歷史 物理

  • 維多利亞時代的物理巨擘: 開爾文男爵 (下): 大西洋電纜

    上一次阿文介紹了十九世紀的英國科學家William Thomson 的前半生,接下來要來繼續講述他如何從William Thomson 變成 Lord Kelvin 。還請各位看官賞臉繼續看下去。

  • 維多利亞時代的物理巨擘: 開爾文男爵 (上): 絕對零度

    現在提到開爾文男爵Lord Kelvin (前譯為克耳文勳爵,William Thomson, 1st Baron Kelvin), 大家似乎只想到他在十九世紀最後一年演講時提到物理頭上僅剩的兩朵烏雲,一朵是黑體輻射,一朵是邁克生干涉實驗,言下之意,古典物理似乎即將大功告成,當然啦,第二朵烏雲後來下起"相對論"這場雨,震撼了物理界,之後第一朵烏雲釀成了一場驚天動地的大豪雨,威力不輸當年挪亞造方舟時的那一場,掀起物理界一場波濤洶湧的大變革,所以開爾文男爵的形像到了現在似乎不太光鮮亮麗,持平來講,這對開爾文男爵來講是蠻不公平的,他在物理有諸多建樹,對現代通訊的發展也有不得了的貢獻,算得上是十九世紀下半葉英國物理界的祭酒,他的一生事跡頗足稱道,就讓阿文為您好好地介紹一番,也算是還他老人家一個公道吧。

  • 卡諾父子與他們的熱血世代(下) 熱力學之父

    上一回阿文介紹了拉札爾‧卡諾以及薩迪‧卡諾的生平,今天就來說一說薩迪是如何靠著紙筆以及頭腦開創出一門新的學科:熱力學! 上次提到薩迪到馬德堡拜訪定居在此的父親拉札爾時,開啟了對蒸汽機的興趣。事實上,早在1712年英國工程師Thomas Newcomen就發明了蒸汽機,這種蒸汽機一開始大量使用在礦場中,用來將礦井裡的水汲出來。最初的蒸汽機原理是這樣的: 將蒸汽引入氣缸後閥門關起來,然後冷水被灌入汽缸,使得蒸汽凝結時產生真空。活塞另一面有空氣,活塞兩端的壓力差會推動活塞。而活塞聯結到一根深入豎井的杆來驅動一個泵。蒸汽機活塞的運動通過這根杆傳到泵的活塞來將水抽到井外。這種蒸汽機最大的問題是氣缸裡的蒸汽需要先冷凝,使活塞動起來,然後再加熱進行下一次推動,蒸汽的熱量都消耗在一冷一熱的過程中,不斷地將氣缸的溫度從低溫加到高溫,這使得機器的效率非常低。

  • 開創熱力學的普魯士學者:克勞修斯

    阿文打從年輕時起就是華格納迷,尤其醉心於尼貝龍指環系列的大結局,諸神的黃昏Götterdämmerung 一劇中的最後一景,女主角Brünnhilde 騎馬奔入火中,以身相殉,而諸神所在Valhalla 則在烈焰中土崩瓦解,伴隨著激昂的音樂,一切都煙消雲散,令人不禁茫然自失,當布幕落下時,阿文就像莊子齊物論的南郭子綦,仰天而嘯,苔焉似喪其耦呢!有趣的是,世界崩解的景像,不單只出現在藝術家的想像中,就在諸神的黃昏首演前九年,一篇嚴謹的物理論文也透露出相同的感受,這篇論文的作者比華格納小了九歲,除了同在德語世界之外,其他不論是身家背景,學、經歷,還有個性嗜好都與華格納天差地別。但是兩人居然無獨有偶地,在十九世紀後半充滿樂觀情緒的歐洲社會中,表達出對宇宙前景同等悲觀的看法,實在是非常有趣的事情,且讓阿文將這位提出entropy (熵) 這麼奧秘難解的觀念的物理學家,克勞修斯好好地介紹給各位看官。

