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科學金鐘 誰來敲鐘

Y博士
・2014/10/20 ・1931字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 551 ・八年級

2014金鐘logo

文 / Y博士

2014年金鐘獎科學節目獎落誰家?

節目名稱製作公司資金來源
生命旅程—Hello Brain!東臺傳播股份有限公司科技部
台灣無比精彩新加坡商全球紀實有限公司台灣分公司(Discovery)外交部
氣候變遷下的抉擇聖工坊有限公司科技部
探索科學 解碼台灣臺灣電視事業股份有限公司台視
發現財團法人慈濟傳播人文志業基金會科技部

是的,每年的十月,電視圈最期待的一件大事,就是金、鐘、獎!身為科學阿宅的我們,對金鐘獎也是有期待。但是,錯!科學阿宅們關心的不是宅男女神入圍最佳女主角。我們關心的是:科、學、節、目、獎!不說你可能不知道,文化部為了鼓勵媒體產製高品質的節目,其實設有科學節目獎。終於,愛科學的大家,也可以搭上金鐘獎的潮流,有理由轉開電視看轉播。現在,不免俗的,也要為大家評析一下今年的入圍者。

首先,從入圍名單來看,科學節目獎跟金鐘其他獎項一樣,絕對是要堅強的實力才能拿到的獎項。大愛電視台的《發現》,從科學節目獎成立以來,年年入圍,挾著三次入圍的氣勢,強力問鼎本次金鐘。節目內容取材多元,主要以生物、環境、科技為主要導向。無獨有偶,第二次入圍的聖工坊,選材也多集中在環境科學,討論在暖化的影響之下,有什麼樣的科技可以幫助人類改善生活。

大愛《發現》第350集-來自大海的蛇

 

聖工坊《氣候變遷下的抉擇》,德國雲德能源村

同樣是兩次入圍的,還有台視。台視可以算是科學節目入圍的異類,第一,節目完全是自酬資金,沒有來自政府單位的補助。第二,題材選擇大膽,有GUTS嘗試艱難的題材,例如火山、地震、天文、考古等,這些是近年來台灣在國際上卓有成就的科學成果,也是公認最吃力不討好的題材,因為畫面很難拍攝,必須用很多動畫補充說明重要的科學概念。

台視《探索科學 解碼台灣》,救災先鋒 福衛二號

Discovery和東臺傳播今年則是首次入圍科學節目獎。Discovery的節目水準在全世界有目共睹,曾經以《聚焦台灣》入圍2011年的教育文化獎項,今年以「人體重建」、「尖端農業」、「科技新生活」三個主題捲土重來,實力絕對不容忽視。而東臺傳播的《生命旅程—Hello Brain!》則是一部闡述表演藝術與腦科學的影片,製作歷時數年,不僅與法國合作,還有來自科技部的資金挹注,計畫主持人來自世新大學,可以說是產官學界合體、海內外合作製播。以規模和規模來說,可以說是來勢洶洶。另外,這一部影片也同時入圍「最佳音效獎」,以科學節目來說,是相當難能可貴的成就。

Discovery《台灣無比精采》,人體重建

就科學節目這個獎項而言,各位可以很清楚的看到,政府單位的資助,是相當重要的一大部分,民間出資仍是少數。筆者真心認為,科學節目這一塊有賴文化部與科技部兩個部會共同灌溉,在這個領域的成長,極有可能成為其他獎項的藍海。例如《生命旅程—Hello Brain!》就能入圍技術獎項!所以說,科學節目也是有前途的!

東臺傳播《Hello, Brain!》 — 藝術大師的腦內旅程

套一句影視名人最講的話:「入圍就是肯定」。這句話用在科學節目上,再適合不過。科學節目與其他節目最根本的不同,是它必須傳達「最正確的科學知識」。所以,要顧及節目的正確性、趣味性、普及性,其實相當高難度的工作。因為這個獎項的存在,也讓媒體人有動力,用心製作高水準的科學節目。當您在金鐘的星光大道,為各位偶像明星、綜藝大哥姐們加油的時候。請別忘記,也給這些團隊掌聲,因為有他們,科學節目終於在電視圈有正式的獎項,能夠在金鐘盛會中,有一席之地。

最後,筆者也要發揮鄉民的精神來爆料一下。金鐘獎科學節目獎自2012 年開始,從「教育文化獎」中獨立出來,但是在2014年1月,所有傳播媒體都收到文化部的金鐘獎草案,裡面明文建議合併科學節目和教育文化節目,變成「教科文節目」。今年「科學節目獎」差點不能上金鐘,是要被敲喪鐘的,理由是兩年來的節目多由政府(科技部或外交部)補助,節目質量、數量未有大幅提昇。好在,經過各方學者多方奔走,今年終於維持獎項。至於明年,能不能在金鐘星光大道再見科學節目團隊,咳!讓我們繼續看下去!


