【物理史上的十一月】Nov. 8, 1895:倫琴(Wilhelm Conrad Röntgen)發現X射線

幾乎沒有一個科學上的突破能像倫琴發現X射線一樣的立即展現出影響力,此重大的發現很快地就震撼了物理界與醫學界。X射線在實驗室被發現到廣泛地為人所使用,期間短得嚇人:在倫琴宣布發現X射線後的短短一年內,X光就已是醫學上診斷與治療所必需使用的一環了⋯⋯

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【物理史上的十月】1900 年 10 月:普朗克(Max Planck)黑體輻射的公式

當人們想到量子物理的先驅者時,腦中一定馬上浮現狄拉克(Dirac)、愛因斯坦、波耳(Bohr)、海森堡(Heisenberg)、薛丁格(Schrödinger)等人,然而,最初卻是由於普朗克(Max Planck)對黑體輻射多年研究所累積在熱力學方面過人的洞悉力,才建立起量子物理革命的舞台。雖然大家很快地就接受了普朗克的輻射法則,但是「能量量子化」這個嶄新觀念的重要性還是經過好多年後,才得到世人的關注。一旦大家重視它時,物理世界就呈現全然不同的面貌了。

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【物理史上的九月】1821 年 9 月 4 日和 1831 年 8 月 29 日:法拉第和電磁學

在電磁學方面對人類貢獻極大的英國科學家法拉第(Michael Faraday),父親是倫敦地區現在稱為象堡地方的鐵匠,小時家境清寒。法拉第就讀小學時曾學習閱讀、寫作和數學等基本課程,之後,他就未曾再接受更高等的正式教育。14 歲時,他到裝訂書商處當學徒,七年的學徒生涯讓他對科學產生了興趣,尤其在化學方面。法拉第追根究底的本性,驅使著他在自然科學方面涉獵廣泛,並著手做化學實驗,甚至建造了他自己的靜電機器⋯⋯

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【物理史上的八月】1932 年 8 月:正電子的發現

《星際奇航》(Star Trek)的創作者羅登貝瑞(Gene Roddenberry)結合大量真實的科學於其虛構科幻影視系列中,是史上最成功的影集之一,其中有一個物質/反物質引擎,可以啟動「企業號」,使其虛擬的航速比光速還快。1928 年,英國的物理學家狄拉克(Paul Dirac)由愛因斯坦的相對論推論說,宇宙中的每一粒子皆有一相對應的反粒子,其質量相同,但帶著相反的電荷,形同一組孿生子。於是,科學家競相尋找此假設的實驗證據,最後由加州理工學院的博士後研究員安德森(Carl D. Anderson)勝出⋯⋯

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【特別報導】捕捉雷公電母、風伯雨師的身影:談雷達與劇烈天氣的觀測

從二零零五年開始,全美國的天氣災難就急遽增加,其中劇烈天氣(如颱風和淹水)增加最多,可見劇烈天氣正嚴重影響人類的日常生活。氣象雷達已經成為觀測劇烈天氣的一個重要工具。就必須雷。本次邀請到美國國家大氣科學研究中心遙測組主任李文兆博士,和我們談談雷達的前世今生,分享他個人用雷達觀測劇烈天氣的經驗和研究成果⋯⋯

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【人物專訪】氣象雷達的翹楚一專訪李文兆主任

氣象科學對大多數人來說是一門高深莫測的學問,但如果我們用醫生來比喻氣象學家,會發現醫生和氣象學家做的事其實很類似,只是作用對象不同。醫生使用X光或MRI來獲取病人器官影像圖,告訴病人這陣子應如何調整作息和飲食;氣象學家則是用雷達掃描雲層,告訴民眾這幾天要不要撐傘或添購冰品。今天的專訪就邀請到美國國家大氣科學研究中心遙測組主任李文兆博士,分享他在大氣科學領域研究的心路歷程,以及雙偏極化,都卜勒氣象雷達神秘之處⋯⋯

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【物理史上的七月】1921年7月19日:亞婁(Rosalyn Sussman Yalow)的誕生

醫學物理學家亞婁(Rosalyn Sussman Yalow)於 1977 年獲得諾貝爾生理學或醫學獎,是出生在美國的女性獲此殊榮的第一位。亞婁和物理學家伯森(Solomon Berson)長達 22 年的科學合作,發展出放射免疫分析(RIA)技術。RIA 技術可以偵測血中少量的物質例如胰島素或酵素,開創了內分泌學中幾個有影響力的研究路徑⋯⋯

