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嫌疑犯 X 的獻身!被消失的訂婚戒指與綠鬣蜥

PanSci_96
・2019/06/20 ・2749字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 452 ・五年級

「要是被變成一隻綠鬣蜥,你的日子就真的天翻地覆了。」

──奇幻小說作者雷克.萊爾頓(Rick Riordan)

支支吾吾的客戶

「有位客戶在電話上。」櫃檯總機珍妮急急忙忙衝進處理室。「她想找獸醫問綠鬣蜥的事,沒說是什麼事,但她聽起來很慌。我想應該可以找你吧。她在二線。」

「好,謝了。」我說著接起處理室的電話。

綠鬣蜥要多久才能消化?圖/pixabay

「喂? 我是獸醫強納森。需要什麼協助嗎?」

「喂,你好,呃,那個⋯⋯ 綠鬣蜥要多久才能消化?」

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「什麼意思?」我有點摸不著頭腦地說。

「就是⋯⋯ 如果綠鬣蜥吃了什麼東西,要花多久時間才會屙出來?」

「喔,我明白了。這個嘛⋯⋯ 要看這隻綠鬣蜥的尺寸、牠吃了什麼東西,還有生活環境的溫度等各種因素而定,但基本上大概是花一天半到四天。」

電話那頭一時陷入沉默,飼主本身正在消化我剛剛說的話。

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「那⋯⋯ 你要怎麼知道綠鬣蜥是不是吃了什麼東西?」

「這個嘛,照 X 光通常是最好的辦法。不是所有東西都會顯像,但如果具有不透光性,影像就會很明顯。不然就看看有沒有相關症狀,像是腸阻塞造成的脹氣之類的。」我接著問道:「可以請問一下是怎麼回事嗎?」

一隻懷有身孕的綠鬣蜥。圖/lbah.com

對方像是沒有聽到我的問題。「『不透光性』是什麼意思?」

「不好意思,這是指 X 光沒辦法穿透的物體,像金屬之類結構緊密的東西。舉例而言,骨頭顯現出來的影像就會是白色的。結構越緊密,X 光影像就越清楚。」解釋完,我又問道:「怎麼了? 妳覺得妳的綠鬣蜥吃了什麼東西嗎?」

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電話那頭頓時又沉默下來。接著,她沒頭沒腦地說了句:「瑞奇會殺了我!」說完這句莫名其妙的話之後,她才回答了我的問題:「我覺得我的綠鬣蜥⋯⋯ 呃,牠剛剛把我的訂婚戒指吃掉了。」

「啊⋯⋯ 我明白了。」

消失的訂婚戒指

圖/pixabay

「我在洗碗,所以我把訂婚戒指脫下來放在旁邊。蓋瑞就像平常一樣,在窗戶前面做日光浴。總而言之,有很多碗要洗,因為我從昨天晚餐後就沒洗碗。洗完之後,我要把訂婚戒指重新戴回去時,發現它不見了。我到處找,可是都找不到。然後,我注意到蓋瑞坐在那裡舔嘴唇。瑞奇會殺了我。我一再跟他強調,除非他找到完美的戒指,否則不要跟我求婚⋯⋯ 最後是他自己設計,專門找人客製,三星期前才為我戴上的。我該怎麼辦? 我是說,我愛蓋瑞,愛到心坎裡,但牠要是吃了我的訂婚戒指,我就⋯⋯ 我就⋯⋯」

莎拉正在一旁為上一位病患收拾善後,她顯然聽到了我們談話的片段。我和她四目交會時忍不住偷笑,但對著電話那頭的客戶,我以堅定的口吻說:「別急。我想妳最好帶牠來一趟。只要給蓋瑞照個 X 光,就能把戒指看得一清二楚。牠現在的行為表現都正常嗎?」

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「正常,完全正常,牠好得很,但話說回來,牠才剛剛吃下去而已。我一發現就立刻打電話來你們醫院了。如果戒指在牠肚子裡,那我們怎麼辦? 牠會自己屙出來嗎? 還是你們得動手術拿出來?」

