以差值估算寶寶喝的奶量；哺乳過程全程錄影，事後分析影片，統計「含乳頭總時間」「吸吮次數」等指標，分析者並不知道當天媽媽服用的是大蒜膠囊還是安慰劑。 那母奶氣味的變化則是靠「人類的鼻子」：研究者找了 11 位嗅覺正常的成人當評審，把同一位媽媽同一天、服用膠囊前後各採得的兩份母奶並排，評審一定要挑出「味道比較像大蒜」的那一杯。 結果顯示，在「安慰劑日」，「嗅覺評審」的選擇接近隨機：服用膠囊前後的母乳各有約半數被判定為「味道較重」，由於評審無論如何一定要選一邊，所以這個結果表示吃膠囊前後如預期的，母乳氣味沒有改變。 而在「大蒜日」，有八成的評審正確的挑選出「服用大蒜膠囊後」的樣本，可見大蒜的含硫揮發物的確進入了母奶，味道足以讓評審分辨出來。 寶寶的反應呢？ 結果發現，這兩天的餵奶次數、換邊吸的頻率都差不多。 主要差異是「吸吮時間」在媽媽吃大蒜膠囊那天顯著變長了，從「安慰劑日」的 27.4 分鐘增加到「大蒜日」的 32.8 分鐘，而且延長的主要是在母奶氣味變強的時段，也就是吃完後 1.5～3 小時之間。 而且「吸吮動作次數」在這段時間明顯上升：從安慰劑日約 600 多次，增加到大蒜日的 900 多次。表示當蒜味出來時，小寶寶不只吸得更久，吸吮動作也更頻繁。 那喝的量有因此增加嗎？ 雖然小寶寶喝得更賣力，但總攝取量只呈現「多一點點」，並沒有達到統計上的顯著。研究者推測是「雖然味道變了，但是奶就那麼多」。 幾位媽媽的證言也是：「我差不多已經被榨乾了。」。 小寶寶可能是被新奇的味道吸引而努力吸，但是沒有實質上的「進帳」。 本研究的結果顯示，母親攝取大蒜後，乳汁的氣味會在大約 2 小時後出現顯著變化，且這種氣味變化會被嬰兒察覺並影響其哺乳行為。 雖然嬰兒並未確實增加攝取的乳汁總量，但他們在乳頭上的停留時間與吸吮次數皆顯著增加。 這些結果顯示，嬰兒的飲食經驗的確與母親飲食相關。 而且嬰兒經歷了母親飲食帶來的味覺、嗅覺等感官線索之後，對食物的偏好會受到影響。 之前的動物研究證明，泌乳期間母體飲食所帶來的風味經驗，會使幼體更容易接受這些風味食物。 這個研究結果也提供了人類可能也有類似機制的初步證據。 所以參與這個實驗的小寶寶們，長大之後可能會成為大蒜的愛好者… ＃搞笑諾貝爾兒科學獎 -- Hosting provided by SoundOn

EP.280（搞笑諾貝爾營養學獎）2025 搞笑諾貝爾營養學獎：頒給愛吃披薩的蜥蜴！ 2025 年的搞笑諾貝爾營養學獎，頒給了來自義大利、英國以及多哥的科學家組成的研究團隊，得獎的研究是他們發現了「在多哥一個海濱度假區的彩虹蜥蜴（rainbow lizards），愛吃『四種起司披薩』」。 多哥是位於西非的國家，在此有一種很常見的蜥蜴，叫做「多彩蜥蜴」（學名是 Agama agama），這種蜥蜴的環境適應力很強，不管在野外還是在都市，都可以看到牠們的蹤跡。 多彩蜥蜴主要以昆蟲為食，本來在野外的習性是嚴格的「日行性」，只在白天活動。但由於牠們已經很能適應都市環境，有些蜥蜴還會在晚上利用燈光當熱源，在夜間覓食，展現像壁虎一樣的行為模式。 雖然是食蟲動物，過去也有人觀察到，牠們在靠近人類聚落的地區，也會吃人類加工的「以麵包為基底的食物」。 本篇研究論文的主題是，描述在西非多哥一處海濱度假村，發現這些食蟲蜥蜴食用一種「先前未被報導過的麵包基底食物」。 講了半天的「a previously unreported bread-based food type」其實就是披薩，只是這種拐彎抹角的講法比較有種學術論文的「喟口」（台語）。 事情的起因是，研究者在多哥首都洛美（Lomé）附近的 Baguida 海濱度假村「Pure Plage」（可能正是度假時），偶然看到一隻成年雄蜥爬上遊客的桌子，搶走了一塊「四起司比薩」。 這個場景讓研究者很好奇：牠們好像沒吃過這種東西，這次只是偶發行為，還是牠們其實經常這樣做，只是我們不知道呢？ 於是在 2020 年 10 月，以及 2021 年 4 月到 5 月之間，研究者在「Pure Plage」度假村展開了觀察。 這幾天的天氣都是晴朗的日子，觀察時間在中午 12 點到下午 3 點之間，氣溫大約 31 ～ 33°C。 一共記錄了 9 隻蜥蜴的行為，其中有 5 隻是成體（3 雄 2 雌），另外 4 隻是亞成體或幼體。 在兩個不同日子裡，研究者同時在地面上放置兩盤比薩：一盤是之前看到的「四起司」，另一盤為「四季」（也就是四種口味的披薩各四分之一組成的拼盤），兩者相距約 10 公尺，並且距離先前觀察到成體蜥蜴的樹木約 10 公尺，然後在距離放置點約 15 公尺處觀察牠們的行為。 在實驗開始後 15 分鐘內，蜥蜴們就開始跑出來大吃比薩，甚至會為了搶奪食物而打架，有時候還會從最遠 15 公尺外直接衝過來吃。這樣的情況持續了大約 2 個小時。 最有趣的是，所有蜥蜴都只吃「四起司」那盤，對於「四季」則不屑一顧。 很挑欸！還是說「我們美食家才不屑吃那種拼盤式食物啦」？ 研究者認為，這些觀察顯示，雖然多彩蜥蜴本來是食蟲為主，但似乎已經習慣了人類製造的食物，而且還有明顯的偏好。 為什麼會這樣呢？ 有幾種可能：一是「四起司」比薩裡可能有某些化學訊號吸引牠們；二是這種比薩的營養組成，也許比其他種類更容易被牠們消化。 這是第一次有研究清楚記錄到，一個族群的多彩蜥蜴不只是偶爾，而是習慣性地經常吃人造食物，甚至表現出「挑食」的行為。 研究者也提出了下一步的問題：如果這些蜥蜴經常吃這些替代食物，會不會比只吃昆蟲的同地區蜥蜴更健康，或是有更好的身體狀態？ 還是相反？ 這部分還需要未來研究去驗證。 ＃搞笑諾貝爾營養學奬 ＃起司 ＃披薩 -- Hosting provided by SoundOn

EP.279（搞笑諾貝爾心理學獎）一句話就能打碎自尊，誰沒經歷過？ 2025 搞笑諾貝爾心理學獎頒給波蘭與澳洲的 Gilles E. Gignac 心理學家。 他們設計了一個有點壞心的研究，揭開我們有多在意別人的看法，又有多自我感覺良好的真面目。 361 位受試者，先做標準的智力測驗，再被「隨機」告知成績高或低（其實分數是假的，跟你實際測驗拿到的分數無關），接著立刻重填自我智力評估與自戀程度相關問卷。 結果顯示，被告知「你很聰明」的人，會瞬間提升那股「我很特別」的獨特感；被告知「你低於平均」的人，則自我評價下滑得更厲害，然後會開始牽拖說測驗不準。 也就是：壞消息的殺傷力大於好消息的鼓舞力；我們不只被評價改變自我感，還會啟動防衛機制保護面子。 這對家長與老師的啟示是什麼？ 讚美能提升自信，但是過了頭會養出自戀狂；批評容易經常會打擊過頭，更需要小心使用。 教育真的好難啊！ 2025 搞笑諾貝爾獎得獎名單：https://improbable.com/ig/winners/#ig2025 Intelligence 論文（2021/11）：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160289621000799 ＃搞笑諾貝爾心理學獎 ＃心理學 ＃智力測驗 ＃聰明 ＃自戀狂 -- Hosting provided by SoundOn

