物理雙月刊 4月號/2023 第2期

物理雙月刊 4月號/2023 第2期

  • 雜誌名稱:物理雙月刊    新功能介紹
  • 刊別:雙月刊
  • 出版地區:台灣
  • 語言:繁體中文
  • 出版社:社團法人台灣物理學會
  • 出版日期:2023/04/05
  • 定價:199
  • 優惠價:95189
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編者的話

總編輯的話

跨領域合作與研究在當今世界中具有重要意義,它對創新與科學進步的推動具有顯著作用。首先,跨領域合作可促使不同學科的專家攜手合作,共同解決問題。這樣的合作能夠帶來新的觀點和方法,激發創新思維,並產生新的知識和技術。其次,當今世界面臨許多複雜且相互關聯的問題,例如氣候變化、能源危機和公共衛生等。這些問題往往需要多領域的專業知識和技能才能解決。跨領域合作能夠整合各學科的專業知識,以共同應對這些挑戰。最後,跨領域研究有助於拓展現有學科的邊界,開創新的研究領域。許多新興學科,如生物信息學、綠色化學和神經科學等,都是由不同學科融合而成的。一般而言,生物系統極為複雜。然而,物理學家擅長從全局和宏觀角度分析問題,並具有扎實的數學基礎和建模技能,此外物理學家熟悉各種光學、力學、磁學等物理儀器。因此,在生物物理研究中,物理學家能夠帶來獨特的思維和觀點,有利於推動這個領域的進步。在物理雙月刊四月號中,我們專門討論生物物理這一主題。我們邀請了周家復、張家靖等多位專家學者,撰寫專題文章,介紹該領域的最新進展,希望這些文章能為有意投入生物物理研究的學生提供必要的基礎知識。


這期的「阿文開講」介紹了路易·阿爾瓦雷茨多姿多彩的人生的一生。他的興趣十分廣泛,不僅研究核共振態,還涉獵金字塔、美國總統甘迺迪的謀殺案及恐龍滅絕,堪稱斜槓人生的典範。首先,阿爾瓦雷茨於1968年憑藉對基本粒子作出的重大貢獻獲得諾貝爾物理獎。晚年時期,他與兒子沃爾特·阿爾瓦雷茨一同研究恐龍滅絕時期的地層,並提出新的恐龍滅絕理論,主張恐龍的滅絕在數千年內急速發生,而非過去普遍認為的數百萬年。儘管這一理論最初受到許多質疑,但到了2010年,科學界已基本接受白堊紀-古近紀的生物大滅絕確實是由希克蘇魯伯小行星撞擊地球所導致的。「皮皮老師的物理心得」延續二月號的主題繼續闡述物理與數學的關係,他認為:物理和數學雖然有密切的關係,不過物理並不僅僅只是應用數學。物理學家和數學家的著重的部分不完全一樣。數學家最重視的是數學的嚴格性。但對物理學家而言,檢驗物理理論是否正確主要的依據是理論的預測能不能被實驗驗證,至於推導或計算過程是否有完全嚴格的證明則不是絕對必要。


「發現自然之美」系列在本期介紹了1977及1978年的諾貝爾物理獎。1977年的諾貝爾獎頒給菲利普·沃倫·安德森、內維爾·弗朗西斯·莫特爵士以及約翰·范扶累克,以表彰他們「對磁性和無序系統電子結構的基礎性理論研究」的貢獻。這是繼1972年BCS超導理論獲得諾貝爾物理獎後,理論凝態物理的學者再次受到諾貝爾獎的認可,象徵著凝態物理這一重要物理子領域的崛起。

理論凝態物理的研究需要統合電磁學、統計物理以及量子力學,並與基本粒子的研究有顯著差異。基本粒子研究者通常信奉約化論,研究物質最基本的組成。他們認為愈基本的物理系統愈簡單,通過研究物質的基本結構,可以由下而上建立巨觀系統的理論。然而,安德森在1972年的一篇名為“More Is Different”的文章中提出,巨觀凝態系統由於粒子數量極大,可能因量變而引起質變,產生原本微觀系統中不存在的新現象,這是一個極為深刻的見解。除了前述學術成就外,安德森還提出了一個透過純量場,讓傳遞作用力的規範玻色子獲得質量的機制,這就是著名的自發對稱破缺。這個想法後來也被英國物理學家彼得·希格斯應用在粒子物理中,而這個純量場被稱為希格斯場,希格斯則在2013年以這個貢獻獲頒諾貝爾物理獎。難怪安德森會被譽為當代最具創造力的科學家。


