物理學發展史 | 科學Online

[物理史] 俄羅斯第一位現代科學家洛蒙諾索夫的誕生

2017/08/24

俄羅斯第一位現代科學家洛蒙諾索夫的誕生 (Birth of Mikhail Lomonosov, Russia’s First Modern Scientist)
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News ，2011年11月）

洛蒙諾索夫 (Mikhail Lomonosov)

1711年11月19日，洛蒙諾索夫 (Mikhail Lomonosov) 出生在俄羅斯北部靠近阿干折 (Archangel) 一個相對自由的國家農民（即農奴）轉漁民的家庭。為了追求發展機會，他19歲時只帶著兩本他最喜歡的書《文法學》(Grammatica ) 和《算術》(Arithmetica ) 逃離家。

洛蒙諾索夫花了5個星期，在冰天雪地和運載冷凍魚的雪橇車隊走了800哩，終於抵達莫斯科，在那裏，基於需要，他謊稱自己是貴族之子，才得以進入斯帕斯基修道院的斯拉夫希臘拉丁語學院 (the Slavic-Greek-Latin Academy of the Spassky Monastery) 就讀。雖然一天3戈比 (kopek) 的津貼只夠半飽，但他僅花了4年即完成拉丁文、希臘文、古時教堂用的斯拉夫語、地理、歷史、哲學和天主教教義問答等8年的課程。1736年，斯帕斯基修道院的斯拉夫希臘拉丁語學院有12名最優秀的學生進入聖彼得堡科學院 (Sankt Petersburg Academy of Sciences) 繼續深造，他是其中之一。

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[物理史] 蘇聯發射第一枚人造衛星進入地球軌道

2017/08/22

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蘇聯發射第一枚人造衛星進入地球軌道 (Soviets launch First Artificial Satellite into Earth Orbit)
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News ，2007年10月）

50年前，1957年的10月4日，蘇聯發射了史潑尼克號 (Sputnik)，這是第一枚人造衛星，震驚全美民眾，開啟了太空時代。

在發射史潑尼克號之前，人類就已夢想了好一陣子的太空旅遊。1903年，俄國的火箭專家齊奧爾科夫斯基 (Konstantin Tsiolkovsky) 由數學證明人造衛星是可行的，然而美國對他的研究卻完全不在意。火箭學在數十年後發展起來，而太空飛行也顛覆了人們的想像。

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[物理史] 紐約的第一個氣動地鐵

2017/08/18

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紐約的第一個氣動地鐵 (First Pneumatic Powered Subway Line in New York City)
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News ，2013年2月）

隧道和氣動運輸系統是古典科幻小說的主題，從韋爾納 (Jules Verne) 在20世紀的《巴黎》（Paris ，1863年）開始，作者在書中想像著地下火車橫越過海洋。1882年，何畢達 (Albert Robida) 在他的小說《20世紀》 (The Twentieth Century ) 中不僅描述地下火車，還提到了氣動郵務系統。那些作家的虛構創作都基於實際建成的系統，有些至今仍存在著。

比奇 (Alfred Ely Beach)

氣動地鐵的入口

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[物理史] 愛因斯坦追求一個統一的理論

2017/08/15

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愛因斯坦追求一個統一的理論 (Einstein’s Quest for a Unified Theory)
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News ，2005年12月）

愛因斯坦 (Albert Einstein) 在物理方面獲得了包括布朗運動、光電效應、特殊和廣義相對論等幾個輝煌的突破而成名後，花了一生最後的30年，欲尋找一方法，可以將重力和電磁作用力結合成單一簡雅的理論，卻徒勞無功。

愛因斯坦 (Albert Einstein)

愛因斯坦受到理智的驅使，要統一大自然的作用力。他強烈地認為所有的自然現象都可以用單一的理論來解釋，所以他於1923年的諾貝爾得獎感言中說：「我欲探索一個統整理論的理智思維，是無法滿足於存在有兩個本質彼此完全獨立的領域之假設。」

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[物理史] 克卜勒的洞見成就了《宇宙的奧秘》

2017/08/14

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克卜勒的洞見成就了《宇宙的奧秘》(Kepler’s Insight Leading to Mysterium Cosmographicum)
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News ，2014年7月）

1610年，一位藝術家筆下的克卜勒 (Johannes Kepler)

今天我們認為物理學和天文學息息相關，然而在16世紀時並非如此，當時認為物理學是自然哲學，而天文學則與數學和博雅課目有關，幫忙打破此藩籬的科學家就是克卜勒 (Johannes Kepler)。

1571年12月，克卜勒出生在現在德國斯圖加特 (Stuttgart) 的西邊，祖父曾擔任市長，家中有四個小孩，他是老么。在他出生時，家道已經中落，所以父親受僱當傭兵貼補家用，在克卜勒5歲時就拋棄家人。他母親是位精神療法術士和草藥商，在那迷信的年代是危險的職業。

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[物理史] 氦的發現

2017/06/05

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氦的發現 (Discovery of Helium)
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News，2014年8/9月）

雖然氦在可觀察到的宇宙是第二多的元素，但可由鈾等的放射性元素衰變而生成的氦，在地球上卻是相對稀少。事實上，氦真的太稀少了，所以直到 1868 年才被發現，這主要都要歸功於兩位科學家的努力，一位在英國，另一位在法國。

