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2010年4月12日 星期一

【作業】誰逼我捐卵?

拿在哥大的作業來灌個水。作業的主題是科學議題的「讀者投書」。

寫的是繳不出學費差點跑去捐卵子的心路歷程,以及看這所謂的「捐贈」背後隱藏著資本主義凌駕身體自主權的問題。


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Who forces me to be an egg donor?




The whole thing started at the beginning of the semester.

I didn’t have money to pay the tuition, and people will do anything when they desperately need money. One day I saw a post by a company looking for egg donors. The $8000 compensation sounded like easy money since I only made 10,000 a year back in Taiwan.

I thought, a female lays about 400 eggs in her whole life, and most of them are wasted. If I can get all those eggs fertilized, there will be lots of little Sherry Lins, and probably one or two of them will become another Bill Gates or Hillary Clinton, and I will be very close to ruling the world.

So I followed the poster’s instructions and went on line to fill out a very long form about everything.

My height: 5’2”
My weight: 110 pounds (after I amputate my left leg)
Have twins or other multiple births occurred in your family? No. (The couple wants a child, not a kindergarten)
My hobby: (Ummm…drinking and gossiping) Reading, exercising, and playing piano
Favorite childhood memory: When I prepared a show for my mom for the mother’s day, and she cried, and we hugged. (She threatened to sell me to the circus.)
Why do you want to be an egg donor? Because I am a total altruist (who needs to pay tuition)

That night, I dreamed about my future daughter. She looked racially-mixed, big eyes, very sweet face (didn’t look like me at all). I took her to school and showed her off, and then she disappeared. I rummaged through the whole school but couldn’t find her. Then I woke up with tears in my eyes.

I gave up the idea of donating my eggs. My dream had tested my feelings about egg donation--I would have a baby somewhere in the world, but I could never find her/him.

Couple days later, I got a call from a friend. She donated her eggs successfully and has been introducing other people to the idea because there is a $500 introduction fee. “If you donate your eggs, we can split the $500.” She tried to persuade me and some other friends.

One of her roommate is a beautiful Vietnamese. Because of poor English, she couldn’t find a job in New York, and is now training to be a poker dealer for casinos. My friend persuaded her not to be a dealer because of the complex environment of casinos. She told her, “Why don’t you donate your eggs twice a year, and cover a whole year’s living expenses. And, it is helping people.”

She used the words “donate” and “help” so often that it made me confused about the meanings. If this “donation” is a real act of altruism, why did British women stop donating eggs after the government cut the compensation to £15 ($30)? Why do people stick with the word “donate”? How many egg donors make the decision without hesitation?

And, what forces them to donate eggs for money?

Despite those who want get extra money to buy an LV, most donors are forced to do so because of financial binds. And this situation reminds me of the organ trade in many Asian countries.

In the Philippines, the island Baseco is known as “No Kidney Island”. Three thousand out of 50,000 residents have each sold one of their kidneys to Western patients. And they only got about $2,000 for their non-renewable kidney. Most of these kidney sellers’ economic status actually get worse because of the decline of their health.

Some might argue, “Can you think a better way for them to make money? If you can’t, what is wrong with those desperate people selling their organs?” And, other might argue, “You sell your intelligence and skill to make money, is it so different from selling organs?”

Sure. Under the inevitable logic of capitalism, nothing is unsellable. The only one thing I can do is pray not to be born in a poor family for my next life; if I am, I probably won’t even own my own organs.

I signed an organ donation card years ago, and I am truly willing to donate every organ I have to people who deserve them. I might even donate my eggs someday, but definitely not because I am forced to do so.

2010年2月26日 星期五

【非關科學】捕捉無影風--風洞實驗室


感謝內政部建研所風雨風洞實驗室的同仁和替代役小朋友們的照顧。


也謝謝超認真的編輯,雖然我有一些梗你看不太出來@@,

也一度很大聲的討論,不過我知道你是為了作品好:)

謝謝你。


還有很求好心切的美編一直要我給3D的風速剖面圖,

到現在我還是很納悶,剖面就是2D的,

有3D的剖面圖這種東西嗎?就像應該沒有2D的立體圖吧?

不懂...


寫這個系列的確滿有趣的,我很希望認識新的朋友、瞭解新的領域。

只是,也一度覺得好辛苦,我辛苦、編輯、美編、攝影也都很辛苦,

實驗室的人也被莫名其妙的煩了很久,

可是讀者卻完全沒反應... 會讓我有點不知道這麼辛苦到底有沒有必要。


總之,會把八篇寫完,接下來再看著辦吧...


p.s 上面照片我自己拍的所以可以放


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撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)

攝影/徐安隆(經典雜誌攝影)



們能呼風喚雨,雖不中亦不遠矣。他們能決定情侶們在船頭浪漫演出鐵達尼時,船上煙囪的黑煙會不會不識相地撲面而來;也能決定穿著迷你裙的小姐,會不會因為風揚起而走光。

不過,先別急著羨慕們。

這是內政部建築研究所的風雨風洞實驗室,位於成功大學最偏僻的歸仁校區。實驗室位於人煙罕至的甘蔗田間,離第一間商店要走十五分鐘。六個替代役男和六個男職員,有八個人不分日夜守在這個實驗室。這裡每天最大的娛樂,就是下班後的羽球時間。快到五點時,就會看到職員們邊以弓箭步姿勢,邊處理公事邊暖身。

當初我決定要報導風洞實驗室時,有同事很興奮地說:「是不是成龍《飛鷹計畫》裡面那個?」我特地去找了《飛鷹計畫》來,看看成龍如何在測試飛機性能的航空風洞裡被吹得七葷八素,還能神勇地制伏兩個壞蛋。

然而,我們採訪的實驗室,屬於風速比較慢的環境風洞,沒有什麼炫目的金屬未來感。我只好安慰自己,大部分的科學都不是那麼炫的,就像大部分的人都不像金城武或林志玲。我們就是要替這些平凡又重要的大多數發聲!

風洞簡單說來,就是個管狀空間,加上一具大風扇,目的是測量物體在氣流經過時所受的影響。它是個工具,應用在各個領域上。例如飛鷹計畫》裡的風洞是測試飛機用、也有專門測試火箭、砲彈、汽車等的風洞。

內政部建築研究所的風洞實驗室,屬於風速比較低的環境風洞。說它風速低,其實也可以到達每秒三十五公尺,相當於十一級風,人進去的話肯定站不穩。既然是建築研究所,測試的東西就多跟建築物有關。這個風洞實驗室的業務範圍,包括測試建築物對各方向風的承載力、建築物表面受到的風壓、高層建築物對周遭微氣候的影響,也進行大氣擴散研究,像是工廠的煙囪要架多高才不會讓廢氣下沖到住宅區等等。


●在實驗室中模擬大自然

最近如果有讀者經過台北捷運市府站,看到旁邊有一塊鐵皮圍起來的基地,正要準備蓋一棟約二百一十八公尺高的大樓,那即是風洞實驗室,近日正進行的一件高樓測試的對象。

內政部頒定的建築物耐風設計規範,規定建築物高度如果超過九十公尺,就要做風洞效應評估,也就是使用主體建築和周遭建築物的模型進行風洞測試,評估包括建築物風力承載表面風壓以及環境風場等項目。

