137期<br/>重整週期表

137期
重整週期表


專題文章


【化學】
36 重整你的元素週期表文/塞利(Eric Scerri)
2010年,俄羅斯的研究人員宣佈合成出第117號元素的原子核,讓週期表第一次填補完整。所有的元素,從1到116,加上118,在此之前都已經發現,117填補了週期表底部那一橫排的最後空位。新元素的發現與合成,雖填補了空缺,完整的週期表卻失去原有規律--新近增添的元素竟與同一直欄的其他元素有著不同的化學性質,打破一個半世紀以來規範週期表的週期定律。這極可能來自狹義相對論所描述的效應,它會讓一些電子軌域收縮而變小。一個問題是:過去認為週期表中同一直欄的元素會有類似表現,此一原則是否還適用於非常重的原子?另一個常見問題是:週期表究竟有沒有完成之日?
【經典文摘】
42 向化學桂冠致敬整理╱賈布爾(Ferris Jabr)
化學家關心的通常是物質在原子和分子層次的特性,看起來很狹隘,實際上恰好相反。化學讓我們了解周遭世界,包括生命的起源、人體的運作、微小分子如何大幅改變地球大氣層,當然也讓我們創造出大自然裡沒有的實用材料。今年夏天,諾貝爾化學獎得主與後起之秀齊聚德國林島,回顧並展望化學的進程。Scientific American特別摘錄11篇化學獎得主撰寫的文章:從居禮夫人的〈電性與物質的現代理論〉、斯韋德貝格的〈分子確實存在〉、肯德魯的〈蛋白質立體構造〉到齊威爾的〈4D電子顯微鏡〉,有些幾十年前化學家關注的問題,至今仍未有解答,而某些曾被視為不尋常、不知價值的人造物質,現在卻已進入我們的日常生活中,許多內容仍可呼應今日重要的研究。
【天文物理】
54 同位素:星球的胎記文/李太楓、吳育雅
想知道太陽系甚至我們身體的物質來自哪些星球?最好的方式是研究它的同位素組成;天體碳、氧的比值有如國碼,能夠得知天體從何而來。太陽系絕大多數物質的碳比值相同,而彗星誕生於距離太陽相當遙遠的地方,卻有著和太陽系行星相似的同位素比值,由中研院士徐遐生等人提出的「X風模式」合理解釋了此一現象,構成彗星的物質可能是從較接近太陽系中心的位置被X風帶到太陽系外圍。然而最新的「星際介質模式」卻暗示,在一個大分子雲中的各個行星系統,同位素比值可能都相同。如果每一區域各有不同的比值,X風模式就勝出;反之,則支持星際介質模式……
【生命科學】
60 小小藻類驅動演化大爆發文/馬丁(Ronald Martin)、奎格(Antonietta Quigg)
如果你跳上時光機,造訪五億年前古生代的地球,你會以為到了另一個星球。不過,的確是如此。當時的大陸幾乎位於南半球,海洋的位置和洋流的方向大為不同,陸生植物還沒演化出來,世界上的多細胞生物幾乎都生活在海中,長得像蚌蛤的腕足動物以及有著堅硬外骨骼、長觸角和複眼的三葉蟲稱霸海洋;直到接下來的2億5000萬年間,海洋生物因大規模滅絕而銳減,生命種類的損失驚人,但巨大的變化正開始。科學家過去把這個演化大爆發歸因於物理因素,例如海平面的變化,但越來越多證據表明,矽藻和其他金黃色浮游植物可能才是主角……
【防災科技】 地震預警系統是利用最接近震央的數個地震站接收到P波訊號後,由電腦計算出震央的位置、深度、規模等資訊,並推算出強烈的S波傳到各地的時間,以對這些地區發出警報。2011年日本福島大地震時,日本利用「區域型預警系統」,讓遠在373公里外的東京地區能在強烈地震波傳到前一分多鐘就接到警報,大幅減少人命傷亡和財產損失;台灣則以「現地型預警系統」,在327及602兩次地震中,證實了提前預警的可行性與功能。
【物理學】
70 量子在你心文/馮貝爾(Hans Christian von Baeyer)
量子世界到底是什麼情況?在正統量子理論中,一個物體可用波函數來表示,意即波函數是用來描述物體性質的數學式子。例如,每當我們偵測到一個電子,就會發現它一定是位於某個位置;但當我們不去看它,電子的波函數可能是散開的,代表了電子處於不同地方的可能性;如果我們再去看它,又會看到電子出現在某一個位置。根據標準說法,「觀測」促使波函數在一瞬間崩陷而集中於某一位置之上。對此,科學界已提出十種以上的詮釋,但量子貝氏主義可能是其中最極端的。結合了量子理論與機率理論的量子貝氏主義,主張波函數崩陷就好像醫生依據新的電腦斷層掃描結果,而修正對癌症病人病況的判斷;量子系統並未經歷奇怪或不可解釋的變化,改變的是波函數,而波函數呈現的是你個人的期待……
【物理學】 愛因斯坦曾問:「你不看月亮時,它還在那裡嗎?」月亮當然在那裡,但是對於電子而言,這個問題的答案卻是否定的,愛因斯坦覺得這種答案太荒謬。不少人認同愛因斯坦,甚至連量子力學創建者之一薛丁格也是。但反對量子力學的陣營,至今尚拿不出一套理論,既可說明電子雙狹縫干涉實驗,又可讓電子有其世界線(軌跡),於是量子的詭異性就這麼持續下去了。
【神經科學】
78 打開血腦障壁文/英特藍迪(Jeneen Interlandi)
艾利希於19世紀末進行的著名染色實驗,不僅讓他發現某種梅毒療法、獲頒諾貝爾醫學獎,還碰上一個至今困擾醫學界的難題。當他將染劑注入小鼠的血液循環系統,發現除了腦以外的所有器官都被滲透了:腎臟、肝臟和心臟在顯微鏡下呈現清楚且明顯的藍紫色,只有腦部仍維持蒼白的淺黃色。但艾利希的學生把相同染劑直接注入腦中,卻得出相反結果:腦變成了藍色,其他器官則否。顯然,有某種障壁存在於腦與血液之間。一直過了半個世紀,比艾利希當時使用的顯微鏡放大率高出約5000倍的顯微鏡問世後,才有人真正看到深藏在腦部血管中的那個障壁。多年來,科學家將它視為一道神聖不可穿越的牆……
【法醫學】 從病理學分支而出的法醫學,已成現代司法偵查的重要科學工具。為了釐清死亡真相,法醫執行解剖時,必須檢查死者的腦、心、肺及其他內臟,還要檢驗血液、尿液、膽汁及胃液中的物質成份;分析身上的傷口形狀,以及屍斑、屍僵、屍溫及角膜混濁情形,還有牙齒生長情況及頭骨癒合程度……。抽絲剝繭,以便「讓死者說話」。
【心理學】
90 拋開偏見,我就是我文/楊艾德(Ed Yong)
一直以來,黑人學生的平均成績較差,也較可能輟學,針對這現象的各種解釋當中,包括了「黑人學生天生就比較笨」的惡意論點,心理學家在1995年首先提出了「刻板印象威脅論」來推翻此一說法。過去10年來,心理學的研究也證明:即使背景不同,刻板印象威脅的方式是相同的,它會增加焦慮、讓人失去動機、降低期待。根據發現,刻板印象威脅劫持了我們的一些基本認知機制,由於擔心他人的偏見、想著該如何證明別人是錯的,因而讓自己的心理精疲力竭。不過,研究人員已發現扭轉並防範這種效應的新方法!
【科學人看科學人】 美國史丹佛大學華人物理學家張首晟結合拓撲學與凝態物理研究,從抽象的數學概念,建構理論模型,提出讓薄膜材料「邊緣可以導電、中間為絕緣體」的拓撲絕緣體概念,並獲得實驗證實,從此相關研究如雨後春筍般興起。過去,電子在晶片中移動,就像跑車開進市集中,再怎麼高檔也跑不快;未來,這些跑車在高速公路上各行其道、互不干擾,並可暢行無阻。這就是電子在「拓撲絕緣體」所能做到的事,也可能是未來電腦持續進步的關鍵……

