請諒解我的自戀和懦弱，這張照片是首次曝光，事實上我也未曾參賽過，擔心得意的作品禁不起別人的評比。但天下勇士多得很，奧林帕斯顯微攝影比賽邀來眾多參賽者，我看了這些得獎作，不得不跟著讚歎，真是小宇宙的登峰造極之美啊！請一起欣賞，讓今年有個美美的開端。

　　中國人沒有能先發明顯微鏡，未能知微，卻先觀著，2000年多前就以同心圓環和窺管組成天文觀測儀，既能演示天體運動，又能測定天象節氣。在台中的國立自然科學博物館，有座原尺寸復原的水運儀象台，宏偉精密，那是近1000年前北宋蘇頌結合天體模型、天文台和時鐘的偉大創作，該是中國科學工藝的巔峰了。欲知這輝煌過往的發展歷程，請讀〈觀象授時——中國古代的渾儀〉，本文圖解詳細，名詞卻不少，得耐著性子去讀。過去西洋古人被認為在這領域是遠遠落後，事實不然，〈巨匠神工——古希臘天文儀〉是翻案文章。原來2200年前的希臘人，已能用30個精密齒輪的連動來預測日、月食，不解的是，何以如此的科技成就在西方隨後失落了1500年？

　　終於捱過了災難連連的2009年，風雨、酷熱、瘟疫和金融崩盤都是這一年的集體記憶，未來的日子可能會更艱難，〈北極甲烷：來自凍原的暖化威脅〉就是個新挑戰。在這個時代，智慧就更重要了，《科學人》拋磚引玉，先提出〈改變未來的20個妙點子〉，請大家接續發揮。

　　【本文轉載自科學人2010年第95期1月號】 

　　重點提要

　　-無數個極地湖泊底部的永凍土正在融化，把甲烷釋放到大氣裡，加速全球暖化。

　　-新研究指出，在2100年以前，融化中的永凍土會繼續增加，導致甲烷的排放量增加20~40%，遠超過其他天然和人為的來源。

　　-減緩融化速度的唯一方法，就是人類透過降低二氧化碳排放量來控制氣候暖化。

　　飛機降落在偏遠的西伯利亞東北部徹爾斯基研究站的碎石跑道上，厚底橡膠釘靴從我與三位同事間的裝備鬆開，打中我的臀部，來個最後一腳。我跟美國阿拉斯加大學費班克分校的研究團隊旅行五天，橫跨整個俄羅斯才抵達這個位在千湖之鄉的東北科學研究站。我們再次訪問這裡的原因是監測某個甦醒中的巨人，它可能大幅加速全球暖化。

　　這次探索讓我們了解，西伯利亞跟整個極區的永凍土(終年冰凍的土地)有多少正在解凍，或即將開始解凍，而解凍過程會產生多少甲烷。包括我們在內的許多科學家與政策制定者都對這個問題感興趣，因為甲烷是溫室氣體之一，甲烷分子的暖化效果是二氧化碳分子的25倍。如果全球暖化導致永凍土快速解凍，地球變熱的速度會比現在大部份的氣候模式預測的還要快。在其他人的分析結果輔助之下，我們的資料指出的趨勢令人不安。

　　冷凍庫的門忘了關

　　科學家很擔心永凍土的變化，因為它覆蓋了全球陸地面積的20%，在數十公尺深的表層土壤中，儲存了大約9500億公噸的碳(大多永凍土有數百公尺深)。這些碳是枯萎的植物和動物的遺骸，已經堆積了好幾萬年，只要冰凍在湖泊底部或湖泊之間，就會安全隔離在大氣之外。

　　當永凍土解凍，微生物接觸到冰封的殘骸時，會快速分解殘骸並產生氣體。如果你忘記關上冰箱冷凍庫的門，只要時間夠長，也會發生同樣過程，使解凍的食物腐敗。有氧氣時，細菌、真菌對有機物進行有氧分解並產生二氧化碳；但當土壤像湖泊底部的沉積物一樣積水時，會導致缺氧狀態，細菌進行厭氧分解，釋出甲烷(以及一些二氧化碳)。湖底的甲烷分子形成小氣泡，浮到水面後進入大氣。

　　在極區，厭氧分解是甲烷的主要來源。永凍土裡的冰融化後，地面陷落，逕流的水正好填...詳全文]]>  網際網路即將顛覆電視的概念，但究竟會如何實現，仍然備受爭議。

　　重點提要

　　-高畫質視訊正轉移陣地到網路上，但是來自有線電視及娛樂產業的勢力，正試圖減緩與控制這個過程。

　　-在美國寬頻連線的結構下，網際網路是有線電視的附屬品。

　　-用電視收看網路視訊所需的使用者界面，功能必須強到能尋找並整理幾近無限多的線上節目，又簡單到用普通搖控器就能操控。

　　事情不該如此困難。在這個幾乎所有媒體都數位化的年代，寬頻訊號流經工業化地區的每個角落，就像電力和潔淨用水般理所當然而且必要。人們應該是坐在沙發上、按幾個鈕，就能在電視上隨心所欲收看視聽娛樂節目，例如新發行的電影、上星期的“LOST檔案”、第一季的“宇宙”等，而不是得有電機工程學位才會設定，也不該被迫用10個不相容的搜尋功能來費心尋找想看的節目。