主角上場受測前,要先布置好舞台。當然不是模型擺著,開了電風扇讓它吹就好。既然是模擬測試,這個舞台,就要盡可能接近真實大氣層中的空氣流動情況。大氣層中,最靠近地表有一層薄薄的空氣,流動特別情況特別複雜,會受到地形、溫度等因素影響,叫做「大氣邊界層」(Atmospheric boundary layer)。大氣邊界層的風速會隨著高度改變,越靠近地面的風因為建築物地形複雜、摩擦力大,風速越慢,越往上風速就會變快。但是超過了約五百到一千公尺的高度,風速就開始固定不變了。

因此,實驗室風洞的風在吹進來之後要經過一些處理:首先,會經過整流用的蜂巢網,變成像千層蛋糕一樣一層層地吹進來。然後放上三角錐型的渦流產生器,再根據受測地區的地況,究竟是都會、市郊還是海岸,排上疏密、高度不同的粗糙元,用來模擬真實環境中的山坡、建築物、樹木等等,目的就是要實驗室裡的風速,在靠近地表處會因為摩擦力減慢。

替代役男們先放上三角錐形的渦流產生器,然後用長長的木條當尺,仔細把五百個、每個重一公斤的鐵塊當成粗糙元,整整齊齊地排得像骨牌一樣,如此一來,就完成了穩定的大邊界層流。

舞台布置好後,要請主角上台。


●風力與風壓試驗

這棟還在設計中的大樓,準備要進行三種試驗:第一種就是風力載重試驗。隨著建築技術的進步,世界各地掀起了股摩天高樓競賽。為了抗震,現在的高樓大多數採用質地輕、韌性高的材料,使得建築物比較可能因為柔軟而產生位移。為了不要風一吹來,就有搖晃的感覺,在設計時,就必須測試建築物受到風力後的反應。

負責風洞實驗室的研究員黎益肇,先請模型公司製作了二百五十分之一的模型。除了受測的主體建築外,還有主體周圍方圓四百五十公尺的建築物,都以相同的比例被仔細地用保麗龍一一做出來了。

製作好的模型最後會被放在轉盤上。使用轉盤的目的是,風吹進來的方向不是固定的,因此要旋轉模型來模擬三十六個風向。轉盤中間挖了一個大洞,準備放「六力平衡儀」,用來測量建築物模型整體受到的風力,再推算每層樓受到的風力。

這是項粗中帶細的試驗,很多器材都是好幾十公斤以上,大大考驗著研究員們的體力。果然,在搬動六力平衡儀時,就聽到他們像粗工一樣,從喉嚨深處發出「喝!」的一聲;幾個人一起搬動乘上男人尊嚴係數後號稱約七十公斤的六力平衡儀。來幫忙的風洞實驗室主任劉文欽說:「這個要二十幾萬,以後自己做就好了,很簡單,以前我們都是自己做。」大伙兒聽了一傻,隨即嘻皮笑臉道:「唉喲,長官,花點錢就好了。」

但好不容易就定位,不預期的狀況卻接連發生。首先在試吹的時候,主體建築物因為沒有和地面鎖緊,被吹倒了。模型頂端斷裂,只好再送回模型公司修補。接著是國父紀念館模型的柱子因為太細,也不小心碰斷了。為了解決種種問題,一群大男生在縮小了的信義區高樓模型中,躡手躡腳地穿梭;我在一旁看著,只覺得怎麼有種酷斯拉跳芭蕾舞的感覺。

另一個試驗,叫建築物表面風壓試驗。周圍的保麗龍模型留著,換上一個透明、布滿孔洞的模型。每個孔洞都接了感應器,總共三百多根管線跟髮絲一樣綁成一束束,最後連到五個左右的多頻道電子式壓力掃描器。據說一個小小的壓力掃描器要價新台幣八十萬元。我和替代役男們打趣說要偷走,又想到銷贓困難,只好作罷。

風壓試驗為的是測試建築物外牆或是門窗,會不會被風吹壞。經過模型測試後,可以得知哪一區的外牆受到的風壓特別大。建築物在真正施工的時候,就可以把原尺寸的外牆或門窗,拿到風洞實驗室的好姊妹「風雨實驗室」裡,去進行試驗。

風雨實驗室會提供大風扇和噴水設備,測試建築物中最脆弱的外牆,會不會歪曲、破裂或漏水。俗話說:「頭過,身就過。」如果連最脆弱、受到風壓最大的外牆都能通過標準,那其他部分也應該沒問題了。


●環境風場測試

除了風力載重試驗和表面風壓試驗,風洞實驗室的另一個重頭戲之一,就是針對又稱為「行人風場」的「環境風場」進行偵測。

環境風場是種「微氣候」,指在建築物附近,離地面一百五十公分二百公分的高度間,基於影響氣流運動的種種因素:包括風速、風向、建築物外型與鄰近建築物的密度等,都會影響到行人所置身的環境風場。

舉幾個例子來說好了,台北一○一大樓下,總是有股很強的「高樓風」,就是由高層建築物所引起的氣流。紐約曼哈頓的「熨斗大樓」,建於一九○二年,算是很古老的摩天樓;大樓下也有很強的高樓風,撞到高層建築物的風會在下切後,再捲起來形成一個渦漩,使得女性的裙擺隨之飛揚,所以這種風,也被稱為「掀裙風」;雖然只露出膝蓋和腳踝,在那個保守的年代已足夠引起人群騷動並駐足圍觀,於是警察不得不把這些人趕走。

另外,風水之說中很忌諱的穿堂風,又叫「門沖煞」;因為建築物的迎風面和背風面之間有氣壓差,所以只要開了個貫穿前後的通道,通道口就會有氣流快速通過,形成風的流動。

在今天,環境風場的標準是很細微、貼心的。研究人員會推估不同的區域行人的活動,再根據行人的活動來訂定風速的舒適度標準。比方說在戶外餐廳的長時間停留的人,和在人行道快速行走的行人相比,前者可能一坐就是幾十分鐘以上,只能容忍每秒五公尺以下的微風;但如果是後者,除非是硬要選這裡野餐或談情說愛,不然通常不會駐足過久,每秒九公尺的較高風速,大概就是他們能忍受的極限了。

「迎風面渦漩、穿堂風……好像不難嘛!為什麼不用電腦做數值模擬就好了,還要花時間作模型,排粗糙元什麼的?」看到研究人員那麼辛苦地實驗,我一邊偷偷想著,一邊覺得自己真是又懶又聰明啊。

沒錯,科技始終來自惰性。近年來,科學家們也確實在建立起精準的數值模擬,只是一切還在發展中。大部分規範中的風壓係數都是根據單棟、規則的建築物得到的數據,也假設建築物本身不動,並沒有考慮到建築物受風以後可能晃動、擾動了氣流,這些氣流再回頭來影響建築物受力的情況。

