虎克牛頓哈雷之間的故事

以下是FB上看到轉貼過來的

虎克(Robert Hooke)是個充滿創意和實作能力的科學家，他發明了真空泵、顯微鏡、望遠鏡、錨型擒縱機、擺輪遊絲、萬向接頭等等各式各樣的傑作，並提出彈性定律、發現細胞，甚至為在1666年9月被大火燒毀的倫敦進行城市設計。

哈雷(Edmond Halley)在1684年1月向虎克提出一個有關行星運動的問題：「我們從克卜勒(Johannes Kepler)的觀測和理論知道，天體是繞著太陽做橢圓形運動的，但是為什麼？這背後的規律是否可以用一個簡潔的數學定律描述？」

虎克立刻宣稱他知道答案，然而哈雷等了很長的時間，始終等不到虎克推導的證明。迫切想知道答案的哈雷，想起一個隱居在劍橋的數學家──牛頓(Isaac Newton)。這個人以脾氣古怪、難搞的怪胎出名，但他確實是個天才，哈雷只能將希望放在他身上。

牛頓是個從小就失去父親的孩子，母親也離開他十多年，直到再婚才回到家裡，因此跟牛頓的關係非常差。牛頓性情孤僻，從未有過家人和朋友的支持。或許就是因為這樣，他才把所有的心力都放在觀察自然現象、和思考背後的道理上。即使在劍橋大學求學時，也總是把自己關在房間裡，思索宇宙萬物的規律。現代一些心理學者，認為牛頓的這些特質，也有可能是他天生的亞斯伯格症造成的。

當哈雷找上牛頓時，牛頓已經隱居了13年之久。因為他在1671年發表的光學研究受到虎克的強力批評，牛頓甚至動怒威脅要離開皇家學會。最後，牛頓不願這些紛擾妨礙他的思考，便隱居了起來。

哈雷向牛頓表明了那個行星運動的問題。牛頓立刻回答這是因為平方反比的重力定律導出的結果，並輕描淡寫地說他已在五年前就完成推導，那份手稿散落在他堆滿書和筆記的房間，不過他可以重寫一份寄給哈雷。

因為之前虎克的經驗，哈雷不免懷疑牛頓是否又是個只會說空話的傢伙？正當哈雷這樣懷疑時，牛頓的信寄來了，信中確切推導出哈雷想要的答案。哈雷大感興奮，立刻回到劍橋，力勸牛頓出版他的理論。因為哈雷知道，牛頓的理論將會徹底改變人類的宇宙觀。

牛頓答應了哈雷的邀約，並動筆開始寫書。但哈雷向皇家學會洽詢出版事宜的時候，卻碰上了大麻煩。皇家學會前陣子出版的一本充滿精美手繪插圖的《魚類論》銷售不如預期，而那本書已經花盡皇家學會的年度預算，連哈雷的薪水都只能用庫存的冷門書籍支付。為了不讓這場科學革命胎死腹中，哈雷四處奔走，最後自費資助牛頓出版《自然哲學的數學原理》。

然而，牛頓再次受到虎克的攻擊，虎克到處向人宣稱牛頓的《自然哲學的數學原理》是剽竊他的研究成果。牛頓因此氣到將準備出版的《自然哲學的數學原理》第三冊的序中，一段感謝虎克、哈雷等人讓他重新思考行星運動問題的致謝詞，以及手稿中引用了虎克工作的部分，全數刪去，並從此不願意公開自己的任何發現。

牛頓有一句名言：「如果我看得遠一些，那是因為我站在了巨人的肩膀上。」時常被認為是不歸功於己的謙虛之詞。但不可否認地，牛頓是個性情乖癖、脾氣暴躁的天才，並因為種種事件對虎克充滿敵意，所以也有些人認為那句話是在嘲諷虎克是個其貌不揚、成就又不如他的矮子。

牛頓在虎克過世後，當上皇家學會會長。有些人懷疑原本掛在皇家學會的虎克肖像畫，是被牛頓拿去燒掉的。牛頓甚至試圖燒毀大量虎克的手稿和文章，但沒有成功。考慮到虎克對他的種種攻訐，有如此恨意似乎也是人之常情。而哈雷，或許是牛頓一生之中唯一的好友。沒有哈雷的全力支持，或許人類還要再等幾百年，才能脫離地球的束縛，往太空而去。

哈雷本人也是個研究廣泛的大科學家，他闡明了太陽和大氣層運動的關係，因此造成信風和季雨的現象。他製作了潛水鐘，並自己進行測試，不讓他人犯險。他甚至在人口統計學上也作出貢獻，徒步繞行巴黎，並比較倫敦和巴黎的人口成長情況，為人壽保險提供堅實的理論基礎。他也是一位勇敢的探險船船長，花了兩年的時間繪製地球的磁場分布圖，他發明的符號沿用至今。

哈雷最廣為人知的貢獻，當然是牛頓的理論讓他推導出彗星的運動。他在1705年宣稱：「文獻紀錄上，1456年、1531年、1607年和1682年出現的彗星其實是同一顆彗星，這顆彗星每76年會造訪地球一次，而且它將會在1758年，也就是53年後再度造訪。」這個精準的預言打破了神秘主義者主張「彗星是帶來災禍的掃把星」的詮釋，並在哈雷過世之後，被世界各地的無數天文學家所證實。

現在的我們知道，哈雷將會在2061年回來，而且他的功蹟將永存我們的心中。

極地渦旋／北美急凍 誰闖的禍

【聯合報╱本報記者陳皓嬿】

今年1月初，極地渦旋襲擊北美，圖為民眾走在結冰的密西根湖邊。 （法新社）

今年一月初，一波來自北極的強大寒潮，讓北美地區極凍，不僅有地方低溫降到攝氏零下三十幾度，伴隨而來的大雪也造成嚴重的交通和電力供給問題，而媒體紛紛報導造成這般惡劣天氣的「元凶」，就是極地渦旋；然而過去幾年，媒體在報導北美寒潮時，卻說成因是北極震盪。其實這兩個稱呼都不是新名詞，究竟極地渦旋和北極震盪有何差別？氣象專家們表示較一致的看法是，他們是一體兩面的現象，極地渦旋是「高空」的冷空氣快速旋轉現象，北極震盪則是描述「地面」附近的氣壓變化。首先要有個觀念，就是「地面附近氣壓高，則高空（例如距離地面4、5公里處）的氣壓相對周遭較低」。 中央氣象局預報中心主任鄭明典解釋，由於兩極長期缺乏日照，聚集的都是冷空氣；冷空氣的密度大，沈降在離地面較近的地方，因此地面是高氣壓，但高空的空氣相對稀薄，氣壓比周遭低了許多，因此是低氣壓。極地渦旋，是盤旋在星球兩極「高空」的低氣壓，當冷空氣溫度極低，高空便形成一個低壓為中心的渦旋（但中心下方接近地面處為高壓），周遭環繞著強烈的、以逆時針方向吹拂的西風，也就是所謂的「高空噴流」。由於陸地較海洋適合冷空氣發展，所以地球南、北極的極地渦旋形狀不太一樣。南極是一整塊大陸，所以南極的極地渦旋多為一個中心，形狀也較接近圓形。在北極，亞洲大陸、大西洋、北美洲和太平洋互相交錯，所以北極圈通常有兩個極地渦旋，一個中心位在加拿大上空，一個則在西伯利亞上空，形狀較狹長。北極震盪則是指「極圈附近和中高緯度地區，靠近『地面』的氣壓強弱消長」，天氣風險管理公司氣象總監賈新興說，北極震盪就像「氣壓翹翹板」，有時北極附近氣壓明顯較高、中高緯度氣壓就相對低，有時北極周圍氣壓低、南邊氣壓就相對高，消長的情況即是「震盪」。中央大學大氣系教授林沛練表示，北極震盪指數若為正值，就代表北極附近高壓較強，南北氣壓差距大，冷空氣被留在北極無法南下，因此中高緯度地區冬天比較暖。北極震盪指數若為負值，就代表北極附近的高壓減弱，南北氣壓差距縮小，冷空氣往南下探，南方一些暖空氣也北上，於是周遭的西風強度也減弱，變成一圈帶著南北風、波浪狀的風帶，中高緯度地區也因此出現被「波谷」涵蓋的區域冷、被「波峰」涵蓋的區暖的現象。賈新興比喻，極地渦旋就像一個冰箱，極渦夠強時，門是關著的，北極震盪指數通常為正；當極渦強度不夠時，門就被打開，冷氣隨之外洩、往南潰散，伴隨北極震盪指數為負，這時冰箱門正前方（波谷）很冷，門的兩邊（波峰）就相對暖許多。這次美國中、東部正是波峰涵蓋範圍，冷空氣南探所以異常地冷，相較之下，美國西北部和阿拉斯加、俄羅斯地區同一時間正好被波峰覆蓋，反而出現暖冬。