新聞掃描


【科學人新聞】
18 今夏宇宙煙火秀文/穆易爾(Michael Moyer)
【科學人新聞】
19 會爬樓梯的巡邏機器人文/呂怡貞
【科學人新聞】
20 讓癌細胞致命的吸引力文╱呂怡貞
【科學人新聞】
20 到藥妝店看病文╱威斯特利(Erica Westly)
【科學人新聞】
【科學人新聞】
22 聽蜜蜂細語文╱恩德希爾(William Underhill)
【科學人新聞】
22 地中海飲食之謎文╱納維爾(Rachel Nuwer)
【科學人新聞】
23 假化石看真相文╱勞森(Lucas Laursen)
【科學人新聞】
24 軟性電路織出智慧生活文╱蔡宙(Charles Q. Choi)
【科學人新聞】
24 真實與虛擬之「愛」文╱格內麥爾(Larry Greenemeier)
【科學人新聞】
25 700萬年前的人族文╱黃凱特(Kate Wong)
【科學人新聞】
25 合成蜘蛛絲蛋白文/費森敦(Marissa Fessenden)
【科學人新聞】
26 靠毒物維生文╱比艾羅(David Biello)
【科學人新聞】
26 「護士,請傳噴火槍給我」文╱蔡宙(Charles Q. Choi)
【科學人新聞】
27 沙漠中的仙女圈文╱布希維克(Sophie Bushwick)
【科學人新聞】
28 找個離地球不遠的新家文╱麥森(John Matson )
【科學人新聞】
28 雲端,冷卻一下吧!文/格內麥爾(Larry Greenemeier)

華人視界


【科學人觀點】
8 希伯來語捎訊文/曾志朗
全球村不再是一種想像,而是現實。超越鬆散紛亂的民族概念,轉化為包容凝聚的世界觀,絕對必要;溝通、理解、欣賞彼此大不同,才可能建立大同的普世價值。
【形上集】 物理學家在仔細爬梳各種現象之後,才逐漸拼湊出最終的圖像。
【網路不打烊】 賞罰分明的加強式訓練,成就更靈活的人工智慧。
【不可勝數】
34 基測傷了數學文/張海潮
只考單選題,讓年輕世代喪失理解與證明的能力,更失去競爭力!
【生物手記】
108 孤絕的台灣水玉杯文/楊勝任、許重洲

專欄文章


【專家看新聞】
102 點子工廠的小小改變文/卡波斯
我們該如何認定一項發明?
【資訊世界】 它幫你記錄眼前每樣事物,但要找人聊天就得碰運氣了。
【健康與科學】
104 休閒用大麻合法化?文/卡姆西
美國越來越多州開放休閒用大麻合法化,但是大麻對健康、心智的影響仍令人憂心。
【真真假假】 神經科學與犯罪學的融合,讓我們知道暴力之源並尋求遷善之道。
【反重力思考】
107 胃裡乾坤文/米爾斯基
與牛瘤胃親密接觸的經驗令人難忘!
【在家玩科學】
110 選對油漆顏色,幫你節省夏天電費!
【圖表會說話】
112 不接種疫苗的危險

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