EP.278（搞笑諾貝爾生物獎）農業損失數十億美元，卻被幾條黑白線解決？ 2025 年搞笑諾貝爾生物獎，頒給了日本愛知縣農業研究中心與京都大學的團隊。 他們把水性顏料在黑毛和牛身上畫上黑白相間的「斑馬紋」，結果竟然能大幅減少牛隻被吸血蒼蠅叮咬。 這個研究看起來有點好笑，不過這可是畜牧業的大問題！ 蚊蠅叮咬讓牛吃不好、睡不好，牛肉長不出來、牛奶變少，這個問題光在美國每年就造成超過 22 億美元的損失。 傳統做法是用殺蟲劑，但會有抗藥性、環境污染與食安問題。 這次科學家改用視覺干擾的「物理方法」。 實驗結果，畫上斑馬紋的牛，身上的蒼蠅數量幾乎少了一半，趕蠅動作也減少兩成。 特別是甩頭、跺腳這種大動作明顯下降，表示牠們真的輕鬆多了。 趕快把所有的牛都 Cosplay 成斑馬啊，還等什麼呢！可惜水性顏料只能撐幾天，得反覆補漆，牛很多大型牧場操作起來就累了。 不過這個方法提供了一個新思路：也許未來牧場裡會出現一群不怕蚊蠅的「斑馬牛」喔！ 2025 搞笑諾貝爾獎得獎名單：https://improbable.com/ig/winners/#ig2025 PLOS One 論文（2019/10/03）：https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0223447 ＃搞笑諾貝爾生物獎 ＃黑毛和牛 ＃斑馬紋 ＃物理方法 ＃斑馬 ＃斑馬牛 -- Hosting provided by SoundOn

EP.277（搞笑諾貝爾航空學獎）研究揭露：蝙蝠「酒駕」比清醒慢一倍！ 酒駕人人喊打，但你知道嗎？蝙蝠也會「酒駕」！ 2025 搞笑諾貝爾航空學獎頒給了一群以色列與德國的科學家，他們探討埃及的水果蝙蝠吃了「帶酒味」的水果後，飛行能力與類似聲納的回聲定位是否會出問題。 研究人員分別餵蝙蝠兩種液態食物，一種含有 1% 的酒精，另一種不含酒精，也就是對照組，再讓牠們飛過一條 6.7 公尺長的走廊。 結果清醒蝙蝠平均只要 2.19 秒，喝醉的蝙蝠卻拖到 3.49 秒，花的時間多了 60%。 夜空飛行時反應慢成這樣，可能就是「被貓頭鷹抓走」跟「存活下來」的差別喔！ 不只如此，喝醉的蝙蝠發聲模式也出了問題，造成導航系統大亂，更容易撞樹、撞牆。 過去的研究顯示，埃及水果蝙蝠會避開過熟發酵的水果，這不是挑食，而是演化留下的生存策略。 而人類明明知道酒駕危險，卻總是學不乖，看來我們真的不比蝙蝠聰明啊！ 2025 搞笑諾貝爾獎得獎名單：https://improbable.com/ig/winners/#ig2025 Behavioural Processes 論文（2010/06）：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0376635710000446 ＃搞笑諾貝爾航空學獎 ＃蝙蝠 ＃酒駕 ＃貓頭鷹 -- Hosting provided by SoundOn

EP.276（搞笑諾貝爾文學獎）他花了 35 年觀察自己指甲，竟然拿下「搞笑諾貝爾文學獎」！ 「指甲」給人的印象有點淡薄，大概就是「長長了就得剪」，有時候還會不小心剪到肉而該該叫、或者是太長沒剪不小心撞斷而碎碎念一番。 但像是要撕開標籤貼紙、還是要抓癢的時候，沒有指甲又很麻煩。 2025 年的搞笑諾貝爾文學獎，頒給了一位花了 35 年研究自己指甲生長特性的醫師 William B. Bean。 Bean 醫師出生於1909年，已經於1989年去世，這次由他的兒子 Bennett Bean 代表領獎。 本文介紹的是他在研究這個問題 10 年後，發表的第一篇文章「A Note on Fingernail」，35 年的那篇很可惜的還被期刊鎖著，要付錢才看得到。 不過只要看「十週年」這篇，應該就能對這個研究有所了解。 比恩醫師的方法非常簡單，不需要高科技儀器，需要的是驚人的毅力：每個月的第一天，他固定在左手大拇指的指甲根部與拇指皮肉的交界處，也就是剛從「甲小皮」下長出的地方——劃下一道小刻痕。一開始他用刮鬍刀片，後來發現小玻璃藥水瓶附的小挫刀更好用。 這道刻痕隨著指甲生長會慢慢往前推，直到跑到指甲和甲床（與指甲體中間的大部分下面緊密連接的皮膚組織）分開的懸空邊緣。 從根部到末端的距離是 1.45 公分。只要記錄每次刻痕「跑完全程」的天數，就能算出平均的日生長速率。 他本來計畫做更多：同時記錄左手所有手指、右手拇指，以及雙腳大拇趾的指甲。 後來發現手指甲速度都差不多，腳趾甲很難刻痕還常忘記記錄，最後乾脆專心在左手大拇指。 不過他在放棄腳趾甲記錄之前就發現：腳趾甲的生長速度，大約只有手指甲的四分之一到三分之一。 有人可能會想，有更簡單的方法：收集每次剪下來的指甲，量它們的長度或重量不就好了？ 其實這種方法你想得到，Bean 當然也試過，卻發現這完全行不通。 因為指甲在日常活動中會磨損。磨損量少則 25%，多的時候達 50%，平均下來大概三分之一。 這個不確定性讓「用剪下來指甲的長度或重量推算生長速度」完全行不通。 十年下來，得到的平均生長速率是每天 0.119 毫米，最慢時是 0.112 毫米，最快時是 0.132 毫米。 而且這個速度，隨著年齡增長，有緩步下降的趨勢。 長好一整片指甲（也就是一個刻痕跑完整段 1.45 公分）需要的天數，在 32 歲（1942 年）時，平均需要 117 天；39 歲時，增加到 123 天；40 歲時變成 126 天。 另外，指甲的生長是否跟季節有關？ 夏天萬物生長快，指甲也一樣嗎？ 1938 年英國學者 Le Gros Clark 的論文中的確提到，夏天指甲生長較快（他看的是一群學生的指甲而不是自己的）。 但 Bean 醫師的十年觀察，卻沒有發現固定的季節性規律。 對此，他提出了兩個可能： 第一，現代生活削弱了季節影響。 即使在 1940、50 年代，美國的冬天也有暖氣，夏天開始有冷氣，我們不再長時間暴露在極端氣溫之下。 第二，是他自己的問題，他的生活方式十分多變。 他不只做研究，還打網球、壁球、騎車、園藝，軍旅時期甚至待過高溫實驗室，還跑過沙漠與熱帶。 這些環境與活動的「雜訊」，可能掩蓋掉了微弱的季節性效果。 同樣地，他也沒看到搬家、換工作、壓力大小和指甲速度之間的明顯關聯。 倒是偶爾會有持續數月的「加速期」或「減速期」，但怎麼回想都對不上生活事件。 這些波動，至今還是謎。 真正明顯的變化出現在疾病。 1951 年 2 月，他得了腮腺炎。 那個月刻痕抵達末端的時間整整多了七天。 換句話說，在生病期間，指甲生長明顯變慢。 康復後，下個月的生長速度就完全恢復正常了。 這是文獻中第一次明確記錄「急性感染會短暫影響指甲生長」。 至於感冒、流感這些小病，他自己沒觀察到效果。 這也引出一個問題：是不是只有特定類型或比較嚴重的疾病，才會在指甲留下痕跡？ 如果答案是肯定的，指甲生長速度或許能成為健康狀態的潛在指標。 其實 Bean 醫師不只是觀察自己的指甲，在他 1982 年發表的「關於臨床研究的個人回顧」（Personal Reflections on Clinical Investigations）這篇文章中就提到，在他年輕時，臨床研究沒有像現在的規範以及標準流程。 研究者第一部經常就是「以身試藥」，拿自己當白老鼠。 Bean 也不例外。 他回憶自己做過「上百次自我實驗」：吞下各種新合成的化合物、用止血帶和加熱墊製造局部缺血。 為了研究「糙皮病」（當時還不知道這是缺乏維生素 B3 所引起，只知道跟飲食有關），他連續十天吃「糙皮病飲食」：玉米麵包、玉米粥、鹹豬油、糖漿。 結果十天內體重掉了十磅，虛弱到無法工作，只好中途停止。 後來發現這種病可以用「菸鹼酸」治療，不過會有臉部潮紅、心跳加快的副作用。 Bean 醫師進一步研究，發現「菸鹼醯胺」也能有效治療，而且不會有這些副作用，成為臨床上更受歡迎的選擇。 二戰爆發後，美軍配給的口糧經常被士兵嫌難吃，甚至直接丟掉。 Bean 受命設計新的軍糧，他很清楚：「再完美的營養，如果士兵不吃，就是零分。」他參考美國家庭最常購買的 20 種食品，設計出「九餐不重複」的菜單：例如雞肉燉菜、火腿燴豆子。 之後他率領研究團隊，在科羅拉多的派克國家森林，對整個步兵團進行大規模實驗。 他們記錄了每個士兵的營養狀態、體能表現、臨床檢查結果，甚至用 IBM 打孔卡片進行數據處理：這在 1940 年代是相當前衛的做法。 結果顯示，新設計的軍糧確實被吃下肚，士兵體能也有所提升。這次經驗成為美軍日後改進軍糧的重要依據。 我知道有一堆阿宅看了他的指甲研究會想到的是「吉良吉影」這個變態，不過看了這些文獻後，我覺得他是一位了不起的醫師與科學家，跟吉良吉影剛好在兩個極端。 那麼，這個研究為什麼會得到「文學獎」呢？ 因為論文是以少見的「第一人稱」視點敘述，讀起來比一般論文生動有趣得多，除了科學價值之外，也深具文學性，所以拿到文學獎，沒問題！ 這個「十年指甲研究」，發表於 1953 年 1 月的「皮膚病學研究期刊」（Journal of Investigative Dermatology）。 超中二物理宅雜記 話都給我說就好 其之525 圖上左、右：說到「長年累月的研究指甲」會想到的是…（ジョジョの奇妙な冒険©荒木飛呂彥／集英社） 圖下左：Bean 醫師的 10 年指甲生長記錄，縱軸為年，橫軸為指甲生長完成所需要的天數。唯一突破 130 天的就是得到腮腺炎那次。（來源：Journal of Investigative Dermatology） 2025 搞笑諾貝爾獎得獎名單：https://improbable.com/ig/winners/#ig2025 Journal of Investigative Dermatology 論文（1953/01）：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022202X15483861 ＃指甲 ＃搞笑諾貝爾文學獎 -- Hosting provided by SoundOn

