「熱電偶(thermocouple, TC)線」是目前業界用來量測環境溫度的最佳工具之一，因為它具有便宜、準確性高、測溫範圍大、反應時間靈敏等優點。

為何我以前說過，我相信科學，但不相信科學家？

這個喔，嗯嗯...
我不知道在座多少人是這樣學的，至少在我念大學的時候，物理系教的第一個概念，叫做：

「邊界條件(boundary condition)」

重點不在於怎麼設定，也不是怎樣靠這個計算，而是「你有沒有認知到設下的條件，到底對結果產生何種影響，跟現實差異多少？」

理工科的朋友可能覺得這是廢話，我們怎麼可能不知道，但請恕小弟直言，真的絕大多數的人都「不。知。道」

我在中研院時做過一個系列的研究，內容是半導體相關的光、電與磁與表面性質，延續國外某個國際知名研究單位，據說對未來半導體、記憶體等等都有重大影響。有常看我講的應該知道，這個研究在10多年後，差不多2010年被同各研究單位，重量級大老發的論文判死刑，認為實驗雖然都正確，但方向可能錯誤。

嗯，醫龍裡面第一集的經典台詞「手術很成功，但患者死亡」

唉，其實我做這研究的第一年就知道，這整個系列都有問題了，只是別說老闆很難接受，所長他們也很難接受，美國跟印度等來的合作朋友也很難接受，我自己也是。所以最後傾向「這個年輕小鬼一定哪邊做錯了」，所以我也算了。

好了，公布答案，哪邊有問題？

「溫度」

我看過外國的實驗儀器，裝在真空腔體內的溫度計，是固定式的。而敝單位設備老舊，自己都要去車铣工件安裝，溫度計(Thermocouple)是很克難的懸掛在空中。任何人看了都會覺得是我做錯，我一開始也這麼認為。

但很早就發現，因為設備不好，每次都會碰到溫度計的位置，為了調整煞費苦心。累積大量資料的結果，統整出一個很奇怪但合乎邏輯的結論，那就是根據溫度計位置不同，整套實驗結果也不同(廢話)，但某個錯誤的條件可以跟所有國外知名研究機關的論文結果符合。

蛤(*´・д・)?

總之，一不做二不休，把溫度計的位置全部調整固定做不同條件三次，結果發現依照各國研究的條件設定，死都做不出來，而做得出來的條件，與他們所說的差異甚大。

溫度差100度!

夭壽，假設這是高溫超導體實驗，差100會是多大，同業各位自己可以明白。

總之，我弄了很久後確定，其他國家的實驗室，因為設備齊全，固定所有參數，所以反倒漏了一點。就是基板的stage材料，跟加熱裝置與溫度計的差異。因為在真空環境下，溫度計升溫最大因素是熱輻射，使用加熱絲跟燈泡是不同的，而stage雖然都是不鏽鋼，卻有厚度之差。

也就是若我依照距離做梯度出來，光是stage差幾mm厚，燈泡放的近或遠，有沒有熱絲輔助，Thermocouple放哪，結果就完全不同。你說這廢話，看也知道？拜託，那是人家講了，所以你覺得這看也知道，沒做這實驗前看看，最好你知道差十萬八千里，每個做實驗的都會認為自己條件控制的很好。

這叫做後設認知，後來去教書後最常碰的理論，物理界很少人認真的去審視，往往因為固定的機器跟參數不變，就覺得結果應該也會不變，而當每次實驗結果出來「在預想範圍內」，就認為這不會有問題。

問題可大了，代表美國那家頂尖研究室，他們機器的裝設法，會讓Thermocouple測到的，跟你基板溫度差100度。原本認為製造出接近室溫可實用的材料，得在零下100度才有用，這是電影明天過後嗎？

好了，每個學長跟老師都會說，那一定是你哪邊沒做對。好啦，老師們，我早沒打算在學術界發論文當教授啦，直說好了。所有的條件我都調過，我一個人的實驗總數據比隔壁的整間還要多，熬夜不知多少次還被罵要注意身體，唯一可以做出跟國外實驗室相同成果的，只有「低溫」。

意即，根本沒有奈米性質出現，全部都是bulk的特性，而為了要驗證，我還額外做一系列，用單層、多層，厚度不同幾十個，去確認奈米性質的邊界在哪，結果出來的結果，只證明出這整套系列的數據，都不是奈米性質，全部都是塊材的低溫特性。

