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卡文迪許誕辰|科學史上的今天:10/10

張瑞棋_96
・2015/10/10 ・1204字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 591 ・九年級

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西元前三世紀,希臘學者埃拉托塞尼斯(Eratosthenes)就已經用兩地太陽投影角度的差異推算出地球的大小,誤差不到2%。然而關於地球的質量,過了兩千年卻始終無人能知。雖然牛頓觀測天體而推導出萬有引力公式,但既不知重力常數的值,也就算不出地球的質量。這個難倒牛頓與無數科學家的難題直到1798年才由英國科學家亨利‧卡文迪許解決。

亨利‧卡文迪許。圖片來源:wikipedia

不過這個重大成就倒比較無關乎科學天才的靈光乍現,真正畢其功的關鍵不如說是亞斯伯格症候群的特質。

是的,若在現代,卡文迪許肯定會被診斷為亞斯伯格症候群患者。「當他不得不忍受與人接觸時,經常撇開眼神望向一旁,一旦受不了還會衝到室外去。有時候他來到門外,一見室內人群擁擠,就會渾身僵硬地站住,完全沒辦法踏入門內。…….散步時,他總是在同一個時間走在同一條路線上,而且會走在路中間,以免偶然碰到別人。」「卡文迪許的生活和工作都是井然有序、一絲不苟。…..就跟規範星辰運動的定律一樣僵化、規律。」*

然而正是這樣的特質讓他得以完成極為敏感易受干擾的精密測定。

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事實上,卡文迪許要測定的是地球密度。因為牛頓指出兩物體間的萬有引力與兩者的密度成比例關係,所以他只要測出兩顆已知密度的鉛球之間的引力,就可以根據鉛球所受地心引力的大小,依比例算出地球的密度。問題是鉛球之間的引力實在太微弱了,所以前人才都測不出來。卡文迪許的朋友米契爾(John Michell)花了十年時間發明出量測裝置,在死前交給他完成大業。他用一根細線懸吊一根六英尺長的橫桿,兩端各掛上一顆直徑兩英寸的鉛球。再用兩顆較大的鉛球慢慢靠近懸掛的小鉛球,兩對鉛球之間的引力就會拉動橫桿旋轉;測量轉動的幅度就能算出引力大小。

說來簡單,但實驗過程卻相當繁複。鉛球太小引力效果不明顯,太大又要加強橫桿與細線,如此一來又不易轉動;同樣地,橫桿與細線也都須不斷調整至適當大小。而橫桿本身也有引力,鉛球又可能受到地球磁場影響,都得納入考慮。更頭痛的是氣流的干擾;身體移動會帶動氣流,光源乃至體溫所造成的溫差也會產生氣流。於是卡文迪許把實驗器材在黑暗密閉的房子,人在屋外操縱大鉛球,同時透過嵌在牆讓的望遠鏡觀測紀錄,光源也是從屋外經由透鏡投射到指針上。
最後卡文迪許算出地球密度是水的5.48倍,與實際的5.52倍相差無幾;難怪在他之後一百年間很多科學家以更好的器材與技術重作實驗,結果卻未見精進。最大的進展反而在於實驗目的本身──從地球密度轉為重力常數G。

卡文迪許的實驗展示了科學的重大突破不一定都是來自天才的頭腦,也可能出自亞斯伯格症候群那般心無旁騖的專注與一絲不苟的堅持。

*摘錄自《如何幫地球量體重?》/貓頭鷹出版社

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本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 1094 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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停工即停薪:如何證明你的時間值多少?車禍背後的認知 x 情緒 x 金錢 x 法律大混戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/01/09 ・3351字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與 PAMO車禍線上律師 合作,泛科學企劃執行

走在台灣的街頭,你是否發現馬路變得越來越「急躁」?滿街穿梭的外送員、分秒必爭的多元計程車,為了拚單量與獎金,每個人都在跟時間賽跑 。與此同時,拜經濟發展所賜,路上的豪車也變多了 。

這場關於速度與金錢的博弈,讓車禍不再只是一場意外,更是一場複雜的經濟算計。PAMO 車禍線上律師施尚宏律師在接受《思想實驗室 video podcast》訪談時指出,我們正處於一個交通生態的轉折點,當「把車當生財工具」的職業駕駛,撞上了「將車視為珍貴資產」的豪車車主,傳統的理賠邏輯往往會失靈 。

在「停工即停薪」(有跑才有錢,沒跑就沒收入)的零工經濟時代,如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?又該如何在保險無法覆蓋的灰色地帶中全身而退?

