【物理史中的十一月】1572 年 11 月 11 日:第谷‧布拉赫(Tycho Brahe)發現一顆超新星

歷史上有關超新星的記載可回溯到西元185年(1),然而就推進天文知識方面來說,最重要的宇宙爆炸之一發生於1572年11月。丹麥天文學家第谷‧布拉赫(2)(Tycho Brahe)是當時觀察到此爆炸的其中一個人,他是知名的天文學家中,最後一位沒有借助望遠鏡做夜天觀測的人。1546年12月,第谷‧布拉赫出生在他的貴族世家納茲特洛普城堡(Knutstrop Castle)的寓所。他才2歲時就被哄騙去和無子嗣的叔父哲根(Jorgen Brahe)同住,是家中12名小孩中惟一被送出去撫養的。第谷後來提到他叔叔和嬸嬸都把他當兒子對待,最後也讓他當繼承人。他12歲時入學哥本哈根大學,起先選讀法律,後來於1560年8月21日親眼目睹日食,激發他畢生對天文學的興趣。

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量子斷代史:瑜亮之爭

費曼在《物理定律的特徵》一書中說過:「我想我可以很確切地說,沒有人了解量子力學。」但是如今人們流傳的,是一句比較符合費曼在人們心目中的頑童形象,但他從未說過的話:「如果你以為你懂量子力學,那麼你就不懂量子力學。」科學史存在著許多這種真真假假,弄假成真的內容,本講次就以量子力學在 1925 年到 1935 年的關鍵十年發展期,為聽眾釐清當時許多針鋒相對的觀點真偽。

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微觀說珊瑚 & 珊瑚礁的庇護所─中光層珊瑚探秘

全世界約有 1,500 種珊瑚,位於所謂「珊瑚金三角」頂端的台灣,就有其中 400 多種,種類佔全世界四分之一以上。這種從三疊紀生存至今,外表脆弱且無尖牙利爪的生物,為何會成為海洋生態環境的重要指標?本講就珊瑚的基本構造說起,介紹「胞內共生」這個珊瑚特殊的生物現象,以及珊瑚白化的機轉。

全球氣候變遷造成海水酸度上升、溫度劇烈變動,海中的熱帶雨林「淺水區珊瑚礁生態系」,面臨前所未有的挑戰。有科學家提出深海珊瑚庇護所假說,認為淺水珊瑚礁易受環境因素以及人為活動影響,發生白化或疾病現象,因此較不受這些因素影響的深海珊瑚礁,有機會成為淺水珊瑚礁的庇護所。水深 40 公尺以下,光線穿透率僅剩 1% ~ 10% 的中光層珊瑚,真能夠成為珊瑚白化的庇護所嗎?

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【物理史中的十月】1967 年 10 月 13 日:卡斯特勒(Alfred Kastler)在《科學》評論他的諾貝爾獎赫茲共振的研究

當我們想到雷射的發明時,必然會回溯到愛因斯坦 1917 年的論文。在論文中愛因斯坦首次提出,一個光子誘發一個處於激發狀態的原子去發射另一個光子,這種受激發射的可能性。在雷射中,當受激原子在快速的連鎖反應中放射光子,會產生相干光束。然而,很少有人會記得一位阿爾薩斯物理學家卡斯特勒(Alfred Kastler)的貢獻,他在赫茲共振(使用微波或無線電波去激發磁場中的原子,進入今日物理學家稱之為超精細結構的低能階)方面的研究,在雷射後續的發展中扮演了關鍵性的角色。

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【物理史中的九月】1910 年 9 月 15 日:午夫(Theodor Wulf)發表宇宙輻射的第一個證據

宇宙線的正式發現要歸功於奧地利物理學家赫斯(Victor Hess),他也因此獲得 1936 年諾貝爾物理獎。然而,正如科學界常有的情形一樣,也有許多和赫斯同時期的科學家對此發現做出重大的貢獻,其中包括一位名叫午夫(Theodor Wulf)的德國耶穌會牧師物理學家。

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為什麼孔恩(T. Kuhn)誤解了STS? & 哲學解讀科學知識的社會建構

有哈佛物理學博士學位的孔恩,在 1962 年出版的《科學革命的結構》,可能是 20 世紀最受矚目的一本學術著作。這本書喚起了人們對科學中社會學面向的重視,然而孔恩卻覺得因之而起的科技與社會研究 (SSK/STS) ,是個錯誤的歧途發展。為什麼孔恩會會有這樣的誤解,看不出 STS 的精彩之處呢?
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一講到科學,人們經常認為那是真理以及理性的代表,然而孔恩的《科學革命的結構》卻讓許多人發覺,以科學史觀之,科學其實有其結構,而在建構科學的過程中,社會的各種因素扮演著重要的角色。這是一種理解科學的新途徑,然而科學真的是社會建構的嗎?在科學發明與創造的過程中,個人能力完全被社會因素淹沒了嗎?這樣的觀點是否否定了科學是知識的代表呢?

