物理學發展史

馬克士威James Clerk Maxwell

馬克士威 James Clerk Maxwell
國立彰化師範大學物理學系研究所許嘉榕研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

馬克士威〈1831年6月13日-1879年11月5日〉集過去關於電學、磁學理論與實驗之大成,寫成馬克士威方程組。他研究氣體分子動力論,發展出馬克士威分布。還研究光色的三原色理論;在1861年做成了第一張彩色相片。他被認為是十九世紀科學家對二十世紀物理影響最大的人,與牛頓及愛因斯坦的成就可相提並論。

馬克士威1831出生於英國愛丁堡,他的父親是一位學士淵博的律師,馬克士威從小求知慾很強,他天資聰敏加上認真向學,成績一直很優異,14歲就寫了 一篇「談橢圓之製圖法」的論文,發表在皇家學會會刊上。進入愛丁堡大學,學習數學、物理和邏輯學等。畢業後便進入劍橋大學研讀數學博士,他的數學才華吸引 了當時著名數學家霍普金斯,並收馬克士威為研究生,後來也在數學家斯托克指導下學習數學和流體力學。1854年獲得了劍橋大學博士學位。

之後馬克士威便開始研究電磁學,從法拉第的《電學實驗研究》開始學習,因馬克士威用數學方法呈現出法拉第「力線」的概念,隔年他發表了《論法拉第力線》的論文,並推導出庫倫定律和高斯定律。

焦耳 James Prescott Joule

焦耳 James Prescott Joule
國立彰化師範大學物理學系研究所許嘉榕研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

焦耳 〈1818-1889〉提出導線產生的熱量與電流平方成正比,即「焦耳定律」。他確認能量守恆與轉化定律,能量既不會憑空消失,也不會憑空產生。實驗得到熱量和功(能)的換算的「熱功當量」。後人為了紀念他,將能量的單位命名為「焦耳」。

焦耳於1818年出生於英國北部,家裡是釀酒工廠,焦耳5歲時醫生發現他脊椎側彎,但矯正不好,這缺陷使他在學校被同學嘲笑,於是決定讓他休學,請家庭老 師在家教他,經友人介紹當時的化學家道耳頓,於是焦耳成了道耳頓的學生,道耳頓教導他數學、哲學及化學還有將理論及實驗結合的研究方法,漸漸地焦耳對科學 產生了濃厚的興趣。1835年焦耳進入曼徹斯特大學唸書,畢業後便繼承家業,受到道耳頓的影響便開始做一些有趣的實驗科學研究。有一次他找來一匹馬,將電 流通到馬身上,觀察電流大小與馬反應程度。

哈密頓 (William Rowan Hamilton)

哈密頓 (William Rowan Hamilton)
國立彰化師範大學物理學系研究所許嘉榕研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

威廉‧哈密頓 (1805–1865)是愛爾蘭物理學家,天文學家和數學家。他最大的成就是發現了物理學四元數。他提出了著名的「哈密頓最小作用原理」,用變分式推出動力學定律。哈密頓對光學、動力學和代數的發展提供了重要的貢獻。他的成果後來成為量子力學中的主幹。

哈密頓於1805年8月4日出生愛爾蘭,3歲時父母就將他送到都柏林城外的小鎮。早年受到良好的家庭教育。5歲開始學習外語,到14歲時學會了多種歐洲語言。18歲 以前,哈密頓都沒上過小學、中學,完全靠自修。他平常喜歡游泳與觀察田問的小動物,也喜歡文學,成為數學大師後,仍不斷賦詩填詞。他一直認為文學與數學是 近似的學科–都是抽象思維的文字與符號。他寫道︰「詩與數學是近親」。初戀的哈密頓,不斷地寫情詩追求那位初戀情人。可惜他心儀的女孩卻嫁給別人。

卡諾 Nicolas Leonard Sadi Carnot

卡諾 Nicolas Leonard Sadi Carnot
國立彰化師範大學物理學系研究所楊婕妤研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

卡諾〈1796-1832〉法國物理學家、工程師。提出「卡諾熱機定理」,是以後建立熱力學第二定律的重要基礎。在熱學方面有一定貢獻。

卡諾於1796在法國出生,他的父親是一位優秀的軍隊領導人,也是一位幾何學家,不論在科學或政治上都有成就,他的父親於1796領導法國從戰亂中漸漸復 甦。  1797軍事政變使他父親被流放到瑞士,卡諾從小身體虛弱,跟隨著母親到法國的聖奧瑪爾。兩年後他父親被拿破崙任命為部長,處理戰爭事宜,卡諾從 小隨著父親在宮廷內。雖然蒸汽機早已被發明,但科學家思索如何提高效率,卡諾的父親也研究這方面的問題,導致卡諾對科學的興趣。

法拉第 Michael Faraday

法拉第 Michael Faraday
國立彰化師範大學物理學系研究所楊婕妤研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

法拉第 〈1791-1867〉肯定「場」帶有能量,且畫出場線。他在研究電流產生的磁場時,發現磁場變化可產生電流,即「法拉第電磁感應定律」。又發現磁場能改變光的偏振方向,因而提示電磁與光的關係。他又發現電解定律,測定電解常數(所謂法拉第常數),他在化學還有許多重要貢獻,例如發現苯。因為他在電磁上的貢獻,所以電容的單位就用「法拉」。