「就外來異物而言,除非造成明顯的阻塞,否則我們不會動手術。蓋瑞多大隻? 戒指又有多大顆?」

圖/wikipedia

「唔,戒指是單顆鑽石鑲在白金戒圈上,完全就是我要的樣子。瑞奇會殺了我。」她又說了一次。

「那蓋瑞有多大隻?」

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「喔,蓋瑞啊,牠是我的寶貝,我從牠七個月大左右就開始養,現在兩歲了,臭小子很親人⋯⋯」

兩歲的雄性綠鬣蜥,所以可能有將近一公尺長。這樣的話,戒指是有機會順暢無阻地排出來,但她還要不要戴就是另一回事了。

「應該沒問題。」我說:「除非我認為有必要,否則我不會幫牠動手術。」

「喔,天啊! 所以,除非照 X 光,否則我搞不好要保密四天,不能讓我未婚夫知道?」

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「照過 X 光以後,至少妳就知道牠是不是真的吞了戒指。我今天還有幾場手術要做,但妳如果帶牠過來一趟,我還是能把妳安插進來,照 X 光很快,要不了多久。」

她說她馬上就過來,說完就掛斷電話了。莎拉和我看看彼此。

這真的有可能嗎?

「妳都聽到了嗎?」我問。

「綠鬣蜥吃了她的訂婚戒指之類的?」她笑道:「你認為戒指真的被牠吃了?」

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「誰曉得,但她好像很確定,反正我們很快就會知道了。」

「對了,如果真是被牠吃掉的,你知道你可以參加年度獸醫 X 光競賽嗎?」

「什麼競賽?」我問。

「在美國有一年一度的 X 光檢驗結果競賽,比賽哪隻動物吞下肚的東西最怪。我從報紙上看到的,去年的贏家是一隻吞了九顆撞球的狗!」

「真的假的? 還有這種比賽? 聽都沒聽過⋯⋯ 我倒是治療過一隻吞了橡皮小鴨的狗,X光片上可以清清楚楚看到鴨子的輪廓。把那隻狗麻醉之後,我試了試,看牠會不會呱呱叫,可惜牠沒有。」

「太妙了。嗯,那這次你又有機會了。」

「好,莎拉,重點來了:假設這隻綠鬣蜥真的吃了戒指,假設戒指通過牠的腸道,什麼事也沒有,好端端地排出來了,假設這枚戒指是妳未婚夫專門找人訂製的,在它通過綠鬣蜥的腸道之後,妳還會戴上它嗎?」

「我想我會先找專業人士清潔過⋯⋯ 但當然要戴啊! 非戴不可吧? 我是說,那可是訂婚戒指欸!」

「那倒是。依我看,戴這種戒指總好過把貓屎咖啡喝下肚。就是那種很貴的咖啡,印尼話叫做kopi luwak,經過椰子貓消化的那種⋯⋯」

「什麼啊?」

圖/pxhere

「貓屎咖啡呀,全世界最貴的一種咖啡。印尼人到處收集椰子貓屎,從貓屎裡面挑出咖啡豆,經過洗淨、曬乾、烘焙、研磨、沖煮,就像任何咖啡一樣,只不過一杯就要一百美金。」

「別鬧了,真的有人花大錢喝貓屎咖啡? 他們應該來這裡工作一天,就會打消這種念頭了。」

「椰子貓的消化作用顯然賦予咖啡豆一種獨特的風味,為了品嚐它純粹的風味,喝的時候不能加糖或奶精。」

「你好像很了解耶,阿強,你每天早上喝的就是貓屎咖啡吧?」

「妳沒看過傑克.尼克遜(Jack Nicholson)和摩根.費里曼(Morgan Freeman)主演的《一路玩到掛》(The Bucket List)嗎? 傑克.尼克遜演的那個角色只喝貓屎咖啡。確實是滿怪的癖好啦。」

「有道是活到老學到老,我今天長知識了。趁綠鬣蜥還沒來,我們閒著也是閒著,要不要我燒壺水啊?」

 

 

 