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極地渦旋／渦旋太強 臭氧破洞難補

【聯合報╱本報記者陳皓嬿】
南極的臭氧層濃度較周遭稀薄，除了和人類排放的冷凝劑氟氯碳化物，會分解臭氧分子有關之外，極地渦旋也是造成臭氧層破洞的原因之一。冬天時，如果南極大陸上空的溫度相當低（低於攝氏零下80度），則容易形成極區平流層雲，氟氯碳化物在大氣中經過化學反應後，會形成「氯儲存物質」如硝酸氯或鹽酸等，這些氯儲存物質會被吸附在極區平流層雲中，等到春天來臨，雲一經太陽照射，氯原子便被釋放出來，進而分解臭氧分子。極地渦旋在當中扮演的角色，一是讓南極上空低溫夠低：極地渦旋強度必須夠強，冷空氣才能被鎖在極圈上方，讓南極上空的溫度能降到攝氏零下80度以下，並產生極區平流層雲。另一方面，極區的臭氧往往都是從溫暖的熱帶補充而來，如果極地渦旋很強，那強勁的西風將繞著南極團團轉，使得低緯度地區富含臭氧的暖空氣無法進入南極圈，也就無法帶來補給。極地渦旋和極區平流層雲之間還有著反饋機制，極地渦旋使極區溫度無法上升，而有助於極區平流層雲生成；極區平流層雲能吸收紫外線輻射，使大氣中溫暖的臭氧被分解，極地的氣溫下降，又使極地渦旋更加穩定，這麼一來一往，讓南極上空的臭氧含量，在每年十月左右到達最低點，直到春天來臨，極地渦旋瓦解，臭氧量才慢慢回升。北極臭氧洞沒南極嚴重，因為北極的平流層溫度很少低於攝氏零下80度，另一方面因為北極的極地渦旋存在時間較短，通常在陽光出現前就已潰散，讓南方富含臭氧的空氣得以進來補充。


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火山解析／大屯山「心情」 火山氣體告訴你

【聯合報╱本報記者郭錦萍】
緊臨大台北人口密集區的大屯山火山群，早年被認為是休眠火山，因為它最後一次噴發，依定年資料顯示，應是十萬年前，但近些年研究單位在台北盆地多處鑽井找到的證據，推翻了大屯火山休眠的假設，並認為大屯山有活躍的地熱活動。為了大家的安全，多個研究單位合作分析火山氣體，希望能隨時掌握火山「心平氣和」還是「有點火大」。到陽明山遊玩、洗溫泉的遊客，必定會對如大油坑、小油坑等地煙霧漫天，空氣中參雜著硫磺味等，留下深刻印象。但若把遊客所見所聞質量化，就可知火山噴氣最主要的成分其實是水，占了九成以上。把水氣扣除後，火山噴氣含最多的是二氧化硫，約占89～99%。其次是硫化物（以H2S為主），另外還有氮、氦、氡等。國內學者將台灣的火山氣體成分和國外研究比較後發現，大屯山氣體屬於低溫組成。目前在大屯山監測站負責氣體分析的中研院地球科學研究所博士後研究員李曉芬指出，火山氣體內含很多種成分，但火山噴發時不見得每種成分都會變化，所以觀測時是挑較敏感的3、4種氣體做為主要標的，包括二氧化碳、氯離子、氫離子及硫化物等。她表示，火山即使是休眠，只要有岩漿活動，就會有二氧化碳釋出，因為岩漿上升過程，二氧化碳會搶先脫離。早期要研究火山氣體，研究人員必須到很靠近火山口的地方取樣，但後來科學家發現，在火山的側邊也可能監測火山氣體；這是藉由測量土壤氣中二氧化碳及其它火山活動敏感氣體（如氦與氡）的比率，可以讓科學家更安全旳監測火山活動。早在半個世紀前，科學家就發現，由火山噴出的氣體成分可以推斷岩漿的性質活動性。例如科學家先是發現夏威夷著名的Mouna Loa在噴發前一個月，噴氣中的硫化氫出現大量增加，幾十年後，又有人發現噴發前3個月SO2含量就已升高。至於美國本土另一座知名火山聖海倫納，科學家則是發現噴發前CO2／CO2+H2比值會突然減少。李曉芬指出，國外一些較活躍的火山，研究單位把各種物理化學數據和背景值比較，若出現異常大幅變動，就能估算火山要爆發了。但大屯山較麻煩的是，它至少已數千年不曾爆發過，無法確知各種氣體濃度達到什麼程度，就是火山要爆發了。所以現在調查，主要還是建立大屯山的基本資料。她解釋，火山氣體的組成或比率並非恆定，會受到天候和地理條件影響而變動，所以在一定範圍內大致都可視為正常，但若測得的數值是在平均值的2個標準差之外，就可認為是異常現象。不過，就算是基本值，測量地點不同，數值就有很大差異。例如在大油坑測得的氯離子平均大約是350ppm，但在相距不遠的八煙溫泉，測得的氯離子，平均可達1000ppm。

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大屯火山／大屯山一震 火山醒了嗎？

【聯合報╱本報記者郭錦萍】

大屯山小油坑地底200公尺測到的溫度，前幾年大致維持在攝 氏95-95.7度間，地底監測結果會即時顯示在遊客中心的螢幕(左)。大屯山設有好幾個地底溫度測量井(右)。 圖／台大海洋研究所提供

今年2月12日凌晨，台北市出現規模4的淺層地震，這是1988年以來，台北市碰上的最大地震，這一搖，讓不少人一夜難眠，隔天電視談話節目更把這個地震和火山爆發併為一談，但真的是這樣嗎？關係大台北地區安危的這座火山，現在到底是處在一個什麼狀況呢？212地震火山造成→岩漿冷卻 熱脹冷縮有空隙

大屯山小油坑地底200公尺測到的溫度，前幾年大致維持在攝氏95-95.7度間，地底監測結果會即時顯示在遊客中心的螢幕。 圖／台大海洋研究所提供

這起地震發生後，中央氣象局地震測報中心主任郭鎧紋曾表示，震央位置在大屯火山區底下，根據地震波形，研判是岩漿冷卻過程中應力調整導致，因熱脹冷縮，岩漿體積縮小產生空隙，岩盤塌陷造成地震。

對大屯山溫度長期監測的台大海洋研究所博士後研究員江協堂解釋，和地震比起來，火山爆發好預測多了，因為火山爆發事前會有徵兆。從過去各國科學家的累積經驗，火山噴發前會有地震次數增加、地量大幅度位移、地溫增高、氣體逸出量改變、熔岩化學性質改變等。
火山爆發較易預測→地溫增加 爆發前兆之一
他表示，地溫突然增加是火山爆發的前兆之一，但要判定地底溫度是高是低，就好比要確認某人有沒有發燒，得先知道他健康時的體溫大約是幾度，同樣的道理，要知道火山是否「發燒」，就得透過長期對地底溫度的監測，建立基礎體溫線，才能判斷火山的健康狀態。
全台唯一活火山→溫度、火山氣體都監測
台灣只有大屯山是唯一的活火山，因離大台北人口密集區域太近，為防範未然，從2004年開始，經濟部地質調查研究所即開始著手研究大屯山的「體溫」，往地底打了30個探測井，分布地點從大屯山、金山，甚至是外海的龜山島都有，深度最深達480公尺，最淺也有200公尺。
之後包括中央研究院地球科學研究所、台大海洋所等單位陸續加入大屯山的監測工作，監測範圍也從地表溫度，延伸至火山氣體的調查，包括小油坑、大油坑等地的出氣孔，周遭的八煙溫泉也有監測點。
江協堂指出，監測大屯山地底的溫度，是對岩漿活動的最直接觀察。而從大屯山地底測到的溫度，「前幾年都很穩定」，他說，往年的平均溫度是95.2℃，而且範圍就只在95至95.7℃間，高低溫差不到1℃。
可是這個穩定的狀況，近幾月有了變化。江協堂指出，從去年11月到今年2月25日間，大屯山地底的平均溫度比過去幾年低了4℃。而且這已是排除氣溫、降雨等干擾因素後的結果。
也就是在這時，發生了震央在大屯山的規模4地震。江協堂推論，地底溫度下降，很可能是岩漿的通道阻塞，形成一個低溫區域，而地震即可能是應力調整造成。
「火山型」地震→周圍地質軟 規模很少超過6
他說，地震分兩種，一種是構造型如斷層或板塊移動等，另一種就是火山型的地震。火山型的地震規模都不會超過6，規模到4.5就已是很大了。
大屯山火山群為何不會引發規模6以上地震，中研院地質所研究林正洪解釋，因為岩漿溫度很高，也造成周圍的地質因熱而變軟，地殼剛性不易累積，所以大屯山的地震規模不曾超過5，連菲律賓、日本的大型火山，造成的地震規模也都在6以下。


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大屯火山／山腳斷層 應更重視

【聯合報╱本報記者郭錦萍】
今年二月中的台北市出現26年來最大規模地震，不只讓人擔心大屯火山的狀況，部分人更認為這起地震也可能和山腳斷層有關，不過學界對此意見並不一致，但普遍認為，山腳斷層的地質結構的確需要更多研究了解。大台北主要地震來源：山腳斷層、大屯火山群
山腳斷層指的是起自新北市五股，穿過大屯山系，再延伸至石門、金山，另在金山外海曾被測得有一個斷層，但是否為山腳斷層，因近岸兩公里無法有效量測，所以山腳斷層是否延伸至外海這一點，國內研究者有不同主張。不過山腳斷層與大屯山火山群公認是大台北最要小心的地震來源。
不過江協堂也指出，火山造成的地震和斷層錯動造成的地震所顯示的地震波有很大不同。例如火山地震雖然也有明顯的P波和S波，但它們結構及頻率較斷層地震來得複雜，而且地震波的波形也有特殊的水滴狀和螺旋釘狀。因此二月的台北地震，可以判斷是火山引起，不是山腳斷層的活動造成。
同樣也參與大屯山研究的中研院地理所研究員林正洪也提出兩項關鍵證據排除山腳斷層的嫌疑。一是二月的台北地震震央離山腳斷層至少六公里；二是台北地震的震源走向是西北到東南向，與山腳斷層的東北到西南走向，幾乎垂直。
根據中央地質所的鑽井調查，山腳斷層雖然已很久沒動作，仍是活動斷層。
儘管這次的地震和山腳斷層無關，江協堂認為，對於經過人口密集地區的山腳斷層還是有很多不了解，而且今日的監測技術對於斷層活動稱得上是無能為力。對於山腳斷層，還是應該重視，維持一定的防範和戒心。


