Category Archives: 科學
海平面上升200公尺會怎樣？
香港群島想像圖
海平面上升200公尺會怎樣？ — Google Earth的多邊形功能可以模擬海平面上升的情況。圖中所見，除了青山會變成青島之外，香港的大部份市區都將在水底之下。
幸好這種大洪水不會在現實中出現。根據數據，由上一次冰河時期的高峰到現在，海平面也不過上升了130公尺左右。即使現在極地的冰全部溶解，也不會再上升超過100公尺。而按IPCC估計，未來100年的海平面上升幅度應該不會超過1公尺。雖然戈爾強調海平面上升的問題，但我們在被洪水淹死之前，應該早就亡於其它全球暖化所導致的生態災難。
David Christian: Big history
Very inspiring talk by David Christian:
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仙台大地震
日本位處火環之上，發生毀滅性的大地震只是遲早問題。1923 年的關東大地震，強度達芮氏 7.9 級，造成逾十萬人死亡。1995 年的阪神大地震，達芮氏 7.2 級，也有超過六千人死亡。今次發生在日本仙台市附近的納氏 8.9 級地震，雖然是日本有史以來最強，但若因此聯想到 2012 年的末日傳說，又未免穿鑿附會。
事實上，根據 1963 年至 1998 年發生過的所有可偵測的地震的震中分佈圖，板塊邊界發生地震是家常便飯。再看維基上的地震列表，便知芮氏 7.0 級或以上的地震，幾乎每年都會發生。板塊運動無日無之，像《日本沉沒》那類電影劇情並非甚麼特別事件，而是隨時都會發生的事情。在大自然面前，人類實在既無能又脆弱。
1963-1998 年全球地震震中分佈圖 （Wikipedia / NASA)
今次隨隨便便的一次板塊運動，不但引起海嘯，也導致核電廠因冷卻系統失靈而發生爆炸，有核污染的危機。據 CNN 報導，地震亦令日本本島移動了 2.4 公尺，地球自轉軸也因地震而偏離。然而日本人在這次地震中，充份向世界展示了優良的民族素質：不但平日為地震的來臨作出了充份的心理和實際準備，震後也表現出極度的自律和秩序。同樣規模的地震若發生在中國，傷亡數字通常不只此數。以 2008 年強度 8.0 級的汶川大地震為例，便造成接近九萬人失蹤或死亡，災區亦發生了不少搶掠事件。日本人在這方面值得世人學習。
延伸閱讀：
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Google Realtime search: japan earthquakes
日本大地震 - 明報新聞網新聞特輯
Earthquakes – CNN
Japan quake updates – BBC
背景資料：
發現疑似外星生物化石 或改寫地球生命起源學說
疑似外星微生物化石，只有數十微米大小。 (Dr. Richard B. Hoover)
NASA 科學家胡佛 (Dr. Richard B. Hoover) 近日在 Journal of Cosmology 發表文章，聲稱在墜落地球的殞石中，發現疑似外星微生物的化石。這項發現如果屬實，將是首宗地球以外存在生命的證據。這些像細菌般的所謂生物，雖然不會引起科幻電影中的浪漫（或恐怖）聯想，但人類對於生命起源以至整個宇宙的認識又將更上一層樓。
延伸閱讀：
NASA專家：發現外太空生命證據 稱隕石內找到微生物化石 – Yahoo! 新聞
NASA scientist finds evidence of alien life – Yahoo! News
