【物理史中的十一月】1783 年 11 月:膽大的物理學家是第一個飛行的人

1783 年 11 月:膽大的物理學家是第一個飛行的人

文|蕭如珀、楊信男(臺灣大學物理學系)(譯自 APS News,2006 年 11 月)

1783 年 11 月 21 日,物理學家德霍齊耶(Jean Francios Pilatre de Rozier)以及達荷朗(Marquis d’Arlandes)成了史上最先飛行的人。他們在成千巴黎人,包括皇室成員和富蘭克林的見證下,乘坐由蒙特哥飛耶兄弟(brothers Joseph and Etienne Montgolfier)設計的熱氣球飛行,很快地激起一股熱氣球風潮。

德霍齊耶於 1754 年出生在法國梅茲(Metz, France),後來在漢斯(Reims)當物理化學教授,也是法國科學院的院士。

蒙特哥飛耶兄弟來自法國安諾內(Annonay, France)的大家族,好幾代經營造紙企業都很成功。兄弟倆在造紙場內工作,注意到煙總往上升會讓紙張往上飄。兩兄弟先在室內做了幾次氣球試驗都未能成功,他們在紙袋內充滿蒸氣,但那只會讓紙袋很潮濕。他們聽說卡文迪西(Henry Cavendish)的研究顯示氫氣比空氣要輕很多,急著想應用它來讓物體上升到空氣中,可是他們無法設計出裝氫氣的方法。

他們製作出第一個成功的氣球是一個紙和亞麻布作成的袋子,下面有開口,開口處有火將袋內的空氣加熱。袋內的空氣加熱後膨脹,使得裡面的空氣比周圍的密度小,讓袋子上升。

蒙特哥飛耶兄弟並不十分理解其中的物理原理,他們深信濃煙是讓袋子飛在高空的關鍵,因此他們燃燒像稻草、羊毛、甚至舊鞋,儘可能產生最濃的煙。他們不知道是熱氣讓袋子上升,而似乎相信當時他們已製造出一種新的、以前未發現比空氣還輕的氣體。

儘管他們的了解極為有限,但經由反覆試驗他們還是能製造出一個可行的氣球。在經過幾次小規模的測試後,他們準備好做一次公開的示範。1783 年 6 月 4 日,直徑 10 公尺大的氣球公開展示,無人的氣球被綁在地上,之後在安諾內的市集冉冉升空。

受此成功的激勵,但又太小心不敢自己飛行,於是蒙特哥飛耶兄弟計劃另一次載一隻羊,一隻鴨子和一隻公雞當乘客的示範。這次的飛行於 1783 年 9 月 19 日在凡爾賽示範,路易十六和王后瑪莉‧安東妮,以及許多被吸引的巴黎民眾都來觀賞。農場的動物飛行了將近2哩,8分鐘後毫髮無傷地返回地面。雖然國王不喜歡各種煙的惡臭,但飛行本身很成功。

1783 年 11 月 21 日,氣球準備好第一次載人的飛行。雖然路易十六說他要送犯人去做這次有潛在危險的試驗,但物理學家德霍齊耶自願有此榮耀可以當第一位乘坐鬆綁熱氣球飛行的人。

他和勇敢同意和他作伴的達荷朗從巴黎中心起飛,上升到將近 3,000 呎高,飛行了將近 25 分鐘,然後在郊區降落,距離出發地點大約 5 哩遠。

富蘭克林當時在巴黎任駐法國大使,見證了這些早期的氣球飛行,對飛行的概念深感興趣,他預測熱氣球很快就可用於軍事的偵測行動。可惜的是,富蘭克林至死前都未能親自搭乘熱氣球。

為了避免熱氣球從空中掉下來,必須維持裡面氣體的熱度,而這樣就需在氣球下面燃火,需攜帶大量的燃料,燃火容易產生火花,有讓氣球著火的風險。

另一個物理學家查爾斯(Jacques Alexandre Cesar Charles)製造出第一個氫氣氣球,解決了此難題。不像蒙特哥飛耶兄弟,查爾斯使用橡膠覆蓋的絲布,可以包住氫氣。在蒙特哥飛耶兄弟第一次公開示範後不久,查爾斯即成功地在巴黎發射他的無人氫氣球。氫氣球飛行了大約15哩,降落在巴黎外的一個村鎮,嚇壞了當地的農夫,紛紛攻擊該氣球。

德霍齊耶也設計了他自己的氣球,使用熱空氣和氫氣的混合物。1785 年 6 月 15 日,他乘坐他的熱氣球橫渡英吉利海峽時,氣球爆破,他成了第一位死於空難的人。

雖然早期有類似這種的空難,但搭乘熱氣球變成了很受歡迎的娛樂,而這些飛行也激勵了飛行家設計出更可行的飛船型態,最終發展成現今的飛機。雖然氣球作為旅行的用途不大,因為它們既慢且難駕駛,但它們仍時常被用在大氣、氣象、以及天文物理的研究。

 

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