靜止時空

在許多小說、漫畫、卡通中,出現過的—時間靜止或類似的裝置,曾在每個人心中,擁有無限的幻想,在我的心中,也曾經擁有那麼一點奢望,想要控制時空。
時空?為什麼「靜止時間」與「靜止時空」總是同時出現?
此文醞釀了許久,但基於依據背景十分冷門而遲遲沒有發表,不過我還是決定分享出來,希望可以激發出其他想法。
這是來自一本書的靈感,雖然只是一小部份的概念,還是十分的重要。
反空間論-蕭瑞麟著,白象出版社。

在前文「時間點線面」與「宇宙三次方理論」中已經出現過類似的想法,在這裡為了表達完整,必須重新定義與解釋:
1.以最簡單的方式來解釋,各位可以想像,空間是個三維座標系統,而這個龐大的座標系統,在一個一維的時間軸上不斷向前(未來)移動,這是最簡單的形容方式,僅供參考。

2.正確的解釋,則是沒有時間此一東西,純粹是「空間的變化」,沒錯,人們為了表達空間的變化,而創造出「時間」這個詞,並不是為「時間」命名。
舉例來說,速度是位置的變化量,對應到的是時間,因此是x/t,即為位移/時間,而位移又等於位置的變化。若要以類似說法表示,則可以說成時間是空間的變化,但空間的變化暫時無法表示,因此僅出現了時間這個單位。
空間在流動,可以參考「反空間論」中的說法:空間的流失與增加,造成了時間與能量(能量部分暫不討論)。
因此,沒錯,簡單來說,時間僅是空間在變化而產生的。

這時候,相信各位很好理解,為什麼「時間」與「時空」總是並存著出現的了。
可以猜想,我是要依據這個理論,來解釋如何暫停時空。
對,非常簡單,白話來說,只要將空間的變化停止,時間理論上,理所當然的是停止了。

讓我們想像一下,如果你可以看到一個空間,完整而獨立不受任何其他因素干擾的空間,而你可以注視它、觀察它的變化,那你便可以清楚看到空間再改變,時間正在向前移動。
這時候,如果他停止了變化,你看起來是不是就像時間靜止了呢?

沒錯,停止時間的理論就是藉由這個想像產生的,接下來是證明:
根據「時間的變化是空間的變化」,可以得到「時間的停止便是空間的停滯」,
因此「空間不變即為時間不動」→「只要使空間完全不動,便是使時間停止」。

x表示空間的變化,t1、t2為時間點
=>│t2-t1│=△x (時間差等於空間變化的變化量)
if x=0 (空間無變化)
→△x=0 (空間變化的變化量等於零)
=>│t2-t1│=0
=>t1=t2 (時間點不變(靜止),得證)。

在這個理論下,我想像出最簡單最原始的時間停止的模型,便是讓所有能量消失,這邊不探討達到的可能性,純粹理論部分:
將某空間中能量完全去掉,包括:oK,無動能,無位能,無帶電量,無磁場…等等。
則完全沒有能量足以使空間產生變化,那麼,時間便停止了。
當然,這個方法還是有缺陷不足之處,我是指去掉能量停止時間的方法,這邊就暫且不提。

本文僅為純理論,請不要用現實生活中總總達到的可能性與因素來批判或驗證,理論部分歡迎大家提出看法,而如何讓它成真,又是另一回事了…

—20100831補充
在維基百科的「時空」內看到一段話:「空間是存在的必然形式。 時間是存在的表現形式。 空間+時間=運動」。
與本文相呼應,也就是空間去掉了時間就沒有運動,相對來想,空間去掉了運動也沒有了時間(或是說時間沒了意義)。

意義與定義之定義與意義

延續上篇「無意義本身有意義」,此篇目的為討論意義本身之定義以及意義之意義

定義部分:
「意義」的定義:解釋、意思。
「解釋」的定義:解說或註解文字、對事理的分析說明(與意義較不相關)。
「意思」的定義:意旨(偏向文學上概念)、思想(偏向哲學上概念)、理念(在此解釋不恰當)、敬意(不恰當)、趣味(不恰當)、意義(與意思相同 不予採用)
因此「意義」的定義大約為:解說文字(詞)、近似文學上的意旨、近似哲學上的思想。
「定義」的定義:對於事物所設立的正確解釋或規以肯定的界說。