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如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?/ 圖片來源: Nano Banana

薪資證明的難題:零工經濟者的「隱形損失」

過去處理車禍理賠,邏輯相對單純:拿出公司的薪資單或扣繳憑單,計算這幾個月的平均薪資,就能算出因傷停工的「薪資損失」。

但在零工經濟時代,這套邏輯卡關了!施尚宏律師指出,許多外送員、自由接案者或是工地打工者,他們的收入往往是領現金,或者分散在多個不同的 App 平台中 。更麻煩的是,零工經濟的特性是「高度變動」,上個月可能拚了 7 萬,這個月休息可能只有 0 元,導致「平均收入」難以定義 。

這時候,律師的角色就不只是法條的背誦者,更像是一名「翻譯」。

施律師解釋「PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言。」 這包括將不同平台(如 Uber、台灣大車隊)的流水帳整合,或是找出過往的接單紀錄來證明當事人的「勞動能力」。即使當下沒有收入(例如學生開學期間),只要能證明過往的接單能力與紀錄,在談判桌上就有籌碼要求合理的「勞動力減損賠償 」。

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PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言 / 圖片來源: Nano Banana

300 萬張罰單背後的僥倖:你的直覺,正在害死你

根據警政署統計,台灣交通違規的第一名常年是「違規停車」,一年可以開出約 300 萬張罰單 。這龐大的數字背後,藏著兩個台灣駕駛人最容易誤判的「直覺陷阱」。

陷阱 A:我在紅線違停,人還在車上,沒撞到也要負責? 許多人認為:「我人就在車上,車子也沒動,甚至是熄火狀態。結果一台機車為了閃避我,自己操作不當摔倒了,這關我什麼事?」

施律師警告,這是一個致命的陷阱。「人在車上」或「車子沒動」在法律上並不是免死金牌 。法律看重的是「因果關係」。只要你的違停行為阻礙了視線或壓縮了車道,導致後方車輛必須閃避而發生事故,你就可能必須背負民事賠償責任,甚至揹上「過失傷害」的刑責 。 

數據會說話: 台灣每年約有 700 件車禍是直接因違規停車導致的 。這 300 萬張罰單背後的僥倖心態,其巨大的代價可能是人命。

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陷阱 B:變換車道沒擦撞,對方自己嚇到摔車也算我的? 另一個常年霸榜的肇事原因是「變換車道不當」 。如果你切換車道時,後方騎士因為嚇到而摔車,但你感覺車身「沒震動、沒碰撞」,能不能直接開走?

答案是:絕對不行。

施律師強調,車禍不以「碰撞」為前提 。只要你的駕駛行為與對方的事故有因果關係,你若直接離開現場,在法律上就構成了「肇事逃逸」。這是一條公訴罪,後果遠比你想像的嚴重。正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。

正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。/ 圖片來源: Nano Banana

保險不夠賠?豪車時代的「超額算計」

另一個現代駕駛的惡夢,是撞到豪車。這不僅是因為修車費貴,更因為衍生出的「代步費用」驚人。

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施律師舉例,過去撞到車,只要把車修好就沒事。但現在如果撞到一台 BMW 320,車主可能會主張修車的 8 天期間,他需要租一台同等級的 BMW 320 來代步 。以一天租金 4000 元計算,光是代步費就多了 3 萬多塊 。這時候,一般人會發現「全險」竟然不夠用。為什麼?

因為保險公司承擔的是「合理的賠償責任」,他們有內部的數據庫,只願意賠償一般行情的修車費或代步費 。但對方車主可能不這麼想,為了拿到這筆額外的錢,對方可能會採取「以刑逼民」的策略:提告過失傷害,利用刑事訴訟的壓力(背上前科的恐懼),迫使你自掏腰包補足保險公司不願賠償的差額 。

這就是為什麼在全險之外,駕駛人仍需要懂得談判策略,或考慮尋求律師協助,在保險公司與對方的漫天喊價之間,找到一個停損點 。

談判桌的最佳姿態:「溫柔而堅定」最有效?

