哥白尼於 1543 年臨終前發表日心說後，原本沒人相信。經過後來伽利略、克卜勒、牛頓等人的努力，使得日心說模型完全符合各種天文觀測，又有明確的科學原理，到了十八世紀，人們才終於接受地球真的在轉動。 然而這純粹是理性思維的結果，並不是有什麼方法讓人真的能察覺到地球的轉動。因此當 1851 年 2 月初，巴黎的科學家們收到物理學家傅科 (Jean Bernard Léon Foucault) 的請柬，看見上面寫著「敬邀一睹地球轉動」(“You are invited to see the Earth turn”) 時，莫不感到驚奇與期待。 傅科於 1819 年在巴黎出生，原本學醫的他發現自己有懼血症而放棄醫科，轉向物理領域。他與另一位同樣放棄醫學的同學菲佐 (Hippolyte Fizeau)，一起研究銀版照相法的改良，成功在 1845 年拍下第一張清楚的太陽照片。他們還共同發明利用轉動的葉片與反射鏡測量光速的裝置，不過兩人不久後就鬧翻而分道揚鑣，各自研究。 1850 年底，傅科著手改良拍攝恆星的攝影裝置。星光黯淡，必須長時間曝光才足以讓恆星在底片上顯影，但由於星星在天空會一直移動，拍攝出來的照片變成拖曳成線的星軌圖。若要讓恆星在底片上保持在固定位置，必須讓對準恆星的鏡頭也以同樣速度跟著轉動才行。 傅科想到或許可以利用驅動鐘錶的擺桿，做為轉動照相機的依據。於是他將相機放在活動的車床底座，然後將一根金屬擺桿安裝在車床上方的支架，試圖藉由擺桿擺動來控制底座轉動。不久後他發現擺桿來回擺動的方向並沒有隨著底座旋轉而改變；根據牛頓的慣性定律，這一點兒也不奇怪，但他卻靈光一閃，腦中浮現了一幅景象： 如果車床底座擴大為整個房間地板，我們站在地板上一起慢慢旋轉，從天花板垂吊而下的擺桿來回擺盪，在我們眼中看來就會逐漸改變擺盪方向。等等，其實根本不用讓地板旋轉，地球本身就在自轉，我們站在地面上不就也會看到擺桿改變擺盪方向？ 當然，理論上在南北極做這實驗的效果最佳，繩擺應該會在整整 24 小時後——也就是地球自轉一圈的時間——剛好轉動 360 度，回到原來的擺動方向。在巴黎一天只會改變 270 度，不過沒差，還是可以顯示地球自轉的效應。 傅科從 1851 年 1 月 3 日開始在家中進行實驗，他用 2 公尺長的細繩懸掛 5 公斤重的擺錘，經過多次嘗試後，終於在第五天成功觀察到繩擺逐漸順時針地改變擺盪方向，正是對應地球由西向東轉。 如果繩子可以再加長，讓擺錘的機械能增加，就能減少繩子摩擦力與空氣阻力的影響，也更能顯示出擺盪軌跡的改變。巴黎天文台的中央大廳夠高，於是傅科和天文台長聯繫，安排在那裏公開演示。 1851 年 2 月 …
Author Archives: 瑞棋 張
伽利略與日心說
1610 年 3 月，伽利略出版《星際信使》，書中繪製他用自製的高倍望遠鏡觀測到的天體，包括月球崎嶇不平的表面，以及木星的四顆衛星等等，顛覆了亞里斯多德的主張，天界並非如他所說完美無瑕，有些天體也不是繞著地球轉。 半年後，伽利略再把望遠鏡瞄向金星，原本只是夜空中的小亮點，如今在望遠鏡中竟顯現出和月亮一樣的盈虧變化。奇特的是，金星不像月亮那樣始終大小如一，而是盈的時候小，虧的時候大。顯然金星與地球的距離時近時遠才會這樣，因此它的運行軌道肯定不是以地球為圓心，伽利略斷定唯一的可能就是金星繞著太陽轉。 哥白尼於 1543 年臨終前出版《天體運行論》，提出日心說行星模型，但由於準確度並沒比較地心說的托勒密模型好，又缺乏確切證據，因此一直沒有多少人相信。如今伽利略發現金星盈虧，讓身為哥白尼信徒的他大為振奮，有了這眼見為憑的天文現象，日心說終於可以吹起反攻的號角。 其實伽利略原本已有相當的學術聲望，研製出高倍望遠鏡後更炙手可熱，王公貴族們都渴望也能有副望遠鏡，可以大開眼界。1611年春天，伽利略訪問羅馬，將一具望遠鏡當面獻給教宗，獲得公開表揚，個人聲望更達顛峰。