熱血科學家的閒話加長（The Excited Scientists' Hot Tea）

EP.297 如果人生突然沒有氣味，會發生什麼事？ 雖說「嗅覺喪失症（anosmia）」以及「嗅覺減退症（hyposmia）」是一種貨真價實的神經學疾病，盛行率甚至超過一成，大家平時並不太會注意到這個問題，可能只是覺得嗅覺遲鈍一點而已，搞不好因此不用聞到各種臭味而覺得慶幸呢。 「直到武漢肺炎來襲的那一天，人類想起了，失去嗅覺的恐懼。」 在前幾年的疫情中，有人暫時或永久的「完全喪失嗅覺」，首當其衝的就是佔了人生樂趣一半（←因人而異啦，我隨便說的）的「吃美食」就大受影響，因為嗅覺跟味覺可是息息相關的。 研究指出，長期嗅覺喪失的人生活品質會顯著下降，且容易罹患心理疾病。因此，如果認為失去嗅覺不如失去其他感官那麼糟糕，就是大錯特錯了。 法國國家科學研究中心（CNRS）的研究團隊，為了讓失去嗅覺的人能重新辨識至少部分「重要的」味道，開發了一種新的技術。 標準的嗅覺恢復研究是這樣：使用儀器（電子鼻）偵測環境中的氣味分子，然後將這種味道編譯為神經訊號，然後去刺激患者的嗅覺神經和嗅球。說來容易，不過嗅覺神經系統非常複雜，人類可以用 400 多種嗅覺受體辨識可能高達數十億種氣味，這可不是能輕易破解的密碼！更根本的問題是，嗅覺喪失的人，就是嗅覺系統壞掉了嘛！所以如果沒有多少殘存一些功能，就算能夠編碼，壞了就是壞了咩。 所以這次的研究者捨棄了正攻法，採用迂迴手段，電子儀器偵測到氣味分子後，並不是把電訊號直接刺激嗅覺系統，而是另一個「三叉神經」（前幾天講鴿子的磁性感知時也提到過）。三叉神經其實不是管嗅覺，它接收來自整個臉部的訊號，也包含了鼻腔內部，可以偵測吸入空氣的溫度以及是否有辣椒、薄荷之類的刺激物。跟嗅覺不是完全無關，但畢竟不是嗅覺。所以這個替代方案的缺點是它不是正牌的嗅覺系統，所以沒那麼靈敏，優點是：「它是好的！」嗅覺喪失者，三叉神經依然能正常運作。而且要刺激三叉神經非常簡單，用個夾子夾在鼻腔內壁，給予輕微的電擊就好了。不同的氣味分子，就用不同的波形來電擊受試者，其實有點像是「鼻腔的點字書」，點字書不能取代完整的視覺，但是可以提供本來由視覺負責的文字資訊。 有些受試者能透過鼻腔內對三叉神經的電訊號刺激區分出不同氣味（這兩種不一樣），不過無法說出對應的氣味是什麼（這是蘋果那是橘子）；其他受試者一開始分辨不出來，但是經過適當的訓練後，受試者都能可靠地區分兩種氣味。 雖然離「恢復嗅覺」還差得遠，不過這個方式相對簡單很多。刺激嗅球雖然能更精確的讓受試者感受到「真正的氣味」，不過嗅球藏在滿深的地方，要直接刺激難度較高，而且它可能已經壞掉了。 這種較為簡便的方法，至少可以讓使用者感知到「重要的味道」，像是瓦斯外洩、爐火燒焦等危險訊號。至於恢復完整的嗅覺，可能還得要再多多努力！ ＃嗅覺喪失症 ＃嗅覺減退症 ＃嗅覺 ＃味道 --Hosting provided by SoundOn

【科學不設限】EP.013 失敗的實驗，為什麼成了物理史重要的一步？ 從「干涉儀」的精密干涉條紋出發，回到 19 世紀末那場著名的「失敗」實驗：邁克森與莫雷試圖測量地球與以太的相對速度，結果以「什麼都沒看到」告終。 然而到了 1905 年，愛因斯坦從這個「沒量到」的實驗出發，掀起相對論的革命。 這一集我們就來聊聊，「干涉儀」這個極度精密的測量儀器，如何改寫人類對時空與光的理解？ ＃干涉儀 ＃干涉條紋 ＃邁克森 ＃愛因斯坦 ＃相對論 ＃時空 ＃光 --Hosting provided by SoundOn

EP.296 為什麼一百年後，我們還在用薛丁格方程式？（量子熊＃94） 就在一百年前的今天，當時默默無聞的薛丁格發表了了震驚學界的論文，裡頭提出了赫赫有名的薛丁格方程式，漂亮地解決了氫原子能階為什麼不連續的大難題。今天就讓我們好好聊聊薛丁格跟他的方程式！ ＃量子 ＃量子熊 ＃薛丁格 ＃薛丁格方程式 ＃百年 --Hosting provided by SoundOn

