古典物理學的烏雲:一維材料的異常熱傳導現象——《物理雙月刊》

文/張之威|台大凝態中心副研究員

1900 年英國物理學家克耳文勳爵(Lord Kelvin)曾宣稱當時的古典物理學已經是晴空萬里,「只剩下兩朵烏雲」需要被解決。眾所皆知,這兩朵烏雲後來發展成相對論量子力學革命,變成了二十世紀物理學的兩大支柱。今天這兩朵烏雲被排除之後,古典物理學是否已經恢復成晴空萬里呢?

克耳文勳爵曾宣稱當時的古典物理學已經是晴空萬里,「只剩下兩朵烏雲」需要被解決,但古典物理學真的都沒問題了嗎?圖/Public Domain, wikimedia commons

雖然這個問題問今天的物理學家可能會見仁見智。不過如果問對理論物理學有很多貢獻的 Rudolf Peierls(1907-1995),他可能會說:

一維系統的異常熱傳導問題是古典物理學還留下來的烏雲。

早在 1940 年,物理學家就發現到若用統計力學的傳輸理論計算一個非金屬物體的熱傳導會預測出一個熱傳導係數隨物體長度發散的怪結果。這個怪結果顯然跟實驗結果不一樣,因為人們老早就觀察到熱傳導係數是一個隨樣品長度無關的定值,並遵守老祖先的傅立葉定律

這個問題後來被 Rudolf Peierls 引入了聲子與聲子的背向散射(亦即是固態物理學中提到的 Umklapp process)而解決了大半。但是 Rudolf Peierls 留了一個尾巴沒解決;他發現如果這個物體是一維系統的話即使引入 Umklapp process,怪現象依舊存在。這件事情導致許多想把熱傳導的傅立葉定律建立在更基本的統計物理的基礎上的物理學家甚為困擾。

對物理學家而言,這個繽紛世界是建立在幾個簡單的物理法則之上。如同高能物理學家追求一個基本粒子的大統一場論,凝態物理學家也認為所有材料的現象都可以化約為量子力學與統計力學法則。於是乎,歐姆定律可以用電子的波茲曼傳輸理論解釋,而其中解釋電阻的電子散射現象,人們就歸咎於電子與聲子的散射吧──就如同把東西掃到地毯下視而不見,我們把一切不懂的東西都推給聲子。

這種把東西掃到地毯下的作法在熱傳導上就出現很大的問題,因為在研究聲子的傳輸時,散射的來源是聲子本身,我們並沒有其他東西可歸咎。而這個問題在一維系統會變得更嚴重,人們發現有些一維模型的熱傳導係數會隨著長度而發散,但是某些卻不會。這個怪現象導致 2000 年左右許多物理學家開始在傷腦筋傅立葉定律的統計力學基礎到底在哪裡,並運用各式各樣的模型與數值計算探討之。值得注意的是,人們把量子效應放入之後並不會把問題去除。因此這個現象被視為古典物理學的烏雲

就如許多學科的進展一樣,這個領域的知識常常是進一步而退兩步,並伴隨著許多學術上的爭吵。等到一維系統的熱傳導係數發散的現象稍微有共識之後,人們又再爭執這些所謂的「一維系統」能夠在真實的材料上被觀察到嗎?真實材料具有的缺陷與污染會不會把怪現象移除?過去有些實驗團隊也做了些研究,但都深受樣品長度不夠長而導致被其他效應掩蓋的困擾。

台大凝態中心由張之威老師主持的團隊在熱傳導研究上已經累積許多心得。碩士生李宣衡與吳奇勳克服種種困難,並得到碩士生樓宗興與中研院物理所李偉立老師的在製程上的大力幫忙。我們生長出長達數釐米的奈米碳管,並把它們放置在自製的微米尺度量測裝置上,測量熱傳導係數與長度的關係。

奈米碳管的熱傳導係數隨著長度發散可到一釐米長!圖/《物理雙月刊》提供

在排除種種其他因素的影響後,實驗結果證實奈米碳管的熱傳導係數真的隨長度發散,而且在室溫下的發散長度至少一釐米!這表明了異常熱傳導現象真的可以在準一維的真實材料(具有缺陷、同位素雜質、與表面污染等等)上觀察到。也因此排除了某些理論的錯誤預測。同時這個實驗結果也暗示:低頻聲子對熱傳導的貢獻過去被嚴重低估,未來還有很多研究可以玩哩!至於一維的熱傳導問題,我們用實驗證明了這是一個真實世界的真實問題。就讓我們繼續傷腦筋下去~~

