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身在臺灣也不能阻止他進行核分裂實驗,日本高能物理學奠基者——荒勝文策

PanSci_96
・2023/03/10 ・4147字 ・閱讀時間約 8 分鐘

  • 文/陳立欣

你知道亞洲第一次成功的核分裂實驗是在臺灣完成的嗎 ?

1934 年 7 月 25 日晚間,就在今天的臺灣大學二號館 101 室,舉行了一項令人興奮的偉大實驗。科學家用高壓直線型加速器使質子加速前進,撞擊鋰原子而得到了兩個 α 粒子!這是亞洲第一次,也是世界第二次成功分裂原子核的實驗。而進行這項實驗的科學家,就是時任臺北帝大物理學講座首任教授——荒勝文策(Bunsaku Arakatsu)

醉心物理學研究,歐洲行開啟高能物理之路

荒勝文策出生於 1890 年 3 月 25 日,日本兵庫縣印南郡的一個小漁村。他從御影師範學校與東京高等師範學校畢業後,一度曾在佐賀縣擔任教職。後來在興趣的推動下,1915 年進入京都帝國大學物理學系就讀。1918 年他從京都帝國大學物理學系畢業,並旋即擔任該校講師。其後陸續擔任京都帝國大學物理學系助理教授、甲南高等學校教授、臺灣總督府高等農林學校教授。

從事教職之後,他還是對研究比較感興趣,後來因緣際會之下,他以臺灣總督府在外研究員的身分前往歐洲留學,正式開啟了他與高能物理學的淵源。

荒勝到了歐洲之後,曾經短暫留學於德國的柏林大學(今柏林洪堡大學),跟隨物理學巨擘阿爾伯特・愛因斯坦(Albert Einstein)作研究,當時也正是哥本哈根詮釋風靡全世界的時候。荒勝在自傳中表示,無論在物理或是思考面,都受到愛因斯坦相當大的影響,使得原本矢志攻讀理論物理學的他,轉而對原子核實驗產生了相當大的興趣。

1900 年的德國柏林大學(今洪堡大學)。圖/wiki

因此,一年後他到瑞士蘇黎世聯邦理工學院師從保羅・謝樂(Paul Hermann Scherrer),並進行有關鋰原子中自由電子分布的研究。緊接著他到英國劍橋大學卡文迪西實驗室,師從約瑟夫.湯姆森(Sir Joseph John Thomson)歐尼斯特・拉塞福(Ernest Rutherford)詹姆士.查兌克(Sir James Chadwick)等人共二年半的時間。(編按:此三人正是中學物理課本中介紹近代物理中,對原子核構造發現有重大貢獻的三位物理學家。湯姆森以陰極射線實驗發現了電子、拉塞福以金箔實驗確立了原子核的存在、查兌克則發現了中子。)

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他於 1928 年 8 月獲得京都帝國大學理學博士學位,而畢業論文的主題,就是運用愛因斯坦狹義相對理論裡的「質能互換公式」理論,撰寫出以原子釋出巨能的理論公式。他從事高能物理學研究之路,自此開啟。

臺灣首任物理學教授,完成亞洲首次核分裂實驗

1928 年 12 月,荒勝來到了臺灣總督府轄下的臺北帝國大學,擔任物理學講座的首任教授,並開設普通物理與原子論等相關課程,也是臺北帝國大學首次開設物理學相關課程。荒勝趁著在歐洲進修的機會,大肆採購了許多教學研究相關的圖書與器具,為臺北帝國大學的物理學發展帶來很大的幫助。

1932 年 4 月《自然》雜誌裏有一篇論文,描述英國劍橋大學卡文迪西實驗室怎樣用 Cockcroft-Walton 的加速器,製造快速質子,打入鋰(Lithium)原子核後引發核反應,產生一對 α 粒子來促成鋰蛻變。

