Fraunhofer_spectroscope

發現陽光中隱藏秘密的人

發現陽光中隱藏秘密的人

發現陽光中隱藏秘密的人

1801年七月裡的某一天,巴伐利亞公國首都慕尼黑一切如常,但突然間轟的一聲,有棟房屋竟然整棟倒塌了。這原是一間玻璃作坊,前來圍觀的民眾議論紛紛之際,忽然聽見廢墟中傳來微弱的呼救聲,無不驚訝竟然有人生還,大家趕緊合力挖掘搶救。

在瓦礫堆下呼救的是14歲的學徒夫朗和斐(Joseph von Fraunhofer),年紀輕輕的他,在此之前就已遭逢一連串的厄運。

夫朗和斐於1787年出生於一個貧寒家庭,父親是玻璃工匠。十歲時他的母親病逝,第二年父親也撒手人寰,成了孤兒的他頓失依靠,只好離開家鄉來到慕尼黑當學徒,盼能半工半讀。不料苛刻的老闆不肯讓他去上週日學校,他為求溫飽只能認命工作,沒想到如今竟又逢此災難,所幸大難不死。

當瓦礫被挪開時,陽光照到夫朗和斐的眼睛,他不由舉起手來遮擋。他看著從指縫間穿過的光線,萬萬想不到他灰暗的人生自此也將被照亮,而且未來他還將會發現陽光中隱藏的秘密。

夫朗和斐肖像畫。圖片來源:Wikipedia

先是巴伐利亞王儲聽聞消息後,親自前來慰問夫朗和斐,除了生活費還應允他讀書的心願,並交代官員烏茨施耐德(Joseph Utzschneider)特別照顧。烏茨施耐德是一家光學儀器公司的合夥人,在他的安排下,夫朗和斐完成學業後,於1806年進入這家公司旗下的研發機構。

夫朗和斐得到一位瑞士老師傅的傾囊相授,學會如何製作高品質的玻璃,再加上他研磨鏡片的手藝超群絕倫,三年之後就躍升為研發主管。他大幅改善透鏡的色差問題,打造出當代最佳的觀測儀器,獲得許多天文學家採用。他還替望遠鏡加裝計時裝置和速度調節器,可用來追蹤觀測恆星。

除了研製儀器設備,夫朗和斐也投入光學的研究。有天他無意間發現太陽光穿過三稜鏡後的光譜中,竟然有幾條黑線。為了進一步研究,他於1814年發明光譜儀,經過仔細觀察後,原來太陽光譜中有多達574條暗線。夫朗和斐將它們予以分類編號後,寫成論文發表,成為第一份太陽光譜的系統化分析報告。為了紀念他,後來太陽光譜中的暗線就稱為「夫朗和斐線」。

德國郵局於1987年發行的夫朗和斐冥誕200週年紀念郵票,上面即是夫朗和斐所繪的太陽光譜。圖片來源:Wikipedia

1821年,夫朗和斐又發明了繞射光柵,可測出每條暗線所對應的波長。他用來觀測不同光源,在分析比較後,發現月亮、金星、火星的譜線與太陽的譜線一模一樣,證明它們的光芒只是反射太陽光;相對地,其它恆星和太陽的光譜就都略有不同,是自行發光。

夫朗和斐的卓越成就讓他成為公司合夥人,姓氏也列入公司名稱中。1822年,他獲頒榮譽博士學位,1824年更獲巴伐利亞國王授予勳章,晉升為貴族,同年又成為慕尼黑榮譽市民。誰能想得到,一個11歲時還是貧苦無依的孤兒,竟在而立之年就有如此高的學術成就與社會地位?

然而,由於長期製作玻璃以致重金屬中毒,夫朗和斐於1826年不幸身亡,年僅39歲。若非英年早逝,他應該就能目睹自己在天文學所做的重要貢獻,包括柏林天文台用他公司打造的望遠鏡,於1846年發現海王星;以及1859年,同為德國科學家的本生(Robert Bunsen)和克希荷夫(Gustav Kirchoff),發現夫朗和斐線對應的正是某些化學元素所吸收的特定波長,從而揭露了太陽大氣層的組成,也為天文光譜學揭開序幕。

發現海王星的望遠鏡,由夫朗和斐的公司所製。照片為筆者於2022年在德意志博物館所攝。

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