晶體學與晶體繞射

物質由原子構成，但物質的性質除了是由原子種類決定外更多是由原子排列方式決定。以具有許多同素異形體碳元素為例，碳可以非晶的形態存在，或是奈米碳管，也可以是60個碳原子組成的巴克球，或是單層碳原子構成的石墨稀，同素異形體間的特性天差地遠。碳元素還有最經典的範例–鑽石與石墨。鑽石極硬，石墨卻是軟的；鑽石是透明的，石墨卻是黑色不透光；鑽石是絕緣體，石墨則是電的良導體。早在18世紀，化學家就知道鑽石與石墨是由相同元素構成，卻不了解為何性質如此不同，直到20世紀初期，布拉格父子將X-光應用於晶體結構分析上，這個問題才得以解答。原子排列的方式會大大影響各種性質，也可能是材料舉有某些特殊性質的根本原因。

圖 1. 位於倫敦金絲雀碼頭 (Canary Wharf, London) 車站附近的公共藝術作品：六個公共時鐘 (Six Public Clocks). 創作者為 Konstantin Grcic.

 

中子非彈性散射所探討的科學議題具獨特性，位於澳洲雪梨近郊，主控權屬於台灣，以台灣特有種梅花鹿學名Formosan sika deer命名的冷三軸中子散射儀SIKA，已在2015年6月12日開始運作，提供研究團隊提出實驗計畫申請，審查通過後，安排實驗時間免費使用。SIKA的科學學名為Spin-polarized Inelastic K-space Analyzer（自旋極化非彈性K空間解析儀）。顧名思義，SIKA的主軸功效在於探討反商晶格 (reciprocal lattice) K空間的動力行為。本文就三軸中子散射的基本概念、SIKA的配備與基本功能、及應用領域作淺顯介紹。

地震之後，地表與地底的建築結構失效揭露了簡單但不為人知的物理機制。

阿文過去長期擔任自己系上的圖書委員，任務之一是薦購書籍給圖書館買來當館藏。對於愛書的阿文來講，是個絕佳的機會能夠讀到許多新書的好機會。其中有一本書，阿文覺得真是太讚了，忍不住要來與各位看官分享。這一本是Alberto Rojo 與 Anthony Bloch 合著的 「最小作用量原理」(The principle of least action)。Rojo 是在奧克蘭大學(Oakland University)任教的理論凝態物理學家，而Bloch則是密西根大學的數學教授。這本書奇特的地方在於它不是一般的科普書，而是一本貨真價實的物理學專書，但是它卻縱貫了好幾個世紀，從古希臘幾何難題一路寫到二十世紀的相對論與量子力學。這些內容都圍繞在一個主題上，就是大家耳熟能詳的最小作用量原理。與一般科學史的書不同的是，這本書努力完整重現這些科學史上赫赫有名的材料，並沒有閃躲方程式，而是如實地呈現，就是這一點讓阿文耳目一新，大呼過癮。當然，這樣的寫法對一般讀者而言，門檻稍微高了一點，但是對學過微積分的朋友來說，應該游刃有餘。反過來講，對比較積極求知的高中同學而言，這本書也可以當作是微積分的入門書，因為它遠比一般微積分教科書有趣多了，而且，微積分本來就是因為物理研究的需要而被創造的嘛！

中國科學院物理研究所已故所長管惟炎先生於1950年代留學（前）蘇聯，他曾經講述過幾則關於「P. L. Kapitza物理問題研究所」（P. L. Kapitza Institute for Physical Problems）的故事。

「如果你想從整體吸取力量，必須從細微之中看到整體。」——歌德

愛因斯坦大概作夢也沒有想到他的廣義相對論會在一百多年後如此大放異彩。2016年美國雷射干涉重力波天文台 (LIGO) 才宣布偵測到雙黑洞合併的重力波訊號，緊接著就在2017年時獲頒諾貝爾物理獎，開啟了重力波天文學的新世代。2019年台灣參與的事件視界望遠鏡 (Event Horizon Telescope; EHT) 團隊發表了史上第一張的黑洞圖像並在隔年獲頒號稱諾貝爾獎前哨的基礎物理特殊突破獎。2020年諾貝爾物理獎則頒發給兩個黑洞相關的重要發現：「黑洞形成是廣義相對論的必然預測」以及「發現銀河系中間的超大質量緻密星體」。這些重要的突破除了滿足我們對未來科幻世界的憧憬同時也是展現人類科學知識進展的一個重要里程碑。獲獎的這三樣重要成就都圍繞著一個共同點：黑洞。

在科學史的領域中，突破性的研究往往能夠檢驗以往被忽略的主題，或是用創新的方式利用典藏資料。另外也有一種研究，其創新性來自於作者如何用為人熟知的史料以及過去文獻討論過的主題，講出全新的故事。亨利.M.考爾斯(Henry M. Cowles)所著的《科學方法：從達爾文到杜威的思考革命》屬於最後一種。科學方法在十九世紀的發展橫跨英美兩地，改變了醫學，自然，與社會科學的樣貌。本書中創新的敘事，為這段歷史提供完整的圖像。

相對論中無可避免的奇異點，既出現在黑洞中心，也曾在大霹靂起點，到底它是怎麼形成的？

物理雙月刊的誕生物理雙月刊之前身為「中華民國物理學會通訊」，主要目的在提供本會會員彼此間的聯絡使用。後因會員們深感國內缺乏一本專門介紹物理發展及新知之刊物，因此在民國68年7月創立了「物理季刊」，每三個月出刊一次，並請吳大猷先生特為本刊封面親筆提字。到了民國76年6月改名為「物理會刊」，定期以每兩個月出刊一次，至民國82年再次改名成今日之名稱:「物理雙月刊」。

過去德國經歷了兩次的戰敗，幾近亡國，國土分裂達半世紀，卻又奇蹟式地回到世界一流強國之列，成為歐盟的領頭羊。要見證這一切，先決條件是要活的夠長，這一次阿文要為各位介紹的，正是活了一百零一歲，親眼見證這段波瀾壯闊歷史的科學家：弗里德里希·赫爾曼·洪德（Friedrich Hermann Hund，1896-1997）。他見證了量子力學的建立與壯大，與海森堡等人在萊比錫建立了量子力學第一個研究中心，他也經歷了一戰，威瑪共和，二戰，又看到兩德統一。他的精采人生似乎沒有太多的漢文資料，就讓阿文我填滿這個空缺吧。