歷史 物理

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1947愛德華·維克托·阿普爾頓爵士

    1947年的諾貝爾獎頒給了英國的物理學家愛德華·維克托·阿普爾頓爵士(Sir Edward Victor Appleton 1892 – 1965) 。得獎理由是「對高層大氣的物理學的研究,特別是對所謂阿普爾頓層的發現」。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1946珀西·威廉斯·布里奇曼

    1946年的諾貝爾獎頒給美國的物理學家珀西·威廉斯·布里奇曼(Percy Williams Brigman,1882年-1961年),他是因為他所發明,產生超高壓的裝置,以及他在高壓物理學領域中的各種新發現而得獎。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1973江崎玲於奈

    1973年的諾貝爾物理獎就是頒給三位將量子穿隧效應(Quantum tunnelling effect)應用到半導體物理學、超導體物理學相關領域的物理學家:出生於日本的美國籍物理學家江崎玲於奈(出生於1925年3月12日)與出生於挪威的美國籍物理學家伊瓦爾·季埃弗(Ivar Giaever,出生於1929年4月5日)兩人因「發現半導體和超導體的隧道效應」而各得到四分之一的獎金。英國物理學家約瑟夫森(Brian David Josephson,出生於1940年))則因 「理論上預測出通過位能障壁的超電流(supercurrent)的性質,特別是被稱為約瑟夫森效應的現象」而得到另外一半的獎金。值得一提的是是得獎的當時,這三人都不是大學裡的教授,江崎玲於奈當時任職於IBM,而賈埃弗則是在通用電氣工作。至於約瑟夫森當時還是劍橋的講師(reader),他在得到諾貝爾獎後才被升為教授。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1938恩里科·費米

    1938年的諾貝爾物理獎頒給了義大利物理學家恩里科·費米(Enrico Fermi, 1901-1954),得獎理由是「證明了可由中子輻照而產生的新放射性元素的存在,以及有關慢中子引發的核反應的發現」。不過當時費米並沒有製造出新元素,而是造成了核分裂,這是諾貝爾物理獎惟一犯錯的一次。不過費米做為二十世紀最偉大的物理學家之一的歷史地位並沒有因此動搖。他是最後一個能同時在理論與實驗都有卓越貢獻的重量級物理學家。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1937柯林頓‧戴維森

    1937年的諾貝爾物理獎頒給在貝爾實驗室任職的美國的物理學家柯林頓‧戴維森 (Clinton Davisson,1881-1958) 和英國亞伯丁大學的物理教授喬治·湯姆森 (Sir George Thomson,1892-1975),他們各自在1927年發現了電子繞射現象,證實了法國科學家德布羅伊的”物質波”假設,這個假設在量子力學發展扮演著極為重要的角色。德布羅伊早在1929年就得到諾貝爾物理獎的肯定。證實這個假設的兩位實驗物理學家也在八年後得獎,稱得上是實至名歸。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1945沃夫岡·恩斯特·包立

    1945年的諾貝爾物理獎頒給了生於奧地利的瑞士籍物理學家沃夫岡·恩斯特·包立(Wolfgang Ernst Pauli,1900年-1958年),獲獎理由「發現不相容原理,也稱包立原理」。但早在得獎之前,包立早已是物理界的傳奇人物。他以對有欠嚴謹的新理論給予辛辣無情的批評而聞名。包立甚至被波爾譽之為「物理學的良知」,包立曾把某篇論點有漏洞的論文稱之為「徹底錯誤」(德語:Ganz falsch)。但這還不是最淒慘的,有一次他對針對某位年輕物理學家的一篇論文發表的評價是「這個連錯誤都算不上(Not even wrong)」,這句話後來成為了物理學家常用來挖苦的行話。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1944

    1944年的諾貝爾獎頒給美國物理學家,以西多爾·艾薩克·拉比(Isidor Isaac Rabi),獲獎理由是「使用共振法來記錄原子核的磁性」。大家熟悉的醫療診斷利器:核磁共振成像(MRI),這項技術的基礎正是拉比所開創的核磁共振(NMR)。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1943年奧托·斯特恩

    諾貝爾物理獎從1940年到1943年都沒有頒發,直到1944年諾貝爾委員會才宣布將前一年的諾貝爾物理獎頒給了德國裔的物理學家,奧托·斯特恩(Otto Stern,1888年-1969年)。他在1944年才領到獎。他獲獎的理由是「對分子束方法的發展以及對質子磁矩的發現」。但是他最為人稱道的還是1921年到1922年期間完成的斯特恩-革拉赫實驗(Stern–Gerlach experiment)。事實上,斯特恩在得獎前被提名了八十二次!而革拉赫與斯特恩一起被提名二十七次,革拉赫還曾與查德威克,約里奧 居禮一起被提名三次,但始終無緣得獎。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1939年  恩內斯特‧奧蘭多‧勞倫斯

