2010年7月30日 星期五

信用 是無形的力量


智慧學啟迪93


1.      東山魁夷:如果人們一昧地放縱無止盡的「欲求」,到頭來勢必得不到滿足。


2.      木村久一:保持友誼的最好辦法,是任何事情也不假手於他,同時,也不借錢給他。


3.      池田大作:懷著共同的目的,共同的志向,共同前進的同志的愛和友誼,是世上不可取代的寶物。友誼,雖然存在於愛之中,但其根本是「信義」,在困難的境遇中,他們考驗出「信義」真正的價值。


4.      池田大作:年輕人要主動地去尋找朋友,結交朋友,同時應當把和朋友互相正確地學習和啟發,當作最高的價值。


5.      松下幸之助:「信用」,既是無形的力量,也是無形的財富


6.      松下幸之助:長期守信得來的信用,很可能只因為一次失信就人格破產。所以,愛惜信用的人,一定謹慎行事,千萬不可走錯一步。


7.      井山芳雄:熱情,可以改變人。


8.      福澤諭吉:人人有「信」,才能夠使自己和他人的獨立自尊得以實現


9.      池田大作:只受感情支配的人,就是精神上的幼兒


10.  籐本義一:在浩瀚的人海中,沒有一個完全的女人,同樣也沒有一個完全的男人,二個不完全的人結合在一起,就是婚姻。所以,結婚的目的應當是生活向完整的境界邁進。


李鈞震2010.6.30.


2010年7月29日 星期四

氣體的分子動力學 The Kinetic Molecular Theory of Gases

化學原理啟迪74


1.     我們已經透過實驗的觀點討論氣體的行為。以各種實驗的觀察為基礎,我們知道,低於1大氣壓條件下,絕大部分的氣體的行為,相當符合理想氣體定律。現在我們要建立模型來說明氣體的行為。


2.     在我們建立模型之前,我們將簡短地回顧科學方法。還記得定律指的是 歸納許多實驗觀察到的氣體行為,所得到的結論定律非常好用,因為定律讓我們預測出類似系統的行為。


3.     舉例來說,如果有個化學家製備新的氣體化合物,在已知的「溫度」與「壓力」下,測量這個氣體的「密度」,就能得到相當可靠的化合物的「莫耳量」。


4.     雖然定律把觀察到的行為歸納成摘要,但是定律並沒有辦法告訴我們,為什麼我們觀察的物質會做出那樣的行為?而這是科學家的核心問題。


5.     為了試著回答這個問題,我們會建立理論(建立模型)。化學模型整合各種觀察結果,討論個別的原子或分子(微小粒子)的作用,如何導致整個氣體大系統的行為(無數原子和分子的碰撞)


6.     如果一個模型可以解釋清楚,實驗觀察到的令人疑惑的行為,精準地預測將來實驗的結果,那麼這個模型就是成功的。


7.     值得注意的是,模型永遠沒有辦法提供絕對真實。事實上,所有的模型理所當然都是近似值(非常接近真實),而且一定會在某些情況下不靈光。


8.     模型,從「簡單的模型」到「極度複雜的模型」都有。我們用「簡單的模型」預測很有可能出現的行為(近似值),再用「比較複雜的模型」更精準地計算觀察到的量化行為(量化:清楚的份量紀錄)


9.     這個章節著重於「簡單模型」,「簡單模型」讓我們對將會發生的事情有一個概略的描述(近似值),這個概略的數據符合絕大多數重大實驗的結果。


10.  其中一個例子就是「分子動力理論Kinetic molecular theory,這個簡單模型能解釋理想氣體的各種性質。這個理論建立在,個別氣體粒子(原子或分子)行為的觀察基礎上。以下就是「分子動力理論」主張:


11.  理想氣體的粒子具備以下性質:


Ø   氣體粒子大小跟它們彼此的距離相比,粒子的體積太小,微不足道,因此,我們假定,個別氣體的體積可以忽略(體積是0)。


Ø   氣體粒子的運動是固定、恆定的。容器內的氣體粒子對容器器壁的撞擊,就是氣體壓力的來源。


Ø   我們假定,氣體粒子彼此不會施加任何力量;他們既不會吸引彼此,也不會排斥彼此。


Ø   我們假定,一團氣體分子的「平均動能average kinetic energy」,與這個氣體的「絕對溫標Kelvin temperature」成正比關係,也就是「絕對溫度」的溫度愈大,動能愈大,絕對溫度愈小,動能愈小。


12.  當然,真正的氣體是有「體積」的,而且有會彼此施力。所以,它們沒有辦法完全遵守以上的假設。但是這些假設確實解釋了理想氣體的行為。


13.  模型真正的挑戰在於,它的預測有沒有符合實驗的觀察?


