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花蓮女中演講之謝謝大家!!

dr. i
・2012/11/09 ・1343字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 482 ・五年級

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上周三很榮幸的被邀請和PanSci泛科學新聞網的朋友們一同到花蓮女中做演講。其實當初會來花蓮演講的原由,是PanSci的總編輯鄭國威先生的邀約,他並且下了一個題目:「科學的愛情」。當然,我對於巡迴台灣講科學的這件事情抱著高度的熱忱,如果說要做科學推廣,那麼就必須走出台北到其他縣市走走,不管是教學資源豐富或是不豐富的學校,我覺得都值得巡迴一趟,讓大家對科學有一個新的認識,並且不是教科書中的那種。

原本同一個時段,在另一個講廳安排的是嚴長壽的演講,後來因故取消,雖然很可惜沒有和我尊敬的嚴先生見上一面,但是我們其實心裡暗自嘀咕著:會不會他來的話就沒有人來聽我們演講了?

另外,我們也擔心著不知道高中生對於科學這個題目,會不會覺得太冷門?後來發現,花女的同學們實在是太可愛太活潑了!令我們驚訝的事情是,同學們一進場馬上坐到講廳的最前排,當下我心中就在想:「天啊,這個學校的學生們習慣真好,學習態度的最佳表現就是坐到前排啊!」不過當教學組長吳老師也很讚嘆地表示平常大家是不會這樣的,才恍然大悟,原來人之常情依舊仍是人之常情。但同時也很高興同學們對這次的演講抱持著高度的興趣!

話要說回來的是,愛情要怎麼用科學來講呢?而且要講得高中生才聽得懂的程度。我只能在這邊很擺爛的說,有來聽演講的人就知道啦!

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這次帶給我最寶貴的收穫就是演講時同學們的反應,和這個年齡的同學所會問的問題,同時也考驗自己的臨場反應。從前常常在學者們的面前演講,但是面對高中生又是另外一回事,所以老實說我其實非常的緊張。

在問答中,很多同學表示,他們選擇念社會組而不是自然組,是因為數學和物理很難,另一個原因覺得他們覺得數學和物理課中學的在生活中使用不到。

這兩點充分了反應國這兩點充分了反應國內科學教育應該改善的方向,我們不需要每位學生將來都變成科學家或數學家,但是應該要讓每位學生都能夠了解科學的思考是甚麼樣子、科學的價值在哪裡、還有學習科學的樂趣在哪裡。這次的演講,我自認為有很多空間可以再努力,不過我不會放棄。

有一個問題真的是來得出奇不意,那就是怎麼背物理公式?老實說,我已經不記得怎麼背了,也可以說我很少去硬背公式,如果我要找物理公式,維基百科絕對是最好的第一解答。若硬要解釋,那我應該會說,用生活中的例子去「理解」一道公式所內涵的物理意義,這樣你就不會覺得它就是一連串乾巴巴的符號了。

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其他的提問不乏一些對科學抱有無比熱忱的同學,想知道科學家到底正在做些甚麼?還有位同學在課外之於讀了相對論,來問我關於相對論的內容,真的不禁讓我想起國高中時代的自己啊!

最後,給花蓮女中的同學們:謝謝妳們,妳們實在是太可愛了啦!

 

延伸閱讀:
那些年,我們的教改

(圖:PanSci 泛科學新聞網)

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文章難易度
dr. i
33 篇文章 ・ 0 位粉絲
小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience

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勇者鬥知識!2018中研院開放日攻略地圖底加啦!
研之有物│中央研究院_96
・2018/10/20 ・6606字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 490 ・五年級

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

泛科學編輯部編按:目前全台灣最大、還沒有之一的「科學嘉年華」中央研究院開放日(Open House)是一年一度中研院各系所對外開放參觀的日子!2018 年的中研院開放日有哪些好玩好吃好興奮的活動呢?歡迎來看這份中研院出品的行前攻略喔!

中研院 Open Hous

2018/10/27 (六)9:00-16:00 中研院開放參觀,近 300 場科普、人文活動邀你共樂。本文資訊陸續更新中,活動網站在此~

院區開放活動要先報名嗎?

