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

傻呼嚕同盟
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本節目有兩條線，以交互蹲跳方式隔週播出： 1. 吵死人的宅宅科學新聞：三個話很多老阿宅，包含兩個物理系教授以及一個影評人兼動畫導演湊在一起，跟大家分享最近在科學的世界裡發生了什麼新鮮事，加上動漫畫與電影一起攪和的大雜談。如果聽友能在輕鬆吵鬧的閒話中，順便知道一些科技新鮮事，大家應該都會很開心（吧）。 2. 你已經被量子熊造訪：量子科技時代即將來臨！台灣下一世代的護國神山！你是否被各種新推出的「量子商品」搞得頭昏眼花、差一點被詐騙呢？想知道「量子科學」是什麼，「量子科技」又是什麼，聽這台就對啦～～ 製作：東海大學應用物理學系／國科會量子熊團隊 -- Hosting provided by SoundOn

  1. 4H AGO

    EP.311 微中子的第四種型態，正式出局？

    EP.311 微中子的第四種型態，正式出局？ 宇宙中到處都是微中子（neutrino），但是這些粒子只參與「弱核力」，想偵測它們的蹤跡變得極其困難。數以兆計的微中子每秒都在穿透我們的身體，但是我們卻跟那個被腳踏車壓到腳的阿罵一樣「沒港覺」。 其實微中子似乎還隱藏著更大的謎團：從「鎵異常」（Gallium Anomaly）到「反應爐反微中子異常」（Reactor Antineutrino Anomaly），全球多項實驗都出現了持續存在、無法解釋的奇怪結果，在這些實驗中，觀測到的微中子數量與理論預測明顯不符。如何解釋這些異常呢？有人提出一個大膽的假設：宇宙中可能在已知的「電微中子」、「渺微中子」以及「淘微中子」（對應於電子、渺子、淘子這三種「輕子」）之外，存在第四種「惰性微中子」（sterile neutrino）。之所以稱為「惰性」，是因為它甚至連弱核力都不參與，堪稱「I 人中的超級 I 人」，如果它真的存在，標準模型就要改寫了。 不只如此，如果惰性微中子真的存在，它的「超級 I 人」特性，說不定就是大家找了半天沒結果的「暗物質」的真面目。 為了驗證這個假說，德國 Karlsruhe Institute of Technology 利用一台巨大的儀器「KATRIN」（Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment），用前所未有的精確度來驗證惰性微中子是否存在。 惰性微中子幾乎不可能被直接偵測，透過極精密測量氚原子（Tritium）β衰變（變成一個氦原子核、一個電子以及一個反電微中子）的電子能量，就能看出微中子帶走多少能量，進而反推出微中子的質量。 KATRIN 實驗裝置長達 70 公尺，其核心是一個超高解析度磁性絕熱準直與靜電高通過濾器（magnetic adiabatic collimation and electrostatic high-pass filter，MAC-E）。當電子通過時，只有能量最高的電子才能克服其電場，抵達偵測器。科學家藉由調整電場，就可以精確掃描電子能譜的最頂端區域。理論預測，如果惰性微中子存在，它會讓電子能譜稍微「抖一下」，物理學家稱之為「kink signature」。如果出現這個特徵，就是 β 衰變中出現了惰性微中子的決定性證據。 在歷時 259 天的測量中，KATRIN 團隊分析了高達 3,600 萬次電子事件，結果顯示：「什麼都沒有」。電子能量的行為服服貼貼，沒有任何抖動，看不出任何新種微中子的跡象，信心水準高達 99.99%！ 這個結果排除了「惰性微中子」的可能性，這也讓「鎵異常」、「反應爐反微中子異常」的解釋又回到了原點；想要一口氣連「暗物質的真面目」也一併解決的夢想也泡湯了。科學家得要另起爐灶來解決這些問題了。 雖然這是一個「負」的結果，不過還是有其價值：別再往這個地方鑽了，此路不通請改道！可以讓大家少走點冤枉路… ＃微中子 ＃第四種微中子 ＃弱核力 ＃衰變 ＃neutrino -- Hosting provided by SoundOn

    32 min

  2. MAY 12

    EP.310 康普頓散射之後，物理界竟然還吵翻天？（量子熊＃100）

    EP.310 康普頓散射之後，物理界竟然還吵翻天？（量子熊＃100） 康普頓在1923年發現了康普頓散射！ 幾乎大家都相信了光量子的存在，那為什麼哥本哈根那對師徒仍然死不肯相信？ 他們是哪根筋不對了? 這一回的量子英雄傳說，讓我們說個明白！ ＃量子 ＃量子熊 ＃康普頓 ＃康普頓散射 ＃光量子 ＃哥本哈根 ＃量子英雄傳說 -- Hosting provided by SoundOn

