科學人 2月號/2017 第180期

科學人 2月號/2017 第180期

  • 雜誌名稱:科學人    新功能介紹
  • 刊別:月刊
  • 出版地區:台灣
  • 語言:繁體中文
  • 出版日期:2017/01/25
  • 定價:280
  • 優惠價:95266
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封面故事

【核融合發電 機不可失】             
我坐在美國三氦能源公司(Tri Alpha Energy)核融合實驗反應器的控制室中,眼前的電腦螢幕顯示著「電漿槍」以及「擊發控制」。當一切就序,我內心感到些許焦慮。這具反應器是發電廠的初期原型機,在可控制的情況下,能夠以恆星和氫彈內部產生能量的方式來發電。
我看著高處螢幕顯示的影像:在這座不起眼的倉庫中,工作人員從大型反應器旁走向門口。在反應器中央有個閃亮的圓柱形真空室,長度大約等於兩部公車相接。兩打環狀電磁鐵圍繞真空室,每個電磁鐵都比我高,而且跟我的腿一樣粗。要是我按下按鈕,真空室的溫度就會開始上升,甚至瞬間可高達1000萬℃。
這時操作人員對我說:「按下按鈕。」我照做。
隔壁建築物中有四具七公噸重的飛輪,由當地電力網供電,今早開始加速旋轉,輸出2000萬瓦的電力。電流提供能量給環狀磁鐵,把大肚量的電容庫充得飽飽的,準備應付即將來臨的大挑戰。短短兩分鐘內,控制螢幕上的儀錶便從「準備中」變為「待擊發」。
操作人員傾身朝向麥克風,透過擴音器說了聲:「發射。」警示燈開始閃爍。我把游標移到「擊發」的按鈕上,然後,點擊了一下。
電容在一微秒內釋出蓄積已久的電力。氫離子雲從圓柱形真空室的兩端以時速將近100萬公里推進到中心。兩股氫離子互撞,形成一團熾熱的旋轉電漿,外形就像一根巨大的空心雪茄。
這景象描繪起來頗具戲劇性,但在控制室中,沒有閃光、沒有轟隆巨響,只有一聲微弱的「砰」,彷彿有人的扳手掉落在反應器房間裡的水泥地上。轉瞬間,電漿消失了,電腦開始處理反應器中數十個感測器蒐集到的10億位元組資料。警示燈熄滅,工作人員回到各自的工作崗位上。
這不過是核融合反應器的一次發射任務。三氦公司每天要啟動100次,多擊發一次沒什麼大不了的。
我在2016年2月到訪時,這部C-2U測試機兩年來已經「砰」了五萬次,提供三氦團隊研發所需的一切資料。三氦公司的科技主任賓德鮑爾(Michl Binderbauer)是個身材瘦長、情緒容易亢奮的物理學者,4月時他要工程師把機器拆了,然後在2017年中之前,以拆卸下來的零件為基礎,建造出更先進的反應器「C-2W」。
三氦團隊的策略是:快速建造一個原型機,測試足夠次數之後,就改裝成更進階的機器。這種驚人的方式偏離了核融合研究的標準模式。數十年來,科學家設計出體積龐大的機器,想要解開這些熾熱、高壓電漿引發的謎樣現象。這些電漿應該會觸發核融合反應,然而,過往的實驗卻通常沒有成功。賓德鮑爾是奧地利維也納一位連鎖企業家之子,也是典型的新一代核融合工程師。他的目的不在於打造高能物理學的新里程碑,而是在投資者的資助下,以工程師的邏輯和堅定意志建造出實用的發電廠。
 

編者的話

核融合發電 機不可失
太陽是人類仰仗的能量來源,我們利用的是它的熱與光;但細究其太陽發光發熱的原因,就是核融合反應:恆星內部的高壓使氫原子核發生連鎖反應,生成氦並釋出極大能量。科學家發現,利用氘與氚也可以完成類似反應,而且不會有壽命極長的放射性副產物,比起再生能源或現今核分裂的核能發電,核融合簡直是真正的永續能源!
第一代核融合反應器早在1950年代問世,經過多年努力,操控電漿的技術已獲改進;近年幾個大型計畫,例如採取雷射核融合的美國國家點燃設施(NIF)、位於法國採取磁控核融合的國際熱核實驗反應爐(ITER)更持續研究,然而他們最大的技術問題是:無法持續擊發核融合反應,提供穩定的電力。
這些巨型發電設施研究進展緩慢,有人已經不能等了!一些新創公司與年輕科學家另闢蹊徑,著手設計較小型、簡單的機器,希望從不同部件的改良,更穩定操控電漿。這種策略不必數十億美元的經費,能與研究進度緊密配合,修正起來也更容易!
全球暖化日益嚴重,減少碳排放是當務之急,發展〈核融合發電 機不可失〉;極端天氣今春是否再度上演?且看〈聖嬰現象追蹤日誌〉。2017年2月號《科學人》雜誌還有更具話題的〈讓豬長出人類器官〉、〈我是男生,還是女生?〉,不可不讀。
 

雜誌目錄

能源
30 核融合發電 機不可失
文/吉布斯(W. Wayt Gibbs)
幾位勇敢的物理學家已獲得億萬富翁的金援,正率領新創團隊,嘗試以更快速、更便宜的方法取得終極的乾淨能源。
 
行星科學
40 土衛二地底熱泉藏生命?
文/波斯柏格(Frank Postberg)、
托比(Gabriel Tobie)、
丹貝克(Thorsten Dambeck)
最新觀測證據顯示,土星的冰凍衛星土衛二有著活躍的海底熱泉,成為科學家尋找外星生命的熱門目標。
 