當天的活動參加方式,可簡單分成三種:

  1. 當天直接入座,例如容納人數較多的大型科普演講。
  2. 當天排隊參觀,例如實驗室導覽,通常每梯名額有限、很快就額滿,需要提早到該活動地點排隊、或領取號碼牌。
  3. 行前需先以電話或網路預約報名,預約方式會說明在活動網站的活動列表。

活動好多!有記憶吐司幫幫忙嗎?

家裡有 6 歲的小朋友,適合參加哪些活動?一時半刻還無法決定要聽哪一場演講?行前可透過活動網站的「活動檢索」功能,查找適合自己的活動。強烈建議於行前先選好、查好活動的時間地點,並請提早前往以免向隅~

Step 1 :透過上方條件篩選

Step 2 :下方感興趣的活動,點選活動右上角星星符號,即可收藏活動至「我的行程」

Step 3 :登入網站右上角的會員專區,管理「我的行程」可查看及編輯已收藏的活動

Step 4 :點選「列印查詢結果」金色按鈕,印成紙本、當天攜帶查看

資料來源│2018 中研院開放參觀活動網站

推薦哪些科普演講?

因應環境變遷,如何運用永續能源?廖俊智院長與你面對面聊聊不設限的科學想法。
參考文章│重新設計細胞的功能,解決人類的難題──廖俊智
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 10:30-12:00
  • 活動名稱:科普演講──環境變遷九局下半
  • 活動地點:人文社會科學館 3 樓國際會議廳 (院區地圖編號 24)
  • 備註:現場參加、無需報名,適合高中以上

咸豐草的成分可以治療第二型糖尿病!楊文欽團隊運用科學方法,將民俗草藥的有效成分找出,並發展成藥物、對症下藥。
參考文章│神農嚐百草的現代科學版!楊文欽談藥用植物研究
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 11:00-12:00
  • 活動名稱:科普演講──草藥研究與健康
  • 活動地點:農業科技大樓 1 樓 A134 演講廳 (院區地圖編號 19)
  • 備註:現場參加、無需報名,適合高中以上

數學、摺紙、計算機演算法,這三者有什麼關聯?李國偉與你分享數學如何藏身於生活中。 參考文章│數學真的討人厭嗎?和李國偉聊聊生活中的數學
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 10:00-11:30
  • 活動名稱:科普演講──摺紙的藝術、科技應用與數學
  • 活動地點:人文社會科學館北棟 3 樓,第一會議室 (院區地圖編號 24)
  • 備註:現場參加、無需報名,適合國中以上

研究跑狗、跑馬等休閒活動歷史的張寧,與你分享那些年的上海灘娛樂。
參考文章│風馳電掣!跑狗將夜上海推向巔峰
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 10:00-10:50
  • 活動名稱:科普演講──你不知道的上海灘娛樂
  • 活動地點:近史所檔案館 1 樓,第 2 會議室 (院區地圖編號 42)
  • 備註:現場參加、無需報名,適合高中以上

充滿歲月痕跡的老照片 (左),按一個鍵,色調不再泛黃、摺痕也消失無蹤 (右)。廖弘源團隊運用人工智慧,讓多媒體有更多有趣的應用。
參考文章│人工智慧再進化,開啟電腦新「視」界 !
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 10:30-11:30
  • 活動名稱:科普演講──多媒體的世界
  • 活動地點:資訊科學研究所 1 樓演講廳 (院區地圖編號 32)
  • 備註:現場參加、無需報名,適合高中以上

當「陽光」遇上「過氧化氯(ClOOCl)」會加速破壞臭氧層。這個神奇的過程,林志民團隊將用氣球模擬、為你示範。
參考文章│從分子視角,突破「臭氧層破洞」盲點!
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:30-09:50
  • 活動名稱:科普演講──光化學催化與臭氧洞
  • 活動地點:人文社會科學館 4 樓交誼廳 (院區地圖編號 24)
  • 備註:現場參加、無需報名,適合國中以上

推薦哪些互動體驗?