——本文摘自《獸醫超日常:犰狳、鬃狼,有時還有綠鬣蜥,《侏羅紀世界:殞落國度》特聘獸醫顧問的跨洲診療紀實》,2019 年 5 月,麥田出版

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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將一生毫無保留地奉獻給科學——瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡.居禮
椀濘_96
・2022/03/21 ・3561字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮(Maria Skłodowska-Curie,1867-1934),看姓氏不難聯想到,她就是我們所熟知的居禮夫人。她開創了放射性理論,發明分離放射性同位素技術,以及發現兩種新元素,是第一位獲得諾貝爾獎的女性,也是首位獲得兩座獎項的學者,在科學上的貢獻對後世影響深遠。

瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮(1867-1934)。圖/Wikipedia

艱難困苦的童年

瑪麗生於波蘭華沙的書香世家,排行老么,家中有布朗斯拉娃(二姐)與索菲亞(大姐)兩位姊姊。父親是一名中學老師兼理事,母親原為一名校長,祖父亦是位受人尊敬的數學與物理教師。

當時的波蘭已被俄羅斯帝國佔領,在沙皇的統治下,波蘭人民的生活處處受限,也影響了瑪麗一家的命運。瑪麗的父親因濃烈愛國精神而被俄國上司打壓,校方撤除了他的理事一職,並將他們全家趕出宿舍;加上雙親的家庭參與波蘭獨立民族起義,家中又遭遇投資失利,經濟頓時陷入困境。

隨後瑪麗一家搬進廉價的住所,父親為貼補家用便招收了多名寄宿生,平時除供應食宿外,從學校下班後還替他們補習來賺取更多收入。生活看似漸漸好轉,但遺憾的是,短短三年內瑪麗的大姐及母親皆因病去世。

1890 年,瓦迪斯瓦夫.斯克沃斯基與女兒們的合影,左起:瑪麗亞、布朗斯拉娃(二姐)、索菲亞(大姐)。圖/Wikipedia

因性別在求學路上受阻

天資聰穎的瑪麗亞自幼就是個相當用功的學生,尤其在數理方面更是表現亮眼;在她 15 歲那年,便以第一名的成績從女子文理學校畢業。

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然而,因當時波蘭的正規高等院校拒收女性學生,波蘭女子若想繼續接受正規的大學教育,唯一一條路就是出國留學,但這對瑪麗家中的經濟條件而言,是筆相當大的開銷且難以負擔。

成績同樣優異的二姐曾想過前往巴黎學醫,夢想成為一名懸壺濟世的醫師,但礙於家中經濟狀況遲遲無法如願。瑪麗想幫姐姐盡早完成學業,決定先當家教來資助其學費,兩人也約定,待畢業後再協助瑪麗出國求學。在瑪麗的支持下,二姐終於得以前往巴黎一圓醫師夢。

爾後的幾年,瑪麗一面做著家教工作,一面自學,期間閱讀了大量化學相關書籍,也是在這時獲得了第一份實驗室工作機會,這消息對她相當振奮;儘管實驗室設備簡陋,但能把在書中讀到的知識親手實作就已心滿意足,此經歷也影響了她未來將走上科學研究這條路。晚年瑪麗回憶起這段的時光:

「就是因為這第一次的實驗室工作,使我肯定自己在實驗研究上的興趣。」

突破重重阻礙取得學位

1891 年,24 歲的瑪麗在進行實驗室工作的同時,也終於踏上留學路,前往巴黎大學修讀物理學。剛到巴黎的她人生地不熟,對語言不熟悉外,又因過往在波蘭所受的教育無法應付大學課程,初期學業表現遠遠不及同儕。瑪麗便在課業上下足功夫,閒暇時間也都泡在圖書館裡,終於皇天不負苦心人,靠著清晰的思維加上勤奮苦讀,成績漸漸有了起色。

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1893 年瑪麗以第一名的佳績成功取得了物理學碩士學位,原先是想再取得一個數學學位,但此時她已將留學用的積蓄花光,也就放棄了這份念頭。幸運的是,在友人的協助下,華沙當局頒發給瑪麗海外優秀留學生「亞歷山大獎學金」,使她得以重返巴黎大學繼續深造,並在隔年順利取得第二個碩士學位。值得讚揚的是,在畢業的幾年後她將這份獎學金歸還給委員會,這舉動令人相當震驚,從未有任何一名學子歸還過,而瑪莉是第一位。

