愛因斯坦1905 年的三大貢獻:愛因斯坦與光電效應
愛因斯坦1905 年的三大貢獻之愛因斯坦與光電效應 (Photoelectric Effect)
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
1887 年時,德國物理學家 Heinrich Hertz 觀察到,將紫外光束照射到金屬板時會迸出火花。
愛因斯坦1905 年的三大貢獻之愛因斯坦與光電效應 (Photoelectric Effect)
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
1887 年時,德國物理學家 Heinrich Hertz 觀察到,將紫外光束照射到金屬板時會迸出火花。
1911 年5 月:拉塞福 (Ernest Rutherford)和原子核的發現
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
1909年,拉塞福( Ernest Rutherford,1871-1937)的學生在拉塞福所指定的實驗中發現了令人意外的結果,拉塞福說此發現是他一生中所碰過最難以置信的事情。
他們在這個至今仍很著名的實驗中觀察到 $$\alpha$$ 粒子自一張金的薄片往後散射回來。拉塞福在他 1911 年 5 月所發表的論文中解釋說,此散射是由原子中心一個又硬、又密的核—原子核—所引起的。
1871 年6 月:馬克士威(James Clerk Maxwell)和他的惡魔(Maxwell’s Demon)
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授責任編輯
機器持續不間斷運轉的概念—即供應著固定的能量就可以永遠運轉的裝置是很令人嚮往的,美國的專利局每年都會收到無數個相關裝置的專利申請,其中大多數都可根據熱力學定律而予以退件,但最詭異、最有名、違反熱力學定律的恆久運轉概念之一是由馬克士威(James Clerk Maxwell,1831-1879)所提出的。
1932 年8 月:正電子(Positron)的發現
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
「星際奇航」〈Star Trek〉的創作者 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 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。
■ 物理雙月刊(二十八卷四期) 2006 年8月 本月物理史
■ 1687 年7 月5 日:牛頓《自然哲學的數學原理》的出版(譯自APS News,2000年7月)
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯
牛頓是英國林肯郡一位自耕農的小孩,於 1665 年畢業於劍橋大學,主修科學與數學。之後,他回鄉躲避當時正在流行的黑死病,直到 1666 年止。在此兩年間,他有幾項重大的發現,奠定了他曠世巨作的基礎,例如,他想出了重力理論的基本原則,即每一物質的粒子會彼此吸引;此外他還找到了微積分的要素。1665 年 11 月,他應用微積分算出了曲線上任意一點的切線與半徑,並於 1666 年 10 月,用它來解出方程式理論中的許多難題。他同時設計出琢磨透鏡的工具,可將透鏡磨成非球面的特殊形狀,有助於他日後光學的研究。
1995 年6 月5 日:超級原子的製造:第一個玻色—愛因斯坦凝聚
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
有時物理的實驗要趕上理論是需要一點時間,曾於 1920 年代所做的玻色—愛因斯坦凝聚(Bose Einstein Condensate,BEC)的理論預測就花了 75 年的時間才真正地在實驗室中製造出來。此一成就開啟了原子物理學中的一個全新領域,因為它好像讓科學家能透過一個巨大的放大鏡,去觀察、研究奇特、極其微小的量子物理世界,而不斷地有寶貴的科學新發現。
1609 年5 月:伽利略(Galilei, Galileo)乍聞望遠鏡
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授責任編輯
伽利略不僅因遭受到天主教宗教法庭的迫害與監禁為人所知,更可以說是以他在科學上的諸多貢獻聞名於世,其中最令人難忘的成就當屬他改良了當時很新奇的工具—望遠鏡。伽利略使用改良後的望遠鏡來觀測月球,發現了木星的四個衛星,解答了星雲帶是星星的集結體,還觀測到了金星的盈虧。在他星空觀測的過程中,許多同時代的天文學家以他為首,對宇宙論提出了革命性的見解,最後推翻傳統的亞里斯多德學說,證實了哥白尼的看法。
大約1590 年:顯微鏡的發明
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
每一個主要的科學領域都曾因使用不同款式的顯微鏡而獲得進展。顯微鏡的發明可追溯到 16 世紀末期,一個謙虛的荷蘭眼鏡製造商叫做 Zacharias Janssen。雖然相較於當今款式的顯微鏡來說,當時的顯像和倍率都極為粗糙,但是Janssen 的顯微鏡在科學儀器發展史上卻是一個根本性的突破。
1935 年4 月:Robert Watson-Watt 取得英國空防雷達系統的專利
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
有許多的科學家和工程師都對在第二次世界大戰期間,關係盟軍的勝利扮演著極重要角色的雷達系統之發展有所貢獻。雷達(Radar 是RAdio Detection And Ranging 的首字母縮略字)透過發送無線電波,再測量其反射回來的訊號以偵測遠方的物體,如飛機或船隻。Robert Watson-Watt 爵士最先發展出實用的雷達系統,在第二次世界大戰期間用來幫助防禦英國,就是最偉大的雷達先驅之一。
1995 年4 月:美國費米國家實驗室頂夸克的發現
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯
粒子物理的標準模型認為,所有物質均由含有 $$6$$ 種夸克與 $$6$$ 種輕子的基本粒子所組成,其中最重的為頂夸克(又稱 $$t$$ 夸克)。頂夸克不穩定,只有在人為製造時,例如美國伊利諾州 Batavia 的費米國家實驗室以高能的質子和反質子束來相互碰撞,才偵測得出來。物理學家在 1977 年發現與它同代的底夸克(或稱 $$b$$ 夸克)時,就深信頂夸克一定存在,只是他們沒想到還要等了將近 $$20$$ 年才終於找到它。