中研院除了專業的研究學者,還有許多年輕有活力的研究團隊,等著和你分享有趣的研究發現!歡迎來同樂,還有機會帶回別具意義的紀念品喔~

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走進公園或森林,你會聽到鳥聲、蟲叫、蛙鳴,甚至存在人耳無法聽見的蝙蝠超音波。端木茂甯團隊,將帶你聆聽並了解這些生物聲響與環境音構成的「聲景」。
參考文章│蝙蝠的超音波,藏了什麼訊息?
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:研究成果展──親聲體驗聲歷其境
  • 活動地點:跨領域科技研究大樓 1 樓大廳 (院區地圖編號 8)
  • 備註:現場參加闖關活動,備有限量小禮物,適合國小以上

氣候經常影響著人類歷史。在中世紀暖期與小冰河期,你有辦法存活下來嗎?王寳貫團隊帶你玩一場人類生存遊戲!
參考文章│冬天打雷為什麼是不祥之兆?氣象學家有解釋
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 13:00-15:00
  • 活動名稱:研究成果展──穿越克萊美 (climate) 人類生存遊戲
  • 活動地點:環境變遷研究大樓 1 樓大廳 (院區地圖編號 28)
  • 備註:導覽時間 13:00, 13:40, 14:20 共 3 場,桌遊於導覽後開始,適合國中以上

左邊是健康的繡球花,右邊受「植物菌質體」感染、該開花的部位長出葉子。郭志鴻團隊為你解說,植物菌質體如何把植物變殭屍~
文章參考│宛若細菌偵探的演化生物學家 郭志鴻
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:研究成果展──植物菌質體:把植物變殭屍的細菌
  • 活動地點:植物暨微生物學研究所 1 樓大廳 (院區地圖編號 12)
  • 備註:現場參加、無需報名,適合對象不限

埋葬蟲體長不足 2 公分,但是牠們卻懂得多元的合作策略!沈聖峰團隊帶你看看,埋葬蟲如何對抗競爭對手與惡劣環境。
參考文章│向大自然學生存:逆境時合作更有利!
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:研究成果展──埋葬蟲的秘密世界
  • 活動地點:跨領域科技研究大樓 1 樓大廳 (院區地圖編號 8)
  • 備註:現場參加、無需報名,闖關成功贈限量禮物,適合對象不限

中研院不只有研究員,這裡同時住著許多野生生物:鳥類、昆蟲和植物們!邀請你來看看牠們~
文章參考│漫遊中研院自然生態樂園,拜訪野生好朋友
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:生態展覽與闖關遊戲
  • 活動地點:生態池 「生態實驗池」 徒步區 (院區地圖編號 17)
  • 備註:現場參加、無需報名,闖關成功贈限量禮物,適合對象不限

人類的基因,藏著獨特的訊息,可以告訴醫生你可能得什麼病、吃了藥可能會有什麼副作用。透過輕鬆好懂的闖關遊戲,和你的基因變更熟。
參考文章│破解遺傳疾病、評估大眾用藥風險──全基因組分析
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:闖關遊戲「一日神醫-精準醫學練習曲」
  • 活動地點:生物醫學科學研究所 1 樓大廳 (院區地圖編號 2)
  • 備註:每 30 分鐘 1 場,闖關成功贈限量小禮,適合國中以上

人可以回到過去嗎?《歷史地圖散步》團隊,透過互動裝置帶你穿越古今。
參考文章│一百年前你家的模樣?臺北、臺中歷史地圖散步
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:歷史地圖散步「捕捉城市地景」
  • 活動地點:歷史文物陳列館 B1 (院區地圖編號 A)
  • 備註:HTC VIVE 互動體驗,無需報名,適合國小以上

張大你的眼睛,王為豪團隊帶你用望遠鏡看看太陽表面的奇觀!
參考文章│在夏威夷山頂窺見古老的星系──王為豪專訪
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-15:00
  • 活動名稱:「以管窺天」太陽觀測
  • 活動地點:人文社會科學館南棟 3 樓陽台 (院區地圖編號 24)
  • 備註:現場參加,適合國小以上,如遇陰雨則取消

推薦參觀哪些展館?