科學界的佳偶——居禮夫婦

學成後,瑪麗留在法國並開啟了她的科研生涯。當時為了能夠順利進行工作,正尋找著合適的實驗室;在同鄉物理學家約瑟夫.科瓦爾斯基介紹下,她結識了未來的丈夫,法國青年科學家——皮耶.居禮。對科學滿懷熱情的兩人情投意合,彼此欣賞著對方的個性及才華。

1894 年,瑪麗返回波蘭生活,原以為能在家鄉繼續從事喜愛的科研工作,然而波蘭的大學仍以性別為由將其拒絕。在皮耶的說服下,瑪麗回到巴黎並協助他完成了磁性研究,兩人也在同年結為連理。

當時總有人打趣得說:「皮耶最大的發現就是瑪麗」。

在實驗室裡的居禮夫婦。圖/Wikipedia

帶領科學邁向新篇章

婚後夫婦倆一面養育女兒,一面做科研。瑪麗首要目標就是取得博士學位,她選定了當時剛發現的X射線以及鈾射線作為研究主題。後續在研究鈾礦時,透過驗電器的測量結果,瑪麗推斷鈾礦必定含有其他活性比鈾大的物質,於是開啟了她尋找其他放射性物質之路。

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皮耶對瑪麗亞的工作越來越感興趣,隨後也加入了太太的行列。他們用酸液分解研磨過的瀝青鈾礦,再用化學分析方法分離出瀝青礦中可能含有比鈾更具放射性的物質。不久後,成功從實驗裡發現了比鈾的活性高 300 倍的新元素。隨後居禮夫婦發表了一篇聯合署名論文,正式宣布以「釙」(Polonium)命名所發現的新元素,以紀念波蘭。

在發現釙之後不久,她從實驗中發覺似乎有更強烈的放射性物質,便認定這也許是另一個新元素,這時物理學家亨利.貝克勒也加入了居里夫婦的研究行列。他們終於找出這個放射性比鈾大 900 倍的物質,三人將新元素命名為「鐳」(radium),拉丁文意為「射線」,也在研究過程中創造出單詞「放射性」(radioactivity)。

在當時居禮夫婦聯合及單獨發表的 32 篇論文中,其中一篇就為:在鐳輻射下,病變或腫瘤細胞比健康細胞死得更快。可說是若沒有這份的研究成果,就不會有現在用來治療癌症的放射性療法了。

得來不易的諾貝爾獎

在一系列研究及發現後,1903 年瑪麗終於獲得巴黎大學物理博士學位。同年瑞典皇家科學院授予居禮夫婦及亨利.貝克勒諾貝爾物理學獎,起初委員會僅表彰皮耶和貝克勒,不過有位倡導女性科學家權利的委員通報並向上申訴,瑪麗亞才能獲得提名,成為了首位獲得諾貝爾獎的女性。

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1911 年諾貝爾獎證書。圖/Wikipedia

隨著瑪麗亞成功從金屬中提煉出鐳,1911 年瑞典皇家科學院授予她第二座諾貝爾獎(此次為化學獎),以表彰:「發現了鐳和釙元素,提煉純鐳並研究了這種引人注目的元素的性質及其化合物」。此次的獲獎肯定也使她能夠說服法國政府支持並建立鐳研究所,該研究所於 1914 年建成,研究領域涉及化學、物理、醫學等。

將自己毫無保留地貢獻給科學與社會

一戰期間瑪麗為協助戰地外科醫生,便在靠近前線的地方設立了戰地放射中心。她的身影穿梭在戰地醫院中,指導著 X 光裝置的組裝及使用,據估計,超過 100 萬受傷士兵受過她的流動式 X 光機治療。

瑪麗與她的 X 光車。圖/Wikipedia

在戰後的歲月裡,瑪麗亞將時間奉獻將所學與經驗傳授給學生,也包括許多遠從世界各地慕名而來的後進學者。在她的指導下,鐳研究所培育出了四位諾貝爾獎得主,女兒伊倫.約里奧-居禮及女婿弗雷德里克.約里奧-居禮也在其中。

