2017諾貝爾物理獎的「重力波探測」:我知道重力,但什麼是重力波?

我們想讓你知道的是
2017年諾貝爾物理獎,一半授與萊納・魏斯,另一半平分授與基普・索恩以及巴里・巴里什,以表彰他們預測愛因斯坦的最後預言——時空漣漪,重力波(gravitational wave)——及建立其探測器。
文:余海峯博士(物理雙月刊副總編)

2017年諾貝爾物理獎,一半授與萊納・魏斯(Rainer Weiss),另一半平分授與基普・索恩(Kip S. Thorne)以及巴里・巴里什(Barry C. Barish),以表彰他們預測愛因斯坦的最後預言——時空漣漪,重力波(gravitational wave)——及建立其探測器——位於美國的激光干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO)及位於歐洲的處女座干涉儀(VIRGO Interferometer)——的貢獻。

長久以來,人類只能以一種方法探索宇宙:光。遙遠星光越過百億年時空,進入我們的眼睛,帶給人類無窮的物理資訊。隨著科技進步,望遠鏡越來越精良,人類看得越來越遠。然而,宇宙中有一道由光構成的牆壁,就在宇宙誕生的38萬年後,光在此前被高溫離子散射,光線無法穿越。另外,當兩個黑洞互相環繞,它們會越繞越接近,最終碰撞在一起結合為一,此過程中沒有任何光線會發射出來。因此,若只靠觀察光線,我們永達無法得知宇宙初期以及黑洞旁邊究竟發生了什麼事。
愛因斯坦在1915年發表的廣義相對論(general relativity)取代了牛頓萬有引力定律。廣義相對論之中,萬有引力,即重力,不再被描述為一種力。廣義相對論指出,質量和能量會令時空扭曲,而彎曲了的時空又會改變物質的軌跡。重力,原來是物體在四維時空凹陷的位置「墜落」的錯覺。
當兩個質量非常大的天體,例如黑洞(black hole),它們互相環繞之時,會不斷大幅度地改變時空彎曲的狀態。時空會被扭成漣漪狀,能量會經由這時空漣漪向外傳遞。這種時空中的漣漪,就是我們稱為重力波的效應。因此,兩個天體的能量就會不斷流失,導致它們越來越互相靠近,最後相撞。
天文學家早就觀察到宇宙中某些成對的中子星(neutron star,密度非常高的天體)會互相越繞越近,其軌道衰減速率與廣義相對論預言的重力波輻射非常吻合,是為重力波的間接觀測證據。
2015年9月14日,人類科學踏出了歷史性的一大步,LIGO直接測量到廣義相對論最後一個未證實的預言:重力波。這個發現,就如同人類演化以來首次生火同樣重要。重力波與光線一樣以光速前進,並能夠以極小的衰減率穿過物質的阻隔持續行進。相反,光線在穿越物質時會被散射或者吸收。所以,天文學家期待重力波能夠幫助我們看穿早期宇宙高溫之牆、告訴我們不發光的黑洞周圍發生了什麼有趣的事情,當然還有其他更多等著我們去發掘、探索的東西。
直接探測到重力波,開啟了一個全新的科學領域——重力波天文學。誰知道,大自然在宇宙中放置了些什麼有趣的東西,一些人類想也未想過的物理過程,等著我們用重力波去看一看?
責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航
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上廁所這樣的日常小事,其實是真正的人生大事—Panasonic溫水洗淨便座,呵護男性下半身的幸福

