物理學發展史

1932 年8 月:正電子(Positron)的發現

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。

1687 年7 月5 日:牛頓《自然哲學的數學原理》(Mathematical Principles of Natural Philosophy)的出版

■ 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

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 CondensateBEC)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

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

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

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 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

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。

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。

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