    1939年的諾貝爾獎頒給了美國的物理學家,恩內斯特‧奧蘭多‧勞倫斯 (Ernest Orlando Lawrence,1901-1958)。得獎的理由是「發明和發展迴旋加速器,並以此獲得有關人工放射性元素的研究成果」。什麼是迴旋加速器?它是一種通過高頻交流電壓來加速帶電粒子的儀器。利用帶電粒子轟擊原子靶是惟一獲得原子核資訊的方法,但因原子核帶有正電荷,它會排斥其他帶正電荷的粒子 (如α粒子)。想要瞭解原子核的結構,就需要將原子核撞開來。所以科學家需要產生帶有高能量,至少數百萬電子伏特量級的粒子束,才有辦法分解原子核。加速器發明之前,科學家只能仰賴天然的放射源,這使得原子核的研究受到很大的限制。而勞倫斯所發明的迴旋加速器能讓粒子束帶有天然放射源望塵莫及的高能量,自然打破了這個限制,使得原子核物理的進步一日千里。日後迴旋加速器更在基本粒子的研究扮演關鍵的角色,成為二十世紀最具威力的科學利器。

  • 發明萬花筒的蘇格蘭光學家:布魯斯特

    與法國啟蒙運動一樣,蘇格蘭啟蒙運動的學者們也編纂了一部包羅萬象的百科全書,《大英百科全書》(又名「大不列顛百科全書」)正是蘇格蘭啟蒙運動的產物,它於1768年至1771年間在英國愛丁堡首次問世,立刻受到廣大讀者的歡迎,且出版規模日漸擴大。相較之下,雖然法國的《百科全書,科學、藝術和工藝詳解詞典》雖然在思想史上因其大膽的唯物論主張而名留青史,但是《大英百科全書》可是到現在都不斷在修改調整而廣為人使用著呢。而這一次阿文要介紹的這位科學家,就曾做過《大英百科全書》的編者,他就是發明萬光筒的科學家大衛·布魯斯特爵士(Sir David Brewster)。

  • 真假難辨:考夫曼–布赫雷爾–紐曼恩實驗

    現在的報章雜誌上常看到一些討論社會現象的文章,討論的雙方往往各執一詞,最後常會出現一句神來之筆: 拿數據來說服我! 或是”數據會說話”之類的說詞。阿文忝為自然科學的從業人員,每次聽到這種數據至上的論調,心中難免要反唇相譏一番。因為阿文深深地體會到,看待數據的方式,甚至拿來解讀數據的理論,根本無法與數據本身分開來看待。片面地拿幾項數據大作文章,以自然科學從業人員的眼光來看,其實一點說服力也沒有。說到這裡,恐怕有人要不服氣了,科學論文不就是一堆數據與圖? 科學家不就是看圖說故事? 這誤會可就大了,科學家通常是先有故事再看圖,甚至是故事決定數據怎麼表現,圖怎麼畫的。這麼說可能有看官要不服氣。先別急,讓阿文告訴您一個歷史上的例子,您就知道阿文並非信口開河,字字句句都是言之有據!這個例子是就是在科學史上頗享盛名的考夫曼–布赫雷爾–紐曼恩(Kaufmann-Bucherer-Neumann)實驗。

  • 期表背後的物理學家(六) 愈來愈長的周期表(下)

    上次阿文介紹了整個鑭系元素被合成的過程。接著科學家再接再厲又合成了整個第七個週期。這一次阿文要將從第一百零四號元素到一百一十八號元素的發現過程講過一輪。還請各位看官仔細瞧瞧。

  • 週期表背後的物理學家(四)巧奪天工的人工合成元素

    上一回阿文介紹了物理學家如何從擁有不尋常放射性的礦石去尋找新的化學元素。而1930年迴旋加速器 (圖一) 問世,讓物理學家能利用迴旋加速器產生高能量的粒子來撞擊原子核,產生新的元素,這可以說是實現了自古以來煉金術士點石成金的夢想呀!不過點石成金這檔事,說得容易,做起來卻是困難重重,所謂閃閃發光未必是黃金。

  • 週期表背後的物理學家(五) 愈來愈長的週期表 (上)

    大家都學過週期表,但是你有注意過原子序最高的是哪一個元素嗎? 如果你去翻你國中化學課本裏的週期表,跟現在的週期表相比,居然少了好多元素呢!如果你在家裏的舊書堆,找到哥哥姐姐甚至叔叔阿姨用過的化學課本,你會赫然發現他們當年讀的週期表還更短呢!