1934 年,瑪麗亞因再生不良性貧血逝世於療養院,後世普遍認為是因長時間暴露於輻射中而造成的,當時科學上並未了解到游離輻射會對人體產生危害,也未開發任何防護措施。瑪麗亞的生活處處充滿放射性物質,幾十年間患上了多種慢性疾病,然而一直到去世,她從未意識到這會危及自己的健康甚至是生命。

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瑪麗亞.斯克沃多夫斯卡-居禮一生不慕名利,奔波於科學研究、教育學子,將畢生毫無保留地貢獻給科學與社會。直到今日,世人仍持續讚賞她的付出與貢獻,紀念這位偉大的科學家。

  1. 維基百科—瑪麗.居禮
  2. 科學名人堂—居禮夫人
  3. 居禮夫人:大家都聽過的科學家,與她充滿波折的人生和感情路
  4. 科技大觀園—開啟輻射醫學大門的居禮夫人
  5. 傑出的科學貢獻與多舛波折的人生:瑪麗.居禮誕辰|科學史上的今天:11/7
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「要是被變成一隻綠鬣蜥,你的日子就真的天翻地覆了。」

──奇幻小說作者雷克.萊爾頓(Rick Riordan)

支支吾吾的客戶

「有位客戶在電話上。」櫃檯總機珍妮急急忙忙衝進處理室。「她想找獸醫問綠鬣蜥的事,沒說是什麼事,但她聽起來很慌。我想應該可以找你吧。她在二線。」

「好,謝了。」我說著接起處理室的電話。

綠鬣蜥要多久才能消化?圖/pixabay

「喂? 我是獸醫強納森。需要什麼協助嗎?」

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「喂,你好,呃,那個⋯⋯ 綠鬣蜥要多久才能消化?」

「什麼意思?」我有點摸不著頭腦地說。

「就是⋯⋯ 如果綠鬣蜥吃了什麼東西,要花多久時間才會屙出來?」

「喔,我明白了。這個嘛⋯⋯ 要看這隻綠鬣蜥的尺寸、牠吃了什麼東西,還有生活環境的溫度等各種因素而定,但基本上大概是花一天半到四天。」

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「那⋯⋯ 你要怎麼知道綠鬣蜥是不是吃了什麼東西?」

「這個嘛,照 X 光通常是最好的辦法。不是所有東西都會顯像,但如果具有不透光性,影像就會很明顯。不然就看看有沒有相關症狀,像是腸阻塞造成的脹氣之類的。」我接著問道:「可以請問一下是怎麼回事嗎?」

一隻懷有身孕的綠鬣蜥。圖/lbah.com

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對方像是沒有聽到我的問題。「『不透光性』是什麼意思?」

「不好意思,這是指 X 光沒辦法穿透的物體,像金屬之類結構緊密的東西。舉例而言,骨頭顯現出來的影像就會是白色的。結構越緊密,X 光影像就越清楚。」解釋完,我又問道:「怎麼了? 妳覺得妳的綠鬣蜥吃了什麼東西嗎?」

電話那頭頓時又沉默下來。接著,她沒頭沒腦地說了句:「瑞奇會殺了我!」說完這句莫名其妙的話之後,她才回答了我的問題:「我覺得我的綠鬣蜥⋯⋯ 呃,牠剛剛把我的訂婚戒指吃掉了。」

「啊⋯⋯ 我明白了。」

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消失的訂婚戒指

圖/pixabay

「我在洗碗,所以我把訂婚戒指脫下來放在旁邊。蓋瑞就像平常一樣,在窗戶前面做日光浴。總而言之,有很多碗要洗,因為我從昨天晚餐後就沒洗碗。洗完之後,我要把訂婚戒指重新戴回去時,發現它不見了。我到處找,可是都找不到。然後,我注意到蓋瑞坐在那裡舔嘴唇。瑞奇會殺了我。我一再跟他強調,除非他找到完美的戒指,否則不要跟我求婚⋯⋯ 最後是他自己設計,專門找人客製,三星期前才為我戴上的。我該怎麼辦? 我是說,我愛蓋瑞,愛到心坎裡,但牠要是吃了我的訂婚戒指,我就⋯⋯ 我就⋯⋯」