如果你是爸爸媽媽、或學校老師,帶著學生或小朋友前來,一定不能錯過中研院豐富多元的展覽館!甩開艱深的知識,擁抱趣味的互動,有玩又有拿~

無論你是文青、知青、革命青年、潮清、語錄控或建築控,邀請你與胡適先生來場穿越時空的交流!文章參考│今天就去胡適家走走吧 ! 胡適紀念館
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:「胡適與中央研究院」院區巡禮
  • 活動地點:胡適紀念館 (院區地圖編號 34)
  • 備註:導覽時間 10:00-10:50、11:00-11:50、14:00-14:50,適合對象不限,致贈精美紀念品

在嶺南美術館,收藏眾多嶺南畫派畫作,這些名家不僅是胸懷壯志的建國革命先賢,更革新當代繪畫精神與技法。文章參考│將自然的美藏進眼裡──嶺南美術館
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 10:00–12:00
  • 活動名稱:吉祥如意迎嘉賓
  • 活動地點:嶺南美術館,近美大樓 3 樓 (院區地圖編號 41)
  • 備註:講解造字原由,並以書法線條表現美感,適合國小以上

「若有學生流血,我要與你拼命」說出這句話的傅斯年先生,經歷過哪些人生經驗?傅斯年紀念室以珍貴的文物,為你說故事。
參考文章│矛盾知青、搬家先生、傅大砲:中研院史語所創所所長傅斯年
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:傅斯年紀念室開放參觀
  • 活動地點:傅斯年圖書館 (院區地圖編號 38)
  • 備註:適合對象不限

歷史語言研究所的考古團隊,在臺灣各地發掘許多遺跡文物,帶你一起穿越回到臺灣古代。
參考文章│背後中箭、大啖貝類,史前南科住了誰? 、 打開深海中的藏寶箱──臧振華的水下考古
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 11:00-11:30
  • 活動名稱:島嶼群相──臺灣考古展覽
  • 活動地點:歷史文物陳列館 2 樓 206、207 室臺灣考古區 (院區地圖編號 A)
  • 備註:現場參觀、無需報名,適合國小以上

2017 年院區開放時,參觀臺史所檔案館的民眾,仿效《葉盛吉日記》親手套印紀念章、幫明信片上色。2018 年會推出什麼活動?等你來發現。
參考文章│日記 boy、總督府職員錄,帶你穿越日治時期的臺灣
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:檔案探索與發現
  • 活動地點:人文社會科學館北棟 8 樓,臺史所檔案館閱覽室 (院區地圖編號 24)
  • 備註:現場參加、無需報名,備有限量紀念品,適合對象不限
中研院在做什麼?為什麼會有「研之有物」這個科普網站?除了展出編輯精選報導,還有拍照裝置讓你一秒變封面人物!
參考文章│【歷程篇】如何在公部門催生科普品牌?
  • 活動時間:2018/10/27 (六) 09:00-16:00
  • 活動名稱:研之有物科普特展
  • 活動地點:生態時代館 2 樓 (院區地圖編號 63)
  • 備註:現場參觀、無需報名,適合對象不限

中研院怎麼去?

  • 地址:台北市南港區研究院路二段 128 號
  •  交通:考量周邊停車不易、院區停車位有限,建議搭乘捷運板南線到「南港站」或「南港展覽館站」,再轉乘公車至「中研新村」或「中研院」站下車即抵達。
    • 公車:
      1. 板南線「南港站」 2 號出口,步行至右手邊的站牌,搭乘 212、270、藍 25 公車。
      2. 板南線「南港展覽館站」 5 號出口,步行至馬路對面左手邊的站牌,搭乘任一班公車。

中研院各個展館怎麼找?

初次來到中研院的貴賓,通常會在院區迷路得暈頭轉向。有一個方法可以簡單區分各領域的展館分布:中研院有三個大門,分別對應生科大道、數理大道、人文大道。顧名思義,該領域的展館通常坐落於該大道。

資料來源│中研院位置及交通資訊、院區地圖編號對照

若想更明確地找到各個活動、及展館位置,為了避免當天院區人數過多、行動網路不順暢,請務必行前先下載「中研院導覽 GO」APP,化身幫你指路的小幫手。

中研院怎麼吃?