    39 min

  3. MAY 5

    EP.309 AI取代人類，只差一層皮膚？

    EP.309 AI取代人類，只差一層皮膚？ 最近 AI 已經開始部分取代人類的工作，不過多屬能在「電腦與網路的虛擬世界」進行的部分，而「物理世界」的工作，暫時還沒有被 AI 大幅染指，主要的癥結還是「機器人」的科技尚未完全跟上，AI 還是只能在電腦的虛擬空間中活躍，一旦 AI 取得實體世界的「身體」，未來就很難說了。 機器人要在人類世界暢行無阻，當然需要具備各種感官能力，「觸覺」也是其中之一。 仿生的觸覺感應器經常是用「離子電子學元件」（ionotronic devices）製作，利用的是離子而非電子的電性，原因是相對於堅硬的電子元件而言，離子元件較具可撓性（可變形），生物相容性較佳，跟同樣以離子傳送訊號的生物神經系統機制相似。 傳統的電子皮膚感測器經常陷入兩難：要嘛得持續供電以維持「待觸狀態」的靈敏度，這十分耗能，除非像 EVA 一樣插個插頭，否則活動時間嚴重受限；不持續供電的話往往反應遲鈍，無法即時捕捉並處理動態、複雜的觸碰刺激。 為了讓感測器更靈敏，過去經常的作法是設計、堆疊更複雜的元件，增加離子濃度來提升元件效能，這招在半導體電子元件上相當成功，不過在離子元件領域則停滯不前。最近美國的史丹佛大學、韓國科學技術院（KAIST）與漢陽大學提出了一個新的解決方案，他們發現，成功的關鍵不在於強行「提升」，而是追求「平衡」。 這個研究發現，當離子濃度過高時，它們會像聚集在一起，形成動彈不得的「離子對」或「離子簇」，就像大塞車的高速公路一樣失去了自由移動的能力，反而大幅降低了材料的導電效率。更重要的是，這種現象會阻礙一個名為「離子空乏層（Ion Depletion Layer, IDL）」的關鍵結構穩定形成。這個空乏層是讓離子裝置產生類似半導體功能的基礎，因此以蠻力增加離子數量會適得其反。 既然「暴加離子濃度」行不通，研究團隊轉而讓陽離子聚合物（CP）與陰離子聚合物（AP）之間的「離子電導率達到平衡」。研究團隊在陽離子聚合物中摻入了柔軟、靈活的單體（如丙烯酸丁酯）。這種柔軟單體讓整個聚合物結構更能「呼吸」與蠕動，離子在聚合物中，因應外界不同壓力的「動作」下，有效率的吸附或脫離聚合物，調整其傳導效率，達到關鍵的「電導率平衡」，在 CP、AP 兩種材料的介面形成了一個均勻且穩定的 IDL。這使得裝置的「整流比」（衡量單向導電能力的指標）達到了創紀錄的23.5（過去同類材料大約 2~10），而且 S/N 比也提升了 24 倍。 這種透過「平衡」打造的穩定 IDL，讓新的電子皮膚待機時只需要消耗極少的能量，也能感測到壓力訊號。元件待機時加一個反向的偏壓，由於整流比很高，所以電流極為微弱，耗能很低。這跟動物神經細胞在靜止時，細胞膜內外會維持一個電位差（膜電位）有點類似。當外界壓力增加時，陰、陽離子為了維持原來的平衡狀態，會開始往 IDL 移動，使其內部離子濃度升高，此時還不會有電流，但是打穿 IDL 所需的電壓會因此降低。當壓力進一步提高，超過臨界閾值時，離子會打穿 IDL，出現電脈衝訊號。這個過程，跟神經細胞受到刺激而放電相當類似。 由於它是在微妙的平衡狀態下操作，所以耗能極低，要觸發一個脈衝訊號，在待機時只需要 0.41 nJ（百億分之 4.1 焦耳）的能量，受壓狀態下則是 1.49 nJ。 更厲害的是，這種電子皮膚還能模仿大腦神經元，展現出「學習能力」！ 當施加重複或更強的壓力時，會在 IDL 中留下「記憶」：部分離子會殘留積累在 IDL 中，這會讓擊穿電壓閾值降低，後續的訊號更容易通過。這不就是像大腦神經元在重複練習新技能時，神經元之間的突觸連結會變得越來越強一樣嗎？ 這種新的仿生電子皮膚靈敏、節能、工作模式類似生物神經，還具有學習能力。看來，「AI 取得類似人類的身體」又往前進了一步。人類啊，皮要繃緊一點了！ ＃AI ＃離子皮膚 ＃離子電子學元件 ＃離子濃度 ＃離子 ＃學習能力 ＃記憶 -- Hosting provided by SoundOn