莎拉正在一旁為上一位病患收拾善後,她顯然聽到了我們談話的片段。我和她四目交會時忍不住偷笑,但對著電話那頭的客戶,我以堅定的口吻說:「別急。我想妳最好帶牠來一趟。只要給蓋瑞照個 X 光,就能把戒指看得一清二楚。牠現在的行為表現都正常嗎?」

「正常,完全正常,牠好得很,但話說回來,牠才剛剛吃下去而已。我一發現就立刻打電話來你們醫院了。如果戒指在牠肚子裡,那我們怎麼辦? 牠會自己屙出來嗎? 還是你們得動手術拿出來?」

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「就外來異物而言,除非造成明顯的阻塞,否則我們不會動手術。蓋瑞多大隻? 戒指又有多大顆?」

圖/wikipedia

「唔,戒指是單顆鑽石鑲在白金戒圈上,完全就是我要的樣子。瑞奇會殺了我。」她又說了一次。

「那蓋瑞有多大隻?」

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「喔,蓋瑞啊,牠是我的寶貝,我從牠七個月大左右就開始養,現在兩歲了,臭小子很親人⋯⋯」

兩歲的雄性綠鬣蜥,所以可能有將近一公尺長。這樣的話,戒指是有機會順暢無阻地排出來,但她還要不要戴就是另一回事了。

「應該沒問題。」我說:「除非我認為有必要,否則我不會幫牠動手術。」

「喔,天啊! 所以,除非照 X 光,否則我搞不好要保密四天,不能讓我未婚夫知道?」

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「照過 X 光以後,至少妳就知道牠是不是真的吞了戒指。我今天還有幾場手術要做,但妳如果帶牠過來一趟,我還是能把妳安插進來,照 X 光很快,要不了多久。」

她說她馬上就過來,說完就掛斷電話了。莎拉和我看看彼此。

這真的有可能嗎?

「妳都聽到了嗎?」我問。

「綠鬣蜥吃了她的訂婚戒指之類的?」她笑道:「你認為戒指真的被牠吃了?」

「誰曉得,但她好像很確定,反正我們很快就會知道了。」

「對了,如果真是被牠吃掉的,你知道你可以參加年度獸醫 X 光競賽嗎?」

「什麼競賽?」我問。

「在美國有一年一度的 X 光檢驗結果競賽,比賽哪隻動物吞下肚的東西最怪。我從報紙上看到的,去年的贏家是一隻吞了九顆撞球的狗!」

「真的假的? 還有這種比賽? 聽都沒聽過⋯⋯ 我倒是治療過一隻吞了橡皮小鴨的狗,X光片上可以清清楚楚看到鴨子的輪廓。把那隻狗麻醉之後,我試了試,看牠會不會呱呱叫,可惜牠沒有。」

「太妙了。嗯,那這次你又有機會了。」

「好,莎拉,重點來了:假設這隻綠鬣蜥真的吃了戒指,假設戒指通過牠的腸道,什麼事也沒有,好端端地排出來了,假設這枚戒指是妳未婚夫專門找人訂製的,在它通過綠鬣蜥的腸道之後,妳還會戴上它嗎?」

「我想我會先找專業人士清潔過⋯⋯ 但當然要戴啊! 非戴不可吧? 我是說,那可是訂婚戒指欸!」

「那倒是。依我看,戴這種戒指總好過把貓屎咖啡喝下肚。就是那種很貴的咖啡,印尼話叫做kopi luwak,經過椰子貓消化的那種⋯⋯」

「什麼啊?」

圖/pxhere

「貓屎咖啡呀,全世界最貴的一種咖啡。印尼人到處收集椰子貓屎,從貓屎裡面挑出咖啡豆,經過洗淨、曬乾、烘焙、研磨、沖煮,就像任何咖啡一樣,只不過一杯就要一百美金。」

「別鬧了,真的有人花大錢喝貓屎咖啡? 他們應該來這裡工作一天,就會打消這種念頭了。」

「椰子貓的消化作用顯然賦予咖啡豆一種獨特的風味,為了品嚐它純粹的風味,喝的時候不能加糖或奶精。」

「你好像很了解耶,阿強,你每天早上喝的就是貓屎咖啡吧?」

「妳沒看過傑克.尼克遜(Jack Nicholson)和摩根.費里曼(Morgan Freeman)主演的《一路玩到掛》(The Bucket List)嗎? 傑克.尼克遜演的那個角色只喝貓屎咖啡。確實是滿怪的癖好啦。」

