石之世界的第一盞明燈！認真解析《Dr.STONE 新石紀》EP.09+10

　一般的鐵製物品，平時看起來沒有磁性，但是可以被磁鐵吸引、進而磁化產生磁性。擁有這樣性質的物質，被稱為鐵磁性物質(Ferromagnetism)。常見的鐵磁性物質包括鐵、鈷、鎳等，這些元素也是一般常用的鑄造磁鐵的材料。

　我們可以將鐵磁性物質的內部想像成一個又一個的小磁鐵，在沒有磁性時，這些小磁鐵以隨機的方向排列，因此整體的磁性被內部抵消了，看起來就沒有磁性。但是當鐵磁性物質被通以磁場時，這些小磁鐵便會順著磁場的方向排列，因此材料本身也產生了磁性。材料被磁化的程度受外界磁場強度的影響，但是有一個上限。在鐵磁性材料被磁化之後，移去外部磁場，材料仍會保留磁性，這個結果被稱為殘磁。雖然對於人造磁鐵而言，殘磁是製作磁鐵的關鍵；但是對於一些電器而言，殘磁是會造成不利的效應的。

　市售的磁鐵，在鐵被鑄造完成後，會被通以高壓的電流來讓磁性生成，這個電流約在數萬安培左右。用閃電來製作磁鐵是否可以達到同樣的效果呢？答案是肯定的。閃電的電流可以達到數十萬安培，由閃電引發的殘磁，甚至可以改變古地磁在岩盤裡的痕跡紀錄。

　為何這裡需要先在鐵棒上塗上絕緣漆後，再纏上銅線呢？這是為了穩定電流的方向。一般的情況下自然是不會有這種疑慮，電流一定是經由最短路徑接地離開鐵棒。然而，閃電的電壓可是高到可以極化空氣，當連周圍的空氣都是導體時，閃電劈到導體的鐵棒時電流就不一定會順著鐵棒走了。這時藉著銅線的輔助，就可以確保電流以及電流產生的磁場方向穩定。

　不過，閃電的溫度接近攝氏一萬度，直接徒手抓剛被雷劈的鐵棒，千空你是鐵砂掌嗎

　要製作磁鐵其實真的沒有想像中的難，把迴紋針放在普通磁鐵上，朝同一個方向摩擦數十次，就可以得到簡單的磁鐵。記得我小時候很喜歡讓釘書機咬住方形小磁鐵，讓釘書機前端產生磁力，這樣一來一旦釘失敗了，就不用滿地找釘書針啦。

二、人力發電機

　發電機是一種將其餘能量形式(通常是動能)轉化為電能的機械裝置。發電機的原理基於法拉第定律，也就是俗稱的電磁感應。

　法拉第定律指出，當一個電路中的磁通量發生變化，這個變化率的大小會等於在這個電路上產生的感應電動勢。用白話一點的講法來說，只要有個方法能在一個電路中不斷來回移動磁鐵，就可以在這個電路上造成感應電流。

　千空所設計的發電機，其原形是參考歷史上第一臺電磁感應實驗裝置－法拉第的圓盤發電機。不同於現代的發電機是讓磁鐵轉動，法拉第發電機是固定產生磁場的磁鐵，透過轉動圓盤狀導體來產生感應電流。

法拉第設計的電磁感應實驗裝置。

　上圖中的「m」是稱為「電刷」的裝置，其作用是在圓盤轉動時，確保整個發電機維持通路。按照圖中的方向轉動圓盤時，圓盤上會被感應出由圓盤中心往電刷方向的電流。連接圓盤中心及電刷，便可形成一個完整的迴路。

　至於所謂的「二刀流」設計，其實就是串聯兩架發電機，來讓輸出的電壓加倍。由於串聯的方向是A發電機的中心接到B發電機的電刷，而兩架發電機的磁場方向是相反的，因此在發電時兩個圓盤轉動的方向也要相反。

　動畫中確實可以看到金狼銀狼轉動圓盤的方向是相反的，這部份的細節真的很用心。

　不過，在成功製造出發電機之後，要面對的最大問題就是如何儲存電力了。如果沒有製造蓄電池，就只能在想用電的時候現場發電，便利性就下降很多了。

三、燈泡

　白熾燈(incandescent lamp)是一種通過在燈絲上施加電能，直到燈絲的溫度高到發出可見光的器具。白熾燈泡的核心原理是白熱化(incandescence)，當一個物質的溫度上升，它的放射光譜便會開始往短波長偏移。一旦放射波長達到了可見光的範圍內，這個物質看起來就發光了。