伽利略志得意滿，又認定教廷對於日心說持開放態度，開始肆無忌憚地駁斥地心說。 1615年，伽利略寫信給托斯卡納 (Tuscany) 大公國的大公夫人，針對前年年底他的弟子卡斯提利 (Benedetto Castelli) 和大公夫人的爭辯，提出長達 40 頁的補充論述。伽利略在信中除了宣揚日心說，特別就地球轉動是否違背聖經內容提出辯駁，直指教條主義式的解釋才是曲解聖經。不料這封信被轉交到羅馬宗教裁判所，伽利略被指控企圖顛覆教義，他只好前往羅馬提出辯解。 以往哥白尼的日心說只是無稽之談，宗教裁判所原本不屑一顧（布魯諾於 1600 年因異端言論被處以火刑，但如上一篇〈布魯諾被燒死是因為日心說嗎？〉所說，他的多項罪名中並不包括日心說。），但現在伽利略已讓他們感受到的日心說的潛在威脅，於是很快地在 1616 年 2 月正式宣布哥白尼學說是異端言論，同時將他的《天體運行論》列為禁書。伽利略本人倒是平安無事，只被鄭重告誡不准再宣揚日心說。 此後幾年，伽利略安分地不再談論日心說，直到 1623 年紅衣主教馬費奧·巴貝里尼 (Maffeo Barberini) 當選為教宗烏爾班八世 (Pope Urban VIII)，這被伽利略視為天賜良機，開始蠢蠢欲動。新任教宗不僅是他的多年好友，也是他的支持者，曾表態反對施予伽利略的言論禁制，如今登上大位，或許能改變教會的教條主義，讓日心說獲得平反。 不過對烏爾班八世而言，面對新教日益坐大，首要任務是鞏固天主教以及教廷本身的勢力範圍，因此他不願也不能與保守派對抗。他善意提醒計畫寫書的伽利略，要列出日心說正反兩方的論點，千萬不要變成在宣揚日心說。1632 年，伽利略的《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》出版，虛構兩名分別支持地心說與日心說的人物，以對話的形式展開辯論。 雖然伽利略的確有遵循烏爾班八世的建議，但書中支持地心說的角色卻顯得笨拙許多，常常無法自圓其說。更糟的是，這個角色的名字也有笨蛋的涵義，而他還吐出烏爾班八世說過的話，讓有心人士指控伽利略不但藉這本書宣揚日心說，還故意取笑教宗。 就算伽利略並沒有這個意思，烏爾班八世也不能視若無睹，以免顯得軟弱無能，因此縱然有多年交情，烏爾班八世仍默許宗教裁判所將伽利略傳喚到羅馬接受審訊。伽利略於隔年二月抵達羅馬，17 年前他也是為了日心說來此接受審判，幸運地只有受到口頭警誡，但這次他已無法全身而退了。 經過幾個月的審訊，1633 年 6 月 22 日判決確定，伽利略有宣揚日心說異端思想之嫌，必須發誓放棄並反對這些論點；他終身必須軟禁在家中，《對話》一書將被查禁，他此後也不得再出版任何著作。 伽利略自此在家中度過餘生，但他並未遵從著作禁令，仍埋首書寫，將他四十年來在物理方面的研究，總結成《論兩種新科學及其數學演化》一書。1638 年，伽利略完全失明，所幸這本鉅著順利在教廷管轄之外的荷蘭出版。1642 年1 月，健康日益惡化的伽利略終因病過世，享年 77 歲。 如今人們都會記得伽利略因宗教審判遭到終身軟禁，感念他為日心說所做的犧牲。但很多人都不知道他更早之前就已經為了日心說受過一次宗教審判，思及這點，更令人敬佩他追求科學真理的執著與勇氣。 參考資料：
布魯諾遭火刑處死，是因為日心說嗎？