2025 年搞笑諾貝爾物理獎，破解「Cacio e Pepe」（起司胡椒麵）醬汁容易結塊的大問題！ 把 Pecorino 起司丟進滾燙麵水，沒有變成「夢幻起司白醬」，而是「白色塊狀＋稀湯」的大災難！ 😱 經過一番努力，得到了解答：澱粉濃度要剛剛好。 低於起司重量的 1% → 鐵定結塊。 2–3% → 最佳範圍，滑順又穩定。 超過 4% → 醬汁不結塊，但反而變「米粿」。 不要再用難以控制濃度的煮麵水了，改用玉米澱粉、太白粉，發揮科學的精神，精密量測醬汁中澱粉的含量吧！ 更有甚者，如果你是愛用食品添加物的「科技萬歲派」，也可以不用澱粉，改成 2% 的「檸檬酸三鈉」，更能讓你所向無敵，醬汁絕不失敗！ 最後，研究團隊還非常貼心的提供了「最佳科學食譜」，讓廚藝不佳的各位也能成功做出「Pasta alla Cacio e pepe」！ 好好研究物理，也能做出好吃的義大利麵喔！ -- Hosting provided by SoundOn

EP.274 萬惡波爾復活！哥本哈根的黑暗計劃曝光！（量子熊＃88） 什麼，波爾又出現了！ 是的，萬惡的波爾又來了，這一次他又在鼓吹什麼奇怪的理論來顛覆我們的認知？ 他在哥本哈根的巢穴裡又有什麼惡魔黨級的陰謀？ 請鎖定這一集的熱血科學家的閒話加長！ ＃量子 ＃量子熊 ＃波爾 ＃哥本哈根 -- Hosting provided by SoundOn

EP.273 不是科幻！黑洞炸彈被實驗證實可行！ 超輻射？ 黑洞炸彈？ 這不是機器人大戰新武器，而是貨真價實的物理理論，甚至已被實驗模擬出來。 1970 年帶，物理學家預測：只要黑洞轉得夠快，能量就會從黑洞移到波上，把波增幅，這就是「超輻射」效應。 物理學家更進一步設想：若將黑洞放入一個可反射波動的「鏡子空間」中，波就會來回反射、反覆放大，形成正回饋——黑洞炸彈。 這機制一開始不需要什麼高能量的條件，即使是從超級微小的熱雜訊或量子波動出發也能引爆黑洞。 2025年，這個概念已經被實驗物理學家做出來了！ 什麼？！ 這會不會太危險了！ 其實他們沒有真的做出一個黑洞，而是利用一根高速旋轉的鋁圓柱與三相 RLC 電路構成系統，在特定轉速下，電磁波能量從背景雜訊中自發成長、被旋轉的鋁柱增幅，甚至導致電阻燒毀，相當於電磁波在黑洞中被增幅、最後導致黑洞爆炸。 雖然不是真的黑洞炸彈，不過它證明了黑洞炸彈真的是有可能發生的！ ＃超幅射 ＃黑洞 ＃黑洞炸彈 ＃鏡子空間 ＃RLC ＃RLC電路 ＃鋁圓柱 ＃黑洞爆炸 -- Hosting provided by SoundOn

EP.272 量子詮釋大亂鬥：時空只是背景道具？（量子熊＃87） 你是否被量子力學的各種詮釋搞得頭昏眼花？ 如果你覺得還不過癮的話，來來來，這一集保證讓你腦洞大開！ 時空的本質與量子物理有什麼關係？ 時空有可能是更基本的結構湧現出來的幻象嗎？ 請聽熱血科學家這一集的閒話加長！ ＃量子 ＃量子熊 ＃量子力學 ＃量子物理 ＃時空 ＃詮釋 -- Hosting provided by SoundOn

