0

3
1

文字

分享

0
3
1

科學怎麼搞:楔子之科學方法與態度的老生不常談

YTLai_96
・2013/01/02 ・2981字 ・閱讀時間約 6 分鐘

(作者的一點碎碎念開始)

時序到了2012年底,PanSci上有兩千多篇的各樣科學文章,在臉書上的粉絲數量突破三萬人,甚至也在知名的演講大會TED的台北場上,分享了科學平台所促成的推廣與對話的心路歷程。藉由PanSci,我們獲得正確的科學資訊的管道暢通了許多,也觸發了更多人對科學的興趣。可是,科學的本質並不只是各種新資訊、新知識的吸收與堆疊而已。在正確的科學資訊與知識之外,(我以為)更重要的應該是科學素養與態度的建立,建立起自己分辨真偽的能力,才能夠從被動的等待正確資訊,轉為主動的篩選並且發送正確訊息。

以科學一點的譬喻來說,就好像PanSci給予的是篩選過的、有價值的、有營養(而且好吃)的食物,期望每個讀者都可以吃了以後頭好壯壯不生病;但是除此之外,如果每個讀者都能夠建立起『如何篩選食物』的正確觀念,那麼不但不需要PanSci來幫忙篩選食物,還可以回過頭來確認PanSci給的食物真的是有益健康的,甚至能夠加入或扮演PanSci的角色,影響更多的人。

或者,如果我們以笑傲江湖的梗來譬喻,那就是PanSci給你的是各門各派的劍法招式和用法,讓你可以功力大進見招拆招克敵致勝,但是到頭來如果對方用了沒遇過的怪招,那麼一時之間恐怕還是有落敗的可能。所以,更重要的應該是除了招式之外,還能夠學到獨孤九劍的心法,於是不再拘泥於招式和門派,能以無招勝有招,最後打遍天下無敵手大敗東方不敗娶到美嬌娘任盈盈

不過,PanSci上頭雖然多的是武功招式正確的科學資訊,獨孤九劍科學方法相關的文章卻少了點。所以不才我在此希望可以拋磚引玉,藉著這個『科學怎麼搞』的專欄,盡我所能的以科學態度來探究一些常見問題或現象,揭開過去只見科學問題與結果,卻多略過中間實驗發想和反覆自我辯證過程的神秘面紗,讓科學研究能夠不再有馬賽克,讓思考脈絡能夠完全解禁(文案好像怪怪的?),讓所有的讀者能夠身歷其境,一起體會科學態度的理路為何。

如果各位看出了趣味(而且專欄有繼續下去又沒有爛尾的話),也歡迎在文後告知想要讓『科學怎麼搞』搞一搞的問題或現象,我很樂意不揣譾陋與大家分享我的觀點和思路,更希望各方大大在小弟思路不足之處能夠多多批評和指教。

(作者的一點碎碎念差不多結束了)

不過,在真正的『科學怎麼搞』開始之前,這一篇談論科學方法與態度的無聊文章仍然是免不了要寫過的,還請大家多多擔待。

根據Wikipedia條目,科學主要有兩個含義:一是『求真』的過程、一是『求真』過程產出的結果,也就是知識。科學知識大家在PanSci上都看得多了,但是產出科學知識的『求真』過程和WIKI條目下特別強調的邏輯推理過程,卻可能比較陌生。

於是,我們再次的參照WIKI上的科學方法條目,發現科學方法涉及了三個步驟:問題的認知與表述、實驗數據的收集、假說的構成與測試。如果各位覺得這三個步驟似曾相識,那是因為我們從國小自然科就提到了『觀察->提出問題->假說->實驗->結果』這樣的科學方法。所以,其實科學方法大家也都早就知道了。

不過,知道歸知道,『下列何者為科學方法的第一步驟』考試也都有考,但是真的有內化到心裡的成為科學態度的卻不見得多。當然,一個可能是一般生活中其實沒有多少機會讓我們能夠實地操作科學方法(想想哪天你約會遲到半小時惹了女/男朋友生氣,結果還在那邊觀察提出問題假說然後重複實驗確定對方是不是因為遲到半小時才生氣,如果遲到28分鐘是不是就不會生氣…),所以我們無法把科學方法內化為態度。但我認為,另一個更重要的可能是,除了上述步驟之外,執行科學方法時還得符合幾個科學原則,但是這些原則卻常常沒有在講述科學方法的時候同時被提到。科學方法其實只是乾枯的骨架,推動科學方法這個骨架的血肉–也就是科學原則–其實更加重要,在日常生活中也更派得上用場。畢竟,要有機會在日常生活中執行科學方法的機會或許不多,但是以科學原則為依歸的態度,卻是無時無刻可以在生活中體現的。也就是因為缺乏對這些科學原則的理解,才會無法把科學態度內化到心裡,並且應用在生活中。

那麼,到底在老生常談的科學方法之外,有哪些必須存在的科學原則呢?

