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物理奇才奇事：智慧巨光照亮自然奧秘(3版)

為了解決雷達偵測距離公式的問題，作者楊信男蕭如珀 這樣論述：

　　◎新增50則物理大事！共100篇物理奇才奇事，讓物理發展全貌更加清晰完整！ 　　◎諾貝爾物理學獎 楊振寧 教授 感動推薦！ 　　◎源自美國物理學會每月出刊的《美國物理學會通訊》（APS News）專欄「本月物理史」，內容有趣，深具啟發性。 　　◎物理大師生活細節第一次呈現。 　　這是一本適合全家閱讀的科普讀物。看史上最富盛名的牛頓，他自認為是一個小孩，在真理大海邊嬉戲，偶而會撿到一顆較大的石頭，與更美麗的貝殼；再看舉世推崇的愛因斯坦，他極富想像力與創造力，但他時常提醒自己「…這種想法很迷人，但我不知道上帝是不是在開我玩笑，讓我誤入歧途。」 　　 　　還有更多的物理大師。他們的研究歷程不必

然平坦，但他們鍥而不舍，這是偉大的科學家精神。本書在每一個重大物理事件中，探討科學巨人的事跡，希望藉由他們的人生，為我們增添生活的動力與樂趣。書內對愛因斯坦著墨最多，他的精神與智慧照亮了整個宇宙，是近代科學史上貢獻最輝煌的曠世奇才，期待著下一個愛因斯坦。 作者簡介 蕭如珀 　　台灣師範大學英語系畢業，曾任英語教師多年，現任環保資訊雜誌編輯。 楊信男 　　台灣大學物理系畢業，美國紐約州立大學石溪分校博士。回國後任教於台大物理系，是國際知名的理論核物理學家，也是美國物理學會會士、中華民國物理學會會士。 序 1 埃拉托斯特尼 (Eratosthenes) 測量地球— 大約

西元前 240 年 6 月 2 一位科學先驅的誕生：達文西 (Leonardo da Vinci)— 1452 年 4 月 15 日 3 透鏡大師：顯微鏡的發明— 大約 1590 年 4 伽利略 (Galileo Galilei) 乍聞望遠鏡— 1609 年 5 月 5 托里切利 (Evangelista Torricelli) 示範了真空的存在— 1644 年 10 月 6 虎克 (Robert Hooke) 《微物圖解》的出版— 1665 年 1 月 7 牛頓 (Isaac Newton) 《自然哲學的數學原理》的出版— 1687 年 7 月 5 日 8 查隆納 (William Chal

oner) 鑄造偽幣被處絞刑—牛頓晚年二三事— 1699 年 3 月 16 日 9 富蘭克林 (Benjamin Franklin) 試著電死一隻火雞— 1750 年 12 月 23 日 10 測光術之父布給 (Pierre Bouguer) 辭世— 1758 年 8 月 15 日 11 布拉克 (Joseph Black) 和潛熱　消失的熱和沒有吠叫的狗— 1762 年 4 月 23 日 12 傅立葉 (Jean-Baptiste Joseph Fourier) 的誕生— 1768 年 3 月 21 日 13 卜利士力 (Joseph Priestley) 分離出一種新「氣體」，導致氧的發現

— 1774 年 8 月 14 利希滕貝格圖形 (Lichtenberg Figures) 的發現— 1777 年 11 月 15 赫歇耳 (F. W. Herschel) 發現天王星— 1781 年 3 月 16 卡文迪西 (Henry Cavendish) 計算地球的重量— 1798 年 6 月 17 伏特 (Alessandro Volta) 說明了電池— 1800 年 3 月 20 日 18 楊氏 (Thomas Young) 和光的本質— 1801 年 5 月 19 投影描繪器 (camera lucida) 的發明— 1807 年 10 月 20 厄斯特 (Hans Christi

an Oersted) 和電磁學— 1820 年 7 月 21 法拉第 (Michael Faraday) 和電磁學— 1821 年 9 月 4 日和 1831 年 8 月 29 日 22 卡諾 (Sadi Carnot) 發表熱機的專文— 1824 年 6 月 12 日 23 第一個月球的達蓋爾銀版攝影— 1839 年 1 月 2 日 24 焦耳 (James Prescott Joule) 發表了將機械能轉換成熱能的簡要論文— 1840 年 12 月 25 摩斯 (Samuel Morse) 與電報— 1844 年 5 月 24 日 26 菲左 (Armand Fizeau) 發表光速實驗

的結果— 1849 年 7 月 27 傅科 (Léon Foucault) 示範了地球的自轉— 1851 年 2 月 3 日 28 馬克士威 (James Clerk Maxwell) 和他的精靈— 1871 年 6 月 29 第一部電話的誕生— 1876 年 3 月 10 日 30 邁克生 (Albert Michelson) 和莫立 (Edward Morley) 說明他們偵測發亮的乙太失敗了— 1887 年 11 月 31 特斯拉 (Nikola Tesla) 取得了「電力輸送」的專利— 1888 年 5 月 32 康普頓 (Arthur H. Compton) 的誕生— 1892 年