1978年的諾貝爾物理獎頒給了兩個截然不同的研究領域:一半獎金授予彼得·列昂尼多維奇·卡皮察,表彰他在「低溫物理領域的重要發明與發現」;另一半獎金則由阿諾·彭齊亞斯與羅伯特·伍德羅·威爾遜共享,以表彰他們「發現宇宙微波背景輻射」的貢獻。「宇宙微波背景輻射」的發現在現代天文學上具有重大意義,它為宇宙大霹靂理論(big bang theory)提供了堅實的證據。此外,COBE研究團隊因研究「宇宙微波背景輻射的非等向性」於2006年獲得諾貝爾物理獎,進一步凸顯了這一發現的重要性。「宇宙微波背景輻射的非等向性」揭示了早期宇宙能量密度的不均勻性,這為宇宙暴脹理論(cosmic inflation)提供了證據,並解釋了宇宙大尺度結構的形成。


自去年11月ChatGPT問世以來,吸引了大量關注,特別在教育界引起了極大的震撼。有一位法學院教授將考試題目交給ChatGPT回答,結果發現它能輕鬆通過考試。這引發了一個重要問題:在ChatGPT普及後,我們該如何培訓學生?又如何評估他們的學習成果?雖然這個問題沒有簡單的答案,但至少有兩點值得重視。首先,傳統教育過於強調升學考試和答題能力,導致學生不擅長提問。然而,根據ChatGPT使用者經驗,提問方式不同會產生不同的回答,提出適切的問題可以獲得更好的答案。因此,培養學生提問能力顯得尤為重要。其次,我們需要訓練學生判斷ChatGPT給出的答案是否正確。眾所周知,ChatGPT幾乎對所有問題都會給出答案,但並不能保證答案的正確性,有些回答根本就是睜著眼睛說瞎話。因此,培養學生的批判性思維和判斷能力要比灌輸給學生知識重要的多。
 

雜誌目錄

目錄
總編輯的話

物理新知–比寶石還夯的閃耀鑽石------作者:David Kramer   譯者:宋育徵
物理新知–奈米半導體元件技術在疾病檢測的應用------作者:褚家容、藍珮綺

物理專文–2022年諾貝爾物理獎:量子非局域性和量子資訊科學------作者:梁永成、古煥宇
物理專文–2022年諾貝爾物理獎:量子糾纏與貝爾不等式(上)------作者:管希聖
物理專文–2022年諾貝爾物理獎:量子糾纏與貝爾不等式(下)------作者:管希聖
物理專文–2022年諾貝爾物理獎:量子糾纏與它們的產地------作者:鄭畯元、褚志崧

物理專欄–誰怕哥白尼?(物理新知–超穎材料透鏡原子阱------作者:Johanna L. Miller   譯者:林祉均

物理專文–當發生疫情時,基礎研究能幫上什麼忙?以生物感測研究用於病毒篩檢及抗病毒感染藥物篩選為例------作者:張家瑜、丘力文、張家靖
物理專文–單分子振動光譜技術在澱粉樣低聚物結構研究的應用------作者:周家復、Leonardo Lesser-Rojas、Katrin H. P. Vu.(吳荷芙)、Gerhard H. Blankenburg( 薄杰海)
物理專文–漫談力學生物學------作者:林耿慧

物理專欄–阿爾瓦雷茨的斜槓人生(上):從雷達到原子彈------作者:高崇文
物理專欄–阿爾瓦雷茨的斜槓人生(下):從核子共振態到恐龍------作者:高崇文
物理專欄–皮皮老師的物理心得-物理如何使用數學?漫談物理與數學的關係(II)------作者:欒丕綱
物理專欄–發現自然之美 諾貝爾物理獎1977年:菲利普·沃倫·安德森、內維爾·弗朗西斯·莫特爵士、約翰·范扶累克------作者:爾諾
物理專欄–發現自然之美 諾貝爾物理獎1978年:彼得·列昂尼多維奇·卡皮察、羅伯特·伍德羅·威爾遜、阿諾·彭齊亞斯------作者:爾諾

好文推薦–巨大隕石可能是地球大陸的成因------作者:Heather M. Hill      譯者:張鳳吟上)魔鬼化身的寶貝外甥------作者:高崇文
物理專欄–誰怕哥白尼?(下) 一本造成天翻地覆的「天書」------作者:高崇文
物理專欄–皮皮老師的物理心得-物理如何使用數學?漫談物理與數學的關係(I)------作者:欒丕綱
物理專欄–粒子物理行(十六)電荷守恆與規範對稱------作者:黎偉健
物理專欄–發現自然之美 諾貝爾物理獎1975年:奧格·尼爾斯·波爾、本·莫特森、利奧·雷恩沃特
------作者:爾諾
物理專欄–發現自然之美 諾貝爾物理獎1976年:伯頓·里克特、丁肇中------作者:爾諾

好文推薦–腦細胞縫隙中的秘密世界------作者:Charles Nicholson      譯者:宋育徵
 

內容簡介

「物理雙月刊」定位為物理的科普雜誌,希望可以透過國內物理各領域專家學者為我們的讀者帶來許多有趣、重要以及貼近生活的物理知識,並帶領讀者一探這些物理知識的來龍去脈。

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