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我正在想第三個人是誰? & 我是阿爾法

據說當年曾經有記者問愛丁頓,有人說全世界只有三個人真正懂得愛因斯坦的相對論,愛丁頓思考了一下,回答:「我在想第三個人是誰?」愛因斯坦與愛丁頓之間的關係,其實比這略帶曖昧的話還要密切,他們的互動甚至還被拍成電視劇呢!本講次藉他們兩人的故事,回顧二十世紀初期天文學與宇宙論的關鍵發展。
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宇宙論在愛因斯坦的廣義相對論問世之後,就分為靜態宇宙論與演化宇宙論兩大派別,彼此爭執不下。現代廣為人所知的大霹靂宇宙論,要等到三項重要的推論被先後被證實之後,才成為物理宇宙學的主流,而這些研究工作與一位跑得比誰都前面,卻被大多數人遺忘的物理學家阿爾法緊密相連。本講次介紹這位無名英雄的研究工作,如何形塑大霹靂宇宙論。

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非歐幾何是一個時代的結束?還是開始? & 數學史上有革命事件嗎?

非歐幾何的誕生,是數學史上的一個傳奇故事,而這圍繞著歐幾里得《幾何原本》的第五設準發展。數學家一開始試圖證明這個設準是否「多餘」,然而在承認這個任務失敗之後,他們終於面對世界上除了歐氏幾何以外,可能存在另一種新的幾何學。
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從歐氏幾何真理的瑣碎補題出發,到嶄然確立的怪異幾何,非歐幾何的橫空出世,結束了一段兩千年的真理追索。透過對於高斯無上定理的認識,以及繼承高斯思想的黎曼發明/發現的幾何新觀點,非歐幾何得以被納入更宏大的系統,為現代數學與物理學奠立了新基礎。本講次主要交代高斯在非歐幾何發展史上的樞紐地位。

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「發生」萬萬歲 & 血管的生成:多細胞生物體內高速公路的構築過程

動物胚胎的發育,可分為細胞分裂、細胞分化、模式形成、型態發生等等幾個階段,這些細胞、組織及器官在個體空間與時間上的整合分佈,都牽涉到細胞之間的溝通,以及基因的表現時機和位置。人們對這些精準的調控機制所知有限,然而仍舊不斷地藉由那些看來和我們長的「很不像」的果蠅、線蟲、斑馬魚以及老鼠,試著了解這場命「孕」交響曲,發生、錯生、重生、以及再生這四個樂章。

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【物理史中的七月】1915年7月:布拉格(William Lawrence Bragg)奉命發展偵測火砲的聲波測距

第一次世界大戰期間,在發展出利用話筒收集大砲射擊的轟隆聲,叫做聲波測距的技術之前,英軍一直很難精確找出敵軍大炮的位置。發展此技術的團隊領導人是一位名叫布拉格(William Lawrence Bragg)的新科諾貝爾獎得主。

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【物理史中的六月】2013 年 6 月 15 日:一般性相變理論的建構者威爾森(Kenneth Wilson)過世

我們日常生活中幾乎每個方面都會碰到相變,就像冰融化或水沸騰一樣簡單。但是物理學家長期以來對於如何計算系統在關鍵點(物理上稱臨界點)的行為細節都很困惑,直到威爾森(Kenneth Wilson)創建出一套有力的全盤理論,才解決此問題。

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【物理史中的五月】1618 年 5 月:克卜勒(Johannes Kepler)發現太陽系的泛音

中世紀與文藝復興時代的宇宙論皆由天體的「音樂宇宙」概念所主導,此隱喻很引人入勝,所以幾世紀來激勵了西歐大部分的藝術、音樂和文學。然而天文學家克卜勒(Johannes Kepler)在他 1619 年的專著《世界的和諧》(Harmonices Mundi)中奠下了一個更如實的天體音樂,他主張太陽系的星球在繞著太陽運行中譜出它們的音調。

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你猜猜:羅馬帝國軍隊和漢代軍隊交手會怎樣? & 空用光電系統的過去,現在和未來

歐亞大陸的兩端,曾經同時存在著羅馬帝國與漢帝國,而這兩個帝國都有強盛的軍隊。回到西元前210年至西元後220年之間的時空背景,羅馬帝國的疆域包圍了地中海世界,漢朝的帝國則統治歐亞大陸的東端,兩者之間夾著波斯帝國。這樣的地理分佈,即讓後人對於兩帝國交戰的情節充滿想像。成龍主演的電影《天將雄師》便基於歷史學家的推測,虛構了兩帝國短兵相接的故事情節。那麼他們的軍隊真的曾經交手過嗎?若真有交手,勝負又是如何?歷史學家可由這兩支軍隊的裝備、戰鬥力、機動性、戰術及戰略等史料來思考這些問題。

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