【科學不設限】EP.009 熱力學第二定律真的牢不可破嗎？馬克士威的幽靈來踢館！ 「溫度＝冷熱的程度」，是我們日常生活中很熟悉的概念；在「氣體動力論」我們學到，溫度與分子平均動能成正比：（k 是波茲曼常數）。 在一杯100°C（373K）的熱水中，水分子的平均動能是0°C（273K）冰水的1.37倍，將這兩杯質量相同的水混合，會變成50°C的溫水——完全符合我們的常識以及前述溫度的定量定義。 水分子在杯子裡隨機亂跑互相碰撞，會不會在某個時刻，剛好這杯溫水中跑得快的水分子都出現在杯子的右半部，跑得慢的水分子都留在左半部，變成半邊熱水半邊冷水呢？ 我們知道這不會發生，不然就得小心「被溫水燙傷」了。 物理學家發現，所有的系統都會自發性的往「越來越混亂的狀態」演進，這就是「熱力學第二定律」；並提出「熵」這個物理量來衡量系統的混亂程度，所有自發性的反應必定會讓熵值增加。 冷熱水分開時熵值較低，均勻混合變成的溫水熵值較高，所以冷熱水一經混合就無法自動再次分開。 這對於「夏天要吹冷氣」的我們來說可不是好消息，如果空氣能自發性的分成「低速分子待在教室裡，高速分子跑到教室外」，那教室的溫度不就下降了嗎？ 可惜這個過程違反了熱力學第二定律。 馬克士威的時代還沒有冷氣可吹，不過他也嘗試挑戰了這個定律，就是「馬克士威的幽靈」！ 這個思想實驗如下：一個盒子被隔板分成左右兩邊，隔板上有個小門，門邊有個小小的智慧生物「馬克士威的幽靈」。 當高速分子由左而右接近小門，幽靈會開門讓它進入右邊；如果來的是低速分子就不開門。 同樣的，低速分子由右向左時，幽靈也會開門讓它進入右邊。 如此會讓高速分子逐漸集中在左邊而升溫，而右邊則是聚集了低速分子而降溫。 圖：馬克士威的幽靈示意圖（來源：維基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_demon ） 由於幽靈很小，而且只是控制僅供氣體分子通過的小門開關，消耗的能量小到可以忽略，卻可以讓系統自發性的產生溫差讓熵減少，這否打破了熱力學第二定律的限制呢？ 這裡忽略了一個重要的問題：這是一個擁有智慧的幽靈，它觀察分子的狀態並做出開關門的決策。 物理學家發現，看似只存在虛擬世界的「資訊處理」與物理世界「熵的變化」居然有關！ 就算馬克士威的幽靈真的存在，而且能幾乎不消耗能量的來讓盒子的熵降低，但是它處理資訊的過程所增加的熵會更多，因此熱力學第二定律還是牢不可破的。 也就是說，我們還是無法讓教室裡的空氣「自發變冷」，只能靠冷氣機作功來降低室內溫度，並且乖乖付電費了！ ＃溫度 ＃氣體動力論 ＃動能 ＃碰撞 ＃熱力學第二定律 ＃熵 ＃馬克士威 ＃幽靈 -- Hosting provided by SoundOn

EP.271 真鍊金術登場：LHC揭示超周邊碰撞如何讓鉛變金！ 真‧鋼之鍊金術師來啦！ 「把低賤的鉛變成高貴的金」，是古代鍊金術師——包括偉大的牛頓在內——夢寐以求的目標。 CERN（歐洲核子研究組織）利用大型強子對撞機（LHC）做出來了！ 今天講的這個實驗，是用安裝在 LHC 上的一套叫做「ALICE」（A Large Ion Collider Experiment，「一個大型離子對撞實驗」……一聽又是為了湊縮寫取的名字）的裝置所完成的。 其實這不是第一次「點鉛成金」的研究，那為什麼重要？ 是能大量生產嗎？ 根據研究者的估算，在 LHC 的 Run 2 時期（2015-2018年），所有實驗加起來總共大約產生了860億個金原子核。 860 億聽起來很多欸！ 但換算成質量，大約只有29皮克（picogram），也就是一兆分之 29 克，今天台灣銀行牌告黃金價格為每公克3155元，所以產出黃金約值台幣一億分之九（9/100,000,000）元。 如果要打一個一錢重（3.75公克）的金戒指，需要這個數量的 1300 倍！ 所以，高能物理學家想靠這個發財，恐怕是不可能的。 其實這個研究的重要性在於，這是科學家第一次能非常精確地測量到鉛原子核在高能碰撞中變成金原子核的機率。 也就是說，而是我們能觀測到這個轉變過程中，原子核之間的互動許多細節，可以來驗證並且修正核物理的模型。 ALICE 原本主要的任務其實是要研究宇宙大爆炸初期產生的「夸克膠子電漿」，但它的設計碰巧對另一種現象也特別敏感，叫做「超周邊碰撞」（ultraperipheral collision）。 跟我們平常聽到的粒子對撞比起來，這種「超周邊碰撞」聽起來是不是很厲害的樣子？ 其實並不是，超周邊碰撞是指原子核彼此靠近的程度比直接對撞遠，可以說是一種「擦邊球」，這很容易理解，因為鉛的原子序是82，金是79，稍微擦撞一下把三個質子撞掉就行，不見得需要用傳統的猛烈正面對撞。 兩束鉛原子核在 LHC 裡以光速的99.99993% 的高速進行前述的「擦撞」，會有什麼反應呢？ 接近的鉛原子核帶了82個正電荷，周圍會產生極強的電磁場，可以視為是一束高能量的「虛擬光子」脈衝。 正是這些虛擬光子掃過另一個鉛原子核束上，引發了「電磁解離」（electromagnetic dissociation, EMD）的現象。 也就是強烈的電磁場把原子核內部的結構稍微「震散」，結果就會導致有一些「原子核的屑屑」，也就是質子跟中子被敲出去。 如果剛好敲掉三個質子，那麼這個鉛核就剛好變成了金原子核。 ALICE搭載的「零度量熱計」（zero-degree calorimeters, ZDCs），這裡的零度指的是偏折角度為零而不是溫度，因為用這種方式敲出去的質子幾乎都是沿著本來原子核束運動的直線上，所以偏折為零度，ZDCs可以計算被敲出來的質子數，並且推算出不同質子數對應的「散射截面積」（與事件發生的機率相關）。 研究團隊將這些實驗數據得到的散射截面積，與RELDIS模型（RElativistic Light ion DISsociation model）計算的結果比較，發現對於敲出0個質子（只打出中子，鉛還是鉛）跟3個質子（鉛變成金）的事件而言，模型與實驗相當吻合，但是模型低估了敲出1顆與2顆質子（變成鉈跟汞）的散射截面積。 除此之外，他們還用了一個叫 ZEM 的偵測器，專門用來排除那些真正發生直接碰撞（強子碰撞）的事件，確保分析到的都是純粹由電磁作用造成的現象。 透過這個實驗，科學家第一次得到了精確的測量數據，能夠去驗證並且修正現有的電磁解離理論模型。 除此之外，這個研究對加速器的「健康」很有用。 當這些鉛原子核變成金、汞、鉈等等不同元素之後，它們的質子數改變，電荷改變了，跑的軌道也會跟著改變，可能就會偏離原來的路徑，撞到加速器管壁上，造成粒子數流失。 這種損失會影響 LHC 或未來類似加速器的性能，所以能夠預測這些不同產物發生的機率，有助於工程師精確預測粒子損失，並且改善未來加速器的設計和效率。 還有，宇宙中有比LHC對撞更極端的環境，例如中子星或黑洞附近，是否也正在發生類似的「宇宙煉金術」呢？ 也是個很值得繼續探索的問題。 總之這次的「真‧鍊金術」雖然無法發大財，不過卻能讓我們更瞭解原子核的奧秘。 這個研究，發表於2025/05/07的「Physical Review C」。 繼續等下一個可以真的發大財的實驗ing…… 超中二物理宅雜記 話都給我說就好 其之519 ＃煉金 ＃強子對撞機 ＃LHC ＃ALICE ＃夸克膠子電漿 ＃超周邊碰撞 ＃虛擬光子 ＃電磁解離 ＃零度量熱計 ＃煉金術 -- Hosting provided by SoundOn

EP.270 時間是單向的嗎？量子說：不一定！（量子熊＃86） 未來能夠影響現在嗎？ 可以讓波包不塌陷嗎？ 微觀世界與宏觀世界的差別可以抹除嗎？ 讓你腦洞大開的量子詮釋：交易詮釋，你一定不能錯過喔！ ＃量子 ＃量子熊 ＃未來 ＃現在 ＃波包 ＃微觀 ＃宏觀 ＃量子詮釋 ＃交易詮釋 -- Hosting provided by SoundOn

