【科學史沙龍】〈與諾貝爾獎擦身而過的物理學家們〉&〈百年何短短之桂冠遺珠〉

說起「被諾貝爾獎丟包的科學家」,最有名的應該算是革拉赫 (Walther Gerlach) 了。革拉赫與斯特恩 (Otto Stern) 合作完成了著名的原子角動量量子化實驗,他被提名諾貝爾獎達到 30 次之多,其中絕大多數都是跟斯特恩一起被提名,然而當斯特恩在 1944 年終於獲獎時,革拉赫卻只能乾瞪眼。實際上革拉赫才是這個實驗真正的操盤者,斯特恩在實驗完成前就已經離開法蘭克福大學,參與得不多;然而在 1933 年便移居美國的斯特恩,政治正確顯然遠勝過為納粹德國服務的革拉赫,斯特恩對於當年這項具有重大意義的實驗,也很技術性地輕描淡寫,革拉赫就這麼被丟包了。

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消失的反物質——正子發現歷史

電影《天使與魔鬼》中,各勢力覬覦的「反物質」,由於具有釋放摧毀性能量的能力,而被保管在極機密的地方。在現實世界中,反粒子只是一種物理理論預測的粒子還是真實存在?反物質是否有實際的用途?物理學中未解的重子不對稱問題又和反物質有何關聯?在這系列的文章中,我們將會帶讀者一起了解這些問題。

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超新星SN 1987A(上):一段歷史

在一個風大的夜晚,一名研究生發現了一顆在數小時內突然出現的亮星。這顆星就是近代天文觀測最重要的事件:超新星SN 1987A。這並不是第一顆被發現的超新星,但卻是現代最亮、發現時間點最早、帶來最豐碩研究成果的一顆。近年來的觀測又有新的突破。在介紹科學成果之前,本文帶大家重回1987年的智利,重新回顧這歷史性的一刻。

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太陽系的邊陲--海王星外天體

太陽系就像是個以太陽為中心的城市。地球住在蛋黃區、相當靠近市中心。最遠的行星是海王星。在海王星外還有很多各式各樣的小天體,稱作海王星外天體,大多分布在古柏帶。人們熟知的冥王星就是其中一顆。目前發現了上千顆海王星外天體,大多分布在古柏帶中。2018年觀測到的一顆小行星是目前已知最遠的天體,與太陽的距離是海王星的4倍多!太陽系的幅員遠比想像中遼闊,全部都受到太陽重力的主宰。

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【科學講古列車】在暗黑宇宙中尋找外星人的家

人們對於宇宙的認知,從遠古時期以為地球是宇宙的中心,直到今日:發現宇宙正加速膨脹,於是推論有奇特的暗物質與暗能量存在;找到了超過四千顆系外行星,我們正逐步探索是否可能有外星生命存在;ALMA目擊了行星的出生地,使人類更加了解行星的形成過程。

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五行與五星:古代中國眼中的行星

行星這個詞雖然是清代才出現,但它在中國文化上的影響卻非常深遠。水星、金星、火星、木星和土星在過去分別稱作「辰星」、「太白」、「熒惑」、「歲星」以及「鎮星」。這些名詞都有他們獨特的典故,到了漢代才真正與五行之說融合在一起。除了出現在許多的典籍外,這幾顆星的出現、運行也影響著歷史,甚至能動搖整個朝代的發展。

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天狼星:古代傳說與現代觀測

天狼星是夜空中最明亮的一顆星,這讓它在各地的古文明中都充滿有趣的故事。在古埃及,天狼星與尼羅河的氾濫相連結,使得天狼星在古埃及的文化中有著重要的地位。而在中國古代,天狼星則以一顆凶星的角色存在於各種文學作品中。到了現代,我們知道天狼星其實是個雙星,平時看到的亮光大多來自於天狼星A,但用X光望遠鏡一看,天狼星B卻亮上許多。現代天文觀測到了19世紀才證實這一點,可是西非的古老民族竟然也有相關的記載,讓天狼星的美麗更添神秘的面紗。