EP.295 科學家真的讓房子「出汗」了！ 天氣熱的時候怎麼辦？一般來說就是拿出葛城美里說的「人類的至寶、科學的勝利」—也就是冷氣啦。不過冷氣雖然方便，在能源短缺、全球暖化的今日，如果能有可以取代冷氣的替代方案就太好啦。 在室內覺得熱是因為建築物吸收了陽光的能量，尤其紅外線更是升溫的元兇。想要讓室內變涼爽，最簡單的方式，就是把外牆塗成白色把大部分陽光反射掉，緩和室內升溫。過去我們也介紹過「超激白」的塗料（請在本站搜尋「超激白」就可以找到這篇文章），就是利用這個原理來為室內降溫，現在市面上也已經可以買到這種「輻射冷卻塗料」。不過這種塗料也有缺點：只有在陽光強烈的天氣時有效，但是大家也知道，有的時候即使是陰天一樣熱得要命，這時輻射冷卻塗料就無法發揮降溫的功能了！ 最近新加坡南洋理工大學的研究團隊更進一步，研發了讓建築物能「流汗」的新型塗料「CCP-30」，更提高了散熱的效率。這個新塗料是在水泥中加入硫酸鋇（BaSO4）的顆粒（粒徑 ～ 400 奈米）、聚乙烯醇（PVA）、以及氯化鋰（LiCl）製成。水泥本身凝固後的結構具有許多微米級的孔隙，是一種「多孔隙材料」。硫酸鋇顆粒除了能增加塗料對可見光與紅外線的反射率，減少房屋吸收的能量之外，還能讓塗料內部形成更細密的多孔隙結構，可以大幅增加塗料的「比表面積」（specific surface area，單位質量材料的表面積，詳情請看前幾天的「諾貝爾化學獎」介紹文）。 氯化鋰會從空氣中吸收水分保存在塗料孔隙內，當戶外氣溫上升，水分會開始蒸發帶走熱量。由於其多孔隙結構的超大比表面積，水分的吸收與蒸發的效率很高，讓建築物能以高效率散熱。PVA則是讓塗料的結構更穩定，因為這種塗料孔隙多、裡面又塞滿了吸飽了水而潮解的鹽類，可能會造成結構劣化變得脆弱，所以得用 PVA 來補強。此外，為了要在強度、孔隙率和塗刷性之間抓到最佳平衡，調水泥時的「水灰比」要介於0.38到0.47之間，調好的塗料刷一次的厚度為2.28 mm，可以視需要多刷幾次增加厚度。 研究人員用掃描電子顯微鏡（SEM）、穿透式電子顯微鏡（TEM）、能譜分析（EDS）、X光微電腦斷層（micro-CT）等儀器檢驗，發現塗料的微結構均勻又緻密，孔隙分布和Ca/Si比都比傳統水泥更均勻穩定。7天抗壓強度測試也高於一般水泥，也比只加奈米粒子的配方高，可見 PVA 是強化結構的關鍵。 反射率的實驗顯示，這種塗料在可見光的反射率是 93%，對「熱源」紅外線則可達到 95%，雖然比不上「超激白」塗料的 98.1%，不過因為還有「流汗」的機制，所以抗熱程度更勝一籌。而且硫酸鋇顆粒鑲嵌在水泥的孔隙結構裡，即使經過長時間的風吹日曬雨淋，反射率也沒有受到影響。 為了測試新塗料的效果，研究團隊蓋了三間長寬高分別為50、40、70公分的模型屋，分別在外牆塗上普通白漆、市售的高反射率冷卻漆、以及本次研究開發出來的CCP-30塗料，測試了一個月、歷經不同天候的結果顯示：在各種狀況下，使用 CCP-30 的房屋的室外表面溫度，都比普通白漆低了7~8℃，比冷卻漆低了 5 ℃，而室內溫度不管在什麼天氣下，都比其他二者低了超過 4.5℃。這個非常厲害，如果本來的室內氣溫是 31℃，光靠塗料就能降到 26.5℃，這樣根本不需要開冷氣，開個電風扇就行了。 不過在新加坡這種炎熱的地方，可能還是得要有開冷氣的時候。所以研究團隊不惜血本，再蓋了三間長寬高分別為3、3、4公尺的小房子，在裡面裝了冷氣，在保持室內溫度固定時，CCP-30比普通白漆省電將近40%，比市售冷卻漆省電30%。數值模擬的結果，一整棟四層樓的建築，一年下來可以省下 68333 度電，換算成電費是好幾十萬！當然碳排放也少得多。 CCP-30 塗料結合了「輻射冷卻」與「蒸發冷卻」的雙重機制來達到降溫效果。更重要的是成本極為低廉，沒有用到任何昂貴的材料，有極大的潛力可以成為下一個世代安全、耐用、便宜的「被動式降溫」方案，達到節能減碳的效果。所以雖然原理說起來挺簡單的，但可是發表在頂尖的「Science」期刊喔！（2025/06/05） 不過如果一整個城市都是這種房子，會不會像棒球隊更衣室一樣，一大堆汗流浹背的壯漢（房子）擠在一起，反而變得更熱呢？這就有待進一步研究了！ ＃輻射 ＃輻射冷卻塗料 ＃房子 ＃流汗 ＃降溫 --Hosting provided by SoundOn

EP.294 量子不是在實驗室，而是在你去過的醫院！（量子熊＃93） 量子足跡何處尋？ 醫院裡就有！ 現代醫療的診療利器，磁振造影就是不折不扣的量子產物。 它背後的原理是什麼？ 它可以做什麼？ 誰發現了這個神奇的技術？ 這一集的熱血科學家的閒話加長告訴您！ ＃量子 ＃量子熊 ＃醫療 ＃磁振造影 --Hosting provided by SoundOn