　　然而想要隨心所欲收看節目並不容易。原因很複雜，既關係著目前的技術，也關係著家大業大的業界根深柢固的恐懼。數位放送為他們的商業模式帶來媒體史上前所未見的威脅，從唱片業慘痛的教訓可看出，和消費者“無限享用內容”的欲望對抗必輸無疑。美國哈佛大學貝克曼網路與社會中心研究員塞爾斯(Doc Searls)說：“我敢保證五年內，我們現在所認識的電視就會消失；它會變成一個長達60年的實驗，催生出不同的產物。”大型製片公司開始將最寶貴的內容傳到網路上，還有各種設備如雨後春筍般出現，幫助消費者把豐富的網路資源接到電視上。在數位化的檯面下，決定未來數十年視訊服務面貌的戰爭已經開打。

　　第三代電視

　　網際網路入侵客廳，代表著第三代電視的來臨。第一代電視在20世紀中葉出現，美國的電視節目透過一對兔耳朵般的天線和國家廣播公司(NBC)及美國廣播公司(ABC)等廣播網進入家庭，目前這些電視台仍左右著最多電視觀眾群。1980年代，有線電視宣告第二代電視來臨，新的傳送技術採用內包銅線的同軸電纜，使傳送到家庭中的頻道多了數百個。

　　雖然有線電視大大豐富了電視節目表，卻是有代價的：原本從空中接收電視是免費的(至少表面如此)，但現在每個月都會寄來一筆...詳全文]]>  2000多年前古希臘人發明的安提基瑟拉儀，竟然能以數十個齒輪，精巧地模擬出月亮的運行，並預測日、月食的發生時間。我們以現代造影技術解析這具儀器，並讚歎古希臘人的智慧。

　　重點提要

　　-安提基瑟拉儀是唯一一件遺留下來的公元前二世紀希臘製機械式計算機。1901年它被發現的時候，其精巧奧妙就震懾了考古學家，但是當時沒有人料想得到它真正的能力。

　　-先進的造影工具，終於讓研究人員重新破解了這部機器如何預測日、月食，以及月亮在空中的運行。

　　-由機器上銘刻的文字推斷，它可能產自希臘一個名叫敘拉古的城市(位於今日的西西里島)，製作理念可能源自阿基米德。

　　如果不是地中海發生過那兩場相隔了2000年的暴風雨，歷史上最重要的科技傑作可能永遠無法重見天日。

　　公元前一世紀中葉的一場暴風雨，使得一艘滿載希臘珍寶的羅馬商船沉沒。公元1900年的另一場暴風雨，迫使幾位採集海棉的潛水夫避難到克里特島和希臘半島之間的一座小島──安提基瑟拉島。風雨平靜後，潛水夫們在當地水域尋找海棉試試運氣，卻意外發現了沉船。過了數個月，他們在希臘政府的支持下回到這裡，執行史上最早的大型水底考古發掘行動之一，在九個月當中，他們找到一批美麗的古希臘文物──稀有的青銅器、令人目眩的玻璃器具、雙耳瓶、陶器與珠寶。

　　其中有件文物一開始並未受到注意，它是個不起眼、嚴重鈣化的塊狀物，大小跟電話簿差不多。幾個月後它裂成數塊，顯露出腐蝕的青銅齒輪，像三明治般疊在一起，輪齒長度只有1.5公釐，面板上還銘刻著科學刻度和希臘文。這項發現令人震驚，因為在此之前，人們認為古代人只會將齒輪用在粗重的機械工作中。

　　這件文物的殘骸後來被人們稱為安提基瑟拉儀，其中三塊主要殘骸目前在希臘雅典的國家考古博物館展出，在醒目的青銅雕塑和其他古希臘藝術傑作環繞下，它們顯得既小又脆弱，卻蘊含著任何人一開始都無法想像的驚人威力。

　　我是在2000年首次聽聞安提基瑟拉儀，當時身為製片的我，接到英國卡地夫大學天文學家艾德門茲(Mike Edmunds)的消息，他認為這部機器是很棒的電視紀錄片題材。我得知研究人員在數十年來的努力下，對它的認識已經有長足進步，他們推測它的用途是計算天文資...詳全文]]>  20種方法，打造更乾淨、更健康又更聰明的新世界。