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那不是小行星,那是垃圾

一顆命名為2020 SO的近地天體竟然是1996年的廢棄火箭、是個「太空垃圾(Space debris)」。太空垃圾的問題日益嚴重,除了一些不小心在任務中遺失的東西以外,過去甚至還有大規模製造太空垃圾的案例。太空垃圾能造成的威脅超出想像:1公分大的物體撞擊就有可能將太空中運行的人造衛星打穿。甚至還有上百公斤的太空垃圾成為「另類隕石」砸落地球的事件。過去歷史讓人類學習到破壞環境所引來的反噬力量,這個教訓能否讓人類在開發太空環境時有所自律,我們這一代將會是關鍵。

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再見了!阿雷西博天文台!

無線電天文學能給予我們不同於可見光的視角來認識這個宇宙,但無線電電波望遠鏡需要大上好幾個量級的口徑,才能夠獲得與可見光相仿的解析度。阿雷西博天文台是一座位於波多黎各的電波望遠鏡,口徑有三個足球場那麼長!這麼壯觀的建築能夠完成其實得利於當地的喀斯特地形。如此龐大的結構也使聚焦、接收器的技術與一般常見望遠鏡不同。除了學術上的貢獻以外,阿雷西博天文台還曾出現在電影場景裡、曾嘗試發送過訊息給可能的外星生命。這座偉大的望遠鏡在2020年因為結構損毀而除役,永遠闔上了這顆過去人類望向宇宙最大的電波之眼。相信這座望遠鏡的學術突破、建造經驗能帶給我們未來天文學觀測更穩健的發展。

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尋找月球上的水資源?

人類嘗試在月球上尋找水已經有數十年的時間。過去嘗試將月球上的岩石樣本帶回地球分析、後來也使用光譜分析來研究月球表面的成分。過去雖然也有數次宣稱找到水分子的研究,但總是有一些未令人信服之處。這次在飛機上的天文望遠鏡SOFIA藉由月球在波長為6微米(紅外光)的觀測成果,印證了過去仍有不足的觀測結果。因此我們更可以確信月球上真的藏有水分子。甚至還是在陽光照射、被認為水分子無法穩定存在的地方。至於這些水分子如何產生、能不能被我們所使用,則需要更多的研究。

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飛來橫禍!來自外太空的撞擊威脅

9月18日,一顆公車大小的天體從地球旁邊掠過。如此驚險萬分的事件似乎沒有引來太多注目。根據觀測,這些離地球特別近的小天體高達數萬個,宇宙並沒有想像中的空蕩。人類雖然持續的在監控這些可能的外來威脅,卻也沒辦法完全避免。2013年的車里雅賓斯克小行星 (Chelyabinsk meteor) 撞擊事件就是最好的例子。

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【科學史沙龍】〈物理學家:高斯?〉&〈雷達英雄後傳之電波天文學〉

有數學王子之稱的德國數學家高斯,是史上數一數二的偉大數學家,但是很少人知道他也是一位傑出的物理學家。他不僅成功預測榖神星的軌道,做過大地測量跟地磁測量,決定電磁學的單位,在光學研究也頗有造詣,甚至跟架設了第一條電報。本講次介紹高斯在物理學方面,較不為人知的各項成就。

雷達是現代人熟知的科技,其應用全來自二次大戰時期,英美共同研發的關鍵技術。在大戰結束之後,研發雷達技術的物理學家們回到學界,促成促成電波天文學的蓬勃發展,為人類探索宇宙開啟了另一扇窗。

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新生黑洞的鐘鳴

沉靜死寂的宇宙,如同冬天的湖面般平穩。直到兩巨大的黑洞彼此靠近,最終撞在一起…這時新的黑洞誕生了,並在宇宙中激起一波波的漣漪―重力波。重力波就像是撞鐘所發出聲響般,在宇宙傳播。以上的故事發生於愛因斯坦廣義相對論的架構下,並且得以預測重力波的強度及衰變,以呈現新生黑洞的質量及自旋。

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