物理學發展史

[物理史] 拉瑪 (Hedy Lamarr)和安塞爾(George Antheil)申請無線電跳頻專利

拉瑪 (Hedy Lamarr)和安塞爾(George Antheil)申請無線電跳頻專利
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2011年6月)

69046_p1 古典電影的粉絲都知道海蒂‧ 拉瑪(Hedy Lamarr)在《阿爾及爾》(Algiers,1938 年)、《富家子的婚姻》(H.M. Pulham Esq.,1941) 和《齊格飛女郎》(Ziegfeld Girl,1941)…等片中有令人難忘的演出。不僅如此,這位女星還對戰時所需的科技做出了小小的貢獻,是早期展頻通訊科技方法的兩位發明者之一,此方法將似雜訊的信號在比原先頻率大很多的頻寬中輸送,成了現代無線通訊的主要工具。

拉瑪於1914 年11 月出生在奧地利的維也納,本名基士樂(Hedwig Eva Maria Kiesler),童年開始學習芭蕾舞和鋼琴,還去柏林上由導演海哈德特(Max Reinhardt)所主持的知名劇校。後來她退學,成了海哈德特的製片助理,並在兩部影片中擔任小角色,之後接下捷克的影片《狂喜》(Ecstasy,1933),擔任女主角。因為她在片中全裸,在那個年代舉世震驚。

美艷傲群但聲名狼藉的拉瑪在她20歲前夕嫁給比她大13歲的維也納軍火商曼德爾(Friedrich Mandl),曼德爾不僅販售軍需物品,還製造軍用飛機。他禁止拉瑪繼續演戲,因此,拉瑪改掌管曼德爾所有豪奢的宴會,招待包括希特勒、墨索里尼等知名人物,也常出席他生意上的會議。有了這樣的機會,雖然拉瑪缺乏正規的教育,但也獲得了大量軍事科技方面的知識,特別在導引水雷,和以無線管控的武器易受制於堵塞、干擾的弱點方面。

[物理史] 特斯拉 (Nikola Tesla) 取得了「電力運送」的專利

特斯拉 (Nikola Tesla) 取得了「電力運送」的專利
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2003年5月)

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特斯拉(Nikola Tesla)

電是現在大多數人視之為生活中理所當然的一環,一般大眾都將愛迪生 (Thomas Edison) 和電傳輸過程的發明與聯想在一起,但其實現在所採用的電傳輸方法主要應歸功於特斯拉的努力。

特斯拉於1856年7月誕生在克羅埃西亞利卡區 (Lika)的史密里安 (Smiljan),父親是塞爾維亞東正教會的牧師。他就讀過奧地利葛拉茲理工學院 (Polytechnic Institute in Graaz, Austria),以及布拉格大學(University of Praque),最初想不顧家人期待他追隨父親神職事業的希望,專攻物理和數學,但他很快地著迷於電學,而於1881年匈牙利電話公司當電機工程師,開啟了他的生涯,他在那裡最先設計感應馬達的概念。

[物理史] 化學元素的起源

化學元素的起源
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2008年4月)

69035_p11948年4月1日,《物理評論》(Physical Review)刊登了一篇由阿爾菲 (Ralph Alpher)、貝特 (Hans Bethe)和加莫夫 (George Gamow)所發表,標題為〈化學元素的起源〉之論文。作者的掛名帶有一點玩笑意味(貝特並未真的對此研究有貢獻),但此篇論文卻有著重要的科學發現。阿爾菲和加莫夫說明了大爆炸之後所立即發生的極端情況可以解釋宇宙所觀察到眾多最平常元素的含量。

物理學家加莫夫於1904年出生在奧德薩(Odessa,現在的烏克蘭),他對前蘇聯心生不滿,企圖離境失敗一次之後,終於在1934年逃出,移居美國,在美國華府喬治.華盛頓大學任職。

[物理史] 傅立葉 (Jean-Baptiste Joseph Fourier) 的誕生

傅立葉(Jean-Baptiste Joseph Fourier)的誕生
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2010年3月)

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傅利葉(Jean-Baptiste Joseph Fourier)

人的耳朵利用自然共振的機械方法,即內耳不同的神經末梢對於各種頻率不同的敏銳度,分辨進入耳朵的聲波所組成的頻率。另外,我們也可以用數學方式來分析聲音以測定它組成的頻率,這都要感謝18世紀數學家傅立葉(Jean-Baptiste Joseph Fourier)所設計出著名的傅立葉轉換法 (Fourier transform)。

傅立葉出生於1768年3月21日,父親是奧塞荷 (Auxerre) 鄉村的裁縫師。傅立葉10歲時就成了孤兒,年紀輕輕的他在地方主教的推薦下進入了當地的女修道院接受早期的基本教育,而也因為他展現了非常聰穎的一面,所以能接著就讀於奧塞荷皇家軍事學院(École Royale Militaire of Auxerre)。傅立葉在那裏愛上了數學,1790年即在母校任教。

[物理史] 黑維塞 (Oliver Heaviside) 辭世了

黑維塞(Oliver Heaviside)辭世了
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2010年2月)

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黑維塞(Oliver Heaviside)

物理學家例行地使用一種很方便的數學工具叫做黑維塞階躍函數 (Heaviside step function),尤其在控制理論和信號處理方面,它可在一個特定時間開啟一個訊號,然後一直開著。此工具以英國的博學之士黑維塞 (Oliver Heaviside) 命名。雖然黑維塞階躍函數在科學界非常有名,然而此函數卻可能是黑維塞這位一生都在辛苦研究中度過,卻相對沒沒無聞又得不到肯定的科學家對19世紀數學和科學最沒創意的貢獻之一。