安培 Andre-Marie Ampere

安培 Andre-Marie Ampere
國立彰化師範大學物理學系研究所楊婕妤研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

安培〈1775-1836〉在聽說丹麥人 Orsted 發現穩定電流能使磁針改變方向的一星期之後,發表一篇論文詳述電流與磁的關係,透過「右手定則」確定了電流倒現的磁場方向,並表演兩條平行導線相吸(電流向相同)或相斥(電流向相反)的現象。他開啟了電動力學。如今電流基本單位就以安培訂定之。

安培於 1775 年 1 月 20 日出生於法國里昂,出生家庭富裕,因為安培的爸爸受盧梭教育思想很深,所以主張讓安培自學,在安培 7 歲的時候特別為他建立一個圖 書館,教育他學習拉丁和法國文學,他父親以鼓勵的方式激起安培的學習動機,從小記憶力很好且才智出眾,他的興趣也非常廣泛,對自己也很有自信。13 歲時即發表了他第一篇數學論文,內容在探討螺旋線。16 歲時他開始學習《百科全書》,他不僅閱讀了 d’Alembert 的微積分文章,也閱讀了歐拉與柏努利的著作。然而 1789 年法國大革命爆發,安培的父親極力避免麻煩,然而 1792 年安培的姊姊去世,他的爸爸也被逮捕並送上斷頭台,這對安培來說是很大的衝擊。

菲涅耳 Augustin Jean Fresnel

菲涅耳 Augustin Jean Fresnel
國立彰化師範大學物理學系研究所楊婕妤研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

菲涅耳〈1788-1827〉對光的行為做許多理論與實驗研究,「菲涅耳透鏡」的發明者。他在以太學說之上建構光波理論。明確指出光波是全然的橫波。

菲涅耳於1788年5月10日菲涅耳出生於法國諾曼地,爸爸是一位建築師,而媽媽也是來自建築師家庭,從小身體就虛弱,在他6歲的時候適逢法國大革命,因工作關係全家搬到法國卡昂的一個小村莊,菲涅耳的父母即扮演他小學老師的角色,但是他學習速度很 慢,到8歲還不會閱讀,一直到12歲後才開始接受當地的學校教育,在那裡他認識到科學之美,也啟發他的數學能力。1804年他進入巴黎工藝學院,然而他的 內心很掙扎,因他的生長背景促使他必須往工程師的職業發展,2年之後他從工藝學院畢業又進入巴黎公路學校,1809年取得了正式工程師的執照,於是開始於 法國政府部門下從事工程相關工作。

拉普拉斯 Pierre-Simon Laplace

拉普拉斯 Pierre-Simon Laplace
國立彰化師範大學物理學系研究所楊婕妤研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

皮埃爾‧西蒙‧拉普拉斯〈1749-1827〉數學物理大師。以微積分式的古典力學陳述天體力學。還建構勢場的理論,提出著名的拉普拉斯方程。發展太陽系起源的雲氣假說,還提議黑洞與重力陷縮。被稱為法國的牛頓。

拉普拉斯於1749年3月23號出生在法國諾曼地,他父親是賣酒的貿易商,母親是大地主的女兒,家境還不錯,拉普拉斯從7歲到16歲都在當地的修道院學校 唸書,當時的環境男人不是從事神職人員就是從軍,而他的父親希望他能從事神職人員,拉普拉斯16歲時進入當地的卡昂大學研讀神學,爾後的兩年他發現自己在 數學方面的天賦並且熱愛數學,所以他沒有拿到學位即離開家鄉遠赴巴黎,只帶著一封由卡昂大學數學老師的推薦函去見當時的數學家-d’Alembert,他 非常喜愛拉普拉斯,不但教他數學還引薦他去博蒙軍事學校教書。

伏特 Alessandro Volta

伏特 Alessandro Volta
國立彰化師範大學物理學系研究所楊婕妤研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

亞歷山德羅‧伏特〈1745-1827〉起電盤和電池的發明人。他發現電勢與電量比例的電容關係;後來電動勢的單位就以他為名。他發現了電池可產生穩定電流的電池效應。這一發現不只應用極廣,更顯示電的現象不能用力學說明。

伏特於1745年2月18日出生於義大利科莫的一個富有的天主教家 庭,他的家庭裡面有一半以上成員都從事神職工作,伏特的兄弟姐妹眾多,從小主要是受拉丁文、文學的教育,伏特從小並不特別出眾,尤其到了4歲才會說話,家 人都認為他智力遲鈍,但到了7歲後他漸漸趕上其他小孩,並且超越他們!開始上學後他似乎對科學產生興趣,14歲即立志當科學家,19歲時他閱讀完一篇有關 電學的著作後,做了首有關電的拉丁文小詩,受到大家讚賞。

卡文迪西 (Henry Cavendish)

卡文迪西 (Henry Cavendish)
國立彰化師範大學物理學系研究所楊婕妤研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

卡文迪西 (1731-1810)兼具數學學家、物理學家及化學家於一身。以實驗證明了庫侖定律的時間比庫侖本人還早三十年,利用扭秤的變化計算出牛頓萬有引力常數G,因而可算出地球質量;他還觀察到電荷停留在空心導體的表面證明了水是氫和氧組合而成的,並測量過許多物質的電能和熱能。

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