14.  分子動力模型的各種假設,描繪由零體積、彼此沒有引力的粒子組成的理想氣體;此外,模型認為氣體對容器施加壓力(氣壓)原因是,氣體粒子碰撞容器牆壁。


15.  為了檢驗這個模型的合理性,我們必須思考以這個問題:如果我們把這些氣體粒子的碰撞放進物理學原理,我們是不是能夠推論出一套有關壓力的解釋,完全符合理想氣體定律?


16.  答案是肯定的:是的,我們可以。現在我們將詳細討論「推論的細節」。


n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl Chemical Principles


徐弘毅:


1.        氣體實驗,使我們觀察到氣體行為的客觀現象,並且寫出定律,但是,定律本身並沒有告訴我們,為什麼氣體會這樣行為?


2.        意思是,縱使我們知道,固定「數量」與「溫度」的氣體,「體積」與「壓力」大小成反比:體積愈大壓力愈小,體積愈小壓力愈大。但是,這二個現象「體積」與「壓力」,彼此並沒有直接的因果關係。


3.        我們不能說,「體積」是「壓力」的來源,或「壓力」是「體積」的來源,為什麼?因為「體積」只是描述一個東西的空間大小,而「壓力」是一種力量,描述推動物體移動的能量單位,這二件事情,毫不相干。那怎麼辦?


4.        我們必須討論氣體「體積」和「壓力」是怎麼來的,從它們定義的源頭找到共通點。


5.        根據德謨克立德的理論,物質由原子(或分子)與空間構成,也就是地球上所有的物質(包含空氣),我們可以看成它們是密佈在三度空間的「點」,「點」的周遭是「空間」,所有的「點」與「周遭空間」所構成的世界稱為「體積」。

6.        而所有的粒子,都會依據牛頓物理學規則運動:1.依據萬有引力,它們會彼此吸引(或排斥)。2.依據慣性定律,只要沒有其他阻礙,它們會按照自己的動能,以固定的速率、直線運動。


7.        3.依據「力=重力×加速度」定律,它們的運動受阻的時候、增加能量的時候,會產生「力」。4.依據「作用力=反作用力」定律,它們反彈的時候,會用原本的動能,以同樣的速率、相反方向,直線運動。

8.        所以,「體積」應該是由「氣體粒子」與「周遭空間」構成的世界,「壓力」是粒子的運動造成的結果;如果能找到粒子的是怎麼運動,造成容器牆壁產生壓力?就能知道,為什麼氣體的「體積」和「壓力」成反比?


9.        特別注意,在討論理想氣體的時候,科學家排除氣體粒子彼此之間的引力,也不考慮粒子自己的體積佔據的空間。


10.     也就是,理想氣體模型,先不考慮牛頓萬有引力,和德謨克立德空間理論裡的質點大小,這二個欠考慮的部分,就是理想氣體與真實氣體有落差的原因,這個問題,後來由凡得瓦van der Waals解決了。


11.     氣體模型推論的過程,參考【化學原理啟迪75】~【化學原理啟迪117

2010年7月28日 星期三

頭足動物演化成海洋殺手


生物學的歷史137


1.      頭足動物cephalopods」包括烏賊、章魚和牠們的親戚。這種動物的足部,演化成無數的觸手,能夠讓身體游泳。這些觸手圍繞著頭,這就是「頭足」名稱的由來(下圖是聞名世足賽的章魚哥保羅)。


2.      頭足動物能收縮外套膜,迫使水從身體噴射孔洞衝出來。水噴射的力量讓動物朝水流出的相反方向移動。


3.      頭足動物的外表不大像其它的軟體動物,因為牠們的身體特化成能迅速游泳,過著掠食者的生活方式,牠們殺掉並且吃掉大型獵物,像是魚類與螃蟹。

4.      雖然化石紀錄中的頭足綱動物通常有大型的,但是現代的頭足綱動物大多已經退化內化了。以烏賊來說,貝殼的遺跡就是幾丁質的一根內骨


5.      有些頭足動物體型非常大,長達好幾英呎。北大西洋的大烏賊Architeuthis是最大的無脊椎動物(下圖);最大的紀錄有17英呎長(包括觸手)2噸重。章魚最大隻的也沒這麼大。