9 月 10 日 33 愛迪生 (Thomas Edison) 在影片中記錄第一個「噴嚏」— 1893 年 2 月 2 日 34 杜瓦 (James Dewar) 製造出固態氣體— 1894 年 1 月 19 日 35 瑞立男爵 (Lord Rayleigh) 和氬的發現— 1894 年 8 月 13 日 36 倫琴 (Wilhelm Conrad Roentgen) 發現 X 射線— 1895 年 11 月 37 貝克勒 (Henri Becquerel) 發現了放射線— 1896 年 3 月 1 日 38 電子的發現— 1897 年 10 月 39 居里夫婦 (Pierre and Mar

ie Curie) 發現了鐳— 1898 年 12 月 40 普朗克 (Max Planck) 黑體輻射的公式— 1900 年 10 月 41 「反物質」的先知— 狄拉克 (Paul Adrien Maurice Dirac) 的誕生— 1902 年 8 月 8 日 42 伍德 (Robert Wood) 揭穿了 N 射線的假象— 1904 年 9 月 43 愛因斯坦 (Albert Einstein) 與光電效應— 1905 年 3 月 44 愛因斯坦 (Albert Einstein) 和布朗運動— 1905 年 5 月 45 愛因斯坦 (Albert Einstein) 與特殊相對論—

1905 年 6 月 46 能量和質量是等同的— 1905 年 9 月 47 統計力學的奠基者波茲曼(Ludwig Eduard Boltzmann) 悲劇性地離世了— 1906 年 9 月 5 日 48 昂尼斯 (Heike Kamerlingh Onnes) 開始研究超導性— 1911 年 4 月 49 拉塞福 (Ernest Rutherford) 和原子核的發現— 1911 年 5 月 50 蓋革計數器的發明— 1911 年 6 月 51 薩庫–鐵特若得方程式 (The Sackur-Tetrode Equation) ─熵如何符合量子力學— 1911 年 9 月 52 波耳 (Nie

ls Bohr) 向拉塞福說明他的原子模型— 1913 年 3 月 6 日 53 密立根 (Robert A. Millikan) 和他的油滴實驗— 1913 年 8 月 54 莫斯利 (Henry G. J. Moseley) 在戰爭中陣亡了— 1915 年 8 月 10 日 55 愛因斯坦 (Albert Einstein) 和廣義相對論— 1916 年 3 月 56 愛因斯坦 (Albert Einstein) 預測了受激輻射— 1916-1917 年 57 愛因斯坦 (Albert Einstein) 的最大錯誤— 1917 年 2 月 58 夏普力和柯蒂斯 (Shapley-Curt

is) 的辯論— 1920 年 4 月 26 日 59 愛因斯坦奠定了玻色-愛因斯坦凝聚的理論基礎— 1924 年 60 包立 (Wolfgang Pauli) 宣布了不相容原理— 1925 年 1 月 61 黑維塞 (Oliver Heaviside) 辭世了— 1925 年 2 月 3 日 62 路易斯 (Gilbert Lewis) 在給《自然》的信中造了「光子」一詞— 1926 年 12 月 18 日 63 海森堡 (Werner Heisenberg) 的測不準原理— 1927 年 2 月 64 發現拉曼散射— 1928 年 2 月 65 哈伯 (Edwin Hubble) 擴大我們

對宇宙的視野— 1929 年 66 勞倫斯 (Ernest Orlando Lawrence) 與第一部迴旋加速器— 1931 年 6 月 67 查兌克 (James Chadwick) 描述中子的發現— 1932 年 5 月 68 正電子的發現— 1932 年 8 月 69 德布羅意 (Louis de Broglie) 被選為法國科學院院士— 1933 年 10 月 18 日 70 范德格拉夫起電器獲得了專利— 1935 年 2 月 12 日 71 薛丁格 (Erwin Schrödinger) 的弔詭貓— 大約 1935 年 3 月 72 華生-瓦特 (Robert Watson-Wat

t) 取得英國空防雷達系統的專利— 1935 年 4 月 73 超流體的發現— 1938 年 1 月 74 影印術的發明— 1938 年 10 月 22 日 75 核分裂的發現— 1938 年 12 月 76 第一個自主性的核連鎖反應— 1942 年 12 月 2 日 77 第一顆原子彈爆炸了— 1945 年 7 月 16 日 78 最早飛行時間式質譜儀概念的提出— 1946 年 4 月 79 摩爾學院的專題演講系列— 1946 年 8 月 80 第一個電晶體的發明— 1947 年 11 月 17 日∼12 月 23 日 81 化學元素的起源— 1948 年 4 月 1 日 82 梅爾 (Ma

ria Goeppert Mayer) 和核殼層模型— 1948 年 8 月 83 泰勒 (Edward Teller) 和氫彈— 1952 年 11 月 1 日 84 貝爾實驗室示範了第一個實用的矽太陽能電池— 1954 年 4 月 25 日 85 宇稱守恆的推翻— 1956 年 12 月 27 日 86 巴丁 (J. Bardeen)、古柏 (L. Cooper) 和施里弗 (R.Schrieffer) 將他們的論文〈超導性的理論〉投寄發表— 1957 年 7 月 87 雷射的發明— 1958 年 12 月 88 梅曼 (Theodore Maiman) 建造了第一部可運作的雷射— 196