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1936

    1936年的諾貝爾物理獎頒給了發現宇宙射線 (Cosmic ray) 的奧地利科學家維克托·赫斯 (Victor Hess,1883-1964) 與發現正子的美國科學家卡爾·戴維·安德森(Carl David Anderson, 1905-1991)。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1935

    詹姆斯·查德威克證明中子的存在,讓科學家能夠探索原子核的內部,開啟了原子能時代的大門。

  • 朝永振一郎的落語人生

    阿文前一陣子觀賞了日劇"昭和元祿落語心中",這是一齣描寫二戰前後一對落語師兄弟之間愛恨情仇,還一路糾纏到第二代的精彩故事。所謂的"落語"是日本的一種傳統表演藝術,就形式上與我們的"單口相聲"類似,但是其實落語家(稱為高座」(こうざ)的一舉手一投足都有講究,講的故事雖然都有固定的情節,但是每個"高座"都各有特色,而且這些落語的故事情節又長又複雜,而且有許多趣味都與日語的特色有關,阿文也只能看著字幕,多少揣摩裡面的故事,然而高座厲害之處在於他們的表情與聲調自有他獨到之處,看了這齣日劇之後,像是"野曝" "芝濱" "品川心中"乃至於劇中主角最擅長的"死神"的這些橋段,都讓人為之著迷,真的算得上是"博大精深"的一門藝術。但是你聽說過有人能用德語表演"落語"嗎? 乍聽之下還真叫人吃驚,這簡直像是用義大利語唱歌仔戲一樣嘛。但是確有其人,而且還是為鼎鼎大名的物理學家喔! 他就是本文的主角:朝永振一郎。

  • 索末菲:承先啟後的理論物理大師 (下) 著書誨人終不倦

    上一篇阿文已經介紹了德國的理論物理大師阿諾德·索末菲 (Arnold Sommerfel) 的前半生,接下來要接著介紹他的後半生。他在退休之前,始終活躍在研究的最前線,光是數算一下掛著他大名的科學名詞像是Drude–Sommerfeld model, Sommerfeld -Zenneck surface wave,Grimm–Sommerfeld rule 以 Sommerfeld–Kossel displacement law 等等就知道他有多麼地活躍了,而且其中有許多成果還是他與學生一起發現的,接下來就讓阿文簡單地述說一番關於索末菲與他眾多成就非凡的學生之間的點點滴滴吧。

  • 氣體運動論與波茲曼(下) - 寧靜海岸

    波茲曼認識到很多的微觀分子分佈狀態會表現出相同的系統巨觀性質,他假設每一個微觀態出現的機率相等,於隔年發表<Probabilistic Foundations of Heat Theory>,其中著名的就是刻印在自己墓碑上的式子,S = k·logW。

  • 氣體運動論與波茲曼(上) - 大師起波瀾

    波茲曼循著物理脈絡完成著名的馬克士威爾-波茲曼分佈函數。波茲曼的推理首先假設:由於固定的總能量要分配給一定數量的氣體分子,故每一種能量的排列組合,其機率是相等的。

  • 氣體運動論前傳 - 寂涼先行者

    路德維希·波茲曼的成名作是1868年氣體分子速率的馬克士威爾-波茲曼分佈函數,使氣體運動論 (kinetic theory of gases) 往前跨一大步。馬克士威爾曾致函洛施密特,稱許他的學生有如此卓越的成果。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1933

    薛丁格的貓思想實驗,旨在凸顯量子力學的奇妙特性「量子態疊加」。在微觀的量子領域中,粒子不再擁有確切的位置和速度,這些宏觀的物理量被機率所描述。

  • 自旋物語(下) 天字第一號定理

    "自旋物語"這本書,奔馳在原子物理,粒子物理,甚至是核子物理之間,卻毫無生澀之感,一會兒談起非常技術性的數學,一會兒又說到相當複雜的實驗,一下子又是物理界的趣聞,但是這一切在朝永桑的手下,就這麼自然地熔為一爐。