    32 min

  4. APR 28

    EP.308 少數人的信仰：導引波理論！（量子熊＃99）

    EP.308 少數人的信仰：導引波理論！（量子熊＃99） 說起量子詮釋的六大門派，堪稱粉最鐵，歷史最悠久的，莫過於由德布羅伊與波姆開山立派的導引波理論。 這個理論雖然追隨者不多，但是高手如雲，到底這一派有什麼吸引人的地方，跟主流的哥本哈根詮釋又有什麼不同？ 請聽這一集的熱血科學家！ ＃量子 ＃量子熊 ＃量子詮釋 ＃德布羅伊 ＃導引波理論 ＃哥本哈根詮釋 -- Hosting provided by SoundOn

    43 min

  5. APR 21

    EP.307 一幅畫，藏了幾百年的人類痕跡？

    EP.307 一幅畫，藏了幾百年的人類痕跡？ 「科學辦案」現在也用在藝術史上了。 J. Craig Venter Institute 的研究團隊採用一種「極低侵入性」的「雙拭子」採樣技術，其實就是類似武漢肺炎的快篩，只不過不是從你的鼻腔，而是從歷代堪稱無價之寶的藝術品上，小心翼翼地採集上面的「歷史生物印記」，並且加以分析。 藝術品當然不是個無菌空間，而是一個「複合生物群系」（composite biome）。它們的表面覆蓋著數百年來累積的複雜 DNA 混合物，來源包括細菌、真菌、植物、動物，當然可能也包含藝術家本身。 科學家們發現有些藝術品尚有來自現代人皮膚的痤瘡桿菌（Cutibacterium acnes），表示「最近有人摸過」；也有各種植物的 DNA，如松屬（Pinus spp.）柳屬（Salix spp.），這些可能與畫框、炭筆或顏料有關。 過去我們往往把這些東西看成破壞藝術品的「污染物」，不過最近藝術史家改變了想法，把這些生物痕跡視為藝術史的一部份：從創作時使用的材料，到它曾經存放過的每一個環境，所有痕跡都被完整地封存了下來。 在這一系列的研究中，其中最受矚目的就是橫跨科學與藝術的第一人：李奧納多‧達文西。我們是否能採集到他的 DNA，看看這位天才的基因是否有何特殊之處？ 研究的對象是一幅疑似達文西的素描作品「Holy Child」，以及達文西一位父系祖先在十五世紀寫下的信件，另外還加入其他藝術家的作品作為對照組。 由於必須避免破壞作品，用最低侵入性的採樣方式取得的 DNA 量極少，而且採樣過程中又可能進一步污染。為了降低影響，除了得在極度乾淨的實驗環境中進行之外，一律只能由女性研究人員操作，因為女性沒有 Y 染色體，可以避免在分析男性 DNA 時造成混淆（達文西是男的…）。 Y 染色體只存在於男性，而且是父系遺傳，因此如果能在多個「與達文西相關」的樣本中，看到相似的 Y 染色體特徵，理論上可能暗示某種「共同的男性來源」，可能是達文西本人、或是他的男性血親。不過，這件事在實際操作上極為困難，因為從表面取得的人類 DNA 通常很破碎，而且混合了不同時代接觸過這些物品的人的 DNA。 研究團隊從《聖嬰》素描上的三個獨立採樣點，以及達文西祖先Frosino的十封信件中，一致地發現了指向 Y 染色體單倍群E1b1/E1b1b的證據。這在統計上是有意義的，但同時，研究團隊也在對照組樣本中看到來自現代人的 Y 染色體訊號，甚至有部分特徵彼此重疊。這表示，單靠這些資料，無法斷言這些 DNA 一定來自達文西本人。 因此，論文最重要的結論其實不是「我們找到達文西的 DNA」，而是「我們證明這樣的分析在技術上可行，但解讀上必須極度小心」。作者反覆強調，這類研究最適合用來做比較、建立方法，或提出後續研究的假說，而不是用來下定論。真正要確認歷史人物的身分，還需要更多樣本、更嚴格的控制，甚至是與已知後代的 DNA 進行比對。 其實研究團隊不只看人類的 DNA，而是把所採到的所有東西一起分析，例如在「Holy Child」素描上檢測到了柑橘屬（Citrus spp.）的DNA。這個植物跟大名鼎鼎的梅迪奇家族（Medici family）有關，他們也是達文西的贊助者。梅迪奇家族擁有充滿異國植物的實驗性花園，其中就種植了大量的柑橘樹。當然，這只是一種「堪稱合理的狀況證據」：合乎我們對那段歷史的瞭解，但沒有強到能直接連結達文西、梅迪奇家族、以及「Holy Child」這幅作品。 研究人員還發現了多種與文藝復興時期佛羅倫斯相關的生物 DNA：會導致瘧疾的瘧原蟲、與鼠患有關的鉤端螺旋體（Leptospira spp.）…綜合這些發現，能夠描繪出 15 世紀歐洲城市的公共衛生、環境衛生和生態系統的概況，以及重建達文西的創作環境。 原來還可以用生物學的方法來研究藝術史啊… 這個研究，於 2026/01/06 發表於預印本資料庫「bioRxiv」，尚未經同儕審查。 ＃真達文西密碼 ＃科學辦案 ＃達文西 ＃歷史 ＃物理 -- Hosting provided by SoundOn