1600 年 2 月 17 日，羅馬的鮮花廣場 (Campo de’ Fiori) 立起了火刑柱，遭宗教法庭判處死刑的布魯諾 (Giordano Bruno) 全身赤裸，頭下腳上地被綑綁於柱上。行刑者點燃柴火，布魯諾活活被燒死，成為宗教迫害下的冤魂。 數百年來，布魯諾被視為不惜為科學犧牲性命的烈士，只因四處宣揚哥白尼的日心說，不見容於教會而壯烈成仁。然而，如果只是這麼簡單的原因，為什麼從他被逮捕到完成審判，需要長達七年的時間？況且日心說若是碰觸不得的禁忌，為什麼哥白尼的《天體運行論》直到 1616 年才被列為禁書？ 布魯諾究竟為何而死？我們先來看看他的生平。 布魯諾於 1572 年 24 歲時成為天主教神父，不過三年後就因為私藏禁書並認同亞流教派 (Arianism) 主張耶穌是介於上帝與人之間的半神，而遭到檢舉。布魯諾得知自己將被起訴，趕緊逃往他處，開啟了四處流浪的生活。 當時天主教教會所能掌控的版圖已大不如前，由馬丁路德掀起的宗教改革運動超過半世紀，德、英、法等地都有各自的教派，不再以羅馬教廷為尊。布魯諾先逃往較為自由開放的貿易城市威尼斯，住了幾年後，又先後前往法國、英國、德國等地。他在各地都因為大放厥辭、屢屢挑戰當地神學權威而不受歡迎，以致無法久待。 布魯諾持續發表許多著作，其中於 1584 年在英國時所出版的一本書中，他除了宣揚日心說，還主張宇宙還有其他類似地球的世界。他認為天上的恆星都相當於太陽（註），而且也有行星環繞，其中有些星球就像地球一樣，也有居民與動物。儘管這些激進的言論有違聖經，但當時並沒有人認真看待，只當作是可笑的無稽之談。反倒是他所寫的記憶術著作引起許多王公貴族的興趣，讓他不斷有來自各地的邀約。 1591 年，威尼斯一位貴族邀請布魯諾前往教授記憶術。由於羅馬教會要起訴他已是十幾年前的事，布魯諾大概覺得風平浪靜了，加上帕多瓦大學有個數學教職的空缺，於是他收拾行李返回義大利。結果他未能獲得教職（帕多瓦大學後來聘用了伽利略），回到威尼斯後，又不改大放厥辭的個性，遭人舉報宣揚異端言論，而於 1592 年 5 月遭到逮捕，並於隔年一月移送羅馬接受審判。 經過七年的調查，布魯諾於 1600 年 1 月被判死刑，罪名包括反對天主教及神職人員、反對三位一體與耶穌基督的神性、反對聖母瑪利亞的童真、反對聖體轉化與彌撒、宣稱多個世界的存在及其永恆性、相信輪迴及人類靈魂轉入動物、研究魔法與占卜。 是的，這麼多罪名就是沒有日心說。或許對於羅馬教會而言，除了詆毀耶穌基督與聖母瑪利亞當然罪無可赦之外，布魯諾主張人類不但並不特別，還可能淪為動物，這樣的言論嚴重多了；相較之下，地球或太陽才是宇宙中心倒不是那麼重要，不用列為死刑的罪名。 日心說如果沒那麼嚴重，為什麼教廷在處死布魯諾 16 年後，又把哥白尼的《天體運行論》列為禁書？說起來，這跟伽利略有很大的關係，這就留待下一篇再說了。 註：其實在布魯諾的前一個世紀，德國（當時仍是神聖羅馬帝國）天主教的樞機主教尼可拉斯 (Nicholas of Cusa, 1401－1464) 就已經提出遠方的星星都是一個個太陽。他也主張日心說，還指出地球繞著太陽運行的軌道不可能是完美圓形。 不確定布魯諾是否讀過尼可拉斯的著作，不過他們兩人都沒有提出天文觀測的依據，純粹是基於個人信念與臆測。 參考資料：Giordano Bruno – Wikipedia
科學或信仰？哥白尼的日心說
1543 年，70 歲的哥白尼終於出版《天體運行論》，向世人宣稱地球並非宇宙中心，太陽才是，地球與其它行星都是繞著太陽轉。 其實哥白尼早在 1514 年就已經寫下了日心說的初步綱要，並分送給朋友傳閱，但他卻等了將近三十年，直到死前才正式發表。《天體運行論》出版後並未掀起波瀾，直到下個世紀，伽利略力排眾議，出書宣揚哥白尼的日心說，而在 1633 年接受宗教法庭的審判。 這樣的史實讓我們很自然的以為由於教會的打壓，哥白尼生前才不敢公開發表；也因為日心說被教會視為異端，才那麼久都沒有人敢附和。然而這只是想當然爾的成見，真相並非如此。 事實上，教宗克萊孟七世 (Clemens PP. VII) 的秘書曾於 1533 年，向教宗與幾位紅衣主教簡報哥白尼的理論，結果他們都對日心說很感興趣。三年後，一位紅衣主教還特地寫信給哥白尼，請他盡快出書，與其他學者分享他的理論。當《天體運行論》出版之後，除了一些神學家的零星砲火，教會也沒有將之列為禁書，一直要到 1616 年才予查禁。 