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Y博士
14 篇文章 ・ 0 位粉絲
天文學家。


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莫比烏斯把紙帶轉了幾圈——《數學,這樣看才精采》

天下文化_96
・2022/05/21 ・2870字 ・閱讀時間約 5 分鐘
莫比烏斯環。圖/David Benbennick, CC BY-SA 3.0

記得 2018 年初我在谷歌搜尋引擎裡打入「莫比烏斯」,出乎我意料之外第一頁跳出的全是關於電影《莫比烏斯》的訊息。我本來對此電影毫無所知,瞄了一下摘要文字,原來是一部沒有臺詞,內容又涉及閹割和亂倫的韓國電影,真是有點讓人感覺噁心。

再用英文 Mobius 打入谷歌,結果出來的都是電玩《莫比烏斯 Final Fantasy》的訊息。這是一款可以在手機上單打獨鬥的遊戲,需要操作喪失記憶的主角與各種魔物在未知世界裡廝殺。其實我想找的是數學家莫比烏斯(August Ferdinand Möbius),哪裡知道他的大名已經移植到與數學不相干的場域。

天文學家的數學遺產

數學家莫比烏斯(August Ferdinand Möbius)。圖/Adolf Neumann, 公有領域

日爾曼地區在莫比烏斯出生的時候,還沒有一位國際知名的數學家。但當他過世時,日爾曼的數學家已經發揮強大的影響力,吸引各國年輕人紛紛前來學習。這種巨大轉變的產生,關鍵性因素是高斯的橫空而出,徹底革新了數學的面貌。

1815 年莫比烏斯曾去哥廷根跟隨高斯學習理論天文學,次年進入萊比錫(Leipzig)天文臺擔任觀察員。十九世紀初的日爾曼世界,當天文學家遠比數學家有更良好的聲譽和安穩的待遇。高斯跟莫比烏斯同樣是寒門出身,不也在 1807 年開始終身領導哥廷根天文臺嗎?

莫比烏斯雖然最終成為萊比錫大學的天文學正教授,但是時至今日他所留下的學術遺產,卻是在數學裡多方面的貢獻,最有趣的是他晚年所發現的一條極簡單又美妙的環帶:莫比烏斯環帶。

請讀者拿一張長紙條,把一端轉 180 度與另一端黏在一起,便完成了神奇的莫比烏斯環帶。這個環帶突出的特性是它只有單面,不像原來的紙帶有正反兩面。那麼有一個面到哪裡去了?當你沿著紙帶表面向前走到原來的一端時,因為已經做過半圈的旋轉,你現在就滑入了原來紙帶的背面。於是在莫比烏斯環帶上走啊,走啊,永遠不需要翻過側緣,也永遠碰不到盡頭。

在空間裡看起來扭曲的莫比烏斯環帶壓扁到桌面上,就得到圖 17-1 左邊的平面摺疊圖形。此圖與右邊谷歌雲端硬碟的商標(2012–2014)很相似,相異之處在於商標左側的那段紙帶是在底側紙帶的上面。

其實,我們可以用摺紙方法製作這個商標。首先拿出一張長條紙,我們要在一端摺出一個60度底角。

在圖 17-2 裡,先把長條紙上下邊緣對齊,產生一條中線。然後把左邊緣的線段 DO 往中線摺疊,使得點 D 碰觸到中線上的點 A,於是角 BOC 就剛好是60度。為什麼呢?讓我們從 A 作垂直線段 AB,假設 AB 的長度是 1,則 AO = DO 便為長度 2。從三角關係便知角 AOB 為 30 度,從而角 AOD 就等於 60 度;但因角 AOC 與角 COD 相等,所以角 AOC 也是 30 度,那麼角 BOC 只好是 60 度了。