好了，我要講什麼？

這裡面出現了3個值得我們去想的東西
第一個叫做權威，當著作等身的專家，享譽國內外的研究單位做了個實驗，其他跟從的實驗室，顯然不敢挑戰，我還看到印度等較後進國家，發過點數很低的論文，說這實驗可能有問題，但更可能是自己哪邊弄錯了。

第二個是從眾，那麼多人都有相同的結果，就你不同，應該是你不對吧？啊就邊界條件不對啊，你們沒有用紅外線檢查，我有。然後有人理我嗎？所長跟指導教授都覺得，應該還是你哪邊弄錯了。XD

第三個是忽略基礎證據，其實指出有室溫材料可能的那篇論文，拿去跟塊材性質對照，曲線幾乎是一模一樣，只是scale差100倍。那麼我們應該第一個檢視的，是這個真的有奈米特性嗎？沒看到重要期刊刊登過類似論文。

我私下也有發信去問過作相同研究的國外實驗室，還真的沒人想過這個問題，因為越有錢的單位，都是買整套機器，由專人校正過，像我這種從頭到尾都要自己校正的很少，多半都是所謂的後進國家。有做的都覺得很怪，但一樣不敢質疑權威，畢竟你要拿論文畢業，走學術界路線，怎麼能初出茅廬就跟像是貝爾實驗室這種巨獸對幹？

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如果連算最嚴謹之一的物理學界，研究都會有這種狀況，你怎麼能相信那些科學家說的科學，能百分百屏除所有疑慮？像是近年常見，邊界超大的暖化、全球氣候、環境等等研究，就我的標準來看，根本問題重重。但你一質疑，就會出現諸多的專業與否批評，因為你不是這行的。

更好笑的，質疑你越大聲的，九成以上都不是科學家。

我的經驗，在台灣跟學經歷比較有關，越是念頂大出身的，就越有這種「論文跟書本證據、國外知名研究單位說的，應該會比你現場作的正確」，的這種說法。在中研院我就遇過，台大來的暑期大學專題生，根本看你不起，死都不想動手，只想用理論描繪世界。要不是我們是學長，已經用鼻孔看人了。

科學界講究一致性，但這也很容易誤導你，因為當過去若是錯的，就會一直錯下去，很難被糾正。即便事後找到錯誤，也不會承認，而是用許多說詞，堆砌出一套完美的修正路線。

如果連科學界都這樣，你跟我說更複雜的人類社會，僅需要少量的社會研究，跟沒有實務經驗的純理論，就可以描繪一個天堂：

「其他人都要聽我們這些專家的意見改政策」

我當然覺得你在鬼扯啊!

我後來在教育界遇過很多學生，行為表現都是後設領域的東西，更多的狀況是，自己腦補跟修正記憶，美化經驗中的行為。而老師要怎樣搞定學生？

以彼之矛，攻彼之盾

你也後設回去，誘導他們的思維，控制他們的行動，在老師的權威下，多半學生都會聽。然後，你就會發現，所謂的開放學生自由自在學習，更多時候只是一種，方便給你洗腦的手段。

真正的自由學習存在？還是，這只是邊界條件設立下的假象？你真的認為你看到的是真實？一切都只是一個虛擬實境下的遊戲？

我真的懷疑，那些天天發表教育高見的專家，真正的想法只是希望，學生腦袋可以空出來，讓他們有充足的時間塞自己的思想，成就他自己的功名，達成他想要的社會。

因為，就我們這種死硬保守派理工人來看，有些工作的技能就是不能少，你沒有基礎訓練，學習不夠扎實，就是不會。人類不是可以替換的螺絲，每個長的都一樣，沒有教跟帶，知識經驗中核心的眉眉角角就是不會。

不會就是不會，跟數學一樣。

數字繞得我頭昏🤣🤣🤣

#蜂鳥，最小的鳥類，造型美麗色彩鮮豔，蜂鳥每秒拍動70次的翅膀採花蜜，自由自在的在飛行中前進後退，是以動物為主角的攝影作品中的常客，體重最小僅1.8公克的蜂鳥，急速俯衝時時速可高達100公里，是很能激發觀者「大自然真是奧妙」感性的生物。

蜂鳥每天的生活就是「吃飽了睡、睡飽了吃」，有沒有超羨慕？大錯特錯，這種生活簡直就是地獄啊！由於蜂鳥的代謝率高達人類的77倍，每天得吃下自身體重數倍的食物，因此進食幾乎無法中斷，才能補充維持生命所需的能量。醒著的時候只能死命的吃，一停下來就可能會馬上餓死，這不是地獄是什麼？