經典的核反應之一——鋰同位素的 α 衰變示意圖。此一核反應示意圖中,Li-6()與氘()反應,形成高度激發狀態的中間產物 原子核,並立即再衰變為兩個 α 粒子()。圖中的紅色球體代表質子,藍色球體則代表中子。圖/wiki

在瞭解了這個過程內容後,荒勝就對助手木村毅一說:「這是個大變動之事,我們也來試看看吧!」

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荒勝決定在臺北帝大二號館 101 室建造 Cockcroft-Walton 型加速器。當時臺灣設備簡陋資源不足,有許多問題需要克服。除了器材需要打造,實驗室裡面也沒有天然的放射線源,荒勝借鑑臺北帝國大學理農學部無機化學講座的研究,嘗試從北投石中提煉釙充當 α 線源。此外實驗中需要的重水,也自行設計器材提煉取得。

最後就是電力的問題,Cockcroft-Walton 型加速器需要穩定而充沛的直流電力,進行實驗電壓不足將無法擊碎原子核。幸虧當時臺北工業職業學校提供器材奧援,才解決了直流電的問題。在萬事皆須重頭準備的臺北帝大也能完成此一實驗,由此可見荒勝文策不屈的意志。

1934 年 7 月 25 日夜裡,荒勝成功完成人工撞擊原子核(Li(p, α)He)的實驗。該次實驗重現並證實了 的反應,並發現用高速「氘離子」撞擊「鋰」,也能使鋰同位素產生 的反應。

這次實驗在當時轟動整個日本的物理學界。這是日本史上第一個加速器(全世界第二座這一型的加速器),而這一次追試成功,距離《自然》雜誌刊登論文也只不過經過 2 年。

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與原子彈無法迴避的淵源 二戰未能成功的 F 計畫

1941 年,荒勝成功使鈾原子與釷原子產生核分裂反應,這使得荒勝註定要在原子彈計畫的篇章中留下身影。二戰後期,大日本帝國海軍招集荒勝進行研究,成立了一個研發小組,成員也包含了湯川秀樹

荒勝一開始就決定採用離心機來提煉鈾 235,而不是世界上普及的熱擴散法。他的研究成果,也曾被美國研究原子彈的曼哈頓計劃作為數據計算參考。

鈾-235()的核分裂反應示意圖。鈾-235 受到中子(n)撞擊後,形成極度不穩定的鈾-236,此不穩定的鈾隨後分裂為兩個較輕的原子(Ba-144 與 Kr-89)、產生三個新的中子,並伴隨能量釋放。這些新的中子會再去撞擊周圍其他的鈾-235,如此不斷重複進行,產生連鎖反應,引發巨大的能量。圖/wiki

荒勝文策曾自言:

我自小喜歡旋轉的東西,也許這是我選擇離心機的真正原因。我一輩子喜歡的研究,就是轉動體。

然而,由於當時日本政府內部的混亂以及資源的相對缺乏,致使日本核計畫未能如美國、英國與納粹德國一樣發展迅速。以至於在荒勝的 F 計畫先從日本遷到朝鮮,後因大戰結束也被迫中止了 F 計畫。

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1945 年 8 月 6 日,美軍在廣島投下原子彈,驚人的爆炸力與毀滅性的災難,引起了日本學界的重視。日本陸軍動員了東京理化研究所的仁科芳雄前往觀察研究,而日本海軍則是委任京都帝國大學的荒勝文策,並組織「京都帝國大學原爆災害調查班」進行調查。

荒勝與仁科皆震驚於爆炸威力之強悍,且不斷進行爆炸的計算分析,兩人共同的結論就是「這應該就是原子彈」,經過計算荒勝精確指出爆炸時的高度與位置,並得出閃光時間約在五分之一秒和二分之一秒之間,其調查報告數據計算之精確,震驚世界。

