從原子到宇宙

胡維平國立中正大學化學暨生物化學系

2012/9/19

101 學年度第一學期 9/19 篩選後選課人數

資工系

電機系

化工系

機械系

化暨化生系

中文系

心理系

資管系

物理系

哲學系

地環系

通訊系

外文系

生科系

法學組

財金系

傳播系

會資系

數學系

歷史系

犯防系

企管系

成教系

法制組

0

5

10

15

20

2522

19

13

97

65 5

4 43 3

2 2 2 2 2 2 2 21 1 1 1

選課人數

共 120 人

100 學年度第一學期選課人數

電機系

資工系

物理系

化工系

機械系

化暨化生系

心理系

經濟學系

生科系

歷史系

企管系

外文系

通訊系

犯防系

財法系

數學系

政治系

0

2

4

6

8

10

12 1110

87 7

43 3

2 2 2 2 2 21 1 1

選課人數

共 68 人

100 學年度第一學期各系平均總成績

財法系

化暨化生系

生科系

歷史系

企管系

外文系

電機系

化工系

資工系

通訊系

物理系

機械系

心理系

數學系

經濟學系

犯防系

政治系

50

55

60

65

70

75

80

85

90 86 85 85 83 83

81 77 76

74 74 71 71 71

68 65

61

56

分數

總平均 75 分

5

什麼是原子 (Atom) ?

• 古希臘人 : 物質由四種元素組成 : 土 (earth), 氣 (air), 火(fire), and 水 (water). 中國人 : 金木水火土

• 古希臘哲學家第摩克拉提斯 Democritus (460-370 B.C.)  物質由無法分割的粒子組成 "atomos" = indivisible

• 1803-1807  道爾吞原子學說• 1897  湯普森發現帶負電的電子

e/m = 1.76 x 108(C/g)• 1909  密立根油滴實驗

e = -1.6 x 10-19 (C)  m = 9.1 x 10-28 (g)

• 1900s  湯普森西瓜模型

原子內部的結構

7

遺傳分子 : DNA

鑽石 (Diamond)

9

基本力 (Fundamental Forces)

• 電磁力 Electromagnetic force: 磁力以及電荷的吸引排斥

• 重力 Gravity: 帶有質量的物質互相吸引• 強作用力 Strong nuclear force: 質子中子之間短

距離內的強大吸引力• 弱作用力 Weak nuclear force: 造成基本粒子衰變

的作用力

太陽系九大行星 ?

火星景觀

Curiosity Rover on Mars

木星 (Jupiter)行星中的巨人

伽利略衛星

愛歐IO

歐羅皅Europa

蓋尼米德Ganymede

卡利斯托Callisto

5262 km

Galileo Galilei生於 1564 年 2 月 15 日

1610 年 1 月 7 日至 13 日發現木星四大衛星

土星 (Saturn)美麗的光環行星

冥王星，夏龍，太陽

新地平線太空船

帕羅瑪天文台Palomar Observatory

Refractor Newton’s reflector Cassegrain Reflector

Binocular 8X40 19

銀河系 (Milky Way Galaxy)

十萬光年

仙女座銀河 (Andromeda Galaxy)

哈伯極深視野 (2004)Hubble Ultra-Deep Field1/7 月亮寬度1/13,000,000 夜空~10,000 個銀河系

24

地球以外的生命

• 太陽系中除地球外是否有生命發生？• 火星：古老的湖泊，極地，地表下• 木星： Europa 的冰層下• 土星： Titan 的有機大氣下• 銀河系：二千億顆恆星• 宇宙：千億個銀河系• 生命與智慧生物

25

火星上河流的遺跡？

26

Life on Titan and Europa?

27

銀河系的高等文明數量覺克方程式 Drake Equation: N = N* × A × B × C × D × E × F

N* : ( 四千億 4 × 1011) 銀河的恆星數量A : (1/3) 含有行星系統的比例 B : (2) 適合生命的行星數C (1/3) 真正產生生命的比例 D : 演化出智慧生物的比例E : 發展出具有通訊能力的比例 (fi×fc =1/100)

F ： 科技文明所佔行星年齡的時間比例 ( 地球目前 : 一億分之一 1/108 ; 估計平均值 :

1/100)

我們的銀河系中高等文明數量 = 一千萬 (107)可見的宇宙約有 千億個銀河系 !