  • 孤高的物理學家:許文格(三) 獨向斜陽嘆白頭

    上一回阿文介紹了許文格建立可重整化的量子電動力學的過程,其實這只是他學術生涯的初期,他在哈佛大學物理任教了二十五年,這段期間他發表了一百二十多篇學術論文,大部分都與量子場論有關,這些論文充滿許文格的獨特風格,行文簡潔優雅但卻不易理解,往往必須咀嚼再三才能體會其中深意,再加上許文格他行事低調,所以他的許多貢獻多遭到忽視,阿文忝為許文格的徒孫,還在各校園教了幾年的量子場論,在此不自量力,試著將這些精妙的內容介紹給諸位看官,寫得不清楚的地方,還請大家海涵,也請方家賜教,不吝指正才好。

  • 卡諾父子與他們的熱血世代(上): 勝利的組織者

    音樂劇「悲慘世界」,尤其是其中那首令人熱血澎湃的Do you hear the people sing? 應該是無人不曉吧。但是這首歌的背景不是法國大革命,也不是後來的七月革命,更不是二月革命。雨果筆下這場轟轟烈烈的革命,其實發生在1832年。這一場規模不大,短短兩天就結束的革命行動,卻因為雨果的生花妙筆而永垂不朽音樂劇「悲慘世界」,尤其是其中那首令人熱血澎湃的Do you hear the people sing? 應該是無人不曉吧。但是這首歌的背景不是法國大革命,也不是後來的七月革命,更不是二月革命。雨果筆下這場轟轟烈烈的革命,其實發生在1832年。這一場規模不大,短短兩天就結束的革命行動,卻因為雨果的生花妙筆而永垂不朽。

  • 砲利之道:從腓特烈大帝到拿破崙

    各位看官新春愉快! 今年又逢戊戌年,一講起戊戌年,大家第一個想到的一定是一百二十年前那場搞得天翻地覆的戊戌變法,跟隨之而來的戊戌政變。大清為何要變法呢? 因為在甲午一戰中大清的陸軍海軍都敗在鄰國日本手上。這個結果不僅嚇壞了清廷,連旁觀的西洋人也覺得非常不可思議,因為清廷之前的自強運動所推動的各項建設,就質與量上都勝過日本的呀!我們從小在教科書中讀到「自強運動」儘是貶抑之辭,但是最近讀到歐陽泰的大作「火藥時代」,讓阿文我對這場以追求"船堅砲利"的西化運動大大地改觀哪。既然如此,清廷到底是輸在哪裡呢?

  • 伊斯蘭的天文學家群像(四):燦爛的斜陽

    上次阿文開講提到波斯大學者Muhammad ibn Muhammad ibn al-Hassan al-Tūsī中年時藏身於阿薩辛控制的Alamut 要塞之中。可是當旭烈兀率領蒙古大軍橫掃西亞時,連易守難攻的Alamut 要塞都落入蒙古人之手。公元1256年阿薩辛派首領Rukn al-Din Khurshah 與蒙古談判失利後,要塞遭蒙古大軍包圍,幾天後Rukn al-Din Khurshah 向蒙古人投降。幸運的是al-Tūsī不但沒有淪為蒙古軍的階下囚,甚至成了旭烈兀的座上賓,甚至成了旭烈兀倚重的顧問呢。

  • 伊斯蘭的天文學家群像(三):波斯的榮光

    奧瑪.開儼不只是詩人,他一生研究各種學問,尤其數學與天文學更是專精。Malik-Shah一世非常器重奧瑪.開儼,委以他改革曆法的重任,1079年所實行的新曆亞拉里曆(Jalali calendar)就是包含他在內八名天文學家的心血結晶。而他關於三次方程式的著作更是數學史上重要的里程碑,這樣厲害的學者是打哪來的呢?