可惜的是,雖然有著最頂尖的相關學識,卻因戰爭的局勢而不得不被迫放棄研究。

戰後,聯合國軍最高司令官總司令部(GHQ)於 1945 年 9 月 28 日下令禁止日本進行有關原子物理與航空學的研究,並拆除京都大學荒勝研究室的迴旋加速器,將之傾倒入琵琶湖。荒勝文策的大量報告與研究筆記也遭到沒收,該次拆除行動也引來了國際間的一陣撻伐。甚至引發了包含美國麻省理工學院在內的科學家們對美國陸軍的抗議,美國陸軍長官並因此引咎道歉,承認拆除行動的錯誤。

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雖然在戰後無法持續相關的研究,荒勝文策仍影響了日本高能物理學的發展。無論是在京都大學發展的 Cockcroft-Walton 型加速器,或是發表在《自然》雜誌與木村和植村一同利用宇宙射線進行的研究。甚至是湯川秀樹,也在畢業後特地回母校旁聽其課程,並深受其影響。荒勝的努力為日本高能物理學在荒野中展開了道路,也讓原子能科學在日本持續發展。

荒勝文策與他在京都大學研究室的迴旋加速器。圖/wiki

在 1949 年湯川秀樹獲得諾貝爾物理學獎後,荒勝感嘆到道:

晚輩得了諾貝爾獎一切都值得了(後輩がノーベル賞を受賞したことで全てが埋め合わされた)。

雖然是欣慰之語,或許也透露出這位奠基者心中仍有所遺憾。

角落也無法掩蓋裡的光芒,開創日本高能物理的荒野道路

鑽石即使擺放在角落,也會發出迷人的光芒。我想,用這句話來形容荒勝文策再適合也不過了。身處日本學術邊陲的臺北帝國大學開設理科講座,在講座成員只有 4 個人的情況下,在不到兩年的時間內就完成了 Cockcroft-Walton 型加速器的設置;甚至完成了全球第二次、亞洲第一次的核分裂實驗,真的非常的不容易。在人手不足、資源不足、連放射線源都沒有的狀態下,還能使用北投石完成實驗,荒勝的堅持態度也為科學研究鍥而不捨的精神立下標竿。

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荒勝文策在臺北帝國大學物理科講座的原子核加速實驗,在物理史上的意義是多重的。對臺灣而言,這是臺灣的名字第一次在物理學學術論文期刊。而遺留在臺灣的加速器殘骸與相關器材,成為戰後臺灣成立物理系、發展核子物理實驗的契機。雖然荒勝藉著這次的實驗重返日本,就未再返回臺灣,但他對於臺灣高能物理學發展,仍舊猶如荒野中的第一道腳印,留下了不可磨滅的痕跡。

參考文獻

  1. 鄭伯昆,〈台大核子物理實驗室 (四)有關的日本科學家〉,《物理雙月刊》,卅卷五期,2008 年 1 月,頁 574-580。
  2. 松本巍著,蒯通林譯《臺北帝國大學沿革史》,頁 7-11。
  3. 張幸真,〈臺灣知識社群的轉變——以臺北帝國大學物理講座到臺灣大學物理系為例〉,2003 年 7 月 31 日,頁 101。
  4. 轉引木村毅一,〈廣島原爆後日譚〉,《神陵文庫》第五卷,1988 年 2 月 29 日,京都三高自昭會,頁 14。
  5. 張幸真,〈臺灣知識社群的轉變-以臺北帝國大學物理講座到臺灣大學物理系為例〉,2003 年 7 月 31 日,頁 106。
  6. Info,(阿文開講——F計畫〉,《臺灣物理學會雙月刊》,2016 年 9 月 7 號。
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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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電子信箱串連 Line 通知?再也不怕漏收重要信件!信件自動化篩選、通知,詳細教學!
泛科學院_96
・2024/05/19 ・4129字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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上次 notion + zapier 做完後,開會總算沒挨罵了,自動化服務真的讚!