「有道是活到老學到老,我今天長知識了。趁綠鬣蜥還沒來,我們閒著也是閒著,要不要我燒壺水啊?」

 

 

 

——本文摘自《獸醫超日常:犰狳、鬃狼,有時還有綠鬣蜥,《侏羅紀世界:殞落國度》特聘獸醫顧問的跨洲診療紀實》,2019 年 5 月,麥田出版

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來認識「躺著自轉」的天王星!——太陽系內唯二的冰巨行星
ntucase_96
・2021/10/31 ・2771字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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天王星是非常有趣的行星。希臘羅馬神話中,它是土星的爸爸、木星的爺爺、火星的曾祖父。比起其他行星是「站著自轉」,天王星是「躺著自轉」。太陽系 8 顆行星當中大多都觀測到了 X 光的訊號。唯獨兩顆冰巨行星:天王星、海王星沒有。終於,研究團隊從 2002 年以及 2017 年的資料中找到了天王星上 X 光訊號的證據。本文帶大家認識一些天文星有趣的歷史、文化、以及認識這一篇 X 光的研究成果。

天王星的發現與特色

天王星的視星等大約為 5.5,是一顆非常暗的星,幾乎接近人眼的極限。平時在一般都市環境中非常不容易直接用肉眼看到,只有在晴朗、沒光害的夜空中比較有機會。

航海家 2 號於 1986 年拍攝的天王星。圖/維基百科

正式的發現、命名者是英國的威廉.赫雪爾(William Herschel)。一開始猜測是個彗星,後來才確認是個行星。英國國王喬治三世還因此以一年 200 英鎊的薪水聘僱他,依照零售物價指數(Retail Prices Index)來推算的話,相當於現今一年一百萬台幣的薪水 [2]

這筆薪資顯然相當優渥,本來赫雪爾想要將這顆星命名為「喬治之星」(Georgium Sidus)。不過當時除了喬治三世和赫雪爾以外,當時喜歡這個點子的人並不多。畢竟其他的行星都用希臘神話來命名,突然冒出一顆用英國國王命名的行星怎麼樣看都不合適。

最後由柏林天文學家約翰.波德(Johann Bode)的建議定案為「Uranus」,這個字的詞源是希臘神話中的天空之神「烏拉諾斯」。幾乎每個希臘神話中的腳色都能在羅馬神話中找到對應。「烏拉諾斯」對應到的就是「凱路斯(Caelus)」,是「薩圖恩(Saturn,即土星)」的爸爸;是「朱比特(Jupitar,即木星)」的祖父;更是「馬爾斯(Mars即火星)」的曾祖父。

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因此在希臘羅馬神話當中,天王星、土星、木星、火星可是祖孫四代呢。

恆星一般在天空中的相對位置幾乎是不變的,要花千年、甚至萬年才有可能看到一些變化。離太陽愈遠的行星,在天上的相對位置變化愈慢。木星要回到原來的位置要花 12 年、土星更要花上 30 年,天王星更慢,要 84 年!因為天王星在天上的相對位置實在變化得太慢了,以至於早期先民即使看到了天王星,也認為它是一顆恆星。

航海家 2 號(Voyager 2)即將跟隨它的前輩航海家 1 號(Voyager 1)離開太陽圈(Heliosphere)了。圖/NASA[3]

與其它的行星比起來,天王星離地球非常遙遠。唯一抵達天王星過的太空探測器是 1977 年發射,飛了將近 9 年後才抵達的航海家 2 號(Voyager 2)。這台探測器從地球出發,觀測了木星、土星、天王星、海王星之後,繼續一路向外飛,現在幾乎已經離開了太陽系。

上面大多數的儀器都已經缺少電力、無法運作,只保留了最基本的功能。去年底對它發射訊號時,在將近 35 小時之後還是收到了回應。

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天王星在太陽系的八顆行星裡面,有著一個非常奇特的性質:「躺著自轉」。其他七顆行星的自轉與公轉差不多是在同一個平面上,以地球為例子,地球的自轉軸與公轉軸只差了 23.5° 左右。

但是天王星的自轉軸與公轉軸相差了 98°。如果把公轉面想像成水平面的話,地球的自轉就像是一個旋轉的陀螺,而天王星則是電風扇的扇葉。

太陽系各顆行星的自轉方向及轉軸,大多數的行星都像陀螺一樣、自轉平面與公轉一致,但是天王星卻是躺著的。圖/NASA[4]

天王星上的 X 光訊號!