EP.269 你聽過用「蟬」唱歌的〈卡農〉嗎？科學家真的做到了！ 科學家不只能控制昆蟲發聲，還能讓牠們唱出名曲！ 筑波大學的科學家，成功讓日本油蟬演奏出大家耳熟能詳的世界名曲：帕海貝爾的「卡農」。 選擇油蟬作為實驗對象，因其發聲結構簡單、體型大，電極比較好插，還有叫聲響亮，容易紀錄與分析。 研究人員在雄蟬發聲肌肉插入電極，傳送特定頻率的方波電訊號。 透過精確調整電壓，蟬能以相同頻率發聲；電壓過低，蟬的叫聲是方波頻率的一半，也就是唱低八度的音；電壓過高則以兩倍頻率，也就是高八度的音唱歌。 所以，只要找到每個頻率最適合的電壓，就能讓蟬照我們給的樂譜來唱歌啦！ 未來，這種「生物喇叭」可望應用於警報系統或環境監測，成為生物與電子融合的Cyborg無人機。 這個研究於2025年4月發表於arXiv預印本，不過還沒經同儕審查正式發表喔，引用時要注意一下！ Nazology報導（2025/05/02）：https://nazology.kusuguru.co.jp/archives/176793 arXiv 論文（2025/04/23）：https://arxiv.org/abs/2504.16459 ＃昆蟲 ＃油蟬 ＃樂譜 ＃唱歌 ＃生物喇叭 ＃蟬 -- Hosting provided by SoundOn

EP.268 誰幫中子命名？竟然不是物理學家！這集讓你物理觀崩壞！（量子熊＃85） 質子與中子構成原子核，這是每個中學生都知道的事。 但是誰是中子的命名者？ 恐怕就是物理教授也不知道。 因為他是不折不扣的一位化學家！ 物理豆知識讓你好吃驚！ 這一次還是要您嚇得吃手手喔！ ＃量子 ＃量子熊 ＃威廉・普魯特（William Prout）＃中子 ＃中子命名 ＃質子 ＃原子核 ＃化學家 ＃物理學家 -- Hosting provided by SoundOn

EP.267 站也痛、坐也痛？你體內可能住著殭屍！ 站也痛、坐也痛、背痛真是要人命！ 元兇就是「僵屍細胞」。 這些衰老細胞不分裂卻活著，亂放發炎因子弄壞椎間盤，讓背痛找上門，真是「生雞蛋無、放雞屎有」。 科學家嘗試用「o-香草醛」和「RG-7112」兩種藥物來治療背痛的小鼠。投藥後發現發炎因子下降超50%。 以物理測試背痛程度發現：本來握力掉了20%，投藥後回升了15-20%，而且更能抵抗「以塑膠纖維戳腳」以及「滴揮發性丙酮」的刺激，顯示疼痛程度在治療後下降了。 治療後椎間盤的僵屍細胞減少3-6倍，椎間盤退化程度大幅改善，骨密度從0.8 g/cm³升到1.0 g/cm³，疼痛標記降低60%。 這兩種藥結合起來簡直就是殭屍剋星林正英道長！ 清除壞細胞、消炎、止痛又修復骨質。 不過這還是動物實驗，人類享用還得等到臨床實驗後。 成功的話，以後吃顆藥就能跟背痛說拜拜啦！ 我幫它取名叫「正英牌靠腰丸」吧！ Nature 報導（2025/03/14）：https://www.nature.com/articles/d41586-025-00770-4 Science Advances論文（2025/03/14）：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr1719 ＃殭屍 ＃殭屍細胞 ＃香草醛 ＃RG7112 ＃背痛 -- Hosting provided by SoundOn

EP.266 光子的命名權爭奪戰：打敗愛因斯坦的是誰？（量子熊＃84） 大家都聽過光子，但是光子這名字是誰取的？ 你也許會猜是愛因斯坦，但是愛因斯坦取的名字是光量子！ 所以這個名字是誰取的？ 居然打敗愛因斯坦？ 這一集「量子豆知識」讓你好吃驚系列，您一定不能錯過！ ＃量子 ＃量子熊 ＃光子 ＃光量子 ＃愛因斯坦 ＃吉爾伯特·路易斯 -- Hosting provided by SoundOn

EP.265 從台師大女足抽血案，看科學如何「越界」成災難？ 「研究倫理」太重要！ 近期發生的「台師大女足抽血案」引起軒然大波，科學研究進展一日千里，科學倫理的規範也要跟上。 繼「小保方晴子事件」後，在這一集的節目中，我們探討了也是跟抽血檢查有關，惡名昭彰的「惡血」事件，希望大家一起來關心科學倫理的問題，以預防「研究暴走」！ ＃台師大女足抽血案 ＃抽血 ＃惡血 ＃科學倫理 ＃研究倫理 -- Hosting provided by SoundOn

【科學不設限】EP.008 物理公式不只考試用，還能保你上法院不吃牢飯！ 同學在求學的過程中，背了一堆數學跟物理的公式，常有這樣的疑問：「這些公式除了應付考試之外，到底還有什麼用？」 我們以物理學中的「碰撞」作為例子，這種現象隨時隨地都在發生，其中有一種是我們非常不想碰到的，就是車禍。讓我們先看一下這段新聞： 「機車騎士A於民國101年3月24日晚間，行駛於○○市○○路時，與違規橫越馬路的行人B發生擦撞，B被機車後照鏡碰撞後，被彈向內側車道，遭C所駕駛之轎車撞擊並拖行61公尺，B經送醫急救後，仍於次日身亡。檢方認為A於事發時超速且未盡安全駕駛義務，涉嫌過失致死，提起公訴。然而，A堅稱自己當時並未超速，且當地夜間缺乏照明視線不良，B突然穿越馬路，難以閃避。警方筆錄顯示，員警先讓A看過監視器畫面並說明車禍發生過程，A辯稱以為B會讓他先過因此沒有閃避。事後A否認此一供詞，說是因為害怕行者更重，所以才這麼說。」 第一次撞擊中，B被A的後照鏡撞及後彈開，接近彈性碰撞（當然並不完全）；然後被C的轎車撞擊並且拖行，這是完全非彈性碰撞，所有損失的動能全部被消耗在破壞人體與車身，因此讓B受到重傷，最後死亡。 看了這段新聞，大部分的人應該跟檢察官一樣，認為被告機車騎士A該負起主要的肇事責任吧？ 但是這個案件，法官最後的判決結果是「無罪」。 先別急著痛罵恐龍法官，仔細閱讀判決書可以發現，裡面滿滿的物理公式啊！ 「…根據被告機車之刮地痕長度（d）為23.7公尺計算，車速為： （μ 為被告機車倒地時與地面之摩擦係數，採0.55計算，g為重力加速度）＝15.98 m/s＝57.54 km/hr…」(*) 當地的速限是60 km/hr，依法被告沒有違規超速。 「以下加速度a採7.35，係以煞車係數μ值0.75乘以重力加速度g值9.8而得。依被告時速57.54公里（15.98m/s）計算，依 ，煞停所需時間（t1）為2.17秒，一般用路人於夜間認知反應時間（t2）係2.5秒，共4.67秒；依 ，總煞停距離為57.32公尺…從被告見到被害人快步侵入其車道時，反應時間僅約1秒，且被告僅距離被害人約步行2步之距離…」(*) 故當B出現在A眼前時，不論就時間還是距離來看，物理上已無法閃避，故A無「應注意而未注意」之責任。法官綜合證據與物理原理，判決無罪。 碰撞事故後雖然無法挽回人命，但法官以物理學為根據，避免了一場冤獄。所以，別再說物理對你的生活沒有用了，超級有用的！ (*) 這兩段根據「臺灣彰化地方法院105年交易字第6號刑事判決」內容適度改寫，以節省篇幅。 ＃碰撞 ＃應付考試 ＃車禍 ＃彈性碰撞 ＃超速 ＃重力加速度 ＃物理 ＃物理學 ＃冤獄 -- Hosting provided by SoundOn

EP.264 MRI救人還是殺人？一條健身鍊條奪走他性命！ 【MRI 悲劇】 MRI 磁振造影，是非侵入性身體檢查的利器，自從發明以來救人無數，但若是不小心，還是可能發生致命危險！ 一名美國男子進入MRI檢查室準備扶做完膝蓋檢查的太太下病床時，因脖子掛著重達9公斤的健身鍊條，遭強大磁力吸引撞上機器，送醫搶救後仍不幸過世。 事發當下 MRI 的超強磁場仍在運作，項鍊瞬間成為致命凶器。 MRI運作時產生的強大磁場，任何金屬物品（鑰匙、手機、首飾、醫療植入物等）都可能變成高速飛射的「危險武器」。 過去曾有氧氣瓶、輪椅等大型物品被磁力吸入、釀成傷亡，類似意外屢見不鮮。 溫馨提醒：進入MRI檢查室前，務必與醫護人員合作，徹底檢查身上與身邊所有金屬物品，避免意外發生！ ＃MRI磁振造影 ＃MRI ＃金屬物品 ＃危險武器 ＃身體檢查 -- Hosting provided by SoundOn