Fossils of Cyanobacteria in CI1 Carbonaceous Meteorites – 發表在 Journal of Cosmology 上的論文
牠們還有多少個虎年？
今天是農曆庚寅年正月初一，是中國人送牛迎虎的日子。老虎曾經是生物演化極度成功的例子，牠們適應能力高，分佈範圍廣。在很多文化中，老虎被冠以威風澟澟的形象。
然而，在人類面前，再成功的物種也變得不堪一擊。在人類過度捕獵及棲息地被破壞的情況下，這種壯觀的獵食者的生存空間被不斷縮小。根據國際自然保護聯盟 (IUCN)的數據，老虎原本共有九個亞種 (subspecies)，現在其中三個已經滅絕，餘下的六個亞種都處於「極危 (critically endangered)」或「瀕危 (endangered) 」級別。
老虎們還有多少個虎年？
1915年，香港新界發現老虎，一名英人及兩名印警遇襲死亡，老虎其後被射殺。
人類滅亡事件
做人要居安思危。人類走過了廿一世紀的第一個十年，除了關心經濟和政治的議題外，也是時候關注一下人類生死的大課題。《人類滅亡年表》中的幻想情節會不會發生？除核戰之外，人類還可能面對甚麼重大威脅？以下我選出了幾項供各位參詳，歡迎提出其它建議。
全球暖化
哥本哈根會議並沒有取得建設性的成果，人類放棄了登上諾亞方舟的最後一張船票。全球暖化所帶來的各種惡果：海平面上升、天氣反常、生態系統失衡等等，將會越來越嚴重，而這些變化又會加速全球暖化，造成惡成循環。人類正在自取滅亡，等到大多數人醒覺時，已是恨錯難返。
本網相關文章：熄燈救地球、專家警告北極海冰快速消失、計算你的碳足印
延伸閱讀：Six Degrees Could Change the World、An Inconvenient Truth、United Nations Climate Change Conference 2009
糧食危機
全球人口以幾何級數增加。聯合國的科學家預計，到了 2050 年，世界人口就會達到 90 億。在全球暖化的陰霾下，地球上的水和食物難以支持如此龐大的人口和如此快速的人口增長率。在不久的將來，糧食危機將會成為人類共同面對的大問題，即使富裕國家也難獨善其身。
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小行星撞擊
2007 年 11 月 1 日，一顆直徑 50 公尺、編號 2007 WD5 的小行星在地球附近 750 萬公里掠過，那是地月平均距離的約 20 倍。這顆小行星在掠過地球 19 天後才被發現，還差點撞上火星。2029 年 4 月 13 日，小行星 Apophis 亦將到訪地球。雖然這次的撞擊風險甚低，但也提醒了人們，我們的地球並不是想像中的安全。
本網相關文章：火星朋友逃過一劫、2029 年小行星與地球擦肩而過、來自遠方的破壞之神Apophis、2102 年小行星1/1400 機率撞地球、小行星 2006 VV2 來訪
延伸閱讀：Russia ‘plans to stop asteroid’
地軸轉移
地球磁場並非穩定不變。南北磁極的位置一直在移動，數據亦顯示地球的磁場平均每 30 萬年會進行一次上下顛倒，稱為「地軸轉移」，而上一次發生地軸轉移已是 78 萬年前。地軸轉移發生時，地球磁場將會變得非常微弱，可能無法有效地保護我們免受太陽風暴襲擊，從太陽而來的高能量粒子會直接到達地球表面。雖然目前還沒有證據顯示地軸轉移曾經導致大滅絕事件發生，但屆時我們的電子設備肯定大受影響，並可能由此引發大災難。
本網相關文章：突如其來的太陽風暴、日冕物質噴發 (CME)
延伸閱讀：Earth’s Inconstant Magnetic Field (NASA)
錢學森論培養科技創新人才之重要性