太陽系的行星成員當中,除了地球以外,水星、金星、火星、木星、土星都偵測到過 X 光的訊號,甚至連彗星、以及矮行星冥王星都偵測到過 X 光。在最近這篇研究出來之前,行星當中就只剩下兩顆冰巨行星:天王星、海王星還沒有量測到 X 光。

最近,研究團隊檢視了「錢卓拉 X 射線天文台(Chandra X-ray Observatory)」的觀測數據,研究團隊量測到了天王星上的 X 光,研究結果發表在期刊《地球物理研究期刊:太空物理學(JGR: Space Physics)》當中 [5]

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圖/NASA [1]

錢卓拉 X 射線天文台是當代最重要的 X 射線望遠鏡。自 1999 年發射升空服役到現在,累積了非常多的觀測資料,有許許多多 X 光的重要觀測貢獻都來自於這台望遠鏡。然而宇宙間能觀測的天體實在太多啦,對天王星的觀測其實非常稀少。截至 2020 年 6 月,只有三次對天王星的觀測:2002 年 1 次、2017 年 2 次。到了這一兩年研究團隊才從這些資料中找到了天王星上 X 光的訊號。

錢卓拉 X 射線天文台(Chandra X-ray Observatory)。圖/NASA [1]

X 光是電磁波頻譜上高頻率、高能量的波段。要產生 X 光,一般來說要有特殊的環境才可以。天王星上 X 光最主要的來源是對太陽光的散射。太陽光本身是一個很強的 X 光光源,即便天王星離太陽這麼遠,太陽所發出來的X光到了天王星以後,被天王星的氣體分子散射開。這個機制是天文學家已知的,過去在木星、土星上面看到的 X 光也都是這一類。

特別的事情是,天文學家藉由木星、土星的數據推算了一個天王星上可能量測到的 X 光強度。但研究量測後卻發現 X 光的強度比推算的數值還要更強。這有幾個可能,一個是天王星對太陽 X 光散射的效果比木星、土星更好。另外一個可能性就是天王星有額外的 X 光產生機制。

目前推論與天王星周遭的帶電粒子有關。比方說,天王星和土星一樣,周圍有一圈環。當帶電粒子撞擊到天王星環的時候,就有機會放出 X 光。另外一個可能性是「極光」,當帶電粒子因為磁場等效應掉進大氣層、與大氣分子相撞後,也有機會放出 X 光。這個現象在木星上也看到過。不過到底是哪個機制就仰賴未來更多的觀測了。

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天王星在太陽系是很重要的存在,它是離我們最近的冰超巨星、而且還躺著自轉,讓我們有機會以不同的角度觀測行星。太陽系的冰超巨星只有兩顆,由於距離遙遠,都很不容易觀測。現在好不容易在天文星上看到了 X 光的影像,使我們得以更全面地了解冰超巨星的性質。對太陽系內、太陽系外的行星都能有更全面的理解。

  1. NASA / First X-rays from Uranus Discovered
  2. Measuring Worth
  3. NASA Planetary Photojournal / NASA Voyager 2 Could Be Nearing Interstellar Space
  4. WASP Planets
  5. R. Dunn et al., A Low Signal Detection of X-Rays From Uranus, Journal of Geophysical Research,  (2021)
  6. SciTechDaily / First Detection of X-rays From Uranus
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ntucase_96
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CASE的全名是 Center for the Advancement of Science Education,也就是台灣大學科學教育發展中心。創立於2008年10月,成立的宗旨是透過台大的自然科學學術資源,奠立全國基礎科學教育的優質文化與環境。