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<探索六>‧化學大未來:
CHEMISTRY-
OUR LIFE, OUR FUTURE
09/24~11/26

■本期快訊

投入荷爾蒙研究十多年的鍾老師,將在演講裡向大家介紹
荷爾蒙與健康之間的關係,還有她如何研究類固醇荷爾蒙的
功能與調控,帶我們一起探索健康新世紀。

時間:14:00~16:00

地點:國立臺灣大學應用力學研究所 國際會議廳

 

 

 

■本期目錄

 

生化女先鋒:鍾邦柱的科學研究之路/CASE編輯整理

■家有五根「柱」
鍾邦柱生長在一個自由開放、男女平等的家庭裡,他們的工程師父親尤其作風開明,這從他為兒女取的名字就可以看出端倪。由於他們姊弟五人剛好輪到「柱」字輩,父親讓女兒們的名字也比照辦理,這在那個重男輕女的年代是很稀有、先進的。不過也因此,他們家女生的名字相當男性化,鍾邦柱常笑稱自己家裡有五根柱子。

■陳之藩讓她走上科學之路
初中畢業後,鍾邦柱順利考上北一女,升高二時她面臨文理組的抉擇,曾經掙扎了好一陣子。後來讓她下定決心選擇理組的關鍵,是因為陳之藩。由於她很喜歡陳之藩的作品,原來讀科學的人也可以寫出優美的文學作品,因此決定以他為典範,期許自己未來可以跟他一樣以文理雙向發展。這就是鍾邦柱走上科學之路的開始。

後來鍾邦柱以第一志願考上臺大化學系,進入她最有興趣的領域,並在畢業後前往美國賓夕法尼亞大學深造。出國第一年,她讀的是化學研究所的生物化學組,當時分子生物領域正在萌芽,而她也隨即愛上了這門新興學科,因此第二年她乾脆轉到醫學院的生化所,正式攻讀生化博士學位。博二那年她訂了婚,一年後又接著結婚;由於她先生在另一州讀書,為了儘早與他會合,鍾邦柱便竭盡全力要把實驗做完。在她博士研究生後期,常常等在指導教授辦公室門口希望他多撥一些時間與她討論,導致後來他見了鍾邦柱都想躲起來。四年半之後,鍾邦柱便以傑出論文順利拿到博士學位。

■競爭激例的科研環境,讓她一度難以兼工作與家庭
在鍾邦柱忙碌的博士後研究時期,女兒降臨人世。當時要兼顧育兒與研究,對她而言真的相當辛苦,畢竟美國是一個競爭激烈的環境,加上科學研究工作稍一懈怠就會出局,確實不太適合一個女人同時兼顧工作與家庭。

他們一家在女兒七歲那年舉家回國,鍾邦柱是中研院分子生物所籌備處剛成立時第一批聘 任的學者。由於中研院環境相當好,她不只可以在工作上徹底發揮,托育女兒也很方便,還有鄰居親戚幫忙,讓她反而可以兼顧家庭與工作。如今回國已二十多年,至今鍾邦柱仍覺得回國服務是非常幸運而正確的選擇。如果有人問她:「女科學家作研究工作又同時要兼顧家庭是不是很辛苦?」鍾邦柱表示,實驗室與家庭之間其實是可以互相平衡的,「有時在實驗室很忙,回到家庭看到女兒,做一些家事,反而是一種放鬆;而忙完繁瑣的家事後,走進實驗室又可以擺脫無趣的家事,覺得是一種快樂!」




■中研院分子生物所 鍾邦柱研究員


■衝出性別枷鎖,科研成就傑出
二十年前中研院分子生物所籌備處剛成立時,中研院副研究員以上的女性屈指可數,如今分生所的學者已是男女各半;後來鍾邦柱更成為國科會首任女性生物處處長,讓她深刻感受到時代的進步。不過就她觀察,男女平權的觀念仍有改進空間,以學術界為例,表現傑出的女科學家仍是養兒育女和持家責任的主力;還有像選擇工作地點時,若夫妻同行,也幾乎都是太太屈就先生的選擇。

鍾邦柱相當幸運,因為她的父親與先生都十分支持她。她從一九八0年初期開始研究類固醇荷爾蒙,至今已逾二十年。這是一類小分子的荷爾蒙,也是許多人常常使用的藥物。它們如何產生這些醫療效果?有什麼辦法可以控制它們?能不能針對不同的病症找到副作用少的荷爾蒙?這都是鍾邦柱研究的重點。當被稱為這方面專家時,鍾邦柱仍舊難免惴惴不安,因為荷爾蒙的調控複雜精確,作用的範圍既多又廣,新的功能一直不停被發現,不只許多醫師或專家無法一窺堂奧,她也自覺有不足之處。雖然研究過程難免失敗,然而任何小小成果都讓人振奮,也是促使她在科學路上不斷研究的動力。