定義部份到此結束,當然也可以提出「事物」、「設立」、「解釋」、「肯定」等等定義,但這與本文之意義不合在此不予討論。

無意義本身之意義在前文「無意義本身有意義已討論過,意義本身之定義也在定義部分加以解釋清楚,則意義之意義也可以定義之意義來解釋。

附帶概念性一提:在討論定義的部分時眾人皆只能約略的語詞加以解釋,難免會有些許偏差是無法趨近完美的,因最能完美解釋原詞之定義之詞即為原詞本身,在便是原詞存在之意義。
此概念在「所有名詞皆為代名詞」一文中已有類似的解釋,只為加以延伸更平易近人。

胰島素與睡眠對記憶之影響實驗探討

前言
        此篇是富有實驗精神並含有少量價值之紀錄性學術文章,旨在分析「飯前」、「飯後」、「睡前」對於記憶力之影響,建議首次觀看者直接跳至文末之「實驗結論之結論」,內文敘述複雜且白話,若對結論之由來有興趣請繼續觀賞內文,謝謝。
摘要與動機
目前新興研究證實胰島素對記憶力有幫助,有望用於治療阿茲海默症,但相關的研究仍非常少皆處於起步階段,是否對人體的記憶有有效幫助仍不可確定,因此本人決定利用被單字的同時實驗是否胰島素對記憶力真有幫助。且睡前記憶一向被強調為是最有效的學習方式,是否有實驗證實也無從得知,因此我設計了這個實驗,希望可以得到有效的結論。
實驗設計
將部分單字分成三等分,每日於晚餐前(19:00),晚餐後(20:00),睡前(21:00)30分鐘,記憶的方式則是將英文單字寫在單字卡上,背面寫上中文。因許多因素無法取得大量吸入用胰島素,因此用飯前代表較少量的胰島素,飯後代表較大量的胰島素,且每個時段開始背單字前皆先記錄血糖濃度,並持續至完全背完所有單字為止。
實驗過程
為了讓背單字較有效率,我使用個人較常採用的不斷複習的方式,簡單說明如下,因單字寫在單字卡上,三疊同樣高度基本上表示三等分同樣分量的單字,且事先已完整打亂,且內容皆為確定尚未背過且不熟悉的單字,單字程度大約是高中七千單字依難度分六級制的第六級。
完整背完所花時間分上下半部,上半部首日為將第一疊全部完整背過,對照後面的中文,已背起來的留在原來那一疊,未背起來的放到下一疊。第二日將前一天未背起來的繼續全數背過一遍,依照相同方法再分為兩疊,持續10天分成12(因時間因素,第10天連續重複3天份),進入下半部分。下半部分首日先將12疊兩兩合成一疊變為6疊,第一天將6疊全部背過一次,已背起來的放到上一疊(較前面的),未背熟的放到後一疊,相當於重整全部6疊。第二天依相同方法處理,但因第一疊皆為較熟的單字故忽略,第三天忽略第二疊以前,第四天忽略第三疊以前,而後第五天又改為忽略第二疊以前,類推,看圖較能了解。
實驗結果與解釋
血糖變化較為浮動,但多數皆在平均值正負兩個標準差之內,且忽略會影響數據判讀,故採原數據使用。如圖

因平均值仍符合飯後>睡前>飯前,故對應成胰島素應有一定的準確性及參考價值。

Start」、「Final」表示開始、結束時的總單字量,「Start 2」表示下半部開始且將531日的12疊合成6疊。614日至73日間仍有記憶然頻率較高且不規則故忽略數據,73日為記憶完成之數據,僅剩餘兩疊,第二疊表是較晚背熟之單字。縱軸表單字量(相當於每一疊的高度),右側數字表示第幾疊。
10’’’則表示8’’’9’’’10’’’之總和,因飯前無9’’’10’’’,且數量皆不多,為方面統計與分析累加計算。