黑維塞和有名的狄更斯(Charles Dickens)一樣都出生於英國倫敦的貧民區康登鎮,他有著一頭紅髮,個子矮小,家有四兄弟,他排行最小,父親湯姆士是一位木頭雕刻師也是水彩藝術家。黑維塞童年時感染了猩紅熱,導致他半聾,這似乎影響了他的社交能力,在康登鎮就學期間,他無法和其他學童相處,但他除了幾何學外,每一學科都是成績最好的。也許傳統的教育就是無法包容這位古怪的天才,因此他在16歲時退學在家自學。

[物理史] 挑戰者號太空梭爆炸及其後續發展

挑戰者號太空梭爆炸及其後續發展
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2001年1月)

1986年1月28日,美國全國引頸期盼挑戰者號太空梭(Space Shuttle Challenger)歷史性飛航的飛射升空,這是美國國家航空暨太空總署 (NASA) 的驕傲與喜悅。挑戰者號上的太空人包括一位高中老師麥克奧麗菲(Christa McAuliffe),他是第一位要被送進太空的非太空人。然而挑戰者號才飛行了73秒,就寫下不幸的歷史。在數百萬美國人的觀看下,他突然燒成火焰,7名太空人全數喪生,是史上最慘烈的太空災難。

調查員觀看爆炸前一刻挑戰者號的慢速重播影片,證實是其中一個固體火箭推進器的側邊冒出一陣火焰,直接燒到主燃料槽的側邊,引發爆炸。在羅傑斯委員會 (Rogers Commission)被指定偵查此災難前的國會聽證會期間,挑戰者號即被指出,其右側固體火箭推進器最後面段的橡膠O型環密封圈有技術上的問題。密封圈是用來阻止熱廢棄外洩,但因為設計上有瑕疵,這些密封圈對低溫極度敏感。升空的前一晚溫度很低,有問題的O型環上都結了霜,使其溫度更低,而變得易脆。升空當時一陣熱氣從O型環的裂縫噴出,在幾分之一秒的時間就穿入主燃料槽,液態氫和氧混合後爆炸,瞬間即毀掉了太空梭。

物理學發展史
化學傳記:法拉第不為人知的一面(六):電磁轉動與電磁感應

化學傳記:法拉第不為人知的一面(六):電磁轉動與電磁感應

化學傳記:法拉第不為人知的一面(六):電磁轉動與電磁感應
東京大學名譽教授、神奈川大學名譽教授 竹内敬人 撰文/
東京大學理學博士 黃郁珊 編譯/臺灣大學化學系教授 陳竹亭 責任編輯

連結:化學傳記:法拉第不為人知的一面(五)

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圖1:庫倫(1736-1806)

 

電磁轉動的觀測

有關1821年電磁轉動的發現我們已經在連載的第4回中提及。但是為了對法拉第進一步的認識有必要將此發現做更詳細的說明。無論如何這都是法拉第在電磁學領域的第一項大發現。我打算把這個發現和19世紀初開始且方興未艾的電磁學研究潮流並陳討論。

凡得瓦 Johannes Diderik van der Waals

凡得瓦 Johannes Diderik van der Waals
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

凡得瓦〈1837-1923〉為荷蘭物理學家,他首先提出氣體與液體的狀態方程式,並解釋兩者一階與二階的相變現象,因而獲得 1910 年諾貝爾物理獎,他一生中獲得不少榮耀,除了被授予劍橋大學的博士學位,被世界榮譽協會的會員譽為莫斯科的博物學家,以及愛爾蘭皇家科學院和美國哲學學會會員等等,為紀念他的貢獻,分子作用力中其中有以他的名字命名為「凡得瓦力」。

拉塞福 Ernest Rutherford

拉塞福 Ernest Rutherford
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

拉塞福(1871-1937)為紐西蘭物理學家,被稱為近代物理之父或核子物理之父。拉塞福開拓了原子的軌道理論並預言中子的存在,著名的是在他的金箔實驗中發現了拉塞福散射現象。之後在鈾礦的幅射中發現 $$\alpha$$ 射線及 $$\beta$$ 射線。拉塞福也是首位建立半化(衰)期和衰變常數的觀念,1908 年他證明了放射性是原子的自然衰變,獲得諾貝爾化學獎。

歐尼斯 Heike Kamerlingh Onnes

歐尼斯 Heike Kamerlingh Onnes
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

歐尼斯是荷蘭的物理學家,超導現象的發現者,低溫物理學的奠基人。1他利用液氦量測水銀在極低溫時的電性,當溫度下降到 $$4.2~K$$ 時水銀的電阻完全消失,這種現象稱為超導電性。超導體的特殊電性的狀態命名為超導態(superconducting state),又超導態和正常態相變的轉換溫度為超導臨界溫度(superconducting critical temperature,以 $$T_c$$ 表示)。

陸續在 1913 年,歐尼斯發現鉛(Pb, $$T_c=7.2~K$$)和錫(Sn, $$T_c=3.8~K$$)一樣具有超導性。1913 年,由於歐尼斯對物質在低溫狀態下性質的研究以及液化氦氣,歐尼斯被授予諾貝爾物理學獎。

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