此研究論文發表於 Phys. Rev. Lett. 118, 135901 (2017),並獲得 閱讀更多

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08/09 13:43 即時天氣訊息發布

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中央氣象局發布即時天氣訊息:
106年8月9日13時43分發布

  即時天氣訊息:

  今(9)日基隆高溫已達38度;大臺北亦有38度高溫
發生的機率;臺東大武亦有37度以上高溫發生的機率,請注
意防曬、多補充水分並預防中暑。 閱讀更多

台灣跨境電商前進歐盟!除了語言,最重要的市場經營關鍵是什麼?——專訪德國聯邦電商協會總裁 Oliver Prothmann

相比台灣電商服務發展成熟,透過線上購物已經成為許多人習慣的消費模式,歐洲地區消費者仍偏好實體店面購物,對於線上 … Continue reading “台灣跨境電商前進歐盟!除了語言,最重要的市場經營關鍵是什麼?——專訪德國聯邦電商協會總裁 Oliver Prothmann”

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摩斯漢堡再現金黃「綠」薯條 南市衛生局稽查送驗!

有關網傳摩斯漢堡販售金黃薯條剝開後呈現綠色疑似茄鹼疑雲,南市府衛生局針對轄區8家摩斯漢堡分店進行稽查,現場撥開薯條發現其中3家同批號(製造日期:106年4月30日,共計90.68公斤)金黃薯條(半)成品表皮出現綠色情形,該局抽回該產品(7.41公斤)送衛生福利食品藥物管理署檢驗。
南市衛生局指出,由於該產品係由摩斯漢堡總公司透過逢泰企業股份有限公司從美國進口後配送至各分店冷凍儲存再油炸供應,基於源頭管理,已移請北市政府衛生局查處。
「摩斯漢堡」2013年曾因為「綠薯條」事件停止販售,上個月才重新開賣,惟被網友在摩斯台南一間分店買到綠薯條,網友拍下照片,可看到撕開的馬鈴薯皮內呈現綠色。南市衛生局為確保食品安全啟動專案稽查,由於業者今8日(二)起已主動暫停販售該產品,衛生局仍就庫存的金黃薯條冷凍半成品或油炸後成品進行抽查,發現成功店、健康店、高鐵台南店等3家待退貨之金黃薯條冷凍半成品,經撥開後表皮呈現綠色情形,衛生局當場予以抽回送驗。
馬鈴薯原含有少量茄鹼(20至100毫克/公斤),惟照光後或發芽時,容易產生葉綠素或茄鹼(芽眼部分可達200至500毫克/公斤),以致馬鈴薯外皮或淺層部位呈現綠色,衛生局表示,由於茄鹼對熱穩定,即使高溫加熱也無法去除,攝取過多則可能造成頭痛、噁心、嘔吐、腹痛、腹瀉等不適症狀,嚴重則有血壓偏低、心跳偏慢、呼吸變快、肌肉絞痛、流涎以及溶血等危險。
衛生局指出,業者若使用、販售含有過量茄鹼的薯條,恐違反食品安全衛生管理第17條或第15條等規定,依同法可處新臺幣3萬~300萬元整罰鍰。
衛生局呼籲民眾,馬鈴薯若發芽或芽眼及芽根變綠,整顆馬鈴薯可能已產生大量的茄鹼,誤食後2至24小時內可能出現腹瀉不適症狀,持續3至6天。建議民眾,避免一次購買大量的馬鈴薯;保存時,宜置於低溫、無直射陽光照射的地方,以防止發芽;倘一旦發芽就不宜食用。 閱讀更多

讀者評《戰狼2》:就算打得多好看,終究毀於飄移坦克和愛國主義

《戰狼2》劇照。
《戰狼2》劇照。圖片來源:Imagine China

效仿好萊塢個人英雄主義設定,熱血刺激的要素全都有

《戰狼2》的定位很清楚,動作「鴉片」。為了把鴉片的「純度」提高,刺激觀眾感官,電影學習了Vin Diesel在《Fast and Furious》系列裏運用的元素:重型軍火、可以飄移的車、以一挑萬的大英雄、完成不可能的任務、美人。

女主角的設定是中美混血女醫生,而這部電影裏,亞裔男性征服白人美女的戲碼,一反亞裔男性性能力弱、無吸引力的刻板印象,在中國市場很吃得開。加上電影裏以小白臉設定出場的張翰,對女醫生示好失敗,更加襯托出吳京的「硬漢」形象,在個人能力、事業、情感幾方面的「成功」。

