物理史

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。

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。

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。

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。

博弈遊戲和人類歷史一樣古老，考古學家挖掘出土的史前時代物品即是明證。賭博也因為玩家想更進一步了解投注的賠率，間接促成機率論的產生。在 17 世紀中葉，兩位傑出的數學家帕斯卡（Blaise Pascal）和費馬（Pierre de Fermat）在互通信件的過程中，奠定了機率論的基礎，改變了科學家和數學家看待不確定性和風險的方式。

諾貝爾物理獎得主費曼（Richard Feynman）有許多事蹟廣為人知：熱中玩小手鼓；參與曼哈頓計劃時，在洛色拉莫士（Los Alamos）執意違反安檢制度；他決定性的國會作證，認為 1986 年挑戰者號太空梭災難是因 O 型環有缺陷；在物理研究和個人回憶方面出版了大量的著作。而就在他一系列經典的加州理工學院教學內容成為《費曼物理學獎義》（The Feynman Lectures on Physics，1963 年初版）的基礎之前，費曼給了一開創性的講座，討論小尺寸物體的操作與控制，標題為《底部有很多空間》。

歷史上有許多世界末日的先知，預言地球的末日。其中比較饒富趣味的是一個叫惠斯頓（William Whiston）的自然哲學家，他試著將科學和他堅定異教與天啟的宗教觀點融在一起。

■現代建築聲學之父是一位美國物理學家叫做沙賓（Wallace Clement Sabine）。沙賓 1868 年出生，1886 年畢業於俄亥俄州州立大學，之後到哈佛大學上研究所。到了 1895 年，他成為哈佛物理系一位年輕的物理助理教授。因為他資歷淺，所以被交付改進音效極差，位於大學內才剛建好的佛格藝術博物館（Fogg Art Museum）裡面的佛格演講廳的困難任務。

■1615年，一位德國雷昂伯格（Leonberg）的地方行政官艾因霍恩展開一連串的女巫審判，這是當時橫掃歐洲獵女巫風潮的一個行動，此風潮奪走了數千位有巫師嫌疑的性命。一共有15位當地的女士在艾因霍恩的監控下被控告施行巫術，其中8位被處死。在此風潮被逮捕之中有一位是歷史上最偉大天文學家克卜勒的母親。

■17 世紀的科學家虎克（Robert Hooke）最知名的是以他為名的虎克定律，以及他的經典著作《微物圖解》（Micrographia），這是一本詳細記錄他在顯微鏡下觀察日常物品的專書，完全以令人驚奇的圖解呈現。然而虎克的興趣很多元，在他最早期的研究中有一關於毛細作用現象的小冊子。

■人類使用最先由中國人在13世紀發展出的固體火藥火箭有好幾百年，但卻一直有著瞄不準的缺點，因此在 19 世紀末，隨著大炮的改良而逐漸少見使用。有一個人突破限制，他叫做高達德博士（Dr. Robert H. Goddard），是新英格蘭物理教授，也是美國火箭先驅者，以現代火箭推進之父聞名。他開創性的研究對軍事飛彈學和太空科學探測中重要性日增的火箭推進奠下了基礎。

■佩恩（Cecilia Payne）從她在英格蘭的童年開始，及至吝於給女性身份的科學界中聲名大噪，走了好一段孤獨、漫長的旅程。佩恩獲得劍橋大學的獎學金，主修物理學，開啟了她的科學生涯。在遇見哈佛大學的夏普力（Harlow Shapley）後，她搬到麻州，繼續修天文博士學位。佩恩 1925 年標題為〈恆星大氣〉的論文，被天文學家史特魯維（Otto Struve）極度推崇是「在天文學方面曾寫過最優秀的博士論文」。經由恆星光譜計算化學元素的含量，她的研究開啟了天文物理學的革命。

哥倫布（Christopher Columbus）在一封寫給他的贊助者，談到他第一次航行到新世界遇見原住民時的信中這麼寫著：「原住民既不知宗教，也不知崇拜，他們只相信所有力量和美好的事物都來自天上…。」哥倫布指的是當地原住民的信仰，他們認為哥倫布、他的伙伴以及船隻都來自地球以外的某個地方。500 多年後，我們已成為新世界的航行者，經由太陽系，進入更遙遠的外太空。

法拉第在一封給《哲學雜誌》（Philosophical Journal）編輯菲利浦（Richard Phillips）的信中說明冰桶實驗結果，菲利浦於隔年 1844 年 3 月將此信在雜誌中刊登出來。時至今日，這個實驗仍會為了示範目的而以各種方式操作，只是通常會用中空的金屬球取代冰桶，用現代的靜電計取代驗電器。

亞佛加厥（Amadeo Avogadro）主張同體積的氣體在相同的溫度與壓力時，含有相同數目的分子，以此來解釋化學反應的實驗資料。亞佛加厥（1776-1856）活在物理和社會治理方面都不斷變動，且不確定的年代。在物理方面，當時主要的科學家爭論著元素的本質：氧到底是原子，還是雙原子分子？在社會治理方面，他所居住的杜林和皮德蒙特地區相繼為義大利薩伏依公爵、薩丁尼亞國王、以及法國拿破崙一世所統治，並受到奧匈帝國軍隊的威脅。