物理

1781 年3 月:赫歇爾發現天王星

1781 年3 月:赫歇爾發現天王星
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

赫歇爾(Frederick William Herschel)誕生於一個平凡的德國音樂家庭,家中有三個兄弟姊妹,但他後來成為天文史上最有名的觀察家之一。赫歇爾因發現天王星而聞名於世,由於他有系統的星空觀測,使得他能將當時的星雲數目由大約 $$100$$ 個增至 $$2,500$$ 個,成為他最重要的成就之一。

大約1935年3月:薛丁格(Erwin Schrödinger)的弔詭貓

大約1935年3月:薛丁格(Erwin Schrödinger)的弔詭貓
國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯

奧地利理論物理學家歐文‧薛丁格(Erwin Schrödinger)所提出的波動方程式對量子論有深遠的貢獻,此方程式後來以他的名字命名。但很意外的是,他最有名的研究卻是 1935 年所提出的一個思考性實驗——薛丁格貓的弔詭,此實驗引起哲學家的興趣,但也讓愛貓人士感到毛骨悚然。

1452年4月15日:一位科學先驅的誕生——達文西

1452年4月15日:一位科學先驅的誕生——達文西
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

1994 年,億萬巨富比爾‧蓋茲(Bill Gates)花了史上天價3千萬美元買下了達文西(Leonardo da Vinci)的手稿《萊斯特抄本》(Codex Leicester)。身為「文藝復興人」的縮影,達文西主要以他的藝術名作如「最後的晚餐」和「蒙娜麗莎」聞名於世。直到20世紀,修道士於 1960 年代在他的老家發掘出他的手抄本原稿,並加以修復,裏面的筆記和註記全都是左撇子達文西以左手反向由右向左書寫,難以解讀,只能藉著鏡子才能辨識,但此抄本卻鞏固了他在當時是最偉大科學家之一的地位。

物理學發展史

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大約1961 年1 月:羅倫茲 (Edward Lorenz)和蝴蝶效應

大約1961 年1 月:羅倫茲 (Edward Lorenz)和蝴蝶效應

大約1961 年1 月:羅倫茲 (Edward Lorenz)和蝴蝶效應
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

對於一般門外漢來說,渾沌的概念帶給他們的是一種完全任意性的印象,但對於科學家來說,它卻是表示在因果系統中的隨機行為,也就是說,系統對於測量太敏感,以致於產生的結果雖然有著根本的秩序,但看起來卻很隨機。這個表面上很矛盾的觀點是一位由數學家改行成為氣象學家的愛德華‧羅倫茲 (Edward Lorenz)所提出的,他在一次意外發現了此現象,隨即孕育出現代渾沌理論的領域,並永遠改變了我們檢視像天氣等非線性系統的方式。

羅倫茲小時候就對天氣非常著迷,常在康乃狄克州西哈特福父母家的屋子後面觀察著溫度計,記錄氣溫的高低;他也對數學感興趣,經常和父親一起解數學難題。1938 年,羅倫茲自達特茅斯大學畢業後,計畫步入數學領域,但爆發了第二次世界大戰,他在陸軍航空兵擔任氣象預報員,使得他的計畫出現了變化。後來,他決定就此鑽研氣象學,發表過一般大氣循環等議題的文章,所以很早就成名。

1968 年2 月:宣布發現了脈衝星(Pulsars)

1968 年2 月:宣布發現了脈衝星(Pulsars)
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

1967 年,當時還是天文學系研究生的約瑟林‧貝爾(Jocelyn Bell)注意到她的無線電波望遠鏡傳來的資料中有一些奇怪的「少許雜訊」,她和她的指導教授安東尼‧赫維斯(Anthony Hewish)起初以為他們可能偵測到來自外星生物的訊號。結果並非外星人,但仍是非常令人振奮:他們發現了第一顆脈衝星,並於 1968 年 2 月對外宣布此發現。

大約1970 年時的約瑟林‧貝爾

貝爾於 1943 年誕生於愛爾蘭,由於受到中學老師的鼓勵而研讀科學,並至劍橋攻讀天文學博士學位。貝爾和指導教授所做的研究採用偵測行星間所發出閃爍光的新技術來觀察類星體,因為類星體比其他的天體更會閃爍,赫維斯認為此技術是研究類星體的好方法,所以他設計了一個無線電波望遠鏡來觀察研究。

1665年1月:虎克《微物圖解》的出版

1665年1月:虎克《微物圖解》的出版
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

在古典科學的書籍中,幾乎沒有一本能夠像牛頓的《自然哲學的數學原理》(Principia)和達爾文的《物種起源》(Origin of the Species)一般,擁有彌久不衰的影響力,但有一本書卻經常為大家所遺忘,那就是《微物圖解》(Micrographia)。《微物圖解》的作者是虎克(Robert Hooke1635-1703,於 1670 年代提出虎克定律),雖然他的知名度無法和他同時期的牛頓相比,可是他卻是英國 17 世紀最聰明、最多才多藝的科學家之一。《微物圖解》除了在科學上的重要性有目共睹外,它更打開了原來看不見的宇宙,將其呈現給一般的讀者。

1987年2月:超新星1987A的發現

1987年2月:超新星1987A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

1987 年的 2 月,加拿大天文學家 Ian Shelton(當時他是多倫多大學大四的學生)忙著在智利的 LasCampanas 天文台用望遠鏡對著 $$167,000$$ 光年外一個叫做大麥哲倫星系的小銀河系拍照。他以為他只是做著每天的例行公事,可是當他將底片沖洗出來後,卻注意到一個極度明亮的星球,是他以前觀察此區域從未見過的:一個大約為五等星的星球。他知道那不是新的星球,而只是一個在超新星爆炸中散開來,正在老化中的巨大星球。

毛細現象 (Capillary action)

毛細現象 (Capillary Action)
台中縣常春藤高級中學李品慧教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

毛細現象是一種物質吸引另一種物質的能力,就如植物中的維管束,可以輕易地吸水,就像衛生紙或宣紙般等多孔性紙類一樣,它發生於液體與物質之間分子的附著力大於液體內部分子的內聚力時,此時物質與垂直的表面接觸會產生凹的新月形狀,同樣的理論也可以說明多孔物質如海棉,可吸取液體的原因。

群速度(Group Velocity)

群速度(Group Velocity)
國立臺南第一高級中學物理科王俊乃老師/國立彰化師範大學物理學系吳仲卿教授責任編輯

當波動經過調變(modulation)或者是封包(envelope)之後,合成波的整體波形,在空間中傳播的速度,稱之為群速度。舉例來說,想像一下,假如將一個石頭丟入非常平靜(still pond)的池塘中,會發生什麼現象呢?

熱浪

熱浪 (Heat wave)
國立彰化高級中學賴文哲教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

熱浪是指天氣在一個長時間保持過分炎熱,還可能伴隨著很高的濕度。主要指某地區出現異於平常狀態的高溫,這種不正常的氣候模式,嚴重的熱浪已造成災難性的農作物歉收,數千人死亡。

對於熱浪的界定各地不同,世界氣象組織建議,當連續 $$5$$ 天每日的最高溫度超過正常的時期平均最高溫度 $$5^\circ C$$ 時,定義為熱浪。更嚴重的狀況稱為熱風暴(是當較廣大的區域,通常是數萬或數十萬平方公里),溫度連續三天達到華氏 $$100$$ 度 $$(38^\circ C)$$ 以上。

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