6.      頭足綱動物輻射演化出許多類似脊椎動物的物種,其中以烏賊最像。舉例來說,烏賊的身體裡面有軟骨支撐,這很像脊椎動物的骨骼,烏賊還有軟骨腦殼,很像脊椎動物的頭蓋骨。


7.      烏賊有封閉的循環系統,更一步地,牠們有發展完善的神經系統與大而複雜的腦子。烏賊最令人震驚的相似之處是,牠們有相機般敏銳的大眼睛,那對眼睛的運作跟我們人類的眼睛完全一樣。


n   翻譯編寫Carol H. McFadden, William T. KeetonBiology-An Exploration of Life


n   圖片來源marinebio.org


徐弘毅:


1.      烏賊、章魚,雖然跟蝸牛、海牛、牡蠣系出同門,但是,在食物鏈的位階更高,屬於更高等級的掠食者,牠們能捕殺大型的獵物,像是魚類跟螃蟹。


2.      這是因為,章魚、烏賊演化出:1.噴射推進系統加速游泳;2.觸手-協助游泳與捕捉獵物3.完整的神經系統-提高對獵物、掠食者、環境的敏銳度;


3.      4.遠近對焦的眼睛-提高對獵物、掠食者、環境的敏銳度4. 封閉的循環系統-能有效地運輸養分與排除廢物

4.      賊、章魚的身體構造,符合軟體動物的模型,但是,有許多與脊椎動物相似的特點:軟骨支撐、軟骨腦殼、眼睛。這是因為他們都在食物鏈的頂端


5.      食物鏈頂端的掠食者,捕捉獵物的時候,會面臨獵物的掙扎反抗,也可能遇到其他掠食者的攻擊,因此,身體必須非常靈活,所以,章魚、烏賊,必須讓束縛身體運動的軟體動物外殼退化掉,並且演化出可看遠、看近的眼睛


6.      食物鏈頂端的掠食者,過著激烈打鬥的生活,頭腦與身體內臟需要有保護措施,因此,烏賊、章魚,演化出類似脊椎動物的「脊椎」的軟骨支撐,與類似「頭蓋骨」的軟骨腦殼


雙瓣綱的軟體動物是濾食性動物

生物學的歷史138


1.      就像「雙瓣」這個名字所說的,雙瓣綱的軟體動物有二片殼雙瓣綱動物外型扁平,便於隱藏。二片殼的外型與大小十分相似,它們與軟體動物的背側鏈在一起。

2.      軟體動物用大肌肉打開或關上這二片殼。最常見的雙瓣綱動物是蛤蠣、牡蠣、扇貝、淡菜……。大部分成年的雙瓣綱動物過著定居的生活。


3.      雙瓣綱動物沒有齒舌,大多是濾食性動物,牠們把順著水流到的小食物顆粒過濾出來。由此來看,同時具備掠取食物與呼吸這二個功能。


n   翻譯編寫Carol H. McFadden, William T. KeetonBiology-An Exploration of Life


圖片來源:projectufo.cainfusion.allconet.org


 


徐弘毅:


1.      蛤蠣、牡蠣、扇貝、淡菜……,在海底過著定居的生活,生活模式跟植物差不多,所以,生存重點不在活動的靈活,而是如何牢牢佔據好一個位置,盡量地從小小的生活空間中獲得食物。


2.      蛤蠣、牡蠣、扇貝、淡菜……,巴住好位置不放的方法,是身體演化成由二片殼組成的扁平狀,好處有1.減少阻力,比較不會被水流推得很遠。2.長得跟扁平的石頭一樣,方便隱藏在泥沙坑洞中,不會被掠食者抓到。


3.      我猜測,扁平的身體也對移動方式有所幫助,如果雙瓣綱動物需要移動,用腹足拱身體一下,扁平的身體稍微豎起一點角度,就能利用水流的力量往前移動。


4.      蛤蠣、牡蠣、扇貝、淡菜……的鰓,可以濾食,也可以呼吸,是呼吸、消化兩用器官。把呼吸與消化器官結合,有什麼好處呢?


5.      我認為,最大的好處是「節省能源」。如果吸進來的水流,需要分成呼吸用水流,或消化濾食用水流,然後用二種器官去解決這二個問題,那麼,消耗的能量,一定遠比一道水流,一個器官來得多。

6.      對於無法成為掠食者、獲取大量蛋白質的族群來說,省吃儉用十分重要,這是他們通過物競天擇考驗的生存法門。