除了有單據的財損,車禍中最難談判的往往是「精神慰撫金」。施律師直言,這在法律上沒有公式,甚至有點像「開獎」,高度依賴法官的自由心證 。

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雖然保險公司內部有一套簡單的算法(例如醫療費用的 2 到 5 倍),但到了法院,法官會考量雙方的社會地位、傷勢嚴重程度 。在缺乏標準公式的情況下,正確的「態度」能幫您起到加分效果。

施律師建議,在談判桌上最好的姿態是「溫柔而堅定」。有些人會試圖「扮窮」或「裝兇」,這通常會有反效果。特別是面對看過無數案件的保險理賠員,裝兇只會讓對方心裡想著:「進了法院我保證你一毛都拿不到,準備看你笑話」。

相反地,如果你能客氣地溝通,但手中握有完整的接單紀錄、醫療單據,清楚知道自己的底線與權益,這種「堅定」反而能讓談判對手買單,甚至在證明不足的情況下(如外送員的開學期間收入),更願意採信你的主張 。

車禍不只是一場意外,它是認知、情緒、金錢與法律邏輯的總和 。

在這個交通環境日益複雜的時代,無論你是為了生計奔波的職業駕駛,還是天天上路的通勤族,光靠保險或許已經不夠。大部分的車禍其實都是小案子,可能只是賠償 2000 元的輕微擦撞,或是責任不明的糾紛。為了這點錢,要花幾萬塊請律師打官司絕對「不划算」。但當事人往往會因為資訊落差,恐懼於「會不會被告肇逃?」、「會不會留案底?」、「賠償多少才合理?」而整夜睡不著覺 。

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PAMO看準了這個「焦慮商機」, 推出了一種顛覆傳統的解決方案——「年費 1200 元的訂閱制法律服務 」。

這就像是「法律界的 Netflix」或「汽車強制險」的概念。PAMO 的核心邏輯不是「代打」,而是「賦能」。不同於傳統律師收費高昂,PAMO 提倡的是「大腦武裝」,當車禍發生時,線上律師團提供策略,教你怎麼做筆錄、怎麼蒐證、怎麼判斷對方開價合不合理等。

施律師表示,他們的目標是讓客戶在面對不確定的風險時,背後有個軍師,能安心地睡個好覺 。平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。

平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。 / 圖片來源: Nano Banana

從違停的陷阱到訂閱制的解方,我們正處於交通與法律的轉型期。未來,挑戰將更加嚴峻。

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當 AI 與自駕車(Level 4/5)真正上路,一旦發生事故,責任主體將從「駕駛人」轉向「車廠」或「演算法系統」 。屆時,誰該負責?怎麼舉證?

但在那天來臨之前,面對馬路上的豪車、零工騎士與法律陷阱,你選擇相信運氣,還是相信策略? 先「武裝好自己的大腦」,或許才是現代駕駛人最明智的保險。

PAMO車禍線上律師官網:https://pse.is/8juv6k 

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《非常律師禹英禑》: 你或許知道什麼是「自閉症」,但你了解什麼是「自閉症類群障礙」嗎?
Bonnie_96
・2022/08/03 ・2582字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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「G.I.A.N.T! P.E.N.G.S.O.O!」這是最新韓劇《非常律師禹英禑》女主角禹英禑為了同樣患有自閉症的當事人,大唱 Pengsoo 之歌。就讓我們來一起認識什麼是自閉症? 

「我叫禹英禑,正著唸、倒著唸都一樣,黑吃黑、多倫多、石榴石、文言文、鹽酸鹽、禹英禑。」《非常律師禹英禑》女主角禹英禑的自我介紹,近來讓許多觀眾深受吸引。

「我叫禹英禑,正著唸、倒著唸都一樣,黑吃黑、多倫多、石榴石、文言文、鹽酸鹽、禹英禑。」圖/IMdb

在今年 6 月底《非常律師禹英禑》開播後,已連續兩週穩坐影音串流平台 Netflix 非英語節目的收視冠軍。目前在台灣、韓國、印尼、馬來西亞、新加坡、泰國等國,都獲得蠻高的關注。

《非常律師禹英禑》劇情講述,患有自閉症類群障礙的菜鳥律師禹英禑(朴恩斌 飾演)在大型律師事務所的生存記。她也努力在社會和職場間打破成見,學習與人互動。

什麼是自閉症?自閉症類群障礙又是什麼?

過去大眾熟知的自閉症、亞斯伯格症等,目前在 DSM–5(《精神疾病診斷與統計手冊》第五版)中已整合成為「自閉症類群障礙」(Autism Spectrum Disorder,簡稱 ASD,又稱自閉症譜系障礙)的類別中。

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自閉症類群障礙是一種由先天腦部功能受損而引起的發展障礙,多好發於兒童早期。主要臨床特徵有:情緒表達困難、社交互動障礙、語言和非語言的溝通有困難,以及會出現刻板和重複性的動作與行為。

自閉症類群障礙是一種由先天腦部功能受損而引起的發展障礙,多好發於兒童早期。圖/Pixabay

過去在 DSM–IV-TR 中有四個診斷類別,分別為:

  • 自閉症
  • 亞斯伯格症
  • 未分類的廣泛性發展疾患
  • 兒童崩解性疾患

到了 2013 年出版的 DSM–5 中,這四個診斷類別都被整合在「自閉症類群障礙」中。

這裡提到的 DSM 是由美國精神醫學學會(American Psychiatric Association)所出版的《精神疾病診斷與統計手冊》(The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders,簡稱 DSM),主要提供心理健康專業人員使用的正式診斷系統。

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經歷了數次分類和修改,最終整合了「自閉症類群障礙」

DSM 最早在 1952 年出版後,中間就歷經五次的修改。從 DSM–IV-TR 到 DSM–5 對於病症、病因的診斷都有大幅度地改動。但為什麼過去在 DSM–IV-TR,將自閉症細分成四個不同診斷類別,到了 DSM–5 卻整合成「自閉症類群障礙」?

這是因為過去自閉症、亞斯伯格症、未分類的廣泛性發展疾患、兒童崩解性疾患,這些障礙症具有類似的臨床特徵和病因,只是在嚴重程度上有差異。因此,到了 DSM–5 以「自閉症類群障礙」一種類別來整合。

自閉症類群障礙會依照外顯行為、能力等嚴重程度進行評估,會有像是《非常律師禹英禑》女主角禹英禑的「亞斯伯格症」,也會有在 3 至 4 歲以前發展正常,後來出現語言、社會功能等發展和行為退化的「兒童崩解性疾患」。這也是為什麼在「自閉症類群障礙」的英文中,有 Spectrum (光譜)一詞,也說明自閉症類群障礙的多樣性

奧地利醫師 Hans Asperger (漢斯.亞斯伯格),亞斯伯格症便是以他的姓氏命名。圖/wikipedia

亞斯伯格症是自閉症的亞型,最早由奧地利醫師 Hans Asperger 在 1944 年提出的。有亞斯伯格症的兒童在語言發展上,並沒有明顯遲緩現,在智商表現上也和常人一樣。他們也會想要主動與他人建立關係、互動,只是在社交技巧上較為笨拙。

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另外,嚴重程度較輕、也時常和亞斯伯格症一起提到的「高功能自閉症」(High-Functioning Autism)。主要具有高功能自閉症的兒童在早期語言發展有遲緩的狀況。在言語表達、人際關係的維持上,會比亞斯伯格症更困難。

自閉症類群障礙會有哪些臨床特徵?

DSM–5 對自閉症類群障礙的診斷標準,包含在社會溝通及社會互動上有缺陷、有侷限且重覆的行為、興趣或活動模式,以及症狀會限制、干擾目前功能。(更多詳細內容,可參閱 DSM–5 )

其中,有三個比較常見的臨床特徵,包含社交與情緒困擾溝通缺損,以及重複的儀式化行為

DSM–5 統整自閉症類群障礙有三個比較常見的臨床特徵,包含社交與情緒困擾、溝通缺損,以及重複的儀式化行為。圖/IMdb

自閉症類群障礙兒童在社會互動、情緒表達上會有困難。像是,不太會主動接近他人或主動和其他小孩一起玩耍、對外界事物不感興趣、對他人的存在或環境的改變都不太容易察覺到,也比較少會分享自己興趣或情緒。

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在語言和非語言的溝通上,自閉症類群障礙兒童在口語溝通表達能力、說話內容、速度等上都會有困難,也比較少出現眼神注視。像是,出現容易重複語句,沒有回答到對方問題的「鸚鵡式仿說」(echolalia),或是出現以第二或第三人稱來稱呼自己的「代名詞反轉」(pronominal reversal)的狀況。

重複的儀式化行為是自閉症類群障礙兒童明顯的臨床特徵之一。對周遭環境的擺設或特定事物,堅持照自己的一套順序排列、擺放,保持同一性。像是,用特定顏色的馬克杯喝牛奶等。如果改變物品的陳列位置有變動,他們會感到苦惱。

一名患有自閉症的孩子將他的鴨子玩具依序排列成一排。圖/Wikipedia

另外,也會有儀式化的手部動作、其他節奏性動作,像是不停搖擺身體、拍手等動作。這部分在《非常律師禹英禑》中,也可以看見。依據自閉症類群障礙兒童的嚴重程度不同,而會有不同的臨床特徵。

不論是《非常律師禹英禑》,或是其他以「自閉症類群障礙」為題材的戲劇,都讓大眾更進一步認識自閉症類群障礙的多樣性、理解他們正為生活做出的努力。

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參考資料

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Bonnie_96
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喜歡以科普的方式,帶大家認識心理學,原來醬子可愛。歡迎來信✉️ lin.bonny@gmail.com

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嗶——超速了!什麼?聲音竟然有「速限」
linjunJR_96
・2020/11/11 ・1866字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 565 ・九年級

光速是宇宙的終極速限,任何的物質運動和資訊傳遞都不准超速。不過最近有人做出了最新預測,除了一般物質外,聲音的傳遞速度竟然也有最大上限?

