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個人的相變-《物理才是最好的人生指南》

PanSci_96
・2015/01/13 ・1457字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

source:Mathanki Kodavasal
source:Mathanki Kodavasal

從青春期到成人的相變,只花了幾年時間,但感覺起來卻像是好幾十年。就像每個高中生一樣,我相當確信自己要比爸媽聰明得多。查克曾經去過越南、柬埔寨、以色列,還會講西班牙文和一點希伯來文,這都算不上什麼。我媽曾經是位空姐,跑遍全國各地,當頹廢的年輕世代還忙著在咖啡店裡搏取掌聲的時候,她已經自食其力在舊金山過日子了。但不管是其中哪一個提出建議,我還是會翻白眼。我一直在等,等到哪天他們會承認我真的更聰明、更酷。

當時的我也跟之前一代又一代的青少年沒什麼兩樣,每天都接受爸媽的協助,卻從來沒表示什麼感激。媽媽會幫我打字、訂正拼字錯誤、加上標點符號。查克每天天還沒亮就起床,開一個小時的車去上班、修理汽車,要到我吃完晚餐很久後才回得了家。他每隔兩星期就會把薪水交給媽,
拿去付房租、帳單,還有我的高中學費。週末他不用上班,有時會趴在客廳地板上,把熱敷或冷敷袋放在背上。

有天晚上在餐桌邊,查克問我一些他正在念的東西,他搞不懂描述熱力學循環的數學。我不懂什麼熱力學循環,可是數學我會。我教他怎麼交叉相乘、消去,然後求出答案。他照著我所說的做,但在此之前,都是他教我。教他東西讓我覺得好奇怪。

坐在他旁邊,看著他把數字寫下來,仔細一看才發現手掌的油污底下布滿傷痕。有時回家用過晚餐之後,媽會拿鑷子把他手裡的金屬碎屑夾出來。這是我這輩子第一次為他擔心。過去我一直在擔心媽媽,因為她有癲癎的狀況,如今我卻以另一個角度為她和查克煩惱。我在想,如果查克太老,或是背痛太嚴重,沒法鑽到車底下修引擎,那該怎麼辦?

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在查克和我媽結婚、收養我和姐姐前,我們的房子已被法院拍賣了。屋子前也常有警車或救護車停著,因為我和姐姐不知該如何處理媽的癲癎,只要她一發作,我們就只能報案請人來幫忙。我們常常跑到隔壁借雞蛋,藉口說要做餅乾,其實是急著下肚當晚餐。家裡會有社工人員來訪,檢查我們的廚房,確定家裡有鍋碗瓢盆,可以好好使用食物券。

是查克讓一切都變得不一樣。現在我們這間幽靜的小房子外面有忍冬花爬上圍牆,享受著他一舉扛起的生活。他才三十三歲。我第一次覺得他似乎有點累了,看著他用滿布傷疤的雙手在橡木餐桌上寫二次方程式,我知道他沒
辦法永遠扛著我們。

我必須靠自己,說不定還得扛起查克跟我媽。我姐曾經念過大學,但待不久。全家人都要靠我了。我知道該怎麼做:首先我要拿個學位,然後幫媽和查克,讓他也去讀個工程學位。

這是我從女孩轉變成大人的開始。轉大人並不是把爸媽抛開不顧,而是知道自己對他們有責任。我在教育程度上已經超越了他們,我必須利用這項優勢幫助他們。我知道為什麼要追求好成績、上大學,還要選個主修、挑到好工作。他們從來不曾要我提供支援,但在那個時刻,當我開始轉大人的時候,我知道自己只想做好準備。

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就像是沸騰的水溫度不會上升,也沒什麼測量得出來的立即變化。媽和查克依然幫我付高中學費和大學的學費,我還是把成績單拿給他們看;不管是誰提出建議,我還是會翻白眼。但現在我已經知道:他們需要我,我必須發揮智慧、必須出人頭地。

高三快結束的時候,我不再期待自己成為大人。我提出入學申請,還仔細研究不同四年制學位的起薪如何。屢試不爽,只要我不再張望等待,水就會整個沸騰起來。

本文摘自泛科學08ed364c0a044590893d0daf8511ac442015一月選書《物理才是最好的人生指南》,究竟出版社出版。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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週期表中哪些元素能超導?—《物理雙月刊》
物理雙月刊_96
・2016/11/08 ・3823字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 561 ・九年級