1859 年，克希何夫 (Gustav Kirchhoff) 認知到可用太陽和其他星球所輻射出的光譜來推斷它們的化學成分。克希何夫使用此方法，發現了銫和銣兩種元素。天文學家對日珥─如火焰般絢麗的氣流，現在已知是稠密氣體的熱雲，的研究尤其感興趣。科學家相信觀察日珥最好的方法是在日食期間。

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[物理史] 荷蘭天文學家法比利薩斯 (Johannes Fabricius) 觀測到太陽黑子

2017/05/09

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荷蘭天文學家法比利薩斯觀測到太陽黑子 (Dutch astronomer Johannes Fabricius observes sunspots)
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News，2015年3月）

凡爾納 (Jules Verne) 在他的古典科幻小說《從月球到地球》(From the Earth to the Moon) 中提及一位 17 世紀的天文學家法比利薩斯 (Johannes Fabricius)。在小說中，法比利薩斯 (Johannes Fabricius) 宣稱他曾從望遠鏡中看到居住於月球上的外星人。外星人是虛構的，但法比利薩斯卻真有其人。這位荷蘭人是最先從望遠鏡觀測到太陽黑子的其中一位，也是最早確認黑子的人，貢獻雖小但卻很重要，因當時天文學正處於兩個競爭的太陽系模型的抉擇關頭。

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[物理史] 薛丁格 (Erwin Schrödinger) 寫信給愛因斯坦，說明「波動力學」

2017/05/05

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薛丁格 (Erwin Schrödinger) 寫信給愛因斯坦，說明「波動力學」
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News，2015年4月）

牛頓提出他的萬有引力定律和運動方程式，開啟了物理學的新時代。牛頓死後300年，薛丁格做出了類似的貢獻，他提出了量子方程式，等同於古典物理學中的古典運動方程式和能量守恆律。

薛丁格的父親經營一間油布工廠很成功，他是家中唯一的小孩，經濟的自主讓他可以追求化學和植物學的科學興趣。薛丁格在進入維也納一間文理中學（相當於美國的預科學校）之前，除了有一位兼職的家教外，早期的教育大都來自他的父親。他喜愛數學和物理，也很欣賞德國詩詞及戲劇，但對文學批評和硬背歷史事實很厭煩。他繼續到維也納大學深造，在那裡首先上了哈森諾爾 (Friedrich Hasenöhrl) 的理論物理課，後來成了他的論文指導教授。

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[物理史] 費曼 (Richard Feynman) 的「布朗式棘輪」

2017/05/03

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費曼的「布朗式棘輪」 (Feynman’s “Brownian Ratchet”)
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News，2013年5月）

圖一、費曼 (Richard Feynman)
（圖片來源：wikimedia commons）

1948年，愛丁頓爵士 (Sir Arthur Eddington) 清楚說明熱力學第二定律佔據著「自然法則最高的位置」。他哀嘆說，如果有人設計出一個違反第二定律的理論，「就會走上徹底恥辱性的崩潰一途」。雖然如此，卻無法阻止物理學家三不五時就提出推測性的想像實驗，看看要如何違反第二定律，這些過程也因此深化了我們對它的理解。

其中最著名的「馬克士威精靈」，是馬克士威 (James Clerk Maxwell) 最先於19世紀，1867年12月給蘇格蘭數學家泰特 (Peter Guthrie Tait) 的一封信中所提出的。馬克士威想像說，有一個容器，裡面充滿溫度相同的氣體分子，有一個絕緣隔板將容器一分為二。容器內有一個精靈定期地打開隔板上的門，讓速度比平均要快的分子往同一方向流動，一段時間後，兩個空間就會產生溫度的差異，可以用來做功。以第二定律的統計性來看，這隻精靈似乎打敗了熵的增加。

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[物理史] 黎曼 (Riemann) 論彎曲空間的經典演講

2017/04/26

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黎曼論彎曲空間的經典演講 (Riemann’s classic lecture on curved space)
國立臺灣大學物理學系楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News，2013年6月）

1915年，愛因斯坦基於他在特殊相對論提出的四維時空概念，發表廣義相對論，改變了我們對宇宙的看法。他說明時空中的翹曲與彎曲，乃是對質量與能量的回應。廣義相對論的幾何基礎是由德國數學家黎曼 (Georg Friedrich Bernhard Riemann) 於大約60年前的研究所奠定的。

黎曼 (Georg Friedrich Bernhard Riemann) （圖片來源：wikimedia commons）

1826年，黎曼出生於現在的德國，家中有6個小孩，他排行第二，父親是路德教派的牧師，親自教導兒子直到他10歲為止。年輕的黎曼既害羞又神經質，但很有數學天賦，當他在漢諾威上中學時，他的數學好到有時超越了他的老師。1846年，他父親湊了足夠的錢，送兒子去哥廷根大學 (University of Göttingen) 就讀。黎曼起先想要研讀神學，以便幫忙維持家裏的生計。但之後，他去上高斯 (Carl Friedrich Gauss) 和斯特恩 (Moritz Stern) 的課，他們都鼓勵他改換研習科目。黎曼帶著父母的祝福，於隔年轉學到柏林大學，跟隨當時幾個最有名的數學家學習。

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