在長條紙上摺出了 CO 這條摺痕,接著我們用剪刀沿著 CO 剪下去,把三角形 COD 丟掉。然後把 O 點摺到上緣,使得線段 CO 與上緣邊線重合,就會產生一個正三角形。下一階段用這個正三角形做為模板,把長條紙反復摺疊,打開後修剪掉右邊多餘的紙條,就成為具有 15 個正三角形摺痕的紙條,如圖 17-3。

最後沿兩條粗摺線(在摺紙的術語裡,左邊的虛線稱為谷摺、右邊的點虛線稱為山摺),把左段摺在前面,右段摺到背面,右端放在左端上面,用膠紙黏合,就得到谷歌雲端硬碟的商標。如果仿照旋轉紙帶製作莫比烏斯環帶的方法,我們可以抓緊長條紙帶一端,把另一端同方向旋轉三個 180 度後黏合,然後壓扁到平面上,也會得到商標的圖形,只是邊的長度也許沒那麼整齊。

環帶的靈感何處來?

有人說莫比烏斯是偶然間發現了這樣的環帶,其實這是有點戲劇化的講法。莫比烏斯在研究如何構成多面體時,使用了一種基本的想法,就是以黏合三角形來逐步形成多面體。為了準備參加巴黎科學院有關多面體幾何理論的競賽,莫比烏斯也研究了非封閉型(也就是會有邊界)的多面體,他從操作類似圖 17-1 的摺疊圖發現了單面曲面。在莫比烏斯身後出版的著作全集裡,收錄了一篇未曾發表的 1858 年文稿,其中包含了旋轉 3、4、5 個半圈的環帶,如圖 17-4。

可見莫比烏斯有系統的分析了這類環帶,發現旋轉半圈的次數如果是奇數,產生的環帶只有單面;但如果次數是偶數,則環帶仍然保有正反兩面。他更深刻的察覺,這些單面曲面上無法賦予明確的方向,也就是說你從一點出發,也知道當時的順時針方向為何,而當你沿著環帶遊歷一周後,雖然處處你都覺得延續了正確的順時針方向,可是返回出發點時,卻與原始的方向背反。莫比烏斯環帶破壞了所謂的可定向性,這是屬於曲面的拓撲性質,是比度量長度、角度、面積、體積更寬鬆的幾何性質。

1858 年莫比烏斯寫下單面曲面研究成果前幾個月,另外一位現在少為人知的數學家李斯廷(Johann Benedict Listing)已經作出同樣的環帶。莫比烏斯要到 1865 年才在公開發表的著作裡披露單面環帶,而李斯廷在 1861 年出版的專著裡,便公布了單面環帶的存在。李斯廷甚至在 1847 年出版有史以來第一本使用「拓撲學」這個名稱的書(德文書名為Vorstudien zur Topologie)。不過,今日即使想替李斯廷討個公道,把莫比烏斯環帶改名為李斯廷環帶,恐怕也無能為力了。

製作莫比烏斯環帶是如此的簡單,很難不讓人懷疑為什麼沒有人更早發現它呢?在李斯廷之前的數學文獻裡,到目前為止沒有發現有關莫比烏斯環帶的記載。那麼我們探索的對象何不轉移到各種藝術圖像呢?結果在義大利的古跡山提農(Sentinum)羅馬別墅中,發現西元前 200 年至西元前 250 年期間的地板馬賽克,正中央描繪了永恆時間之神艾永(Aion)站在一條代表黃道諸星辰的環帶之中(如圖 17-5)。當我們仔細沿著環帶移動時,能夠毫無疑義分辨出是在一條莫比烏斯環帶上游走。現在還可在多處看見古羅馬遺留下艾永的繪像、浮雕、馬賽克,然而唯有在山提農的別墅中,艾永所踩的環帶是莫比烏斯環帶。

山提農的馬賽克在 1828 年送進慕尼黑的博物館,三十年後李斯廷與莫比烏斯先後研究這個特殊的環帶,他們是否曾經去慕尼黑參觀過博物館,因而受到古羅馬人的啟示呢?我們恐怕永遠也無法確知,然而要寫一本《莫比烏斯密碼》之類的書,也許有可能編織出充滿懸疑的故事。


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天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。