0 年 5 月 16 日 89 勞侖次 (Edward Lorenz) 和蝴蝶效應— 大約 1961 年 1 月 90 宣布發現了脈衝星 (Pulsars)— 1968 年 2 月 91 人類第一次登陸月球— 1969 年 7 月 20 日 92 全身電腦斷層掃描的專利— 1975 年 11 月 25 日 93 磁振造影在臨床診斷方面使用到基礎物理— 1977 年 7 月 94 掃描穿隧顯微鏡的發明— 1981 年 9 月 95 超新星 1987A 的發現— 1987 年 2 月 96 美國費米國家實驗室頂夸克的發現— 1995 年 4 月 97 超級原子的製造：第一個玻色-愛因斯坦凝聚— 1

995 年 6 月 5 日 98 宇宙的加速膨脹— 1998 年 1 月 99 美國費米實驗室宣布第一個τ 微中子 (tauneutrino) 的直接證據— 2000 年 7 月 21 日 100 發現石墨烯— 2004 年 10 月 22 日 附　錄 索　引 增訂版序 　　距離第一版發行已經四年多，我們在「本月物理史」專欄又多翻譯了五十多篇，所以決定再版增加為一百篇，讓物理發展的全貌更清晰、完整的呈現；其中，有關電話的產生（#29）、康普頓（#32）、狄拉克（#41）和波茲曼（#47）是我們自己撰寫的。 　　增訂版的一百件物理大事，清楚傳達了大自然的奧妙與人類的渺小。然而，渺小的人類卻

有著意想不到的潛能，能發掘微小的組成分子、探測浩瀚的宇宙、分析繁複的現象、解釋萬物的運轉…… 　　感謝第一版讀者的支持與指正，寄望有更多人能加入增訂版的讀者行列，不吝給我們批評與指教。大自然的存在遠超過人類的壽命，科學的探討端賴科學家一棒棒的接續下去，期待未來有更多科學家能踩著前人的腳步，闊步前進。物理史給了我們知識與力量，對於這些傑出的物理學家，我們由衷地感佩。 　　大家敬仰的楊振寧先生在看過本書之後，給了我們很大的肯定，並同意推薦給年輕學子，是我們極大的光榮。他推薦本書的話附在封底。在此向他表達最大的謝意。   蕭如珀、楊信男 2014年於台北 1849年7月：菲左（Arman

dFizeau）發表光速實驗的結果（譯自APSNews，2010年7月）光速在物理學上是最為確立的數值之一，它被測得的值非常精確，所以現在的公尺以它來定義。但在17世紀之前，大多數的科學家，包括如克卜勒（JohannesKepler）和笛卡兒（ReneDescartes）等大師都認為光速是無窮快的，可以瞬間行走任何的距離。伽利略（GalileoGalilei）是最先對此假設提出質疑，並試著以實驗方法測量光速的科學家之一。以現在的標準來看，伽利略的方法極為簡陋。他自己站在一個山頂上，請一個助理站在遠處的山頂上，兩人均配備有一個可自由開關的燈。伽利略會打開他的燈，他的助理一看到伽利略的燈光也會立即

開燈。只要知道兩個燈的距離，伽利略即可測定兩道亮光之間所經過的時間，以算出光速。伽利略的結論含糊不確定不足為奇：「光速如果不是瞬間，也是超級快速。」但他卻也下結論說，光速至少比聲速快10倍。最先嚴謹地測量光速是在1676年，當時荷蘭天文學家羅默（OleRoemer）觀察木星的衛星，注意到衛星蝕似乎都發生在不同的時期，視木星和地球的相對位置而定，當地球很遠時會發生得較晚，而當地球較靠近木星時則發生得較早。他正確地推論說，此效應並不是因為衛星的軌道有真正的改變，而是因為當地球很遠時，那些衛星的光行經較遠的距離。他知道那時已知的地球運行軌道的直徑值，從那直徑值，他下結論說，光速為每秒240,000公

里。羅默的測量和實際值仍差很多，然而它為未來的實驗提供了有用的指標。1728年，一位名叫布拉德雷（JamesBradley）的英國物理學家從累積的資料庫中加入了他自己的發現，利用恆星光行差計算出光速在真空中是每秒301,000公里。布拉德雷的測量正確多了。然而，又經過了100年，法國科學家菲左（Armand-Hippolyte-LouisFizeau）才想出了在地面上設計實驗來測光速的方法。1819年，菲左出生於巴黎，父親是物理學家，也是醫學教授，死後留給菲左可觀的財富，因此，菲左不必擔心生計問題，可以自由地追求他的興趣。他專力於科學的研究，起先想和父親一樣當個醫生，但最終選擇追隨在巴黎天文台

的阿拉戈（FranciosArago）研習天文，在那裏他毫無疑問地獲知之前使用天文現象來測定光速的努力。