而這次介紹 MAKE 串 LINE 做重要信件通知,也源自於我遇到的問題。

如果你不想聽故事,可以往下看教學。

Line Notify

首先,我們會用到 line notify 的服務,要先到官網登入申請。

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登入後如果完全沒用過,會直接進到登錄服務畫面。

這邊除了 email 以外可以隨便填,email 之後要收確認信用的,請用你常用的 email。 然後提醒一下,網址跟 callback URL 不要用 google 之類常見的網址,會沒辦法通過,請隨便打一串看起來正常的網址。

設定完成後按登錄。

這時回去剛剛填的 email 收通知信,開通剛設定好的 line notify。

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大功告成,這時點右上角的「管理登入服務」,就會看到剛剛設定好的 line notify,這樣 line 的部分就設定好了,可以去 make 做自動化串連。

Make

接著登入 make,如果是第一次使用,他會問你很多廢話。

不用管他隨邊點,直到你看到這個畫面。

點右上角 creat a new senario。

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一進去會看到的這個圓圈,這個圓圈跟之前 Zapier 說的 trigger 是一樣的東西,可以手動自己設定流程 flow。

但我們還是叫 AI 幫我們啦,點右下角的 AI Assistant,對話框選選 creat or edit a senario。

輸入「if my gmail get a new email, then send LINE notification」

然後得到畫面上的 flow,左邊是 Gmail watch email,右邊是 line send a notification。

如果你用中文輸入類似的內容,常會跑出很複雜的 flow,這種 flow 裡面有很多有趣的功能。

但這集用不到,我們還是先回到正確的 flow 上。

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點開 gmail,連上要整理的信箱。

連接完成後進入設定,先點選藍色的 click here to choose folder。

這邊會出現你在 gmail 裡做的標籤分類,由於我完全沒有按照規則整理,就直接選 inbox,對所有郵件進行分析。

filter type 用 simple filter。

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下面的 Criteria 選 all emails 就好了,我們後面會再用 filter 細分。

然後這個,選 no。

選擇 yes 會把偵測過的 email 變成已讀,我不想這樣。

然後這邊是每次執行 flow 時,會抓取多少筆最新的 email 到 line 上發布通知。

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免費的 make 是 15 分鐘執行一次 flow,請自己評估每 15 分鐘會收到多少封有用的信件,設定太多你的 LINE 通知會炸裂。

我自己測試後,設定為 5 就差不多了。

設定好點下 OK,會跳出從哪封 email 開始抓資料,用 from now on 就好,之後的新郵件就會自動讀取了。

按下OK,接下來就可以來設定 filter 啦。

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點連接線旁邊的板手會跳出選單,選第一個 set up a filter。

進入 filter 設定畫面,上面的 label 是幫這個 filter 上標籤,填你喜歡的就好。

然後點 condition 下面的輸入框,選 subject 標題跟 text content 內文。

然後在 text operator 這裡,選擇 contains。

contains 是在特定字串中如果包含某個關鍵字,就可以通過。

這邊說的特定字串,就是上面欄位設定的標題跟內文。

接下來,在下面空格打上關鍵字,就完成啦。

如果有多個關鍵字要篩選,點選 add OR rule 設定其他關鍵字,不能多個關鍵字打在一起。

按下OK,你會看到板手變成一個漏斗,這樣 filter 就設定完成。

接著點開 line,他會要你輸入 notify API。

回到 line notify 的「管理登入服務」頁面,點擊剛剛設定好的服務,進入服務細節的頁面,複製上面的 client ID。

回到 Make 複製貼上按SAVE。

接著會進到這個頁面,這邊是設定你要在哪個聊天室發送通知,你可以設定在工作群組發送,我這邊先設定我自己就好。

然後進入 line 推播訊息的設定頁面。

message 這欄可以打成這樣,這樣就不會丟一個不知道在做什麼訊息,你也可以發揮創意寫一些幹話進去,增添趣味。

下面的設定用不到,我們直接按OK就完成了。

接下來就要測試啦,我先分別寄三封信件到公用信箱中,分別是:

  1. 標題有關鍵字
  2. 內文有關鍵字
  3. 沒有關鍵字

寄完後,按下 run once。

成功的話就會在 line 上收到通知,果然,沒有把不含關鍵字的信件傳到 line 上,測試成功。

現在把下面的 scheduling 打開,就完成所有設定了。

以後再也不用擔心自己漏接公用信箱的重要信件啦!

