物理

[物理史] 梅曼(Theodore Maiman)建造了第一部可運作的雷射

梅曼(Theodore Maiman)建造了第一部可運作的雷射
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2010年5月)

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梅曼(Theodore Maiman)凝視著立方狀的紅寶石晶體沉思

21 世紀,雷射的使用無所不在,是一年幾十億美元的產業,隨便舉幾個例子,電信、數位光碟播放機(DVD player)、結帳掃描機、切割及焊接器、眼睛手術、刺青移除、牙科和醫學等都是雷射的市場。而雷射的發明是由一個孤獨的物理學家梅曼(Theodore Maiman)所開始的,他全然不顧存疑同事們的困惑,於 1960 年建造了第一部可運作的雷射,此成就為他贏得了「光電產業之父」的稱號。

1927 年,梅曼出生在美國洛杉磯,成長在丹佛,父親是電機工程師,也是一位發明家,很希望兒子成為醫生。可是,年輕的梅曼將他的才華用在數學上,加上他早期當收音機及家用器具修理員的工作經驗,使他獲得科羅拉多大學的工程物理學位。1955 年,他在史丹佛大學完成物理博士學位,他的指導教授蘭姆(Willis E. Lamb)也在同年獲得諾貝爾物理獎。梅曼很快地在休斯飛機公司獲得工作,而他也在那裏加入建造第一部可運作雷射的競爭行列。

物理
[影音] CASE【百秒說科學】什麼是魅夸克?

[影音] CASE【百秒說科學】什麼是魅夸克?

[影音] CASE【百秒說科學】什麼是魅夸克 (Charm Quark)?
臺灣大學科學教育發展中心百秒說科學企劃團隊製作

你知道是什麼組成你、我、還有所有看的到的物體嗎?

1974年丁肇中 & Richter 發現了由魅夸克組成的J/Ψ粒子。這個發現改變了我們對組成宇宙萬物的基本粒子──夸克的理解,也讓他們得到了諾貝爾物理學獎。

[物理史] 貝爾實驗室示範了第一個實用的矽太陽能電池

貝爾實驗室示範了第一個實用的矽太陽能電池
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2009年4月)

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傅勒將硼注入矽中,製成全球第一個太陽能電池。

可以將陽光轉換成電流的太陽能電池開始出現於一百多年前,但早期的太陽能電池效率太低,所以並無多大用處。 1954 年 4 月,美國貝爾實驗室的研究員才示範了第一個實用的矽太陽能電池。

太陽能電池的故事要追朔到 1839 年早期光生伏打效應的觀測,法國物理學家安東尼.貝克勒(Antoine Cesar Becquerel)之子,物理學家亨利.貝克勒(Henri Becquerel,因發現放射線,於1903年獲得諾貝爾物理獎。)之父的亞歷山卓.貝克勒(Alexandre Edmond Becquerel)當時以金屬電極置於電解溶液中做研究,發現金屬若暴露在陽光下,會產生小小的電流,但他無法解釋此效應。

[物理史] 查隆納(William Chaloner)鑄造偽幣被處絞刑──牛頓晚年二、三事

查隆納(William Chaloner)鑄造偽幣被處絞刑──牛頓晚年二、三事
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2011年3月)

72661_p1牛頓耀眼的科學成就廣為人知:他的《自然哲學的數學原理》(Principia)和《光學》(Opticks)為現代物理學奠定了根基。但他晚年的歲月,從 1696 年接任英國皇家鑄幣局的局長開始,則較少被提及。牛頓於鑄幣局期間,監督英國的錢幣鑄造,嚴厲地追捕偽造者,其中包括最成功的查隆納(William Chaloner)。

英國於 1662 年前這段期間以手工敲打鑄造的銀幣,時常在四周被「削邊」,修整銀幣緣,減輕其重量,也降低其做為法定貨幣的價值,尤其在國外。但因銀在國外的價值比英國的錢幣面額高,所以也提供了人們強烈的誘因,將銀幣融化後賣到國外,造就了套利的市場。

[物理史] 卡斯帕羅夫(Garry Kasparov)對抗「深藍」

卡斯帕羅夫(Garry Kasparov)對抗「深藍」
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2002年2月)

72657_p1自從庫布里克(Stanley Kubrick)所導演的《2001:太空漫遊》(2001:A Space Odyssey)引進了暱稱哈兒(HAL,Heuristically programmed ALgorithmic computer)的啟發式程序化演算計算機以來,電腦科技爆發性的進步即引來了疑問:真的能建造智慧型電腦嗎?人類製造的機器之思考力最終能勝過其創造者嗎?1996 年 2 月,由 IBM 研究員所發展出來的知名電腦「深藍」(Deep Blue)創造了歷史,它和當時世界西洋棋冠軍卡斯帕羅夫(Garry Kasparov)在一連六場比賽中對決。

[物理史] 杜瓦(James Dewar)製造出固態氣體

杜瓦(James Dewar)製造出固態氣體
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2012年1月)

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杜瓦(James Dewar)拿著杜瓦瓶

科學家長期以來都為物質不同的狀態而著迷,尤其在不同的溫度與壓力下,物質的狀態會改變。19 世紀末期,有一位蘇格蘭的化學和物理學家杜瓦爵士(Sir James Dewar)在這方面做了一些最具開創性的研究,將氣體轉變成液體和固體。

1842 年,杜瓦出生在蘇格蘭金卡丁(Kincardine, Scotland),在家裡是六兄弟中的老么。他雖於 15 歲時成了孤兒,但仍設法獲得教育,先上達樂寄宿學校(Dollar Academy),後到愛丁堡大學(University of Edinburgh)研讀,碰到了一位良師─化學家普萊費爾(Lyon Playfair)。

古典物理學

古典物理學 (Classical Physics)
國立臺灣大學電機工程學系 李晏如

物理學的理論會隨著時代的演進,這一切的推手很大一部分是實驗儀器的進步,這使人們可以量測得更加精準,或者是量測到過去所無法量測的現象。在十九和二十世紀的交界,一些新出現的實驗結果使得物理學界掀起了天翻地覆的波瀾。以此為界,大致上可以將物理分為古典物理 (classical physics) 和近代物理 (modern physics)。

跳著水中圓舞曲的細菌

跳著水中圓舞曲的細菌 (Swimming in Circles: Hydrodynamic Interactions between Bacteria and Solid Boundaries)
普林斯頓大學機械與航太工程系博士班 賴靜瑤

史蒂芬.霍金 (Stephen Hawking) 曾說:「我們對分子生物學的認知顯示,生物行為受著物理及化學原理的支配,因此,在適當的了解下是可被預測的,就如星球的軌道一般。」

你或許會有些遲疑,複雜的生物行為真的可以以物理解釋嗎?這個問題可以衍生出很多的爭議,非本篇重點,不過這裏我們提供一個成功用流體力學解釋細菌游泳的例子。

物理模擬影片九:克卜勒行星運動定律

克卜勒行星運動定律 (Kepler’s Laws of Planetary Motion)
國立臺灣大學物理學系石明豐教授

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這個程式模擬克卜勒三大定律中的第一和第三定律,一個彗星以橢圓軌道繞著恆星公轉且此恆星是此橢圓的一個心;此外,此彗星和恆星的中心的連線在固定時間裏,所掃過的面積也會相同。

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