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魔法少女熱力學:不能畢業的絕望研究生能放出多少能量?

物理雙月刊_96
・2018/04/01 ・1976字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

作者 / 關旭佑

都說本篇有雷了,不想被暴雷的馬猴燒酒啊快快捂耳離開!Source:IMDb

———-本篇有雷!———-

 

 

最近坑好坑滿的魔法少女小圓外傳MGO終於開服了!這個之前造成話題的暗黑動畫把魔法少女從以往散播歡樂散播愛的角色,變成了不小心就會斷頭的危險職業。而邀小蘿莉許下願望成為魔法少女的QB[1],原來只是個想收割能量的陰險生物。

而魔法少女小圓的故事設定似乎與簽下去的研究生生活有類似的情況。

/人◕ ‿‿ ◕人\和我簽下契約,成為魔法少女研究生拯救世界吧!簽啦簽啦簽啦簽啦簽啦簽啦簽啦簽啦簽啦簽啦簽啦簽啦…… Source:IMDb

如同故事中魔法少女失去希望後就會轉變成魔女,一個有著理想與願望的新鮮研究生,經歷過各種失敗與data生不出來後,最後沒辦法畢業而成了研瑞[2]。那我們來看看如果以進入研究所為條件與QB簽約的研究生,成為研瑞時,會放出多少能量?

魔法少女與熱寂

一開始先來複習故事設定吧,QB在動畫第九集中說明了牠的目的:為了避免宇宙的熱寂。

熱寂」這個名詞得要從熱力學開始說明。熱力學第二定律告訴我們,熱量不能完全轉換成作功而不產生其它影響。高溫處的熱量作功時,其中會有一部份熱量會流向較低溫的地方(如同在引擎中,燃燒汽油一定會有部分的熱量逸散到更低溫的部份),而這些在低溫處的熱量就不容易用來作功了,因為要作功又需要放出熱量到更低溫的地方。

因此,如果現在有一個與外界沒有能量交換的封閉系統,其中包含有許多小的系統,這些小系統間互相有能量的轉換。那麼當能量轉換來轉換去許多次後,小系統可做功的能量就愈來愈少,最後沒有了。由於宇宙被視為一個封閉系統,套用上面的論述,宇宙中最後就會沒有可做功的能量[3],此時的狀態就稱為「熱寂」——一種宇宙終結的可能方式。

source:IMDb

QB所在的外星文明想要避免宇宙的死亡,因此發明出一種技術,這種技術可以把人類絕望時,情感的波動轉換為能量(雖然很扯,不過請暫且相信一下,不然戲演不下去了),以避免熱寂。但是如同剛剛所說,熱力學第二定律是不能違反的,封閉系統的可做功能量只會變少,所以QB 想要阻止熱寂也必須要有方法從宇宙外取得能量[4]。

因此除非科幻的認為QB是來偷走能量的另一個宇宙的居民,不然如果牠跟地球處在同一個宇宙中,那看來騙小蘿莉的行為是徒勞無功的。QB:我沒騙,是妳們沒問啊。

QB:我沒騙,是妳們沒問啊。source:IMDb

能量和絕望的菸酒生研究生

那假設QB真的是外宇宙人,也真的能從絕望中抽出可用的能量來使用,那麼牠從不能畢業的絕望研究生身上可以抽出多大的能量?

怎麼還沒辦法畢業,我真是個笨蛋啊… 用新房角度[5]看著老闆這樣說也許可以比較快畢業XD。圖/SHAFT@wikipedia

動畫裡有說明魔女變化時能放出的能量,比人一生消耗的能量還要多,那麼我們可以先用人一生消耗的能量來估算一下。從剛才提過的熱力學來說,生命體也可以視為一個熱力學系統,因此也有可以作功的能量將愈來愈少的問題,這對於維持日常活動與新陳代謝是大危機。幸好生命體不像宇宙這麼封閉,我們只要張嘴就可以拯救肚子的熱寂,可以從生物系統外以吃東西的方式獲取能量。

根據衛福部飲食指南公布,人一天大概攝取2000大卡,一大卡=1000卡、 1卡約4.2焦耳,所以2000x1000x4.2=8400000,換算後大概是8400000焦耳的能量。如果以活到七十歲來算的話,就會吃了大概約兩千億焦耳的能量。所以看來陷入絕望的研究生壞掉的時候,QB抽出的能量至少可以讓研究室的某電腦[6]多跑個4000天左右吧(看來能多發好幾篇paper了呢 勵志)。不過現況雖然是有的時候好像發了好多篇論文還是沒辦法畢業,但想想七海八千代拼了七年也沒變魔女,好像也是不用那麼絕望!?

