2014年9月30日

2014年9月號537期 目錄



641 【編輯室手記】 科學品味---編輯部
644 【評論】 從國際奧林匹亞說中學科學教育---劉源俊
646 【一月紀聞】---編輯部
650 【數.生活與學習】 十二年國教數學課綱之芻議---單維彰
652 【言之有物】 牛頓不變的G---曾耀寰
654 【話中有化】 能夠自我修復的材料—自癒性高分子---高憲章 (全文刊載)
658 【新聞裡的生物醫學】 靈長類動物的研究---江建勳

662 【封面故事】 張昭鼎紀念研討會專輯
664 教育的新舞台—資訊科技融入物理教學---黃福坤 演講∕林靜英 整理
666 以週日閱讀科學大師的網站經營為例---李旺龍
670 Make a CASE!臺大科教中心 陳竹亭---演講∕趙軒翎 採訪、整理
675 以「臺灣蛛式會社」為例—網路上的公民科學家---羅英元
680 在家尋找外星人—SETI@Home計畫---曾耀寰 (全文刊載)
682 搖滾吧!科學—科技部「科技大觀園」---洪美慧 演講∕文詠萱 整理
684 科技部在推廣新媒體科普傳播的角色---羅時成 演講∕文詠萱 整理
686 網路科普教學的虛與實---邱韻如
690 生活中的科學─泛科學PanSci---陸子鈞

694 蚊子還是打個不停?生活中的捕蚊妙招---夏維泰、林秀品、簡瑜君、徐歆亞 (全文刊載)
699 天上掉下來的粒子—從包利到希格斯---張峻輔

706 【大家談科學】 從陳震遠事件看學術界---賴昭正
707 【大家談科學】 上帝創造了何等的奇蹟!---松 鷹
708 【大家談科學】 從化驗談起---何子樂
709 【大家談科學】 金鼎獎揭曉有感---張之傑

710 【青年尬科學】 「人、魚、海」的兩種未來─導讀---蔡佳諭、杜昀融、柯重光
712 【科學教育,我有話說】 十二年國教高中數學課綱中的統計課程要多深---葉裕益
714 【科學教育,我有話說】 談理工科系學生的數理程度---邱韻如 (全文刊載)

2014年9月29日

2014年8月號536期 目錄



561 【編輯室手記】越小,越不簡單。---編輯部
564 【評論】食品安全的把關者—公、民營檢驗實驗室---何國榮
566 一月紀聞---編輯部
570 【游理數.數裡遊】Lissajous曲線---游森棚
572 【生生不息】會變形的蛋白質---陳妙嫻
574 【談天說地】臺灣北方三島附近海域的冷水渦---楊穎堅
576 【科學史話】我國古代的物候知識---劉昭民

578 【封面故事】微機電系統的應用
580 微機電系統的發展與應用---曲建仲 (全文刊載)
589 微機電技術於氣體分析的趨勢---簡日昇、呂家榮、田維誠
594 微機電系統於居家健康檢測的趨勢---陳柏翰、薛孝庭、林致廷

600 解開果蠅雙胸突變之謎---葉筱凡
607 數學二項式展開的一次近似及其物理應用---張仁壽、單維彰
610 微藻與其防線突破---陳綺慧、洪俊宏、郭子禎、陳慶能

615 【大家談科學】給錯的諾貝爾獎---程樹德

中國古代對遺傳和變異的認識

作者/馮永康(科學史研究者)

在大量的、悠久的中國史書和文獻中,早就出現了各種對遺傳和變異現象的描述與記載。距今大約7000~8000 年前,長江、黃河流域的各氏族部落,在長期的採集、種植植物和漁獵、馴養動物等實踐活動中,就開始對原型植物加以選育、對野生動物進行馴化,逐漸培育成栽培植物和家養動物,並且給它們取了專門的名稱。殷墟甲骨文中的黍、稷、麥、禾、牛、羊、豕、犬等字,就是對不同原始栽培作物和家養動物最早的稱呼。經由史料的分析和研究,認為栽培植物和家養動物的品種及變種名稱之出現,就是古代先民意識到生物遺傳和變異現象的具體標誌。

西元前6 世紀,簡單的遺傳概念即已形成。東漢《越絕書》中記載,範蠡與越王勾踐對策時,總結當地農業生產的經驗說到「桂實生桂,桐實生桐」。西元前329 年,《呂氏春秋》中記載,「夫種麥而得麥,種稷而得稷,人不怪也」。這些簡單的認識表明,當時的人們已把物種性狀的遺傳看成是一般的自然現象。