首先,第一個原則是:科學方法必須建立於收集可觀察、可量度、可經驗的證據。也就是說,空口說白話或是不能當成證據,要想證明什麼,一定要是現實生活中可以『量測』得到的現象才行。所以,感覺手指變長,得要拿尺來量,而不是把手放在一起比一比就罷了。

第二個原則,則是必須在過程中,根據所觀察量度經驗的事實,去證明假說的正確與否。換句話說,就是讓鐵錚錚的事實說話,而不需要任何額外的解讀或詮釋。而且為了避免實驗時發生錯誤或誤解或運氣太好太不好,實驗的步驟和結果都必須要有可重複性。光是『可重複性』這一點,就常常被人忘記。所以,SKII是不是真的用了就回不去,也是要重複實驗過才知道(而且本錢要很粗就是)。

還有一點非常重要卻也常被忽略的,就是整個過程都必須是客觀的。所謂客觀,就是操作者的意志不能夠影響到步驟的進行和數據的取得,就算實驗者百分之百確認實驗結果,也必須要以各種方式和實驗設計來減低自己既定想法可能帶來的影響。所以通常實驗取樣的時候很重視隨機性跟代表性,非必要絕不挑選實驗樣本,而就算是針對特定實驗對象反覆實驗,也會盡可能讓施測的條件一致,並且避免實驗者或被實驗者人為因素造成的差異。這一點,在以人類為對象的實驗上尤其要特別小心,例如李校長的特異功能實驗需要非常注意。

另外,在整個過程中,完整保留所有紀錄、結果和資料也是非常重要的,這並不是為了讓年紀大記性差的實驗者可以記得自己之前到底是怎麼做實驗,而是為了讓後人有重複實驗步驟依樣畫葫蘆驗證的可能。而且,能夠把實驗的紀錄、結果和資料留存,並且盡可能的公開接受他人檢驗,也是檢驗實驗客觀與否很重要的依據。如果有違背科學原則的隱瞞或刪減,通常會在這樣的他人檢視下或他人重複實驗下現形。

以上的幾個原則,就是我們耳熟能詳的科學方法之外,還必須要同時存在的科學原則。能夠把握這些科學原則,其實也就是表現了科學態度:信任可觀察量度經驗的現象、以可重複觀測而非無法再現的事實為依歸、無論自己相信什麼都盡量以客觀的態度和方法面對觀察到的現象、而且樂於分享公開資訊資料和結果接受他人檢驗,並且保有『自己支持或信任的假說和理論被新出現的事證推翻』的可能性,因而保持彈性和豁達。

 

行筆至此,最後我想要提醒的是:如果科學方法是骨幹,那麼這些科學原則就是包覆在外的血肉,只有兩者兼備,才能構成完整的身體。但是,熟稔科學方法和科學原則,並不表示就會實際應用在生活上。畢竟,科學方法加上科學態度就只是個萬事具備的肉體,要想賦予這個肉體鮮活的樣貌,更不能缺少東風般的動機。

那就是你的好奇心。

___________
你是國中生或家有國中生或正在教國中生?
科學生跟著課程進度每週更新科學文章並搭配測驗。來科學生陪你一起唸科學!

文章難易度
YTLai_96
47 篇文章 ・ 14 位粉絲
也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著

0

10
0

文字

分享

0
10
0

第一輛 MIT 的「捷運」——淡海輕軌「行武者號」

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/08/19 ・2199字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 交通部鐵道局 委託,泛科學企劃執行。

2018 年底,淡海輕軌完工通車,目前已經通車的路段有從紅樹林站到崁頂站的山線,以及從濱海沙崙站到漁人碼頭站的藍海線一期路段,沿途各站有櫻花大道、知名古蹟和電影商城,成為一日輕旅行程不可錯過的選擇。而藍海線二期將會從漁人碼頭站延伸接回淡水站,結合捷運淡水信義線連接到紅樹林站,形成環狀路網,未來也在規劃從崁頂延伸至北海岸的三芝線。

但你知道嗎?淡海輕軌所使用的車輛,可是臺灣自製的!「行武者號」由台灣車輛公司和德國福伊特公司跨國合作,從設計、製造到測試,全車在臺灣完成,突破過去捷運車輛都是向國外購買,技術長期被外商壟斷的困境,成為臺灣捷運「國車國造」的首例。