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【2011 腦與心智科學的生命教育講座】
來場智慧巡禮一窺腦與心智的奧秘─腦與心智(Brain and Mind)是智慧的來源,是智慧的工具。有良好的心智工具,有縱深的精神來源,就能創造出深邃的智慧,保證人生的圓熟與通融。

智慧巡禮(A Trip into the Mind)系列講座由台灣大學神經生物與認知科學研究中心、台大心理系與精神健康基金會合辦,舉凡腦內心智活動、意識、錯覺、恐懼、成癮等生活體驗都是本講座的分享話題。台大醫學院精神科教授,精神健康基金會董事長胡海國表示,日常生活的種種體驗都是大腦心智運作的結果,腦科學的知識除了是本世紀的顯學,更是對於人生的經營深具啟發意義的瑰寶,亟待民眾認識。想一窺腦與心靈的奧密,擁抱更幸福的人生,別錯過「智慧巡禮」系列演講,2011年8月起至2012年7月,心與腦的饗宴歡迎您的參加!

■活動日期:2011年8月13日至2012年7月14日
■活動時間:上午十點至十二點(詳情請見活動專屬網站)
■活動地點:台北市羅斯福路4段1號 台灣大學心理系北館視聽教室
■專屬網址:http://neuroscience.ntu.edu.tw/
■報名方式:請上網http://neuroscience.ntu.edu.tw/trip/index.htm
立即報名,或下載並填妥活動報名表
e-mail:ntuncsc@ntu.edu.tw或傳真至02-33663828
■注意事項:本系列講座完全免費,歡迎參加。
■本期講座介紹:
【2011.11.26】台大心理系周泰立教授–兒童與青少年腦中的語言網絡
【2011.12.17】台大語言所馮怡蓁教授–你到底講完了沒阿?—談語言中的段落訊號
【2012.01.14】台大醫院精神科主任高淑芬教授– 自閉症與亞斯伯格症的心智與大腦
【2012.02.18】台大心理系連韻文教授–大腦的鍛鍊—注意力與創造力
【2012.03.17】台大社會醫學科吳建昌教授–道德、法律與大腦
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【2011 腦與心智科學的生命教育講座-影音上線】
Lecture 1: 了解大腦:四十分鐘學會影像判讀—你也可以

■講者:台大醫院神經外科主治醫師黃勝堅教授



腦科學研究正一步步揭開心智的奧秘,但台大神經生物與認知科學研究中心主任嚴震東教授表示,研究人員在學術研究上凝結的智慧結晶雖然令人驚嘆,卻很少有向一般大眾分享的機會。此次特別邀請相關領域學有專精的學者們安排一系列「智慧巡禮A Trip into the Mind: 腦與心智科學的生命教育講座」,期能帶領民眾認識腦與心智之奧妙。

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【化學大未來】夢想的藍圖

撰文 ∣ 郭冠廷

演講開始之前,科教中心陳竹亭主任表示,很高興有國中小的朋友來參加探索講座。陳主任指出,曾詢問一位國小五年級的同學最近所閱讀的書籍類別?同學表示是「和大腦有關的書。」陳主任接道:「在二十一世紀,大腦科學必將成為顯學,包括醫學等自然科學的發展都必和大腦息息相關。」大腦對人類至關重要,控制人類一切的行為和心智活動,人之所異於其他地球生物,主要有兩個方面:「記憶力」與「盤算未來」的能力。因著大腦的記憶功能,能夠更強化人類的喜怒哀樂,增加人類的靈性;並透過「盤算未來」,人類設計未來,進而將偉大夢想付諸實現,而科幻小說,其實正是人類偉大夢想的藍圖。

■歸納過去‧演繹未來
簡單而言「歸納過去,演繹未來」就是未來學的本質。

未來學並不如天文學能精準的預測「明年幾月幾日有日食」的自然現象,反而帶點虛無飄渺。「未來學是門『學問』,也是『科學』,但是絕不是『自然科學』,它比較接近『社會科學』。」

未來學的研究法寶之一是「外推法」。「外推法」的本質是歸納和演繹的綜合評估。利用現有的資料點,歸納出其「規律性」,去外推未來可能的趨勢。不過在使用「外推法」要注意避免犯下:「過度外推、錯誤類比」。前者如堅信只要加緊努力,就可以愈跳愈高,練成絕世輕功;後者則像是科幻作品常見的「世代太空船」,相信只要人類在太空船上繁衍生存,那麼幾代過後總有一天會抵達世界的盡頭。但事實上,人類不可能因為練習就能夠學會「梯雲縱」;「世代太空船」更非探索宇宙的唯一方法,例如:「超光速」宇宙旅行。

未來學的預測有時候會準確異常,如知名的「摩爾定律」(Moore’s law):「積體電路(IC)上可容納的電晶體數目,約每18個月便會增加一倍,效能也將提升一倍」這個預測自發表迄今已正確四十年之久,原因應是科學家自我實現讓預言變成科學家的目標。