  • 發現自然之美:諾貝爾物理獎1929年路易.德布羅意

    1929年諾貝爾物理學獎授予路易.德布羅意,以表揚他發現了量子力學的一個重要現象:粒子的波粒二象性(wave-particle duality)。

  • 探索宇宙的神父

    The Big Bang Theory (中譯為生活大爆炸)在物理圈裡是蠻受歡迎的美國影集,這部影集設定在加利福尼亞州的帕薩迪納市,劇情圍繞著三位虛構的加州理工學院天才和一位麻省理工學院的工程師的生活。住在他們對面的是一位漂亮的金髮餐廳女服務生Penny,她的志向是成為演員。四位主角的書呆子氣與Penny的社交能力形成了鮮明的對比,讓全劇充滿了逗趣的喜劇色彩。尤其主角Sheldon 的奇言異行和極端自戀的模樣更是被物理學家拿來自嘲嘲人。在播出十二年後,終於於2019年5月16日第12季播放後結束。整齣劇當然是虛構的,但是劇名The Big Bang Theory 不但是貨真價實的物理理論,而且還是主導過去幾十年宇宙論飛躍發展的基石。可是最早提出The Big Bang Theory (大霹靂理論)的可不是像Sheldon 這種傲慢自大又神經兮兮的怪胎,而是一位虛懷若谷又溫文有禮的比利時神父! 這個反差夠大吧! 想來應該沒有電視台有興趣把這位謙遜有禮的神父搬上銀幕,今年適逢他一百二十五歲冥誕,就讓阿文我來為你介紹這位了不起的科學家吧。

  • 漢密爾頓:終生為情所困的愛爾蘭神童

     一般人想到愛爾蘭,大概只會聯想到詩人、歌手、跟酒鬼。其實愛爾蘭也出過一位非常偉大的科學家:漢密爾頓。他是不太成功的詩人,晚年也的確成了酒鬼,但是他也是科學史上響叮噹的大人物,他在代數 、光學、特別是古典力學都留下不可磨滅的貢獻。尤其是漢密爾頓發明的力學系統在電動力學、統計力學以及量子力學的發展都扮演舉足輕重的角色。此外漢密爾頓所發明的四元數也是足以讓他名留青史的偉大成就。一般大眾卻鮮少聽過他的名號,所以就讓阿文為您詳述他的一生。

  • 荷蘭黃金時期的閃亮巨星:海更斯

    荷蘭雖然是個土地貧瘠的西歐小國,面積與人口跟臺灣相差無幾,但在十七世紀卻是歐洲的一等強國,曾是海上一時無雙的超級霸權!荷蘭的東印度公司還曾在1624年正式在台灣設立據點,統治到1661年為止。而考諸史料更可以發現眾多傑出的荷蘭科學家,像是開創電動力學的羅倫茲、發現超導現象的Heike Kamerlingh Onnes,還有執現代物理牛耳的巨擘傑拉德·特·胡夫特Gerard 't Hooft 等。追溯這個傲人的科學傳統,不難發現第一位偉大的荷蘭科學家海更斯的身影。他不僅是當時歐洲知識界的領袖,更是連接伽利略、笛卡兒與牛頓的重要環節。然而關於他的生平卻少人提及。所以阿文特地撰寫此文,讓各位看官對這位荷蘭的閃亮巨星有更深入的了解。

  • 週期表背後的物理學家(三) 天然放射性元素登場

    自從1896年法國科學家亨利.貝克勒發現鈾鹽的放射性之後,藉著分析擁有不尋常地高放射性的物質來發現新的元素,成了一個頗具吸引力的方法。然而發現新元素是一回事,將它從化合物中分離出來,那又是另外一回事了。居禮夫婦在1898年宣稱找到新元素釙(Po,原子序84)和鐳(Ra, 原子序88),但是要等到1910年,瑪麗. 斯克沃多夫司卡.居禮才從瀝青鈾礦提煉出純鐳,而釙在1902年被德國化學家Willy Marckwald 提煉出三毫克的釙,但是他卻誤把它當作新元素,還取名為"radio-tellurium",三年後才發現,他提煉的是釙。雖說如此,科學家還是善用放射性,找到了許多新元素,就讓阿文我一一為您介紹。

  • 自旋物語(上) 自旋打哪兒來?

    這一次的阿文開講,阿文要介紹一本好書給各位看官。這本書叫"スピンはめぐる"(直接地翻成中文大概是"自旋轉完啦") 英文的書名翻成"The story of spin"。阿文當年是在北卡羅萊納州當博士後研究員時,閒來無事在圖書館逛逛,偶然在書架看到英文本,當下把書借回去,讀了之後,驚為"天人",覺得太精彩了,後來索性買了一本,珍藏在家中。事實上,當阿文剛回台灣時還有意將它翻成中文,無奈後來因為雜務纏身,一直無法如願。不過,這本書的英文相當通順淺顯,有心的青年學子們讀起來想必不會有什麼困難,所以就讓阿文我好好地為各位介紹一番,期待這本好書能在臺灣大大地流行起來!

  • 量子四書(下) 從矩陣力學到量子場論

    上次阿文介紹了兩本source book,談到了從舊量子論到發展出矩陣力學的那一段過程,這次要接著介紹從矩陣力學到量子場論的這一段發展歷程,順便再介紹另外兩本source book。