EP.263 電子不是湯木生取的名？你不知道的量子知識！（量子熊＃83） 大家在課本都讀過，湯木生發現電子，所以電子這名字是湯木生取的囉？ Nonono～，熱血科學家的新系列專門讓你好吃驚！ 請勿錯過喔！ ＃量子 ＃量子熊 ＃湯木生 ＃電子 -- Hosting provided by SoundOn

EP.262 造假風暴還沒落幕，主演竟又捲入不倫！這部劇被下詛咒了嗎？ 科學與媒體同時墮落！ 轟動一時的「STAP萬能幹細胞研究造假案」，世界一流研究機構「日本理化學研究所」就利用主要研究人員小保方晴子的年輕美貌大做文章，吸引媒體與社會的目光，在演變成醜聞後，變得更加不堪！ 近期由阿部寬、永野芽郁主演的強檔日劇「新聞主播」 第三集，就是以此事件改編，就在本劇如日中天之時，女主角卻傳出不倫導致收視率重挫！ 這是什麼詛咒嗎？！ ＃小保方晴子 ＃日本理化學研究所 ＃STAP萬能幹細胞研究造假案 -- Hosting provided by SoundOn

EP.261 一場科學的夢，如何淪為全國公審的悲劇？（量子熊＃82） 還記得小保方晴子嗎？ 沒錯，這次次熱血科學家要跟您聊聊這起重大造假事件，跟您分享科學倫理的大是大非！ 推薦各位閱讀「造假的科學家」這本書，對這個事件有翔實、冷靜的探討，作者是早稻田大學物理系、譯者是台大物理系出身，作者譯者都物理系的，當然要大推啦！ ＃量子 ＃量子熊 ＃小保方晴子 ＃造假 -- Hosting provided by SoundOn

EP.260 三角鐵的聲音為什麼這麼清脆？原來跟「半開放空間」有關！ 三角鐵是一種有點微妙的打擊樂器，它絕對稱不上主角，但是只要一發聲又很能吸引整場的注意。 但它的形狀為何是開了個口的三角形？ 科學家利用「平行相位移干涉術」這種每秒可以拍攝150萬張的超高速攝影，發現在特定頻率下，聲波在金屬棒的本體上傳播之後，會被困在三角鐵中間半開放的空間，形成空氣共振，增強聲音並延長持續時間，達到 50 毫秒以上。 這解釋了三角鐵聲音清脆且具延續感的秘密。 三角形構造創造的半開放空間，是產生這種共振效果的關鍵，直棒或完全封閉的形狀都無法達到相同效果。 也就是三角鐵其實是一種身懷「波紋疾走！領域展開！」的樂器喔！ 大家可別再小看它了！ EurekaAlert新聞（2025/05/06）：https://www.eurekalert.org/news-releases/1082510 JASA Express Letters（2025/05/06）：https://pubs.aip.org/……/How-the-shape-of-the…… 本文發表於 #東海大學應用物理系 粉絲專頁，本人為撰文者與專頁管理員。 ＃三角鐵 ＃平行相位移干涉術 ＃共振 -- Hosting provided by SoundOn

EP.259 拉登堡的真相，讓人重新理解量子力學！（量子熊＃81） 誰是拉登堡? 他是誰? 他又在量子力學的發展過程中扮演什麼角色? 這一集的熱血科學家帶您到一個罕為人知的秘境，請勿錯過！ ＃量子 ＃量子熊 ＃拉登堡 ＃量子力學 -- Hosting provided by SoundOn

EP.258 蜜蜂也階級對立？養殖蜂「壓榨」野生蜂真相揭露！ 愛因斯坦曾經說過：「如果蜜蜂從地球上消失了，人類也將在四年內滅亡…」 （不過我相信愛因斯坦應該沒講過這句） 前幾天才剛講過蝴蝶減少的問題，今天馬上就又看到蜜蜂的消息了。 大家可能會想，既然蜜蜂這麼重要，數量又再減少，好在蜜蜂可以人工養殖，就多養一些吧！ 很可惜，這個也不行！ 義大利佛羅倫斯大學（University of Florence）的研究團隊發現，養殖的蜜蜂會搶走野生蜂的食物，讓它們的生存變得艱難。 ＃蜜蜂 ＃蝴蝶 ＃家蜂 ＃野蜂 -- Hosting provided by SoundOn

EP.257 百歲諾貝爾獎得主傳奇簡介：他改寫了物理學！（量子熊＃80） 日本現存最高壽的諾貝爾獎得主今年歡度百歲誕辰，你知道他是誰嗎？ 你知道他發明什麼所以得獎的嗎？ 你知道筑波公園三尊銅牌是誰嗎？ 請鎖定這一集的熱血科學家！ ＃量子 ＃量子熊 ＃諾貝爾獎 ＃諾貝爾獎得主 ＃筑波公園 ＃江崎玲於奈 -- Hosting provided by SoundOn

EP.256 熱水比冷水更快結冰？彭巴效應的神秘真相！ 彭巴效應（Mpemba effect）是一種令人感到相當意外的物理現象：把熱水跟冷水放進冰箱裡，結果熱水比較快結冰！ 這種現象相當違反直覺，冷水的溫度比熱水更接近冰點啊，為什麼反而比較慢？ 這個現象最早是由坦尚尼亞一位名叫彭巴（Erasto Mpemba）的學生在1960年代觀察到的。 他當時注意到，在製作冰淇淋時，熱牛奶竟然比冷牛奶更快結冰，這個現象因此被命名為「彭巴效應」。 從那之後的數十年來，彭巴效應一直被科學界視為一個奇特且神秘的現象，陸續有許多研究試圖確認這個現象是否真實存在，並研究它背後的原理，不過實驗結果有的說有看到有的說沒有，理論的研究也是有的說會這樣的說不會… ＃彭巴效應 ＃冰淇淋 ＃牛奶 -- Hosting provided by SoundOn

【科學不設限】EP.007 你摔下床那一刻，重演了宇宙138億年的歷史！ 一大早，你迷迷糊糊地在床上翻了個身，不料卻摔了下去。 在撞倒地板前瞬間，重力位能減少，轉化為動能。 只要能量形式發生轉換，必定有力在「作功」，在此是重力惹的禍。 接著你撞上了地面，好痛！ 你趴在地板上動彈不得，動能消失了到哪裡去了？ 你的身體與地板外圍的電子急速靠近，激烈的排斥力讓雙方的原子產生雜亂的振動，溫度因此微微上升，電磁力作功將身體的動能轉化為熱能。 同時，還有一部份能量誘發了神經系統中的脈衝訊號，將疼痛感傳送到大腦。 痛覺讓你清醒過來，掙扎站起，重心升高。 你的力量來自體內的化學能，它藏在分子內部原子之間的鍵結，當你需要時能量會釋放出來，驅動肌肉讓你重新站起。 電磁力作的功將化學能變回重力位能。 體內的化學能從何而來？ 食物，根源是植物的光合作用——太陽光能、水、加上二氧化碳，透過電磁力作功，被轉化成植物的化學能，儲存在澱粉、蛋白質、脂肪分子中。 太陽光能又來自太陽內部的核融合反應，將質量轉換為光能和熱能。 太陽誕生之初，是一團以氫為主的原子，重力作功將原子的重力位能轉換成往中心聚集的動能。 原子互相靠近碰撞後，電磁力讓動能變成熱能，太陽內部的溫度與壓力持續升高，電子與原子核分離變成電漿狀態，最後高速的原子核突破了彼此電磁排斥力的障礙，彼此靠近到強核力的作用範圍，強核力壓倒了電磁力引發核融合反應，質量轉換成能量釋出，對，就是那個「E =* mc*2」，成為太陽的光與熱。 原子核與核子的質能來自何方？ 大霹靂。宇宙在誕生的瞬間溫度極高，高速的夸克和膠子混成一大鍋超高熱濃湯，隨著宇宙逐漸膨脹並冷卻，它們在強核力下結合成質子和中子，並進一步構成了原子核，能量轉成了質量。 在這過程中，弱核力也驅動了中子以及元素的衰變與轉化。 所以，當你在清晨迷迷糊糊的從床上摔下、又艱難爬起時，你使用的能量所講述的，是一個跨越整個宇宙時空的故事：從大霹靂到原子的形成、宇宙的塵埃聚集成太陽並點燃了核融合之火，陽光在地球生孕育出生命。 這些能量從宇宙的起點一路傳遞，在強、弱、電磁、重力的交替作功下不斷變換形式，穿越百億年的時光與百億光年的距離，最終出現在你我日常生活的每一個瞬間。 ＃重力位能 ＃動能 ＃做功 ＃熱能 ＃化學能 ＃大腦 ＃太陽 ＃原子核 ＃大霹靂 ＃宇宙 ＃夸克 ＃核融合 -- Hosting provided by SoundOn

