所謂的量子穿隧效應（Quantum tunnelling effect）是指像電子等微觀粒子能夠穿入甚至穿越位能障壁的行為。儘管在古典力學中，當位能障壁的高度大於粒子的總能量，這種行為隱含著負動能值，這完全是不可能發生的事。但是在量子力學中這卻是稀鬆平常的事。量子穿隧理論原先被應用在原子物理與原子核物理中。最有名的例子莫過於喬治·伽莫夫於1928年用量子穿隧效應解釋原子核如何產生ɑ衰變以及核融合如何發生。但是量子穿隧效應在半導體物理學、超導體物理學等其它領域也有很重要的應用。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。

當我第一次坐在「科學與料理( Science and Cooking)」的講堂上，看到眼前的投影片上出現一個擴散(diffusion)方程式，而全場學生竟爆出如雷的掌聲時，不瞞你說，我真的嚇到了。
 

 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19381938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。

 

 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。

 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)。
 

癌細胞會存活、成長還是休眠或多或少都與力學和其他物理現象相關

 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。

筆者有位粒子物理學家朋友對我說起他對暗物質的看法：『暗物質既然是物質，那勢必應有粒子的特性，並可以用實驗儀器捕捉起來研究才對。』這一番話縱然說出絕大部分粒子物理學家的心聲，但可惜的是，除了熱平衡暗物質必需擁有足夠大的作用力以維持早期熱平衡以及產生正確的當前豐度存量外，目前其他的暗物質證據皆來自重力的研究，很難用於測量暗物質的粒子特性。另一方面，暗物質並不是當前粒子標準模型所預測的粒子，比如，標準模型內的微中子只能是熱暗物質，並不能形成宇宙結構比如銀河系。然則，絕大部分粒子物理學家還是相信暗物質擁有粒子特性，其根本原因仍舊是來自於標準模型本身，因為標準模型雖然好但不完美，仍擁有一些無法解決的問題，像是為什麼沒有右手微中子、左手微中子具有不為零的微小質量、強CP問題、希格斯粒子的階級性問題(Higgs hierarchy problem) 等等。當粒子理論學家嘗試要建構一個可以解決以上這些問題的模型時，那些因需要被引入的新粒子卻可以很自然的符合暗物質三大條件。所以粒子物理仍是研究暗物質領域的主流學科之一，但為避免過於偏頗，筆者除將根據 2018 年物理網站 (https://phys.org) 所挑選的五大熱門粒子暗物質外另加上原初黑洞做簡單介紹。

2019 年的諾貝爾物理獎二分之一獎金頒給了畢身耕耘『宇宙物理學 (Physical universe) 』的James Peebles教授。他所開創的熱大爆炸宇宙學圖像以及他的宇宙大尺度結構的工作，皆影響後進晚輩深遠。他也是最早推動研究宇宙背景輻射的各向異性功率譜，使宇宙學正式跨進精準研究的主要推手。根據功率譜擬合的結果，暗物質正是宇宙中不可或缺的一部份。隨著諾貝爾獎的公佈，這暗物質的神祕又再次被提及。

 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。

鋰離子電池之發明迄今四十年有餘。此四十年間鋰離子電池之正極、負極與電解液之發展帶動鋰離子電池性能之提高，並使鋰離子電池廣泛應用于電動車、移動電子設備以及可再生能源發電之存儲。108年度之諾貝爾化學獎授予古迪納夫(John B. Goodenough)，惠廷翰(M. Stanley Whittingham)與吉野彰（Akira Yoshino）三人以表彰他們對鋰離子電池之貢獻，亦為對鋰離子電池發展之肯定。鋰離子電池之研發涉及物理、化學、材料、工程等多領域之協作，而少有專門為鋰離子電池研發人員開設之課程，造成一般之研究人員僅關注自身研究部分之內容而少對鋰離子電池有整體之了解。本文透過介紹鋰離子電池之原理，三位諾獎得主之貢獻，鋰離子電池之應用與未來之發展以增進研發人員與普通大眾對鋰離子電池之了解。