    32 min

  6. APR 14

    EP.306 他本可以當權貴，卻選擇當物理學家？（量子熊＃98）

    EP.306 他本可以當權貴，卻選擇當物理學家？（量子熊＃98） 阿公是宮內大臣，爸爸是司法大臣，哥哥是亞洲銀行總裁，這種貴公子到歐洲攻讀物理，跟隨德布羅伊，寫下雙向向量公式，研究時間反轉與量子力學的架構，這種奇妙人生你怎麼能錯過？ 請鎖定這一集的熱血科學家！ ＃量子 ＃量子熊 ＃歐洲 ＃物理 ＃德布羅伊 ＃雙向向量公式 ＃量子力學 -- Hosting provided by SoundOn

    39 min

  7. APR 7

    EP.305 數位果蠅「復活」了，但新聞與網紅沒告訴你的事

    上集我們介紹了那隻在虛擬世界裡跑來跑去的數位果蠅，聽起來超厲害——14 萬顆神經元、5400 萬個突觸全部建進電腦裡，果蠅就「活」了。但事情真的這麼簡單嗎？ 這集我們要講新聞不會告訴你的事：腦圖譜本身就有大約 10% 的錯誤，用台積電晶片來比喻，就是設計圖本身就有問題——但神奇的是居然還能運作。神經傳導物質的資訊大半是猜的，果蠅的身體和感覺回饋完全沒有模擬進去，數位果蠅其實只有「腦」沒有「身體」。 更根本的問題是：如果有天能把人腦也這樣上傳，那個數位版的你，還是「你」嗎？從果蠅到小鼠（7000 萬顆神經元），複雜度不是 500 倍而是指數級的飛躍。距離人腦上傳，我們還有很長的路要走——但第一步，確實已經跨出去了。 #數位孿生 #腦科學 #意識上傳 -- Hosting provided by SoundOn

    36 min

  8. MAR 31

    EP.304 「大腦上傳」成真，「數位孿生」實現......了嗎？

    2026年3月，美國新創公司 Eon System 發布了一段畫質很爛的影片——一隻果蠅在虛擬世界裡跑來跑去、舔香蕉、抖腳理毛。看起來平淡無奇，卻引爆了整個科學圈。因為這隻果蠅不是寫好規則的 NPC，而是擁有「真正大腦」的數位生命。 科學家把一隻果蠅的大腦切成薄片，用電子顯微鏡逐層掃描，重建出 14 萬顆神經元、5400 萬個突觸連結的完整腦神經網路（connectome），再把這張「線路圖」放進電腦模擬——這隻果蠅就這樣在虛擬世界裡動了起來。 這集我們從頭講起：什麼是數位孿生？果蠅的腦圖譜怎麼建的？Google 在裡面扮演什麼角色？這到底是「意識上傳」還是只是一張會動的電路圖？ （未完待續！下集繼續深入探討這項成就的極限與爭議。） #數位孿生 #大腦上傳 #意識上傳 #腦科學 -- Hosting provided by SoundOn

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