　說起來可能很令人難以置信，但是其實所有物質，包括生物在內，只要有溫度的東西都會發光。平常我們看不到人體發光，只不過是因為發出的光大部分落在不可見光。這也是為何紅外線夜視鏡可以在一片黑暗中觀察目標。

　一般人普遍認為，白熾燈是由愛迪生發明的，這個說法其實不正確。第一個白熾燈是由英國化學家戴維(Sir Humphry Davy)發明的，最早取得白熾燈專利的也不是愛迪生。愛迪生只是在買下白熾燈的專利後，尋找各種能作為燈絲的材料，成功的延長了燈泡的使用壽命。

　在愛迪生曾嘗試過的近千種燈絲素材中，最成功的材料是碳化的日本竹纖維(這裡翻譯組又犯了小錯誤，不是蒸過，應該是乾餾碳化才對)。正好在日本的千空，或許佔了製作燈絲的地利之便吧。

四、過敏反應

　過敏反應(allergy)是指當人接觸到一些原本應對人體無害的外來物時，產生了過度激烈的免疫反應。會引發過敏反應的物質稱為過敏原，每個人會產生過敏的過敏原都不盡相同，過敏的結果也不同。一般常見的過敏原有花粉、皮屑、食物等，某些特殊的案例中，也曾有記載有人會對某些化學藥品、自己的體液、甚至對水過敏。過敏反應呈現的症狀，小至搔癢、起疹子、流鼻水、淋巴結腫大，大至氣喘、暈眩甚至休克都有可能，萬萬不可小看了它。

　人體的免疫反應分為體液免疫和細胞免疫兩種。前者由B細胞所主導，一旦接收了輔助T細胞「發現外來物(抗原)入侵」的訊號，就會分泌相應的抗體來防禦。後者則由胞殺性T細胞主導，殺死那些受到抗原感染的細胞或是外來入侵的細胞。當過敏反應發生時，B細胞分泌大量抗體，會刺激肥大細胞分泌組織胺，過多的組織胺就會產生上述的這些過敏反應。

　動畫中千空的過敏反應，初步可以判定為淋巴結腫大。淋巴結是人體免疫系統中用來過濾淋巴液、清除外來有害物質的地方。當免疫反應發生，淋巴球會大量增生並堵在淋巴結中，於是便造成了淋巴結腫大的現象。脖子附近是淋巴結密度相當高的地方，所以經常可以看到的症狀是下巴部分乃至臉頰腫大。

　關於過敏反應的詳細科普可以參考《工作細胞》05：杉木花粉過敏

五、基本交互作用

　在物理學中，物質之間有四種基本交互作用：重力、電磁力、強作用力及弱作用力。世界上所有的作用力，都可以被歸類於這四種基本作用力。舉例來說，我們在推動物體時，在微觀上可以視為手上的原子外圍的電子和目標物上的原子外圍的電子之間的電磁斥力。

　下面將簡單的介紹一下這四個基本交互作用。

1. 重力

　四種交互作用中，重力是最弱的，但作用距離也最長。重力只有引力而沒有斥力。

　牛頓萬有引力定律表明，凡是有質量的物體，彼此之間就有吸引力。這個吸引力與兩個物體的質量成正比、而與兩者間的距離平方成反比。重力為何這麼小？主要原因是萬有引力常數實在太小了，只有6.67×10⁻¹¹ m³kg⁻¹s⁻²。

　所以，當下次有人用「你知道嗎，我們之間存在著無法切斷的吸引力」搭訕你時，記得反問他「我感覺不到欸，你體重有十億公斤嗎？」

2. 電磁力

　電磁力是四種交互作用中第二強的，約有重力的10³⁸強，而且作用距離同樣非常長。電磁力發生於兩個帶電的粒子之間，而粒子可以有兩種電荷(正電或負電)，因此電磁力也有引力和斥力。

　基本上，電磁力囊括了一般日常之中能體驗到的除了重力以外的力。例如化學反應，就是由於兩個分子之間的電磁吸引力而造成。

3. 強作用力

　強作用力是四種作用力中最強的，約有重力的10³⁹強，原子核便是由強作用力而得以維持穩定，否則電磁力應該會預期這麼多帶正電的質子會四分五裂才對。

　強作用力發生的主要場合有兩種：結合夸克形成質子和中子，以及結合質子和中子形成原子核。

4. 弱作用力

　弱作用力通常被發現於核反應中，次原子粒子(如質子)的衰變反應便是由弱作用力造成。最明顯的例子是β衰變：放射性原子核產生β粒子及反微中子的核反應，也可以視為一個質子轉變為中子、電子和反微中子的過程。