真正現場的狀況,可不是工程設計圖上,簡單的兩三筆就能畫出來的。除了受測主體的條件外,附近每棟樓的高度、建築物的表面粗糙或平滑、角隅設計圓弧或尖銳都會影響氣流;產生渦流與渦流間還會互相作用,再反過來影響建築物本身。這麼複雜的狀況下,用數值模擬誤差會較大,因此製作模型、測量主體建築物附近的風場,相對而言還是比較精準。


●大氣擴散試驗

在上述的三種試驗之後,「大氣擴散試驗」也是風洞實驗室的業務之一。比較常用在工廠興建前,對廢氣排放的各種測試,以免廢氣排放引起附近民眾抗爭或對身體造成傷害。

風洞實驗室前一陣子接到一個特別的案子。一艘設計中的遊艇,想要進行大氣擴散實驗,主要想知道船上煙囪排出的煙,和外頭來的霧氣,會不會影響遊艇上停機坪的飛機起降,和甲板上觀景的視線。如果煙會吹到甲板,就考慮是不是把煙囪架高,或修正船型,來避免這個問題。

類似這樣的試驗,在風洞中就會採用流場可視化的方法,來觀察氣流通過試驗體的特性時,讓平常看不到的風,添上一點色彩。比如說釋放煙霧觀察渦流;或在模型附近鋪上像草地一樣的毛氈,觀察毛氈的飄動。

除了用煙霧法,觀察煙流的走向,有時候為了讓煙霧更清晰,還會打上了雷射光,判斷當風通過試體時,是否會產生偏折、加速、渦漩等現象。對於後續進行儀器架設及數據分析時,有很大的幫助。甚至可以利用高速攝影機,觀察煙霧中粒子的速度分佈,來推測氣流的速度。

這次拍攝風洞實驗照片,也麻煩實驗室的人使用流場可視化的方式,讓渦流看起來更清晰。風洞實驗室的主任、研究員及替代役,在一片漆黑中,噴霧的噴霧、打雷射的打雷射、拿閃光燈的也趴在地上不敢亂動。

我躲在儀控室和替代役男控制風扇轉速,免得風速太高看不到渦流,太低會煙霧瀰漫。看到隔著玻璃窗中的風洞實驗室,隱約有人在黑暗中比手劃腳,指示我們調整風扇的轉速。我和替代役男面面相覷:「剛剛是比五轉,還是十五轉?」算了,直接繞個路進去風洞問。沒想到門一開,整個都是煙,可見是風速太慢,大伙兒快被煙燻昏了。漆黑的風洞中有著藍藍的雷射光,有種唱KTV的感覺。


●十七級風的滋味

在成大的同個校區中,還有其他的風洞實驗室。成功大學航空太空中心也有兩個風洞。除了研究飛機性能的穿音速風洞,還有一個低速風洞,最高風速可達每秒六十公尺,相當於十七級颶風。也因為少有能吹到那麼高風速的風洞,因此每年颱風季也成為媒體的攝影棚。

十七級風有多強,研究員鍾光民說相當於五百公斤壓在身上。有個電視台的女記者,在某次強颱之後,被迫親自嘗試了這種滋味。嗓門很大的航太中心王耀庭先生活靈活現地形容記者在風洞的樣子:年輕女記者帶著眼罩、耳罩進了風洞。攝影記者希望能吹到十七級風,但到了十三級風,這個記者就受不了了,被吹得一把鼻涕一把眼淚(因為體內外壓力不平衡,外加參雜著點委屈)。王耀庭看不下去,拿了個要受測的電線桿給她抓著,女記者被風吹到轉了大半圈,攝影記者還在跟她喊話:「再撐一下!」

王耀庭笑著問我:「你要不要也進去試試!」「不了,謝謝。」我笑著婉拒他:「我不當菜鳥很久了。」

2010年1月4日 星期一

【非關科學】繪製人體地圖:核磁共振造影

這期超級辛苦@@

要謝謝幫了很多忙的老師同學。很抱歉一直煩你們:)

還有比我還辛苦的編輯們跟插畫家,

插畫家也太厲害了吧!圖畫的比美國的雜誌漂亮太多了,

因為版權的關係我不能放圖片,可以去書店翻翻囉:)




繪製人體地圖


我不能動彈,頭部被固定在像橄欖球帽的線圈中。實驗者的識別證和皮帶,像是在無重力狀態下一樣飄浮起來。接著,我被送入窄小的隧道中,前後隱隱透著光源。空氣很冷,有股淡淡的塑膠味。四周快速震動,發出震耳的「嗡嗡嗡嗡」、「嗶嗶嗶嗶」聲。數秒內,我的腦被「削」成一百多片的薄片,我的一生在我眼前閃過……。


好吧!最後一句是我胡扯的。這不是什麼恐怖的太空艙實驗,而是台大醫學院光電醫學研究中心MRI實驗室裡的實驗。這台MRI是台大醫學院和台大醫院共有,平日供台大醫院做病患診斷,晚上和假日還要讓MRI實驗室的同學做研究,連颱風來襲的週末也要工作,堪稱最忙碌的機器。


MRI就是核磁共振造影,又稱磁振造影(magnetic resonance imaging)。簡單說來,就是拍攝身體內部的影像。少了這個乳白色大圓桶,醫術再精湛的醫師,恐怕都要學著把脈了。MRI原本叫做NMRIN代表著「核」(nuclear),指的是氫原子核。但因為人們只要聽到「核」這個字,就會連想到和輻射有關的核廢料、核子彈而神經緊張,因此就改稱MRI


事實上MRI的運作跟輻射無關,它的原理是運用強大的磁場,把身體暫時磁化而產生影像,比傳統的X光斷層掃瞄安全很多。當然,也有例外。比方說病患身體內有金屬植入物,像是心律調節器,或是曾經中彈體內殘留有金屬碎片,那MRI這個超級大磁鐵,就可能移動你體內的金屬而造成傷害。

MRI也可能因為磁力太強產生意外。例如MRI實驗室和台大醫院共有的這台MRI,就曾把掃瞄室門口的小型馬達吸飛進去,差點砸到人。在美國也有病患因為呼吸困難,醫護人員拿了氧氣鋼瓶,卻不幸被MRI吸進去砸傷病患的意外。


●超級磁鐵的成像原理


為什麼磁鐵可以提供我們身體的影像呢?