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文/何健民|美國維奇塔州立大學物理系榮譽講座教授

從 1913 年,荷蘭物理學家、超導現象發現者海克.昂內斯Heike Onnes)受頒諾貝爾物理獎以來,陸續有眾多科學家也獲得諾貝爾桂冠,表揚他們在研究液氦、超流相、超導及其他低溫物理方面的成就。

荷蘭物理學家、超導現象發現者海克.昂內斯(Heike Onnes)。圖/Copyrighted free use, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=879737
荷蘭物理學家、超導現象發現者海克.昂內斯(Heike Onnes)。圖/Copyrighted free use, wikimedia commons.

超導是自然現象:當一電導體降溫到它的特定超導轉變溫度 (superconducting transition temperature,簡稱 Tc),電阻會完全消失。

從有到無的突變,似乎很難想像。但水蒸氣會在它的冷凝點 100 ℃ 變成水、水在凝固點 0 ℃ 又變成冰,我們司空見慣,沒有人會訝異。而從有電阻的正常態到零電阻的超導態,和這些氣態、液態、固態間的突變,都屬於自然科學中的相變。其他類似的突變,就我們已知的包括鐵磁(ferromagnetism)或反鐵磁 (antiferromagnetism),鐵電(ferroelectricity)或反鐵電(antiferroelectricity),以及液氦的超流態。

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這些自然界奇特現象,在被發現以前,沒有人會知道它們的存在,也絕不可能經由技術去發明。一旦被發現後,科學家才經由研究去瞭解。無可否認的,除了液氦的超流態以外,各種相變都已有了很多應用,促進工業、經濟進展,提升人類生活品質。

一直到今天的高科技時代,任何物質的相轉變溫度,都無法預測,仍得靠實驗數據。當然了,要是有一個新材料,可以是合金或化合物,只要不會因熱分解,我們都能從經驗,大致猜到它的熔點。看似例外的二氧化碳,在極低溫下是俗稱乾冰的固體;升溫到 -78 ℃,不經過液體而直接氣化;但在高壓,超過 5.1 大氣壓時減溫,氣態仍是先變液體、再變固體。

從這裡,可以領悟到:

「壓力」和「溫度」在熱力學中佔同等地位,我們習慣的常溫、常壓在自然界中並沒有絕對意義。

這也指明,為什麼科學研究必需延伸到高、低溫及高、低壓。在技術上,改變溫度比改變壓力容易得多,所以一般實驗是由升、降溫著手。有進一步需求時,再調整壓力。類似溫度有不同的溫標,文獻中壓力也有不同的通用單位:bar、atm(標準大氣壓)、及 Pascal (簡稱 Pa)。

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  • 高壓換算:1 kbar = 0.987 katm = 0.1 GPa (k 是 103、G 是 109)。

鐵磁轉變

無論如何,除非會在加熱時分解,幾乎所有物質,在適當的壓力情況下都會有固態、液態、氣態間的相變。相對的,超流態相變只發生在液氦。

介於兩者之間的鐵磁轉變,有材料的限制:它們的原子必須帶有磁矩 (magnetic moment)。鐵磁轉變溫度 (例如純鐵的 770 ℃)以上是順磁性(paramagnetism):在外加磁場中,只有隨溫度而定的部分磁矩順著磁場方向排列。轉變溫度以下,不需要外加磁場,原子磁矩就會同方向排列,成了鐵磁性。鐵磁性也就是永久磁鐵的基本特質。

反鐵磁性是指在轉變溫度以下,原子的磁矩正、反相間排列,抵消為零。鐵電及反鐵電與鐵磁及反鐵磁相似,只是原子磁矩被電偶(electric dipole)取代,也是限於少數材料。

超導體

至於超導體,一般分為兩類:1987 年出現所謂「高溫」超導體(high-Tc superconductors)的銅氧化物,有 100K (-173 ℃)附近的轉變溫度,遠超過了傳統超導體(traditional superconductors)的 20K 左右上限。有關的文獻很多,不在這裡贅述。只是指出,儘管傳統超導理論已在所有相變中最為完美,但仍無法預測任一物質是否會有超導轉變、更不必談超導轉變溫度了,還是得靠實驗。