Vin Diesel花式飆車,吳京則飆坦克。並排衝刺、撞車、飄移轉道等等飆車戲碼,照樣在坦克上實現。

劇組真是捨得花錢,在軍火道具上毫不吝嗇。滿大街可撿的衝鋒槍就不說了,火箭彈,數不清的車,甚至驅逐軍艦、登陸軍艦都能看到。戰鬥大場面也沒有因為個人英雄主義的設定而減少,最後一場中國工廠的決戰,在空間的轉換和破壞、參演人數、武器道具、爆破上,《戰狼2》都上了大規模。

劇情上,吳京以一人之力拯救千萬無辜民眾的設計,令觀眾可以自我代入,過一把意淫的癮。片中確實有表現團結合作的橋段,吳京和「達康書記」吳剛多次配合,甚至也和小白臉張翰有合作,但所佔篇幅與吳京的個人秀相比,差別甚大。

《戰狼2》一個加一個地套用成功動作片的要素,作為動作片「鴉片」,「純度」很高了,吸食下去很嗨,完了卻依然空虛:整部片子到底在表達什麼?有仇必報?中國最厲害?中國解放軍最厲害?

看完電影發懵:整部片子到底在表達什麼?

過了一週,聽聞《戰狼2》衝破34億票房,成為歷來中國票房之首,一陣驚愕。一部不錯的動作片,再怎麼打得好看,也只是吸引動作片愛好者,絕對沒到「票房冠軍」的程度。更何況這部電影的諸多細節十分荒謬,經不起推敲。

吳京接受採訪時頗為得意的水中「一鏡到底」,在全片開場就奠定了這種荒謬。在水裏面閉氣這麼久,別人都快溺死了,吳京啥事沒有,能打能游。這麼會憋氣,你怎麼不去《哈利·波特》客串火焰杯水底賽?

最荒謬的是,吳京感染「非常厲害」的病毒,一晚上痊癒。之後在山野間自製弓和箭。回到敵軍大本營,飛簷走壁,單刀直入,滅掉敵人主力。這不是復仇者聯盟裏的鷹眼嗎?在一部軍火氾濫,炸彈橫飛的戲裏,出現魔幻色彩的超級英雄,真是說不出來的跳戲。

還有文戲裏,吳京與非洲黑人兄弟鬥酒,拿着國產白酒整瓶乾掉。他雙眼噙淚,想起「已故」女友余男,好感人。但是,那可是白酒,一瞬間連乾兩三瓶白酒,之前還乾了無數瓶啤酒,竟然還沒有酒精中毒。就算是浮誇的Vin Diesel,也不會在日常生活的描寫上如此離譜。

不過,網友好像並不在乎這些荒謬細節,一句「你們這些雙重標準,憑什麼好萊塢大片更扯你們就說刺激,戰狼誇張了一點就是荒謬」了事。看過電影後半部分,吳京開着坦克飄移,我實在忍不住遮住了雙眼,趕緊用你的旋風坦克碾壓敵軍結束戰鬥吧!

其實以前的動作片好看,不只是打得好看,主角在執行任務中面對的選擇,彷徨,愧疚與贖罪心理,這些都是人性,都是真實可愛的。哪怕是帶有英雄色彩的黃飛鴻系列,李連杰在功夫之餘,也刻畫出功夫大師與十三姨之間的小情愫,與朋友之間的矛盾與信任。

《戰狼2》主線設計為男主角對「已故」女友的情誼,吳京找到殺「妻」兇手,本來挺正常的復仇橋段,非要強調對方是外國人,吳京突然就多了推翻「東亞病夫」稱號的使命。其實不必加上這層愛國情緒、民族情緒,全球化這麼多年,一見到外國敵人就舉起民族主義大旗,這種廉價的情緒反而寫滿自卑。

這是一部及格電影,拿十幾億票房都算正常。但被官方加持,帶上愛國標籤以後,一方面電影出現奇怪而噁心的橋段;另一方面,打中大家的愛國G點,然後市場和資本就跟風打着愛國的旗號賺錢,票房就這樣衝上去了……

《戰狼2》着墨在煽動民族主義情緒、對中國軍事的讚揚。如果是這樣的主題,電影非電影,宣傳片是也。觀眾看着宣傳片不自知,還認為是史上最優秀的國產片,可以知道這盛世有多荒謬了。

晚報:廉署前總調查主任查錫我認為,涉及梁振英的UGL協議絕非「黃金握手」

查錫我:涉及梁振英的 UGL 協議絕非「黃金握手」

就香港前特首梁振英涉嫌收取澳洲企業 UGL 酬金而未申報一事,廉政公署(ICAC)前總調查主任、大律師查錫我今早在電台節目作出評論

查錫我強調,即使事件中雙方合約列明「會在不造成利益衝突的情況下提供相關協助」,但有沒有利益衝突並不由合約雙方決定:「你做了特首,收了剩餘200萬英鎊,已經套了『黃金枷鎖』落去,你有無做(任何事)已經不是關鍵。」

