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 ...
鏡頭好壞那裏差
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？）
冰箱插電為什麼會裏面的食物變冷？
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）（能量那裏來？）
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）
我們為什麼在這裏？（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