結論

最後分享一下實做心得:

比起 zapier 跟 ifttt,make 用起來更有寫程式的感覺,對完全沒有程式背景的人,Zapier 跟 ifttt 會比較好上手,但在免費版的情況下,make 能做到比 zapier 更複雜的自動化功能。

像前面有出現過的複雜流程圖,就可以用 router 做出複數條件判斷的流程,例如前面抓gmail的流程,加上 router 後就不只能傳送提醒到line,還能自動回復罐頭訊息給符合條件的郵件,這如果要在zapier做,就要做兩個流程才能達成了。

另外如果你的公司信箱不是使用Gmail,前面的模組可以從Gmail改成Email,Connection type選用Microsoft系列。

理論上只要這邊按 save,就可以選擇你要串連的microsoft帳號。我串完之後還是抓不到信件,但 make 跟 microsoft 帳戶上,都顯示授權成功,如果有人知道這是什麼問題,請一定要留言告訴我⋯⋯

這次的分享就到這邊,如果有其他想看的 AI 工具測試或相關問題,可以直接留言 ,或給加入 Discord 跟我們一起討問喔。

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想要擁有一台 AI PC,有必要嗎?NPU 是什麼?超詳盡 AI PC 選購指南來啦!
泛科學院_96
・2024/05/18 ・1080字 ・閱讀時間約 2 分鐘

2023 年 3 月 intel 跟微軟共同發布了 AI PC 定義。

定義需要用 intel 的 Core Ultra 處理器,要有微軟系統內建 的Copilot AI,鍵盤上還需要有一個實體 copilot 按鍵,才算是一台 AI PC。

這個 AJ 看到後,發現案情並不單純,定義 AI PC 這件事情,遠比你想得還要重要!

所以今天呢,我們就來回答三個問題:

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  1. AI PC 是什麼?
  2. AI PC 強在哪?
  3. 有哪些公司跟 AI PC 有關?

最後再跟大家分享是否要買 AI PC 的建議。

好啦,本集我們整理了整個 AI PC 的脈絡,我把懶人包放在這裡,有需要的可以暫停看一下。

最後來給買 AI PC 的建議吧,如果你主要用桌上型電腦,4090 獨立顯卡直接給他買下去,因為桌上型的處理器至少到目前為止,都還沒看到內建 NPU 的規劃,所以所有的平行運算都還是靠顯示卡 GPU 來處理。

筆記型電腦方面,各家網購平台都已經推出 AI 筆電專區,最低三萬元左右就可以買到最新的 AI PC。

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或許你還沒體驗到 AI 工具帶來的工作流程改變,不過潮流已經出現,據說到 2025 年,將出貨超過一億台AI PC,各家軟硬體廠商在這個全新的賽道上,只會不斷推出各種基於 AI PC 架構的應用與服務,畢竟,你如果不做,你的競爭對手可是不會等你。

有點離題了,在可遇見的未來,我們勢必會發現自己的電腦擁有更多基於 AI 技術的功能,

也許,你可以再等一會,等桌上型電腦也內建 NPU 之後,再來買真正的 AI 「PC」,不過要問我的話,如果是購買筆電的需求,選擇適合 Intel Evo 認證的筆電是值得推薦的選擇。

最後,你覺得 AI PC 會如微軟和 intel 預想的發展下去嗎?

  1. 會,終究要讓自己電腦分擔伺服器工作。
  2. 不會,AI PC 就只是宣傳話術。
  3. 我是果粉我驕傲,AI PC 如浮雲。

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