問題來了，就算吃個不停，還是有得要睡覺休息的時候，那不就是「一睡著立刻餓死」的人間、不、「鳥間慘劇」！更糟糕的是，蜂鳥的主要棲地之一是在美洲的安地斯山脈，海拔將近四千公尺的寒冷地帶，身體與環境的溫差更大，能量散失更快，那不就是死得更快？

重點來了，美國新墨西哥大學生物系的Blair Wolf教授在2015年遠征秘魯，登上安地斯山，在海拔3800公尺處抓了涵蓋六個物種的26隻蜂鳥，體重最輕的是「銅尾彗星」（bronze-tailed comet，這名字也太酷了吧），4.8公克，最大的是「巨人蜂鳥」（giant hummingbird），24公克。抓到後進行「睡前餵食」，然後將蜂鳥們送進「個人套房」中，讓牠們睡著，然後以熱電偶（thermocouple）以膠帶貼在蜂鳥身上進行體溫監測。

結果十分驚人！正常活動中的蜂鳥，體溫跟人類差不多，是攝氏36度上下，在酷寒中睡覺的蜂鳥，體溫可以一口氣下降30度，體溫最低的達到3.3度！超驚人的體溫調節幅度！每分鐘體溫可以下降 0.5~0.7度。此時的蜂鳥進入一種近乎假死的麻木狀態（torpor），外觀看起來根本像死掉一樣，對外界刺激完全沒有反應，真是名符其實的「睡死了」。等到天一亮，體溫會以每分鐘1.5度的速度快速回升，20分鐘後又是一尾活龍，又開始了「為了活下去吃個不停」的循環…

晚上把體溫降到這麼低，是因為將體內的各種生化活動降到最低，以減少能量的損耗，此外，也減少因為與環境的溫度差而產生的散熱速率。但即使已經把體內活動降低到這種極端的程度，睡一個晚上還是造成了最多9%的體重流失！

除此之外，由於把各種生理機能降到最低，當然成為掠食者餌食的機率也就大增了。

看到這裡，應該沒有人會羨慕蜂鳥「吃飽睡、睡飽吃」的生活了吧！

這個研究結果，發表於9月9日上線的英國皇家學會「Biology Letters」期刊網路版。

接下來是比較物理的部分，為什麼蜂鳥需要這麼高的代謝速率呢？因為越小的生物，「面積體積比」越大，想像一個邊長為1 公分的正立方體，體積是1立方公分，表面積是6平方公分（六個邊長為1公分的正方形），所以面積體積比是6（單位是公分的負一次方），如果把邊長變為0.5公分，則體積變成0.125立方公分，而表面積是1.5平方公分，面積體積比變成12，增大了兩倍；同理，如果邊長變成0.1公分，則面積體積比會變成60…

如果姑且不考慮複雜的生理現象，內部經由代謝產生的熱能跟體質量成正比，也就是跟體積成正比，這些熱會從表面散發出去，所以散熱速率跟表面積成正比，小型生物由於面積體積比較大，散熱較快，因此必須加速代謝，否則能量耗散的速度太快，還來不及拿來用就從表面散光了。相反的，大型生物面積體積比小，散熱很慢，所以代謝速率也慢，生物時鐘就變慢了。地球上最大的生物是海裡的藍鯨，陸地上為何沒有這麼大的生物呢？因為第一會被自己的體重壓垮，因為骨骼承受重量的能力與截面積成正比，而體重與體積成正比；第二會被自己體內代謝產生的熱能給熱死，因為大型生物面積體積比較小，散熱比較慢。

所以不需要知道很多複雜的生物學知識，用最基本的物理概念就能解釋很多事情了，物理學真是太讚了！（反正我最後一定要凹到這句，大家應該習慣了吧…）

#超中二物理宅雜記
#等我征服世界就把生物物理學列為全人類必修
#生命宇宙與萬事萬物什麼都馬跟物理有關
#話都給我講就好其之189

圖一：蜂鳥採蜜的優美姿態（來源：維基百科）

圖二：雖然本站並不是阿宅網站（是要強調幾次），不過既然講到了蜂鳥，就提一下「日本把國防外包給民間公司，結果偶像經紀公司得標，開始了偶像歌星兼任戰鬥機飛行員的故事」（這是什麼跟什麼…）的「偶像防衛隊Hummingbirds」好了（好吧這是老人考古…來源：吉岡平／富士見書房）