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大屯火山／地下8公里 大屯山可能有岩漿庫

【聯合報╱本報記者郭錦萍】

大屯山最近動了一下，讓台北人怕怕。圖為終年冒著硫磺氣 的「小油坑」遠眺。本報資料照

關於火山噴發，不管是那一種類型，要形成「噴發」，最先決條件，是火山下得要有一個壓力足、熔岩量夠大的岩漿庫。
岩漿庫愈大，火山就愈可能大規模噴發，且岩漿庫內的壓力越大，表示離噴發的日子不遠。
台大海洋研究所博士後研究員江協堂表示，多數岩漿庫離地表都在數公里以上，一旦岩漿庫壓力過大，岩漿開始往上湧升時，地表會出現明顯變形，也會出現許多微小的地震活動。
也就是說，火山爆發事先會有很多徵兆，是可能被預知的。國外近幾年有很多案例都是在火山爆發前就可以把人員撤離，比較棘手的反而是火山灰或噴發的煙塵，影響空中交通或空氣品質。
至於大屯山是否有岩漿庫在活動中？根據大屯山監測站的調查，過去5年，大屯火山地區多數微震發生的地點，集中在七星山及大油坑附近地區，地震深度都小於5公里。
而且大屯山微震現象與許多活火山的微震活動類似。例如1992年爆發的日本的雲仙火山，或北海道的新山火山等，當時除了密集微測，也測到上湧的岩漿量大量增加。
顯示大屯火系的七星山與大油坑間的淺層地殼有明確的地熱來源，而且極可能就是岩漿庫。
若大屯山底下真有岩漿庫存在，初步推斷比較可能的深度大約為8公里附近。至於岩漿庫的存在與否，參與研究的各單位都認為，這還必須有更多的資料才能確認。
岩漿從地下10-15公里  移動到地表需1個月
此外，若真要火山噴發，從國外的研究數據，岩漿從地下10至15公里深處移動到地表，得花一個月時間。在這岩漿流動的過程，至少會測到每天有上千次的地震，但二月中的台北地震，加上餘震不過上百次。
大屯山地區的地震，每月平均約50個，規模大多是0～1的無感地震。偶而會有地震數異常增加，這通常代表可能有群震活動。
群震活動指的是短時間內，密集發生在一個很小區域的地震，多半被認為與地熱活動有關。以2012年為例，共發生了4次群震活動。


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宇宙解析／膨脹的宇宙 推算137.3億歲

【聯合報╱記者陳皓嬿】
「宇宙就是現在、過去、未來的所有一切」，這是美國知名天文學家卡爾．薩根在天文科普節目「宇宙」中，如此定義宇宙。換句話說，宇宙包含所有時空，而宇宙之外什麼有沒有，這樣的說法或許還是籠統，因此有些科學家試著把宇宙身家量化的「身份證」調出來，看看宇宙到底是什麼、長相如何。首先是，宇宙到底有幾歲？根據科學家的推算，宇宙現年約137.3億多歲。不過，那是在天文學家哈柏之後才提出的觀點，從啟蒙運動到愛因斯坦的時代，科學家認為宇宙是靜態的，既沒有開始、也不會結束，就一直在那兒。直到哈柏（就是太空望遠鏡以他命名的那個哈柏）發現，周遭的星系正離我們遠去，且和我們的距離越遠、離去的速度就越快，科學家才知道，原來宇宙正在膨脹中。根據觀察，這些星系正以每秒30公里每百萬光年的速度離我們而去，也就是說，如果星系距離我們100萬光年，就會以每秒30公里的速度離開，如果星系距離我們200萬光年，那就會以每秒60公里的速度離開。如果回推一下，某個離我們100萬光年遠的星系，大概多久前壓在我們身上，假設宇宙膨脹的速度不變，是每秒30公里，而100萬光年等於1019公里，距離除以速度，我們得到約3×1011百萬秒，換算成年，就是約100億年；如果將「宇宙過去膨脹的速度更快」加入考量，宇宙年齡比100億年還多些。膨脹的宇宙揭露：宇宙是有個開始的，那時所有東西都擠在一個點上，在時間為零時發生大爆炸，自那時起已經過137億多年。身份證總要有照片，不過兩吋大的框框對宇宙來說顯然太小，事實上，無論多大的框框都不夠，因為宇宙可能是「有限而無邊」的。台大物理系教授高湧泉說，想像我們是一顆氣球裡面的螞蟻，球的表面積是有限，但球面沒有邊，螞蟻只能在球內表面不停地爬，仍究不會找到任何邊界。宇宙也是，他可能是有限的（甚至可能是無限的），但其包含時空是卻無邊，宇宙大爆炸發生在一個點上，那個點就是當時的「所有地方」，除非我們能跳脫時空、來到五維來看宇宙（就好比我們把螞蟻抓到空中讓牠俯視那顆球），才能看見宇宙的「形狀」。不過高湧泉說，我們還是可以根據時空被彎曲的方式（曲率），來判斷宇宙的形狀，如果宇宙是閉合的，時空可能長得像球面，如果是開放的，時空可能長的像平面或是類似馬鞍的形狀。值得注意的是，宇宙沒有中心，或也可說宇宙處處是中心。再回到螞蟻和氣球，當我們將氣球吹漲時，氣球的體積以球中心向外擴張，球面也隨之撐開，但對球面上的螞蟻來說，面上沒有哪一點是中心，所有點都互相遠離彼此；宇宙中的每個點也是，大家彼此互相遠離，沒有以誰不動為中心。資料來源／science.howstuffworks.com


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宇宙解析／星光無數為何夜空黑暗

【聯合報╱記者陳皓嬿】
晚上的天空為什麼是暗的？最直覺的答案大概大家都答得出來，因為晚上太陽在地球的背面，所以照不到光。但太空中有這麼多星星，每顆星星發出來的光都會擴散，就像用手電筒或探照燈往眼前照一樣，所以照理來說夜晚的天空應會被星光覆蓋住，相當明亮才對？這是相當有名的「夜空佯謬」，1823年時由德國天文學家歐柏斯提出，曾引起相當大的爭論。歐柏斯假設，靜止的宇宙中，均勻分布著同樣的星體，若以地球為中心，畫出許多同心的「天球殼」，則在距離地球10光年球殼上的星星，亮度是距離地球20光年球殼上的星星的4倍。不過20光年球殼上的星星數量，也會是10光年球殼上星星數量的4倍，所以兩個球殼所發出來的光，對地球人來說，看起來是一樣亮的。由於每個球殼對夜空貢獻的亮度相同，所以累積的效應應該是無限亮的天空。1901年，物理學家開爾文解開這個弔詭理論：宇宙的年齡有限、光的速度也有限，以地球的年齡約為50億年來說，我們只能看到距離地球50億光年內的星星，因為50億光年以外的星光，都還沒到達地球，換句話說，我們看向夜空中黑暗的部分，其實就是在回顧歷史。宇宙紅移也是另一合理解釋，因為宇宙正在膨脹，當可見光傳到地球時，光的波長已轉變成微波，所以我們看不到星光。


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宇宙解析／蟲洞 外星人的回家捷徑

【聯合報╱記者陳皓嬿】

蟲洞示意圖。 資料來源／NASA

韓劇「來自星星的你」男主角都敏俊來自外太空，因為事故在地球生活四百多年。 圖／摘自新浪微博

近日很紅的韓劇「來自星星的你」，當中從外星來的教授都敏俊一直期盼能等到彗星帶他回老家KMT 184.05星，先不論這顆恆星到底在哪裡、離地球多遠，離我們最近的類地行星，遠在12光年外。
由此推算，若都教授要乘坐彗星回家，起碼得花上幾億年，就算都敏俊可以長生不死，這趟回家路大概也會久到讓他無聊死，當然，身為人類的千頌伊也撐不了那麼久。不過，如果有個蟲洞，也許可以解決他倆的問題。
蟲洞…連接黑洞奇異點