啥?你比較想知道實際上要怎麼做才能變魔法少女嗎?請找ARuFa [7]

注釋:

  1. 萌娘百科:QB娘
  2. 人瑞是活很久的人類,研瑞是念很久的研究生。
  3. 這只有考慮熱力學而已。宇宙是重力系統,又正在加速膨脹,而且還很多尚不清楚的效應,所以還不知道宇宙是不是會這樣子完蛋。
  4. 如果能從系統外面取得能量,其實就不算是真正的封閉系統了。
  5. 新房角度(SHAFT角度):超越人類極限地 將頭部向後方轉並且與自身脊椎骨形成45°夾角
  6. 以一台600瓦的主機來大略估算。
    (200000000000焦耳)÷(600瓦)÷(86400一天秒數) ≈ 4000 天
  7. ARuFa為一名日本部落客(看來這次他又正常發揮中惹XD)

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物理雙月刊_96
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透過「生長激素刺激測驗」,評估孩童生長激素是否不足

careonline_96
・2022/05/19 ・1899字 ・閱讀時間約 3 分鐘

當孩童因「身高不足」或「生長遲緩」就診「兒童內分泌科」,醫師評估有「生長激素不足症」之疑慮時,會安排小朋友做「生長激素刺激測驗」。

究竟這是什麼樣的檢查呢?什麼時候需要做這個檢查?如何執行?這樣的檢查安全嗎? 以下由林口長庚醫院兒童內分泌科邱巧凡醫師,針對以上家長常見問題做完整說明。

生長激素刺激測驗——什麼時候要做?

  1. 「長的矮」而且「長的慢」!
    (1)長的矮: 身高落在該性別年齡「第三百分位」以下。
    (2)長的慢: 「一年長不到四公分」,或身高曲線往下掉兩大條百分位曲線。
  2. 初步檢查顯示: 骨齡明顯落後,血液檢驗 IGF-1 與 IGFBP-3 濃度不足。
  3. 伴隨其他生長激素不足可能合併的特徵(如前額凸出、顴骨發育不良、鼻梁塌陷、低血糖、陰莖短小、尿道下裂,或合併其他賀爾蒙異常等。)

當以上情形發生,醫師認為孩子有「生長激素缺乏症」的可能,將進一步安排「生長激素刺激測驗」。

生長激素刺激測驗——是什麼?

邱巧凡醫師指出,平常生長激素的分泌呈現「脈衝式分泌」,因此無法從隨機、單一次的血液檢測直接反映個體生長激素分泌的能力。生長激素刺激測驗是藉由藥物的刺激,營造出生長激素必須要分泌的情境,藉此情境來了解分泌的功能是否正常。

目前在台灣可用來做為生長激素刺激測驗的藥物包含:胰島素、clonidine、L-Dopa、Arginine 及 Glucagon。

生長激素刺激測驗——怎麼做?

  • 檢查前的準備
  1. 自檢查當天凌晨零時起「禁食」任何食物。
  2. 填寫「檢查同意書」。
  • 生長激素刺激測驗檢查流程
  1. 於早上 7~9 點,幫受檢兒童建立靜脈留置針(通常選擇上肢靜脈),並執行第一次的抽血,隨後給予受檢兒童檢查用之「口服藥物」或「靜脈注射藥物」。
  2. 之後約每隔 15 至 30 分鐘執行一次抽血,檢測生長激素濃度。(不同之檢測藥物,其抽血頻率與時間略有不同)
  3. 一次的「生長激素刺激測驗」檢查流程約 2~3 個小時完成,最後一次抽血完畢後,若身體無不適,便可移除靜脈留置針頭,完成檢查。並給孩童進食一頓大餐。

生長激素刺激測驗——安全嗎?

邱巧凡醫師說,生長激素刺激測驗執行過程,有可能發生以下狀況,須特別留意,因此在林口長庚醫院本檢查需住院執行,在專業醫療團隊照護下執行此測驗。

  1. 暈針: 由於需透過口服或靜脈注射藥物刺激生長激素分泌,加上得抽血數次,因此在兒童、青少年族群有可能因為心理壓力與恐懼感,在測驗過程中出現眩暈與噁心等暈針症狀。通常只要休息一段時間即可恢復,也不會因此產生後遺症。
  2. 測驗藥物的作用: 檢查期間所服用或注射的藥物,會造成血糖偏低、血壓偏低,可能出現口乾、頭痛、冒冷汗、臉色蒼白、嗜睡、疲倦、頭暈、噁心、嘔吐等症狀。一般只要適度休息,並於檢查後進食即可逐漸恢復。少數有特殊病史的孩童(如癲癇、腦瘤等)可能在此過程出現抽搐發作等狀況。

生長激素刺激測驗——檢查注意事項

  1. 自檢查當天凌晨零時起,至檢查流程完畢,期間禁止飲食,否則會影響檢查結果的準確性。 
  2. 抽血期間如出現頭暈、噁心、臉色蒼白、抽搐、意識不清等情況,請立即告知醫護團隊。
  3. 檢查期間應坐在椅子上或臥床休息,儘量不要起身走動。

生長激素刺激測驗——檢查結果

檢查結果醫師將針對患童本身狀況與兩項不同藥物刺激後的生長激素分泌能力進行判讀,若判斷為「生長激素缺乏症」,將進一步安排「腦部核磁共振檢查」以釐清生長激素缺乏的可能原因,並衡量「生長激素治療」的適當性與時機,與家長進行說明與討論。


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