《物質之輕》:跟其他作用力相比,重力相當微弱

《物質之輕》:跟其他作用力相比,重力相當微弱
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我們想讓你知道的是

如果你剛剛才掙扎著要從床上起身,或者你在經歷過漫長的一天後,才剛滿懷感激地帶著一本好書倒在安樂椅上,你可能會很難接受重力很微弱的事實。然而,在基礎層級上,重力確實相當微弱。荒唐的微弱。

文:法蘭克.維爾澤克

重力微弱嗎?是,實務上是

在公平的比較下,和其他基礎作用力比起來,重力在基本粒子之間的作用微弱得荒唐。

如果你剛剛才掙扎著要從床上起身,或者你在經歷過漫長的一天後,才剛滿懷感激地帶著一本好書倒在安樂椅上,你可能會很難接受重力很微弱的事實。然而,在基礎層級上,重力確實相當微弱。荒唐的微弱。

這裡有一些對比。

原子是透過電作用力維持的,帶正電的原子核和帶負電的電子之間有著電吸引力。想像我們可以把電作用力關掉,但是重力吸引力還在。重力可以把核子和電子維持得多緊密?猜猜看,一個以重力束縛的原子會有多大?跳蚤那麼大?不對。老鼠那麼大?也不對。摩天大樓?還是不對,再猜猜。地球?還差得遠呢。告訴你吧,以重力維持的原子大小會是可見宇宙半徑的100倍。

太陽造成的光線偏轉是鼎鼎有名的一種重力效應。英國遠征隊在1919年進行的相關觀測,是廣義相對論的一次勝利,也讓愛因斯坦一舉成為世界名人。整個太陽對附近的光子施加作用,可以偏轉其路徑達1.75弧秒,約略是1度的0.05%。現在,我們和強作用力對膠子的作用比較,幾個夸克就偏轉了膠子的直線路徑,其程度之劇,使得膠子可以在質子的半徑範圍內完全掉轉過頭,而且就這樣待在裡頭。

我們還可以做一個數字上的比較。因為電作用力和重力隨距離衰減的方式是一樣的(也就是呈平方反比),我們在任何距離都會得到同樣的比例。讓我們比較在一個質子和電子之間的電作用力和重力,電作用力大約比重力強10, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000倍,以科學計數法來寫,就是1040倍(你知道科學家為什麼偏好使用科學計數法了吧)。「吹牛!」吹毛求疵的批評者會說:「質子是複雜的物體,你應該比較在基本的基礎物體之間的作用力。」好吧,你這聰明的傢伙,但這麼做只會讓情況更糟!如果我們比較在兩個電子之間的兩種作用力,我們會得到一個甚至更大的數字,大約是1043,這是因為電子的質量比質子小,但是電荷強度是一樣的。

當你從床上起身,就是在使用昨天晚餐產生的化學能的其中一小部分,克服整個地球的重力拉力。任何嘗試藉由對抗重力來燃燒卡路里(舉重、做健美體操)的人都能證明,重力並沒有太投入這場對抗。一小點卡路里就可以用上非常久。

我再給你一個能說明重力有多微弱的測度。電磁輻射身負現代天文學的重責大任,從無線電碟形天線、光學望遠鏡,到X光衛星,都跟電磁輻射有關。電磁輻射同時也承擔現代通訊科技的重責大任,從傳統無線電、衛星(微波碟形天線),到光纖,也全都仰賴電磁輻射。相反地,儘管我們歷經英勇奮鬥,卻仍然從沒能偵測到重力輻射。

重力是主宰天文學的作用力,但這是因為其他作用力沒有出場。雖然別的作用力強大太多了,不過有吸引力也有斥力。正常來說,物質會達到精確的平衡,作用力互相抵消。電作用力暫時的不平衡(小小的那種)會導致雷雨;強作用力小小的暫時不平衡,則會引發核爆。大規模的平衡崩毀並不持久。然而,重力永遠只有吸引力。雖然重力在各別基本粒子的等級相當微弱,但會毫不留情地一直累加。溫柔的作用力有福了!因為它們必承受宇宙。