中研院區的蔡元培紀念館(院區地圖編號 I)有 Trine & Zen 咖啡廳,學術活動中心(院區地圖編號 20)有新開幕的一兆堂,但 10/27 院區開放當天應該都會客滿。另外,統計所前空地(院區地圖編號 15)、歷史文物陳列館旁(院區地圖編號 37)、生態時代館廣場前(院區地圖編號 9),有行動餐車,當天通常也會大排長龍。

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在此蒐集中研院職員日常造訪的周邊小吃,但常於下午 1 點半左右就打烊,還請留意用餐時間。學校團體如需事先訂購大量餐盒,請洽原味廚房(南港廚房) 02-2653-3328。

由於開放參觀當天,院區將迎來近十萬人,強烈建議自備午餐、或攜帶點心野餐,活動結束後可搭公車至南港車站享用美食,是較不虧待五臟廟的辦法。


希望本篇有助你規劃參觀行程,來瞧瞧實驗室,和研究員聊聊科學的想像;來聽聽講座,和研究員聊聊人文的情懷;來逛逛隱藏版展館,穿越古今體驗不一樣的人生。

請把握一年一次的機會,一起用好奇心研究這世界!

延伸閱讀

本著作由研之有物製作,原文為《【2018 攻略】一年只有一次!中研院開放參觀這樣玩》以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際 授權條款釋出。

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

研之有物│中央研究院_96
296 篇文章 ・ 3405 位粉絲
研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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先別管3C科技了,讓我們來聊聊科學吧!
dr. i
・2015/03/11 ・1450字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 555 ・八年級
相關標籤: dr. i (18)

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(本文同時刊載於 dr. i 部落格 和 Facebook

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圖片來源:Sandia National Laboratories

還記得小時候你對很多大自然的現象抱有強烈的好奇心,例如星星為什麼會發光?夕陽為什麼是橘色?冰塊為什麼會熔化?長大之後,好奇的卻是新款iPhone有什麼新的功能?最近有什麼新的App好用?奧迪最新款的汽車有什麼特殊的性能?

「科學」變成一個遙遠的概念,而「科學家」像是科幻片中才會出現的人類。

這個國家的科學發展出了很大的問題,造成民眾對於科學的冷感和不了解,而民眾對於科學的冷感和不了解,讓民意代表以致於政府,對於科學研究的不重視。

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科學和科技是不同的

一般人分不出「科學(Science)」和「科技(Technology)」有什麼差別。科學重的是概念、態度和方法,通常從大自然的物性或現象為出發點去思考,好比說星星為什麼會發光這個問題,就是一個科學問題。而科技則是從工具或技術面為出發點,重的是性能和效率,好比說為了研究星星為什麼會發光,科學家會用天文望遠鏡來觀測遠的星星,望遠鏡的波長和解析度要如何最佳化,就是科技問題。

科學並不受工具和技術的限制,換句話說,它的出現是在考慮用什麼技術和工具之前;一個科學的研究,會包括科技工具的使用,科技其實是科學的副產物。

所有科技,最初都是從科學研究的過程中延伸出來的,最切身的例子就是,網際網路(WWW)和雲端系統(Cloud Computing),這兩者都是從歐洲核子研究組織CERN所研發出來的科技,目的分別是為了能夠分享數據資料給起它科學家,以及利用分散的電腦資源來分析處理龐大的實驗數據(當然就是現在所謂的「大數據」)。後續因有人把它們商業化,才演變成為與人密不可分的生活產品。然而,很重要的事情是,專利的申請都發生是在商業化之前或在最開始,掌握了專利,等於掌握了主導這項科技的能力。

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科學是國家發展的基礎

科學研究所延伸出的科技能改變人類的生活,也能讓一個國家的產業興盛,領先全世界。一個國家如果不重視科學研究,就只能去學習其它國家的技術,回來做微小的改進,這比起從無到有的突破性發明,是完全不同的概念。

台灣從40年前開始靠高科技產業讓經濟迅速起飛,原因是我們比起其它亞洲國家早和西方國家接軌,加上人力成本低的因素,而這些條件早已經不存在。如果要突破現狀,國家的發展策略必須要回歸到最基礎的層面,培養好的科學環境和人才,才能讓科技產業能夠永續和長遠地發展下去。

科技部?科學部?