　　如果太陽能板不用錢，世界會發生什麼變化？如果我們能隨時知道世界上的一切——不是網際網路上的世界，而是活生生的真實世界——生活會變成什麼模樣？如果醫師能提前好幾年預測你即將罹患某一種疾病，又會是什麼景象？改變世界的新點子即將帶來的就是這麼單純卻雄心勃勃的願景，它可能造成的衝擊目前仍然難以預測。Scientific American編輯與顧問群，在五個主要類別(能源、運輸、環境、電子與機器人、健康與醫療)中，選出幾項以科學與科技改善世界的代表性計畫。其中有些計畫已經問世，有些才剛剛在實驗室中誕生，但是它們都證明了創新是解決現今問題的萬靈丹。

　　能 源

　　太陽能板，免費！

　　不用先付錢就能在家裡屋頂裝設太陽能板。

　　撰文／敏斯(Christopher Mims)

　　阻擋太陽能發展的最大障礙是錢。如果要在屋頂安裝足以供應整棟大樓所需電力的太陽能板，即使有美國聯邦與州政府的補助，所需的成本仍相當於未來7~10年的電費。但現在有一項創新的融資計畫，為想降低家中碳排放量並減少電費支出的屋主提供另一種選擇：就是免費獲得太陽能板，再支付太陽能電費。

　　這種方案有點像房屋貸款，希望藉由投資來獲得穩定回收的機構和個人(通常是銀行或地方公債持有人)集資購買太陽能板，供屋主直接或間接購買自家屋頂上的太陽能板產生的電力，每度電的平均電費比電力公司低。如此既可保障投資人的資金(最新一代太陽能板技術可穩定發電多年)，屋主也可減少每月的電費，碳排放量大幅降低所帶來的滿足感更不在話下。“太陽城市”公司共同創辦人李夫說：“這可說是一項史無前例的方案，參與者不需要先付款就能使用太陽能，而且從開始使用的第一天就能省錢。”

　　在採行這項策略的家用太陽能板安裝廠商中，太陽城市公司是規模最大的一家，成立於2006年，創辦人兩兄弟是美國矽谷的創業家，運作模式為出租太陽能板給屋主，但免費提供電力。在這種模式下，消費者必須支付的費用除了太陽城市公司的月租費，還有大幅降低的傳統電費，因為沒有太陽時，消費者仍須使用電力...詳全文]]>  星雲是塵埃和氣體組成，數千或數十億年後，可能煙消雲散，或聚集成如太陽般的恆星。恆星死亡前，噴發出的物質也有機會再聚集成另一團星雲，繼續孕育下一代恆星，形成生生不息的「輪迴」。

　　審稿／中央大學天文研究所教授　陳文屏

　　拿著望遠鏡對準晴朗的夜空，除了星星，還會發現一些不會散去的星際雲氣。1920 年代之前，天文學家把這些雲霧狀的天體統稱為“星雲”，而隨著天文望遠鏡的解析度提高，才知道這些像雲一般的天體其實有星雲、星團及星系之分。“星系”是上億顆恆星及眾多雲氣共同組成的大集合體；“星團”是數十顆以上的恆星聚集在同一區域，為組成星系的成員之一；而現在定義的“星雲”是指星系中，因重力而聚集的塵埃及氣體。星雲的組成主要是氫，其餘還有氦、氮、氧、碳等元素，其所含物質的質量可達太陽的數百萬倍之多，涵蓋範圍往往有數十至數百光年之大。

　　各種絢麗的雲氣

　　依照外觀的不同，星雲分成發射星雲、反射星雲和黑暗星雲。“發射星雲”是組成的氣體被鄰近恆星放出的紫外光、X 射線等高能射線照射，激發出光子，若被激發的是氫原子，便放出紅光，氧原子則為綠光。位在獵戶座的火鳥星雲就因為大量氫原子被激發而呈現紅色。

　　“反射星雲”是反射鄰近恆星的光，通常呈藍色，因為藍光波長短，散射角度較大，容易被散射而進入我們眼中，這和天空為什麼是藍色的道理相同。位在金牛座方向的昴宿星團(又稱七姐妺星團)周圍的藍色雲氣，就是反射星雲。

　　“黑暗星雲”既不發光也不反射光線，是一團密度高、足以擋住後方發光星體光芒的星雲。中央大學天文研究所教授陳文屏表示，在星際間一立方公分的體積裡，平均只有一個分子或原子，但在黑暗星雲中則有上萬個分子、原子和離子。由於密度高，紫外光、X射線均無法穿透，因此黑暗星雲中心維持在非常低溫的狀態，溫度大約 10K(-263℃)左右。這類星雲的存在，可以透過星雲背後的恆星或明亮的星雲部份被遮住而顯現出來，像著名的馬頭星雲即在發射星雲襯托下，呈現出馬頭形狀。

　　星雲的重生與輪迴

　　不...詳全文]]>