EP.255 用物理學沖出完美咖啡？窮物理人教你怎麼用少量豆沖出極濃香！ 咖啡是物理學家的必備能源，但最近因為氣候異常，咖啡豆價格暴漲，窮哈哈的物理學家們被迫思考：「能不能用更少咖啡粉，泡出一樣濃的咖啡呢？」 他們從手沖咖啡著手，想看看「倒熱水的高度」與「熱水流速」會怎麼影響咖啡萃取。 因為咖啡粉太黑看不清楚，只好先用透明矽膠顆粒取代咖啡粉，再用層光雷射和高速攝影機觀察，再用真正的咖啡粉驗證。 結果發現，水柱夠高時衝擊力強，會產生「雪崩效應」，引起「咖啡粉土石流」，讓咖啡和水充分混合，提升萃取效果。 放慢流速增加萃取時間，可以更上層樓。 但是過猶不及，水柱如果太高太細，會斷成小水滴，動能減弱，效果就變差了。 最佳技巧是：稍微拉高倒水高度，放慢水流，但是流速必須足以維持穩定的水柱。 只要抓住這個秘訣，少少咖啡豆也能泡出超級香濃的咖啡了！ 賓州大學新聞稿（2025/04/10）：https://penntoday.upenn.edu/……/penn-sas-physics…… Physics of Fluids論文（2025/04/08）：https://pubs.aip.org/……/Pour-over-coffee-Mixing-by…… ＃咖啡 ＃手沖咖啡 ＃矽膠顆粒 ＃雷射 ＃高速攝影機 -- Hosting provided by SoundOn

EP.254 不是開玩笑，量子力學真的可以看見宇宙的過去！（量子熊＃79） 誰說量子只跟又小又冷又擠的微觀世界有關？ 人類探測銀河系的旋渦臂，甚至早期宇宙的黑暗時期，靠的還是量子物理！ 這一集的量子足跡何處尋？ 要讓你大吃一驚！ ＃量子 ＃量子熊 ＃量子物理 ＃銀河系 ＃旋渦臂 -- Hosting provided by SoundOn

EP.253 你照的每一張CT，可能在埋下癌症的種子！ 台灣醫療與健保制度便宜方便，但也使許多人養成濫用醫療資源的習慣，例如凹醫師開不必要的電腦斷層，也就是CT掃描的檢查。 你可不要以為這是賺到了！ 根據最新研究，美國在2023年一年間進行約9,300萬次CT掃描，預估未來將因檢查的輻射劑量導致約103,000例癌症，占每年新診斷癌症病例的約5%。 其中，兒童與嬰幼兒每次檢查的癌症風險更高，尤其一歲以下幼兒，未來罹癌的風險比大人高十倍以上。 CT掃描能以非侵入的方式讓體內狀態一覽無遺，是救人無數的重要醫療工具，但不必要的濫用反而增加了癌症風險。 因此，就醫民眾別再凹醫師開CT單了！ 小心「沒事照成有事」！ UCSF新聞稿（2025/04/14）：https://www.ucsf.edu/……/popular-ct-scans-could…… JAMA Internal Medicine論文（2025/04/14）：https://jamanetwork.com/……/jam……/fullarticle/2832778 ＃台灣醫療 ＃健保制度 ＃醫療資源 ＃CT ＃CT掃描 -- Hosting provided by SoundOn

EP.252「又是你，愛因斯坦！」他這次又搞出什麼大事？（量子熊＃78） 愛因斯坦又上場了，在第一季他是因為光量子而上場，第三季曙光篇一開始，他又上場了，真是陰魂不散！ 這次他又提出什麼神奇理論，請鎖定這一集的熱血科學家的閒話加長！ ＃量子 ＃量子熊 ＃愛因斯坦 -- Hosting provided by SoundOn

EP.251 熱貓出籠：薛丁格的貓不怕冷了？ 同時又活又死的「薛丁格的貓」，講的是量子力學的「疊加態」。 這類現象過去都只能在接近絕對零度的極低溫、沒有擾動的環境中出現，也就是隻「冷貓」。 最近科學家成功在「熱」且「混亂」的條件下，製造出「薛丁格的熱貓」。 這隻熱貓可以在比冷貓溫度高60倍的環境下，產生量子疊加態。 科學家在 0.03 K 的低溫下，用超導量子位元與微波共振腔進行實驗，先將共振腔加熱製造「混合態」，再透過精密的量子操作，讓這些混合態之間產生量子干涉。 不過說是 60 倍高溫，算一算也只有 1.8 K 而已，人類會覺得溫度還是超低，但是對量子系統算很高了，IBM超導量子電腦是在 0.015 K 下運作。 量子現象能在較高溫的環境中存在，這可能讓量子科技的應用變容易一點。 下次有人再說薛丁格的貓，你可以反問：「這隻貓是冷的，還是熱的？」 ＃薛丁格的貓 ＃薛丁格的熱貓 ＃疊加態 ＃混合態 -- Hosting provided by SoundOn

EP.250 致最酷的百歲老者：量子力學！（量子熊＃77） 今天是量子力學問世一百周年，熱血科學家們怎麼慶祝這一天呢？ 請收聽這一集喔！ ＃量子 ＃量子熊 ＃量力百年 ＃量子力學 -- Hosting provided by SoundOn

EP.249 你吃的不是鵝肝，是被撐爆的極端脂肪器官！ 鵝肝醬是法國料理的經典名菜，以其濃郁的奶油香氣、絲絨般的滑順口感與淡淡堅果餘韻聞名，讓人一試難忘。 然而，其製作過程卻頗具爭議。 傳統方法需強迫的方式，將高熱量的飼料直接灌進鵝的食道，導致肝臟膨脹至正常大小的6至10倍，重達800克，形成「極重度脂肪肝」。 這種做法引發倫理爭議，被批評為「不人道」。 因此，科學家利用鵝體內天然的「脂解酶」，將健康鵝的肝臟與脂肪取出，在特定溫度下加入酵素，模擬自然脂肪轉化。 經控制反應時間，脂肪分解後重組成晶體結構，再與鵝肝混合、攪拌並殺菌，製成類似傳統鵝肝醬的產品。 這種「科學鵝肝醬」的微觀結構以及力學特性與傳統版本極為相似，保留了滑順口感和濃郁風味，可謂食品科學的大突破！ 當然，鵝或許不會給這個研究這麼高的評價，因為最後鵝還是被宰了… ＃鵝肝 ＃鵝肝醬 ＃脂解酶 ＃不人道 -- Hosting provided by SoundOn