醫學
48 愛滋免疫攻防戰:瞄準病毒弱點
文/桑德斯(Rogier W. Sanders)、
威爾森(Ian A. Wilson)、
摩爾(John P. Moore)
經過20多年的努力,研究人員突破重重困難,製造出模擬愛滋病毒表面突起、結構複雜的套膜蛋白,有效誘發免疫系統產生所需的保護性抗體,引領愛滋疫苗研發新方向。
 
保育
54 自動相機捕捉虎蹤
文/卡倫斯(K. Ullas Karanth)
野生老虎的行蹤捉摸不定,調查上面臨諸多難題,保育工作也難以落實。隨著科學調查技術的進步,政府與國際組織的保育成效重新受到檢視。
 
生態學
60 重返山林
文/姜博仁
雲豹與石虎,台灣僅有的兩種野生貓科動物,同樣經歷坎坷的生存命運,堪稱難兄難弟。雲豹在台灣已然滅絕,而石虎是否可以等到雲豹復育成功、回歸山林的那一天,還是會追隨雲豹的腳步,離我們而去?
 
氣候變遷
68 聖嬰現象追蹤日誌
文/貝克(Emily Becker)
聖嬰現象是一種變化無常、影響層面極廣的氣候模式,常視為極端天氣的元凶。細看最近一次循環,會發現真相比以往所知的更加錯綜複雜。
 
生物學
76 讓豬長出人類器官
文/貝爾蒙特(Juan Carlos Izpisúa Belmonte)
科學家試圖在豬、牛和其他動物體內培養人類器官,一旦克服技術限制並有效預防倫理災難,將可為苦苦等待器官移植的病患帶來新生機。
 
生物學
82 繽紛斑馬魚現形記
文/林旻萱、莊永仁
在實驗室培育斑馬魚新品系時,研究人員意外發現,新的短尾鰭品系竟無法與親代長尾鰭品系追尾交配,意味新物種於焉誕生?在追尋答案的過程中,更多關於遺傳學的奧秘也一一揭開。
 
科學人觀點
6 泡沫傳香:物理學家的新年賀禮文/曾志朗
 
總編輯的話
8 人豬一家親文/李家維
 
12 讀者論壇
 
14 科學人新聞
是誰敲出最早的石器?|「蝙蝠俠」降臨綠屋頂|海豹的非凡時
間感|讓臨床數據更透明|一覽世界科技進展|特製飲食能否
取代化療?|植物也看得見|性病病例不斷攀升|上太空組裝
望遠鏡
 
形上集
23 科學哲學答問(三)文/高涌泉
 
網路不打烊
24 AI再起:回顧光輝2016文/張俊盛
 
不可勝數
26 球賽裡的魔咒文/黃文璋
 
健康與科學
28 冷療法真有效?文/馬隆(Dina Fine Maron)
 
專家看新聞
88 醫院不該是武裝堡壘文/莫瑞斯(Nathaniel P. Morris)
 
資訊世界
89 電子郵件不安全文/波哥(David Pogue)
 
真真假假
90 信者恆信文/薛莫(Michael Shermer)
 
反重力思考
91 棒球場上的典範轉移文/米爾斯基(Steve Mirsky)
 
聊聊科學人
92 走在科學與人文交錯的路上―洪廣冀文/吳文正
 
解讀心智
96 我是男生,還是女生?編譯/陳瑀葳
 
生物手記
100 隱世奇蘭的秘密生活―摺柱赤箭文/許天銓
 
科學史沙龍
102 數學家與他的時代文/高英哲
 
科學人書摘
104 展翅的恐龍文/摘自《25種關鍵化石看生命的故事》
 
圖表會說話
108 空污大戶文/菲謝蒂(Mark Fischetti)
 

內容簡介

《科學人》雜誌-全球科普雜誌第一品牌

自2002年創刊以來共11年榮獲出版界最高榮譽雜誌出版金鼎獎!身為全球科普雜誌的第一品牌,《科學人》一直領先報導全球最先進的科學脈動與產業趨勢,除生命演化及天文奧秘的探索外,也包括成就未來經濟創新的各種工具:「NBIC,Nano-Bio-Info-Cogno(奈米科技、生物科技、資訊科技與神經科技)」,及其聚合衍生的「長壽醫學」、「未來能源」、「淨化科技」、「即時通訊」、「人工智慧」及「前進太空」等產業趨勢內容。除了原Scientific American文章精確編譯外,台灣延伸企劃採訪篇章更佔40%以上,藉由淺顯易懂的編輯呈現方式,帶給產業精英、知識家庭、高中及大專院校師生最具未來性的知識力。

《科學人》雜誌即將於2017年2月滿15週年!15年來,在「廣」的方面,《科學人》月月帶給台灣讀者科學新知、科學新聞、重要科學研究;而在「精」的方面,《科學人》推出15週年特別獻禮:「博學誌」系列文集,滿足您在單一領域更深入、更全方位的知識渴望。

「博學誌」系列文集

問,時間為何物?(2016/9/20全新出版) 台灣大學物理系教授 高涌泉 專文導讀

窺探大腦(2016/10/20修訂版)  中央研究院院士 曾志朗 專文導讀

發現天文之美(2016/11/20修訂版) 國立自然科學博物館館長 孫維新 專文導讀

掌握數位生活(2016/12/20全新出版) 台灣大學資工系教授 林守德專文導讀 活靈活現動物行為(2017/1/20全新出版)金鼎獎科普作家 張東君 專文導讀

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