人體中有血液,血液中含水,水中含有氫。氫原子核中有小小的磁矩,可以回應
MRI這個大磁鐵。想像身體是個教室,平常下課的時候,學生(氫原子核的磁矩)又是抄作業又是打球的,亂七八糟完全不成規矩。但是當電流通過MRI的線圈,產生磁場,磁場給的脈衝(想成一種「能量」就好),就像一個美女教授走上講台,可以讓不成規矩的同學停下手邊的動作,通通往教授方向看去。但是當教授一走(脈衝暫停),學生又會恢復無政府狀態。


磁場給了氫原子核能量,讓它們有規則的排列。但是當脈衝關閉時,這些氫原子核就會把能量釋放出來,這些能量會變成訊號,電腦會將這些氫原子核產生的訊號轉成影像,告訴你體內氫原子核的分布。因為身體組織的氫含量不同,不同組織也會產生強度不一的訊號,告訴你哪裡是骨骼、肌肉、脂肪、腫瘤等等。


如果受試者有機會看到腦被切片的影像,會疑惑「怎麼有那麼多影像?有的大、有的小。到底哪個是我的腦?」其實,每張影像都是同一個腦部的切片,只是切的部位不同。


MRI的原理就跟切柳丁一樣。你可以從冰箱裡拿出一顆柳丁,光從外觀看不出是否有蟲蛀。所以,拿出刀子,以每三公釐的寬度切下一片,這樣可以保證所有大於三公釐的蟲蛀,都逃不過你的法眼。但是小於三公釐的,還是可以隱藏在切片中。


如果使用MRI,每三公釐掃瞄一張腦部影像,整個腦子掃瞄下來,大概會有四十多張(視切片距離和頭的大小而不同)。只要有大於三公釐的異狀,一定可以看的到。如果把所有的切片拼在一起,就可以得到三維的腦部影像,呈現腦部各個方位的問題。


fMRI,功能性磁振造影

如果進一步應用MRI,在掃瞄腦部的同時加入一些刺激,比方說給你看恐怖片、讓你回憶失戀、或是疼痛刺激,並重複掃瞄的動作,觀察刺激前後腦部影像的變化,這就叫作fMRI(功能性磁振造影,functional Magnetic Resonance Imaging)


我第一次的fMRI經驗不是很妙。當時人在美國唸書,要知道窮留學生為了求生存什麼事都願意做,看到學校海報上徵fMRI受試者,就報名了。實驗者用3M膠帶固定我的頭和下巴,要我戴上打電動一樣的護目鏡,讓我走虛擬迷宮,邊走還邊從我的手指上施予電擊。可能是因為震動、噪音,實驗結束後頭痛了一整天。到現在我還不知道研究的目的是什麼,不過四個小時的實驗換來五十美金,果然不好賺。


fMRI的原理,是觀察受刺激前後的腦部變化。「變化」指的是帶氧血紅素(oxyhemoglobin)的消長,又稱血氧化濃度變化(BOLD,blood oxygenation level-dependent)


腦部區域各司其職,有的掌管動作、有的掌管語言。某個部位只要受到刺激,那裡的腦細胞就會活躍起來。一活躍就需要氧,但腦部不直接吸收氧氣,而是得靠血液帶著大量的氧氣,前往正在活動的腦部區域。因此,只要能追蹤帶氧血紅素跑到哪區,就可以推測那個區域正在活動。


我們的身體屬逆磁性(diamagnetic),帶氧血紅素跟我們身體一樣,也是逆磁性,而去氧血紅素(deoxyhemoglobin)則是順磁性(paramagnetic)。如果記不住磁性,只要記得去氧血紅素愛跟身體唱反調,所以會干擾我們身體成像的訊號,顯出比較暗的色調。而腦部正在活躍的區域,則因為帶氧血紅素可以強化訊號,而顯得比較亮。


●誠徵受試者

想要分辨異常現象,就要先有大量健康的受試者,提供足夠正常樣本做比對。台大醫學院光電生物醫學研究中心的MRI實驗室,目標是要募集到一、二千名的受試者,這工程相當浩大。


我試著幫MRI實驗室的同學尋找受試者,於是聯絡我的一個朋友,並且跟他說:「腦部有異狀可以及早發現喔!」


我是個彆腳的推銷員,對方看來不是很心動。我繼續慫恿:「做一次『等於』賺到六千到一萬元……」「六千到一萬?那我馬上到!」「呃…不是實領啦!我是說,平常自費的話要花六千到一萬,」我的聲音愈來愈小:「實領是五百。」「喔,那我應該不會去了。」對方回答。


也因為要找志願者不易,MRI實驗室的親朋好友們,幾乎都被拉來做過實驗。研究人員翁駿程說,曾經掃瞄一個學弟的腦部,發現鼻子附近有異物。學弟看翁駿程臉色凝重,做好心理準備,反過來安慰大家:「沒關係。我知道我的腦袋有問題,你們就直說吧!」後來MRI實驗室的教授,也是台大醫院的曾文毅醫師來看了片子,發現是鼻竇炎,一切只是虛驚一場。


因為裝人工關節與心臟起搏器的老年人比例頗高,要找到可以受試的老人,難度就更高了。MRI實驗室的博士生黃素君,有次終於找到一位身體裡沒有金屬物質的老太太,卻發現老太太耳背嚴重,透過對講機對她大吼都沒用。因為這個實驗與語言有關,最後只好放棄這名受試者。


MRI掃瞄完正常人的腦部,一次大概只要數秒鐘至數分鐘,但MRI實驗室的實驗設計,卻多在一小時左右。在又小又冷的空間裡蓋著毯子,有時候難免睡著。有同學說,有個老先生就在實驗途中睡著了,同學用對講機確認:「你還好嗎?」老先生長長地「嗯」了一聲,不知道是應答還是打呼?


過動兒的實驗更是麻煩,要小朋友坐定十分鐘都很難,何況是半小時以上。有的小朋友會不停地吵著要上廁所;有的明明一直亂動,實驗者透過對講機制止,小朋友卻大聲回嘴:「我才沒有動!」有個陪同小朋友來做實驗的媽媽,恐嚇小朋友說:「你想跟愛因斯坦一樣聰明就不要動。動了就會變笨蛋。」當然,這完全是沒有科學根據的。


●腦血屏障與超音波

麻醉後的大白鼠,比小孩子配合很多,可以乖乖任你擺弄一個下午也不會抗議。台大醫學院MRI實驗室的翁駿程,和另一名超音波實驗室的張君賢同學,就選擇醫院休診的週末,進行一整天的實驗。


「啪搭、啪搭」的拖鞋聲在沒人的走廊上響起,張君賢穿著白色實驗衣、短褲和藍白拖,捧著一個大箱子來到台大醫院的MRI室。箱子裡有兩隻血液被染成藍色的大白鼠,和一小台超音波,準備進行「利用超音波打開血腦屏障」實驗。


和身體其他部位的血管不同,大腦的血管和腦之間的門禁非常森嚴,有著叫「血腦屏障」(Blood Brain Barrier)的警衛,不僅拒絕所有大分子物質進入,連百分之九十八的小分子物質,都進不了腦部血管。


但是,這個過度盡忠職守的警衛,也把所有要治療腦部的藥物排拒在外。治療中樞神經系統疾病,像是阿茲海默症或帕金森氏症的藥物,都因為血腦屏障的原因無法發揮藥效。

如果想要讓藥物作用更直接,傳統的方法是直接在腦部插入導管,或用藥物干擾血腦屏障的作用。但這些方法多少都會傷害腦部。


有沒有什麼方法,可以不傷害腦部,又能暫時打開血腦屏障呢?有的,答案就是使用了五十年,遠在天邊、近在眼前、普遍到不行的超音波。


超音波本來是用來診斷,但在這個實驗裡,它卻是作為醫療用途。超音波可以在血管間製造微小的氣泡,並與實驗者注入的顯影劑交互作用,讓血腦屏障暫時打開五、六個小時。「暫時」兩個字很重要,如果血腦屏障無法關閉,或是造成損傷,可能就會造成腦出血。在還沒確定超音波打開血腦屏障對腦部是否會有損傷前,大白鼠必須身先士卒。