圖/郭令鈞攝

融入當地特色之設計與節能效果

淡海輕軌「行武者號」在外觀上以海為意象採流線型設計,水藍色的車身彩繪代表淡水河清流,而白色象徵水面映射的日光。

由於淡水氣候變化大,夏天常有 30-35 度高溫,冬天最低溫可達 5 度,且地形位於迎風面,梅雨季、颱風都帶來豐沛雨量。為了因應淡水溫差大且濕度高的特性,「行武者號」列車材質使用不鏽鋼與耐候鋼打造。

圖/郭令鈞攝

比較不同於一般所熟知的大眾交通工具,列車到站後會自動開門,淡海輕軌的車輛到站後需要旅客手動開門。這樣的設計是考量在不會每站都有乘客上下車的狀況下,除了能避免冬天冷風灌入車廂造成車內乘客不舒適外,在平時更能節省許多不必要的能源消耗,達到節能減碳的效果。[註1]

車輛零組件國產化並兼顧安全品質

淡海輕軌在車輛設計上完整導入 3D 設計與分析模擬,可自主產出系統模組 3D 繪圖、機械與電氣施工圖,並進行結構應力、結構疲勞強度、結構撞擊等模擬分析,大幅強化在地設計與驗證能力。

國內輕軌車輛國產化比例,從淡海輕軌的 21.5%,提升到目前興建中安坑輕軌的 42%,項目包括車體製造與組裝、車頂、外牆、車頭、內裝板與地板、轉向架框、車內空調、客室座椅、玻璃、車上照明、漆料、電纜、CCTV 等。其中車輛完全符合歐盟 EN 45545 防火規範,車端碰撞抗壓縮力具備 500 kN(輕軌一般為 200~400 kN),車頭與內裝板採用非金屬複合材料,安全設計納入列車自動防護系統(ATP)及電子式後視鏡,均為國內輕軌首次採用;而車輛設計納入臺灣地區人因資料,所有車門與車窗均為緊急逃生出口,車上照明全面採用 LED 燈具,更是國內鐵道車輛首例。

而淡海輕軌的車輛與零組件供應商,大多都符合 UNIFE(歐洲軌道工業協會)所制定 IRIS(國際軌道工業標準)品質管理認證,以確保車輛各子系統之高品質,並進行合作及技術轉移,協助國內建立自主的鐵道車輛工業與零組件供應鏈。

未來展望

目前除了營運中的淡水輕軌,未來還有安坑、八里、淡海二期、五股泰山、基隆、桃園及新竹等地的捷運及輕軌計畫,除了為日常通勤或是假日輕旅行增添更多可能性,也因為這些計畫將製造上百組車輛,是不容忽視的國產經濟能量,將可作為產業界進一步掌握關鍵核心技術,達成並突破車輛國產化 50% 的重要契機。

因此,交通部鐵道局已自 2021 年起透過產業發展補助計畫來逐步推動關鍵系統國產化研發,包含車輛之集電弓、車門、轉向架、牽引系統、列車監控系統、車體設計、儲能電力管理系統、超級電容,以及號誌系統、轉轍器與自動列車防撞系統等項,將國產化技術領域從目前偏重在車體結構材料、零件與服務性設備,拓展到與行車運轉及安全維生有關之核心系統,以提升臺灣鐵道工業的競爭力。此外,交通部更借鏡先進國家經驗成立「鐵道技術研究及驗證中心」,藉由國家級鐵道技術專責機構,帶動國內鐵道產業研發與檢測驗證技術能量,產品符合安全品質標準並與國際接軌。

圖/交通部鐵道局

藉由政府創造市場需求與提供資源,讓民間廠商藉機推動製造業的轉型與突破,建立自主鐵道車輛工業的完整生態鏈。「國車國造」的計畫,將培養更多鐵道專業人才,將技術根留臺灣,也能有效降低建置、營運及維修成本,對經濟發展及創造就業帶來正面幫助。

藉由政府創造市場需求與提供資源,讓民間廠商藉機推動製造業的轉型與突破,建立自主鐵道車輛工業的完整生態鏈。「國車國造」的計畫,將培養更多鐵道專業人才,將技術根留臺灣,也能有效降低建置、營運及維修成本,對經濟發展及創造就業帶來正面幫助。

在家悶了很久,解封後想來一場櫻花古蹟之旅?那就來規劃一場淡海輕軌輕旅行吧!

註解

註1. 由於疫情影響,為減少非必要的接觸,目前淡海輕軌全線改為列車長統一開門( 2021 年 5 月

參考文獻:

  1. 新北市淡海輕軌列車國產製造:由政府起頭,帶領臺灣軌道產業升級進化
  2. 淡海輕軌BIM技術應用與設計施工整合特色
  3. 淡海輕軌綠山線上路北臺灣第一條| 生活| 重點新聞
  4. 鐵道產業- 產業政策- 鐵道科技產業政策
  5. 交通部鐵道局-鐵道產業國產化

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
5 篇文章 ・ 11 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策