【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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說話、唱歌與音聲醫學 & 彈情說愛,說不出口就摩出來─談生物變異產生的聲音多樣性

幾乎所有的動物都會發出聲音—各式各樣的聲音,猩猩搥胸是一種,蟋蟀摩擦翅膀也是一種。人類也可以搥胸、拍手發出各種聲音,但是我們有特殊的發聲器官,使我們有其他動物沒有的特別發聲機制。此外,人類為了說話、歌唱等傳達思想的特有目的而發聲,也與其他動物發聲的目的不同。考古人類學發現在至今約五萬年前,人類的頭顱骨開始變大,這是大腦前額葉發達的證據,代表思想、情感逐漸生成,進一步會出現說話的機制。語言(language)一詞的字典定義為:「一群共同生活的人,基於溝通共同經驗而形成的嚴謹規則。不限於口說、書寫,也可以是手語、點字等等。」因為共同生活的群體很多,因此不同時空下產生了許多不同的語言,據統計目前世界上現存約4、5000種口說語言,其中大部分沒有對應的書寫語言,加上受強勢文化的影響,故正在快速消失當中。

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轉角遇到鬼—以有限大駕馭無窮小的epsilon-delta & 根號-1的故事

微積分發展初期,使用直覺式的論證,雖然實務上解決了許多問題,但是也陷入邏輯上的困境,論證的過程甚至被批評是「看到鬼」。數學家後來以「 epsilon-delta 極限定義法」,解決直覺論證的邏輯問題。本講次除了介紹其來龍去脈之外,也舉出人類為了理解「無窮」這個概念,想出來的許多方法,一起來認識這個美麗深邃的世界。

以複數為基礎的複變函數,可應用於流體力學、熱力學、電磁學等領域,是實用性相當高的數學思維。然而根號 -1 這個違反人們直覺的概念,直到 19 世紀才正式為數學界所接納。本講次介紹以根號 -1 為代表,虛數與複數概念的發展歷史脈絡。

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為何人類需要臭氧層?臭氧層如何因人類而破洞?& 談氣膠與大氣、海洋、人文的關係

地球大氣層中的臭氧分子,能夠吸收陽光中對生物有害的紫外線,然而臭氧層卻因為人類近數十年來的活動,在南極上方破了一個大洞。本講次說明臭氧吸收紫外線的機制,以及臭氧層破洞的成因。

俗稱 PM 2.5 懸浮微粒的氣膠,近年來造成嚴重的空汙問題。世界衛生組織不但宣布 PM2.5 為致癌因子,甚至估計每年死於空汙問題的人數多達 700 萬人。在環境汙染致死人數,已超越戰爭、天災、疾病等等傳統災難的情況下,你我該如何因應?

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【物理史中的四月】1831 年 4 月 28 日:扭結理論的先驅泰特(Peter Guthrie Tait)的誕生

自從 1833 年高斯(Carl Friedrich Gauss)想出如何計算兩個互連的環彼此纏繞次數的方法後,幾世紀以來數學家就一直對拓撲結深感興趣。但此領域一直到 19 世紀末,20 世紀初,蘇格蘭一位叫做泰特(Peter Guthrie Tait)的數學家做了煙環的實驗後才真正引起大家的關注。

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