在這個實驗中,MRI雖是配角,卻能提供即時影像,監測超音波在打開血腦屏障時,腦部是否有出血。除了用MRI觀察,在初步實驗階段,還必須親眼確認才行。因此,做完實驗的老鼠馬上會被犧牲做腦部切片,用肉眼再判定一次出血狀況。


這就是MRI與其他醫療器材結合使用的例子。從一九四六年起,美國史丹佛大學物理系的布洛赫(Felix Bloch)和在麻省理工學院物理系的珀塞爾(Edward Mills Purcell)兩位科學家,湊巧同時研究核磁共振現象至今,MRI發展了約六十多年。相對於其他科學研究,它仍是相當年輕的領域,卻已經造就了六位諾貝爾獎得主。如今,MRI的發展應用日益蓬勃。對軟組織結構高度敏感的它,不僅補強了傳統斷層掃描的不足,在腦部研究上也有非常大的貢獻。透過實驗設計,或與其他醫療器材結合,它甚至還能做出更多的組合變化,將應用層面繼續擴展。


下次,不管是基於志願,還是因醫療需求而有機會一試MRI的話,記得一定要放輕鬆,好讓這個精密的大圓桶,偵測你體內未知的神祕領域!


本來黃色那段是長這樣

打了麻藥的大白鼠,看來很溫馴。為了方便觀察,注射了伊凡氏藍染劑,大白鼠頭頂被劃了一刀,流出藍色的血。尾巴上夾了要打入顯影劑的注射器,軟軟的躺在超音波線圈中,整組超音波線圈架在MRI裡面。翁博士拿了熱水袋墊在大白鼠肚子下,免得寒冷的MRI室把牠凍僵。

實驗進行的並不順利,台大醫院的MRI是設計給臨床使用,尺寸比較符合人體,大白鼠太小隻,腦部的影像非常模糊。他們兩位已經給大白鼠打了三倍的顯影劑,卻什麼都照不出來。「會不會死了?」翁駿程問。「沒關係,等一下再拿一隻。」張同學瀟灑的說。

不得不佩服這些常做動物實驗的同學,可以溫柔撫摸著動物、同時還能將牠們開膛破肚,順便討論晚餐要吃什麼。隔了一個禮拜的同一個實驗結束後,我跟著張同學回到超音波實驗室,逼著自己去看犧牲大白鼠的過程。一開門,一股老鼠飼料味飄來。我開始想像即將發生的事,喉嚨梗住一句「饒了牠吧!」卻又想起剛剛被同學警告要看就不可以恐慌,而吞了下來。

張同學打了麻藥,撫摸著大白鼠的肚子,確定徹底昏過去了才動手。我始終沒勇氣直視。躲的遠遠的背對著張同學,告訴自己要表現的很專業,用顫抖的手繼續抄著筆記。大白鼠死了以後,要進行「灌流」的動作,趁心臟還在跳動時就是注入生理實驗水讓血液流掉以便觀察。接著剝出腦部,將腦泡在福馬林兩天再進行腦部切片。

「就是這樣了,我去地下室丟屍體。」張同學一派輕鬆地說。我恍惚的離開台大醫院,想著幾個小時前,還在亂咬衛生紙的兩隻大白鼠和地下室廢棄物的一線之隔……在研究的目的下,生命的孰輕孰重,竟是如此的模糊難辨。





BOX

DSI畫出大腦地圖



在台灣,以MRI做醫學研究的團隊很多,台灣大學光電生物醫學研究中心也有個MRI實驗室,這個由曾文毅醫師領軍的研究團隊獨步全球的地方,在於他們結合MRIDSI(擴散頻譜造影,Diffusion Spectrum Image)的技術,讓大腦研究更上一層樓。


一般MRI只能呈現不同的組織的位置。但比頭髮細上幾十倍的腦部神經纖維,就必須使用DSI才看得到。如果說,MRI可以告訴你腦部的高山河流在哪(腦部組織位置)DSI則可以追蹤車子的走向(腦中的水分子),進一步告訴你道路(神經)分布。一部台北的車無法順利到達台中的原因,可能是台北淹水、台中施工,也有可能是中間的道路不通。


腦部的各區域不只分工,也要合作。以語言功能為例,如果只是想聽得懂別人的話,只需要「沃尼克區」即可。如果想要說話,則需要用到語言的輸出部分「布洛卡區」。如果想要跟人吵架,就必須先聽懂別人在罵什麼,才能正確反擊。此時,這兩個區域就必須配合無間,否則就會雞同鴨講了。


比方說,一個因為腦部受損而出現語言障礙的人,除了可能是「布洛卡區」或「沃尼克區」出了問題,也有可能是溝通這兩區的弓狀纖維束受損。其他像是強迫症、精神分裂等疾病,都可以使用DSI這項技術,為精神疾病的診斷和治療更添一臂之力。


DSI還是用MRI來追蹤水的動向。原理是透過追蹤神經纖維裡的水分子擴散方向,來觀察神經的走向。可以把水分子想成是一堆車子,但是開車的是群盲人司機,不管北上南下路肩不能超車等規矩,隨意亂開,但不管怎麼亂開,最終還是得順著道路的方向走。


利用數學運算,把水分子移動的方向算出來。再把鄰近水分子移動的方向連成一線,就可以得到神經纖維的走向。MRI實驗室的同學就是這樣一條一條神經慢慢地描繪,最終變成像是彩色珊瑚般的腦部神經纖維分布圖。

2009年11月9日 星期一

【非關科學】 極限的養成

先回答一下各位的疑惑,幫公司寫的作品,可不可以放在blog上呢?
我問了我們執編,他說作者有著作人格權,
所以我自己的文章是可以放在我的blog上,但是照片就不能放了,
想欣賞照片的人,可以看
http://www.rhythmsmonthly.com/?p=7779
或是去書店翻翻看。攝影拍的很棒,而且重點是攝影也滿帥的 (羞...)

還有,這是還沒有經過編輯修改的原文...

還有用力感謝超級可愛的同學跟帥哥韓教授的大力協助,
下次再做餅乾請你們吃:)

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也許,正如愛因斯坦所說:「如果我們知道我們在做什麼,這就不叫科學研究了,不是嗎?」很多人問:「BEC要做什麼用?」至少我沒有你們要的答案。BEC也許會、也許不會做出更快的電腦、更先進的美白技術。但是,科學家們並不在乎。

它是真相的探索、極限的競賽,購物台不賣!