查錫我認為,涉及梁振英的 UGL 協議絕非「黃金握手」(Golden handshake);他指出,梁振英與 UGL 沒有任何僱傭關係,因此說相關協議為離職協議是「莫明奇妙」。他解釋,正常做法應該是由 UGL 支付一律錢予戴德梁行,要求董事不競爭,戴德梁行另行付錢予董事、僱員,相關款項才算「黃金握手」。

查錫我指,公眾不會期望特首做兼職:「當時他(梁振英)是顧問,仍然有收錢,這就有問題,因為理論上應該向行會(行政會議)、中央申報⋯⋯他不可能又是特首,又是 UGL 兼職顧問。」

查錫我又認為,梁振英代表 UGL 商討賣盤、且身為戴德梁行代理人,其中曾經收取利益,關鍵是他收取利益必須得到戴德梁行董事局批准,「若果沒有,(梁振英)有機會觸犯防賄條例第9條」。

終審法院月前就前政務司司長許仕仁等涉貪案作出「終極判決」,確立許仕仁上任前收款陷「黃金枷鎖」、屬不當行為;ICAC 執行處處長余振昌日前形容,相關判決是對公職人員的「適時警號」。

徐立之:教育局強迫大學修改入學門檻,新高中學制損港競爭力

港科院院長、香港大學前校長徐立之接受商業電台專訪時披露,2010年教育局以猶如「用槍指着大學校長」的方式,要求大學宣布以文憑試「3322」成績作為最低入學門檻,大學校長當時並不願意。

徐立之認為,官員當年推行「新高中學制」時思慮不周,誤導學生作出錯誤準備,有需要盡快糾正,否則會影響香港競爭力。

他解釋,當年大學校長不願意放寬最低入學門檻,認為應要求學生的選修科成績達標;結果,新學制令不少文憑試考生只專注必修科,沒有時間修讀社會科學或高階數學。

其中,有大學工程學院怕收生不足,只能接收沒有修讀高階數學的學生,期望學生進入大學後才追回高階數學程度,但對學生來說很艱難。

委內瑞拉黑客組織入侵政府網站,聲援未遂叛變

委內瑞拉政府日前平息中北部城市華倫西亞(Valencia)一場針對軍營的武裝叛變,隨即又遭遇另一輪「攻擊」,而今次「戰場」轉移到互聯網上。

一個自稱名為 The Binary Guardians 的黑客組織入侵委內瑞拉政府、國家選舉委員會(CNE)、海軍等40個官方網站,在網站上張貼訊息,聲援日前的未遂叛變「大衛行動」(Operation David),又揚言「獨裁政權倒台指日可待」;部份網站更被上載1940年電影《大獨裁者》(The Great Dictator)中,演員差利卓別靈(Charlie Chaplin)的著名獨白。

該黑客組織自稱與發動叛變的前軍人無關,但支持勇敢的軍人。組織又發表「數碼抗爭」宣言,指政府封鎖街道,他們就封鎖網站,並呼籲反政府民眾參與示威,團結對抗強大的敵人。

而在首都加拉加斯,約2000名親政府民眾上街遊行,支持由總統馬杜羅推動、新成立的「制憲大會」,又敦促反對派停止策劃、鼓動持續逾4個月的流血衝突。

隨着局勢愈趨緊張,由反對派控制的國會取消週一休假,並表決通過拒絕接受任何由制憲大會頒布的法令。有反對派議員形容,日前發生的武裝叛變是對馬杜羅政權的警號,假如選舉、憲法權利進一步被剝奪,民眾可能被迫放棄和平抗爭,轉而訴諸暴力。

日本防衛省:北韓核導威脅進入新階段,中國軍事擴張需密切關注

日本發表2017年《防衛白皮書》,形容北韓核導威脅已進入新階段。

白皮書指,北韓去年至今進行兩次核試、試射逾20枚導彈,當中採用高飛軌道發射,加大導彈被攔截的難度,由此可以想像北韓核武計劃取得重大進展,甚至可能擁有小型化核彈頭。

日本防衛大臣小野寺五典表示,會加快探討強化日本自衛隊對北韓導彈發射基地的攻擊力,並透露已獲首相安倍晉三指示,將研究修改《防衛計劃大綱》,長遠可能改變日本自戰後實施的「專守防衛」方針。

