優遊自然-生活中的小科學與大哉問

 

市立陽明高中高一選修課程入班演講

 

李明憲

淡江大學物理系

英國劍橋大學物理博士

 

 

漫談大綱

(此處連結 話題稿)

 

半隻眼睛有什麼用?(大哉問)

眼睛有何用?

成像是什麼意思

光是線 (ray 線, beam 束)!

最簡單機相的:針孔

趨近完美的偷拍可能嗎?(量子效應)

換上透鏡,大放光明,但...成像問題 ...

鏡頭好壞那堮t

幾何與光學(放大鏡、望遠鏡、顯微鏡)

畢氏定理

數學定理與公設

半隻眼睛還是比一隻好:幫達爾文解圍(寒武紀大暴發)

 

伏筆:星辰的子民與潮間帶中的小蝦

科學定理與模型

 

先運動學再力學(先運動再學力)

伽利略的望遠鏡

天體運動與微積分

功-動能定理

保守力與位能

能量守恆的觀念

我們了解物質了嗎?

物質的三態變化

冷、熱,溫度的本質?

 

牛頓的小故事選述

雕像

橢圓推導

站在巨人肩上

蘋果

眼傷

原理

萊布尼玆

煉金者

 

全世界最大的溫度計?

西遊記火焰山旁的擎天一柱

背著超大溫度計去蜜月旅行的肖仔

熱功當量

形形色色的溫度計

抗寒零下三百度的廣告

奈米粒量水(宗教與科技的界限)(法輪功有罪嗎?)

我們為什麼要研究氣體的熱性質(理想氣體方程式)

物質之最簡單的態:氣態

蒸汽機

內燃機

渦輪發電

PV = nRT 還不夠,氣體動力論

陽光與小雨(馬克斯威爾速率分佈公式)

電器插電為針麼會熱?(節能宣導為何說要拔插頭?小電器使用說明為何提醒久不用拔電池?)

冰箱插電為什麼會堶悸滬鼓宣雱N?

除溼機開起來為何室內變乾?

時間為什麼不可逆?

(解答:涉及到熱消耗的過程其隨機性極高,故逆過程之機率極低)

 

新生的嬰兒有什麼用?

努力動手實作與展示的法拉第((科展)生物倫理提醒:鼠胃潰瘍)

最先被注意到的超距力(不是重力)

最後一塊拚圖,位移電流

長大了的嬰兒:應用例

觸控螢幕(靜電)

碳粉列(影)印(靜電)

大同電鍋(靜磁)

電磁爐 (感應)

為什麼鋁鍋不能用在電磁爐上?

微波爐(波)

金屬不能進圍波爐,但微波爐內壁(門)也是金屬,不矛盾嗎?

發電機 -> 超高壓電 (why?) > 馬達

光、波、無線電 (無線通訊、手機) [一樣是選台的原理]

馬克斯威爾方程式的令人意外的結果:光是電磁波

找尋傳播電磁波的介質:以太

最成功向失敗實驗(邁克森-莫利實驗)

 

跟光一樣快時,會看到什麼? (電場會凍結住嗎?)

愛因斯坦 "論動體的電動力學"

沒有勞倫玆,就沒有相對論

長度、時間、同時性,都是相對的

竟然,速度相加的公式不一樣了

奇跡的 1905 年 (加偉人的八卦)

係金ㄟ

孿生子悖論

GPS

E = mc2 (核能煮開水)

重力加速度與運動加速度

廣義相對論

日蝕觀察團

普林思頓高等研究所走路回家的好友哥德爾

一生所犯最大的錯誤

 

夜晚的天空為什麼是暗的?

可能:宇宙不是無限久,恆星近才點亮燈

可能:過去的光現石看不到了(原因?)

小科學:人類如何看出東西的遠近?3D立體螢幕(畫片)的原理為何?

問題:怎麼知道星星距我們有多遠?

三角法(地球公轉,光行差)

光譜與元素的對應(低八度的元素之歌)

宇宙正在膨脹中(而且膨脹加速中)(能量那堥荂H)

 

為什麼不是所有的粒子都是光速行進?