【副標】中正大學物理所雷射冷卻實驗室
【大標】
極限的養成


在 陽光和稻田間悠悠晃晃開往嘉義民雄的復興號,耳機裡的ICRT逐漸被賣藥廣告蓋台的地方,車廂內交錯著豬雞舍和柴油鐵鏽味沾了我一身。目的地是這片鳥不生 蛋的地方、一間顛覆常識的實驗室。這間實驗室能把光速減慢到小綿羊機車都追的上的慢速,也曾創造出比南極洲、比冥王星都還低的溫度。

中 正大學物理所雷射冷卻實驗室裡,幾個同學正在研究室低聲討論。「喀啦」的開門聲像是暫停鍵,讓本來就很冷的實驗室氣氛瞬間凍結。研究室內的同學們停止討 論、全身緊繃、警覺地看來者何人。躡著腳步進來的是同學,也是滿臉緊張、探頭探腦地壓低聲音問:「老師來了嗎?」。本來就在實驗室的同學吁了口氣、搖搖 頭,繼續剛剛的討論。

「老師來了嗎?」這間實驗室的問候語。每天下午一點和晚上八點以後是「危險期」。接近這兩個時段,只要有開門聲,同學們的胃和眉頭就擰毛巾般揪在一起。一般研究所的指導老師每週和同學meeting兩次就算多了,這間實驗室的老師更是一天兩次、幾乎全年無休到實驗室指導。

被 老師「指導」得最厲害的,是即將畢業兩位碩士班二年級同學。林志杰大概除了洗澡吃飯之外,就在實驗室紮營。不論你多晚回家或多早到實驗室,總會看到他陰鬱 地埋首在光學儀器間,整個人跟黑漆漆的研究室融成一體。可惜勤奮的他總被罵得最兇。對老這間實驗室來說,刻苦耐勞是基本條件,效率和成果才值得稱許。另一 個畢業生蕭博文的研究成果頗受老師肯定,不過也沒因此被少罵一句。臉頰削瘦的他,逮到機會就猛抽煙來紓壓。

同學口中的老師,就是中正大學物理所副教授雷射冷卻實驗室的教授韓殿君。這間實驗室十年前由他所生,是他和所有實驗室成員生活的全部、也是他們未來希望所託。

【小標】逆著上坡往上跑

韓殿君慢跑時,喜歡逆著上坡往上跑。別人是柿子挑軟的吃,他偏偏喜歡反其道而行。

在 美國德州大學奧斯汀分校念物理博士時,韓殿君投入了諾貝爾大熱門,研究費時又艱澀的冷原子領域,後來又到加州大學柏克萊分校物理所做了兩年博士後研究。 2000年回台灣,原本順順理成章,可以延續「與諾貝爾擦身而過」的光環接手大學校更好的資源、順利開展在台灣的研究生涯。

如果,當初選擇趨吉避凶。也許就不需要埋怨這間學校資源不足;也許就不會有找不到博士生的窘境;也許可以花較少的時間應付教學和行政工作;也許有更多時間來做他喜愛的研究。

然而,可能像他講的就是不喜歡台北,也可能是為了證明不撿現成也可以做到最好。韓殿君偏偏選了中正大學來建立雷射冷卻實驗室。從一開始連地板都沒有,到現在,這間實驗室擁有全台灣數一數二的設備和規模。

又黑又冷又無聲的實驗室裡共有三張光學桌,光學鏡片像叢林一樣,長滿了桌子,頭頂上也爬滿了藤蔓般的線路。為了防塵桌上蓋了塑膠布,冬天的時候用帶滿靜電的手指偷摸同學脖子也是種苦中作樂。

第一次見到韓殿君,就是在實驗室裡。就像同學事先安撫我的:「放心!老師對自己人很兇,對外人很親切。」帶著黑框眼鏡的韓殿君,一身陽光休閒,大聲地向我介紹這間實驗室,不時自己大笑起來,和周圍同學凝重氣氛顯得很不搭。

寒 冷漆黑的實驗室中,三張光學桌上貼了驚悚斗大的字條,例如:「嚴禁擅自拆卸任何桌上元件(不懂時,請詢問)」或「超高真空腔!請勿碰!!手印=>污 染」。目前一張桌子正進行林志杰的實驗:在另一張桌子在做光速減慢的研究,由台灣大學畢業、來學習順便等當兵的哈立忠負責。他常透過夜視鏡擠眉弄眼地調整 元件角度;第三張桌子(姑且稱之「神桌」)上進行的,才是韓殿君真正重視實驗。

由於純科學領域,先天比較難找工作,外加這間實驗室壓大力遠近馳名,韓殿君十年來只有一位博士生,中途也轉到別的學校了;也因為韓殿君不會因為要留住學生就改變作風、放下身段挽留碩士班同學繼續攻讀博士班,所以萬事皆備只欠人才,神桌的實驗一年多找不到人接手。

他用隔牆都能聽到的音量解釋,同學很認真,可是素質不夠,真正的好學生都去更好的學校。「呃老師,素質應該是可以訓練的吧?」我問。「訓練也只能到一個程度,有些部分還是先天的,」他說,嗓門大到我都替附近裝聾的同學感到難過。

我和老師聊完後,聽到我們對話的研究所一年級學生柯長榮,有點尷尬地自首:「老師剛剛說連最簡單的實驗都做不好的人,就是在說我。」柯長榮打算留下來念博士班,他的雄心壯志就是有一天要在神桌做實驗,「不過現在我還差一百倍。」

神桌進行的研究是玻色愛因斯坦凝聚(BEC)實驗。2003年,這裡是台灣第一個達到BEC的地方,全台灣物理界曾經為之震動。許多放棄更知名的學校、慕名投入這又苦又累又地處偏僻實驗室的學生,慕的就是這號稱物理界聖杯的BEC

【小標】物質第五態

印 度物理學家玻色(Satyendra Nath Bose)視愛因斯坦為「導師」的原因很容易理解,如果不是愛因斯坦的慧眼,這個低調的天才可能只平平凡凡的在印度當個老師,維基百科上可能也找不到這個 人。1924年,才三十歲玻色寫了篇〈普朗克原理和光量子〉文章四處投稿,一再被退稿後,乾脆把文章轉寄給最重量級的科學家愛因斯坦。愛因斯坦發現了這篇 文章的重要性,幫文章翻譯成德文發表,並將玻色的理論推廣,提出玻色愛因斯坦凝聚(Bose-Einstein condensation)。

先別擔心你沒聽過玻色愛因斯坦凝聚(BEC),事實上你的中學物理老師也不一定聽過。先來瞭解物質有幾態?一般人答得出固、液、氣三態;能說的出「電漿態」為第四態的已經不多;而BEC更是到1995年才證實存在的「第五態」。

一 般說來,原子的氣體被冷卻時,會從氣體變成液體、在從液體變成固體。但是極度低溫的時候,這些一顆顆的原子會「看似」愈變愈長,變成一條一條的蠕動的波。 繼續冷卻下去,這些蠕動的波會重疊糾結、凝聚在一起。本來能區分的出哪顆原子是張三、哪顆是李四,但是在極冷的狀態下,這群原子看起來就像一團你泥中有我 我泥中有你的超級大原子。

極冷指的是0.00000001K10-8K,差那麼一點點就達所有原子都凍僵的絕對零度。當我們說A物體比 B物體熱,代表A物體中的原子運動速度比B物體體高。如果想要冷卻一團原子,可以把他放進冰箱,讓他速度變慢。但冰箱的溫度、甚至攝氏負兩百度【記得統一 科學符號數字或國字】的液態氮,都不足以讓這團原子冷卻到足以達到BEC的程度——10-8K

