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

傻呼嚕同盟
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  • 科學
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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. 5 天前

    EP.272 量子詮釋大亂鬥：時空只是背景道具？（量子熊＃87）

    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

    38 分鐘

  2. 8月28日

    【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！

    【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

    28 分鐘

  3. 8月26日

    EP.271 真鍊金術登場：LHC揭示超周邊碰撞如何讓鉛變金！

    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

    33 分鐘

  4. 8月21日

    EP.270 時間是單向的嗎？量子說：不一定！（量子熊＃86）

    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

    38 分鐘

  5. 8月19日

    EP.269 你聽過用「蟬」唱歌的〈卡農〉嗎？科學家真的做到了！

    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

    31 分鐘

  6. 8月14日

    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）

    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

    37 分鐘

  7. 8月12日

    EP.267 站也痛、坐也痛？你體內可能住著殭屍！

    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

    33 分鐘

  8. 8月7日

    EP.266 光子的命名權爭奪戰：打敗愛因斯坦的是誰？（量子熊＃84）

    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

    37 分鐘
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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

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