宇宙大探索節目的製作人安．德魯彥（中）和主持人尼爾．泰森（右）。 圖／國家地理頻道提供

蟲洞和黑洞有些類似，簡單來說，可將蟲洞想成是兩個黑洞的核心「奇異點」相連，如果把黑洞具象化成漏斗，那就是將兩個漏斗的頸部相連，有入口也有出口。

如果我們把空間簡化成一片長12光年的塑膠板，太陽在這頭、都敏俊老家在那頭，將塑膠板對拗，使太陽和都敏俊老家一個在「上」一個在「下」（見圖），兩者中間由蟲洞相連。
反重力…可解決蟲洞難題
不過蟲洞若僅由單純的黑洞製造，那有幾個問題：第一、奇異點的重力無限大，即使和另一黑洞的奇異點相連，也只是短暫開通，馬上又閉鎖回去，其開口也太小，都敏俊和千頌伊無法通過。
第二、他們通過時，可能會被強大的重力扯碎、拉成像義大利麵條，或因為無限大的能量而化為灰燼。
要像做手拉坯時，將手探入陶土內一樣將蟲洞撐開，就必須對抗重力強制封閉開口、形成奇異點的問題，科學家想到可以利用「反重力」物質來達成這個目的。
根據文獻，反重力是由愛因斯坦在1917年首次提出。當時科學家認為宇宙應該是靜止的（那個年代還不知道宇宙其實正在膨脹）。
負能量…可以製造反重力
然而，有質量的物質彼此之間只會產生互相吸引的重力，照理說宇宙應該不停收縮；為了讓宇宙保持靜止，愛因斯坦說，應該有個相斥的力存在兩個有質量的物質間，即是反重力。
質量為重力來源，所以理論上根據質能等效公式E=mc2，我們可用負能量來製造反重力，事實上負能量亦被科學家稱為暗能量，是宇宙加速膨脹（物質間互相排斥）的可能因素。
只要將反重力物質投入蟲洞的喉嚨，也許就可以將隧道撐大，讓都敏俊和千頌伊穿越空間，甚至進一步穿越時間。
大難題…刺殺祖母謬論
不過台大物理系教授高涌泉說，蟲洞是相對論當中，時空形狀的其中一種數學解，其是否有物理意義仍有很大的問題；蟲洞要存在，要先解決「刺殺祖母謬論」的問題。
想像你透過蟲洞回到你阿嬤還是如花少女的年代，一刀把她殺了，那她便沒辦法結婚生下你媽媽，而你也不會出生，但既然你沒有出生，那要怎麼回到過去把阿嬤殺掉？
有人提出因果迴圈、平行宇宙的等概念，試圖解決此謬論。但高涌泉說，目前還找不到很完整的論述能說服科學家，再加上要蟲洞真要能用，所需要的能量為無限大，亦不可行，所以蟲洞　只能出現在科幻小說和電影中而已。


全文網址: 宇宙解析／蟲洞 外星人的回家捷徑 - 新聞中的科學 - 線上學習 - udn文教職考 http://mag.udn.com/mag/edu/storypage.jsp?f_ART_ID=501619#ixzz2wBVz1FmE
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每位物理老師都應該知道的一則故事

每位物理老師都應該知道的一則故事

越基本的自然現象，越無從去論「懂」或「不懂」。

撰文／高涌泉

知名物理學家費曼接受訪問時，談到他的父親，說了這麼一則故事：

我父親教我要注意事情。有天我在玩一種叫做「快速貨車」的玩具，它是一輛小貨車，走在軌道上，小孩可以拉著走。當我拉它向前，我注意到車斗上的球有點奇怪，我跑去找父親：「嘿，爸，我注意到一件事，當我拉拖車向前，車斗上的球會滾向後面，但如果我正拉著它走，忽然停下來，球就會滾到車斗的前面，這是為什麼？」我父親回說：「這，沒人知道；一個一般性原理是正在前進的東西會傾向持續前進下去，而靜止的東西會想要繼續停在那裡，除非你用力拉它。這種傾向稱為『慣性』，可是沒有人懂為什麼會這樣！」

我父親這種理解可是非常深刻的理解：他不是只告訴我一個名稱而已，他很清楚「知道某件事的名稱」和「知道某件事」完全是兩碼子事。他又繼續說：「如果你仔細看，你會發現球並沒有跑向車斗後面，而是你正拉向前的車斗往前去撞上球，球其實是停著不動的；或者嚴格講，球會因摩擦力被拖著向前，而不是往後跑。」

所以我就跑回玩具貨車，把球放好，然後從車下面去拉它，並從旁邊觀察。他說的的確是對的——當我拉車子向前時，球並沒有向後跑，球相對於車斗是向後跑了，相對於地面卻是稍微前進一點點。這就是我父親教育我的方式，用這類例子與討論；沒有壓力，只是有趣的討論。
以上這個故事，台灣的每位物理老師都應該知道！為什麼？這故事的意義不在於費曼的父親能夠善用機會、適時啟發，而在於「沒有人懂慣性原理」這種費曼所謂「非常深刻的理解」。「沒人懂」這句話台灣物理老師是說不出口的，因為台灣物理老師所諄諄教誨的是，學生如果要學好物理，就要弄懂物理原理，不要死背。而喜歡物理的學生也正是因為物理是可以弄懂的、不像化學或生物常常要死記一些東西，才喜歡物理的。因此台灣物理老師一般不會像費曼父親那樣，一開始就強調物理原理本身其實是「沒人懂」的。

那麼到底物理課要教大家懂的東西是什麼？物理課本的主要內容大致上是所謂的物理定律，以及從這些定律出發、用數學推導出來的結果。譬如說，學生會學到牛頓三大運動定律，並且學習如何以運動定律演算出砲彈的飛行軌跡。學生如果能恰當應用各種物理原理或定律，推導出正確的答案，老師大致就會認為學生弄「懂」了物理。既然只要能算出正確答案就能在台灣目前（從中學到研究所）各級考試獲得高分，數學演算當然就成為物理課的重點。這麼一來，（不容易考的）物理定律的意義與來源就不是師生追究的重點，而老師的教學重點也不會是說明如何從自然現象歸納、推論、猜測出物理原理與定律。

費曼父親所謂「沒人懂」慣性原理的意思就是慣性是自然現象，而自然現象「就是那樣子」，不是我們可以從邏輯去推導的，因此也就「只能知道而不能懂」。台灣當前物理教育的重心放在物理定律的推論，也就不在意費曼重視的那種對於物理原理的意義的「非常深刻的理解」。

目前高中物理的「宇宙膨脹」、「弱作用β衰變」等題材，讓一些物理老師擔心會過於抽象，學生無法弄懂。其實「宇宙膨脹」與「弱作用β衰變」都是自然現象，在最深刻的層次上，都屬於費曼父親所謂不能懂的事情，其抽象程度和學生在國中就學過的「慣性」是同一等級的。老師能夠解說的是，我們究竟是如何知道宇宙在膨脹、原子核會β衰變等現象；以宇宙膨脹為例，答案當然是我們偵測來自極遠處星系的光，發現其光譜有紅移（即波長變長了），依據都卜勒效應可以推論極遠處星系正在遠離我們，表示宇宙正在膨脹。這些推論完全不涉及困難數學，並無玄奧、抽象之處。我們要牢記的是物理的基礎是自然現象，而越基本的現象我們越無從去論懂或不懂。

危急5秒 菜鳥憲兵擋下砂石車

危急5秒 菜鳥憲兵擋下砂石車

【聯合報╱記者李昭安／台北報導】 2014.01.26 03:08 am

危急五秒，關鍵一擋！男子張德正昨天開砂石車高速衝撞總統府，一路「突破」白鐵欄杆、阻車柱、地虎閘、防彈玻璃鋼門四道關卡。幸好衛哨憲兵吳仲和夠機警，緊急開啟防彈玻璃鋼門，減緩撞擊力道，將傷害降至最低。軍方昨天表揚這位報到不到兩個月的義務役「菜鳥」反應敏捷、處理得宜。 開槍射輪胎 難即時出手 據警方及軍方估算，砂石車時速約七十二公里，從懷寧街、凱道入口闖進總統府前防彈玻璃鋼門，時間僅約五秒。關鍵時刻，吳仲和緊急開啟防彈鋼門後，立即躲避一旁，成功攔下高速駛來的砂石車。 軍方初步調查，砂石車無預警衝撞總統府，因重慶南路寬十公尺、府前空地縱深四十公尺，肇事車輛噸位過大，加上車速快，負責第二道衛哨的武裝憲兵來不及反應，無法即時開槍射擊輪胎、減緩衝撞力道。 憲兵指揮部認定，執勤憲兵在可反應範圍內啟動所有防護機制，事發後待命班也在時限內趕至現場警戒，初判無涉疏失。 值勤官兵敏捷 獎勵表現 參謀總長高廣圻、憲兵司令吳應平昨天先後至憲兵二一一營慰勉執勤官兵，並表揚緊急按下防彈玻璃鋼門的吳仲和反應敏捷、處理得宜。為肯定值勤官兵的反應，吳應平親自贈送每人一支憲兵紀念手表。 憲指部軍官表示，吳仲和是義務役士兵，剛下部隊到憲兵二一一營近兩個月，經過銜接教育、見習後，才真正上哨。這次狀況十萬火急，吳仲和能冷靜按下開關按鈕，符合當下處置，「不但沒有疏失，還要肯定」。 除了駕駛 幸好無人受傷 因砂石車撞擊力道大，防彈玻璃鋼門扭曲變形，車頭著火。執勤憲兵隨即拿滅火器撲滅火勢、讓車子降溫，並拉出受傷駕駛。現場除了駕駛外，無人受傷。在場人士研判，要是哨兵沒有在第一時間反應、並做出處置，可能因閃避不及危及性命。 外界質疑，現場執勤憲兵為何未對空鳴槍示警、也未射擊輪胎阻擋？軍方人士指出，用槍時機有相關規定，在短時間內要緊急研判，的確較困難，拉下防彈鋼門已經是最適恰的處理。 【2014/01/26 聯合報】  @ http://udn.com/