中國「火箭大師」錢學森上月逝世。他生前的同事整理出他 2005 年的一篇談話，內容是關於錢老對中國當前培養科技人才方面的意見，由《程序員》雜誌從《人民網》轉載登出。
錢老提到，雖然中國近年投入大量資源搞創新工程，但在培養人才方面，還有一些根本性的問題必須解決：
中国还没有一所大学能够按照培养科学技术发明创造人才的模式去办学，都是些人云亦云、一般化的，没有自己独特的创新东西，受封建思想的影响，一直是这个样子。
錢老特別比較他早年在加州理工學院求學的經驗：
在（加州理工学院）这里，你必须想别人没有想到的东西，说别人没有说过的话。拔尖的人才很多，我得和他们竞赛，才能跑在前沿。这里的创新还不能是一般的，迈小步可不行，你很快就会被别人超过。你所想的、做的，要比别人高出一大截才行。 那里的学术气氛非常浓厚，学术讨论会十分活跃，互相启发，互相促进。
（按：我喜歡這種競爭性的環境。只有常常有被人趕上的壓力，才可以迫自己不斷進步，所以我很樂意把自己的經驗和技術傳授給其他人。）
相比之下，中國學者常常不願意把自己的研究與人分享，害怕別人趕上。錢老認為這方面我們應該向加州理工學習：
我记得在一次学术讨论会上，我的老师冯·卡门讲了一个非常好的学术思想，美国人叫“good idea”，这在科学工作中是很重要的。有没有创新，首先就取决于你有没有一个“good idea”。所以马上就有人说：“卡门教授，你把这么好的思想都讲出来了，就不怕别人超过 你？”卡门说：“我不怕，等他赶上我这个想法，我又跑到前面老远去了。”所以我到加州理工学院，一下子脑子就开了窍，以前从来没想到的事，这里全讲到了， 讲的内容都是科学发展最前沿的东西，让我大开眼界。
錢老也提到藝術素養對科學家的重要性：
（艺术素养）对启迪一个人在科学上的创新是很重要的。科学上的创新光靠严密的逻辑思维不行，创新的思想往往开始于形象思维，从大跨度的联想中得到启迪，然后再用严密的逻辑加以验证。
最後，錢老如此忠告辦學者和學生：
今天我们办学，一定要有加州理工学院的那种科技创新精神，培养会动脑筋、具有非凡创造能力的人才。我回国这么多年，感到中国还没有一所这样的学校，都是些 一般的，别人说过的才说，没说过的就不敢说，这样是培养不出顶尖帅才的。我们国家应该解决这个问题。你是不是真正的创新，就看是不是敢于研究别人没有研究 过的科学前沿问题，而不是别人已经说过的东西我们知道，没有说过的东西，我们就不知道。所谓优秀学生就是要有创新。没有创新，死记硬背，考试成绩再好也不是优秀学生。
延伸閱讀：
钱学森最后的忧虑：科技创新人才的培养是大问题（《程序員》雜誌）
另一個絕望真相
你從餐廳裡的座位慢慢站起來，一隻手摸摸微脹的肚子，伸個懶腰，步履蹣跚地踏出門口。背後是服務員多謝光臨的聲音，還有一桌子吃了一半甚至原封不動的食物，讓服務員丟進垃圾桶。
以上的情境是否似曾相識？人們或許記得小時候父母說過「粒粒皆辛苦」的告誡，提醒我們不要浪費食物，但你也可能會說：「農夫辛苦關我甚麼事？我有付鈔的。」
城市人固然看不見農夫的辛勞，但那只是問題的片面。事實上，我們現正處於另一輪糧食危機的邊緣，這個問題將和全球暖化一樣，對於人類的存亡有著重大而深遠的影響。你或許還未意識到，現代人暴殄天物的習慣，最終將由全人類及其後代一起承擔惡果。
2009 年 6 月號的《國家地理雜誌》以《豐糧將盡》為題報導了地球的糧食危機。報導指，2007 年世界糧食存量只剩下 61 天的全球消耗量，這是近年的新低，而且似乎不是正常波動。有些科學家甚至提出，今次的糧食危機將會持續得比較久，甚至一直持續下去。在可見的將來，饑荒將會成為常態。