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【物理史上的六月】1905 年 6 月:愛因斯坦與特殊相對論

愛因斯坦小時候曾讀過伯恩斯坦(Aron Bernstein)的《自然科學國民手冊》(The People’s Book on Natural Science),其中有一章,作者伯恩斯坦請讀者想像自己與電流一起滑過電報線路的情形,這個想像一直盤踞在年輕愛因斯坦的心中。愛因斯坦 16 歲時開始思考,假如他能趕上光的速度,那麼光束看起來會像什麼呢?孩童時代的愛因斯坦總認為,如果有人能隨著光一起衝刺的話,光束看起來應該是靜止的,就像靜止的波一樣,但是一直沒有人曾經觀察到靜止的光,所以讓他開始思考其中可能的原因⋯⋯

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【物理史上的五月】1933 年 5 月 5 日:《紐約時報》報導〈宇宙無線電波的發現〉

在美國 1997 年的科幻電影《接觸未來》(Contact)中,大部分的戶外鏡頭都在新墨西哥州的特大天線陣(Very Large Array)天文台現場拍攝。聽過此電影的人比知道此天文台是以央斯基(Karl Guthe Jansky)命名的人多很多,其實,央斯基在天文學家中是知名的電波天文學之父。

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【物理史上的四月】 1932 年 4 月 14 日:柯克勞夫(John Cockcroft)和沃吞(Ernest Walton)分裂原子核

英國女小說家溫特森(Jeanette Winterson)在她 1997 年的小說《大一統理論的對稱》(Gut Symmetries,Symmetries of Grand Unified Theories)中說道:「在日本長崎和廣島原子彈的恐怖中隱藏著愛因斯坦 E=mc2 的美麗。」此方程式的確是熱核武器和核能的基本原則,它最先是一位英國物理學家柯克勞夫(John Cockcroft)和愛爾蘭物理學家沃吞(Ernest Walton)分別將原子核分裂,證實了愛因斯坦的理論。

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【物理史上的三月】 1883 年 3 月 15 日:雷諾(Osborne Reynolds)提出雷諾數的主張

由於液體非線性的本質,因此很難預測它們複雜的流動,這是眾所皆知的事。然而多虧一位出生在愛爾蘭的物理學家雷諾(Osborne Reynolds),現在物理學家可以預測一個已知系統中的流動是層流或是紊流。雷諾在流體動力學的研究是一位先驅者,他做了一個巧妙的實驗來說明兩種流動關鍵的轉換點,可以用一個簡單的數目來預測,這數目就是我們現在所知的雷諾數。

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【物理史上的二月】1971 年 2 月 6 日:雪帕德(Alan Shepard)在月球上揮出高爾夫球

美國航空暨太空總署(NASA)在 1960 和 1970 年代的月球任務都為嚴肅的科學所設計,但那無法阻止太空人找出有創意的方法來一吐悶氣。有一個太空人,是第一個以實驗研究有紋路的高分子球在非地面重力場的彈道性質,換句話說,他在月球上擊出了高爾夫球。

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【物理史上的一月】1965 年 1 月:潘若斯(Roger Penrose)開創性地證明了黑洞

卓越的物理學家潘若斯(Roger Penrose)因「發現黑洞的形成是廣義相對論的確鑿預測」,和根策爾(Reinhard Genzel)以及蓋茲(Andrea Ghez)因「發現位於銀河系中心的超大質量緻密天體」,同獲 2020 年諾貝爾物理獎。其實,黑洞的初步概念可以追溯到 18 世紀,在愛因斯坦形成他的廣義相對論之前,也在潘若斯的發現之前。

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【物理史中的十一月】1837 年 11 月 23 日:現代分子科學之父——凡得瓦(Johannes van der Waals)的誕生

在《費曼物理學講義》中,廣為人知的是,費曼一開始便問,人類最應該為子孫保存的是哪一則科學知識,而他的答案是:所有物質皆由原子所組成。雖然這看起來顯而易見——事實上,原子的概念可追朔到古希臘時代——然而原子的存在直到20世紀一直都是科學家激烈爭辯的問題。提供世界由分子組成的觀點強而有力、令人信服證據的是凡得瓦(Johannes Diderik van der Waals),他原是一位荷蘭的小學老師,物理知識大都自學而得,然而他努力不懈,終成了現代分子科學之父。

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