【科學不設限】EP.006 終點前的0.01秒，他做了個「物理老師想不到」的動作！ 2023年亞運男子滑輪競速3000公尺接力決賽接近尾聲，台灣隊已經陷入絕境。 最後一棒的台灣隊黃玉霖選手，眼看著終點就在眼前，但是跟領先的南韓選手還有數十公分的距離，在這最後階段，雙方都不再加速，靠著最後的速度滑向終點。 但是兩人速度相當，這樣下去必輸無疑。 南韓選手眼看勝利在望，忍不住站直身體，高舉雙手衝線，此時黃玉霖左腿往前伸出，右腿往後伸展，身體往下沈落滑行，最後雖然身體還落後對手，左腳腳尖卻搶先抵達了終點線！ 差距只有0.01秒！台灣隊奪得金牌！ 最後半圈兩人速度幾乎一樣，輪鞋與跑道地面的摩擦力幾乎可以忽略，想要在落後的狀況下逆轉勝，恐怕是「物理上的不可能」！ 如果你會這麼想，應該是太習慣於物理課本中「把真實物體當作一個質點」的簡化方式，忽略了人體是「高度可動的多粒子系統」。 更重要的，是競速運動的判定標準並不是「質心（大約在肚臍的位置）先抵達終點」，而是「身體任一部位先抵達終點」者勝。 前述「選手的速度v」其實是「質心速度」，但身體每個部位的速度與加速度都可以不一樣。 如果我們把身體粗分為三個部分：身體（B）、左腳（L）、右腳（R）。 在不違反動量守恆的前提下，左腳在這個瞬間變快了！ 在最後衝刺要讓質心顯著加速，是不可能的事。 但若利用「劈腿」大幅改變身體姿態，則可以讓局部（左腳）加速來衝線。 此外，劈腿還有另外一個效果：如果把空氣阻力也考慮進來，它截面積成正比，韓國選手的姿態讓受風截面積幾乎達到最大，而台灣選手劈腿下去讓受風截面積大幅減少，阻力就變小了，在這0.01秒的爭奪戰中，也發揮了部分效果。 黃玉霖選手這驚天一劈，帶來「局部加速」與「降低風阻」兩個物理效果，終於讓台灣隊逆轉奪金！ ＃黃玉霖 ＃金牌 ＃物理上的不可能 ＃質心速度 ＃動量守恆 ＃局部加速 ＃降低風阻 -- Hosting provided by SoundOn

EP.248 霍金警告：外星人來訪可能毀滅地球文明！ 大物理學家霍金（Stephen Hawking）曾經警告：「如果外星人造訪我們的話，結果可能會和當年哥倫布登陸美洲類似，對當地居民來說不會是什麼好事。」 也就是說，讓地球文明被外星人發現，可不是什麼好主意。 1974年，阿雷西博天文台（Arecibo Observatory）瞄準了25000光年外的M13球狀星團發射了一段高功率的無線電訊號，包含了質因數分解、DNA、人類形象、太陽系等訊息。 之後不管是實體、還是無線電訊號，都又發送了好幾次。 就算現在把霍金的警告當真要藏起地球的氣息，也已經來不及了…… ＃霍金 ＃外星人 ＃阿雷西博天文台 ＃地球 -- Hosting provided by SoundOn

EP.247 史上最具創造力的物理學家：南部陽一郎登場！（量子熊＃76） 被譽為最有獨創力的物理學家，南部陽一郎有何過人之處？ 他的老師，朝永振一郎的假牙，又有什麼玄機？ 這一集熱血科學家告訴您！ ＃量子 ＃量子熊 ＃南部陽一郎 ＃朝永振一郎 -- Hosting provided by SoundOn

EP.246 DNA不會說謊，出軌的真相藏在口水裡！ 「出軌」可說是八點檔、社會新聞、政治新聞、小老百姓茶餘飯後閒磕牙中最受歡迎的題材之一。 然而隨著科技的進步，「居家基因檢測」透過簡單的口水或臉頰內側細胞的採樣，就可以輕易進行親子鑑定，揭露出軌事件。 近年來，「居家基因檢測」在全球快速興起，只需透過口水或臉頰內側細胞的採樣，就能分析自己的族裔來源、遺傳健康風險，甚至找到遺失的親人，至今全球已有超過三千萬人進行這類測試。 究竟有多少孩子的親生父親並非法律上的父親？ 透過比對家譜紀錄與 DNA 檢測，來檢視幾個世紀以來的親子關係變化，開啟了「基因家譜學」 (genetic genealogy) 這個領域。 研究發現，儘管民間盛傳約10%的孩子來自婚外情，但一向被認為「貴圈真亂」的歐洲，過去500年實際上的婚外親子比率（Extra-Pair Paternity, EPP）只有約1%，並沒有坊間傳言的那麼普遍。 ＃基因家譜學 ＃貴圈真亂 ＃非預期父母NPE -- Hosting provided by SoundOn

EP.245 崑崙理論講究一力降十會：波函數塌不塌，由我說了算！（量子熊＃75） 又來到六大門派圍攻光明頂的時間，這一次來到崑崙派上場，也就是客觀塌陷派。 這一派認為波包塌陷是物理事實，所以薛丁格方程式需要加上新的項，當系統變得複雜時，波包會發生局所化而出現古典物理的行為，這派的優勢是什麼？ 弱點又是什麼？ 聽了你就知道囉！ ＃量子 ＃量子熊 ＃崑崙派 ＃薛丁格方程式 ＃波包 ＃古典物理 ＃客觀塌陷派 -- Hosting provided by SoundOn

EP.244 你最後一次看到蝴蝶是什麼時候？也許是最後一次了！ 蜜蜂正在消失，現在蝴蝶也面臨相同的危機。 研究指出，美國本土的蝴蝶數量在 2000 至 2020 年間減少了 22%，相當於每年下降 1.3%。 研究人員警告，這種趨勢是「災難性的」，因為蝴蝶不僅是美麗的昆蟲，更是生態系統中關鍵的授粉者與食物來源。 這項研究分析了 35 個監測計畫、76,957 次調查，涵蓋 1260 萬筆蝴蝶觀察紀錄。 其中 554 種蝴蝶中有 342 種趨勢可分析，結果顯示 114 種數量顯著下降，22 種下降超過 90%，顯示部分物種可能已瀕臨滅絕。 美國全境皆呈現下降趨勢，尤以西南部最為嚴重。 導致蝴蝶數量減少的主要因素包括棲地喪失、氣候變遷與農藥使用，尤其是尼古丁類殺蟲劑，會影響蝴蝶的神經系統，使其無法正常覓食與飛行。 科學家建議，應限制有害農藥、恢復蝴蝶棲地，並推動多樣化農業模式，以減緩蝴蝶族群下降的趨勢。若不採取行動，未來許多蝴蝶物種可能將從地球上消失。 People 報導（2025/03/07）：https://people.com/butterflies-in-u-s-disappearing-at…… Science 論文（2025/03/06）：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp4671 本文發表於 #東海大學應用物理系 粉絲專頁，本人為撰文者與專頁管理員。 ＃蜜蜂 ＃蝴蝶 ＃蝴蝶消失 -- Hosting provided by SoundOn

EP.243 東洋天體物理之父，林忠四郎的星際足跡！（量子熊＃74） 湯川秀樹的學生，東洋天體物理的祖師爺，研究紅巨星，棕矮星的先驅，更是研究恆星生成的巨擘，林忠四郎，在天文學中赫赫有名的林軌跡就是他發現的，喜歡天文的朋友請絕不要錯過這一集！ ＃量子 ＃量子熊 ＃林忠四郎 ＃林軌跡 ＃天體物理 -- Hosting provided by SoundOn

EP.242 我們看的是同一片天空嗎？感知的不確定性解析！ 我看到的「紅色」，跟你看到的「紅色」一樣嗎？ 這是一個科學家長期以來試圖回答的難題。 在日常生活中，我們很自然地假設所有人對顏色的感知是一致的，但如果你的「紅色」與我的「紅色」在主觀體驗上有所不同，那我們還能說它們是相同的嗎？ 更進一步，當我們無法直接進入別人的意識世界時，又該如何比較這些主觀經驗？ ＃紅色 ＃感知 ＃主觀經驗 ＃意識世界 -- Hosting provided by SoundOn