  • 伊斯蘭的天文學家群像(二): 百家爭鳴的黃金時代

    上一回的阿文開講,講到阿巴斯王朝的智慧宮(Bayt al-Hikma),以及al-Khwarizmi 的諸多事蹟。其實在此同時,巴格達的智慧宮尚有許多能人異士。如果al-Khwarizmi 算是伊斯蘭世界第一位天文學家

  • 孤高的物理學家:許文格 (二) 邁向巔峰

    上一回阿文介紹了朱利安‧西耶爾‧許文格在戰前以及二戰中的學術生涯,這一次阿文要詳細介紹許文格最為人所知的貢獻,就是建立完整而且一致的量子電動力學(Quantum Electrodynamics, 簡稱QED),特別是針對理論中出現的發散而發展出再重整化(renormalization)的程序,使得量子電動力學能夠做出非常精確的預測,這不但標示著量子電動力學的成功,更是宣示「量子場論」的時代的來臨。

  • 孤高的物理學家:許文格 (一) 晝伏夜出的天才

    二月十二日就是阿文的祖師爺朱利安‧ 西耶爾‧ 許文格(Julian Seymour Schwinger)的百歲誕辰,不才徒孫如阿文我忍不住要提起筆來,為祖師爺的豐功偉業好好宣揚一番。許文格因為行事低調,所以在科學界以外的名聲不甚響亮,就趁著慶祝他老人家百歲冥誕的機會,讓阿文我好好地鉤勒出許文格的一生,還請各位看官好好地認識這一位與費恩曼齊名的大物理學家吧。

  • 伊斯蘭的天文學家群像(一): 尖塔下的星空

    天文學在伊斯蘭文明中得到格外的重視,這是由於伊斯蘭宗教獨特的需求所造成的。

  • 山川健次郎(下): 朝敵總長

    上一回的阿文開講,介紹了山川健次郎的前半生,但是他的人生故事還沒結束喔!讓我們來看看,在一路追求"文明開化"的時代中,他又遇到了什麼有趣的事。

  • 山川健次郎(上): 開創明治物理的白虎隊士

    雖然蘭學者賣力地吸收西洋新知,然而總像浮光掠影一般。真正讓西洋科學在日本生根茁壯的,還是明治一代的學者們。雖然他們本身並沒有在學術上發光發亮,但是卻紮紮實實地讓日本邁入科學大國之林。在這些學者中,最讓人津津樂道的莫過於日本第一位物理教授,山川健次郎。據說幾年前NHK大河劇"八重之櫻"他也有出場呢! 就讓阿文為各位介紹這位傳奇人物的一生吧。

  • 先知的眼淚(下)

    上一回阿文提到蠻社之獄的背景以及簡單介紹了蘭學,接著要談的是它的近因。

  • 先知的眼淚(上)

    在1810年出版了一本物理學手冊,名為《窮理通》八卷,主要集合十三本荷文書籍寫成。內容包含天文、宇宙、物理学、地学、地理学、化学等等。裡頭居然也有天王星的資訊呢,不過倒是搞錯了土星與天王星衛星的數目。

  • 走了四千萬步的男人

    上回阿文開講介紹了Arago,提到他在1806年參與了法國測量子午線的任務,他作夢也沒想到,同時在地球的另一端,還有一個團隊正在做一模一樣的事!
    更驚人的是推動這個任務的負責人不是像Arago 這種活蹦亂跳的年輕人,而是已經把家業交給兒子的六旬退休老翁! 這位東方傳奇人物是誰呢? 他叫伊能忠敬。他的測量任務不僅完滿結束,還留下一份大禮給後世,就讓阿文我來好好地介紹這位一代奇人。

  • F計畫

    上一回的阿文開講提到理化研究所在二戰時秘密從事原子彈研究的"二號研究",這個"二號"是由於核心人物仁科芳雄的頭文字に與"二"一樣的發音。這一回阿文要來開講的則是由日本海軍所主導的F計畫。嗯,這個F可不是考被試被當掉的F,而是核分裂的Fission的頭文字F。這個計畫的核心人物,說來跟臺灣也頗有淵源,不知算不算是臺灣之光?他就是京都帝國大學的荒勝文策教授。