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2014年中華民國政府將原「國家科學發展委員會」(通常簡稱為「國科會」)升級為「科技部」,但是就我來看,從字面上意義來說卻是矮了一截,這也反映出政府重視「科技」大於「科學」(反而英文名稱「Ministry of Science and Technology」比較完整地包含了科學和科技兩項)。以美國為例,他們掌管基礎科學和應用科學(包括科技和工程,除了生物和醫學之外)研究預算的最高行政和審議單位為「國家科學基金會(National Science Foundation)」。請注意,他們用的是「科學」兩字,甚至沒有「科技」。因為他們很清楚一點,沒有紮實的科學發展,不會延伸出能夠改變人類生活的科技。我反倒支持科技部能夠改名為「科學部」。

從歐洲回國後我發現,台灣有很多好的科學家,不是沒人才,而是政府資源的分配和產業策略發展的方向有問題,以致於大學教授們所提的研究計劃方向多趨保守,因為太前瞻的計劃內容容易被否決,多數看到的提案都是以改進現有的某種工業製程為目標,這和許多其它產業所面臨到的困境,即投資人追求短期回收和短視近利是一樣的。

聽起來蠻慘的,有沒有救?我認為是有的,就從多認識科學,多談科學起。它比你想像中還更接近生活,更有趣!

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上周三很榮幸的被邀請和PanSci泛科學新聞網的朋友們一同到花蓮女中做演講。其實當初會來花蓮演講的原由,是PanSci的總編輯鄭國威先生的邀約,他並且下了一個題目:「科學的愛情」。當然,我對於巡迴台灣講科學的這件事情抱著高度的熱忱,如果說要做科學推廣,那麼就必須走出台北到其他縣市走走,不管是教學資源豐富或是不豐富的學校,我覺得都值得巡迴一趟,讓大家對科學有一個新的認識,並且不是教科書中的那種。

原本同一個時段,在另一個講廳安排的是嚴長壽的演講,後來因故取消,雖然很可惜沒有和我尊敬的嚴先生見上一面,但是我們其實心裡暗自嘀咕著:會不會他來的話就沒有人來聽我們演講了?

另外,我們也擔心著不知道高中生對於科學這個題目,會不會覺得太冷門?後來發現,花女的同學們實在是太可愛太活潑了!令我們驚訝的事情是,同學們一進場馬上坐到講廳的最前排,當下我心中就在想:「天啊,這個學校的學生們習慣真好,學習態度的最佳表現就是坐到前排啊!」不過當教學組長吳老師也很讚嘆地表示平常大家是不會這樣的,才恍然大悟,原來人之常情依舊仍是人之常情。但同時也很高興同學們對這次的演講抱持著高度的興趣!

話要說回來的是,愛情要怎麼用科學來講呢?而且要講得高中生才聽得懂的程度。我只能在這邊很擺爛的說,有來聽演講的人就知道啦!

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在問答中,很多同學表示,他們選擇念社會組而不是自然組,是因為數學和物理很難,另一個原因覺得他們覺得數學和物理課中學的在生活中使用不到。

這兩點充分了反應國這兩點充分了反應國內科學教育應該改善的方向,我們不需要每位學生將來都變成科學家或數學家,但是應該要讓每位學生都能夠了解科學的思考是甚麼樣子、科學的價值在哪裡、還有學習科學的樂趣在哪裡。這次的演講,我自認為有很多空間可以再努力,不過我不會放棄。

有一個問題真的是來得出奇不意,那就是怎麼背物理公式?老實說,我已經不記得怎麼背了,也可以說我很少去硬背公式,如果我要找物理公式,維基百科絕對是最好的第一解答。若硬要解釋,那我應該會說,用生活中的例子去「理解」一道公式所內涵的物理意義,這樣你就不會覺得它就是一連串乾巴巴的符號了。

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其他的提問不乏一些對科學抱有無比熱忱的同學,想知道科學家到底正在做些甚麼?還有位同學在課外之於讀了相對論,來問我關於相對論的內容,真的不禁讓我想起國高中時代的自己啊!

