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 望向天際的大眼睛 — 格陵蘭計畫初始

望向天際的大眼睛 — 格陵蘭計畫初始


2008 年,由美國學者 Shep Doeleman 主導的團隊,利用三台分別位於夏威夷州、加州及亞利桑那州的電波望遠鏡,首次實現在「次毫米」波段的「極長基線干涉技術」(VLBI:Very Long Baseline Interometry)。這次觀測的結果在2008 年 9月美國著名的《自然》科學雜誌出版了。這篇文章主要的亮點在於精確的量測到人馬座 A* 星體的結構,並推論:人馬座A* 的電波訊號主要不是源自於星體的中心,而是周圍的吸積盤。換句話說,人馬座 A* 的光源是一個類似環狀的發光體,它的中心是暗的,這個推論支持了人馬座 A* 具有「黑洞陰影」的理論。由於參與這次觀測的望遠鏡數量和相對之間的基線距離無法提供足夠的影像解析能力來直接分辨出黑洞的影像,所以它的結果還是無法斷定黑洞的存在。但是這次實驗成功,驗證了「次毫米波」VLBI 觀測方法的可行性,也讓世界上許多長年研究緻密天體的學者們都極感興奮地想摩拳擦掌,放手一搏。為什麼呢?原因是非常明顯。首先,從事這方面研究的人都知道這次參與觀測的望遠鏡只是世界上少部分的「次毫米波」望遠鏡,其它的「次毫米波」望遠鏡還有我們的「次毫米波陣列」(SMA:Submillimeter Array)、位於南極的「南極望遠鏡」(SPT:South Pole Telescope)、智利高原的「APEX」(Atacama Pathfinder Experiment)、和位於西班牙境內的「IRAM」(Institute de Radioastronomie Millimetrique, 位於 Pico Veleta);這些望遠鏡只要再經過局部的改裝,搭配上一座精準的原子鐘,即可參與同樣的 VLBI 觀測。另外,在接下來的幾年內,還有幾個大型的「次毫米」電波望遠鏡即將完成,分別是:位於法國阿爾卑斯山的 IRAM NOEMA 陣列,墨西哥的 LMT (The Large Millimeter Telescope) 和智利的 ALMA (Atacama Large Millimeter Array)。更多的望遠鏡一起參與 VLBI的觀測將會大大地提高訊號的靈敏度,而且只要能夠把這些位在地球不同角落的望遠鏡全部連線成為 VLBI 陣列,將會形成一座具有地球一般大小的「合成孔徑望遠鏡」,其所提供的影像解析力足以「看清楚」黑洞是否存在。當下,我們已相信擷取「黑洞影像」的成果是指日可待;這將會是一個百年來突破性的科學成果。這篇文章發表後,使得天文學家們不再問「如何」才能擷取黑洞影像,或是「何時」才會證實黑洞的存在。每個人想的是誰有「能力」運作掌控足夠的望遠鏡資源,成為第一個擷取到黑洞影像的人。這即將是一個既合作又競爭的研究工作;這場世界性的科學競賽就當下響起競賽槍聲 ——
 二維電子元件的發展可否成為下一世代的希望 ?!

二維電子元件的發展可否成為下一世代的希望 ?!

I. 積體電路發展的過去與現在:

1958 年 9 月 12 日,美國德州儀器公司 (Texas Instruments) 的 Jack Kilby 演示了一種工作積體電路 (Integrated Circuits, ICs) 的新穎概念,該積體電路是屬於一種相移振盪器,是使用由單片鍺 (Ge) 元素所製作而成的電晶體 (transistor)、電阻器和電容器元件所構成,並借助『外部』細小的金線將該元件連接到所使用的電路中 [1]。數個月後,於 Fairchild Semiconductor 工作的 Robert Noyce 提出了一種單片積體電路的『概念』,該積體電路的設計基於一平面化的架構,使用矽 (Si) 元素與鋁導線,並將其共同沉積於具有二氧化矽絕緣層的矽晶圓表面,透過鋁導線的嫁接連接數個不同電路元件 [2]。時隔兩年,這樣的共平面積體電路設計的概念,於 1960 年由 Fairchild Semiconductor 公司的工程師團隊將其具體實現,至此,電子元件的連接由以往的各個導線相連而達成工作目標,發展至同一塊基板材料上實現其積體電路功能。1968 年 7 月份,Robert Noyce 更和其合作夥伴以整合式電子元件 (Integrated Electronics) 為名,創建全球最大的半導體積體電路公司:英特爾 (Intel)。1970 年代,該公司所推出的第一款積體電路單元,將 2300 個電晶體製作於12 mm2 基板上。若將一個電晶體類比為一個人,當時積  體電路中電晶體的密度概念,就如同一座小型音樂廳擠入滿堂的人潮一般 ( 如圖 1 左側圖所示 );六十年後的當代,這樣積體電路的概念,已經能將超過13億 (1.3 billion) 個電晶體微縮製造於十倍大的基板上 (122 mm2),這巨幅演進的過程如同將全中國大陸的人口,擠入十座1970 年代的小型音樂廳一般 ( 如圖 1 中右側所示 )。
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