  • 一身滿是劍橋魂之斯托克斯爵士

    講起劍橋,浮上腦海的不是被蘋果砸到頭的牛頓,就是提出黑洞會蒸發的史蒂芬‧霍金。這兩位都是劍橋大學的盧卡斯數學教授(Lucasian Chair of Mathematics) ,而且都做了三十年以上,牛頓做了三十三年,霍金做了三十年。但是在這個職位做最久的,卻是相對來講名氣不大的喬治·加布里埃爾·斯托克斯(George Gabriel Stokes),他擔任盧卡斯數學教授達五十四年之久。

  • 魂斷吉落丁的天文學家

    1789年六月二十日,巴黎近郊凡爾賽飄著雨,看來只是個尋常的周六早晨。但是三天前剛把三級會議改成國民議會的眾多第三階級代表可不這麼認為。事實上這個三級會議從一開始就山雨欲來風滿樓。胖路易山窮水盡,居然召開這個停開一百六十四年的老古董會議。這是怎麼一回事呢?

  • 巴斯的天空

    每次想到巴斯,總覺得那裡的天空一定是灰矇矇,正滴著雨的模樣。這個印象應該是來自珍.奧斯丁的小說“勸服”中的一幕。女主角Anne Elliot 跟她姐姐在逛Milsom 街(你相信嗎?2011年這條街還被選作英國最時髦的一條街呢!) 遇到一陣西北雨,躲到Molland’s (一間出名的糕餅鋪,聽說那裡的杏仁餅是人間美味!) 躲雨時,與男主角Wentworth 艦長不期而遇,再度重逢,男主角驚訝之餘對著Anne 說:“雖說我昨天才剛到巴斯,但我可是做了萬全的準備,瞧,(指著他手上的新傘),你要是堅持要走,就請拿著這把傘吧!”大概是這段情節太過生動,讓我產生巴斯老在下雨的錯覺。

  • 英法千年恩仇錄之海王爭霸戰

    上次提到當年英法兩國為了爭奪海外殖民地,先後蓋起天文台,目的都是為了繪製更精確的航海圖,好讓自己的艦隊能在海上發威。七年戰爭 (1756-1763) 大英帝國大獲全勝,法國在巴黎和約中被迫割讓整個加拿大給英國,並撤出印度,英國搖身一晃,成了海外殖民地的霸主。然而福禍相倚,英國把戰爭的開銷轉嫁在北美殖民州身上,引起了當地居民的不滿。就在七年戰爭之後13年,北美十三州就爆發獨立戰爭。法國出人出錢,硬是要讓英國痛失一個重要的殖民地。只是高昂的戰爭費用卻讓法國政府差點破產,狗急跳牆,胖路易把腦筋轉到享有不必繳稅的貴族與僧侶頭上,不料擦槍走火,爆發了大革命!法國大革命爆發後,英國收容了一堆貴族,更成了法國最死硬的敵人。拿破崙為了扳倒英國這個宿敵,搞出史上極惡的大陸封鎖令,想要對英國進行全面性的經濟封鎖,結果為了懲罰偷偷跟英國眉來眼去的俄羅斯,拿破崙霸氣揮軍俄國,卻遭到毀滅性的打擊。拿破崙雖然一度退位被放逐到厄爾巴島,卻又奇蹟式地溜回巴黎,展開百日天下,最終還是飲恨滑鐵盧,敗在威靈頓指揮的英荷普聯軍之下。英國跟法國一路從陸地打到海上,後來居然打到天上去了!這是怎麼回事哩?請聽我慢慢道來:

  • 英法千年恩仇錄之兩個天文台的故事

    阿文去年休假,在德國待了三個月。適逢滑鐵盧戰役兩百周年,特地跑去了滑鐵盧戰場憑弔一番。而比利時政府更是在兩百周年當天 (六月十八日) 在滑鐵盧戰場安排了戰爭實境秀呢! 想一想,英國與法國還真是歡喜冤家,從1066年諾曼第公爵踏上英國國土的那一刻起,兩國的恩恩怨怨就糾纏不清。如果要細數英法的千年恩仇錄,那等於讀半部西歐史了。其實除了兵馬干戈交鋒之外,這兩個科學大國在科學方面的競爭,也是班班可考,其間牽涉的恩怨情仇,絕對不輸灑狗血的八點檔連續劇。且讓阿文從格林威治天文台與巴黎天文台這兩個天文台講起吧!

  • 天問?問天?

    生長在臺灣的我們對地震向來不陌生。但是歷史上哪一次地震對人類文明影響最大呢?恐怕非1755年里斯本大地震莫屬。因為那一次的地震不僅差點震垮葡萄牙這個老牌的殖民帝國,引發了最早的地震學研究,更讓方興未艾的啟蒙運動得到一個施力點,憾動了西歐傳統宗教道德合一的傳統。特別是這場大地震深深地吸引了一位年輕普魯士學者的目光,我們依稀可以在幾十年後他精心完成的哲學體系中聽到這場大地震的餘音。請聽我慢慢道來…。

  • 重力波的前世今生 (下)

    上回提到在經過一番曲折之後,關於重力波的存在與否似乎已經塵埃落定。接下來幾年,物理學家不是被叫去做大規模毀滅性武器,(就是原子彈啦) 就是被找去做雷達,算波導。一時間重力波的問題似乎不再吸引科學家的注意。但到了戰後,愛因斯坦的助手Nathan Rosen 在1955年再次捲土重來。這一次他宣稱重力波就算存在,也無法傳遞能量。換句話說,重力波是量不到的。話說Rosen這個聽起來頗為奇怪的說法根據為何呢?

  • 重力波的前世今生 (上)

    二月十一日正式地宣佈他們量到重力波,雖然在網路上這個謠言傳了快半年,但是還是造成一股熱潮。這個發現意義重大。它一方面證實了重力波的存在,另一方面證明了黑洞的存在。黑洞與重力波的理論根據都是去年剛風光過完百年大壽的廣義相對論。但是各位要是以為當年愛因斯坦寫完廣義相對論,順便就寫出重力波,然後放著等了一百年,那可是大錯特錯了。愛因斯坦在重力波存在與否的這件事,其游移不定的程度不輸給那位喃喃自語〝To be or not to be, that is the question〞的哈姆雷特王子。更有趣的是重力波這個詞竟然是在廣義相對論問世前就有了!就讓我們來一探重力波的〝前世今生〞吧。

  • 變天啟示錄之親愛的,我在敵國篇:發現中子的查德威克

    一九一四年六月二十八日塞拉耶佛的那兩聲槍響,改變了千萬人的人生。四個帝國在四年內相繼瓦解,歐洲四處烽火,多少大好頭顱葬送在砲火下。西線戰壕的苦戰更讓百萬壯者轉乎溝壑,時至今日,歐洲人還以”大戰”(Great War)來稱呼這場血腥異常的大災難。怪。一夕之間,風雲變色,真叫人無所適從啊。

  • 諤諤雙士:原子彈的故事

    史記商君列傳中說:『千人之諾諾,不如一士之諤諤。』的確,要獨排眾議絕非易事。如果你是身在異鄉,還是難民,那就更加地困難了。然而在二戰末期,
    我們看到兩位勇士敢冒大不韙,面對庇護自己的強權,他們依然直言無諱,努力阻止人類史上第一次大規模毀滅性武器施加在平民身上。雖然他們失敗了,但是他們大無畏的身影,深深烙印在後人心中。他們就是James Franck 與Leo Szilard。