最後,給花蓮女中的同學們:謝謝妳們,妳們實在是太可愛了啦!

 

延伸閱讀:
那些年,我們的教改

(圖:PanSci 泛科學新聞網)

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小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience

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科學家意外發現的晶體與它的藝術美學
dr. i
・2014/08/25 ・2812字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 531 ・七年級

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(本文同時刊載於 dr. i 部落格 Facebook

一個平凡的下午,工作累了捧著一杯剛煮好的咖啡走到陽台,看到的是對面大樓外牆排列得井然有序的長方形窗戶,和陽台邊的柵欄,一樣是有規律地重複著同樣的間隔。環顧我們的生活空間,好像規律性的結構無所不在,例如樑柱、磚瓦和地磚等等的各種人造物體,很容易地讓人誤以為只要是有規律的結構,一定就是人造的。而大自然中難道就不存在這樣的規律嗎?其實有的,最典型的例子就是晶體(Crystal)。

什麼是晶體?講講生活中常見的例子很多,料理中常用到的糖和鹽都是晶體,還有金屬、水晶和寶石等等。

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圖 1 鹽的晶體

意外發現不凡的晶體

一般人認為,晶體是所有固體最基本的特徵,並且是由「原子或分子按照一定的週期性,在空間排列成具有一定規則的幾何外形的固體。」至少很多教科書都還是這麼寫著。

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但是在1982年的一項發現,顛覆了這個說法,而這個發現就是「準晶體(Quasicrystal)」。

1982年四月的一天早晨,當時在美國標準技術研究所(NIST)客座研究的以色列籍科學家丹.舍特曼(Dan Shechtman)在實驗室中用晶體學觀測鋁錳合金時,發現了一個不可能出現的繞射圖(圖2)。繞射圖是材料學家常用的一種技術,他們用高能量的光線像是X射線或是電子束照在晶體上,當這些光線穿透過晶體後打在螢幕上,所得到的就是晶體繞射圖,而分析它就能夠得知這個晶體的型狀和結構。

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圖2 舍特曼在實驗室所觀測到的晶體繞涉圖(左圖),分析過後可見五角形的結構(右圖)

話說回來,為什麼舍特曼所觀察到的繞射圖不可能出現呢?因為長久以來,科學家認為晶體必須要是有週期性地排列,才能延續性地填滿整個平面或空間,而如圖3所示,某些幾何形狀像是五角形是不可能週期性地排列,所以被認定無法成為晶體。而舍特曼在實驗室裡看到的繞射圖顯示晶體擁有五角形的對稱性,正是先前科學家認為不可能存在的晶體結構。

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圖3 中看的出來3、4和6角形都可以週期性地延伸,但五角形卻沒辦法。

舍特曼十分瞭解這個發現所蘊涵的意義,當下很興奮地從實驗室衝到外面走廊上,找人想要分享這個天大的消息,但是走廊上空無一人,他只好再乖乖地回實驗室做進一步地確認。接下來不管他用什麼方式去確認,證據都確實顯示了這個突破性的發現。

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 排山倒海而來的質疑

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圖4 以色列籍科學家丹.舍特曼

若你以為科學界會因為舍特曼的發現而歡聲雷動,那可就大錯特錯。當時所有科學家都強烈斥駁他的實驗結果,很多人第一時間斷定是實驗出錯才有可能得到這個結果。

而接下來兩年的時間,他不斷辛苦地捍衛自己的實驗結果,並持續承受其他科學家包括同事們的批評甚至輕蔑,嚴重到當時研究機構的負責人將他趕出團隊,認為整個團隊因他而蒙羞。另一位強烈的反對者是鼎鼎大名的物理學家,並且得過諾貝爾獎兩次的萊納斯.鮑林(Linus Pauling),他到死前都公開嚴厲地反對特舍曼的研究主張。

一直到兩年後,才陸續有科學家願意接受他的發現,並提出佐證。後續研究顯示,原來該晶體的結構跟另一種數學家所發現的結構相同,叫做「潘洛斯圖案(Penrose Tiling)」(圖5)。

