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用量子力學解釋全球暖化 - 利文‧史海爾

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    你可能有聽說，
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    二氧化碳正在暖化地球。
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    但是怎麼做到的呢？
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    它們是像溫室的玻璃，
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    還是像隔熱毯？
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    嗯，也不全然是。
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    實際情況涉及一點點「量子力學」。
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    不過別緊張，
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    讓我們先從彩虹開始。
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    如果仔細看太陽光
    被三稜鏡折射出的光譜，
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    你會看見色塊之間，
    有黑色的間隔。
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    那些顏色跑去哪了？
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    在色光進入我們的眼睛前，
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    空氣中的氣體分子
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    就把特定的色光吸收了。
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    比如說，
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    氧氣會把暗紅光吃掉；
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    鈉會吸掉一部分黃光。
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    可是為什麼氣體要吸收色光呢？
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    這就要靠量子力學解釋了。
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    每個原子或分子，
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    都有固定的「能階」，
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    容納一定的電子。
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    「基態」時的電子要從低能階
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    「躍遷」到高能階時，
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    分子必須要吸收特定的能量。
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    不能太多也不能太少。
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    它從光獲取能量，
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    這些能量可以帶來
    你意想不到的能階改變。
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    光中攜帶稱為「光子」的粒子，
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    不同色光的光子帶有不同能量。
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    紅光的能量低、波長長，
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    紫光能量高、波長短。
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    陽光包含了所有色光的光子，
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    所以氣體可以自由選擇，
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    分子要躍遷到更高能階時
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    所需的光子和能量。
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    當光子的能量被分子吸收，
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    光子就會消失，
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    我們就只看得到色塊間的黑線。
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    如果光子攜帶太多或太少的能量，
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    分子就會放過它、隨它去。
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    所以玻璃是透明的，
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    因為玻璃裡的原子在可見光中，
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    老找不到適合的光子，
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    只好讓它們都通過。
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    那二氧化碳喜歡哪種光子呢？
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    彩虹光譜中的哪條黑線，
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    代表全球暖化的進行呢？
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    嗯，一條也不是。
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    因為二氧化碳不從日光
    直接吸收光子，
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    而是吸收另一個天體的光，
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    一個不太算是發光天體的星球：
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    地球。
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    可曾想過為什麼
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    地球不像恆星閃閃發光？
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    那是因為地球不發出可見光，
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    只射出紅外線。
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    我們肉眼可見的光，
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    包括彩虹中的所有色光，
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    只是廣大「電磁輻射」
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    光譜中的一小部分。
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    另外還有無線電波、微波、
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    紅外線、紫外線、X光和伽瑪射線。
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    你可能覺得這些不是光，
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    但它們本質上並沒有不同；
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    可見光和其他電磁輻射，
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    同為能量的一種，
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    差別只在能量高低。
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    再說，
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    用人類的眼光去定義
    可見光也有失公允。
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    因為蛇其實看得見紅外線，
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    鳥類也看得到紫外線。
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    如果我們的眼睛
    能看見1900兆赫的光，
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    那手機就會像一支支手電筒，
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    基地台就會像大燈籠。
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    地球發出紅外線，
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    因為任何有溫度的物體
    都會「發光」，
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    就是所謂的「熱輻射」。
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    當物體的溫度越高，
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    發出的光頻率就越高。
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    當你燒熱一塊鐵，
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    它會發出越來越高頻的紅外線。
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    當溫度達攝氏450度左右，
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    就會轉變為可見光。
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    一開始我們會看到燒得通紅，
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    當溫度持續上升，
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    開始發出白光，
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    也就是所有的可見光。
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    這就是傳統燈泡的原理，
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    而且很耗能的原因。
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    發出95%以上的光
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    是我們肉眼不可見的，
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    只會一直散發熱能。
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    如果大氣中沒有溫室氣體，
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    地球的紅外線就會跑到宇宙。
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    就像氧氣喜歡暗紅光，
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    二氧化碳和其他溫室氣體
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    會和紅外線的光子結合。
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    它們提供剛剛好的能量
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    讓氣體分子轉換到更高能階。
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    當二氧化碳分子吸收紅外線光子，
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    它會降回原來的能階，
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    再往隨機方向丟出一顆光子。
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    部分的能量又會回到地球，
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    造成暖化。
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    大氣中的二氧化碳越多，
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    紅外線光子就越會被留在地球，
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    並改變我們的氣候。
Title:
用量子力學解釋全球暖化 - 利文‧史海爾
Speaker:
Lieven Scheire
Description:

完整課程請上：http://ed.ted.com/lessons/how-quantum-mechanics-explains-global-warming-lieven-scheire

你可能有聽說二樣化碳造成全球暖化，但是怎麼發生的呢？利文‧史海爾用彩虹、燈泡和一點點的量子物理，以科學解釋介紹全球暖化。

課程內容：利文‧史海爾；動畫製作：STK Films。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:01

Chinese, Traditional subtitles

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