這其實也是意料中事：世界人口以幾何級數增長，糧食的產量沒能趕上，加上各國之間貧富懸殊的情況嚴重，資源分配不均，窮國出現饑荒亦是無可避免，這亦正是1798年馬爾薩斯 (Thomas Robert Malthus) 在其著作《人口論》(An Essay on the Principle of Population) 中明確指出的問題。溫家寶總理也說過：「一個擁有十三億人口的大國依靠自己解決吃飯問題，就是對世界最大的貢獻。」溫飽問題固然只是屬於「生物邏輯層」（見殷海光《人生的意義》）的低級要求，卻又是那麼的實實在在，那麼的難以滿足。
本來，饑荒就是伴隨著地球上的生命而出現的。有限的資源，令生態系統中各物種的數量維持在一定的動態平衡中。生存條件較優厚、或適應能力較強的物種，其數量會不斷增長，直至食物或棲地不足以支持該物種為止。這時便會出現饑荒，與及個體間或群體間的競爭（戰爭）。這些過程令物種的死亡率上升，從而使其數量回降至正常水平。至於適應力較差的物種則會減少甚至滅絕，把資源讓出來給強者。這是演化論中物競天擇、適者生存的基本方法之一。
但是人類的文明和道德觀念，某程度上限制了這種汰弱留強的機制。救助窮人，一方面滿足了人類對自身的道德要求（人禽之辨），另一方面卻令大自然中汰弱留強的機制未能在人類之中有效執行，令全球人口在絕對的生存優勢中急速增長，而地球所承受的負苛就越來越大。
這樣並不是說我們應該由得窮人餓死，而是既然我們選擇了文明，就無可避免要共同承擔文明所帶來的惡果。由於不能以戰爭或饑荒的方法提高死亡率，像中國等人口大國就以限制生育的方法來減少出生率。中國實行了「計劃生育政策」多年，撇開執行時的公平問題不談，此政策確是有效地限制了中國人口的增長（見中國政府的《中國人口現狀》中的數據）。但限制出生率同時會導致人口老化，這又令得國家的生產力下降，導致其它一連串的問題。
另一個方法，是利用基因工程等科技，提高農作物的生產效率，例如中國的太空任務就一直包括這方面的實驗。問題是「巧婦難為無米炊」，不論生產效率有多高，也只能減少浪費，不能增加資源。所謂「奉之彌繁，侵之愈急」，那說不定會令人們忽略糧食問題的嚴重性，反而加速資源的損耗。
更有甚者，全球暖化導致氣候反常，不但影響到農作物的收成，冰川的急速溶化亦威脅到各國的水源供應，這就令兩個嚴重的問題交纏在一起，絕望之外還是絕望。
套用《豐糧將盡》中的說法，在未來等待著我們的，恐怕將是一個「又熱、又擠、又餓」的世界。
延伸閱讀：
《豐糧將盡》 – 《國家地理雜誌》 2009 年 6 月號
H1N1 正在加速傳播！
近聞甲型 H1N1 流感疫情已過高峰，但觀乎我用世衞數據畫出來的全球確診個案變化圖，絲毫看不出放緩的跡象：
每日新增確診數目（紅色線）正在上升，代表確診個案數目（藍色線）不但仍在上升，而且上升速度越來越快，反映數據似乎符合「指數式增長模型 (exponential growth model) 」。
在指數式增長模型中，個案數目的變化速率 
我以指數式增長模型為確診個案數目進行了簡單分析。設 
![\frac{d}{dt}\left[y(t) - y_0\right] = \frac{1}{T}[y(t) - y_0]](http://s0.wp.com/latex.php?latex=%5Cfrac%7Bd%7D%7Bdt%7D%5Cleft%5By%28t%29+-+y_0%5Cright%5D+%3D+%5Cfrac%7B1%7D%7BT%7D%5By%28t%29+-+y_0%5D+&bg=ffffff&fg=4e4e4e&s=0 "\frac{d}{dt}\left[y(t) - y_0\right] = \frac{1}{T}[y(t) - y_0]")
方程的解很易算出：
上式中的 
方程中 