全文網址: 危急5秒 菜鳥憲兵擋下砂石車 | 砂石車撞總統府 | 國內要聞 | 聯合新聞網 http://udn.com/NEWS/NATIONAL/NATS5/8450423.shtml#ixzz2rSTWwfR5
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無線電波望遠鏡──捕捉看不見的訊號

光學望遠鏡是偵測發光或反光的天體，但若要了解漆黑的宇宙中隱藏了哪些物質，得依靠無線電波望遠鏡解開黑暗星雲的組成分子、找到超新星遺跡，甚至發現遙遠的外星生命。

文／楊嘉慧 審稿／中央研究院天文所副研究員　王祥宇 望遠鏡是天文學家研究天文相當重要的工具，尤其 20 世紀發展出無線電波望遠鏡後，更大大拓展人們對宇宙的認識。星際物質的聚散、融合、星體的形成、衰亡……，都會輻射電磁波。電磁波穿越地球大氣層時，大部 份的波段會被水、氧、臭氧等吸收，只有可見光與無線電波容易穿透大氣至地面。因此，要在地球上探索宇宙，除了利用光學望遠鏡收集可見光，還要借助無線電波 望遠鏡偵測無線電波，才能得到詳細的訊息。 大口徑，收集訊號能力強 　無線電波望遠鏡主要是在偵測特定星際分子發出的譜線、低溫的熱輻射……等，當原子間相互影響，產生 震盪，或分子從某個能階躍遷到另一個能階時，都會吸收或發射固定頻率的無線電波。不同分子有不同譜線，收集某處的無線電波資訊，即可分析分子的種類、空間 分佈及運動情形等，例如研究不發光、緻密黑暗星雲的濃度、彗星的組成分子，或尋找胺基酸探索外星生命。此外，大霹靂初期留下來的極微弱輻射，也能被無線電 波望遠鏡接收，有助於重建 137 億年前宇宙誕生的概況。 無線電波望遠鏡比較不受日夜、天候影響，天線可隨時接收訊號至接收機，再由終端記錄設備解讀信號。（電腦繪圖：姚裕評） 　中央研究院天文所副研究員王祥宇表示，無線電波望遠鏡的優點在於比較不受天候、日夜影響，可隨時接 收訊號。常見的無線電波望遠鏡運作原理是先用碟形天線將天體投射進來的無線電波匯聚到反射次鏡，再傳送訊號到接收機做訊號放大處理，最後由終端記錄設備解 讀，並將偵測資訊以圖、表等方式顯示出來（見右圖）。碟形天線口徑越大，收集訊號能力越強，解析度越高。目前最大的碟形天線是座落在波多黎各的阿雷希沃無 線電波望遠鏡，直徑為 305 公尺；2008 年中國於貴州山村喀斯特洼地開工建製的無線電波望遠鏡，直徑更長達 500 公尺。 兩兩干涉，增大解析度 　一般光學望遠鏡的口徑約只能做到 10 公尺左右，然而無線電波望遠鏡所接收的電磁波波長是可見光的 100 萬倍，拋物面鏡不需做得那麼精準（鏡面誤差的容忍範圍約是波長的 1/10），製程較簡單，因此口徑可以做到數百公尺，一般小口徑的天線也有數十公尺。不過，無線電波望遠鏡的口徑做得再大，成像品質仍不如光學望遠鏡，因 為解析度與入射光的波長成反比，要達到和光學望遠鏡一樣好的成像品質，口徑必須比光學望遠鏡大 100 萬倍。所以目前許多無線電波望遠鏡為了提高解析度，都設計成「干涉陣列」形式，讓不同天線接收的訊號兩兩相互干涉，再計算電波來源的分佈情形。 星體發出的無線電波傳至天線1與2時，兩者會有一段等 效距離差AB，因此兩天線不一定收到同相位的電波，將兩相位迭加起來，即得到一干涉訊號。由於地球自轉，天線會移動，可填補兩天線之間原本沒有收集到的訊 號。天線位移，無線電波傳進天線的方向會跟著改變，使得等效距離差及收到的干涉訊號也會隨著改變，比對彼此間的干涉訊號值，即可推算電波來源的分佈情形。 （電腦繪圖：姚裕評） 　王祥宇表示，將兩座相距一公里的天線所接收的訊號互相干涉，並比對彼此的訊號值，得到的解析度等同於使用直徑一公里的大型天線；兩天線間的空白訊號，可透過地球自轉，慢慢移動而收集到大範圍的資料（見右圖）。若只用一個小天線，缺乏相互比對的參考值，就無法提高解析度。 　不過，兩天線收集到的訊號是呈帶狀，要得到一區域的資料，需更多天線在不同位置兩兩干涉，例如位於 美國新墨西哥州的極大陣列電波觀測站（VLA），即是以 27 座直徑 25 公尺的天線排列成 Y 字形，解析度最高可到 0.04 角秒（角秒為量測角度的單位，1°=3600 角秒），相當於可看見150公里外的一顆乒乓球；而日本、美國、澳洲、歐洲等科學家共同合作的超長基線太空天文台計畫（VSOP，the VLBI space observatory program），利用 HALCA 衛星攜帶的無線電波望遠鏡，與地面電波望遠鏡組成干涉陣列，更把有效直徑拉大至地球直徑的 2.5 倍（約 3 萬公里），解析度至少可達 37 微角秒，相當於從地球看見月球上的一顆棒球。 　現在，我們可以從地球一步步解開宇宙的神秘面紗，正是科學家不斷提升無線電波望遠鏡解析度、長時間追蹤天體訊號的結果。它讓我們不只看到某一小部份的天體，還能分析遙遠星系結構、解讀天體活動、探討宇宙演化……，對於宇宙學的發展有相當程度的貢獻。 攔截各種波段的天文望遠鏡 　天文望遠鏡除了地面常見的光學望遠鏡及無線電波望遠鏡，太空中也有各種偵測不同波段的望遠鏡，如紅外光望遠鏡、X 射線望遠鏡等，以將各種波段的天體輻射全都攔截下來。下表為常見的天文望遠鏡及其主要觀測的星體。 註： 1. 脈衝星: 快速自旋的中子星，直徑小於 20 公里。 2. 超新星殘骸：超新星爆炸時拋出的外圍物質。 3. 紅移星系：加速遠離我們而去的星系，所發出的光譜會向長波端位移。 4. 類星體：在極為遙遠的距離處觀測到的稀有天體。科學家認為類星體發出的無線電波可能是高速運動的氣體旋進黑洞時所產生。 延伸閱讀 .......................................................................................................... 《觀念物理V 電磁學．核物理》，休伊特著，天下文化出版 《光學》，周趙遠鳳編著，儒林出版 高二課本《地球與環境》上冊 http://sa.ylib.com/saeasylearn/saeasylearnshow.asp?FDocNo=1505&CL=90

無風不起浪？ 強風不一定有大浪

俗話說：「無風不起浪」，但這話只對了一半。海洋大學海洋環境資訊系教授胡健驊分析，風是浪構成的主因。海面的水分子受風能帶動，在原地上下翻滾，後浪將動能傳給前浪，形成我們看見的海浪。

浪雖因風而起，但科學家觀察，每一道波浪的組成卻相當複雜。在同一地點觀浪，有時是當下的風吹浪，有時是外海傳進來的湧浪，有時甚至兩者交會，組成起更大的波浪。

學理上，每道海浪都是一平滑曲線，波峰與波谷的距離即為「波高」，兩波谷的距離則為「波長」。

一般海邊的短浪，週期約5至6秒，但颱風引起的浪，週期約10秒。

胡健驊表示，「平滑曲線」只是平均觀測值，平滑曲線其實高低起伏，沒有固定規律。

胡健驊說，受「吹風延時」及「吹風距離」交互擾動，海浪也隨之變化萬千。吹風延時指的是風在海面上吹了多久。若風只吹1小時，不足以構成大浪，但只要颳風3天以上，海面不斷累積風的能量，就會造成不間斷的波浪。此外，吹風距離指的是風所及的海面範圍，若風吹範圍長達數十公里，整片海域都會被風帶動。

他形容，風若是火車頭，波浪就是車廂。微風徐徐時，原本10節車廂僅1個火車頭帶領，耗神費力；但當東北季風來臨，大範圍、長時間的鋒面賦予每節車廂各一個火車頭，海浪不僅速度變快，能量也增強，「不必花太多力氣，浪就跑得很快」。

海洋大學海洋環境資訊系副教授董東璟則說，強風不一定會引發大浪，比如恆春的落山風，雖然風強但範圍小，不足以帶動浪，僅在海面留下「漣漪」。

離島澎湖冬天也有強烈的東北季風，但波浪不如台灣本島的基隆、東北角。

原因是台灣海峽地形影響，北邊東海的波浪被阻斷，「吹風距離」變短，造就澎湖風大，浪卻相對較小。

全文網址: 海洋波浪／無風不起浪？ 強風不一定有大浪 - 新聞中的科學 - 線上學習 - udn文教職考 http://mag.udn.com/mag/edu/storypage.jsp?f_ART_ID=489118#ixzz2oQgShOXU
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樹病解析／堆肥未發酵完全 變傳染源