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書籍介紹

《物質之輕:諾貝爾物理學獎得主的質量起源之旅》,貓頭鷹出版社出版
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作者:法蘭克.維爾澤克
譯者:柯明憲

在21世紀,粒子物理學家一直期望一位新的達爾文來解釋粒子的起源……本書並不是達爾文的《物種起源》再現,而是比較像《小獵犬號航海記》,是一趟探索之旅的大眾化記述,描寫沿途地景以及新發現、尚待解釋的生物——數學物理學家戴森。

「如果有一天世界毀滅了,只能留下一句話給後世的倖存者,我想應該會是原子假說裡的這句話:『所有物質都是由原子組成。』」——核子物理學家理查.費曼。

費曼的這句話很美,可惜的是,他是錯的。至少在現在的科學家眼裡是錯的。從科學革命以來,科學家開始重新建構我們對這個世界的認知,而其中最基本、最重要,卻也最難以理解的,卻是這樣簡單的一個問題:「物質是什麼?」

牛頓在設計他的三大運動定律時,前提是所有物質的質量皆為守恆。然而,科學家們對質量的的定義與來源,卻一直沒有定論。重力和電力是怎麼產生的?甚至,質量真的是守恆的嗎?

在本書中,2014年諾貝爾物理學獎得主維爾澤克帶領讀者跟隨物理學家的腳步,探索物質的起源,了解世界的組織架構。

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Photo Credit:貓頭鷹出版社

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航


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僅僅是改變對待衣物的方式,就能為地球永續盡一份心力:伊萊克斯 x Rave Review

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我們想讓你知道的是

「如果每個人都做出小小的改變,打破他們的習慣,我們每個人都可以減少紡織品對環境的影響。透過降低清洗溫度、用洗衣精取代洗衣粉等等,每台洗衣機每年可減少約50 公斤的二氧化碳排放量。如果有數百萬消費者都這麼做,就可能會帶來巨大的改變。」

網路搜尋「阿塔卡馬(Atacama)沙漠」,你會先看到這裡是世界上的最乾燥的地方,有驚人的落日美景,也有前衛的藝術作品。但是可能還沒有什麼人在談論的是,位在南美洲智利的這個沙漠,也是廢棄衣物的巨大墳場。

廢棄衣物的傷害,比你想像的還多

美國紡織品回收委員會(Council for Textile Recycling)曾經提出報告,指出自1999年開始,垃圾中的紡織品比例就不斷增加。到了2009年,已經比十年前高出40%左右。2015年,美國產出了約1135萬噸的紡織品垃圾,平均每人丟棄37公斤。台灣則有大約7萬2千噸的舊衣變成垃圾,換算下來約2億3千多萬件,平均每人丟了10件。

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伊萊克斯
 

人們可能以為,大部分廢棄的衣服都可以重複使用和回收,但事實並非如此。我們所丟棄的廢棄紡織品,只有 1% 被回收製成新衣服,將近 73% 則會進入垃圾場,無論是焚化或掩埋這些紡織品,都會為環境帶來更多的傷害和污染。例如2016年,國際期刊《科學報告》(Scientific Reports)指出,在深海中發現了長度五公釐以內的塑膠微粒,分析結果顯示,這些塑膠微粒都來自於合成纖維衣物,包含聚酯纖維、尼龍和壓克力纖維等。另外根據聯合國歐洲經濟委員會調查顯示,每年約有5.9萬噸的廢棄衣物被輾轉運送到智利,而其中的3.9萬噸,是直接被棄置於阿塔卡馬沙漠。龐大數量的廢棄舊衣,不只讓沙漠看起來如同垃圾場,也代表著大量的水資源浪費、碳排放增加,而衣物中的化學品,也讓它們跟塑膠一樣難以分解而且帶有毒性。

伊萊克斯注意到這個廢棄紡織品所帶來的大問題。身為精品家電領導品牌,尤其在護衣家電更是擁有多年的技術創新與研發經驗。秉持著對環境永續的責任感與能力,伊萊克斯展開了行動。