我們想讓你知道的是
說到男性如廁的問題,其實還真不少,像是便秘、擦拭不乾淨、甚至碰瓷等衛生問題,讓不少男性為之困擾。這次就讓我們透過醫師的角度來看看,面對這樣的問題可以如何解決?
根據世界廁所組織(World Toilet Organization,WTO)的統計,人一生大概要花三年的時間坐在馬桶上,而每一次上廁所時的體驗和品質,更是很大程度地影響了我們的情緒和身體健康狀況。
男性如廁的三大問題,你中了幾個?
對大部分的現代男性來說,好好上廁所幾乎算得上是種挑戰。舉例來說,便秘和痔瘡這兩大國人常見的問題,來自於作息不正常、缺乏運動、焦慮、飲食失調等生活習慣。但這些生活習慣,同時也是每天趕著通勤、開會,時常熬夜加班的男性們,必不可免的工作樣貌。在日積月累之下,便秘和痔瘡的困擾,常常就這樣默默地出現,想上不敢上,或者想上又上不出來,讓如廁成為生活中隱性的壓力來源。
此外,腸躁症也是一種常見的消化道問題。由於腸躁症有可能出現腹瀉的情況,也往往讓人擔心自己擦不乾淨、污物沾染到手上,留下令人不舒服的異味,成為許多男性的困擾。但是,如果因此以大量衛生紙反覆擦拭,除了留下垃圾,造成環境負擔之外,更有可能傷害脆弱的肛門肌膚,紅腫、破皮,甚至發炎、疼痛,同樣影響了生活的品質,造成心理壓力。
除了排便,男性排尿的問題也不少,例如近年來引起不小討論迴響的議題——男性尿尿,站著好還是坐著好?站姿的支持者認為,坐下的時候生殖器容易撞到馬桶圈,感覺很不乾淨,也不舒服;但是站著尿尿所造成的大量噴濺,不只沾染馬桶圈,甚至周遭的地板也要遭殃,最終需要花費更多心力去維持廁所的清潔與衛生,有些時候還因此造成家中成員的爭執。而且噴濺出來的尿液,也是細菌繁殖的最佳環境,如果不小心摸到加上抵抗力差,可能就會讓表皮有傷口的地方感染,實在令人頭痛。

好好上廁所不難,靠這招就夠
要改善這些男性如廁的問題,家醫科洪暐傑醫師認為,溫水便座是個好方法!以痔瘡為例,在臨床上的治療方法之一就是溫水坐浴,因為溫水可以很好地促進肛門口血液循環、減輕壓力,讓脫出的內痔回縮。而在如廁後,利用溫水便座來沖洗肛門,就如同溫水按摩般,一方面改善肛門附近的血液循環,同時減緩便秘、痔瘡帶來的問題。
至於如廁後的清潔,洪醫師則有「衛生紙乾擦不如濕紙巾擦,濕紙巾擦又不如使用溫水便座清洗」的建議。因為溫水沖洗,一來可以避免衛生紙反覆摩擦肛門所造成的傷害,二來也不怕糞便沾染到手,更不會造成後續環境衛生問題,一個動作就能擺脫令人不適的擦拭問題,真是要幫溫水便座拍拍手。
那麼男性尿尿是站著好還是坐著好?洪醫師建議道:「坐著尿尿除了避免尿液噴濺之外,其實好處很多,比方男性尿尿的時候,容易因為血壓改變而出現頭暈的狀況,站著很有可能因為頭暈而跌倒,但坐著的風險就相對低了許多。」但如果已經很習慣採取站姿,又不想因為尿液噴濺而造成家中成員困擾的男性,可以考慮裝設能在馬桶中生成泡沫的溫水便座。除了利用泡沫破壞水的表面張力之外,泡沫也能直接擋住反彈濺起的尿液,大幅阻止噴濺的情況。尿液不再噴得到處都是,廁所就可以更長時間的維持乾淨、衛生的狀態,同住的家人使用起廁所也更愉快。

在潔淨的溫水中,找回如廁的幸福感
Panasonic溫水洗淨便座,是解決男性如廁問題的專家,更是一家人廁所的守護者。360度噴灑泡沫所形成防護圈,包覆了馬桶內壁,能夠阻隔髒污、減少附著,讓尿尿的噴濺問題成為過去式,打掃起來更輕鬆。
既然說到打掃清潔,就不能不提到Panasonic貼心設計的一體式無縫不鏽鋼噴嘴,在使用者「著座後」、「使用前」,「使用後」等三個階段,都會自動進行清潔,從根部到前端徹底除污,強效抑菌高達99%;再加上與肌膚接觸的便座表面採用Ag+銀離子抗菌,符合日本SIAA嚴格的抗菌標準,即使是多人共用也很安心。

在使用者體驗上,Panasonic溫水洗淨便座採用先進的日本瞬熱技術,以快速節能省電的方式、提供不間斷的溫水,更設計了高達25種的洗淨模式,從水溫、水速、出水方式等,都能依照個人喜好調整,讓那些因為痔瘡、便秘或者腹瀉所帶來的疼痛、壓力,在自己喜好的溫水水流沖洗之下獲得改善,得到療癒的感受。

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