這算是個問題?

不必介質,就用場

物理學家想把所有基本作用都用場來表示,而這些場都被寫在同一個時空中來(與光子有)交互作用。故勞倫玆轉換不變性

動能與動量是一體兩面(屬同一張量)

有質量無法達到光速,為什麼

為什麼會有"質量"?

標準模型是統一場論與粒子物理實驗妥協的結果,代表目前較具共識的部分

希格斯場(剛出爐的 2013 諾貝爾物理獎)

 

書名 "生命是什麼?" 的非宗教著作(大哉問)

遺傳靠物質、基因是密碼

顯微鏡下的生物與細胞

晶體繞射與 DNA 雙螺旋結構

從   DNA 、RNA 到蛋白質

多樣化也是天擇的結果

優生學的界限(民族大改造與產前篩檢)

無敵巨獸稱霸星球

為什麼要有瘦肉精與基改基改食物標示?(工業革命 2.0 及鴨片戰爭 2.0)

司法是各方權益最終的防線(標示於是成為最大公約數)

醫學進步,人可以不死嗎?人為什麼會死?

為何性別數為二

性與演化

 

能有做算術的(自動)機器嗎?

數數難或易?

算術輔助工具

進位法的用處

竹籤、木珠、齒輪到電流

計算"尺" ?

半導體、二極體、電晶體、加法器

 

能有做證明的機器嗎?

哥德爾不完備性定理

計算跟證明雖然常出現在同一張數學考卷中,但運作層次是不一樣的

話說回來,何謂機械?

理性的極限 ?(邏輯推理的極限)

不完備定理

理性的本質 :  模(仿)擬自然 (?)

 

我設計工具,我是人

可造出能設計工具的機器人嗎?

 

人工智慧

神徑網路與學習辨認

有情緒的機器人

情緒與理性在人腦中的溝通

情緒是什麼?

有那些情緒?

我們為什麼還在怕?

我們怕什麼?

怕黑?

怕痛?

怕死?

怕被罵?(人類是社會動物)

那喜歡呢?

喜歡財富、不能貯存時,如何?

喜歡安全

冰淇淋與炒飯

一路走來,還滿意嗎?(你不是細菌,怎麼知道細菌不快樂?)

你不是他/她本人,又怎知道人家怎麼想的

 

意識之迷

意識的目的是什麼?

是為了增加生存的機會嗎?(配上智力的話,或許。抑或是說,意識是智力的產物?))

是為了發展同理心嗎?(你不是蝴蝶,仍知蝴蝶快樂)(你假設另一個人也是有靈魂的。)

先定義什麼是 意識 吧?可能嗎?

定不出?問一個較簡單的問題,水母有嗎?蚊子有嗎?

麻醉與意識

如何將夢境錄下?

大腦 fMRI 影像

難到是大腦合理化事情的結果?(一部有駕駛員的卡車,就像有靈魂的個體))

如果機器人獲得意識,他們會發展出什麼樣向宗教?

 

生活的目的與生命的意義?

問題揭曉之後,一切還有意義嗎?

誰來了解宇宙的本質?

生存意志與好奇心的拉距(好奇心殺死貓)

我們為什麼在這堙H(生物層次與文明層次)

 

找尋外星人 (SETI)

智慧文明是善意的嗎?(大哉問)

遇到善意外星人,我們想向他們學什麼?

族群融合可能嗎?

如何對抗惡意的外星人?

從物理學了解外星人的弱點?

做第二名或第三名(或甚至最後一名)的心理調適(順其自然?)

 

文明毀滅時要傳下去的一句話

李:(不是人類而是小蝦),浮出水面,仰望星空

費曼:物質由原子構成

外星人顧問:....

 

你自己心中的大哉問

效法牛頓(用冊子寫下問題)

(動手做科展,動口談科學,動腦想科研 <身、口、意>)

大自然到處都是 (給小蝦的) 線索