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一塊超導體沿著磁軌道前進。圖/wiki
一塊超導體沿著磁軌道前進。圖/Henry Mühlpfordt @ wiki

【回顧歷史】汞是第一個被昂內斯在 1911 年發現的超導體。一個世紀後,今天已知的超導體,種類繁多,尤其是合金,可以連續改變成分的比例,使得超導體的數量,沒有了有意義的答案。

電導體異於絕緣體,因為有部分電子可以在整個固體中自由運動。超導體除了必然是導電的固體外,有其他要求嗎?到底超導可被認為是自然界中很特殊(類似液氦的超流),或是很普通(類似固態、液態、氣態間相變)的現象?與其給一個似是而非的答案,不如就從週期表中,簡單的看一看,多少元素有超導轉變?都是意料中的嗎?其他非超導體的,是否有易於被接受的理由?

從週期表看超導體

有一點可以肯定,純元素都屬於傳統超導體。這一類超導體的理論機制,主要是晶體中的離子,經由與自由電子的交互作用、形成瞬間生成和消失的「虛聲子(virtual phonon)」,而虛聲子導致兩個有相同動量值,但方向相反的自由電子成為零動量的電子對(electron pair)。因此,當電流通過超導體,雖仍有電子和離子間的交互作用,但不產生電子整體的能量減少,或是晶挌振動的能量升高,也就是為什麼,從整體現象來看,就沒有了電阻或是熱的產生。

儘管這裡的討論著重定性,只有一些特殊情形,才會比較超導轉變溫度的高底。但是不妨提一下,已知的超導元素中,以鈮(Nb)的 9.2K 為最高,而鎢 (W) 的 0.015K 為最低。也順便說明,同一元素可以因晶體結構不同,有不同的超導轉變溫度。例如鑭(La)的六方密排體(hexagonal-close-packed)或面心立方體(face-centered-cubic)分別為 4.9K 或 6.0K。再有一點,對理論和應用都有相當貢獻的是薄膜和塊材間性質的差異。例如錫(Sn)的 Tc,塊材時是 3.7K,但在 1,000埃 (Å)左右的薄膜中可以達到 4.6K。為台灣科技產業奠基的元老李國鼎先生,早於 1936 年,就參與英國劍橋大學對液氦中錫薄膜的研究,是華人在低溫、超導工作的先驅。

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週期表中,超導呈現在常壓 (紅色)、高壓(藍色)、或薄膜(綠色)情況下的元素。圖/《物理雙月刊》
週期表中,超導呈現在常壓 (紅色)、高壓(藍色)、或薄膜(綠色)情況下的元素。圖/《物理雙月刊》

在週期表中,標明呈現超導的元素。利用元素間的週期性,可以大致作出一些結論:

 1. 從氫(H)到銤(Am)的 95 個元素,有超過半數的 54 個超導。其中 30 個,轉變在常壓下發生;23 個需要在高壓下;而唯一在薄膜中才會發生的是鉻(Cr)。

 2. 第七週期,從鋦(Cm)開始後段的元素,只能在高能實驗中形成,量少、放射性強而不穩定,至少目前還無法形成可用以量測的固體試樣。因此,它們是否會有超導轉變,仍是未知數。

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 3. 最後一族的 6 個不與其他物質發生化學反應的惰性氣體,氦(He)到氡(Rn),雖然可在低溫固化,但是它們沒有自由電子,也就不會超導。

 4. 理論上,超導與鐵磁不能共存,因為在超導態中,形成電子對的兩個電子有相反的自旋(electron spin)。離子磁矩若有序排列呈鐵磁性,就會破壞這種組合。屬於這類的非超導體有過渡元素中的鈷(Co)和鎳(Ni)。鐵(Fe)應該也是一樣,它的超導性(Tc ≈ 2K),是因為在 150 kbar 以上,原有產生鐵磁性的磁矩由於離域狀態(delocalization)消失。鑭系中,除了銪(Eu)之外,從鐠(Pr)到鐿(Yb)也都帶有相當磁矩。

 5. 高壓引發的超導態,主要是因為壓力導致固態晶體結構改變,使得在常壓下不見的轉變在新結構中發生。例如第五族的磷(P, Tc = 5.8K)、砷(As, 0.3K)、銻(Sb, 3.6K)分別需要 17、15、8.5 kbar 的高壓。

 6. 超導元素中,最令人訝異的可說是我們賴以生存的。常壓下,氧在 90K 液化、55K 固化,由雙原子分子(O2)構成的晶體沒有自由電子,根本是不導電的絕緣體。但壓力超過 950 kbar,會有晶體結構改變,同時引發金屬性。再高到 1,000 kbar (近 100 萬大氣壓),就成了有 0.6K 轉變溫度的超導體。

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為何在常溫下最好的電導體,包括銅(Cu)、銀(Ag)、金 (Au)反倒不超導?圖/By Alchemist-hp (talk) www.pse-mendelejew.de - Own work, CC BY-SA 3.0 de, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7611254
為何在常溫下最好的電導體,包括銅(Cu)、銀(Ag)、金 (Au)反倒不超導?圖/By Alchemist-hp, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

 7. 最有趣的問題:為何在常溫下最好的電導體,包括銅(Cu)、銀(Ag)、金 (Au)反倒不超導?其實這也可從傳統超導理論中,找出原因:超導態中自由電子形成電子對,是依靠虛聲子的生成和消失,而虛聲子則是受電子和離子交互作用激發。好的導體,電阻小,是因為電子和離子交互作用弱,反而使得虛聲子、及電子對不易生成。當然也有可能,超導態會在比今天可達到的低溫更低的溫區出現。既然理論無法決定,只有靠時間,等待技術的提升了。

 8. 最有挑戰性的是高壓下的固態氫。理論上,在所有元素中,它有最輕的離子和最大的自由電子密度,有助於虛聲子和電子對的形成,成為超導體,並且有相當高轉變溫度的可能,但是實驗一直沒有成功。直到 2015 年後期,有研究報告,在極高壓下,固態硫化氫(H2S)呈現金屬性。而在 1,500 kbar(差不多是 150 萬大氣壓)下,冷卻到 203K(-70 ℃)時,就有了超導轉變。203K 是今天所有超導轉變溫度最高的記錄。這份令人驚喜的結果,被認為有可能,來自主要成分氫的貢獻。

其他元素,例如鈉(Na)、鉀(K)、鎂(Mg)、鉑(Pt),不超導並沒有任何理論上的支持。或許只是有限的實驗尚未達到適當的高壓和低溫。讓我們拭目以待。

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往回看,許多現象,包括超導,雖然它們在自然界中,極為普遍,但是假如沒有低溫科技,我們就不會知道它們的存在。更不會利用到它們,對人類生活可以有重大貢獻的潛力。也許這就是自然法則:要求新、要突破、就必需儘可能向前所未知的領域深入研究。低溫科技如此,太空、奈米、生物科技又何嘗不是?


38卷10月號封面

 

本文摘自《物理雙月刊》38 卷 10 月號 ,更多文章請見物理雙月刊網站

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《物理雙月刊》為中華民國物理學會旗下之免費物理科普電子雜誌。透過國內物理各領域專家、學者的筆,為我們的讀者帶來許多有趣、重要以及貼近生活的物理知識,並帶領讀者一探這些物理知識的來龍去脈。透過文字、圖片、影片的呈現帶領讀者走進物理的世界,探尋物理之美。《物理雙月刊》努力的首要目標為吸引台灣群眾的閱讀興趣,進而邁向國際化,成為華人世界中重要的物理科普雜誌。

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【Gene思書齋】只要讓宇宙定律為你效勞,物理就是最好的人生指南!
Gene Ng_96
・2015/02/01 ・2185字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

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《物理才是最好的人生指南:讓宇宙定律為你效勞》Physics for Rock Stars: Making the Laws of the Universe Work for You)是本很搞怪的書,它的英文原名直譯過來其實該是「給搖滾巨星的物理課」,由此可見作者克莉絲汀.麥金利(Christine McKinley)鎖定的讀者群原來是夜店裡的男女XD

讀了這本書,還真是輕鬆愉快,因為《物理才是最好的人生指南》裡頭的物理學,其實只有初中程度而已(美國的高中程度),比起大一理工科程度的《我在MIT燃燒物理魂》For the Love of Physics : From the End of the Rainbow to the Edge of Time—A Journey Through the Wonders of Physics),還有大學通識課程度的《給未來總統的物理課:從恐怖主義、能源危機、核能安全、太空競賽到全球暖化背後的科學真相》Physics for Future Presidents: The Science Behind the Headlines)來說,顯得很不「物理」(請參見〈我在MIT燃燒物理魂-教學的典範!〉〈給未來總統的物理課-必須面對的科學真相〉)。

就因為《物理才是最好的人生指南》實在非常淺顯易懂,它太適合文科生來讀了!夠簡單到完完全全不需要任何理科基礎!可是卻能夠從數理裡學到一些人生智慧。而理科生呢?當然可適合來讀這本書,因為裡頭談到的物理原理,連我這個對物理有點恐懼的理科生,也沒有負擔,還讓我回想去過去在普物實驗室裡的糗事。即使是主修物理的朋友,更應該來讀這本書,認識一下物理定律如何展示了讓人生更美好所應遵循的法則!

《物理才是最好的人生指南》在每一章末都有些非常有趣、富娛樂性的小習題。雖然有不少打諢插科,可是裡頭的物理卻一點也不馬虎。《物理才是最好的人生指南》也算是麥金利的半自傳,她想原本當一個壞女孩,後來被迫念教會學校當乖乖女,充滿夢想的女生時期,在高中物理課堂天馬行空地用物理定律來進行各種幻想,這是否也讓人回憶起過去青澀並敢於作夢的青少年時期呢?

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物理不是冷冰冰的科學嗎?怎麼會和人生扯上了關係呢?難道物理公式能夠幫忙我們回答各種人生的問題呢?物理能教我們如何把妹嗎?(這不是生物學和心理學嗎?)物理能讓我們擺脫失戀之痛嗎?(這不是要靠化學嗎?用乙醇啊XD)物理能為我們茫茫的前途作出指引嗎?物理能教我如果應付壓力嗎?物理能告訴我們選哪個科系和工作嗎?……《物理才是最好的人生指南》就是要用幽默有趣又易於理解的方式告訴你,當然有可能!不過首先先要乖乖上課XD

回想當年,我最害怕的科目就是物理。初中在馬來西亞的放牛班,決定一定要念理科班,否則我就當一個壞學生,可是物理老師連精神都有問題,只好硬著頭皮自己K書,也勉強K到剛好及格,雖然全班似乎也只有兩三個人及格。到了高中,我們窮學校師資嚴重不足,老師只能把三大冊物理課本的力學和幾何光學教完,到了大學卻遇到普物老師實驗新課本,用了研究所程度的醫學物理,完全沒有學過任何電磁學和近代物理,只能被同學白眼、低聲下氣跟老師求情才勉強過關Orz 大二上物理化學時我最開心的一件事不是還拿了不錯的成績,而是以後再也不需要再碰物理了XD

不過人生還真奇妙,最恐懼和討厭的科目,往後可能要靠它吃飯。我碩班論文就是用物理的方法研究生物現象(蜜蜂磁鐵),部分實驗場所就在物理館;導師說他大學時最討厭的課是遺傳學,後來卻念了遺傳學博士班,我聽到時心裡OS想說這絕對不會發生在我身上,因為我在生科系最討厭的課是遺傳學,沒想到我也拿了遺傳學博士XD

言歸正傳,《物理才是最好的人生指南》的內容頗豐富,用能量守恆定律來讓人生切莫空轉、用原子的吸引與鍵結來知道自己是哪一型、理想氣體定律叫你別穿內衣應門、無所不在重力讓大家都有一樣的加速度、力與力圖分析來用工程方法規畫人生、利用機械利益來幫自己找根槓桿、利用浮力想辦法別讓自己沉下去、利用流體讓逃命時也要很有型、熱力學第二定律告訴你人生的混亂在所免、利用物質的相變產生一飛沖天需要累積能量、飄忽不定的電子教你培養神祕感、相對性教你尊重其他觀點、四種基本作用力讓你享受漫漫旅程……

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在讀《物理才是最好的人生指南》的時候,真的會一直驚嘆「什麼!降都可以!」。所以,人生啊,何必劃地自限?我們擁有的可能性,說不定比亞佛加厥常數還多!只是機運像電子雲,我們有適合自己的軌域。宇宙萬物都有其運行的道理,只要用對了方法和摸對了條件,就只要順手推舟了吧?