樹病解析／堆肥未發酵完全 變傳染源

2013/12/02

【聯合報╱記者鄭朝陽】枯木轉作堆肥是友善土地、環境的有機肥料，卻可能成為傳染褐根病的途徑。專家指出，如果帶褐根病菌的枯木發酵不完全，有機堆肥分散各地供給作物或植栽養分，等於擴散傳染，反而更糟。
樹花園公司植物病蟲害與植物保護部副理黃郁晴指出，為了環保、生態，公部門、社區常把修剪、倒伏的枯木和枝條回收，刨成木屑或鋸成枝條製作堆肥，用意良善，但若未定時翻攪、澆水，讓堆肥完全發酵，就殺不死引發褐根病的有害木層孔菌，病菌就隨堆肥四處蔓延。
黃郁晴說，有害木層孔菌是一種耗氧的植物病原菌，喜歡空氣流通的環境，堆肥發酵不利它生存；除了缺氧，發酵過程會產生放射線菌、枯草桿菌等生物拮抗菌，這些拮抗菌是病原菌的剋星，藉由發酵大量增生，成為強勢菌種，抑制有害木層孔菌這類病原菌。
農委會動植物防疫檢疫局近年大力推廣生物防治法，利用病原菌的天敵對付病蟲害，推廣有機農業、減少農藥使用量。
動檢所舉例，枯草桿菌是土壤常見的腐生菌，它不吃有生命的昆蟲、植物，靠落葉、昆蟲屍體、糞便維生，部分菌株具有抗植物病原菌的特性，經過分離、培養，已被證實能強烈抑制灰黴、白粉、露菌等生長，成為農作物白粉病的防治藥劑主要成分。
黃郁晴表示，枯木堆肥若完全發酵，既能徹底分解木材，也能殺掉有害菌種；若未完全發酵，除了可能為褐根病的有害木層孔菌留下活口，還會衍生其他有害的木材腐朽菌種。她呼籲政府應建立有機堆肥的檢測認證制度，不論是公家免費送，或是民間業者販售的枯木堆肥，都要提供無有害病原菌證明，才能阻斷褐根病等傳播途徑。

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天文解析／古柏帶、歐特雲 彗星的老家

天文解析／古柏帶、歐特雲 彗星的老家

2013/11/25

【聯合報╱本報記者陳皓嬿】為什麼有些彗星像梁祝，幾千幾萬年來不斷和太陽系中心十八相送，有些彗星卻像刺秦王的荊軻，壯士一去不復返？要解開這個問題，得從彗星從何而來談起。 一般而言，彗星分成中短周期和長周期兩種。以200年為分界，周期在200年以下為中短周期彗星，周期在200年以上則是長周期彗星；一去不回的彗星周期可視為無限大，因此也在長周期一族中。 彗星是太陽形成太陽系和行星、衛星之後的殘餘物質，如果把彗星想像成建築垃圾的話，理論上中短周期彗星的故鄉，是海王星外圍類似甜甜圈的盤狀垃圾場－「古柏帶」。 而長周期彗星的故鄉則包覆整個太陽系，它是距離太陽相當遙遠的球狀垃圾場－「歐特雲」。 古柏帶是以此假說的提出人之一，荷蘭天文學家傑拉德．古柏的名字命名。古柏帶距離太陽系中心約30AU到55AU遠（1AU為1天文單位，約為地球到太陽的平均距離），大致平行黃道面（可大略類比為各行星的軌道面）；之前被踢出九大行星行列的冥王星，就是古柏帶的成員，而中短周期彗星大多從此來。 另一位荷蘭天文學家楊．亨德理克．歐特則提出歐特雲的概念。他認為歐特雲是一坨距離太陽系中心5到10萬AU，遠遠包圍著太陽系的球殼；當中含有幾千億甚至幾兆顆的冰凍碎塊，受到太陽引力擾動，碎塊被拉入太陽系，變成長周期彗星。 中央大學天文所教授陳文屏說，從古柏帶來的中短周期彗星，大抵來說相當規矩，和黃道面的夾角約在40度上下，公轉的方向也大多和眾行星相同，鳥瞰太陽系時為逆時針轉，軌道則是橢圓形。 台北市立天文館的助理研究員洪景川舉例，周期為76年的哈雷彗星、造成獅子座流星雨且周期為33.22年的坦波．塔特彗星，都是中短周期的彗星，皆可能從古柏帶誕生。 另一族群長周期彗星可不那麼安分。 從歐特雲來的它們方向混亂，有的從下往上穿過太陽系中心，角度和黃道面幾乎垂直，有的公轉方向和眾行星們相反，更不用說一堆軌道呈拋物線或雙曲線，和太陽只有一面之緣的非周期「荊軻彗星」，或是軌道是極狹長的橢圓，讓太陽苦等百年、千年的長周期「薛平貴彗星」了。 陳文屏說，這些長周期彗星可能是太陽系形成時，被甩出去的碎片，因為逃跑得不夠快，又被太陽抓回來，繞個圈再甩出去。 他說，今年底的「準世紀大彗星」艾森、上個世紀末曾造成信徒集體自殺的海爾－波普彗星都屬此類。 比較特別的是，也有安分規矩但只來一次非周期彗星，那就是台灣鹿林天文台於2007年發現、第一顆由台灣命名的鹿林彗星。 鹿林彗星的軌道，和黃道面大致平行。不過，其運行方向和其他行星相反，仍讓它「裝乖破了功」。

全文網址: 天文解析／古柏帶、歐特雲 彗星的老家 - 新聞中的科學 - 線上學習 - udn文教職考 http://mag.udn.com/mag/edu/storypage.jsp?f_ART_ID=487100#ixzz2oQg0y2rx
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天文解析／分解掃把星…灰塵 甲烷 冰渣

天文解析／分解掃把星…灰塵 甲烷 冰渣

2013/11/25

【聯合報╱本報記者陳皓嬿】如果把太陽系想像成「模型組合包」，那行星、衛星系統就是太陽幾億年來組合好的模型完成體，小行星和彗星則是組裝完後剩下的碎片和垃圾，離太陽較近的（通常存在於火星和木星之間）稱為小行星，被太陽和「幫凶」大型行星如木星，拋到九霄雲外的則是彗星。
彗星和小行星最大的不同是，小行星由岩石和金屬組成，彗星是一團混合灰塵、水、甲烷等物質所組成的冰渣「彗核」，加上受到太陽輻射影響，冰渣昇華而環繞在彗核周遭的氣體雲狀物「彗髮」，和接近太陽時，噴出的長尾巴「彗尾」（彗星最重要的特徵之一）。
彗尾細看有兩條，一條是「離子尾」，一條是「塵埃尾」，離子尾是彗髮被太陽風「吹拂」而向後推出來、由離子等顆粒較小的電漿物質組成，是條藍色尾巴，長得又直又細長，可長達幾千萬、甚至一億公里。
塵埃尾則是由彗髮中顆粒較大的灰塵組成，受到太陽輻射壓力影響，塵埃尾如扇子般散開在彗星背對太陽的地方，由於塵埃顆粒也會受太陽重力影響，因此塵埃尾會略為彎向太陽，反射陽光後呈白色。
歷史上幾個經典的彗星，最著名的要屬哈雷彗星，哈雷彗星是人類第一顆確認其周期的彗星，也是唯一可以用肉眼觀察的短周期彗星（即周期在200年內的彗星），許多古文明都有記載哈雷彗星出現的紀錄，可是世人並不知道這顆彗星會一再出現。
一直到1703年英國天文學家愛德蒙．哈雷（Edmond Halley）發現這顆彗星會每76年造訪地球一次，世人才知道哈雷彗星有周期地繞行太陽；哈雷彗星最近一次回歸是1986年，下一次回歸則是2061年。
1965年由日本業餘天文學家池谷薰和關勉發現的池谷－關彗星，則是近千年地球上所見最亮的彗星之一，該年10月21日它接近近日點時，其視星等有-17等，比滿月還要亮60倍，連白天在太陽旁邊都可以看得到它。
池谷－關彗星也是一顆長周期的掠日彗星，不過即使人類活得再久，也無法再次見到它，因為池谷－關彗星在經過近日點前30分鐘，就碎成三塊碎片，其中一塊不見蹤影，只剩其中兩塊繼續前進，科學家認為就算下次池谷－關彗星「回歸」，可能只是一堆迷你軍團，而非當年的大彗星了。

