2014年5月28日

大家談科學

葡萄美酒夜光杯
本文作者/祁 甡(前交通大學光電系教授)
唐代詩人王翰寫下了千古絕唱《涼州詞》:

葡萄美酒夜光杯,欲飲琵琶馬上催;
醉臥沙場君莫笑,古來征戰幾人回。

由於王翰的這首詩,夜光杯廣為人知。根據記載,在西周時,就有西域向中國進貢夜光杯了。那時的夜光杯是以和闐玉製成的。後來,因和闐玉供應不及,夜光杯就開始改用在祁連山開採的酒泉玉來製作了。

夜光杯並非磷光杯或螢光杯,在黑夜裡並不會發光。不過,由玉製成的夜光杯,呈半透明狀,當月光穿過杯子時,因散射而產生亮光,故稱夜光杯。

透明度不同的杯子,在月光下產生的亮度也不同。透明度較小的杯子固然亮度小,但即使透明度很大的玻璃杯,在月光照射後,光直接穿過玻璃杯,散射很小,看起來依然不如玉杯明亮。......【更詳細的內容,請參閱第534期科學月刊】
一起燒壺開水吧
本文作者/王文竹(任教淡江大學化學系)
我每天早上生活中的一件事,就是先燒壺開水、沏杯茶,然後開始工作。今天就讓我們一起來燒壺水吧!

請你取一壺生水,坐放在生了火的瓦斯爐上,先別離開,細心觀察一下,水壺一圈的壺壁上,你會看到什麼?再多待幾分鐘時間,你會聽到有些什麼聲音?此時你可以到客廳看報紙了,但請你要注意聽水壺發生了什麼事?

第一個觀察到的,是坐放在瓦斯爐火上的水壺,一圈的壺壁上有層水氣,似霧般飄忽不定的吸附在壁上。這是因為瓦斯燃燒生成大量的二氧化碳和水蒸氣,這些很熱的水蒸氣遇著了仍是低溫的水壺,就凝結在表面了,受火焰閃爍,所以飄忽,再待幾分鐘水壺夠熱,水氣就不會再凝結了。
第二個注意到的,就是數分鐘後有些悶悶的響聲從水壺裡傳出來,這時請你打開壺蓋看看,會發現一些小氣泡從水中浮出來。這些氣泡是溶於水中的氮氣和氧氣,在水壺底部受熱後不能再溶於其中而被排出。我查了一下一大氣壓及不同溫度下100 克水可溶氣體的大約數量如表一。
表一:氣體在100 克水中的溶解度
粗估100 克的水由20℃升到60 ℃, 氮氣大約會釋出6.9毫升(0.009 克×80 % ÷28 克×26.9 升= 6.9 毫升),氧氣大約會釋出3.5 毫升,二氧化碳氣大約會釋出 0.034 毫升,如果燒2 升的水,則總氣體約209 毫升,不能算少。......【更詳細的內容,請參閱第534期科學月刊】

暗物質與暗能量
本文作者/賴昭正(前清大化學系教授)
在〈愛因斯坦的最大錯誤―宇宙論常數〉(《科學月刊》第438期)一文裡,筆者提到為了解釋為何現今的宇宙幾何是歐氏(平面)幾何,及為何宇宙在大霹靂後的70億年又突然加速膨脹起來,現今的許多科學家均相信宇宙中充滿了95%的不明物:因到現在還未發現,故稱它們為暗物質(25%)及暗能量(70%)!在科技如此發達的今日,筆者實在很難想像還有這麼多的「怪物」能避過科學家的「耳目」,因此使筆者想到了下面的三則故事。

在馬克士威完成其電磁理論(1873)後不久,物理學家便深信光是一種電磁波;像聲波及水波一樣,因此光的傳播「毫無疑問」地也應靠介質。他們認為此一稱為以太(aether)的介質應充滿宇宙,為「絕對靜止」的標準。馬克士威的理論謂光在以太中的速率是一個定值,僅與此介質之彈性有關,因此在地球上之觀察者所量得的光速,將因地球之繞日,而隨光所行走的方向而變!因此當邁克生(A. Michelson) 及莫立(E. Morley)在1887 年實驗發現光速與方向無關時,對物理界的打擊之大是不言而喻的!為了挽救以太的存在,大物理學家羅倫茲(H. Lorentz)及菲次吉拉(G. Fitzgerald)不惜分別提出空間及時間會在運動方向上變短及變慢的理論! 1905 年,愛因斯坦的特殊相對論不但完全否認了(不須用)以太的存在,也說明了時空變短、變慢只是相對論的一個自然結果而已!如果沒有愛因斯坦,現今的科學家是否還在尋找此一充滿宇宙的「暗物質」――以太?......【更詳細的內容,請參閱第534期科學月刊】

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