時尚,不需要犧牲環境

Josephine Bergqvist和Livia Schück是兩位來自瑞典的女性時裝設計師,在2017年,他們一起成立了時裝品牌Rave Review,希望將環計永續發展的概念,應用於時裝設計之中。在他們的作品裡,可以看到大量的拼接、複合等形式,各種花樣、色彩和輪廓,不按牌理出牌卻又恰到好處的彼此呼應,這正是因為Rave Review堅持使用廢棄紡織品作為原料製作服裝。除了舊衣之外,不管是窗簾、沙發、棉被還是毛毯,都可以變成他們創作的材料,成為具備高級訂製服裝之質感,與環境永續精神的設計作品,完美詮釋了時尚也可以很環保的精神。Rave Review 現在已成為引領國際潮流,和再生永續並行的指標性品牌。他們的作品屢獲獎項,也曾登上《Vogue》、GucciFest 等重要時尚雜誌,美國時尚名媛Kylie Jenner ,和長期關注社會議題的國際影星Emma Watson ,都曾穿著Rave Review的服裝亮相。

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伊萊克斯
 

伊萊克斯為了證明舊衣服仍然有價值,並且啟發人們延長衣物使用壽命的想法,特別邀請 Rave Review,利用被廢棄在阿塔卡馬沙漠中的各種服裝進行改造,推出了風格強烈的系列作品。在向世界展示這些廢棄衣物對環境造成的影響,同時也點出了下一個世代的時尚新觀念——「衣物養護」。設計師Livia Schück 在受訪時便很明確的表示:「我們相信,未來的時尚,必然與現在不同。無論用什麼方式,我們都得開始改變。在時尚這一面向,好好的保養我們已有的物品,可能是最切實、最簡單的方法。」

衣物壽命加倍,環境影響減半

「伊萊克斯擬定了一項長程計畫,目標是希望能夠顯著減少人類活動對氣候的影響。尤其在衣物這一塊,作為服裝的護理專家,我們透過研發更先進的洗衣技術,讓消費者已有的衣服更耐用,並減少每一次清洗時,在水和能源上的消耗。」伊萊克斯照護體驗開發總監(Care Experience Development Director)Elisa Stabon 說道。伊萊克斯的目標,是在 2030 年時,可以使衣服的使用壽命增加一倍,並且將對環境影響減半。

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伊萊克斯
 

長期以來,伊萊克斯始終致力於透過更先進的洗衣和烘衣設備,做到節約用水並提高能源效率。 在2020 年底,伊萊克斯的努力受到了全球非營利組織原碳揭露計畫( CDP) 的認可,為全球前5%積極應對氣候變化的企業領袖。展望未來,伊萊克斯希望能夠透過新技術的研發、洗滌觀念的傳達,來鼓勵消費者在每一次洗滌衣物的時候,都能做出對地球更好的選擇。例如伊萊克斯洗衣機中的自動劑量功能,精確投放並且優化清潔劑和柔軟劑的使用效率。再加上伊萊克斯的衣物蒸汽功能,可以讓紡織物變得柔軟、減少皺摺,進一步延長衣物使用的年限。而伊萊克斯的最新洗衣技術,提供使用者一個新的洗衣模式:在一小時內以 30 度的溫度,高效清潔衣物。同時做到降低能源消耗以及完善的衣物清潔保養,是忙碌的消費者最理想的選擇。

「如果每個人都做出小小的改變,打破他們的習慣,我們每個人都可以減少紡織品對環境的影響。透過降低清洗溫度、用洗衣精取代洗衣粉等等,每台洗衣機每年可減少約50 公斤的二氧化碳排放量。如果有數百萬消費者都這麼做,就可能會帶來巨大的改變。」伊萊克斯集團永續發展事業歐洲區副總裁Vanessa Butani 表示。

最永續的精神,就是好好照顧我們已經擁有的衣物。根據伊萊克斯的研究報告指出,僅僅只是讓衣物的使用壽命延長 9 個月,就可以將氣候影響降低 20-30%。用更簡單的方式,也能將生活得出色精彩,和伊萊克斯一起努力,願真正美好、有益的物品,都能被長長久久的珍惜與使用。

瞭解更多:https://experience.electrolux.com/breakthepattern/en

本文章內容由「伊萊克斯」提供,經關鍵評論網媒體集團廣編企劃編審。


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