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長沙南雅中學一新生發言稿，震驚所有家長！ ！

【 長沙南雅中學一新生發言稿，震驚所有家長！ ！】2013-7-22 12:50

大家好，我是王寧。

今天能站在這裡，純屬偶然。

為什麼說偶然呢？

因為，南雅是個人才濟濟的地方，164班是一個優秀的集體。

個人認為，班級前二十幾名的同學，時機適宜，誰考班上第一名都有可能。

媽媽對我說：考了第一名，不要有壓力，這一次已證明了你有考第一名的實力。

以後，出現名次上下浮動都很正常，以平常心對待。

先說明一下，因為時間緊，這份發言稿是我和爸爸媽媽一起寫的，

下面就孩子的學習和家庭教育的幾個觀點和大家探討一下：

1、關於分數。

從小學開始，爸爸媽媽對我就是這樣要求的，

只要學習態度好，考試考多少分都不會怪我，

所以，我考試對分數沒什麼壓力，

所以很少有發揮失常的時候，成績也差不到哪去。

我的經驗就是：像考試一樣做認真做作業，像做作業一樣地輕鬆考試。

初中了，媽媽重新告訴我：考試，只要考出你的真實水平，就可以。

比如，某次考試，你的真實水平是90分，你考了90分，就很好。

如果，因為某種原因，你只考了70分，那爸爸媽媽就會為你遺憾，因為你的努力付出沒有得到對等的回報。

在我們家，分數引起的反應基本上是波瀾不驚的，考100分也好，80分也好，沒什麼太大的反響。

人生處處是考場，從容面對，考出自己真實水平就好。在我們家，物質也不與分數，成績掛鉤。

物質上的東西，能給生活帶來便利，而爸爸媽媽的經濟能承受的，就會給我買，與成績沒關係。

爸爸媽媽認為，那種掛鉤很容易培養孩子的功利思想，而偏離了學習和生活的本質。

我身上不缺零用錢，錢包裡有一張銀行卡備用，家裡的小盒子裡，爸爸媽媽也常放了幾百元零錢備用。

爸爸媽媽的理念是，在當今充滿誘惑的時代，孩子不缺錢、不缺愛，到外面走彎路的概率就要小很多。

2、享受生活。

教育的最終目的是讓孩子有能力創造幸福生活，享受生活。

我們覺得，享受生活，不要說等你長大以後，而是從今天開始，從現在開始。

有一次，一位奶奶對我說，你父母對你這麼好，你一定要好好學習，長大報答你的父母。

媽媽更正了這種說法，對我說：對父母的報答不是很高的分數，而是從現在開始，好好活著，每一天。

所以，學習只是我生活重要的一部分，但不是全部。

交朋友、看電影、打扮漂亮、和小狗狗玩、適當上網玩遊戲放鬆、

去鄉下陪伴疼愛我的奶奶、外婆外公、聊有好感的男生等等這些讓我的生活很豐富，

也讓我的生活充滿了愛，生命之火激情燃燒。

媽媽說，她從我的每一篇作文中，都感覺到了我對愛的理解。

3、閱讀經典。

閱讀經典，是學好語文的關鍵。也是理解人生的重要途徑。

經典之所以成為經典，必定有它的卓越之處。

從去年開始，我開始閱讀外國經典名著。

我強烈地感覺到，我的作文、考試做閱讀題目都上了一個台階。

在閱讀的時候，並不一定感覺到明顯效果，但寫起作文來，筆下的文采彷彿不是自己的，涓涓流出。

這就是文化的熏陶，在不知不覺中融入到了閱讀者的生命。

建議大家不要讓孩子讀那種快餐書籍，比如各種雜誌、童話故事、如何成功速成等等，

要讀經典的的世界名著。可能剛開始讀，會找不著感覺，但讀上兩三本，就會找到節奏。

有一次，媽媽問我：你閱讀名著時，感受到愉悅了嗎？

我說，感受到了！那一刻，媽媽很欣慰。因為，愉悅，是最高層次的享受。

從階段性的作用上講，閱讀經典可以使語文成績提高十分左右，這十分左右對於中考來說，是多麼重要。

4、音樂的熏陶

閱讀、音樂和其他藝術形式，其終極意義都是讓人在某一階段感到愉悅，讓靈魂舒展，輕盈。

孩子們時間很緊張，媽媽平時在接送我，或開車一起外出的時候，

會根據情況適時的挑選一些高雅的音樂在車裡放。

我在放鬆的情況下，不知不覺地接觸到了一些世界名曲，和一些歌詞寫得很好的歌曲，

這一次我的作文拿了高分，就是以平時在車上聽到的那些音樂為題材寫的。

5、潤物細無聲。

現在的孩子叛逆心極重，我也不例外。

比如閱讀，聽音樂這些事情，

我媽媽做得很隨意，不露痕跡，

根據我的情緒來，在我想休息或者做其他事的時候，

她會尊重我的意見，不強行攤派。

6、訓練孩子的獨立性，有主見。

從小，爸爸媽媽就有意識地培養我的獨立性。

因為，孩子不可能一輩子生活在父母的羽翼下。

尊重孩子的選擇，這是最重要的。

因為，人生很多事情不是只有一個選擇，可以有很多選擇，

每一種選擇都有一定的道理。

不要用家長心中的選擇去評價孩子。

比如：我五歲的時候，天氣很熱，從幼兒園出來，很渴，想要喝飲料。

媽媽給錢給我，讓我自己去買。

我害羞，因為從未嘗試過，害怕，就不肯自己去。

媽媽告訴我，現在你有兩個選擇，

一是自己去買，然後喝。一是自己不去買，那就忍著，回家再喝水。

我猶豫了一下，選擇了不去買，忍著。

媽媽覺得這也是一種選擇，就尊重我，也不評價我。

小學時，放學下雨了，媽媽也不會主動送傘。

她知道，我總會想辦法的，比如，和同學共撐一把傘，

比如在教室裡先做作業，比如去超市裡避雨，順便逛一逛超市。

因為，我曾對媽媽說過，你女兒沒你想像的那麼蠢，總會想到辦法。

再比如：現在我買衣服，媽媽只負責出錢。

上次，和同學一起去買地攤貨，25元買了一件襯衣，穿到學校來了，

媽媽說也還漂亮，但建議我把那些線頭剪一下，別讓人一眼就看出地攤貨。

第二次，我又去買了一件，拿回來就覺得小了。

媽媽也沒評價我，建議我送給一個比我矮一點的朋友了。

這都是我的選擇，爸爸媽媽都尊重我。不作負面評價。

就是這樣，我一路思考，爸爸媽媽一路尊重，我漸漸長大了，遇事不逃避，學會思考，有自己的主見。

7、關於粗心

經常聽見有家長這樣說自己的孩子，我家孩子這次錯的題目好多都知道做，就是粗心啊。

在這裡，我想談一談我們家的觀點。

從五年級起，媽媽就告訴我：粗心，就是能力差，學得不紮實的表現！

任何時候，都不要說是因為粗心沒考好。

也請家長不要再為孩子找這個推脫責任的藉口。

細心、沉穩、腳踏實地是必備的能力，

如果具備了這些能力，偶爾丟一兩分，可以理解，

超過兩分，就是能力還欠缺，學得不紮實。

這個觀點，媽媽五年級開始和我交流，我也漸漸認同。

所以，我正常情況下能考高分，成績穩定，這個觀點應該起了很大的作用。

8、培養孩子的能力

家長要放手，在可控的範圍下盡量放手。

比如，做一件事，孩子去做，可能只能打30分，

你不滿意，罵他，甚至代替他做了，當時事情的效果可以打90分。

但請家長注意，這90分，永遠是你的90分，孩子仍然是0分。

如果，你讓他做，用他不反感的方式指點一下，

這一次可能只是30分，下一次就有可能是60分，

再下一次，可能就是95分，甚至比你做得更好。

所以，家長要學習聰明地示弱，把機會讓給孩子，

並及時鼓勵肯定孩子。爸爸媽媽終將老去，

要學會把舞台適時地讓給孩子，讓他們發揮。

孩子只有在一次次的實踐、思考中，不斷長大，獨立，然後超越父母。

長江後浪拍前浪，我爸爸媽媽常常很幸福地被我拍死在沙灘上。

9、賞識孩子，扶持孩子的自信，呵護孩子的自尊

中華民族是個謙遜的民族。

在教育孩子方面，卻容易走入一個誤區。

不注意賞識孩子的優點，而過份強調孩子的錯誤。

當我做得對的時候，爸爸媽媽會及時肯定我，表揚我。

媽媽平時在同朋友談話時，談到孩子的時候，她會充分肯定孩子身上的優點。

我們偶爾聽到，表面會裝得不在意，

實際上，我們很在意，得到肯定的這些優點，

我們會繼續堅持，越來越好。

會按照父母描述的那樣優秀的樣子去校準自己的言行。

當孩子出現錯誤的時候，就事論事地分析。

不哆嗦，不翻舊賬。正確面對事情，改正就好。

事情過了，繼續過美好的生活，不要把負面情緒過分強調和延伸。

最錯誤的方式是，在公眾面前訓斥孩子，丟孩子的臉。

家長們，請呵護孩子脆弱的自尊！

當然，是人就會有缺點，我也有一些缺點，就不在這裡說了，呵呵。

10、必然性與偶然性。

開始，我說我考第一名是偶然，

現在我想告訴大家，當爸爸媽媽用心地把孩子呵護好了，

這種偶然，就是必然！

孩子具備了努力、堅強、細心、有愛心等等這些品質，

偶然地考上一次或幾次第一名就成了必然。

最後，我向關心、教育我的老師們、我的爸爸媽媽致以最誠摯的謝意：

你們辛苦了！謝謝你們！

向曾經關心、幫助我的朋友們、同學們說一聲：謝謝！

祝老師們、家長們：工作順利、身體健康！

祝同學們：生活開心、學業有成！

媽媽的聲音

媽媽的聲音 建中一叟 102.10.24

我教過一位洗腎的資優生，臉色蠟黃，個兒萎頓瘦弱，洗腎洗出他的堅韌與勇銳。蠟黃是他的綽號，每周上醫院洗三次，同學笑謔他說：「你連心都洗得乾乾淨淨了。」他不以為忤。跟他熟要到高三以後，印象中沒別的，只有他沒缺交過作文。