書摘:

本文原刊登於The Sky of Gene

Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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個人的相變-《物理才是最好的人生指南》
PanSci_96
・2015/01/13 ・1457字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

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source:Mathanki Kodavasal
source:Mathanki Kodavasal

從青春期到成人的相變,只花了幾年時間,但感覺起來卻像是好幾十年。就像每個高中生一樣,我相當確信自己要比爸媽聰明得多。查克曾經去過越南、柬埔寨、以色列,還會講西班牙文和一點希伯來文,這都算不上什麼。我媽曾經是位空姐,跑遍全國各地,當頹廢的年輕世代還忙著在咖啡店裡搏取掌聲的時候,她已經自食其力在舊金山過日子了。但不管是其中哪一個提出建議,我還是會翻白眼。我一直在等,等到哪天他們會承認我真的更聰明、更酷。

當時的我也跟之前一代又一代的青少年沒什麼兩樣,每天都接受爸媽的協助,卻從來沒表示什麼感激。媽媽會幫我打字、訂正拼字錯誤、加上標點符號。查克每天天還沒亮就起床,開一個小時的車去上班、修理汽車,要到我吃完晚餐很久後才回得了家。他每隔兩星期就會把薪水交給媽,
拿去付房租、帳單,還有我的高中學費。週末他不用上班,有時會趴在客廳地板上,把熱敷或冷敷袋放在背上。

有天晚上在餐桌邊,查克問我一些他正在念的東西,他搞不懂描述熱力學循環的數學。我不懂什麼熱力學循環,可是數學我會。我教他怎麼交叉相乘、消去,然後求出答案。他照著我所說的做,但在此之前,都是他教我。教他東西讓我覺得好奇怪。

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坐在他旁邊,看著他把數字寫下來,仔細一看才發現手掌的油污底下布滿傷痕。有時回家用過晚餐之後,媽會拿鑷子把他手裡的金屬碎屑夾出來。這是我這輩子第一次為他擔心。過去我一直在擔心媽媽,因為她有癲癎的狀況,如今我卻以另一個角度為她和查克煩惱。我在想,如果查克太老,或是背痛太嚴重,沒法鑽到車底下修引擎,那該怎麼辦?

在查克和我媽結婚、收養我和姐姐前,我們的房子已被法院拍賣了。屋子前也常有警車或救護車停著,因為我和姐姐不知該如何處理媽的癲癎,只要她一發作,我們就只能報案請人來幫忙。我們常常跑到隔壁借雞蛋,藉口說要做餅乾,其實是急著下肚當晚餐。家裡會有社工人員來訪,檢查我們的廚房,確定家裡有鍋碗瓢盆,可以好好使用食物券。

是查克讓一切都變得不一樣。現在我們這間幽靜的小房子外面有忍冬花爬上圍牆,享受著他一舉扛起的生活。他才三十三歲。我第一次覺得他似乎有點累了,看著他用滿布傷疤的雙手在橡木餐桌上寫二次方程式,我知道他沒
辦法永遠扛著我們。

我必須靠自己,說不定還得扛起查克跟我媽。我姐曾經念過大學,但待不久。全家人都要靠我了。我知道該怎麼做:首先我要拿個學位,然後幫媽和查克,讓他也去讀個工程學位。

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這是我從女孩轉變成大人的開始。轉大人並不是把爸媽抛開不顧,而是知道自己對他們有責任。我在教育程度上已經超越了他們,我必須利用這項優勢幫助他們。我知道為什麼要追求好成績、上大學,還要選個主修、挑到好工作。他們從來不曾要我提供支援,但在那個時刻,當我開始轉大人的時候,我知道自己只想做好準備。

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就像是沸騰的水溫度不會上升,也沒什麼測量得出來的立即變化。媽和查克依然幫我付高中學費和大學的學費,我還是把成績單拿給他們看;不管是誰提出建議,我還是會翻白眼。但現在我已經知道:他們需要我,我必須發揮智慧、必須出人頭地。

高三快結束的時候,我不再期待自己成為大人。我提出入學申請,還仔細研究不同四年制學位的起薪如何。屢試不爽,只要我不再張望等待,水就會整個沸騰起來。

本文摘自泛科學08ed364c0a044590893d0daf8511ac442015一月選書《物理才是最好的人生指南》,究竟出版社出版。

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PanSci_96
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