實驗結論
一、因數據及實驗進行的方式較複雜,個人認為沒有完全正確的解釋方式,故以下以不同觀點解釋以上實驗結果。
1.     單看最後一疊如10’’’:飯前明顯最好。
2.     以任意位置分割為已背或未背:飯前效果最好。
3.     討論每日記憶量: 如上圖,飯前效果最佳。
4.     討論每日記憶量之穩定度:如上同,飯前最佳。
5.     單看記憶完成之數據(7/3):飯前等同於飯後最佳。
二、總結論為飯前效果最好。
三、理論解釋:
極有可能為正增強所產生之效果,而造成此增強作用之來源便為食物。換句話說,背完單字後的進食鼓勵了背單字的行為,或無形中增加了心理上對單字的吸收度。然此種結果無法由生理上解釋。
此結果亦不可解釋為胰島素對記憶毫無幫助,而應解釋為正增強之效果遠大於胰島素所產生之效果,而這有可能起因於胰島素量不足或個人因素等。
而睡前之記憶效果雖幾乎為最差,但亦不能解釋為睡前記憶是不明智的選擇。
個人認為此實驗非常不完善,沒有完善的對照組及大量數據,個人心態對於實驗結果影響會特別的大,且解釋方式過多,因此僅供參考。
實驗結論之結論
主觀來說,記憶效果飯前>飯後>睡前,僅供參考。
文獻、參考與感謝
感謝 提供正增強之靈感來源
增強 維基百科 
大腦也會得糖尿病? – 科學人
 

後記
此次實驗並不是很成功,但結果確實出乎一開始意料且差異頗為明顯,而此文中之數據分析則異常的複雜,約花費八小時整理、計算與轉換成表格。且由結果推至結論花費許多時間,雖然結論能簡單從圖中得知,但仍有許多不同的切入方式,所幸各種切入方是所得之結論十分統一。
期待有下次機會讓我設計更完整的實驗,也歡迎各位提供類似資訊或親身體驗。

—20140417 

糖吃太多會變笨?

小朋友可不可以吃糖?糖吃太多會不會變笨?大人也會嗎?

西方的典型垃圾食物會不會讓人越吃越笨呢?為了解答這個問題,UCLA 的科學家讓老鼠喝高果糖水、然後吃缺乏 omega-3 脂肪酸的食物,結果發現,老鼠在迷宮表現上明顯變差。

但是,為什麼喝糖水會變笨呢?

因為喝了太多高果糖水後,身體必須分泌大量胰島素來把葡萄糖運送至肝臟、脂肪和肌肉細胞中。在長期喝高果糖水的情況下,身體中胰島素可能就會長期過量,並出現胰島素抵抗現象 (也就是說,細胞對胰島素不再敏感啦!就跟吸毒最後得越吸越多才有感覺一樣)。

而好死不死,胰島素剛好跟學習與記憶也有關係。(胰島素和記憶的關聯是最近才找到的。例如,在記憶力退化的阿茲海默症病人腦中,胰島素和受體數量都比正常人少很多。而且,一般人在吸入胰島素後,記憶能力也會馬上增強!)-— 咦!那以後考試前不用抱佛腳了,改吸胰島素?(誤)

總而言之,就是糖吃太多會導致身體出現胰島素抵抗現象,而當海馬迴(腦中與記憶有關的區域)中的細胞也產生胰島素抵抗現象時,就無法再正常學習記憶,下場就是變笨。

唯一的一絲希望是,在飲食中補充 omega-3 脂肪酸,可以稍微補救喝太多糖水所造成的傷害(但無法完全彌補)。所以,還是別給小朋友吃太多甜食,尤其是用高果糖漿調味的垃圾甜食,若小朋友硬要吃,記得補充 omega-3 (如魚油和堅果)喔!

註一:Agrawal R, Gomez-Pinilla F. (2012). ‘Metabolic syndrome’ in the brain: deficiency in omega-3 fatty acid exacerbates dysfunctions in insulin receptor signalling and cognition. J Physiol. 590(Pt 10): 2485-99.