《防衛白皮書》亦提及中國軍事擴張所帶來的威脅,其中指過去一年日中軍機對峙的次數創新高,而中國航母遼寧號去年首赴西太平洋,顯示中國解放軍海空兩軍在東海活動愈來愈頻繁,日方會密切關注。

四川涼山州發生泥石流 至少23人死亡

當地8月8日凌晨5時左右,涼山州普格縣蕎窩鎮耿底村發生泥石流災害,造成157戶577人不同程度受災。

據初步統計,截止8日下午3時,泥石流共沖毀房屋71間,造成23人死亡,2人失聯,輕傷4人,在搜救過程中成功救出1人,公路損毀5公里、河道溝渠10公里、安全飲水管道5公里,橋梁5座,水稻受災90餘畝,桑園37餘畝,旱地55餘畝,預計造成直接經濟損失1.6億餘元。

指女性因「生物差異」在科技領域注定失敗,Google 工程師遭開除

Google 高級軟件工程師 James Damore 早前發出公司內部備忘錄,批評 Google 的多元化政策將保守派邊緣化,又指女性因生物學差異而無法在科技領域取得成就。備忘錄引發 Google 內外熱議,而 Damore 對媒體表示,他在當地週一傍晚已被 Google 開除,原因是他「延續了性別定型觀念」。

Google 並未發表正式回應,但行政總裁 閱讀更多

世大運手冊自我矮化中華台北 立委批荒謬 北市:FISU改的

台北市長柯文哲積極推動世大運,接連與多位知名Youtuber合作拍片,四處宣傳上節目打廣告,台北世界大學運動會即將開幕,世大運官方出版的一份媒體手冊,其中關於台灣的介紹這麼寫著「Introduction of Our Island – Chinese Taipei:Chinese Taipei is long and narrow…」意思是指「介紹我們的島嶼—中華台北:中華台北的地形南北狹長…」對於Chinese Taipei的用法,有些人認為就應該尊重並遵循奧會模式,有人則覺得台灣國格自我矮化,把國家變成島嶼、台灣變成「中華台北」。

另外,在今年5月時,因為世大運手冊中寫「在國人不瞭解奧會模式之情形下,易讓本土或獨派意識濃厚人士,以『國旗』問題,藉機製造事端」,把國旗問題影射為恐怖份子,引發獨派團體不滿,要求北市府更改手冊內容,甚至前往市府前砸蛋抗議,柯文哲說自己也不知道為何會有這種問題,可能是翻譯錯誤。

自我矮化地理名稱

時代力量立委黃國昌與林昶佐則在Facebook上批評,整本媒體手冊只要是介紹台灣的部分,全部都用「Chinese Taipei」帶過,甚至在介紹台灣的開頭,指稱「Our Island」我們的島嶼,而非「國家」,後面卻出現「Chinese Taipei」而非「台灣」。黃國昌認為,這是能把「Taiwan」行銷到全世界的絕佳機會,卻用如此委屈的方式介紹自己;林昶佐受訪時也諷刺「Chinese Taipei is a special island and its capital Taipei is a great place to experience Taipei’s culture.(中華台北是個很特殊的島嶼,中華台北的首都台北是個體驗台北文化的絕佳地點)」這段話,是編輯用心良苦,並說歡迎大家來到「中華台北台北!」

媒體手冊通篇共出現28次Chinese Taipei、20次R.O.C,以及30次的Taiwan,除了標註地址、校名和護照外,其餘與台灣有關的詞彙,皆被改為Chinese Taipei,通常遵循所謂奧會模式,就是把有國家主體意義的台灣取代為中華台北,但這次連地理意義上的台灣,例如「Our Island」我們的島嶼稱做台灣,也被改為中華台北。

台灣聯合國協進會在日本東京街頭宣傳連署,訴求將2020年東京奧運把中華台北正名為台灣隊。圖/台灣聯合國協進會提供

民間推動正名台灣

對此,世大運發言人楊景棠今(8)日出面說明,世大運為國際大學運動總會(International University Sports Federation,FISU)主辦,依照FISU規定,組委會印製對外發行的英法文手冊,皆須送FISU檢視,台北世大運媒體手冊亦是遵循此原則提送英文版予總會檢視,經FISU檢視後,將「Taiwan」調整為「Chinese Taipei」,基於尊重FISU要求奧會模式原則,英文版以此呈現。楊景棠說,世大運為國際賽事,必須遵守奧會模式,北市府還是會努力把賽事辦好。

日前,台灣聯合國協進會組成「日本參訪團」參訪東京,推動「2020東京奧運台湾正名推動活動」,在東京街頭進行演説和連署;此外,也有民眾自發性發起「Let Taiwan Be Taiwan 閱讀更多