圖片來源:DAJ@Getty Images


而「科幻」和「未來學」在處理「未來臆測」的部分雷同,只是「科幻」臆測的未來比「未來學」所要研究的內容來得更廣更久遠,並多幾分的藝術性和欠缺幾分的科學嚴謹。除此之外,「科幻」也可以對遙遠的過去進行懸想,並不拘泥於「未來」二字。但葉老師建議有意寫作科幻小說的青年朋友,若根基尚未紮實,沒有辦法準確預測未來,可以從有一段時間差的「遠未來」切入發揮想像創作。

■軟科幻之父
H.G.威爾斯(Herbert George Wells, 1866-1946)是位著作等身的科幻作家。「科幻小說中所關心的社會議題比較濃厚的就叫做『軟科幻』。因為威爾斯不是科學家,所以做的人文探討很深厚。」基本上,科幻小說可以依據關心的議題來區分軟硬。葉李華教授又從科幻作品在現實中「驗證成真」的可能性來談,一般來說「軟科幻小說」比較關心人文議題,而淡化科學理論;相較而言「硬科幻」的比較可能在生活中實現,不過這只是粗略的分法和歸納結果而已。



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[科學人]銀河系的黑暗面
撰文╱布里茲(Leo Blitz)翻譯/李沃龍

雖然天文學家花了很長的時間,才了解暗物質在宇宙裡的重要性,但我卻是瞬間頓悟的。1978年,我在美國加州大學柏克萊分校擔任博士後研究員時的第一個計畫裡,我測量了我們銀河系盤較外側區域裡正在形成恆星的巨型分子雲之旋轉速度。我用當時最精確的方法來測量,並坐在天文系的交誼廳裡用手在繪圖紙上將結果畫出來。兩位銀河系的專家徐遐生和金恩(IvanKing)恰巧在旁邊,看著我填上最外側星雲的速度。當我們看到最後的圖案時,立刻清楚意識到銀河系原來處處充斥著暗物質,特別是在最外緣的部份。我們毫無頭緒地坐下,思考著暗物質的本質是什麼,並很快發現所有我們能想出的主意都是錯的。

1970與1980年代,包括上述研究在內的許多研究結果迫使天文學家不得不承認暗物質(一種既不發射也不吸收光,僅能透過重力效應來確認其存在的神秘物質)不但存在,並且是構成宇宙的最重要物質。威金森微波異向性探測器(WMAP)所做的測量,證實了暗物質的總質量是一般物質(質子、中子、電子等)的五倍;但其本質為何,卻仍然難以捉摸。這顯現出我們對於未經證實的物質理論所做的最保守假設,是多麼地無知——那些理論推測暗物質是由一種仍未被粒子加速器所偵測到的奇特粒子所構成。最不可思議的假說甚至認為,牛頓的重力定律與愛因斯坦的廣義相對論錯了,最起碼需要一些令人不怎麼舒服的修改。

無論暗物質本質為何,對於銀河系如何擁有某些特定性質的古老謎團,暗物質提供了解答的關鍵。例如,天文學家50多年前就已經知道銀河系的外緣部份,就像被遺忘在暖爐上烘烤的黑膠唱片般扭曲變形。除非考慮暗物質的效應,否則他們無法解釋這種變形。還有,依據暗物質的假想性質所做的電腦模擬預測,應該有成千上百個衛星星系正環繞著銀河系運動才對,但天文學家只觀測到20幾個衛星星系,人們不禁懷疑暗物質的性質是否和想像中不同。但近年來,有些天文團隊發現了許多矮星系,縮減了這項數量上的差異。這些最近找到的衛星星系不僅幫忙解決了長久以來關於星系結構的謎,或許也能提供一些關於宇宙物質總量的知識。






■謎般的暗物質,其實是揭露銀河系真面目的關鍵

 


■扭曲的銀河系
暗物質究竟告訴我們關於銀河系的哪些資訊?要回答這個問題,我們得先大概了解一下星系的組成。恆星與氣體等一般物質,駐留在四個主要結構裡:薄薄的星系盤(包括風車狀的螺旋圖案與太陽所在的位置)、緻密的星系核(這裡藏著一個超大質量黑洞)、稱為星系棒的狹長凸出部份,以及包覆著星系其他古老恆星和星團的球狀「暈」。暗物質的分佈則全然不同,雖然我們無法看見它,但可藉由恆星與氣體的旋轉速度推測其存在;它對可見物質的重力效應顯示它約呈球狀分佈,並延伸遠超過星暈的範圍,密度則在中心處最高,然後大約隨著距離的平方向外遞減。這種分佈形態是天文學家稱為「階式合併」的自然結果:此論點認為小星系在早期宇 宙中合併增長,建構出包括銀河系在內的較大星系。
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【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2011年第117期11月號】

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國立台灣大學 科學教育發展中心
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Tel:(02)3366-2801/Fax:(02)3366-2805
E-mail:ntucase@ntu.edu.tw
 
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