不管是光(電磁波)還是聲音,都是以波動的形式傳播。值得注意的是,波速只會跟系統本身性質(例如:介質不同)有關,一般的繩波或是水面波同樣也是如此,不論震動得多用力或多快,都不會讓波跑的更快或更慢。

我們可以把聲波的傳遞想像成下圖中的彈簧。既然彈簧波的速度可以用彈性係數和彈簧質量來表示,同樣的,聲速應該也可以用某些性質來描述。

可以把聲波的傳遞想像成圖中的彈簧。圖/Shyam Srinivasan

先從聲音的性質說起

聲音在不同材料中傳遞的差異,可以用體積模數(Bulk Modulus,簡寫 B )來表示。體積模數代表物體在面對外部壓力時,會做出多少體積上的改變。數學上可以寫成:

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等號左邊是施加的壓力,右邊是體積模數 B 乘上體積變化量占總體積的比率,負號只是習慣,這代表相同壓力下,B 值越大物體越不容易壓縮,和彈簧的 F=-kx 類似。我們知道越「硬」的彈簧反應越快,可以更快地傳遞波動;同樣地,比起在空氣中傳遞,聲速在較難壓縮的液體和固體中會比較快。因此不難看出,B 會與聲速扯上關係,而且 B 值越大聲速越快。

聲波在固體傳播的速度比在空氣中快。圖/giphy

一般來說,聲速可以寫成:

分子就是上面提到的體積模數 B,而分母的材料密度則表示介質越稀疏,聲速越快。國中學過的聲速與溫度成正比便是這個道理,當溫度變高時,空氣體積膨脹,密度變小,因此聲速傳遞更快。

為什麼聲速有上下限?

不過公式中的 B 和材料密度都是需要透過實驗獲得的材料參數,因此很難看出聲速會有什麼上下限。如果要再往前一步,就必須進入微觀的原子尺度。想像兩個同極相斥的磁鐵,彼此互相靠近時,斥力會逐漸變大;這是因為隨著兩個相斥磁鐵逐漸靠近,抵抗靠近的磁力位能會逐漸增加。

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當兩個同極磁鐵互相靠近,因抵抗靠近的磁力位能增加,斥力會逐漸變大。圖/giphy

同樣地,當原子間的鍵結能量增加,將兩顆原子拉伸或壓縮的難度會隨之上升,物體也就越不容易被壓縮。也就是說,體積模數 B 正比於單位體積內原子間的鍵結能量,巧合的是,材料密度也能寫成單位體積內的原子質量,於是我們可以將聲速寫成:

一般固態物質中,鍵結能量可由古早的波耳氫原子模型導出,大約是 α2c2me / 2(原子質量),α 是一大串常用的物理常數,c 是光速,me 是電子質量。於是我們在原子尺度的物理圖像中,得到了聲速的新公式:

公式中的英文字母都是常數,唯一重要的是原子質量,原子質量越小的聲速便越快。依照理論,聲速最快的會是原子量=1 的固態氫原子,聲速為 36100m/s 。

聽起來很厲害,實際上真的是如此嗎?

針對一系列不同原子量的固態元素,我們可以看看他們的聲速是否的確符合預期。不過因為 B 的實際值和鍵結種類,晶格結構等複雜因素有關,因此並不會完全落在理論線上,不過整體的趨勢十分吻合。

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固態元素中聲速對原子量的對數圖。斜直線為斜率 -0.5 的理論預測,虛線為擬合直線。紅點為原子量=1時的聲速上限。圖/Science advance

有趣的是,如果我們將新的聲速公式移項一下,會發現聲速上限對光速的比率,可以用簡單的物理常數來表示,這點是前人使料未及的。這結果或許不像光速這麼絕對,不過仍然是一次很漂亮的科學推理,也為固態物理的理論與實驗提供了嶄新的發展題材。

參考資料

  1. Trachenko, K., Monserrat, B., Pickard, C. J., & Brazhkin, V. V. (2020). Speed of sound from fundamental physical constants. arXiv preprint arXiv:2004.04818.
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linjunJR_96
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清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。