資優班一班只有三十人，個個都有來頭，頭上都閃著奧林匹亞金牌的光芒，數理化、生物、資訊地科
，十八般武藝都有高手，蠟黃的成績較弱，國文亦然，他的專長在電腦資工。導師說蠟黃洗腎時間長，很耗精神，要我作業給他寬緩些。老夫規定作文遲交扣五分，紅樓才子沒放在眼裡，蠟黃卻從不缺交作業。

印象中他不太能寫，文章寫不動，字數也多不起來，蠟黃蠟了兩年半依舊黃，我沒特別跟他深談過，人家作文都準時交了，你還想怎樣？

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高三上，我出了一個作文題目「聲音」，副標題──「一次聆聽聲音的經驗」或「一次聆聽聲音的感受」。資優生們意興闌珊，普遍寫得不理想。我狠狠面斥他們一頓：「上天是公平的，給你們數理『資優』，就給你們作文『資憂』！」老夫下令重寫，才子們吐大氣，心沉了下來。

湊巧熟識某私人婦產科醫院院長，喬了半天，勉強同意我安排一個校外教學，讓學生在待產室外
，隔著門聽一聽孕母待產的聲音，自以為是個特殊的經驗，學生會喜歡。四個四個很快接近指定位置又很快離開，我隨機做了生命教育，並洋洋得意地說：「這就是聲音的好素材，你們可以選這個，也可以選上回或別的材料，但是必須要去現場傾聽，回來再寫。」一周後交作業，我問全班，除了最會寫作文的阿督仔和蠟黃外，沒人選這個素材。老夫十分沮喪，顯然是個失敗的安排
。

阿督仔文字曼妙，彷彿天上來，是他一貫優質的筆調，見多不奇，沒覺得他寫得精采。那天晚上
，我依慣例第一本就改到蠟黃，他是一號。吃完冬至湯圓，肚子暖烘烘地，記得我是站著一口氣看完的……

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聲音──一次聆聽聲音的感受

聆聽媽媽的聲音應該是一次美麗的經驗，這種經驗只應天上有，這種經驗只能夢裡尋。天上的媽媽怕路途敻遠，捨不得我神往，所以幽渺高古的世界我並不熟悉，夢境是我最好的期待。

很小的時候，阿姨總叮嚀我：「只要乖，媽媽就會在半夜，從天上來跟夢中的你說話……」阿姨說得都是真的，從小到大，只要我聽話，媽媽三不五十就會到我床前來。天上的媽媽總是在很深的黑夜裡，沿著天梯而下，而且很快就在我眼前
，媽媽知道我想她，她會摸摸我的頭，然後像很多媽媽一樣抱著我或者拍拍我的背，她也會哼著搖囝仔歌，「嬰啊嬰嬰睏，一暝大一寸。嬰啊嬰嬰惜，一暝大一尺」、「搖啊搖、惜啊惜」，跟阿姨一樣唱得很好聽，可是一醒來就什麼都沒有了。媽媽那麼好聽的聲音，如果能餘音繞樑，那該多好。媽媽哼哼唱唱的嘴型我記得，聲音就模模糊糊，始終抓不準。愈長愈大，媽媽就愈少進入我的夢鄉了。

每天早上起床，當我打開眼睛的第一刻，我總是不自覺的走到書桌面前，去看一看這位天下最美麗女人的照片。媽媽年輕清純，秀髮披肩，眼窩深邃，兩顆秋水般的眼眸像射出的箭，高雅的氣質很吸引人；樱桃小嘴，笑起來兩邊嘴角微微上挑，齒如白貝，十分優雅；鵝形略大的臉樣兒，搭上平整的鼻面，自然透露著良善的溫柔。阿姨說媽長得漂亮，這是千真萬確的。……這張老照片歷歷分明，逼在眼前，可是她又是多麼遙遠；這張照片清朗明麗，多麼具體，可是她又是多麼的不真實……

在一個偶然的機會，我來到了人間生命的工廠。依稀彷彿聽到別人的媽媽，正在為新生命的誕生而備受煎熬。有的在呻吟、有的在痛哭、有的在哀號、有的在漫罵──「都是你害的……」，聲聲動人心扉，哪一個聲符最像您，您能告訴我一聲嗎？媽媽，你是聽見我哇哇大哭後才放心走的呢
？還是模模糊糊中離開人間？

我可以想像得到：當天下的媽媽，在經過人間最大的痛苦之後，就為家人帶來了笑聲，帶來了生命的喜悅，成就了天倫之樂，同時也偉大了自己
。

不幸的是，媽媽！十八年前當我這個新生命呱呱落地的那一刻，卻也是媽媽你結束人生的一刻。媽媽！我這個從小就沒娘的孩子，對你有好深好深的歉意。如果沒有我的來到人間，也許你就不用賠上一條無辜的生命。

媽媽！可是我總是比別人少了一個母親。媽媽，你知不道，我已經十八歲了，這十八年來我想看的看不到，我想聽的聽不著，這一趟是最接近你的一刻，但是，我依然落空了。此時此刻，忽然間我有一個強烈的渴望，如果可以，我真的好想好想……結結實實的聽一次……媽媽的聲音……
。

◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎

我焦急地打手機給資優班導師：
「蠟黃母親不在了？」
「是，聽說生他難產，走了！」
「父親呢？」
「他很小就不在了。」
「跟誰住？」
「阿公、阿嬷、還有沒嫁人的阿姨。」
「他洗腎多久了？」
「來建中前就有了。」
…………………………

◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎

記得當時，蠟黃我教了近三年，都快畢業了，文章寫不長，很少超過四百字，作文分數也沒有上過70，唯一的印象是他始終沒遲交缺交過作業。我為我的小器與對他的冷落，十分自責。

第二天我急急把他喚到走廊。
「黃○○，你很能寫文章。以後可以遲交，補交也不扣你分。」
「老師我真的很不會寫作文，可是媽媽我很愛寫
。」
冬陽陰弱，我近乎枯竭的老淚，正七彩沸騰中。
「你娘一直都在，你聽得到她的聲音。」我拍一拍他羸稚的肩膀。

他笑得快哭了，蠟黃的兩排牙也是蠟蠟黃黃地。

糖解析／糖度計只能測同種溶液相對甜度

糖解析／糖度計只能測同種溶液相對甜度

2013/11/04

【聯合報╱本報記者陳皓嬿】

日前飲料店的檸檬茶甜度引發輿論爭議，該公司在網路上貼文比較養樂多、牛奶和檸檬茶的甜度，表示養樂多甜度17.4、牛奶甜度13，檸檬茶只有14，並不算「太甜」。卻有網友指出：飲料店測量甜度的方式是錯誤的，不可如此比較。

到底甜度應該怎麼測？臺灣大學食品科學研究所的江文章教授說，甜度是人的主觀感受，沒有絕對的測量方法，只能測量相對值；目前常用的方法為事先訂出一個甜度標準，再找專業的「品甜師」判斷各種糖或增甜劑的甜度有多高。

這種方法稱為「感官評比」，試驗者會先將蔗糖和純水調配成不同濃度的糖水，並讓幾位受過專業訓練的測試員先喝純水，喝完之後再批次嘗試各杯濃度不同的糖水，由濃度低的開始喝起。

直到測試員喝到某一杯，發覺「有些不同」（不一定是甜味） 時，就會記錄，等到有一半的測試員發現喝的「水」改變了之後，試驗者就知道該濃度的糖水達到一個「門檻值」，他們就可以藉由和門檻值比較，來訂定其他糖或甜味劑的甜度。例如以蔗糖的甜度作為評比標準，將其甜度訂為100，再測定出果糖甜度為175，葡萄糖甜度是74等等。

江文章說，還有另一種利用儀器測定甜度的方法，就是使用糖度計。當水中溶解的糖量越多、糖的濃度就越高，糖水的折射率亦越高；糖度計利用「光在濃度較高的糖水中，折射的角度較大」原理，判定糖水的濃度有多高，糖度計的單位為Brix，代表每100g水中含溶解的蔗糖有幾克。

然而，藉由折射率來反推甜度，意味糖度計實際上是測濃度而非真的測甜度，如果將糖度計放進濃鹽水裡面，糖度計也可能測到和濃糖水相似的數值，所以若要使用糖度計來判定相對甜度，前提為糖水中溶解的糖，都是同一種糖。

這也是為什麼飲料店將檸檬茶和養樂多、牛奶相比會受公眾質疑的原因，因為養樂多和牛奶都是不透明的液體，其折射率不能和透明液體相比，當然其測出來的「甜度」也就不能和檸檬茶在同一基準點比較。

儘管如此，甜度計仍可用來測量同種溶液的相對甜度。江文章舉例，甜度計可以分測十顆不同的葡萄，並依測出來的結果將葡萄甜度排序；不過若將葡萄和水蜜桃測量出來甜度拿來比較，就不恰當了！因為除了糖以外，不同水果中還含有其他不同物質，也會影響果汁的濃度，所以這樣的比較就沒有意義，「只能自己和自己比。」



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