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圖5 潘洛斯圖案(Penrose tiling)

準晶體的特性

潘洛斯圖案(圖5)是由英國劍橋大學的數學物理學家羅傑.潘洛斯(Roger Penrose)所發現。這個圖案有什麼樣的特性呢?其中很重要的就是它的對稱性。

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這個世界所存在的對稱性分為三種,第一種對稱是所謂的「平移對稱(Translational symmetry)」,就是把一個圖案往某方向直線移動,如果它能和原來的圖案重疊,我們就說它有平移對稱性。除了平移對稱外,還有「旋轉對稱(Rotational symmetry)」和「鏡像對稱(Reflection Symmetry)」,前者是指你可以對著某中心旋轉圖案某固定角度,它能和原來的圖案重疊,而後者是指將圖案對著一條線對折後,圖案可以重疊。所有的對稱都可以用這三個項目來分類。

很特別地,潘洛斯圖案具有「五角形旋轉對稱(5-fold rotational symmetry)」和「鏡像對稱」,但是卻沒有「平移對稱」,也就是說它沒有一般科學家對於晶體所要求的週期性。這個圖形全由兩種菱形不斷地拼接而成,而且如果有人在一個固定面積裡數這兩種菱形的數目,它們的比例會剛好趨近於著名的「黃金比例(Golden Ratio)」。

舍特曼的實驗終於漸漸地被世界各地的科學家重複,並找到相同的結論。事實上很多人曾經觀測到它,但是卻因為不相信自己實驗的結果而放棄深入追究,所以這也告訴了我們相信自己的實驗是多麼重要。

後來科學家們不只驗證了舍特曼是對的,他們更發現了自然界中更多種合金材料有著相同的結構和對稱性,為了有別於以前傳統科學家對於晶體所下的定義,他們稱這種非週期性的晶體為「準晶體(Quasicrystal)」。科學家並發現,有擁這種結構晶體的合金材料特別堅硬。

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圖6 準晶體材料表面的模擬圖。

這個革命性的發現改寫了所有的教科書。1992年國際晶體學協會把原先對於晶體的定義:「一個由原子、分子或離子,規律且重複性排列所組成的三維圖形」正式改為「任何具有干涉條紋的固體(Any solid having an essentially discrete diffraction pattern)」。舍特曼也因此在2011年獲得諾貝爾化學獎。

藝術與設計

造型和結構均是藝術和設計中不可或缺的元素,不管藝術家對什麼結構有興趣,它一定也被科學家研究過,反之亦然。因此,常常會看到晶體在藝術作品中出現。準晶體特別的對稱性讓它看起來不規律,但其中又暗藏著規律,是很多藝術家或設計師喜歡的圖案,也可以說是科學和藝術交匯的最佳範例。

台灣也看得到由準晶體所啓發的藝術作品。dr. i 今年(2014)在台北信義區的五星級飯店「寒舍艾美酒店(Le Meridien Taipei)」(台北市信義區松仁路38號) 內的一樓大廳,完成了一項動態光雕作品《潘洛斯之夢》,歡迎有興趣的讀者可以前去觀賞!

作品說明:「藝術家以英國天文物理學家羅傑.潘洛斯的潘洛斯圖案為發想,特地為台北寒舍艾美酒店量身設計的動態光影裝置。畫面由兩種平行四邊形所組成,圖案的律動與組合無限延伸,呈現科學與藝術的跨領域交匯,以及藝術家對宇宙間美麗定律的探索。」

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Camera 360

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台北寒舍艾美酒店一樓大廳由筆者所設計之動態光影藝術(by 劉辰岫)
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皇家墨爾本科技學院(by Michael J. Ostwald)
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皇家墨爾本科技學院(by Michael J. Ostwald)

參考文獻:

  1. The Nobel Prize in Chemistry 2011
  2. N. G. de Bruijn, “Algebraic theory of Penrose’s non-periodic tilings of the plane”, Mathematics, Proceedings A 84, 1, (1981)
  3. A. L. Mackay, “Crystallography and the Penrose pattern”, Physica 114A, 609, (1982)
dr. i
33 篇文章 ・ 0 位粉絲
小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience