科學影像 scimage

真正的3D顯示技術: 脈衝雷射的電漿舞台! 'True 3D' Display Using Laser Plasma Technology

2012-02-06T23:55:00.000+08:00

雖然有很多種不同的3D顯示技術，但是這些技術都有使用空間上的限制，只能用某些方式讓人以為空間中的某些點有發出影像光。不過實際上要在任意空間發光的技術是存在的，就是利用很強的脈衝雷射把空氣擊穿打成電漿，然後電漿就可以發光或散射光，這樣一來就只要動態控制雷射的聚焦位置，就可以把任意的空間都當作是雷射的螢幕。但是這樣的技術需要強度夠大的脈衝雷射以及很快的掃描機構，以往並沒有這樣的顯示器。下面的影片介紹這種理論上做得到可是實際上非常昂貴的顯示技術目前的成品。展示內容雖然是在箱子內，不過後面也有展示在開放空間中的效果，效果還蠻讓人驚艷的(但需要更大的雷射)，這樣的顯示技術或許不會有實用的一天，但是相同的技術，把脈衝雷射的能向快速注射到空間中的任意點，可以用在微加工與立體紀錄等技術上，以及生醫的檢測上，或許以後科技會給這樣的技術更多應用的空間 !

強光也不怕 : 擴散光控制式投影螢幕! (DLC) Diffused Light Control Projection Screen

2012-02-05T14:08:00.001+08:00

大型投影螢幕隨著投影設備的普及在課堂或是家庭裡越來越常被使用，但是投影機一個很大的缺點就是必須在較暗空間才能清楚呈現，昏暗的室內環境也造成各種不便(尤其是課程筆記與催眠效果)。根本的原因是現在的投影螢幕是一個良好的散射光的平面，會把各種來源的光，不管是由投影機來的，或是其他的照明或陽光，都往各個方向投射出去。所以這種螢幕如果想要影像清楚，就必須控制除了投影機之外的光源。但是如果投影螢幕可以只擴散反射投影機的光，然後吸收其他的雜光，這樣問題就可解決。以下的影片介紹一種新型的投影螢幕，Diffused Light Control (DLC) Projection Screen,這種螢幕的構造不同於傳統的直接擴散反射的白牆式螢幕，而是利用一個鍍金屬的反射層跟有特定方向性結構的高分子擴散層所組合，所以這種新螢幕的特點是只會擴散反射特定角度的入射光，而對其他角度的入射光會加以吸收。因為投影機的位置是固定的，所以這樣一來只要把投影機擺在合適的角度，投影機的光源圖像就可以被反射，而其他周圍的光因為角度不對，就會被螢幕吸收。這樣一來就大幅的提高對比，甚至在光線強的地方也可以使用!

仿生軟機器人! Soft robot

2012-01-22T00:33:00.002+08:00

雖然生物使用很多種方式運動，但是現在機器人的設計多半仿製有有骨骼支架的生物, 使用關節,支架跟驅動器來達成運動，但是有一類的生物，像是軟體動物，是利用軟組織本身的變形來做運動，沒關節跟骨骼，這類運動卻很少被應在機器人身上，現在研究人員利用類似的想法做出了下面這軟的爬行機器人-

主要的原理很簡單，先利用立體印表機設計出模子，模子的設計是裡面有一些不對襯的空隙，然後用矽膠去翻模，就可以做出可以充氣變形的機器人。裡面的空隙設計如下圖，在這樣的設計裡只要控制四隻腳不同的充氣壓力順序，就可以做到影片中那樣有規則性的運動方式。這樣的軟機器人的設計成本不高，因為整體沒有關節根支架的分別，製造上也容易，或許在未來像是跟人體互動的接觸或是需要柔和方式的運動時可以派上用場!

學術文獻

兩週年紀念日

2012-01-12T22:49:00.000+08:00

今天是網站建立兩週年紀念，這網站最大的改變是由黑色變成白色，然後是今年中scimage轉換了國家跟角色，從日本飛到德國又回到台大任教，生活匆忙，連帶介紹的影片少了很多。不過這些都會是暫時的!

這網站的夢想是希望作為實際科學研究與一般民眾橋樑，然後建立一個附帶的開放實驗室，夢想沒有變也一直在實行中。第一次開的課程大約用了20則左右自己介紹的影片給修課學生認識一些有趣的現象，連帶也讓一些實驗在實驗室裡重現。希望以後就可以介紹更多台灣自己做的實驗與研究。謝謝今年給了很多鼓勵的朋友，真的很多很多的鼓勵。

最後，網站的生日快樂，各位喜歡科學的朋友在各自的生活也都平安順利!

彈性的通用導線! Worlds First Elastic Electric/Data/USB Cables - Roboden

2011-12-04T00:04:00.001+08:00

所有的電子產品都脫離不了導線的使用，但是很多的場合固定的導線往往因為往復彎折而破損，或是產品本身需要活動延伸，多餘的導線長度會干擾機器本身，這時候如果有像橡皮筋一樣的導線就能改善使用方式，或是更符合需求。這影片介紹一家公司開發的彈性導線，主要是把螺旋狀的電線跟彈性體結合，像是小型的電話線封橡皮筋裡一樣，在讓導線有機械強度外也有很大的彈性範圍。影片展示這樣的電線可以使用在隨身衣物的上，就像一般彈性衣服一樣貼身，這樣的導線也可以使用在機器人活動關節上或是很多有活動機構的機械上。在未來如果能更多樣化的設計彈性範圍，機械強度跟韌性的話，在不同的場合應該會創造新的應用方式!

橡皮筋熱引擎! Rubber Band Heat Engine

2011-11-21T00:02:00.001+08:00

引擎是把熱轉成運動的一種裝置，除了傳統的氣體加熱膨脹以外，其實還有其他種方式，例如之前介紹過的熱泳粒子引擎，或是輻射計 Crookes radiometer。這影片是展示怎麼用橡皮筋做出熱引擎 (在費曼物理裡有提過這例子)。一般的橡皮筋是由糾結的高分子所組成的，當加熱時候因為各個分子段可以動的方式更多，所以就像纏的越複雜的線會越小一樣，加溫的高分子橡皮會因為纏的越複雜而收縮拉緊 (與一般的熱漲冷縮不同)。影片中的燈可以幫橡皮筋加熱，加熱後的橡皮筋因為收縮所以把那部份的邊緣往中間拉一點，這樣一來重心的位置就向沒有加熱的那邊偏移，一旦重心偏移發生，整體就受到一個力矩開始轉動。雖然是簡單的原理，不過這樣簡單的設計就能把熱能轉成動能，或許有更多聰明的設計可以在不同的場合(太空或是微小化的元件)做為合適的熱能轉換裝置!

水下的魔法隱形斗篷! Underwater cloaking device creates mirage

2011-11-02T20:12:00.001+08:00

最近幾年常常有隱形斗篷的科學報導，這類的物質利用特殊的材料空間結構讓光從這類物質的周圍通，所以等效上就是隱形。但是這類的物質常常只能在特殊的波段或是在很小的尺度上被實現，實際生活中可以蓋起來就隱形的材料還不存在。不過，其實自然界早就有類似的效應存在，也就是所謂的海市蜃樓。因為溫度所造成的空氣折射率差異讓光以曲線的方式進行，本來該被看到的東西看不到，而是看到遠方的幻影。同樣的原理現在也在大尺度的材料上實現了，利用奈米碳管纖維做成整片布狀的結構，放入水中後加以通電，因為奈管是導電的，所以會因通電而發熱，而碳管本身的疏水性質也讓碳管布跟水的熱傳效率不好，所以在碳管布的周圍的液體產生了很大的溫度梯度。這些溫度梯度會改變周圍液體的折射率，所以如同海市蜃樓一樣，會讓經過的光發生偏折。這樣的材料只要挑好合適的照射角度，當溫度梯度一產生，把光被偏折後，原本在布上可以被看到的圖案就像隱形一樣消失了，實現了巨觀尺度上隱形的效果。雖然原理與構造都比超材料的原簡單的多，概念卻是一樣的。這樣的技術或許可以發展出新的隱形科技或控制光的應用!

猴子的禪定- 神經回饋的動物模型! Neurofeedback and sensorimotor rhythm in momkrys

2011-10-20T20:06:00.002+08:00

在很久以前人就已經發現經由監測某些本來自身不能感覺的生理訊號，人有能力影響調節一些本來不能控制行為，像是神經緊張或是腸胃的蠕動等。這樣的方式叫做生理回饋(biofeedback)，目前已經被用在臨床的治療上。同樣的概念，如果可以監測自己的神經訊號然後接著控制神經訊號，這樣所達成的回饋就叫做神經回饋(neurofeedback)，目前有開始用於治療像是過動症或是憂鬱症等問題。但是在神經回饋的治療，因為影響的因素很多，所以確定的療效還一直有爭議。這影片介紹的研究是利用對猴子的制約來讓猴子學會神經回饋。利用電極監測猴子的腦電圖electroencephalogram (EEG) 訊號，當腦波可以發出12-15Hz的訊號時 (這頻率的訊號稱為 sensorimotor rhythm (SMR, 12-15 Hz)與禪定時人發出的腦波頻率類似) 就給猴子棉花糖吃。經由這樣的回饋，實驗的猴子就學會了讓自己的腦波可以保持在類似禪定的狀態，這時候的猴子看起來又專注又安詳。這個研究的價值是發展一個沒有人為干擾的動物實驗體系，一些像是安慰劑效應或是人為言語互動烤能造成影響可以被排除。或許以後有更多關於神經回饋有用的資訊可以在動物的實驗上得到更好的回答!

學術文獻

輕便精神壓力探測器與壓力荷爾蒙! Compact Stress Meter

2011-10-11T21:22:00.002+08:00

當人體處在緊急的情況下，身體可以分泌腎上腺素來提高人體的反應能力，用來應付環境的危機，但是現在生活的形態下, 你也有壓力我也有壓力幾乎變成了生活的常態，那些原本用來協助人體反應的壓力荷爾蒙的過度釋放，就變成了健康的危害因子。如果人可以即時監測自己的精神壓力程度，就可以適時採取運動或是其他疏壓的方式來讓身體保持平衡。但是即時的神經狀態監測非常困難，血液中的荷爾蒙檢測也不容易，這影片介紹了利用紅外線的反射來偵測手指上血管的血流量，裝置非常輕便，也可以就裝在滑鼠上。這是量測方式可行示因為壓力賀爾蒙可以引起血管的收縮，所以末端循環的血流量可以部分反應壓粒荷爾蒙的量。目前這樣的方式量測的結果目前與賀爾蒙量測有70%的相關性，雖然不很準，不過卻提供了一種簡便的方式讓人可以即時偵測可能的精神壓力，如果未來配合其他的感測方式，或許可以在更多場合提供給人正確的生理資訊，讓人可以做好更好的健康管理。

2011諾貝爾化學獎得主與新的物質型態準晶體! Quasicrystal, a New Form of Matter

2011-10-05T19:35:00.006+08:00

2011諾貝爾化學獎得獎者是以色列籍的Daniel Shechtman。他因為發現準晶體(quasicrystals)這種新的物質型態而到獎。一直以來人們認為物質的原子排列可以分成有規則跟沒有規則，其中有規則的就叫做晶體。當用單色光，如X ray照射的時候，晶體就會因為原子周期性的排列而展現出漂亮的繞射圖形。但是一直以來對晶體的認識，就是晶體只能用某些種的對稱方式存在，像是不該有五邊行晶胞的晶體(五重對稱)或是六重對稱以上的晶體不存在。今年的諾貝爾獎得主主要的成就就是在1984年，在快速冷卻的鋁錳合金中發現了一種新的物質排列方式，其電子繞射斑具有明顯的五重對稱性，而發現的準晶體這種新的物質型態。

現在知道準晶體具有完全有序的結構，然而又不具有晶體所應有的平移對稱性，所以在小範圍內原子的排列是規則（有序）的，但在大範圍下又像是是不規則（無序）的 (如下圖)。因為這樣特殊的結構讓這種物質性型態有不同於晶體的性質。而因為這種特殊原子排列造成的性質讓物質的行為有更多可能存在的形態，很多相關的物理性質的研究都陸續再進行，發現很多特殊的性質，例如是這樣準晶體的材料可以變得非常硬，或是有特殊的電熱或光電性質。

但是在當時幾乎所有的科學家都拒絕相信這樣的結果，晶體不可能有他說的那樣的排列，即時他當時自己的好朋友也是工作的主管都不能同意在自己的研究團隊上有這樣的結果。這樣新的結果只有他自己相信，相關發表也被拒絕，甚至當時最偉大的化學家與晶體學家鮑林也公開批評他說的東西是無稽之談。不過因為他自己的堅持跟慢慢更多人也觀察到同樣的現象，這種新的物質型態準晶體(Quasicrystals)才被科學界慢慢接受。

下面的影片就今年得主就他自己這個發現的一個表白，說了他自己這一路研究的故事，因為他的經驗，最後他強調，如果你是一個愛好科學的人，請堅持自己的研究結果，要聽別人的意見，可是自然真相的存在與否不是別人的意見能決定的。

2011諾貝爾生物醫學獎得主與樹突細胞! Immune pioneers share Nobel prize for medicine

2011-10-03T20:54:00.006+08:00

今年的諾貝爾生物醫學獎由三位免疫學家獲得，分別是美國的包特勒 (Bruce Beutler)，盧森堡出生的科學家霍夫曼(Jules Hoffmann)與加拿大的史坦曼(Ralph Steinman )。

其中包特勒與霍夫曼因為研究先天免疫系統，發現了先天免疫系統的啟動的基因，合得一半的獎金(七十萬美金)。史坦曼因為研究樹突細胞在免疫系統上的功能而得到另一半獎金。

霍夫曼在1996年發現了在果蠅身上一種稱為Toll的基因，這種基因是啟動先天免疫系統(innate immune system)反應的重要基因，沒有這個基因，果蠅無法測知入侵的細菌感染，而無法與其對抗。而包特勒則在1998年在老鼠身上發現了類Toll 的受體 (Toll-like receptor)。在目前超過10以上的類Toll 的受體在人類的身上被發現。他們的研究說明了先天免疫系統是如何的被啟動。

先天免疫系統是一種較早產生的機體防禦機制。它在植物、真菌、昆蟲和比較原始的多細胞生物中佔有主要的地位。脊椎動物的先天免疫系統的主要功能包括：

1.產生包括細胞因子等多種化學因子將免疫細胞召集到感染或炎症區域。
2.通過激活補體系統來促進清除死亡細胞或抗體-抗原複合物。
3.利用特化的白細胞來識別和消除在器官、組織、血液和淋巴中出現的外來物質。
4.通過抗原呈遞過程激活後天免疫系統。

史坦曼的貢獻是在1973年發現樹突細胞(dendritic cell)，並說明了這種系統是如何扮演溝通先天免疫跟後天免疫這兩個免疫系統的角色。樹突細胞是一種存在於哺乳動物的一種白血球。它存在於血液和暴露於環境中的組織中，如皮膚和鼻子、肺、胃和小腸的上皮組織。作用是調節對當前環境刺激的先天和後天免疫反應，能將抗原處理後展示給免疫系統的其他白細胞，故是一種抗原提示細胞。他們被活化時，會移至淋巴組織中與T細胞與B細胞互相作用，以刺激與控制適當的免疫反應。

下面的影片中的運動細胞即為樹突細胞(dendritic cell)，正吞食黑色素瘤細胞(標定紅色)。

諾貝爾委員會說，這三位得獎人的研究不但讓大家知道了，人體遭到病菌或微生物入侵以後，免疫系統是怎麼啟動的，同時也讓大家瞭解了疾病的機制。由於他們的研究，人類在預防和治療「感染、癌症和發炎」上才有了長足的進步。

分子馬達與氫離子的生物發電瀑布 ATP synthase！

2011-09-29T20:00:00.004+08:00

生物使用ATP做為能量的貨幣，所以任何需要推動的生物化學反應幾乎都有ATP的參與。但是這樣的分子是怎麼樣源源不絕在生物體裡產生？　這問題很久以來一直困擾著科學家，一直要對最近完整的蛋白結晶與分子的動態量測才漸漸都完成，科學家才發現原來大自然一直以一種非常精密又節能的分子耦合運動來完成ATP的合成。下面的影片就是介紹這樣的過程，在細胞裡的葉綠素或是粒線體的內膜上都有跨膜所謂的ATP合成脢分子（ATP synthase），這些分子的作用跟巨觀水力發電機非常像，都是藉著讓某種物質由高能往低能流的時候來擷取能量轉換成其他形式。　在生物體體，因為照光（葉綠體)或是氧化有機物質（粒腺體)會產生高能的電子，這些電子經由膜上的一連串電子傳遞鍊，一個一個把電子往更低能的分子丟，然後利用丟電子所產生的能量差把氫離子打到膜的一邊，這樣一來內膜的兩端就是氫離子的濃度差異，然後只要這些氫離子經由流過ATPase，通過設計好的管道(像是旋轉門) 就可以讓ATPase發生轉動，因為轉動會讓蛋白質變形，所以就像用捏的方式把一個個ATP分子給捏出來了。

風箏氣球發電機! Air rotor system

2011-09-19T20:43:00.003+08:00

風力發電雖然被認為較環保, 不過常常也會對周圍的鳥類生態跟居住品質(產生噪音)產生一定的衝擊. 其實風力發電所需要的就是一個相對風不動的物體處在風中, 讓空氣的的相對運動來產生電力. 這樣的裝置有像是風箏跟氣球這種沒有固定基座而本身可以停在空中的物品也達的到. 影片介紹的就是利用風箏跟汽球的結合, 讓一個有轉動機構的大氣球經由充滿氦氣來漂浮在風中發電, 所發的電再經由纜線送回地面. 雖然單位的發電量比不上固定的風力機組 (目前預定2011年可能出貨的為100KW), 但是這樣的設計也提供了很好的移動性, 可以架設在比較多樣性的地方或是緊急使用, 更重要的或許可藉由調整到合適的位置來對周圍環境較小的衝擊. 或許在未來可以結合像是太陽能發電或是各種機動配置計畫來達到更好的效果.

手擠的Espresso 咖啡! "Handpresso" Mobile Espresso Machine

2011-09-19T20:21:00.001+08:00

有時候即溶咖啡滿足不了一些人的嘴巴, 萃取咖啡Espresso需要高溫高壓像是旅行的時候可能就沒有辦法, 這影片介紹了利用手壓的方式來達到高壓,最高可以到16大氣壓. 打好氣之後只要加入熱水就可以享受香濃的咖啡, 這種產品市面上已經在販賣了, 因為不用接電, 也是另一種省電的選擇.

水貼紙隨身電子儀器! Tattoo could monitor your health

2011-09-04T22:56:00.003+08:00

軟性電子材料因為可以被彎曲摺疊，所以被認為可以廣泛的應用在電子紙或是衣服式可穿戴電子產品上。但是除了這些，其實還有很多種可能的應用方式。這影片介紹利用水貼紙的方式，經由水來溶化高分子包附覆的元件與基質的黏著而改黏於另一基質，把軟性的電子元件晶片貼附在人的身上，這樣一來像是血壓的監測或是血糖的量測等，這些目前需要固定在某個地方量測生理數據都可以藉由這樣的軟性電子元件配合無線模組直接讀取傳送。當不需要的時候也可以輕易移除。目前這樣的設計可以固定附著在身體上兩天，經由不同的黏附物質這樣的時間應該可以依照應用來控制。可以想像的是在未來可以輕易的監視身體不同位置生理條件，像是受傷復原與否，肌肉骨骼的情況，運動的情況，甚至更複雜的疾病訊號等，這種對生理的即時間監控能力會讓很多醫療的方式有革新的可能。期待有很多可能的應用都可以經由這樣的方式來達成。

非平衡軟物質特集: 即將開始的台大課程- 軟物質導論

2011-08-26T23:30:00.002+08:00

對科學教育的緣份除了在這網站介紹有趣的科學研究影片跟演講影片之外, 在下月開始即將要站上講台了, 其實會緊張, 本來第一次應該不要讓人知道最好, 等懂得教了在說. 不過這課程不是標準科目, 即使在台大開這麼多課也沒有定期開, 所以應該只有真的有興趣的朋友會來參加. 所以也不是真的擔心, 猜想對這種陌生的課名跟沒有人知道的內容, 選的人一定是有好的理由, 所以也期待著投入這次課程, 把自己眼中看到的科學故事整理說出來, 希望最後能引導出一段豐盛的學習過程, 讓自己跟一起學習的人都更記得這些有趣的故事.

----------------------------------------------------------
軟物質是泛指物質間作用力小，結構型態與功能會受熱擾動影響的物質，例如膠體粒子，高分子，蛋白質與液晶分子等。了解這類物的特性不僅能加深對生物分子的了解，也有助於發展生物檢測技術與功能性軟物質材料的應用。課程以授課，實例與討論交替進行。

修習課程對象:
生物或物理工程背景，希望了解生物分子與軟物質相關原理與應用議題的大學部學生或研究生。

課程目標
這門課程由熱擾動，膠體粒子，高分子等的基礎的原理介紹開始, 在介紹完基礎物理機制以後，以材料應用上與生物上的實例來說明這些原理怎麼應用到多樣的軟物質上，希望經由結合理論與實際實驗系統來培養對軟物質整體的認識。詳細的內容可分為:

1. 軟物質簡介
2. 布朗運動與熱擾動
3. 膠體系統的平衡性質
4. 膠體系統的動態反應
5. 光子晶體與蛋白質結晶
6. 高分子模型
7. 生物高分子與單分子生物物理
8. 高分子溶液
9. 膠體-高分子系統
10. 非對稱材料與自組裝
11. 細胞膜彈性
12. 軟物質的泳動
13. 固液介面

課程要求
預修:普通物理或普通生物
適度參與討論並完成一有興趣的專題報告

參考書目
Soft Condensed Matter,Jones (2002)
Soft Condensed Matter Physics in Molecular and Cell Biology, Taylor & Francis, (2006)
Polymer Solutions: An Introduction to Physical Properties, John Wiley & Sons, (2002)
Fragile Objects: Soft Matter, Hard Science, and the Thrill of Discovery, Pierre-Gilles de Gennes (1996) 中譯: 固、特、異的軟物質 (天下文化, 1999)

非平衡軟物質特集: 什麼是軟物質

2011-08-20T23:46:00.003+08:00

因為很多朋友詢問什麼是軟物質與非平衡軟物質, 想想其實雖然介紹分類裡的軟凝態物質的影片已經就介紹了非常多, 可以什麼是軟物質並沒有介紹過, 所以特地寫這篇介紹. 因為是本身的研究領域, 所以或許意見強一些, 真的有興趣的朋友請多看看相關研究 :)

軟物質研究是一們比較新的整合性領域, 一般來說軟物質是泛指物質間作用力小, 結構型態與功能會受熱擾動影響的物質, 例如膠體粒子, 高分子, 蛋白質與液晶分子等. 這們學科的發展基礎是這些看似不同的物質, 其實有一貫的性質與了解方式(相對於多樣化的化學性質), 因為某些作用力跟物理機制, 讓所有的軟物質都分享了共通的特性, 一但這類的特性被了解後, 就可以應用到各種看似不同的軟物質上. 所以軟物質研究除了物理本身的科學問題外, 了解這類物的特性也能加深對生物細胞與分子的了解, 可以了解關於生物分子與生物細胞的物理語言, 在應用上也就能幫助發展生物檢測技術或是發展新的材料的應用等等. 另一方面因為了解軟物質的作用常常會應用到軟物質的自組裝或是微觀結構的控制上, 所以很多現在發展的奈米技術裡其實也都是軟物質物理的一部分.　最下面的資訊是一本對軟物質研究有興趣的人很可以看的書的簡介跟目錄,

固、特、異的軟物質 (天下文化, 1999)
Fragile Objects: Soft Matter, Hard Science, and the Thrill of Discovery, Pierre-Gilles de Gennes (1996)

因為這是本身的研究領與, 也許比較偏愛些,　才想做這特集介紹一些小世界的故事, 希望更多有好奇心的朋友可以認識這真的很特別的領域, 因為總有驚喜跟有趣的科學等著, 也真的跟生活還有很多重要的科學問題相關. 這學期也會在台大開一門軟物質的課, 希望能把這些有趣又實用的研究帶給更多人認識. 或許教完會有更多好的故事可以說　:)

-------------------------------------------------------------
引用自博客來　http://www.books.com.tw/exep/prod/booksfile.php?item=0010071756
"
固、特、異的軟物質 (天下文化, 1999)

你知道嗎？固特異先生如何讓橡膠樹汁成為汽車輪胎？消防隊的水柱如何突破極限，拯救高樓的火災？為什麼埃及書記官要在中國墨汁裡加入阿拉伯膠？七彩繽紛的肥皂泡泡竟然也有生、老、病、死！？諾貝爾物理獎得主熱納將以說故事的方式，帶領讀者探尋奇妙的軟物質世界，並激發年輕朋友們的科學熱情與實驗精神，更為青年學子打開一道通往科學研究的大門！

本書作者熱納在得到諾貝爾物理獎之後，經常受邀到各地中學演講，他是個說故事大王，他的演講總是場場爆滿，講題包括介紹他自己的軟物質研究主題、個人研究生涯的轉變歷程、一般科學家的工作以及科學對近代文明的影響。

全書筆調活潑生動，洋溢著青春校園的熱情；內容深入淺出、旁徵博引，充滿了科學大師的理性智慧；再搭配簡明可愛的插畫，更顯平易近人。是一本足以激發年輕人科學熱情與創造力的好書。

目錄
* 導讀軟物質—新世紀跨學科的前沿科學歐陽鐘燦
* 序學校的故事熱納
* 第一部軟物質
o 第一章印第安靴與固特異先生
o 第二章義大利麵
o 第三章無管虹吸與跑得太快的船
o 第四章埃及書記官、阿拉伯膠和中國墨汁
o 第五章液晶與魚群
o 第六章鴨子羽毛和清潔劑
o 第七章肥皂泡與泡沫
o 第八章脆弱的物體
* 第二部研究
o 第一章當個專業研究的科學家
o 第二章發現
o 第三章正當的科學
o 第四章大環境
* 第三部教育
o 第一章教育建言
o 第二章數學帝國主義
o 第三章一點新鮮空氣
o 第四章嶄新的旗幟

非平衡軟物質特集: 世界最小的熱引擎

2011-08-19T19:06:00.003+08:00

工業革命是從對熱與動力的關係開始, 因為發現了怎麼把熱有系統的轉成機械能, 於是熱機開始推動了各種機器, 把人從勞力中解放, 才讓人類的社會進入了一個新的時代. 傳統的熱機基本原理是經由熱機中介質的膨脹收縮, 把能量由熱的流動中擷取能轉換成機械能的部分來使用. 但是這樣的熱流動跟機械能的轉換其實發生在更多地方, 不是只有像引擎那樣的設計才能做到. 其中有一類的運動是因為不均勻加熱而讓物體表面產生流體的運動, 當這樣的效應以微觀層次來看的時候, 只有一個粒子放在流體裡, 溫度梯度讓小粒子開始跟表面的流體有相對堆進, 就會看到所謂的熱泳動現象- 粒子會在溫度梯度中運動 - 這個過程同樣是由熱流來產生機械能.

利用這樣的原理, 影片中設計出一種單邊鍍金的玻璃小球, 大小只有萬分之一公分. 因為照射光之後, 鍍金的那邊會因為吸收光而被加熱 (就像陽光下金屬會很燙一樣), 所以會讓周圍的液體開始往鍍金那方向流動, 粒子自己則往沒有鍍金的方向跑. 利用這種效應, 只要把兩顆這樣的粒子接在一起, 就變成了一個小旋轉引擎, 只要一照光就不停的旋轉. 影片中可以看到旁邊沒有固定的粒子正在做布朗運動, 而被固定住的小馬達 (有一半黑黑的粒子) 也因為布朗運動而不停的前後擺. 當一照光之後, 固定的粒子開始旋轉, 因為熱梯度產生的液體流動也把那些晃動的粒子吹開, 這實驗證實了這樣的效應存在, 只要好好設計也有很大的效果. 這研究雖然設計簡單, 但卻是貨真價實的熱引擎, 或許一些微小機械設計有一天都能基於這樣的熱功原理被做出來. 其實在自然界的生物中, 各種生物分子也不停的消耗能量並轉換成各種分子運動, 或許是細胞骨骼的變動,或許是酵素的催化震動. 也許過不了多久, 熱機的概念跟粒子的非平衡運動就會走到跟生物分子相遇的那天了!

八月紀念特集: 屬於scimage的故事 - 非平衡軟物質目錄

關於城市的定律! Geoffrey West: The surprising math of cities and corporations

2011-08-16T20:41:00.000+08:00

現代人來說, 城市是很多故事的開始, 人因為在城市相遇而互動. 從歷史來看都市化的趨勢一值在進行, 世界上的都市都變的越來越大, 人住在城市的比例也越來越高. 雖然城市提供一個便利的環境, 但是相對的污染與過度的能源消耗問題也伴隨著城市成長. 因此了解城市所遵守的定律成了一門重要的學問.

一般來說定律有兩類, 一類是事物在微觀上怎麼運作, 一類是事物集體上怎麼運作. 這數十年的科學發展已經讓人漸漸知道, 很多有....進入演講

非平衡軟物質特集:細胞骨骼的動態運動

2011-08-10T21:09:00.003+08:00

不只生物個體有骨骼, 在細胞的層次也有各種分子支架來支撐細胞的外型, 也就是所謂的細胞骨骼(cytoskeleton). 不同於一般的支架, 這些細胞骨骼不僅有被動的支撐, 這些分子的組裝動態也直接關係到細胞的運動. 之前有介紹過吃掉煙麴黴孢子的白血球跟角膜細胞的爬行這兩個很有趣的影片, 都是利用這種細胞骨骼的動態變化來達成的. 但是因為細胞骨骼分子都太小, 所以一般的顯微鏡看不出到底發生了什麼事情. 用電子顯微鏡可以看到的, 可是只能看到死的... 所以分子螢光顯微術又派上用場了!

方法是先把一種會跟細胞骨骼結合的蛋白利用基因改造的方式加上一段螢光綠蛋白GFP, 送回要研究的細胞中, 這樣一來, 當有細胞骨骼形成的時候, 這些蛋白會馬上附著上去, 在藍光激發下發出綠光. 但是問題又來了...細胞是一個立體的結構, 有太多的螢光訊號會互相干擾, 所以用一般的螢光顯微鏡去看, 就只會看到一團綠光, 什麼細微的結構的看不到. 影片裡的實驗裝置是利用一道藍光雷射所自行架設的全反射顯微鏡, 把激發的藍光用超過臨界角的角度射入, 所以藍光的激發範圍只有表面的一小層 (消逝波, 可以想像是藍光在全反射時接近表面的漏光). 這樣一來, 只有表面的螢光蛋白可以被激發到. 接著把會爬的基因改造黏菌放入, 就可以欣賞到的即時的細胞骨骼運動狀態了. 影片中一根一根的光還有在細胞邊界不停產生的"腳"就是這些螢光分子所還原的一類細胞骨骼的動態 (F-actin). 影片是即時的影片, 可以看到在一個會運動的細胞中, 分子的組裝就是這麼動態! 這樣基因改造GFP技巧跟光學技巧可以被用在很多研究, 讓以往只能用推測的分子動態即時的顯示出來. 不僅對科學有用,也可以用來觀測很多不同分子對外界刺激或是跟各種藥物的結合與反應.

八月紀念特集: 屬於scimage的故事 - 非平衡軟物質目錄

非平衡軟物質特集: 看見單條DNA與鎖鏈

2011-08-07T15:55:00.007+08:00

物質由原子與分子所組成的概念是近代科學最重要的發展之一, 但是因為分子尺度的大小遠小於光學解晰度, 希望能看到單個分子的運動在二十年前還是奢侈的夢想. 近幾年因為螢光顯微技術的發展, 目前幾乎可以對任何生物分子進行標定, 可以在螢光顯微鏡下看到所標定分子的運動, 也因為這樣, 觀測單分子運動就變成一種新的研究方式, 用來得到一些量測巨觀整體性質所得不到的資訊.

DNA是生命最重要的分子, 由長鏈的核酸分子構成, 雖然DNA的結構資訊已經可以從結晶結構得到, 但是如果能看到單條DNA怎麼運動, 怎麼對外力有所反應(例如流體的剪切力或是電場等)不僅得能到關於DNA分子的資訊, 也可以協助例如發展分離DNA等實際的應用. 下面的影片是一個特殊的嘗試, 希望能看清楚DNA是怎麼運動的.

有一類的螢光染劑在跟DNA分子結合的時候才會發出強烈的螢光, 所以只要在DNA溶液裡加入一點這種染劑, 不需要額外的分離洗淨染劑程序就可以看到DNA分子的螢光影像. 一般的DNA影像因為DNA處在3維的空間, 並不容易觀測, 一些研究人員利用很小的空間來侷限DNA在一個平面或是小通道來研究DNA的動態. 不過那樣的實驗因為要設計容器, 所以並不容易. 在影片中DNA都在一個表面上, 表面有用某些化學處理讓表面帶有正電荷, 因為DNA帶有負電荷, 所以只要表面電荷的強度控制的好, 就可以讓DNA類似附著在表面上可以又還可以活動. 利用這種方式DNA的動態就可以清楚的展示出來. 影片中可以看到DNA分子雖然長, 可是不像繩子而是像鎖鏈一樣. 每一段之間都異常柔軟好像可以獨立運動那樣. 因為水分子的隨機撞擊, DNA這種高分子的布朗運動就變成了這種模樣.

八月紀念特集: 屬於scimage的故事 - 非平衡軟物質目錄

八月紀念特集: 屬於scimage的故事 - 非平衡軟物質

2011-08-04T18:42:00.007+08:00

一直以來在科學影像都是介紹全世界有趣跟創新的研究, 希望用簡單平易的方式讓這些研究被更多對科學有興趣的朋友知道. 但八月開始已經回到台灣, 所以決定做這特集. 一方面希望多些對科學有興趣的朋友知道這有趣的領域, 一方面也是記念自己想過的這些小故事. 接下來一個月的所有的影片都是scimage自己的研究影片, 雖然只是部分的小故事, 不過其實有些是發表在最好的期刊上的. 希望曾經感動過自己的小故事也會被合適的人看到.

影片介紹主題

看見單條DNA與鎖鏈介紹網頁 8/7
細胞骨骼的動態運動介紹網頁 8/10
紅血球的變形與變身術
世上最小的熱引擎介紹網頁 8/19
用光寫出分子牢龍
看見肌動蛋白的晃動
水珠的反彈: 固體與液體之間
量測細胞運動的力與光鑷子
布朗運動有多快
結珠的細胞膜
加熱而結晶的粒子與光晶格

在這先給影片連接, 內容這個月內陸續介紹. 如果有朋友也對非平衡軟物質有興趣, 或許那天會在某個地方相遇的 :)

美麗臉龐與鬼怪臉的轉換錯覺! Illusion turns pretty faces into gargoyles

2011-07-24T18:36:00.000+08:00

好奇的朋友一定自己偷偷做過這樣的實驗, 當盯著一件東西看的時候, 周圍的景象會慢慢轉變, 甚至開始模糊流動. 目前知道人要感覺到正確的視覺資訊必須不停地更新看到的影像,移動視線. 但是其中的機制細節: 實在的光學資訊怎麼在腦中被解重建還有很多不清楚的地方, 也很多研究正在進行, 像是利用分析MRI資訊重建人眼看到的影像等等.. 下面這影片開了人的視覺機制一個玩笑, 到底看到的人是美或是醜只決定看自己的眼光放哪裡. 影片的看法是盯著中間的十字看不要移動眼光, 然後隨著影片的進行, 就會看到特別的東西了! 到底關於眼睛所看到的美與醜的真實存在什麼地方呢 ?

虛擬試衣間! virtual dressing room

2011-07-12T07:01:00.000+08:00

融合虛擬與真實影像常常帶來新的應用. 之前介紹過虛擬化妝模擬器就是一例. 這次的影片是介紹虛擬試衣間. 像是kinect之類的及時動作捕捉技術的成熟, 目前已經有簡單的方案把即時的人體影像轉成電腦立體模型, 這也意味著可以利用電腦的計算能力及時把各種不同的虛擬物件直接跟人體模型互動. 影片中介紹的是可以把想要試穿的衣服皮包被件等直接在電腦裡試穿, 讓一些可能的搭配直接呈現出來, 雖然系統還不完美, 不過接下來幾年一定會改進到更完善. 這樣的技術或許在以後的網路衣物購物上能幫消費者做出更好的購買判斷. 影片中最後也展示了可以模擬穿著衣物滑雪的模樣, 當然同樣類型的虛擬場景也可以利用到像是電視製作或是舞台表演的場合, 這些都是接近成熟的技術了, 之後就等待有創意的朋友來找到更合適的應用跟發揮想像了!

照出事後可對焦的相片: 光場照相術與新相機 ! Lytro Light Field Camera

2011-06-23T19:15:00.008+08:00

雖然照相術已經發明很久了, 但是新的改進仍不停的產生, 例如之前介紹過的超解析度照片可以從低解析度的照片得到高解析度的影像, 立體材質照片可以利用光的散射方式給出大約的材質深度. 自動構圖修正可以讓照片自動變成較專業的構圖等等. 這些改進都是基於對物理的認識或是軟體分析影像的進步. 今天要介紹的光場照相術是一種野心更大的改進技術, 或許能帶動另一種新相機的發展.

一般的攝影利用把感光源件放在像平面, 讓景物能經由鏡頭投影在這平面上來成像. 因為鏡頭有固定的焦距, 所以一張相片只能對應到一個景物的平面(就是所謂的景深範圍, 跟光圈有關). 如果要改變對焦清楚位置,只能經由改變鏡頭位置來達到. 不過理論上一個平面上通過的光一定有所有景深影像的訊息, 不然固定的相機就照不出不同的對焦位置的影像. 相片之所以不能紀錄這所有訊息的原因是因為感光元件只能紀錄在像平面的光強, 而不管每一道光(光子)的來源方向. 所以剛好對焦的就清楚, 沒有對到焦的就散開. 除非移動像平面, 才能讓沒對焦的光又聚合在一起. 光場攝影術的概念是由居禮夫人的指導教授所提出來的, 主要概念就是不只要紀錄光的強度, 對所有光子進入的角度也要紀錄. 只要紀錄了這些資訊, 理論上就可以知道哪些光雖然沒有對到焦可是其實在另外的平面可以成像. 而紀錄入射角度的方式就是在像平面放一塊小透鏡, 然後每個小透境後面有一群的感光元件(CCD像素), 所以不同角度的光進入透鏡以後就會被轉到不同的感光元件上而被紀錄下來. 這樣一來, 照出來的照片就不僅有亮度的資訊, 還有入射光角度的資訊.

所這樣的照出來的特殊相片 (微觀影像如上圖) 只要經過軟體處理就可以合成出各種對焦位置影像. 當然這種技術有缺點也有限制, 就是必須用很多的像素來儲存一個最後像素中所需要的資訊, 所以解析度很差, 最後的像素多寡取決於小透鏡的數目. 不過隨著微鏡片技術跟CCD像素不斷發展, 終於目前快要有可以有商品化的像機產生. 就是下面所介紹的影片 (只有九萬的小透鏡, 有就是大約300x300的解析度). 或許在不久的以後, 像素能慢慢提升到不太差的水準.
相關新聞: 革命性相機先拍照後對焦
效果測試網站: 點滑鼠可以改變焦點　

被音樂感動的生物晶片! Music moves microfluidic drops

2011-06-18T19:14:00.003+08:00

微流體生物晶片被很多人認為是未來醫療檢測或是生物技術的發展趨勢之一, 很多工程上的技術也用來設計不同的生物晶片, 譬如用電驅動的 (之前介紹過的DNA液滴晶片), 壓力驅動的, 超音波驅動的(流場抓細胞)等等. 但是複雜的設計往往限制了實際上的應用. 另一方面, 很多朋友都知道不同水高度的試管因為共振的關係會對不同的聲音有反應, 只要達到共振條件就會把聲音放大, 原理跟所有共振腔的樂器一樣. 現在研究人員利用這樣的原理開始讓生物晶片也可以聽得懂音樂來工作. 首先研究人員設計的不同的共振腔, 然在共振腔後面接上單方向的氣流通過結構( rectifier 如下圖), 然後每個共振腔再接上不同的微流道.

這樣一來, 只要用喇叭發出特定的頻率的聲音, 特定的共振腔就會把聲音的振幅壓力放大, 經過單方向的結構後就會產生單方向的壓力, 這樣的壓力就可以用來堆動在不同管道的水滴的運動. 所以這樣設計出來的晶片上的液體運動就不再需要外加的幫浦來推動, 只要用喇叭放音樂就可以工作了! 下面的影片展示出很多可能的液體操作都可以藉由這樣的方式來達成.

學術文獻

催眠或是科學 ? 軟化身體的魔法!

2011-06-13T20:19:00.003+08:00

柔軟度較高的身體不僅可以增加身體的活動範圍, 減少預防一些運動傷害, 也可以避免下背痛等疾病. 但是現代人容易缺乏運動, 所以關節的柔軟度往往隨著年齡跟生活習慣而下降. 傳統的增加柔軟度的方式不外乎是常常做適當的伸展運動, 但是常常一不小心就忘了. 這影片是日本電視介紹的一種瞬間增加身體柔軟度的方式. 方法很簡單, 只要在太陽穴跟臉頰交替按摩十秒, 就可以讓身體變的柔軟, 影片中實驗的人在身體前彎的測試中都增加了大約五公分的下彎距離. 雖然只是暫時的效應, 到底是一個催眠騙局還是反應著身體某些秘密? 有沒有朋友能解開這背後的秘密呢? 歡迎大家來測試挑戰! 請直接把結果(大約伸長的量或沒有改變) 跟猜測的原因回答在影片介紹的下方即可.

跳起來的水珠! Jumping Water Droplets

2011-06-10T22:12:00.000+08:00

一般的水滴在表面的時候因為表面潤濕的關係, 跟表面的接觸角很小, 常常都是像個半圓形貼在表面上, 一些水珠的動態也因為這種液滴表面的吸附而沒有辦法觀察. 最近因為奈米技術的發展, 可以製造出所謂的超疏水表面, 在這樣的表面上因為有很多空氣的間隙, 水滴幾乎不跟表面吸附, 所以水滴會有大的接觸角, 可以形成完整圓形的水珠. 因為這樣的技術發展, 水滴的動態開始可以在靜止的平面上被研究. 之前科學家在超疏水的表面發現了一個很有趣的現象: 當兩個小水珠融在一起的時後, 融合的水珠會高高的跳起! 現在的物理解釋似乎是當水珠融合的時候表面能降低 (水滴的曲率越大, 表面能越高), 釋放出來的能量轉成整體水珠的震盪而讓水珠跳起. 這現象之前一直沒有被發現到, 雖然很多人都在研究超疏水的表面. 因為這樣的現象只發生在很小的水珠(mm)還有很快的時間尺度上(微秒), 需要高速攝影機配合顯微鏡才容易捕捉到彈跳的瞬間. 很有趣的影片喔!

相關學術文獻

奈米碳管的燃燒熱電波電池！ Thermopower Waves

2011-06-08T20:00:00.006+08:00

怎麼把能源儲存起來跟在需要的時候釋放是能源利用問題的關鍵之一. 如果能有效率地把化學能或是熱能直接轉成電能, 能創造出很多新的可能性(電池的改良或是發電系統的轉變). 之前有介紹過利用溫差來產生電壓, 利用熱電效應的溫差發電機（一般是利用其通電冷卻的效應來做為散熱片), 不過目前的這種熱電半導體元件的效率不高. 另一方面雖然電池可以把化學能轉成電能, 但是電流通常不大, 所儲存的能量也有限. 這影片是介紹一種新發現的燃燒發電方式, 可以直接在燃燒中產生電能.

原理是把燃料填充到奈米碳管中, 然後由一個方向開始燃燒碳管上的燃料. 燃燒的燃燒波會產生高溫, 因為燃燒往單方向進行, 高溫的燃燒波會推動電子往單方向流動. 這樣一來就產生的電壓. 因為是經由快速燃燒把化學能一下都轉成熱能來直接推動電子, 所以有可能可以產生比電池更大的瞬間電流. 而且因為燃料沒有電池條件的限制, 在同樣的體積下能比一般電池儲存更多能量. 目前只在現象研究階段, 在未來如果能有效控制這種效應, 讓能量跟燃燒發電可以持續進行, 或許能創造新的電池或是小的火力發電系統!

學術文獻

小透鏡們的魔術- 由模糊而生的清晰 ! Engraved panel casts image on walls

2011-05-30T19:33:00.007+08:00

家裡有方格玻璃門的朋友都知道, 光通過那種玻璃門會變成像是光斑, 如果再離遠一點就變成均勻的光. 這樣的設計是為要讓光被打亂, 所以外面的人看不到裡面, 可是光又進的去. 不過這樣的模糊特性不是絕對的, 經由數學計算, 其實清晰的影像可以從這樣的光斑來產生. 影片中的小板子上有很多非等向性的小透鏡, 打上光之後, 如果離螢幕很近, 就只會產生光斑, 不過把這小板子慢慢拿遠以後, 照出來的光斑慢慢變成聚合成的美女跟愛因斯坦的影像了( 做影樣展示的好像很喜歡用愛因斯坦, 像之前介紹過的用細菌照相也是!). 這樣的技術是利用把影像的深淺強度用橢圓的高斯分布來展開, 用很多可控制位置的模糊影像來合成清晰影像.最後把對應可以造成光斑的小透鏡做成表面的起伏就完成了. 以往這樣的系統常常是在傅立葉轉換平面, 利用控制光的波前相位分布來達成, 不過那樣的技術需要特殊的調變元件, 也會損失光強. 這影片提出的方式比較直觀跟容易設計, 也有可能大規模利用塑膠材質來達成. 或許可以用在一些特定的照明場合上.

學術文獻

蜂鳥麼喝水? The hummingbird tongue is a fluid trap, not a capillary tube

2011-05-27T23:24:00.003+08:00

動物需要喝水, 不過在不同生物有不同的方式, 之前有介紹過貓用舌頭的挑水凌空喝就是一個很特別的例子. 這影片展示了蜂鳥如何利用特殊的液體陷阱來吸食花蜜. 不同於一般喝水, 吸食花蜜必須深入某個管道才能接觸液體, 以往的假設是以為蜂鳥的舌頭就如同毛細管一樣, 讓液體經由表面張力進入舌頭. 但是最近的研究發現, 其實蜂鳥的舌頭有非常巧妙的設計, 舌頭分成兩半開岔, 上面各有有主要的支撐跟薄膜, 像是竹竿掛了可以捕捉水的網.

當舌頭伸出之後, 舌頭會旋轉張開網, 然後把水補進去網裡, 然後因為表面張力這張補水的網會自動封閉起來, 最後就可以輕鬆把水帶走. 這樣的設計是第一次發現而且補水的過程像是利用表面張力來組裝薄膜, 不需要耗能. 這樣的裝置以後或許可以引導出新的控制液體的方式!

學術文獻

網站改版 110525

2011-05-25T09:25:00.001+08:00

科學影像一開始是設定要介紹科學影片, 所以想說黑色的背景很合適, 比較有看影片氣氛. 不過一直以來也發現這樣配色閱讀不容易, 只是看習慣網站是黑色, 有點感情捨不得改, 就一直拖到現在. 今天開始換成了白色, 字型也稍微放大, 希望能讓各位朋友更容易閱讀. 也希望大家都喜歡新的配色 :)

舞動相位變換波! Pendulum Waves

2011-05-18T16:31:00.003+08:00

自然的樂趣之一就是看著簡單的規則怎麼產生出多彩繽紛的行為. 單擺的擺動是最簡單的運動之一, 理想的擺動週期只跟擺長有關, 較長的擺長的單擺擺動的比較慢. 如果把一群週期不同的單擺放在一起擺動那看起來會是什麼樣呢? 想像中應該就應該還是擺動而已. 但是實際上呢? 這影片把一群有不同擺長的單擺放在一起, 當提高後同時放下, 由側面來觀察這樣的系統會有什麼樣的運動. 影片中可以看出幾種模式, 一開始像是舞龍, 由短的單擺帶領著整體擺動, 然後開始出現交錯線, 好像分成幾群在擺動, 然後變成兩群交叉擺, 接著長的單擺變成領頭擺動的那端, 然後又恢復成同時擺, 接著又重複整個過程! 這些現象其實都是因為相鄰兩個單擺的擺長不同, 所以在擺動一周期後會有相位差, 這樣的相位差會隨著時間變長而變大, 所以開始的類似舞龍擺動是因為長單擺落後短單擺, 然後這樣的落後到週期的的固定比例時, 就會看到幾個單擺處在同樣的相位, 如果前後單擺落後到週期的一半的時候, 就變成兩兩群. 最後就是跑操場一樣, 落後太多的變成領先, 所以舞龍領頭的方向就逆轉了 ! 經由這例子可以看到 , 因為一個簡單的因素, 一群看似簡單的單擺們就可以舞動出各種讓人驚豔的模式!

自製煙圈螺旋空氣炮! Giant Smoke Rings

2011-05-09T06:51:00.005+08:00

空氣炮是小叮噹大長篇不可或缺的道具, 但是現實上怎麼做空氣炮? 做出來的又會是什麼效果? 下面這介紹的影片滿足了大家的想像- 只要在大的垃圾桶開口的一邊利用拉緊的塑膠膜封緊作為鼓膜, 另一邊底部開一個略小的口就完成了. 這樣設計的原理是因為人力很難快速地推動空氣所以利用類似打鼓讓鼓膜震動的方式來做為快速擊發的裝置, 被擊發的空氣在通過底部比較小的口的時候又會再被加速一次. 一次大的震動可以擊發一團空氣, 雖然沒有殺傷力, 不過可以用來打飛一些小東西. 這種裝置另一個特別的特徵是如果加上煙來觀察方便看到擊發的"子彈"的模樣, 可以看到子彈的結構是一個螺旋氣團. 造成這樣一團空氣變成螺旋的原理是因為空氣團在運動的時候中心受的阻力小(因為周圍的分子大家一起動), 而空氣團邊緣的阻力大, 所以中間動的比較快, 周圍動的慢, 周圍的空氣在落後之後又因為中心空氣運動快速移動所造成的空隙被捲到中間. 示意圖如下:

引用: http://amasci.com/wing/smrg4.gif

其實都是很簡單的原理..不過看起來卻是出乎意料的好玩, 有機會一起來做這種玩具給大小朋友一起玩吧 :D

[公告] 網站更新調整-影片介紹與新聞整理

2011-04-28T14:37:00.005+08:00

各位朋友不好意思, 因為目前到德國工作, 目前網路使用非常不方便, 所以需要線上比較花時間的影片介紹可能要先暫停一段時間了(四月底到八月初). 這段時間科學新聞整理會繼續進行, 雖然都不是真的專業的報導, 不過當作刺激想法的材料應該是不錯的, 也方便整理搜尋, 歡迎各位朋友到新聞首頁 "科學影像scimage 新聞" 去看或是利用Facebook訂閱.

下次回台灣的時候, 科學影像會開始有自己的實驗室跟開始讀書會. 期待以後跟各位朋友一起建立更好的科學學習環境 @_@

開放實驗室的構想

2011-04-18T15:54:00.000+08:00

一直以來對科學或是研究的感覺其實就如同生活的其他事情一樣, 像是做菜, 像是做手工藝, 又或是像看書看電影後的心得. 雖然很多不同學科的專門知識設下了形式上的阻礙, 不過其實大部分的科學與科技只要合適地表達, 都是一般人可以理解體會, 甚至可以加以創新的. 傳達這樣的想法一直是simage在科學影像介紹不同的研究最重要的目的, 也真心希望這樣的想法有傳達到來看這網站的朋友.

另一方面除了個人的感受以外, 科學的好處是科學是一個共通的領域, 真相只有一個, 只要有心的人都可以經由合適的方式去慢慢認識, 然後經由分享這些知識去增加社會上更多人對自然的認識來改善或是創造更好社會. 參與的人暨滿足了好奇心, 又幫助社會變的更好. 雖然這樣, 但是實際上研究環境常常伴隨著很多目的, 責任以及時空條件, 譬如要拿學位, 譬如要找工作, 譬如要爭取經費等等, 常常讓原本是開心又充滿善意的的過程變成無味, 又或是讓伴隨著的目的大過分享理解事情這本身的價值. 在追求可以被評鑑結果下讓科學研究變質.

一直相信總有更好的方式可以讓更多人參與分享科學創造的過程, 讓有心的朋友都可以在某種程度的範圍內安心且愉快的參與科學研究. 而"開放實驗室"就是這樣想法下有的構想, 希望能讓知識分享, 研究, 創新這樣的過程可以在公開的環境下進行, 提供合適的條件讓讓合適的人參與. 詳細的方式還沒有規劃好, 只是因為接下來生活會有不少變動, 也一直在構想以後該怎麼做, 所以先把有這想法寫出來提醒自己. 當然這過程也需要很多朋友的協助, 期待有一天在某個研究上scimage能跟各位朋友相遇...

iPad上的新3D互動技術 ! Head Tracking for iPad: Glasses-Free 3D Display

2011-04-15T17:02:00.000+08:00

腦用很多種不同的資訊來判斷一個物體或是影像是不是立體的, 比較知道的兩眼視差, 影像立體線索跟影像隨觀看位置角度改變這三種方式. 其中影像隨觀看位置角度改變這種方式除了立體感覺跟不需要眼鏡以外, 更重要是的能跟使用者的位置互動而呈現不同的資訊, 有機會提供更多互動跟資訊的呈現方式. 以往這種方式在電視或是電影不能使用是因為同時有多個使用者, 所以無法實用, 但是在iPad這種個人化的裝置上就很合適. 這種方式最重要的是判斷使用者眼睛所在的位置跟角度, 再依據位置來改變呈現的視點. 因為現在的裝置上都有內建攝影機, 只要簡單的處理要及時得到眼睛位置的資訊並不困難. 這影片就是利用這種方式在iPad上呈現的例子. 因為相關的技術都已經成熟了, 應該過不了多久在有同樣配備的手持裝置上都可以看到類似的應用!

人造海鷗! Ultra-realistic bionic bird

2011-04-12T22:53:00.002+08:00

如果看過海鷗的飛翔, 一定會為了牠們可以輕易的在空中停留飛翔讚嘆. 那樣的飛行幾乎不費力. 現在有公司把海鷗的飛行能力帶到人造的鳥類機器人上了. 利用仿海鷗外型跟傳動方式, 在飛行的時候能後像海鷗一樣改變翅膀的取向, 讓氣流產生非對稱性的流動,也加上利用大的尾翼來穩定控方向, 同時因為大的活動翅膀, 也更能利用周圍的氣流來滑行. 這樣栩栩如生的人造海鷗模擬生物的航空設計, 因為更能利用氣流跟自然演化出的流線設計, 或許有一天可以發揮更多傳統固定機翅跟螺旋槳所達不到的效率.

黏土電子玩具! AnnMarie Thomas: Hands-on science with squishy circuits

2011-04-10T20:55:00.002+08:00

雖然這時代是電子學時代, 不過大部分的朋友可能除了小時後的燈泡實驗就沒有創造過自己的電路還是裝置了. 簡單的電路除了主動元件像是LED或是馬達等以外, 主要是電阻跟電線的接合, 不過因為需要焊接或是使用麵包板, 對一般人來說並不方便. 這影片介紹了怎麼利用黏土來做電路的方式. 黏土其實是一些固體跟液體的混合,可以做的材料其實在廚房都找的到, 只要控制成分像是鹽或糖比例就可以控制做出來黏土的導電度. 因為黏土的特性很容易跟任何疊合或是相接, 所以簡單的把一些主動元件插在不同黏土的堆疊上就可以創造出不同的電阻與線路接合的電子裝置. 雖然是簡單的應用, 不過讓電路創造過程可以在自己的手上實現是很難取代的體會, 尤其是讓小朋友體會這種創造的樂趣. 有興趣的朋友可以試看看喔!

教學網站

介電彈性體的軟馬達! dielectric elastomer actuator creates rotary motion

2011-04-10T04:37:00.000+08:00

一般的馬達是利用電磁線圈感應的方式把能量換成動能, 但是因為複雜的結構以及金屬構造的限制, 在有些地方, 例如單純的肌肉狀伸縮, 生物相容, 不需要潤滑或是更想做的更微小化上會受限制. 很多的研究在尋找更簡單把電轉換成運動的方式. 這影片介紹利用介電彈性體(dielectric elastomer)來作為旋轉馬達. 在白色高分子膜的兩邊有可變形的碳電極, 當有外加電壓的時候, 因為加在電極上的電壓會造成電荷累積,讓兩的電極相吸, 然後介電彈性體經兩側電荷的壓縮而伸長. 只要幾組不同的伸縮膜就可以造成有方向性的旋轉收縮來造成轉動(這影片的設計是利用像是機械手錶的單方向上彈簧,ratcheting, 的方式). 這樣的高分子經由電而產生變形的技術還被用在很多的地方, 例如直接做成人工肌肉, 微流體晶片上的驅動裝置或是手機上觸控螢幕的觸覺回饋膜等等.

無阻力的超流體! Superfluid helium

2011-04-05T22:46:00.002+08:00

當用湯匙攪動咖啡的時候, 可以看到咖啡隨著湯匙周圍流動. 在描述液體運動上, 液體總有一層吸附在固體上, 然後吸附在表面上的液體分子一個拉一個外圍分子, 把湯匙傳來的動量由表面傳出去. 這種一個拉一個的強度就是所謂的黏度. 那如果黏度消失了, 液體會變成什麼模樣呢? 其實這樣的液體很久以前就被發現了, 稱為超流體. 這影片就是介紹當冷卻氦到一定程度的時候, 就會讓液態氦變成超流體. 一開始瓶中液態氦不停的蒸發變成氣泡, 一邊蒸發一邊也帶走熱量而讓剩下的液體變得更冷, 然後冷卻到一定的程度,液態氦就整個安靜下來, 變成超流體, 這時候有非常好的導熱性跟失去黏性. 因為沒有黏度, 所以當可以吸附表面的時候, 這些超流體就一點都沒有阻礙的爬上表面,(不需要帶著其他的分子拖油瓶), 所以裝到一個燒杯裡, 這種沒有黏度液體就會自己跑出來, 如果給個管子揷到這種液體裡, 在合適的條件下, 這種液體就會自己變成噴泉從管子跳出來.

---------
介紹的超流體裡面其實留了一個小謎題, 影片裡除了氦會自己漏出來以外, 還出現了噴泉, 似乎違反了能量守恆.. 這噴泉的現象是故意留給看影片的朋友的小謎題, 果然有朋友發現了 @_@, 有沒有朋友能說明這謎題呢?

一起DIY 神奇不沾鏟!

2011-04-03T21:17:00.004+08:00

凝膠狀物體的搬送轉移在食品工業上有很多可能的應用(麵糊, 醬..), 但是因為凝膠狀物體有類似液體的性質,不能承受剪應力, 所以常常在搬送轉移中因為剪應力而變形.這樣限制了食品可能的製造方式, 如果能消除剪應力破壞, 就可能做出更多複雜的產品. 這影片介紹利用滑動的介面來消除剪應力方式所開發出來的裝置.比起一般的鏟子, 這種新開發出的鏟子在移動時, 表面會自行滑動, 讓本來應該發生在凝狀物體跟鏟子間的剪應力變成表面滑動膜跟鏟子的相對運動. 這樣一來剪力破壞就不會發生, 當然影片中市售裝置上同時做了類似不沾鍋的表面處理, 讓轉移的過程更平順少了表面的吸附. 不過其實這樣的機制大家可以在家裡自己實驗, 每個人都可以做出這樣的不沾鏟. 先在一個盤子上滴上醬油膏或是番茄醬, 然後把信用卡裝到塑膠袋裡, 然後一邊推信用卡一邊拉塑膠袋把醬給鏟起來(推動速率等於拉動速率才能消除剪應力喔!) 反著動作就可以把醬放回去.

試試看吧, 每個人都可以做出類似功能的不沾鏟喔!

紅外彩色夜視攝影! Color Night Vision Camera

2011-03-27T22:53:00.003+08:00

夜視功能不管在軍事用途, 保全用途或是生態研究上都是很好的工具, 其中一類的夜視功能是經由發射不可見的紅外光, 再經由對紅外線敏感的偵測器接收反射的紅外光強度來辨識物體. 但是利用這種方式的夜視功能常常只能表現亮度的深淺, 如同單色的攝影機. 而在真正的視覺辨識上, 顏色這重要的辨識資訊無法被傳達. 一般看到的物體顏色, 是由物體表面對不同波長的光的吸收跟反射來決定, 同樣的概念也可以用在紅外線照明上-不同顏色的物體對紅外線的波段也有不同程度的反射與吸收. 所以只要分析反射的紅外光的強度跟波長頻譜就有可能去反算物體表面的顏色, 所以可以利用紅外線照明給出物體的彩色資訊. 這樣的技術可以幫助在黑暗的環境中辨識不同的物體, 應該會在生態研究上, 或其他傳統用的到夜試功能的場合發揮作用.

搖晃相分離迪士尼的土壤液化!

2011-03-22T23:18:00.002+08:00

地震中常常會看到報導土壤液化讓房屋建築塌陷, 這次日本的地震也在東京迪士尼樂園也發生一樣的事情, 那為什麼地震會讓固體的土地變成像是流體呢? 土壤是由固體, 空氣跟水所組成的空隙結構, 所以局部這三種東西的比例結構就控制土壤的力學特性. 這影片是介紹搖晃怎麼改變這三者的比例, 把水從比底部帶到土壤的表面, 讓表面的土壤失去承受應力的能力. 實驗是先把大量含水的沙舖好以後, 再加上乾的沙, 在沒有搖晃下, 水會穩定的在下方, 所以表面的乾的沙可以承載模型屋, 當開始搖晃以後, 下部的水因為搖晃引起的壓力而開始跑到表面, 讓表面的含水增加最後變成流體, 然後房屋就陷下去了. 這種經由搖晃而改變局部組成的方式, 就是土壤液化的原因了.

天空的秘密:夜光雲之歌! Noctilucent cloud

2011-03-18T22:55:00.005+08:00

當看著天空, 不只有很遠的星星跟很近的雲, 在高緯度的剛入晚的時候有機會看到一種在高空(80公里左右)流動,而且會發光的圖案, 被稱為夜光雲(Noctilucent cloud). 對於這種'雲'人們的認識還很有限, 因為位置遠高於一般的雲, 所以一定不是小水珠, 現在一個說法是那些光是由漂浮的小冰晶反是陽光所造成的. 但是這些小冰晶怎麼形成? 為什麼流動? 怎麼偷偷跑去到平流層以上? (搭飛機的都知道, 對流層(10-15km)以上幾乎就是空礦的天空, 沒有雲了) 都還是迷團. 這影片是一首NASA錄的歌, 他們發射了一個衛星專門要去觀察這種現象, 是一首很好聽的歌. 因為這顆衛星, 目前已經確定那些發光的東西確實是由水分子組成, 然後會在地球尺度有週期性的波動. 然後在局部的小尺度上會因為由重力引起的波動而消失. 最近的研究也發現因為這種現象本來在較低緯度少見, 可是現在越來越容易在比較低緯度的地方觀察到, 所以被認為是地球大氣系統開始變化的一個指標, 或許他們的出現跟溫室效應有關. 很好聽的歌, 同時可以看著這些神奇的雲, 如果有朋友都可以全部聽懂歌詞, 很歡迎回覆上來喔!(小機器人只能聽懂部分....)

把太陽能帶著走! Retractable Mobile Solar Power System

2011-03-15T21:45:00.009+08:00

太陽能發電除了環保的優勢以外, 另一個重點就是哪裡有太陽哪裡就有電源, 這在緊急或是旅行時都很有用. 但是傳統的太陽能面板因為體積重量的關係並不合適隨身攜帶. 目前很多的研究在發展軟性的太陽能面板, 讓面板可以高度摺疊以縮小體積. 這影片介紹了利用投影螢幕的收縮螢幕來作為太陽能面板. 利用非晶形的矽的可彎曲性一方面方便攜帶, 一方面又可提供夠大的體積, 整個帶太陽能電池包含內部的充電電池重約三公斤, 面板本身可以提供16W的功率, 足夠小電腦的使用 (加上內建的充電電池會讓使用更有彈性). 其實類似的技術不停地在發展, 像是可以發電的太陽能纖維或是塑膠面板. 或許在不久就會有可以發電的衣服了. 影片下方式目前發展不同太陽能面板的效率,每種材料都有優缺點, 影片介紹的是用綠色空心圈.

相關報導(科學報導資料庫測試)

福島核電廠爆發與海水冷卻的挑戰!

2011-03-12T21:04:00.007+08:00

核能是目前主要的發電方式之一, 因為火力發電面臨二氧化碳排出問題與再生能源尚未能大量供電, 目前又開始被思考是否應繼續發展核能. 因為核能事故的風險評估有不同的算法, 昨日地震給了核能電廠一個最嚴重的自然考驗測試- 在像日本有自有技術且充分準備防災國家, 有沒有辦法讓核能電廠不造成環境的傷害. 目前沸水式的反應爐所面臨的一個問題是在冷卻系統出問題時, 會發生爐心鎔化, 最後引發核能物質的外洩日本的福島核電廠的反應爐在昨日地震就面臨到這樣的問題. 因地震加上海嘯, 冷卻系統斷電後開始異常,冷卻水無法持續供應給反應爐. 內部溫度開始升高且伴隨著水蒸氣壓力升高. 因為高溫, 在一千度以上, 爐心的燃料棒開始與與水作用產生氫氣 (鋯-水反應). 在3/12日下午2點半左右因為大量的氫氣在Layer3 -Layer2 之(一號機的構造如下圖) 間發生爆炸 (影片). 索幸目前根據日本政府消息Layer 1,2 並無破損. 無大量放射物質外洩. 但是目前爐心的溫度已達兩千多度 (3/12.21:00), 慢慢接近爐心容器融燬的溫度. 一但融燬發生, 爐心的放射性物質就可能有機會外洩. 目前日本計畫直接引海水來冷卻. 結果應該這一兩天就會知道了. 希望這樣的事故能喚醒人更多關於核電的安全問題的注意.

海嘯與波浪的不同: 50公分海嘯的威力!

2011-03-11T16:48:00.003+08:00

海嘯是由地殼變動所引起的水體運動, 與一般波浪最大的不同是這樣的運動有很長的波長, 也就是說一般的浪可能高50公分厚度也是兩三公尺而已, 通過物體的時間只有一兩秒, 但是海嘯同樣的高度50公分, 厚度卻可以到達上百公里, 經過時間可以長達一個小時. 所以海嘯不是大家所熟悉的波浪, 而是像岩漿不停湧入的厚水體. 其中所蘊含的能量跟一般的波浪有非常大的差異. 這影片介紹了人在面對50公分的海嘯會發生的事情. 跟一般的波浪不同, 人不能對抗整體流動而來水體, 就算是大石頭或是車體都會被吞沒. 另外海嘯的運動方向跟襲擊的時機在局部也很難預測, 因為在海岸有不同的固體邊界條件, 局部會產生比平均更大高度的厚水波. 所以面對即使50公分的海嘯, 最好的方式還是遠離海邊. 別因為不理解而輕忽自然的威力.

龍捲除煙術! removes cigarette smoke using artificial vortex

2011-03-09T21:36:00.002+08:00

之前介紹過火龍捲實驗, 可以利用旋轉外罩網來增加空氣的旋度, 讓上升的氣流跟火焰變成火龍捲, 增加燃燒的效率. 其實類似的機制也可以用在吸煙區的除煙室的設計上. 在這影片中除煙室中央有一個空氣吸入口, 而除煙室周圍有一些空氣簾, 然後空氣簾都朝同的順時針方向排氣來製造有旋度的空氣. 當這樣有旋度的空氣被中心的空氣吸入口集中到中心的以後, 就會產生龍捲的煙柱, 讓煙很集中的快速被吸走. 因為有龍捲的幫助, 香菸的煙就更不會擴散到這區域以外的地方而且排除的效率更好. 同樣的設計也可以用在廚房排油煙間的或是需要控制氣流流動跟需要除塵的地方(生物實驗室, 無塵室等等) 所以同樣的原理雖然在火龍捲上可能會造成火災的蔓延, 不過了解原理也會讓更多可能的應用被實現!

創造人為與自然融合的循環 Using nature's genius in architecture

2011-03-07T23:07:00.006+08:00

人為利用資訊跟自然使用資源最大的不同就是人為的利用常常以破壞來換取當下想要的結果, 比起自然幾乎每種物質都被充分使用, 人為的利用常常是破壞性的. 不論是誰都知道用目前的方式下去, 地球負擔不起人類的存在, 再生性的利用是資源跟環境是以後人一定要走的路. 但是常常有人懷疑在大的尺度上, 資源再生利用的方式真的存在嘛? 這演講展示了很多很有創造力的嘗試, 希望把自然循環的精神加入到大尺度的建築上. 其實人類從自然中可以學習到很多技術, 裡面一個很好的例子就是模仿甲蟲從空氣中讓水珠凝結的本事, 設立海水蒸發溫室, 一方面利用海風吹海水蒸發, 的引起的內部溫度下降跟溼度增加, 一來內部可以養植物, 淡水自動凝結後就有多的水分的改變週遭沙漠化的環境. 只是一個建築就開始改變周圍沙漠化的生態. 所以並不是所有的人為技術都代表破壞, 而是要看這樣的技術怎麼跟自然的循環結合.

細菌的終極細菌殺手- 蛭弧菌! Bdellovibrio attacking E.coli

2011-03-04T22:22:00.002+08:00

在抗生素發現以前, 細菌感染是死亡一個很大的原因, 現在雖然有了不同的抗生素, 但是因為廣泛使用的結果, 越來越多的病菌開始可以對抗抗生素,變成了所謂的"超級細菌". 不過細菌也屬於自然生態的一部分, 所以除了他可以去入侵別人以外, 可以入侵細菌的生物也是存在的, 就是這影片介紹的蛭弧菌(Bdellovibrio). 這種細菌只有單根鞭毛, 可以利用轉動鞭毛做超快速度的游泳 . 在遇到要入侵的細菌的時候, 可以利用高速的鞭毛轉動, 把細菌的細胞壁鑽開進入細胞. 進入以後這樣這影片所看到的, 影片中綠色螢光標定的大腸桿菌, 小黑條就是蛭弧菌. 蛭弧菌會在大腸桿菌內慢慢長大把細菌內部吃光, 然後分裂成更多小蛭弧菌把大腸菌裂解掉, 然後再去找其他的細菌來吃. 因為這種細菌也長久的跟著他的"食物"(其他細菌)演化, 所以漸漸的把自己變成這麼特殊的細菌殺手. 很多有害的細菌像是綠膿桿菌或是沙門桿菌都可以被這種細菌吃掉,加上這種菌不會攻擊人細胞, 所以有一些科學家希望發展這種對付細菌的生物武器來彌補抗生素可能開始失效的情況, 做細菌級的生物防治!

與孫季逑書洪亮吉

2011-03-03T13:53:00.000+08:00

每覽子桓之論，「日月逝于上，體貌衰於下，忽然與萬物遷化」；及長沙所述，「佚遊荒醉，生無益于時，死無聞于後，是自棄也」；感此數語，掩卷而悲，並日而學。又傭力之暇，餘晷尚富，疏野之質，本乏知交。雞膠膠則隨暗影以披衣，燭就跋則攜素冊以到枕；衣上落虱，多而不嫌；凝塵浮冠，日以積寸。非門外入刺，巷側過車，不知所處在京邑之內，所居介公卿之間也。

　　夫人之智力有限，今世之所謂名士，或縣心于貴勢，或役志于高名；在人者未來，在己者已失。又或放情于博弈之趣，畢命于花鳥之妍；勞瘁既同，歲月共盡，若此皆巧者之失也。

無重力沸騰中的泡泡! Boiling Bubbles are Cool in Space

2011-03-02T22:01:00.004+08:00

(泡泡總有說不完的故事 :P) 相變熱傳, 比起導熱或是對流, 是一種很有效率的散熱方式. 當液體在熱面吸熱後變成氣體後, 經由氣體的輸送, 快速把熱傳走. 這樣機制可以在不同地方看到, 像是屋頂洒水或是電腦的導熱管上. 當然廚房的湯鍋也是一個例子, 當底部夠熱開始冒泡泡的同時, 這些泡泡帶的熱可以經由泡泡快速的上升而傳給整鍋湯. 但是這樣的過程在太空也行的通嗎? NASA的研究人員在STS-133 太空站開始研究這樣的泡泡沸騰. 影片中左側是在一般的重力下, 右側是在太空站很微小的重力下的泡泡沸騰, 當開始沸騰起泡以後, 左側的泡泡很快的因為浮力的脫離了底面, 所以產生一連串的小氣泡流. 但是在右側的泡泡因為沒有重力所帶來的浮力, 不會往上升, 所以小泡泡不停的融合成大泡泡. 這樣的差異讓傳統在重力下設計的導熱管變的較沒有效率, 詳細分析這樣的過程的機制會有助於開發新的散熱機構, 讓人在太空上找到更合適的散熱方式來發展不同需要高度散熱的應用. (等發展出來就又有新的泡泡故事可以說了!)

這影片要謝謝Bill Chang提供
他的介紹可以看 http://scimage-news.blogspot.com/2011/03/sts-133.html

泡泡生泡泡! Bubble replicates

2011-02-28T20:30:00.001+08:00

海邊的海浪或是下雨的水面可以看到很多小泡泡.這些小泡泡其實也有故事可以說... 以前就知道跟泡泡一個有趣的現象就是水面泡泡破滅的同時, 會發生像水滴滴入水的類似反應- 會有小水珠在泡泡破滅的中心上向彈射. 有人就推測當這樣彈出的小水滴如果夠小時, 就可以變成大氣中浮游的粒子, 當大氣中有很多這樣的粒子之後, 就會開始影響大氣的反射, 造成氣候的效應等. 這影片是慢動作展出水面泡泡破滅的過程其實也有很多次級的小泡泡產生. 在影片一開始的大泡泡破了以後, 因為塌下的水膜會包住空氣,然後會產生一圈小泡泡, 而這些小泡泡破滅的同時, 就會向上射出更小的水滴, 研究人員推測大泡泡可以產生小泡泡, 然後小泡泡射出小水滴, 這樣過程可以大大放大泡泡破滅產生水滴的過程.這樣的過程雖然不確定重要, 不過或許可以讓泡泡跟大氣中浮游水滴濃度的推論多增加一點可信度.

線條的模仿與演化! A Sequence of Lines Traced by 500 Individuals

2011-02-25T22:25:00.001+08:00

除了物理的定律以外, 在自然界甚至人文社會中最重要的機制就是演化, 從生物到文字, 社會觀念甚至流行都看的到. 演化最重要的兩個內在因素就是模仿跟不精確的模仿. 當一個物體一次一次的被模仿而每次的模仿都稍微失去一點訊息, 這樣的模仿最後就變成新的物體, 獲得意想不到的特性. 這影片是利用一個簡單的例子來展示這樣的概念. 一個藝術家先在軟體畫下一條直線, 然後要求其他人模仿他的所畫的線,再次描繪, 然後讓這樣的過程持續了五百次. 結果顯示一條直線很快就失去'直線'的特性, 在經過幾次以後甚至開始斷裂, 開始有了自己的特性. 雖然只是很簡單的例子, 不過卻很能展示出演化與不停不停不精確模仿的特性. 在現實上,流行是人類大規模的不停重複模仿, 所以下次看到很多流行的樣式時或許更能想像其中的來源.

休息公告 (2.10-2.25)

2011-02-10T05:47:00.000+08:00

因為接下來兩個星期網路使用會不方便, 所以影片介紹會暫時停一下. 謝謝各位朋友, 祝福大家都有快樂的情人節跟元宵節 @_@!

互相救援的螞蟻 ! Ants engaging in rescue behaviors

2011-02-08T20:07:00.001+08:00

螞蟻是一種高度社會化的昆蟲, 一般已經知道牠們是利用氣味的化學訊號來交流溝通, 但是這樣的氣味訊號能傳達多少訊息跟多複雜的活動都還正在研究. 這個影片是研究人員把一隻螞蟻稍微黏在尼龍板上, 然後用沙子掩埋起來. 接著放入同群跟不同群的螞蟻下去, 看看會怎麼樣. 研究人員發現, 螞蟻間會互相援救! 會先慢慢把困住的螞蟻挖出來, 然後把被粘住的部分咬開...但是研究發現只有同個蟻后生出來的會互相幫忙! 如果受困的是同種但是不同族群的螞蟻救援活動並不會發生. 經研這樣複雜的活動跟選擇性行為, 研究人員發現螞蟻氣味能傳遞的訊息真的非常豐富, 一方面知道道誰該被救, 該怎麼救, 一方面還有互相辨識親緣的機制!

相關學術文獻

購物車到都市摺疊車! City Car

2011-02-06T23:08:00.003+08:00

因為人口集中在都市, 交通問題常常限制了都市的發展型態. 在一些場合汽車比起大眾運輸工具仍然有不可取代的優勢. 這影片介紹一種新的汽車設計方式, 主要的概念來自於購物在商場的購物車, 購物車一方面可以有大的容量,一方面也可以靈活運動跟被堆疊, 而這兩種特性都是目前汽車所需要的. 影片介紹的設計重點有兩項, 一項是針對輪胎傳動轉動方式的改進, 就如同很多購物車的輪子都設計的可以朝多方向轉動一樣, 汽車輪胎一但可以那樣轉動, 很多複雜的停車問題都可解決. 另一項設計是車身可以收縮, 讓停車的時候佔有的面積可以縮小. 當然一些額外的設計像是用使用電力而非汽油, 使用搖桿而非方向盤還有未來跟資訊系統的結合等. 應該還有很多更好的設計汽車的方式等著被創造出來.

代謝對比放射性乳癌偵測- 微小化固態元件的功用! Deborah Rhodes: A tool that finds 3x more breast tumors

2011-02-06T10:13:00.002+08:00

乳癌的早期發現跟生存率非常有關, 如果能在1cm以下發現有九成的存活率, 但是如果到了兩三公分,只剩下大約一半的存活率. 現在的偵測一般除了觸摸檢測外, 就是利用超音波或是X-ray. 但是這些檢測技術都難以正確判斷腫瘤的發生, 尤其是在早期的時候. 以乳房x光為例, 只有不到1/4 的機會能被發現. 其中一個很重要的原因就是x 光是利用電子密度來判別組織, 但是在乳房有緻密的乳腺組織, 這些組織在x光下常常不容易跟腫瘤做判別. 只有在女性年長以後這些組織可能減少讓x光檢測的正確性增加. 這演講介紹了一種新的偵測方式, 一方面利用特定的標定的放射性分子容易被腫瘤細胞吸收, 這樣一來腫瘤的組織跟一般的細胞組織的對比就大大的增加. 然後是革新放射線的偵測元件, 利用微小化的固態偵測...進入演講

把聲音變成子彈! Bullets of Sound

2011-02-04T21:31:00.001+08:00

聲音的機械波震動除了一般動物用來溝通以外, 在很多地方也很有用途, 像是敲敲西瓜就知道西瓜的好壞, 敲敲橋樑鋼骨就知道哪有裂縫, 用超音波照照孕婦就可以看到未出生的小baby. 除了這些偵測功能外, 如果能夠對聲音的震動聚焦, 把震動的能量聚集在一點, 就像透鏡聚光一樣, 就能做像是直接在體外把癌症腫瘤加熱移除的工作, 既不用開刀也沒有輻射. 不同於光線因為波長很短, 所以只要控制巨觀的折射率分布(利用透鏡的形狀), 就可以利用直線光的偏折近似來設計光學儀器. 機械波的波長很長, 所以相關的波動計算都必須直接處理近場的彈性微分方程, 在實際設計上也非常困難. 現在科學家利用一群小鋼珠開始來設計這種基機械波的透鏡, 用來聚焦震動. 就像在一連串的小剛球串前, 只要敲一下最前面的, 最後面的就會跳出來, 機械波在剛球間的傳播很有效率, 也很容易利用改變球的大小或是鎖地緊不緊來控制剛球的彈性反應. 研究人員利用這樣的性質, 把一整面設計的好的小剛球陣列作為聲音聚焦的裝置. 配合上目前有限元素的彈性模擬計算, 就可以把震動準確集中在某一個地方. 以後除了用來做體內手術以外, 這樣的技術也一樣可以用在超音波上, 或許能讓影像更為清晰.

水充電電池的謊言- 液體介質開關電池!

2011-01-31T12:54:00.005+08:00

電池雖然有很多種形式, 但是基本的原理都是把氧化還原的的化學反應的的這一對半反應拆開, 利用電子的流動趨勢來對外作功. 不管是燃料電池, 鋰電池, 馬鈴薯電池或是一般的乾電池都是這樣的原理. 但是目前有一類的電池利用加入液體或是濕氣, 巧妙的控制氧化還原的通導開關, 然後稱為水電池. 其實這類的電池中, 水不能帶來能量, 因為水已經是氫的氧化態, 不可能再經由氧化來放出能量. 原理上來說這類的電池不是利用水來充電或是發電, 只是加入水讓電路可以導通. 但是往往廠商或是媒體在用水發電或是用水充電的環保技術宣傳下, 許多消費者都會被誤導. 然後選擇這種可能沒有效益的電池. 這類技術有用的形式是利用液體開關來控制自放電, 讓化學反應只要需要的時候進行來產生電力, 減少不工作時自放電的耗損或是可以長期儲存. 目前有利用電壓控制液體的表面張力來控制液體的浸潤特性來完成. 下面這影片就是利用奈米結構的特殊設計來完成. 這樣的設計才是以水或液體作為電池開關的的效益. 下次如果在看到有廠商以水充電作為電池的廣告, 最少可以知道的是這樣的宣傳裡一定包含了不誠實的意圖.
相關學術文獻

資訊的轉換-機器人互動脫口秀! Heather Knight: Silicon-based comedy

2011-01-30T23:14:00.004+08:00

傳統的媒體有兩種形式,一種是像是電視或電影, 資料是主動放出, 而人是被動的跟隨接收訊息. 另一種則像是書或是圖畫, 材料是被動存在, 而人需要主動去接觸感受. 但是隨著技術的發展, 越來越多的技術開始讓資料的形式可以在這種兩之間轉換. 主動資料的訊息可以自動的以被動的方式被截取跟閱讀, 如同google開發的自動字幕技術. 另一方面被動的資料也可以自動轉成主動的形式, 像是文章的自動發音或是正在發展的利用文本來自動產生演出內容. 除了主動跟互動的轉變以外, 對以環境的回饋來自動調整內容也是一個重要的發展的方向. 目前發展的技術目標跟十幾年前所謂互動媒體最大的不同是不需要先安排好的媒體內容,　而是發展一套對所以資料都可以進行處理的架構.　希望在未來只要給定一段資訊, 這資訊本身就會產生最合適的表達方式跟被傳播者互動.然而這其中還是有缺失的環節, 那就是....進入演講

手槍蝦的閃光音爆槍! Pistol Shrimp sonic weapon

2011-01-28T22:05:00.004+08:00

產生光有很多種方式, 不過在生物上大約就是螢光跟磷光, 一般常見像是燃燒利用電漿離子發光的機會幾乎沒有. 不過這樣的現象在幾年前被一種特殊的生物打破了, 他就是手槍蝦. 他的補食方式是利用先施力在螯的彈性組織上儲存彈力, 然後一下子放出,讓螯口閉合, 在這同時可以射出一條水柱. 在流體中, 當速度很快的時候, 局部的壓力就會變小, 因為壓力變小, 局部就會有氣泡因為壓力太小而被引發出來(稱為空穴化). 這樣被引發出來的氣泡很不穩定, 當流速下降以後就會塌陷. 因為表面張力所造成的壓力差反比於氣泡的半徑, 所以當縮的越小的時候表面張力帶來的壓力反而越大, 所以氣泡被不斷的加速壓縮. 這種加速的方式就如同音爆一樣. 最後因為氣泡縮小的太快, 對裡面的氣體進行絕熱壓縮, 讓裡面的氣體溫度升高到數千度, 直接變成電漿發生電離. 然後就發出光了. 當然這樣的光不是這蝦子的目的, 氣泡的坍縮音爆才是. 這種音爆可以震昏他的獵物, 然後就可以拖回家了. 這些物理知識也許蝦子不懂, 不過自然卻已經教會他如何使用, 在他身上演化出一種人想像不到的閃光音爆槍!

[有獎徵答-活動完成!] 記憶合金機器人! Inchworm robot with muscle-wire

2011-01-26T21:37:00.012+08:00

常看到的相變, 例如氣-液-固相變, 常常伴隨著整體物性質體劇烈的變化. 但是其實存在很多其他相變是只有部分性質變化. 記憶合金是一種對外型有記憶的性的金屬, 只要加溫, 不管之前是什麼形狀都會回復原本的外形, 其實這種特殊的性質就利用看不見的相變來完成記憶的工作.　物體的形變一般分為彈性變形跟塑性變形, 分別對應到決定分子距離的化學鍵可逆的彈性改變跟分子排列不可逆的改變. 在金屬變形上, 例如彎鐵線, 變形是因為金屬晶格的錯動產生的塑性變形, 所以一般來說是不可逆的. 但是在記憶合金上, 在低溫的時候如果產生塑性變形, 只要加高溫度, 就會發生晶體的固態-固態相變, 之前塑性變形移動的金屬原子可以經由這樣的相變回到原來的位置. 所以已就像是不管低溫怎麼亂折, 高溫的時候都可以回復.

下面的影片是利用這樣記憶合金做的簡單機器人, 至於運動原理是今天的有獎徵答!　回答的朋友需說明為什麼這樣的裝置可以行走.可以回答在小機器人facebook 或是這篇介紹的下面. (期限1月28號 9pm)

精采回答請進入閱讀更多

獎品是最完整的答案會作為這影片的正式介紹, 另外最佳回答的朋友可以附加刊登一篇短文.... 可以是自我介紹, 幫朋友徵男女友(當然朋友就是自己也可以:P)還是說感謝喜歡的人話 ..等等等 .

謝謝各位朋友的參與:! @_@
我預期的答案都被回答到了,　綜合起來就很完整了. 裡面"Mandy Chien"的回答最被欣賞, 因為回答到為什麼可以行走的主要原因而不只是周期性運動. 希望下次有機會再讓朋友們有機會發揮!

Delphic Chen
我亂猜一下：
行走的主要機制是利用形狀記憶合金與彈簧來進行，
後面那條尾巴，我猜應該是周期性的送入電流訊號，藉由電流熱效應加熱合金，使合金能夠間歇性的回復原狀
原先合金未變形前的狀態應該是彈簧拉長時合金的形狀，彈簧拉長後，電流中斷，導致合金冷卻，又受彈簧拉力而變形。
而週期性的電流導致整體狀態出現"行走"的樣子

電流 || 開 || 關
合金線 || 拉長 || 被彈簧弄變形
彈簧 || 被合金拉長|| 復原
Fu-chun Chen 提供淺薄的猜測:看起來像是利用中間的金屬片彎曲程度來控制兩腳張合，有點像以前高中實驗利用兩個膨脹係數不同的金屬合在一起，受熱就彎曲、冷卻就復原變平的道理(所以或許變平時碰到接線的加熱部分就彎曲，彎曲到一定程度就會脫離加熱點而冷卻，然後循環此過程)。不過這樣就跟大標題記憶合金比較無關了~
Serious Liou 我很喜歡你貼的文章哦,請以後也繼續加油:)

猜測:週期性運動,可以簡單概要用簡協運動說明,外力來自於在特定溫度下的金屬想要回復形狀的力以及彈簧力,兩者由於機構的變化對於往復系統來說算是回復力,後方有一個管子,或許是拿來改變溫度,本來彈簧使得金屬彎曲,但藉由改變溫度的方式,記憶金屬會有收縮(或是說回復)成原來的模型
彭凱駿我也猜一下:
彈簧使機械臂彎曲,而記憶金屬使機械臂伸直,而後面接的那一條應該是用來通電流,讓記憶金屬產生電流的熱效應,使之恢復成原來的形狀;然後因為記憶金屬做的非常細,在它升溫後散熱非常快,所以就可以再次與彈簧產生類似拮抗的作用,只要控制好通入的電流,自然就可以使機械臂往前移動了~
昨天 1:22 ·
Mandy Chien -----------------------------------------------------最佳回答!
♥:+:+:選我(◉◞౪◟◉ )選我 ♪♫•*¨*•.¸¸♥
關於這個裝置為什麼可以行走的問題
答案應該不是在他用什麼方式來做開合
我認為
不管用記憶合金還是用馬達或液壓油壓來讓他開合
有可能都只會在原地開合打滑
而不能讓他往前行走
為了能往前行走
我的推測
我們可以讓他與地板接觸面的材料
用毛向為由前往後的皮革或是其他材料
這樣一來
在這個裝置往內收縮時
他的後腳毛向往內時是順向
而前腳要往內毛向為逆向
在毛向順逆活動之間
產生磨差力差
形成如同逆止的效果
而將機器往前推進
Paul Hsu
影片中的這個裝置是利用記憶金屬的特性完成的。記憶金屬常應用於現今工業中，當它被加熱到某個溫度以上，它就會回復到原本設定的形狀。現今常用的記憶金屬多由鎳鈦合金製成，鎳和鈦的合成比例則會影響這個形狀改變的的溫度點。因此，若能讓記憶金屬在兩個溫度之間持續性的切換，就可以造成周期性的運動。
類似弓弦與弓的關係，這個裝置藉由彈簧和周圍兩連桿造成的力，恆常讓記憶金屬線形變彎曲。此時藉由電流的輸入，讓記憶金屬線因為電阻效應溫升，一但金屬線的溫度超過設定好的臨界點，這條金屬線就會回復到原本設定的形狀，而且這個傾向強於彈簧提供的力，讓彈簧被拉伸產生預拉力，也讓周圍的連桿改變他們的相對角度。
因此只要控制電流的週期性輸入，在通電時迅速加熱金屬線到臨界點上，不通電時讓室溫快速冷卻金屬線到臨界點以下，記憶金屬與彈簧之間的效應就會讓這兩根連桿在兩種角度之間切換了，再加上足步經過設計和計算的刷毛結構方向與摩擦力之間的平衡，就能產生類似毛毛蟲的行進效果

視而不見的改變! Change blindness illusion

2011-01-24T22:08:00.005+08:00

人的感官到底是不是正確的反應看到的資訊一直有不少的研究, 介紹過的就有移動錯覺, 聲音跟嘴形錯覺等. 這些錯覺的一個共通性就是大腦似乎有預設一個模式, 只要某有些線索,就把猜測的資訊跟真實的資訊混何在一起解釋, 產生感覺. 這樣的資訊處方式雖然可以快速解讀資訊, 但是在特定的場合就會錯誤. 這影片展示另一種跟前面錯覺有關但是不同的機制- 視覺似乎同一時間只會處理一種一種變動模式, 當兩種變動模式同時發生的時, 就會降低另一種能感受的程度. 影片準備了不同的圖案, 首先圖案不動, 但是不停的變換顏色或是外型, 這時候人眼可以輕易辨識出來. 然後當開始轉動之後, 雖然變化的頻率不會改變, 但是視覺看起來的效果就是變化顏色或外型的速度明顯的下降了. 這樣的下降不是因為真的有下降, 而是人的感官被運動的模式所影響而看不到變化. 這樣的現象說明了人的視覺感覺能力明顯地在偵測模式時會有互相影響. 原理還不清楚, 目前的說法是用來做不同區域的視覺變化偵測由不同特定位置的腦部位置來負責, 當偵測運動佔去太多腦的處理能力時, 對顏色跟外型變化的處理能力就會下降. 同樣的道理或許也可以用在很多需要用到腦的地方, 專心是增加能力最好的方式之一. (不過其實這樣的說法還有待更多的研究, 若許真正的謎底還沒有揭開.)

繽紛生命的網站

2011-01-24T09:20:00.004+08:00

有一些朋友幫忙以後, 變的比較有活力了!　如果朋友看到這專頁的的訊息請多多回覆, 來幫助的人也需要互動的鼓勵, 其實大家都是熱情善良的人^_^ 另外繽紛生命的網站http://scimage-life.blogspot.com/ 也改版好了. 希望這些可愛的生物們可以多些機會被認識然後陪陪大家 @_@(其實全部的網站都改了...還加入了一些東西 :P)

科學影像繽紛生命

飛行建築機器人! Construction with Quadrotor Teams

2011-01-21T21:36:00.000+08:00

看過三個傻瓜(3 Idiots)的朋友應該有注意到裡面有一台不同傳形式的直昇機是利用四個同時旋轉的葉片來飛行. 這種直昇機稱為quadrotor helicopter. 相對於傳統的直昇機有不少優點, 其中最重要的是把任何這台飛機該有的運動的自由度都轉換成四個馬達的轉速, 不需要額外的機械仰角控制. 所以只要知道該怎麼控制這四個馬達就可以做出很多特殊的動作. 這樣飛機的設計上重點就由機械設計都變成了電腦控制系統為主. 以目前的資訊技術跟過剩的運算能力而言, 幾乎任何可以做的運動都應該可以經由計算來自動作出來. 實際上也就真的像電影上所看到的, 一但控制系統做好,可以輕易作為無人的偵查監視飛機甚至搬運物品. 所以很多以前想像中飛行機器人可以做的事情, 利用這種設計都可能實現. 這影片是介紹利用程式控制一群這種飛行機器人來做建築的工作. 把機械手跟直昇機結合, 加上預先設計的結合材料(這裡可能用磁鐵作弊一下), 就可以讓一群飛行機器人在電腦的控制下自動蓋出結構. 或許有一天可以利用這種方在不同地方進行特殊的工程任務.

正回饋的威力-火龍卷! Fire Tornado

2011-01-19T21:58:00.003+08:00

人類的用火行為幾乎跟人類的歷史一樣久, 但是在火焰中很多隱藏的秘密還是不為人知. 在一些大火中, 如森林大火或是都市大火, 有一種特殊的現象被觀察到- 火的燃燒會突然變的猛烈, 像一條火龍一樣向上竄升, 稱為火龍卷. 一但這樣的情況發生,火變的更大也更容易在高空進行跳躍讓火更容易延燒. 下面第一個影片是火龍卷在消防演中發生的樣子. 一般的火燃燒會加熱空氣, 帶動上升氣流, 所以看到像是打火機的火一樣是呈現水滴狀. 當燃燒很強烈的時候, 帶動的氣流量太大, 而帶動來的氣流又帶來了新的空氣加速燃燒, 所以最後在火焰中間心就會變成強烈向上竄升的螺旋氣流, 帶動火焰變成火龍卷. 第二個影片是展示即使在沒有那個強烈的燃燒中, 只要增加氣流旋度以及引導空氣流向, 可以看到小小的火, 一但在轉動之後就變成一條小火龍卷, 既竄高也更強烈燃燒. 原理是人為的干預而降低燃燒跟氣流正回饋穩動發生的閥值. 因為旋轉的網一方面讓周圍的空氣帶有渦度, 一方面網子引導空氣的流動讓空氣從下方的孔通入然後由上方排出. 雖然一般很少被提到, 其實自然界有很多現象都是基於正回饋的威力.

鯊魚跟魚群的生存之舞-逃命波! School of Fish

2011-01-16T21:50:00.002+08:00

很多動物都會有集團運動的行為, 像是常看到的鴿子飛行或是在水族館可以看到的整群魚一起游泳. 這些複雜的運動似乎把個別的個體連接成一個整體的群體. 以往人們不知道動物是如何達到這樣過程. 目前一個被接受的說法是只要遵守一些簡單的規則, 像是個體運動只跟周圍的鄰近的其他個體有關, 想跟周圍個體保持同方向以及保持大約固定的距離. 這樣一來群體的動態就會自己產生,不需要有特定的指揮規劃. 當然生物有這樣的行為應該有演化上的意義, 現在推測這樣的聚集運動在面對補食者的時候有一些特別的用處, 其中之一就知道什麼時候該逃命-只要看著別人的反應就知道有捕食者來了. 該逃跑的訊息會在整體運動的族群裡經由群體運動規則來傳遞, 而這樣的傳度速度使得各別的個體可以很快的反應逃跑, 即使個體沒有看到補食者. 當然這樣的過程就會產生很特殊波動. 這影片是數隻鯊魚要補食整個魚群的的影片. 影片中可以看到當鯊魚進入魚群之後, 鯊魚的周圍的魚會很快的躲開空出區域, 所有的魚都知道什麼時候該躲開. 這樣的過程也同樣可以在老鷹要補食鳥類的時候被觀察到. 這種另類的群體運動訊息傳遞, 似乎是很多動物都有演化出來的保命方式之一.

人體飛行之夢 -飛行裝! Wingsuit Basejumping

2011-01-14T19:50:00.005+08:00

像鳥類一樣用自己的身體飛翔一直是人的夢想之一, 不過因為人體構造不合適, 一直不能實現. 鳥類的飛行所需的升力利用了兩種策略, 一種是揮動翅膀讓空氣產生不對稱的流動, 另一種是利用型態跟迎風角讓空氣自己產生不對稱流動, 把前進阻力部分轉化成升力. 後一種策略在風箏,風車,紙飛機或是真正的飛機上都可以看到. 以人類來說, 雖然前一種的人力飛行身體結構負擔不起, 但是後一種的飛行方式只要讓想辦法讓飛行的速度夠快,讓阻力變的夠大, 是有可能可以實現的. 這影片介紹的Wingsuit是一種跳傘特技在使用的裝備, 可以讓人配備像鼯鼠的滑翔膜, 這樣一來在空間停留的時間就會增加. 如果更進一步, 在腳上裝上小火箭就增加滑翔的速度, 只要到達一定速度就可以提供夠多的升力來一直持續飛行. 下面的影片就是這樣做的結果. 當然這樣的服裝需要很好的空氣動力學設計, 人員也需要很好的訓練, 不過或許有一天, 只要稍微借助一點小動力裝置, 用身體感受飛行不再是真的不能體驗的事情了!

今天是特別的日子 1.12 關於科學影像

2011-01-12T14:39:00.016+08:00

今天是特別的日子, 科學影像滿一週年了. 一開始做網站的時候沒有信心, 不過現在開始有信心了, 一年前抱持的想法是可能可以實現的. 開始相信看到這網站的朋友, 只要願意用心花一點時間, 應該就會發現有一道門在這個地方,等著被合適的人開啟.

滿一年的另一方面,也知道很對不起來看網站的朋友,尤其是FB上的朋友...都用科學文字出現, 不過這樣認識朋友也是不錯的緣分吧 :P. 趁這個特別的日子, 把一些跟這網站有關的文字想法放上來, 當作是一週年的紀念. 真的謝謝很多朋友的鼓勵.

-------------------
科學介紹跟讀書會
-------------------
一月開始晚上找影片寫中文小介紹,好像回到準備讀書會的時候,有一定的時間, 約定要完成什麼事情.不過以前讀書會難度高多了, 份量多很多很多, 那時候也什麼都不會,都忘了有多少次為了想念不睡, 不知道為什麼就是覺得我應該都要唸完因為要跟人討論.

我為自己就不會做到那樣,這次也是,沒想到過了那麼多年, 又有一樣的感覺..

--------------------
新的科學資料搜尋方式
--------------------
在做的網站啊,希望有一天可以被當作資料庫來用,就是查什麼資料,只要打關鍵字跟scimage就可以查到不錯的科學資料.像是打 '"DNA" "scimage" 還是"雷射" "scimage"還是"太陽" "scimage"

這樣查詢科學資料雖然資料還不多, 不過或許有一天可以覆蓋所有科學有關的字, 當然查到的資料一些是收集的新聞一些是影片介紹, 都還不夠多. 不過最少不是太糟的科學資料,說不定有天可以比隨便找來的好些.

-----------
業餘科學家
-----------
分享一些唸博士過程想的事情,就是不想當專業研究人員,做業餘的可能比較開心.

從好幾年前開始做實驗開始,每次做實驗常常想到的就是:要是沒有錢, 不在現在的地方, 我能不能也研究現在想研究的東西.

本來以為不行, 後來發現要是哪天不做研究了, 自己也是可以弄小地方想到有趣東西就實驗一下, 應該是沒有問題的.

覺得對科學有心的人比以前幸福多了, 很多知識都可以查的到,,奇怪的儀器也不是難入手到什麼程度.自己買過很多有趣的東西回家作實驗.像是濺鍍機高溫電爐超音波切割機螢光顯微鏡.都是在網路上看到二手的買花不了太多錢

很多東西也都試著自己做,用單眼像機 webcam 改裝成顯微鏡,買螢光顏料來分離螢光粒子買零件拆燒錄機來做可以電腦控制的雷射,用打火機來拉玻璃管,自己做微量吸管,去廉價商店買蠟燭用它的臘來做不同粒徑的粒子.....

做好玩的好處就是不用說服誰,不一定要寫出來變成paper. 有些事情,像是想知道怎麼樣會怎麼樣,還是弄清楚發生了什麼事情, 本身就很讓人開心.

後來知道就算不做專業的研究人員,也沒有什麼可以讓我不去做我想做的事情,這樣會給我一點安心,如果跟研究的緣分盡了,離開也沒關係,因為總可以做想做的東西.

以前大學唸書的時候,因為要讀很多細節的東西,尤其是分生.那時候分生的老師就說"因為關心生物跟生命本身,才要唸這些奇怪的故事,希望各位同學都別忘記為什麼要學這些東西"

我也常常問自己為什麼在做研究

---------------
業餘科學家-續
---------------
比起以前的人, 覺得要讓自己溫飽簡單多了.以前的人可能要工作一天才能換得一天的溫飽. 現在工作一天, 大約三四天的溫飽不是真的很難, 所以不用花到我全部的精神在讓自己溫飽,還有精神做些想做的事情.

如果有一份實在的工作, 知道真的做了什麼對人有益的事情, 然後有收入,應該也很好.

像以前唸書, 雖然是想多懂一些知識, 不過因為學了很多知識, 可以去育院院教小朋友功課, 也可以去當家教教別人. 自己複習, 也幫別人成長, 然後也有收入.這樣的事情沒有阻礙到我學習研究, 反而是給我成長的機會.

還是相信學到的知識技能除了用在單純研究以外,也可以直接拿來去推動有意義的事情.

我聽起來就是很有沒大抱負的人,不過這樣的想法在我唸博士的過程真的幫我了很多,因為變的比較不怕失敗. 我沒有損失什麼, 一值在做我想做的事情. 真的緣分盡了, 還是有其他事情該去做, 離開也沒有關係.

--------------
中文科學資料
--------------
台灣對科學知識的接續上真的有落差. 念完高中以後, 其實有好好學習的朋友, 都已經有接受現代科學知識的背景.一些研究如果用中文呈現,就算不是全懂, 也大約可以知道在討論些什麼,可以自學慢慢了解關心的議題或技術.

可是台灣的環境, 常常就是要去找外文資料了.這對很多人都是障礙, 當語言能力跟專業能力同時被要求.以我認識的人而言, 除非是在做研究的,大部分朋友就會放棄了.即使是專業的研究人員, 最好的大學博士畢業,面對不同的學科,還是放棄的多, 如果不是真的必須的知識.因為這樣學習太痛苦.

以專業學術研究人員來說,當然每個人做研究有不同的目的.不過如果行有餘力, 不用把全部的心血花在建立學術成績上(目前的方式就是發外文期刊最好IF越高越好...)做一些彌補台灣在科學知識上接續的落差的事情, 幫助其他人學習成長,像是翻譯或是發展各種中文科學刊物. 不管是專業或是業餘,以我自己的觀點都覺得都很有意義,該被讚賞跟鼓勵.

另外如果能幫助建立對社會更有益處的學術評鑑方式,引導研究評鑑變從表面公平,變成公平且對對社會有益,那就更好了.

要是看到目前不好就不做那就什麼都改變不了了...

2010 物理類 Scimage獎最佳影片:蜥蜴水上飄! Jesus Christ Lizard

2011-01-11T20:10:00.001+08:00

傳說中只要跑的夠快, 是可以在水上行走的. 當然所有人都失敗了, 不過這種可以在水上跑的動物是真的存在的. 這影片是一種叫做蛇怪蜥蜴(basilisk lizard)或是被稱為稱為是“耶穌蜥蜴”(Jesus Christ lizard)在水上行走的影片. 因為水的性質跟速度很有關係, 在很高速的時候, 水的表面類似彈性的反應可以對外加的物體產生很大的反作用力 (所以跳水不慎是會真的受傷的). 這種蜥蜴再快速奔跑的時候, 因為腳的構造, 可以把空氣跟腳一起踏入液體, 產生夠大的作用力, 雖然最後腳仍會入水, 不過另一隻腳又快速提供支撐力來抽出入水的腳. 就這樣變成真的在水上跑步. 有人計算過, 只要跑的夠快, 人也可以, 只是速度要是目前人類極限的三倍才行. 不過同樣的原理已經開始有研究人員想用來設計可以在水面行走的機器人.

連接生態與醫學新典範的互動裝置! Natalie Jeremijenko: The art of the eco-mindshift

2011-01-10T23:37:00.000+08:00

傳統的醫學在解除治療人的病痛,所以窮究人體的生理跟藥物機轉, 希望找出控制的方式. 不過現在人們開始注意到, 人的健康其實跟周圍環境跟生活型態有很密切的關係. 像是很多精神疾病, 慢性疾病或是代謝疾病(憂鬱,癌症, 氣喘, 肥胖, 糖尿病..等等)都不在只是人體的問題, 而是人處在一個什麼樣的環境. 當然這樣問題不是單一作為能夠解決的, 這個演講是....進入演講

熱冰塑 ! How to make Hot Ice

2011-01-08T22:40:00.006+08:00

水跟某些種類鹽類混在一起的時候可以有兩種狀態, 一種是單純的溶解跟混合,一種是產生鍵結變成結晶水. 因為產生鍵結可以放出能量, 這兩種狀態的轉變也常常伴隨能量的變化. 下面這影片的的反應是醋酸鈉跟水的混合(液體)或變成結晶水的結合(固體).因為這兩種狀態的轉變除了能量的變化, 在結晶的過程也需要克服成核的障礙. 影片展示是經由加熱可以在水中大量溶解醋酸鈉, 一但冷卻之後, 就可以產生過飽和的情況, 一但有成核的條件, 水跟鹽類的關係就變成從溶解混合到變成有鍵結的結晶水. 因為水都被固定下來了, 所以狀態也變成從液體到固體,稱為熱冰. 利用這樣的過程可以實現快速的液體跟固體的轉變, 所以也可以用來做即時的熱冰塑!

超吸水布的秘密武器 :分子水牢! Sodium Polyacrylate 聚丙烯酸鈉

2011-01-06T22:40:00.007+08:00

對水或液的體處理跟生活一點都分不開,市面上有賣一種超級吸水布, 不管什麼液體只要一碰就會被吸到布裡面去, 同樣的原理也用在尿片跟衛生棉上. 其實主宰這種性能的是一種分子層次的水分子牢籠設計, 同時運用了物理跟化學作用來達成的. 一般對水的吸收有兩種機制, 一種是利用對水親合的化學分子基團, 另一種是利用物理的滲透壓讓水自己跑到高濃度的地方(利用"亂度"(熵)增加). 這影片展示的就是把水加入聚丙烯酸鈉Sodium Polyacrylate 後, 這種高分子把水抓入自己內部的網狀構造後自己膨脹起來的樣子.

上圖聚丙烯酸鈉Sodium Polyacrylate, 可以看到這種高子聚合物加水之後一方面把金屬鹽離子放出, 內部的滲透壓上升,因為高分子鏈上帶有相反電荷, 所以這些金屬離子只能在高分子聚合物內部, 一方面鏈上也有親水的基團. 這樣一來保證水接觸以後, 水就會因為為了增加亂度跟降低化學能, 進入這種網狀高分子的內部. 影片中可以看出吸水後膨脹的體積遠大於水加高分子聚合物的體積, 這說明了本來攤陷的高分子聚合物在加水之後,因為分子鏈有交聯, 內部會自己產生很多立體的結構作為水牢, 所以這種高分子可以吸收數百倍自己體積的水, 也因為這種精巧的設計, 才讓超級吸水材料能被實現.

摺紙中型態轉換的數學密語! Robert Lang folds way-new origami

2011-01-04T22:14:00.000+08:00

摺紙是很傳統的技巧, 但是如同其他的知識一樣, 一但後面隱藏的秘密語言被發現了, 這樣傳統的技巧就有了新創造動力的來源. 抽象的來看, 摺紙是一種2D連續平面經由改變相鄰平面的夾角來對立體結構的轉換, 在20年前這樣的問題對科學界還很陌生,很依賴經驗跟嘗試錯誤來進行. 後來好奇的摺紙家發現原來有一套數學語言可以用來說明折紙的規則, 這演講就是介紹一但發現這些規則後, 現在的摺紙家幾乎可以用一張紙折出出任意外型的作品, 以及把這套技術用到其他領域的發展. 這套語言裡最重要的是兩個部分分別是:一個分離的結構對應到一個虛擬的圓, 還有造成結構的折線所應遵守的規則. 已熟悉的紙鶴或紙盒來說....進入演講

隨共振聲音跳舞的沙-克拉尼圖形 Sand Vibration Patterns - Chladni Plate

2011-01-02T22:30:00.006+08:00

不同的樂器發出不同的聲音是因為空氣跟樂器發生不同的共振的混合. 但是共振到底是怎麼模樣, 應該看過的朋友很少, 其實其中複雜的程度遠超一般的想像. 這影片是介紹利用喇叭震動四方形的金屬板, 然後在上灑上沙所形成的圖案, 稱為克拉尼圖形 Chladni Pattern. 因為不同的共振態會讓不同的位置有不同的震動大小, 所以沙有不同的分佈. 一般來說沙會聚集在震動的節線上, 也就是震動較小的地方. 所以觀察沙的分佈就可以知道共振大約長什麼模樣. 相信會出乎各位朋友的想像 :P 這些震動模式, 跟樂器上聲音跟樂器的共振所發出的音色的基礎原理相同, 看了之後就會了解為什麼樂器可以有那的多特殊的聲音了 ! (影片聲音很大請記得關小喇叭)

科學影像資料推薦&協助中心 Facebook專頁

2011-01-02T01:41:00.008+08:00

很多朋友都很鼓勵我繼續做科學介紹, 也知道很多人願意幫忙, 不過一直不知道怎麼讓人幫忙. 一個人呆呆介紹要滿一週年了, 一直在想怎麼讓做的科學介紹可以合宜的繼續下去(不是我瞎忙), 也讓合適的人看到.....這的專頁不發送科學訊息, 反而是希望朋友可以發科學訊息給我 (不管是影片, 新聞, 或是演講), 貼在專頁的塗鴉牆上就可以了, 我再來整理介紹, 這樣會讓我減少很多負擔, 也會讓介紹的東西更豐富. 有興趣的朋友跟我一起來做吧! -- 沒有什麼比幫助別人成長學習更有意義的事情了@_@Y

科學影像資料推薦&協助中心

專頁

2010年度 Scimage科學影片年度大獎開始頒發!

2011-01-01T18:20:00.003+08:00

經過天昏地暗激烈無比的廝殺後, 首先在創意科技類得獎的是:

@銅牌獎@:
水火箭人 -----得獎原因: 把水火箭的創意發揮到極致, 讓人無法不驚嘆, 應該第一名的..不過因為這麼好玩的東西台灣沒得玩被扣分..

@銀牌獎@:
空中的立體影像-半反射鏡的科學魔術!---得獎原因: 實現了不用戴眼鏡的空中立體影像, 效果是目前3D中最驚人的, 扣分原因...只合適展場使用...

@金牌獎@:
小叮噹的萬用手---得獎原因: 利用粉體物理創造出不可思議的小叮噹萬用手, 完美結合了科學, 想像與應用,金牌獎實至名歸!

2010創意科技類 Scimage金牌獎小叮噹的萬用手! Universal Gripper

2011-01-01T18:18:00.001+08:00

大家一定對小叮噹每次猜拳只能出石頭被大雄佔便宜, 可是又可以抓各種東西的圓手很好奇. 現在有一種新的設計可以達成這樣功能了. 主要的原理是利用粉體的流體化床的逆應用. 一般要輸送粉體的時候, 常常會利用機械震動或是在粉體底通氣來讓粉體流體化. 相反的, 只要對粉體抽氣, 就可以讓粉體因為負壓而相吸, 變成類似固體凝聚的東西. 影片中的機械手底端的圓球裡裝有粉體, 當手臂下降時, 蓬鬆的粉體可以依據待夾物的外型而變形, 然後這時候對粉體抽氣, 一來粉體就會固體凝聚化, 二來固體化的過程會稍微縮小體積, 這樣就可以把待夾物穩定的抓住. 以往機械手臂如果要抓取不同物體, 可以用像人類手指的夾子設計, 不過力道常常不好控制, 能抓的東西有也限. 另一類是利用抽氣來吸取, 這種比較合適用在平片像是晶圓那樣的物體. 所以這種新的設計可以用在各種不同的物體, 應該可以加速通用機械手臂的發展跟應用!

學術文獻

2010創意科技類 Scimage銀牌獎空中的立體影像-半反射鏡的科學魔術! Cheoptics hologram

2011-01-01T18:16:00.001+08:00

應該每個人都看過鏡子, 鏡子裡彷彿有另一個世界, 因為光線的反射, 鏡前的觀察者只要移動觀察的位置, 鏡中的世界也會改變被觀看到的角度. 利用這樣的原理可創造出很逼真的3D顯示器. 之前雖然介紹過很多不同的3D影像技術, 不過以效果來說底下這影片應該算是最讓人驚艷的. 可以看到任意的影像漂浮在這倒立的金字塔中間, 而且看到的影像還會隨著觀察者的視點而變化. 這種技術的組成主要就是利用鏡子的空間錯覺來達成的. 倒立的金字塔是由四面半反射鏡所組成, 在每面表面的外部下面有一部投影機, 投出的影像光線經過半反射鏡反射之後, 就會像看到鏡中世界那樣, 以為影像在金字塔的中心. 因為利用了鏡子裡的世界的錯覺, 所以就像看著鏡中的影像一樣, 當觀察者觀點移動的時候, 影像會一直停在金字塔的中心而不是反射的表面, 讓看的人以為影像是真實浮在空中. 半反射鏡的另一個功能是讓人可以看穿這倒立金字塔螢幕. 這樣一來當以黑字為背景的影像出現時, 一方面看到鮮明的影像, 一方面看到穿透背景的影像, 就更能增加立體感. 善用簡單的原理是也是創新的重要基礎!

2010創意科技類 Scimage銅牌獎水火箭人 ! JetLev

2011-01-01T18:15:00.001+08:00

很多人都玩過水火箭或是看過水火箭. 把寶特瓶的氣打滿然後用氣壓把瓶裡的水噴出來, 水火箭就飛起來了. 動量守恆的小應用. 那問題來了, 這樣是不是只要水噴不完就可以一直飛呢? 要怎麼樣才有噴不完的水呢? 現在這夢想實現了! 而且飛起來的還是人! 利用水管跟把水噴射出去的裝置, 人就這樣飛起來! 相信看了影片就很清楚了:P 當然限制是只能飛在有水的地方, 因為拖著一條水管要吸水:P 好想玩!

不可預測的運動-三體複擺! Chaotic 1,2 pendulum

2010-12-30T21:12:00.003+08:00

很多朋友都知道物理系統有兩類的不可預測性, 一類是當系統的量子行為出現的時候另一類是當渾沌行為出現的時候. 後一類不可預測性其實藏在很多日常就會看的到的事情裡, 不過可能知道自己看過的並不多,也不容易看到簡單具體的例子. 簡單的說就是因為系統裡有很多可以變動的因素, 然後這些因素又互相影響, 所以讓系統的反應看起來像是不停地隨機變化. 這影片是一個典型渾沌的運動過程, 一個大單擺下面掛著兩個小單擺, 三個單擺都是由金屬條組成, 然後擺動關節處的磨擦力很小. 只要把這些單擺們用力甩起來, 因為大小單擺三個擺動之間是互相影響的, 影片所展示出的擺動行為就像這些單擺們有脾氣一樣, 有時候動的快一點有時候動的慢一點,喜歡還可以來翻個圈. 雖然裡面的物理都知道, 不過目前已經知道就算做再好的量測, 人也不能預測這種擺動在任意時候後是怎麼運動的.

磁凝絮快速淨水! Hitachi ClearBallast Water Purification

2010-12-27T22:38:00.005+08:00

水的淨水處理在很多場合都很重要,尤其在緊急或設備不夠的場合, 像是災害發生地或是落後沒有自來水的國家. 傳統利用明礬來淨水, 原理就如同豆漿加鹽一樣,藉由電荷吸引來產生沉澱, 一來時效不快, 二來明礬中的金屬鋁離子對人有害,不合適長期使用. 最近有開始利用無害的帶電高分子來做類似的凝絮淨水處理, 利用加入帶電個高分子來跟水中的雜質或是有害微生物結合. 這影片介紹日本新開發出來快速的連續淨水裝置, 跟傳統凝絮最大的不同是在凝絮劑中加入帶有磁性的粒子, 所以不用等沉澱分離,只要利用磁鐵就可以把跟水中雜質跟凝絮劑形成的物質分離. 目前開發的對象是用在大貨輪壓艙水的處理, 不過同樣的技術也可以用在其他地方, 如果配合上合適的凝絮高分子,可以在緊急的時候能提供一種快速的淨水方式, 如果能開發一整環的處理技術, 或許對偏遠落後國家的飲用水處理也有幫助!

向生物學習設計跟解決方案! Janine Benyus shares nature's designs

2010-12-25T22:20:00.002+08:00

不管是自然界的生物或是人類所面臨的都是同一個物理世界, 所以許多人類面對的技術跟設計問題自然界的生物早已處理過並找出了好方法. 比較自然生物跟人類處理跟製造物品最大的不同是人類幾乎都是利用破壞環境跟產生多數廢物的方式製造少數有用的東西, 就像是電子產品的生產總是伴隨著有毒物的排放.而生物的解決方案總是幾乎沒有廢棄物考且不會破壞週遭的環境, 因為這樣才能確保自身種族的生存. 以這觀點來看, 人類的科技比起大自然...進入演講

單細胞3D運動力學! Cell forces in 3D

2010-12-23T22:34:00.008+08:00

細胞的運動關係到很多重要的生理跟疾病過程,其中包括傷口的修復,癌症的轉移等. 但是對於細胞爬行的力學了解,目前因為細胞的培養環境跟量測技術,幾乎都是限制在一個平面上,能說的完整的故事還有限. 目前的標準做法是用把螢光粒子放入彈性的膠中, 再放上細胞在上面爬行, 然後利用追蹤螢光粒子的運動來反算細胞的施力情況. 但是這些研究結果因為是二維的, 總是會讓人有所懷疑. 這影片介紹目前最新的技術,能分析3D的力學情況.方法是在立體的膠中也放入螢光粒子然後在種上細胞, 對螢光粒子進行分析跟計算力學效應, 這樣的技術不容易因為要同時分析3D的運動資訊, 必須要有很快速的共軛焦顯微鏡才做得到. 其中的一個結果顯示細胞在運動的時候總是利用細胞跟基質附著的分子向細胞中心回拉, 越是能拉的大力的運動的也越快!
科學文獻

海豚的超強肌力! doplin power

2010-12-21T22:13:00.004+08:00

每每看到影片中大型的魚類或是海豚在水中的泳姿,幾乎就像是在水裡的砲彈一樣,例如海豚的時速可以達30公里以上. 以往科學家不了解為什麼海豚可以游的這麼快, 因為根據計算海豚的肌力負擔不起那個大的推動力. 之前有發展出利用分析氣泡的動態來評估游泳選手姿勢好壞的方式. 方法是在水中注入很多氣泡, 當水有流動的時候只要追蹤這些氣泡就可以知道詳細的流場, 然後就可以計算出游泳物體對流體施的力.利用同樣的方式, 科學家現在也可找出海豚對周圍液體所施加的力, 結果發現海豚肌肉的力量比以往知道大的多, 最大可以施加上百公斤力而人類最好的游泳選手大約只有30多公斤的力. 影片中色彩代表了流場的速度, 藍色代表流動的快的區域而箭頭代表流向.

美感的達爾文理論-手繪故事! Denis Dutton: A Darwinian theory of beauty

2010-12-19T15:45:00.005+08:00

感受到美是人最直接的感覺之一. 美在不同的場合出現, 從物體的外貌, 聲音的節奏到對故事的感動. 已經有數不盡理論想要解釋什麼是美. 不過因為美的對象包括不同的對象還有感受到美的不同個體, 想要有一個統一的回答非常困難. 這演講以圖畫的方式進行, 裡面提出了一個說法, 美是某種演化出來對事物的評價方式. 像是動物間的求偶, 雌性個體會以雄性的外觀跟展現的行為來決定配偶. 這些外觀行為常常對生存無益(例如孔雀花俏的羽毛), 可是雌性經由這樣的審美來決定誰是合適的配偶, 因為能負擔起這樣的外觀行為的雄性多少顯示了良好的生理條件. 這裡面牽涉到美重要的兩件事情, 一個是....進入演講

Google與Facebook 的資訊控制/複製賽!

2010-12-17T21:17:00.011+08:00

世界是由物質跟物質的運作方式而組成, 資訊廣義的來說是對物質本身的描述或是對其運作方式的描述.很久以來資訊都是跟隨著事物, 像是要認識一個人, 取得資訊的方式就是跟這個人相處. 想知道一家店的佈置氣氛, 就是去那家店參觀. 即使有像是書或是其他介紹內容媒介, 常常這樣的資訊也只是包含很局部的世界而且本身傳輸也不容易. 網路成長到現在, 越來越多人注意到網路不同於其他媒體,因為網路真的有整合資訊的能力, 也因為這樣, 不同的公司最有野心的計畫都是掌握全世界的資訊.

先用搜尋引擎把網路資訊連接起來以後, Google的計畫是讓所以的事情在網路上都有一個對應的資訊中心, 這樣一來作為媒介的Google等於掌握了所有資訊的流通.所以計畫掃描全世界的書, 提供幾乎無限的e-mail, 所有文件的線上儲存處理,製作了世界的地圖, 希望在上面蓋滿世界上所有的建築. Google鼓勵要把世界上有的東西都在網路上建立一個資訊中心, 最近還發展只能在網路運行的電腦, 並且說這才是最好的方式, 這樣一來作為連接中心的Google就等於掌握這些資訊. 當然社會會有疑慮, 對眾人的疑慮Google的面對方式就是強調自己是中立善良的,是帶著善意來完成這些計畫.

另一方面, Facebook也看到了這點,它的策略就是掌握人跟人交流的管道, 讓所有的人在他的交流平台下自動貢獻出相關的資訊.因為所有的資訊幾乎都是因為互動需要而產生, 只要掌握了互動的管道, 資訊就會自動移動到這管道下. 不管是個人的照片, 互動的對話, 訪問網站, 這一切都變成了Facebook的資訊財產. 不僅是個人對個人交流, 經由延伸Facebook, 現在網站跟個人的交流也漸漸被包含入Facebook. 與Google不同, 因為Google需要人貢獻資訊到網路上, 所以必須讓人感覺無害, Facebook利用了人互動的渴望, 設計了利用人性弱點的溝通平台, 在這平台上Facebook幾乎不用在乎使用者的感受, 因為使用者就會想要利用他的平台進行互動.

今天要介紹的影片其實是下面這個, 只是說了很長的前言... 這是Google要推出新應用, 可以立體看身體的構造, 或許不久就會正式推出了. 以後應該更多東西會被Google放到網路上, 然後讓世界的使用者在上面建立資訊.

水珠的神秘彈跳! Invisible Worlds in the Water

2010-12-15T21:36:00.004+08:00

高速攝影機常常揭露一些意想不到的神秘行為. 這影片是利用10000FPS的攝影機拍水珠落入水面的情況. 因為電視廣告,應該很多朋友都知道當水珠掉落水面的時候會有反彈的水柱, 這樣的行為其實在隕石撞擊上也有. 但是比較少人知道的是, 當水珠夠小的時候是可以在水面上直接彈跳的! 反應就像皮球掉到地面一樣, 水珠本身不進入水只在上面彈跳, 也不太改變水面的屈度. 這裡面牽涉到很多物理, 主要的原因是水珠跟水面之間有一層空氣存在, 當水珠越來越小的時候, 這層空氣對水珠的影響也越大. 如果水珠想要進入水面, 就必須把這層空氣給排除, 但是因為水珠的動態跟水面表面張力彈性的動態都太快, 所以還來不及把空氣都排除,反彈就開始了, 這樣一來水珠就會在水面上跳了. 這影片最後有拍到這樣的現象. 其實經過好的設計(例如震動液面)是可以看到液體一直都在液面彈跳的狀態喔!

幼稚還是優勢-猩猩打帶跑! Hit-and-run in gorilla play

2010-12-13T23:02:00.001+08:00

在小朋友身上常常會看見打來打去的打鬧, 誰先打誰一下, 誰就要討回來. 這是一種小孩子的遊戲還是有某種演化上理由呢? 這是研究人員研究大猩猩的互動所發現的打帶跑的遊戲模式, 當一隻打了對方一下之後, 接下來的動作就是打的那隻趕快跑(而不是被打的跑), 然後被打的那隻就會追上去打回來, 然後再逃跑. 研究人員分析這是一種動物對待不平等的方式, 希望在互動的程序上取得自己的優勢地位(打人的那個). 這樣的行為就如同在人類身上那樣.

學術文獻

科學的不確定性-理查•費曼

2010-12-11T20:49:00.001+08:00

"作為一個知道「無知哲學」的偉大價值、更知道這套哲學可以帶來巨大進步的科學家，我覺得我肩負一種責任。我覺得我有責任大聲疾呼，宣揚這種自由，教導大家不要害怕疑惑，而是要歡迎它。如果你知道你不很確定，你就有改進現狀的機會。" -- by 理查•費曼

大家一起撕出石墨烯! What is Graphene?

2010-12-09T22:54:00.002+08:00

今年的諾貝爾物理獎給了用膠帶撕出石墨烯的研究, 一方面說明這種材料在未來很可能影響我們的生活, 一方面也說明了其實有好的想法, 真正的科學不一定只是在昂貴的儀器裡才能被發現跟研究. 石墨烯因為完美的平面結構跟電子共振結構, 在電性上不同於傳統的導體電子總是被撞來撞去, 石墨烯上的電子像是可以在平面上自由移動一樣,所以很大的導電性跟導熱性,在理論上的理解需要量子物理, 不過也因為這樣有很多可能的應用. 這影片介紹碳的各種結構,從鑽石, 富勒烯到奈米碳管. 然後也同時介紹怎麼用膠帶撕出石墨烯, 因為石墨層間作用力小,當利用膠帶對黏再撕開時就有機會把一層層的石墨層分開, 最後可以剩下單層的石墨,也就是石墨烯. 因為單層的石墨烯很透明, 當初利用這種方式製備的研究人員把石墨烯放在特定厚度的氧化矽上, 利用干涉來初步確認單層的範圍以便量測性質. 最後膠帶其實是一種神奇的研究工具, 不僅可以撕出石墨烯, 之前也介紹過可以撕出x光喔!

不結冰珠的表面! Design of Ice-free Nanostructured Surfaces

2010-12-07T19:44:00.005+08:00

雖然台灣很少有雪, 也沒有冰風暴, 但是在寒冷的國家, 怎麼讓表面不結冰是很重要的問題. 一般的方式有利用對表面加熱或是利用甘油,鹽等物質來除冰. 這些方法不是耗能就是會造成環境污染. 下面的影面介紹在不同的表面其實水珠結冰的過程非常不一樣. 現在的奈米科技可以藉由控制表面的微結構來控制疏水性. 影片是用10000FPS拍攝的水珠滴落30度斜面的表面上結冰的過程. 在一般的表面, 當水珠攤平的時候就同時結冰了, 在疏水性的表面會在水珠回聚之後才結冰, 如果是超疏水表面水珠就直接彈走不結冰. 這研究展示不同的表面怎麼影響熱傳跟水珠的結冰過程, 以後或許可以用在汽車或是房屋上來控制結冰的程度.
學術文獻

超快速機器手臂! Robots That Imitate Human Wrist

2010-12-05T22:16:00.002+08:00

機器手臂不僅在各種生產組裝工廠, 食品工廠需要, 現在的生醫藥物的篩選實驗也越來越依賴機器手臂, 越快速的機器手臂越能快速完成更多工作或是藥物測試. 但是目前的設計都是利用把伺服把馬達裝載在活動的關節處扮演旋轉運動的腳色, 對這樣的設計要增加馬達力量速度的同時也會讓整隻機器手臂變重而有速度上的限制. 這影片介紹另一種機器手臂的設計, 類似人的手腕由很多韌帶拉動一樣, 這種設計把馬達移到手臂的上方, 用機械連桿來活動下方的手臂. 這樣一來手臂的活動部份可以大幅的減輕重量, 所以可以更快速的完成移動. 這種設計的另一個好處是多個自由度同時在機器手腕的部分實現, 這很多類似人類手腕的操作能更簡單實現. 配合上及時的影像分析, 這種設計能很快速完成像是分裝, 收集不同排列角度物品等任務.

當電子產品變成流行-隱藏的成本! The Story of Electronics

2010-12-03T23:52:00.004+08:00

介紹這很好的影片, 環境是有價的這件事情越早能進入經濟體系, 人就越有可能發展出對環境友善的生產消費模式. 這需要很多人一同認識到這樣的問題才有辦法實行

....在演講的分區介紹 ! 進入介紹

"......電子產品追求的不再是實用耐用而是變成類似流行商品. 這樣的經濟模式背後的假設是資源無限, 生產除了產生效用沒有對環境的副作用, 所以誰能做做好的產品就該不停的改版進步, 讓消費者可以一直更新. 但是實際上地球資源有限, 生產的過程跟廢棄物處理的過程會破壞環境, 減少人可以生存的空間. 這樣的邊際社會成本卻因為不在生產者的成本內,而在消費的邏輯裡被忽視. 這影片說明這樣的消費模式對資源跟環境有多大的傷害. 當這樣的社會成本能被包含進生產的成本時, 這樣的消費方式才有可能被改變, 讓各種產品有更模組化更容易維修跟回收的設計."

NASA發現新微生物種生命形式將重新定義

2010-12-03T10:06:00.004+08:00

新發現的生物DNA鏈上的磷可以被取代, 所以生化或許允許更特別的生命形式可以存在 -- "磷是組成DNA和其化學鍵的主力，尤其對三磷酸腺苷這種知名的分子來說更是不可缺，因為生物要用它來儲存能量。一旦達到160攝氏度（320華氏溫度），它就分解，這是生命的極限。"

新聞....進入新聞

分子魔鬼沾果凍! Molecular velcro polymers recognise each other and stick

2010-12-01T23:02:00.004+08:00

魔鬼沾是一種很有用也很有創意的發明利, 用纖維做的小勾子跟小環, 讓很多東西的結合跟分離變的容易. 在分子層次其實很多生物分子也利用類似的原理來結合分離, 從DNA, 細胞膜離子通道到抗原抗體都是利用類似的主-客(host-guest)超分子化學來完成. 在微觀的層次, 雖然有自組裝的結構是經由這樣成對作用力來完成, 不過在巨觀的尺度上這類超分子主客化學的作用力就沒有什麼被應用到. 這影片是研究人員把高分子膠裝上類似魔鬼沾的分子尺度小環跟小勾. 不同的膠體(看起來像果凍的東西) 只會跟特定種類的對應膠體結合. 研究人員利用震動的水面波跟毛細引力來幫助組裝這些小彩色果凍. 當震動起來以後, 就像微觀的熱擾動幫助分子碰撞一樣, 小果凍們就會有機會成對的結合在一起,最後變呈特定排列的構造. 實現了在巨觀世界用主-客(host-guest)超分子化學來完成組裝. 或許有一天可以找到實際的應用.
學術文獻

生物群流體-螞蟻大軍! Ants mimic liquids

2010-11-29T21:59:00.008+08:00

個別的生物的運動模式要由每種不同生物的構成來研究, 可是當一群生物聚在一起的時候, 他們的行為就會變的比較有一般性, 甚至可以看作一種特別的流體. 一個簡單的例子就是捷運站的人群流動, 當人群夠多又都想走的時候, 就會跟某些對流一樣, 即使沒有外在的引導標示,也會自種分邊移動(流動). 在自然界, 昆蟲的族群在某些場合下會有很高密度的個體聚集在一起, 所以科學家為了想知道這些群體的動態, 就人為的把很多螞蟻推在一起, 看看整體會怎麼運動. 結果發現螞蟻的某些型為可是被視為某種螞蟻流體, 如果一群螞蟻放在水上, 群體會慢慢的散開擴張找邊緣, 就如同點在水裡的墨水. 如果把一群螞蟻倒在障礙物上, 也會看到類似黏性流體的流動. 然後如果把螞蟻群像到蜂蜜一樣, 由漏斗往下倒也可以看到類似流動跟塌陷的情況. 其實流體是一種抽象的模式, 這樣的模式從星系的行成, 地層的活動到玻璃還是真的由分子組成的液體都可以適用. 如果懂其中的一個過程, 常常也可以同時幫助懂其他過程喔!

海耶克跟凱因斯的人群實驗! Fear the Boom and Bust -Hayek vs. Keynes

2010-11-27T23:46:00.006+08:00

經濟學討論人群互動的成因跟結果, 不過因為術語跟歷史的分析背景讓主要的故事都變的不能理解或是常常只能看到片面的討論. 以外星人不了解人類動機的眼光來看, 對整體人類而言, 就如同所有的生物一樣, 人能產生對本身生存有價值的事情有兩類, 一類是對外界資源消耗利用, 另一類是經由人類的互動來產生人類需要的東西. 因為金錢是主要人交換互動時所使用的介質,所以關於金錢有很多討論. 影片裡, 以凱因斯的眼光, 只要把金錢注入這互動體系, 就會讓人跟人之間的互動增加, 讓人類所需要的東西經由互動而生產出來. 不管這樣的注入是以什麼樣的名義, 政府投資也好, 舉債也好甚至戰爭也好. 金錢只是人類互動所需的代幣, 重點是讓整體互動增加, 社會才能經由互動來產生價值. 以海耶克的眼光, 好的金錢流動能幫助人的互動產生正面的價值,不好的金錢流動, 只會把人的互動引導到沒有價值的事情上. 如果讓政府可以任意藉由任何方式來控制金錢的注入, 只會讓很多不合理的互動經由這樣的過程產生, 把人互動的因為引導到錯誤的方向而使能產生價值降低, 即使互動的量增加. 另外,就算金錢的量可以人為操作, 可是人類依賴的資源不會因為這樣就增加, 不合理的資本結構除了對人類的互動是浪費, 也會破壞對天然資源的合理使用. 兩種觀點其實是一個故事的兩面. 其實關於資源的利用跟群體的互動. 人類跟其他生物族群都面臨同樣的問題. 只是這樣的故事在人類身上被更多東西所掩蓋了.

(需要中文字幕的朋友請在右下角開啟)