《東周列國志》在評論〈春秋韓原之戰〉中提到:「種瓜得瓜,種豆得豆。……」這類一直流傳於民間的口頭語,即為古人對生物遺傳現象的一種簡單描述。到了東漢時期,人們對遺傳有了進一步的認識。王充在《論衡.奇怪篇》中說:「萬物生於土,各似本種」。在《論衡.講瑞》篇中又說:「……龜生龜,龍生龍。形、色、大小不異於前者也,見之父,察其子孫,何為不可知?」這些敘述表示,生物親代的遺傳特性(如顏色、形狀、大小等)都能穩定地傳給子代。得知某種生物,即可推知該生物的後代模樣。

《齊民要術》是中國現存最早、最完整的一部農書,作者賈思勰曾多次以「性」或「天性」來表示動、植物間的某些性狀,以及其由上一代傳給下一代的遺傳特性。他認識到桃、李結實的遲早、樹齡的短長,均由各自不同的內在本性所致。粱、粟等作物的子實是否容易脫落,也是緣於世代相傳的不同本性。

西元1378 年,明洪武戊午年,浙江龍泉的葉子奇,在《草木子》中寫道:「草木一荄(根)之細,一核之微,其色香葩葉相傳而生也。」「草木一核之微,而色香臭味,花實枝葉,無不具於一仁之中。及其再生,一一相肖。」

清代初期,戴震也指出:「如飛潛動植,舉凡品物之性,皆就其氣類別之。……桃與杏,取其核而種之,萌芽甲坼,根幹枝葉,為花為實,桃非杏也,杏非桃也,無一不可區別,由性之不同,是以然也。其性存乎核中之白,形色臭味,無一或闕也。」這些古書中的記載說明,約從2000 多年前開始,中國古代的先民們即已逐步形成了類似近代西方所謂「類生類」的遺傳概念。......【更詳細的內容,請參閱第538期科學月刊】

三維列印組織及器官

作者/程樹德(任教陽明大學微免所)

所謂三維列印(3D printing),學術一點的稱呼,是累加式製造(additive manufacturing),即將立體模型的空間資訊,用電腦輸給一架印刷機器,這機器有點像現今常用的噴墨印表機,可先印出一個二維的圖像,然後以噴墨嘴吐出可凝結的材料,逐步創造出與原模型一樣的三維實體。

我們知道畢昇的活字印刷術傳到歐洲後,促進了西方的文藝復興,及以後的科學革命,甚至工業革命,故爾是極緊要的技術,現在若能擴充至三維印刷,進而複製出一個三維實體,該是多麼重大的技術突破啊!

在1984 年,個人電腦、文字處理機開始普及,用電腦控制的印表機也出現,這週邊技術的出現,讓三維列印這概念有了萌芽的契機。賀爾(Charles W.Hull)這人於1939年出生於美國克羅拉多州,畢業於該州州立大學的應用物理學專業;在1983 年,由於他知道能用紫外光來催化塑膠單元分子的聚合(photopolymer),故想出這累加性製造的主意,稱之為立體石畫(stereolithography,也譯作光固化成形法)技術,並於1986 年得到一個專利權許可。

他的想法,是讓噴墨頭輸出塑膠單元分子,此時用強的紫外光雷射照耀,使它立即固化,不再流動;噴頭則由電腦輔助設計程式(CAD/CAM/CAE)來控制,讓它依照既定的二維圖像來移動,待累加這諸多二維圖像後,就塑造出一個實體。

賀爾所發明的這初始技術,只能用塑膠來製造模型,而那時金屬燒結技術(metal sintering)也大有發展,能利用強雷射光,將噴頭釋出的金屬粉末或小顆粒,直接燒結在下層已冷卻的固體表面,讓金屬也能當模型的材料,於是三維列印技術,也能用以鑄造金屬的零件。

圍繞這主要創意的附屬技術不斷被發明出來,例如塑膠擠出技術在1990 年出現,噴出膠結劑於粉末(inkjet deposition of liquid binder on powder)之技術於1993 年在麻省理工學院被發明出,1995 年即上市。

早期三維列印技術能應用在新產品開發的階段,也即能從電腦中的設計圖,很快地製造出一個實體,可觸摸也可觀看,以資評估其是否美觀、可用或可否暢銷。到了21 世紀第二個10 年,更有了爆炸性發展,不但能大規模生產零件,也能跳過翻砂鑄造的麻煩,直接生產精細的引擎或其他零件;在中國工業化的過程中,技術之獲得恆受到西方列強帝國主義的防範及禁售,聞這種技術在大陸有超越性的突破,真讓我額手稱慶。......【更詳細的內容,請參閱第538期科學月刊】