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《遠古神話巨人族: 夸父到底行不行!?》——2019數感盃 / 國中組專題報導類佳作

數感實驗室_96
・2019/05/14 ・2298字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 558 ・八年級

數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。

本文為 2019數感盃青少年寫作競賽 / 國中組專題報導類佳作 之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

  • 作者:蕭楷諺

山海經,一部具有歷史價值的著作。

學者認為《山海經》不一定是神話,而且是遠古動物、植物、地理、民俗的探勘紀錄,包括一些遠古氏族,神妖故事。內容或許半真半偽,但是卻寄託了天地初始、華夏先民奇幻瑰麗的想像。

其中,有個耳熟能詳的故事……

相傳北方山上住著一個巨人,名叫夸父,這夸父,身比山高,神力無窮,力氣足以拔山河!當他看到熊熊燃燒的太陽,心中起了雄心壯志,他發誓要把太陽捉下來,讓北方大漠不再寒冷。

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於是,他跨開巨足狂奔,剎時煙霧漫天、飛沙走石、風雲變色…

光想到這裡,我的生物魂又燃燒起來!

一個巨人,要追上太陽,到底是要多快多巨大呢???

來來來!我們先把地表最快的人類、神一般的飛毛腿「閃電波特」請出場!

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牙買加人尤塞恩‧波特,在2009年(世界田徑錦標賽)以9秒58創下男子100 m的世界紀錄!至今紀錄依然高懸。他每跨出一步的距離達2.44 m。(資料來源:維基百科)

哥白尼發現地繞日轉後,我們知道地球自轉速度為465.17m/s

也就是夸父若要追上太陽,必須大於等於地球自轉速度465.17m/s才行!

如神一般的夸父,我們也配上神一般、地表最速人類-波特的極速:百米9.58秒

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波特百米跨步數:100÷2.44=40.98

波特狂奔時跨距:40.98÷9.58 = 4.28(跨步∕秒)

夸父欲追上太陽,一步必須大於:  465.17÷4.28 = 108.68(m∕步)(神如夸父,當然如波特一般每秒4.28步!)

於是等比放大得:108.68(m∕步)÷2.44(m∕步)= 44.54 倍

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意即:夸父的腳長是波特的44.54倍


夸父
的腳長則為:
波特身高:196cm,腳長:103.88cm。

1.0388×44.54=46.268152m

回推身高:

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46.268152×1.923=88.9737m(人體工學中,平均成年男子身高與腳長的比值為:1.923)

他的身高,我們以一層樓平均3.2 m來看的話,我們站在28樓大約可以跟夸父齊頭(89 m),所以夸父根本不能跟山比,大約只跟圓山大飯店一樣高而已(87 m)。還原出大略的身形後,撒腿狂奔中的夸父將會以大約1.6馬赫,等同F-35戰鬥機怒火狂飆!那會是多麼震撼的場景!…如果夸父剛好「路過你家門前」…首先,我們會被地震和音爆的轟然巨響嚇得奪門而出,在還沒看清楚如同披著白色音爆雲的巨大身影前,就被音爆震波給震暈,接著被氣壓改變,所捲起的漫天飛沙走石給活埋…天啊!!!這也太悲催了吧…

雖然姿態威猛,夸父卻注定像悲劇人物薛西弗斯一般,追逐著永遠無法達成的目的,而不自知。故事繼續,此時的夸父覺得好熱、好渴,跑到黃河、渭水(今渭河)邊,喝光裡面的水(當然是杜撰),依然無法止渴,撐起身子往北方大澤找水。不料半路上,筋疲力竭的巨人終究承受不了,死在逐日的路上。

看到這,我的好奇心再度蠢蠢欲動;

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渭水是黃河的支流之一,所以我推斷夸父應該是在兩河交匯點喝水:約是今日陝西省的風陵渡口位((對!沒錯,就是射鵰英雄傳郭襄落跑的那個風陵渡口)。而山海經提到的這個大澤,考證約在今天的雁門山以北附近,而從風陵渡口到雁門山北方的直線距離約114.28 km。

夸父一分鐘可以跑:465.17 m∕sec ×60 = 27910.2m∕min ( 27.91km∕min )

相除可得

114.28÷27.91 = 4.094min≒4min

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代表夸父雖然那時喝了黃河、渭水的水,用盡全力奔向北找水,還是堅持不了最後的4分鐘….

到底夸父是怎麼死的呢?讓我這個一日法醫來剖析一下:

臨床醫學指出:強度過大與過量的運動,肌肉會嚴重受損,肌肉中的肌球蛋白會滲漏出來溶入血液中,進入血液中並隨後出現在尿中(呈深褐色)。當肌球蛋白量超級多時,會形成結晶阻塞腎小管,進展成急性腎衰竭!也就是傳說中的「橫紋肌溶解」!

通常在治療上必須給予大量的液體!液體!液體!

現場看來,即便夸父補充了好多好多的水,水分最終來不及進入身體、滲透入細胞。

所以,我判斷夸父的死因是橫紋肌溶解所導致的急性休克。

夸父死了後,手中的木杖化成了一片森林,軀體變成一座大山(應該是小山丘而已啦)。

夸父你人真好,屍身腐敗沒入地底,千、億年過去,還化作煤、石油、天然氣等石化燃料造福蒼生。我不禁開始思索,如果夸父沒有天真地逐日的話,能夠幫人類做什麼事呢?

一般男性平均手掌長寬為18.9×8.4 cm,也就是說,夸父的手掌約:

(18.9×44.54)×(8.4×44.54) = 8.42 m×3.74m≒31.5㎡

根據交通部車輛規格規定:

大客車長度不得超過12.2m,寬度不得超過2.5m

12.2×2.5=30.5㎡

夸父的手掌面積約等於一台公車頂面積那麼大,想像一台重型機具有夸父的手那麼大的鏟斗與力量,鑿井、清淤、救災、建設、運送、幫忙都更,效率應該hen不錯!

還有還有…

一般男性平均每天平均拉出200克的大便,代表夸父會拉出:

200×44.54 = 8908克∕每天 =8.9公斤∕每天,

而一年的話就有:

8.9×365 = 3248.5公斤∕每年 = 3.249噸∕每年,

換算可以利用的重量:

3.249噸×40% = 1.3噸(糞便的利用率約40%)

夸父的排遺可發酵出沼氣::

1.3噸×25立方公尺 = 32.5立方公尺(每噸大便可以生產25立方公尺的沼氣)

夸父的排遺發酵成的沼氣可發:

32.5m3×1.5 = 48.75kWh(每立方公尺的沼氣可以發1.5kWh的電)

而台灣每天每戶的用電量為13.8度,所以夸父一年大的便,夠台灣一家人用

48.75÷13.8 = 3.53

三天半…

嘿,別喪氣!夸父屬於一個巨人族,想像全族使盡全力、不辱使命的完成發電大業,這有始有終的精神,茶餘飯後之餘,夸父的故事還是令人敬佩的……(笑)

更多2019數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2019數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

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文章難易度
數感實驗室_96
76 篇文章 ・ 50 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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