BEC理論提出後的七十年,因為可以冷卻到接近絕對零度的設備與技術遲遲未出現,BEC也因此無法被證實。

【小標】比慢的競賽


第 一個投入BEC戰場的,是被稱為冷原子教父、美國麻省理工學院的克勒普納(Daniel Kleppner)。他嘗試使用磁場捕捉的一群氫原子來達成BEC,但因為氫的質量太輕而不幸失敗。(註:克勒普納的研究團隊在初次失敗後,並未放棄,最 後在1998年也達成氫原子的BEC。)

1985
年,史丹佛大學的朱棣文(Steven Chu)等人發明雷射冷卻的方法,讓BEC的誕生重現生機。
雷射可以燒焦你皮膚,但是在某種頻率下,他也能讓原子速度慢下來,也就是讓原子冷卻。想像雷射光的光子是小小乒乓球,而原子是保齡球。不斷地將乒乓球打在迎面滾來的保齡球上,會有減速的效果。
問題來了!原子不像保齡球一樣乖乖的滾在軌道上,這一大堆的原子是隨機亂跑的,不僅方向不一樣,速度也不一樣。為了解決方向不一樣的問題,科學家用了六道雷射,分別從不同的方向射入真空管中,如此一來,在這六個方向上移動的原子,都有機會被雷射光所發射的光子減慢下來。
另 一個問題是速度,如果有一顆原子已經接近靜止狀態了,光子還傻傻地繼續打它,不是會造成像高速公路「追撞」的效果,讓原子加速、變熱嗎?這就是雷射冷卻聰 明的地方,他可以選擇要讓哪些原子變慢,也可以選擇不去影響那些已經很慢的原子。所應用到的理論叫做「都普勒效應」(Doppler Effect)。

已經降溫(變慢)的原子,還是會到處亂跑,因此必須利用磁場和光做成的磁光阱(magneto-optical trap)把原子捕捉住。然而,雷射冷卻只能降溫到到0.4×10-5K。要達到BEC,這樣的溫度還是太熱了,需要到10-8K,還有最後一個重要步驟。

連雷射冷卻都達不到的低溫,一定需要更先進的科學技術吧?

不 用,接下來,拿出老祖母冷卻豆漿的方法來冷卻原子就可以了。老祖母煮了滾燙燙的豆漿,放在一旁放涼。「放涼」的道理就是讓那些跑得很快的滾燙粒子離開豆 漿、跑到空氣中,讓整鍋豆漿的溫度降低。科學家稱這個方法「蒸發冷卻」,由海斯(Harald Hess1986年在麻省理工學院時發明。其實就是把經過雷射冷卻,雖然已經變慢,但還是不夠慢的原子們,裝在一個無形的、磁場做成的磁阱裡。這群還在 東跑西跳的原子在這個碗裡,因為沒有封口,所以,能量高、跑得快的原子很容易就跑出碗中,使整個系統的溫度降低。科學家們把磁場做成的碗緣慢慢降低,隨著 碗的邊緣降低,愛亂跑的原子們也跑光了,留下來的就剩行動遲緩的原子。最後,這群非常非常緩慢的原子就形成了BEC

諾貝爾獎每年僅頒給區區數人,但榮譽的背後其實堆積著許多人的努力。

克 萊普納的實驗雖然沒有一舉成功,但團隊成員海斯發明的蒸發冷卻造福了其他後進者。科羅拉多大學的康乃爾康乃爾(Eric Cornell)、魏曼(Carl Weiman),以及麻省理工學院的凱特利(Wolfgang Ketterle)也投入了這場絕對零度的競賽。有了克萊普納的前車之鑑,他們避開了氫原子,分別採用了銣和鈉原子做實驗。也感謝雷射冷卻、蒸發冷卻的發 明,讓這三位科學家在1995年都達成了BEC,並獲得了2001年的諾貝爾物理獎。

【小標】科學的目的

七十年來,科學家不斷的嘗試、失敗、再挑戰,將累積的經驗傳承,終於解開物質有無第五態的科學之謎,這的確是偉大的成就。但是,這樣偉大的BEC,到底能幹嘛?

我問了這個問題,結果同學皺眉看著我,好像我是看到莫內的畫卻只盤算會不會增值的勢利眼。(通常我問了他們回答不了的問題,他們就會勸我不要那麼「直觀」)同學說,也許,BEC可以用來製造原子鐘、更準確的全球定位系統、更快速的量子電腦等等。

但 是,這些「可能性」更像是科學家為了堵住質疑者的嘴而想出來的。身為七十年未解的謎,BEC的確是真相的追尋。而它的用途,就像科羅拉多JILA實驗室的 BEC教學網頁上說:「我們的處境就像四百年前居住在大溪地的土著。某一天不知何故,一座漂流的巨大冰山被沖上岸邊。面對這個奇異的景象,土著們的結論 釋:這座冰山可以用來做冰淇淋。」

BEC
代表的是科學界對原子有更全面的控制,「也許將來」可以應用在、精密測量或製作電腦晶片。說「將 來」是因為BEC距離實際應用還有一段路。它太脆弱了,以目前的技術,它只能存在於真空與黑暗中;目前僅有少數幾種原子能達到BEC,而且因為實驗過程的 消耗,凝聚成BEC的原子數也極少。

也許離真正的應用還有一段距離。但是,市場價值對於衷情於研究的科學家不一定最重要,並非每個科學研究的動機都是想著要上購物台熱銷十萬組。也不是要唱高調說科學的目的是探究宇宙的真理,但是,也許解謎過程中的樂趣與成就感,就是科學的目的。

【小標】如人飲水的師生之道

研究室門口的白版寫著:
老師,我又回來囉我女兒一歲囉!哈!下次帶給您瞧瞧囉。
老師,好久不見,好懷念您可愛的身材和渾厚嗓音,當然還有那高超的球技。

這 當然不是韓殿君教授的白版,他向來不走溫情路線。上次和同學聚餐是一年前歡送畢業生。其他實驗室花心思設計實驗室的網頁而得獎,引以為傲地公布在實驗室佈 告欄,韓殿君的學生做網頁反而會被罵浪費時間。同學參加物理相關的研討會,也會被他念:「有本事做出點成果,讓他們請你去演講。」

同學在的時候,韓殿君完全不留情面的批評,還有故意提高音量之嫌。深怕不小心給點好臉色,同學就囂張起來。有趣的是,私底下,韓殿君曾經掛著滿足的笑容,跟我討論每個同學的個性,並驕傲地告訴我:「我們實驗室的學生是最好的,你認識他們以後就知道了。」

「我不跟同學稱兄道弟。老師跟學生之間要保持『tension』(張力)才帶的動他們。」是否真是如此,並沒有對照組,不過雷射冷卻實驗室的同學的確一反社會對七年級生的偏見,沈默、自制、勤奮。

星 期五晚上,鄰近實驗室的一群人嬉笑怒罵穿過走廊的聲音,提醒了雷射冷卻實驗室的的成員吃飯時間到了。這群清一色瘦弱戴眼鏡的男孩,烏雲罩頂地拖著腳步,邊 找餐廳邊規劃研究進度。吃飽飯,討論著餐廳老闆的兩個女兒哪個比較可愛,再拖著腳步回實驗室。中途經過別系舉辦的卡拉OK比賽,大伙兒被久違的笑聲和燈光 吸引駐足了幾分鐘,又逼著自己回去做實驗。

