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菜市場就是我的自然教室

第357期 2013/0831

本期摘要

 
熱門專題:

《看漫畫系列》

好書推薦:

《漫畫費曼

科文書摘

《漫畫費曼》導讀

科文新聞 物理:可以掛在老鼠脖子上的PET系統
 

  新學期又將開始,孩子準備好要迎接新的學習課程了嗎?天下文化最經典的科普書籍,有適合各年齡層閱讀的故事與知識類著作,如果想要帶著孩子認識世界萬物的科學故事,趕緊挑一本送給孩子吧!(點我看科學書籍

  費曼(1918–1988)是二十世紀後半最偉大的物理學家, 不僅是諾貝爾獎得主、首屈一指的物理學導師!他獨到的見解為我們留下經典的《費曼物理學講義》,至今仍是喜愛物理、研究物理的讀者最好的教科書,如果你也是費曼迷,整套著作收藏你絕不容錯過!

看漫畫系列
     

*看漫畫系列著作全新改版,快來一起看漫畫學科學!

《漫畫費曼》

進來看看這本書費曼(1918–1988)

是二十世紀後半最偉大的物理學家,
不僅是諾貝爾獎得主、首屈一指的物理學導師,
也是開鎖大王、冒險家、森巴鼓手,
以及世界級的說故事專家。

費曼一生多采多姿,
《別鬧了,費曼先生》和《你管別人怎麼想》兩本書
讓他成為最受歡迎的公眾人物。
他在量子電動力學的創見,
扭轉了我們對物質與光的思維。

 

他擔綱「挑戰者號」太空梭意外爆炸的調查重任,
只用一杯冰水和橡皮環,就闡明失事原因。
他參與神祕的曼哈坦計畫,催生出原子彈,
從此改變世界歷史。

不只如此,派對場合有了費曼,絕對不冷場。

這本不一樣的傳記,忠實呈現費曼的鮮活個性。
不論你是否已經知道費曼,
都能從書裡感受到他的魅力。

……《進來看看這本書》

 《漫畫費曼》導讀

人人的費曼

  二十世紀物理奇才理查.費曼過世已二十五年了。我還記得當時是在中研院物理所一場演講中聽到這消息,講者來自國外,是誰我忘了,他在演講中順口提到「費曼死了」,讓我心頭一震。這消息其實不全然令人意外:我早在1980年出國留學之前,就已從消息靈通的同學口中得知費曼得了某種癌症,還一度病危。所以當我在1981年於柏克萊物理系布告欄看到費曼即將前來演講的消息,就熱切地告訴朋友,這可能是最後見到他的機會,不應錯過。費曼那一次的演講不是適合全系師生參加的一般性演講(colloquium),而是以理論學家為對象的專門演講(seminar)。這種專門演講由於參加人數有限,平常都是在小教室舉行,但費曼的演講地點卻特別安排在平常舉行colloquium的大教室,應該是有人預期費曼會吸引來大批聽眾,才會作這種特殊安排。可是我記得費曼演講當天聽眾並不算多,似乎沒太多人和我一樣擔心以後再也見不到費曼。事實證明我急迫的心情是不必要的,費曼在我見過他一面之後,又活了七年——儘管我後來的確再也沒有機會看到他。

   費曼演講的主題是三維時空中的「楊(振寧)—密爾斯規範場論」,對於當時剛入研究所不久的我,是還沒能力深入了解的議題,所以對於費曼當時的演講內容,現在回想,腦中幾乎一片空白。後來我仔細地讀過費曼於此主題所發表的論文,才比較了解他當年可能講了什麼。如今只有遺憾自己沒能把握住這唯一可以見識費曼演講本事的時機。

   費曼對於當時才只是物理新手的我何以有那麼大的吸引力?答案很簡單,因為我讀過他的《費曼物理學講義》。當其他物理課本都只能單調無味地玩弄數學方程式,費曼卻講得出數學公式背後的物理概念、能夠描繪出一幅物理圖像、可以讓你欣賞建構物理的過程並且帶領你感受探索物理的樂趣。最重要的是,費曼敢承認有些物理他也還弄不懂,這樣便把學生帶到了知識的邊緣,反而能讓學生對於已知的定律有更正確的認識。除了《費曼物理學講義》,我還知道他那著名的「費曼圖」與「路徑積分」是理解現代物理不可缺少的工具,因此費曼成了我,以及所有物理學生,的英雄。

   費曼生前出版過《別鬧了,費曼先生》一書,他在裡頭以稍微誇張的方式講了一堆令任何人都會捧腹大笑的故事,近乎馬克吐溫《頑童歷險記》現代版,使得他的名氣大步跨出了物理圈。他後來參與「挑戰者號」太空梭失事調查,公開在電視上以一杯冰水示範了橡皮環在低溫下會失去彈性,而指出這是太空梭爆炸主因,更使他成了舉(美)國甚至舉世皆知的人物。他過世之後,與他有關的書籍還陸續推出,每本都是暢銷書。比爾.蓋茲也加入了費曼迷的行列,他取得授權,將費曼著名的「物理定律的特性」系列演講錄影加工處理後,放在網站上,供人閱覽。總之,自從約三十年前,「費曼熱」由物理圈內燒到圈外以來,其熱度並未消散。

   我本來以為在費曼熱燒了這麼久之後,已經沒有什麼涉及費曼的故事我沒看過;然而,我還是偶而會讀到這樣的故事。例如,我在剛出版的法國物理學家德堅內(Pierre-Gilles de Gennes)的傳記中讀到,他如何因為讀了費曼關於液態氦的論文而受到?發:「費曼徹底改變了我的觀點。天曉得他究竟如何發現那些算子代數——那些高明的數學,不過他真正了不起的是對於物理的理解;我現在領悟了僅僅知道流體力學中的『納維—斯托克斯方程式(Navier-Stokes equation)』並不代表你就理解了流體動力學。」德堅內因為研究液晶與聚合物而獲得1991年諾貝爾物理獎,曾有「現代牛頓」的稱號。任何讀過費曼論文的人,對於費曼能讓「現代牛頓」如此佩服,其實不會驚訝。我在這裡記下這件事,是希望學生知道「對於物理的理解」才是最要緊的事。

   讀者可以在這本人人可輕易上手的《漫畫費曼》中清楚看到令楊振寧不安的費曼的「不安分」——他的好奇、好勝、愛現但厭惡虛名、對科學的認真、對權威的不敬、「你管他人怎麼想」的「自私」與直率、以及對家人、朋友與國家的責任感。費曼好友戴森(Freeman Dyson)在《紐約書評》雜誌中評論這本書時這麼說:「這本漫畫以費曼真實的話語生動地呈現了費曼。」所以,無論是美是醜,你已看到真實的費曼了。

                           (更多內容請見《漫畫費曼》

物理:可以掛在老鼠脖子上的PET系統

科學新聞由SciScape提供

   美國Brookhaven國家實驗室的物理學家及其合作團隊,發展出了一套可以掛在老鼠脖子上的PET系統。

  正子造影斷層掃描(Positron Emission Tomography, PET)是種廣泛被用在醫療檢測上的系統。這套系統在研究神經反應上也有很好的效果,因此常常拿老鼠之類的小動物來進行研究。不過對小動物實行PET檢查的時候,通常要把小動物麻醉,或是手腳固定。這些方法都會干擾測量的結果。

  因此Brookhaven為主的一群科學家發展出了一套可以掛在老鼠脖子上的PET系統。這套系統只有250克,掛在老鼠身上後,老鼠可以四處自由活動,同時科學家利用測量老鼠的壓力荷爾蒙發現,這套系統不會給老鼠製造過大的壓力。因此這套系統對研究老鼠活動時的即時神經反應相當有用。

  他們利用這套系統來研究老鼠腦中的多巴胺數量與老鼠行動的關係。他們發現越活躍的老鼠,腦裡面的多巴胺的數量就越少,這跟原本的預期完全相反,因為原本的理論認為,多巴胺會刺激活動。所以這個實驗結果跟原本的理論完全不同。不過無論如何,這個實驗提供了直接的證據來證實多巴胺與老鼠活動之間的關係。

參考來源:
Brookhaven Today Miniature ‘Wearable’ PET Scanner Ready for Use

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