註二:Benedict C, Hallschmid M, Hatke A, Schultes B, Fehm HL, Born J, Kern W. (November 2004). “Intranasal insulin improves memory in humans”. Psychoneuroendocrinology 29 (10): 1326–34.

from 謝伯讓的腦科學世界

澳洲蜚蠊之體驗低氣壓實驗

澳洲蜚蠊,學名:Periplaneta australasiae,蜚蠊科。

摘要與動機:無意間在網路上看到虐待蟑螂的酷刑,如「蟑螂酷刑30大法 – 深藍論壇」,其中提到針筒法:
「●針筒法
把蟑螂敲昏以後塞到針筒裡面
然後慢慢的壓下去(先不要壓死他唷^^)
然後把針頭堵住
接著慢慢的往上拉……拉……..拉………(對氣壓有概念的應該知道會發生什麼事吧一v一) 」
稍微搜尋一下後沒有找到有人做過類似的實驗,且因緣際會遇到一隻蟑螂,於是順手買了針筒來做這個實驗。

實驗描述與介紹:將活蟑螂放進針筒後壓至最小體積,保持蟑螂不死,用修剪過的橡皮擦堵住洞口後再用保麗龍膠封口後靜置,固定住針筒後往外拉開活塞使體積擴大,根據波以耳定律氣壓與體積會呈反比變化。
且事先已經過相同封口方法做測試,拉開針筒至最大體積後保持一段時間放開仍可回復至原體積,證明是幾乎完全密封。
根據計算,拉至最大體積時的氣壓約為1/6 atm=0.167 atm。

實驗影片:

實驗結果與感想:到最後蟑螂仍然沒有死,只是活動力減低了,且查資料後發現網路上宣稱蟑螂可在真空中存活30分鐘,請參照「蟑螂為何叫小強呢? – 百度百科」。
於是我最後把它壓死了,擠出來的液體大約有2~3ml。

參考書籍:昆蟲圖鑑,遠流出版社,張永仁、朱耀沂,1998年初版。

-20130815,修正澳洲蟑螂」應為澳洲蜚蠊 」。

內輪差面積計算與證明

由於此文包含大量數學式,有部分內容無法上載只能改以截圖方式,解析度不高,若有興趣仔細觀賞者請下載完整PDF檔(852KB)(請點此)
前言:首先,我認為這是一個很有趣、並相當有難度的題目,對於自身喜歡挑戰數學或物理題目的讀者這是很適合深入研究的一個生活問題,建議各位可以自己先動手算算看,再參考本人的解法,若是先看過解法後在思考會容易的許多,而本題的困難度多數來自於思考、概念部分是比較值得挑戰的。適合高中以上。
雖說這道題目是在我腦海中出現的,但搜尋後網路上也是有人討論過這個部分,但大多數都是將問題簡化過後再作討論,甚至有論文根本計算錯誤,這在文末會加以探討。

問題
請求出大車轉彎所造成之內輪差危險區域面積,如下圖一紅色部分。

可能的考題
大型車輛如公車、聯結車等前後輪間距較長的車輛在轉彎時容易因前後輪軌跡不一致形成的內輪差危害路人安全(如下圖一所示)。假設內側前輪固定轉向角繞1/4圓作等速率圓周運動旋轉,內側後輪對地面只有平行車身之純轉動及以接觸面為軸之垂直轉動*,內側前輪則只有平行車身之純轉動,轉向後作等速度直線運動直到無限遠。試自行假設參數並逼近內輪差所造成之區域面積。

*「以接觸面為軸之垂直轉動」:示意圖如(圖二)。
(圖一) (圖二)

因為前提為假設內側前輪(以下皆省略內側)作圓周運動,因此前輪軌跡方程式十分容易處理,而關鍵在於後輪軌跡,只要求出方程式便可藉由積分得到面積。但後輪軌跡不為圓形、又因沒有固定焦點亦不為橢圓或雙曲線,經繪圖後才得知為遞迴關係且此遞迴無法求得特徵方程式。
繪圖方式敘述如下(圖三):

(圖三)

在平面座標系上以(0,R)為圓心,半徑R為迴轉半徑作1/4圓O為前輪軌跡,令(R,R)為P0為轉彎前之前輪位置,過P0作圓之切線往+y方向延長a為兩輪間距得到Q0(R,R+a)為轉彎前後輪位置。令開始轉彎後下一瞬間前輪位置P1於圓O上任一點,連線線段P1Q0並作Q1於此線段上且線段P1Q1=a得到新後輪位置Q1。
依照此方式在圓上不斷取下一瞬間之前輪位置,便可得到所有後輪位置之軌跡。此方法證明如下:

(圖四)



(圖五)



(圖六)







(圖七)

內輪差未解問題
依常理判斷在a大於R時仍可作小半徑之轉彎,但問題出在內輪差公式是利用直角三角形來作推導,在a大於R時公式失效,亦可說無法判斷轉向角。這是因為公式是利用圖四或圖七的方式假設前輪及後輪之軌跡已成一穩定之圓形來作推導,但在a大於R之情況下儘管前輪軌跡是圓形,後輪卻不是,因此必須用另外的方式來證明,目前無解。
此問題僅出在內輪差公式及前文利用圖四之證明,理論上證明結果可以引申至a大於R之情況,但在內輪差公式中則不行。但此問題並未影響到原題目之計算,因在前輪軌跡未超過1/4圓之前後輪皆不會往反向移動,因此結果不變。
目前無法模擬此種a大於R之情況,靜待高手解答,若有突破必定更新。

後記
起初我在想這個問題時不知道該用物理觀念解題或數學,思考過很久前輪驅動、後輪驅動或四輪驅動的狀況,考慮進轉彎時所受向心力及離心力力矩、角動量、摩擦力等複雜的因素,比較值得一提的是每一瞬間之移動可以先將瞬時切線速度分解成垂直車身和平行車身之速度,然後將垂直車身之速度當作以後輪為軸旋轉的切線速度,而平行速度則想像成在旋轉一小扇形後車身向前平移至前輪達原圓形軌跡。我認為這樣的方法也是可以證明的。
這道題目我花了五天,雖然不是日日夜夜都在思考和計算,但我相信「五天」這個數字是足以形容這題的難度的,如果你是看完後才自己試著解決相信都可以在三個小時內完成。但從零開始確實不是一件簡單的事。
在原題目中的描述與假設都是我自行設計的,如果你有興趣可以自行改變那些假設,相信這樣的可變性及困難度都會有所不同。
本文中除(圖一)(圖二)外皆為小畫家繪圖,因為對其他作圖軟體不熟悉所以只能用比較簡陋的示意圖,請見諒。
而經過這樣的證明與計算,這道題目仍然不是完全解決了,就如上面所描述的情況,我還是無法想像那會是怎樣的軌跡,再加上我手邊沒有機車或什麼車可以做這樣的實驗來模擬(要讓前輪作小半徑圓周運動),所以這確實是個暫時無解的問題,如果看到這裡你有什麼想法都歡迎提出來。我目前有試過多套物理模擬軟體,但我還是不知道要怎麼輸入這樣前後輪的關係去模擬,此題待解。

參考文獻與批評
1. 交通部海報(圖一)
2. 輪胎側面圖(圖二)
3. 交通安全 – 內輪差
4. 內輪差 – 百度百科
5. 圖解內輪差與外輪差
6. 小朋友的內輪差
7. 連仁宗車輛的轉向原理與穩定性
9. 理工生學開車
10. 公車規格圖
11. 信義路路寬規格

在「小朋友的內輪差」一文中便是以同心圓的方式取的內輪差,結果與我的相同,據此文所說這是一提大陸的高中數學應用競賽的題目:内轮差是车辆转弯时前内轮的转弯半径与后内轮的转弯半径之差。车辆转弯时,前轮转向,前、 后轮的运动轨迹不重合,后轮轨迹会向所转方向的内侧偏移,产生内轮差,车辆的前后轴距越长,偏移量越大,即内轮差越大。行车中如果只注意前轮能够通过而忘 记内轮差,就可能造成后轮驶出路面或与其他物体碰撞的事故。右图中可见一辆货车右转弯时,前、后轮内轮的轨迹。如果汽车的前后轴距为5米,右转弯时前轮的转向角为30度,求右前轮和右后轮的内轮差,并依此对站在马路拐弯处的行人提出安全建议。前文的題目便是參考此題修改而成,這道題目比較簡單因為只要求取內輪差,這以三角函數便能解決,不過仍須足夠的物理概念。

An Academic Geek