愈逼近韓殿君巡房的危險期,大伙兒臉色愈來愈凝重、手腳也愈來愈快。韓殿君來了以後,一句閒話 也沒說,驗收指點了每個人。接著,拉了張椅子坐在蕭博文的電腦前,就開始長達兩個小時的挑錯。「你沒有給他任何條件、你沒有做任何事情,那這個測試你在做 什麼?」「770的地方失控,所以這邊都完蛋了。」「你剛剛怎麼做的,你做一次給我看。」蕭博文僵著站在一旁,搓著雙手,有時支支吾吾,有時來回跑著調整 儀器,在韓殿君的緊迫盯人下再進行一次實驗。

兩個小時的挑錯算常態。柯長榮說,他曾經早上、下午上了一天的課之後開始做研究,晚上八點多韓殿君來指點他,一挑錯就是到半夜十二點。柯長榮不敢坐下,只有趁老師轉頭時,痛苦地蹲下揉著酸痛的小腿。

這 間實驗室唯一畢業的女研究生,對韓殿君的緊迫盯人還挺懷念的。她當時因為實驗和修課壓力兩頭燒,韓殿君建議她轉到比較輕鬆的實驗室,但她堅持撐下去。韓殿 君知道她的決心,不論再忙都每天親自帶著她做實驗。他就是這樣一個老師,標準極高、不講好聽話,但絕不吝於傾注學生所有的時間精神與知識。

這 個女同學還透露了一個小故事。平常思緒敏捷、批哩啪啦罵人的韓殿君有天晚上表現很反常。女同學設計電路時出了點問題,請他挑錯。韓殿君手捧著電路,身體輕 輕搖晃,不言不語了幾分鐘。然後,把電路交還給女同學說:「你再想一想。」就走了。過沒多久,老師拿了「朋友的」喜餅請研究室的同學。又過幾天,他拿了喜 帖來,說要結婚了,希望同學來吃喜酒,順便提醒大家不要張揚。

原來是當時中正大學的校長介紹了同校的女教授給韓殿君,兩人從交往到論及婚嫁,同學都被矇在鼓裡。


小標: 下一個星期三

這 是個不尋常一週。星期三是雷射冷卻實驗室全體成員的meeting,因此,星期二通常是最水深火熱的時候。不過由於媒體要來實驗室拍照的關係,星期二晚上 實驗室有種含蓄的興奮。很少請同學吃飯的韓殿君給了同學兩千元,請他們明天開會時訂披薩。同學們七嘴八舌的討論該買些什麼才能把預算花完。

星 期二晚上吃飯時,氣氛也特別輕鬆,不過話題還是不離老師和實驗。有人抱怨,韓殿君願意跟太太的學生聚餐,卻不跟自己學生聚餐。有人羨慕其他實驗室的老師跟 學生一起打籃球。快畢業的蕭博文口試完想去打漆彈,有人提議應該找韓殿君一起,大伙兒開心起鬨了幾秒,然後怕被潑冷水又自己打回票說:「算了,老師一定不 會來。」

星期三的meeting,很少看到一桌子披薩和可樂,氣氛卻如此凝重。上台報告的是熬了整夜的兩位準畢業生。蕭博文報告完後,下了台撐住下巴開始打盹。

接 下來換害羞的林志杰上台,開始吞嚥、結巴,緊張到似乎很難說完一句話。整片死氣沈沈中,只有韓殿君很有精神的開砲:「鏡架穩不穩?鏡面有沒有灰塵?雷射是 不是有打一個斜角?是不是有打到傅立葉平面上?這些誤差一直累加上去,數據怎麼會準?」林志杰脹紅著臉、低著頭使勁揉著眉心,放棄辯解。

有個晚上,同學告訴我:「對宅男來說,校園再大也沒意義,反正也不會去逛。」假期對他們來說也沒什麼意義,不過是耽誤研究進度的發明。沒有什麼工作不磨人。縱使如此,這群科學家相信這一切都值得,管他值得驕傲還是值得同情。

鬆口氣、洗把臉、振作精神,還有下一個星期三。



BOX】隱形的光束

曾經有群政府要人,在BEC競賽進行到最如火如荼的時候,參觀了科羅拉多大學教授康乃爾(Eric Cornell)的實驗室。康乃爾不僅沒停止實驗、或製作海報來接呼這些攸關實驗經費的重要人物,還要求他們降低音量避免影響實驗,並且匆匆地把人打發走了。

比起康乃爾,韓殿君的雷射冷卻實驗室對我們的採訪工作有著極大的包容。

當空氣中灰塵很少的時候,肉眼並不會看到光束的路徑,要產生星際大戰激光槍那樣的效果,空氣要夠髒或是水氣要夠重才行。就像手電筒所照之處會發亮,但空氣夠乾淨的時候是看不見手電筒產生光束的。

為 了方便我們拍攝光學桌上雷射的路徑,韓殿君特准同學掀起光學實驗桌上防塵塑膠布,點上實驗室有史以來的第一根煙。後來發現煙的散射效果不佳,幾個同學們又 去其他實驗室借來液態氮。零下兩百度的液態氮能快速讓空氣中的水氣凝結,而水氣會讓雷射光產生散射,使雷射路徑更清楚。


Box】溫度的故事

世界上第一支溫度計並不是荷蘭人華氏(Gabriel Daniel Fahrenheit)發明的,不過要感謝他在1714年做出了輕薄短小的玻璃水銀温度计,取代過去奇形怪狀的大型溫度計溫度計,否則只是隨便看個病、量體溫都有罪受了。

華氏制訂的華氏溫標,是把氯化銨、水混合物結冰的溫度設為0°F,純水凝固的溫度為32°F,水沸騰的溫而度則為212°F,這就是華氏溫標。

華氏溫標開始使用起來彆扭,於是1742年,瑞典天文學家攝氏(Anders Celsius),將水的沸點和冰點間區分為一百個刻度,稱為攝氏溫標。可是當時的攝氏溫標還是很彆扭:沸點為0℃,冰點為100℃1744年才被植物學家林奈修成現行的攝氏溫標。

物 質的溫度,由其中原子運動的平均速度決定。下回天氣冷,你可以換個說法:「今天空氣中原子動得真慢!」事實上,溫度要降到-273.15℃原子才會完全停 住,科學家稱-273.15℃為絕對零度,由英國物理學家凱爾文爵士(Lord Kelvin,原名為William Thomson)制訂,標示為K

科學家認為絕對零度是低溫的極限,以目前的科技,還沒有辦法讓原子完全不動。目前技術大概可以冷卻到10-9K;玻色-愛因斯坦凝態(BEC)出現在10-6K以下。

實驗室裡並沒有可以測量到如此低溫的溫度計,所以,既然原子速度可以代表溫度,這些科學家們,就觀察這些已經凍到行動遲緩的原子能飛得多快,來換算溫度。室溫中原子的時速大約數千公里(依原子質量而定),但當冷卻到10-8K時,速度就跟螞蟻差不多了