如果不是教會阻撓，為什麼哥白尼要到人生盡頭才出版著作？如果教會並未明令禁止，為什麼沒多少人認同日心說？這兩個問題的答案其實都一樣：因為日心說在當時仍有許多漏洞無法自圓其說。 例如地球如果真的繞著太陽轉，速度一定非常快，那為什麼把球往上一丟，掉下來時卻仍在原地？現在我們當然知道是因為慣性作用，但慣性的概念要到十七世紀初，才由伽利略等人提出，在此之前，人們根本想不到往上丟的球也保有和地球一樣的移動速度。 再則地球轉這麼快，為什麼地表上的東西不會甩飛出去？又是什麼力量，才能讓如此巨大笨重的地球持續轉動，永不停息？地心說沒有這些問題，至於日月星辰的轉動，根據亞里斯多德所說，天體是由極為輕盈的「以太」構成，它們的存在與運動都永恆不變，聽起來合理多了。日心說就得等到 1687 年牛頓提出萬有引力，才有一套加以解釋的理論。 此外還有視差的問題。地球在公轉軌道的兩端所看到的遠方星星，位置應該會有差異（就像你舉起手臂，伸出食指，輪流閉上左眼和右眼，會看到食指的位置不一樣），但是當時觀測到的恆星都沒有視差，可見地球一直都在原地不動。 雖然哥白尼正確地指出那是因為恆星離我們太遠了，相較之下，地球公轉的直徑根本微不足道，猶如一個點，因此才沒有視差。然而這所代表的宇宙之大是當時所無法想像的，因此人們只覺得哥白尼信口開河，不足為信。 最重要的是，哥白尼模型並沒有比傳統的托勒密模型來得準確。在托勒密模型中，行星各自繞著稱為「本輪」的圓圈轉，然後本輪再繞著地球轉（地球在稍微偏離圓心的位置），如此便能符合觀測到的行星軌跡，包括水星逆行的奇特現象。哥白尼的模型雖然比較簡潔，但他與前人一樣，深信天體軌道都是完美的圓形，因此再怎麼調整，還是無法吻合實際上的橢圓軌道。 我想這就是為什麼哥白尼拖延近三十年，直到死前才不得不出版仍不完美的《天體運行論》。但也因為哥白尼模型的準確性沒有比較好，又有上述那些無法解釋的問題，因此他死後近一世紀，絕大多數的學者仍不相信地球在轉動，而堅持更符合生活經驗的地心說。從實證的角度而言，當時地心說確實比日心說更符合科學，與教會打壓與否其實並沒有關係。 令人玩味的是，反倒是哥白尼堅信上帝一定是以簡潔優美的方式創造世界，才會在缺乏實際證據下，仍堅持日心說。也就是說，這個引發科學革命的主張，其實並非基於科學實證，而是源於宗教信仰。等到伽利略揭櫫慣性作用、第谷累積更多更精確的觀測資料、克卜勒歸納出行星運動三大定律、以及牛頓提出萬有引力定律後，日心說才從眾人嗤之以鼻的空想，逐漸成為公認的真理。 科學史上還有許多類似哥白尼這樣的例子，都是因為有堅定信仰才能獨排眾議、不在乎成功與否地窮盡一生心力埋首其中。從這個觀點來看，宗教對於科學的發展倒不是全然負面，其實也具有正面的影響。 參考資料：
【博士與女神】為什麼地球比較靠近太陽反而是冬天？
「蛤？原來今天 1 月 5 日凌晨 00:17 是今年地球最靠近太陽的時刻欸！」女神滑著手機，脫口而出這則讓她大吃一驚的發現。 「對啊，這就是所謂的近日點，大概都在 1月 2 日到 5 日這幾天；然後遠日點會在每年的 7 月 4 日到 7 日。」博士順口回答後，轉頭對女神說：「等等，你知道地球的公轉軌道是橢圓形吧？」 女神翻了白眼：「這我當然知道！我只是很訝異為什麼現在這麼冷，反而離太陽最近？不是越靠近太陽越熱才對嗎？」 「哈哈，照理說是這樣沒錯，不過地球的近日點和遠日點其實相差不大，對氣溫的影響沒差多少。」博士看見女神露出懷疑的眼神，索性問她：「你想像的地球軌道是甚麼樣子？」 「啊不就這樣。」女神用食指在空中畫一個橢圓形 「來，你畫在紙上看看。」 女神拿過紙筆，先畫了太陽後，再畫一個橢圓形，上面塗了個圈代表地球。 博士笑笑說：「差太多了，其實是這樣才對。」他說完將紙拿過來，在橢圓旁邊畫了個正圓，圓心處畫上太陽。 「你畫的根本是圓形，哪裡是橢圓啊？」 「我畫的沒錯喔，地球的近日點離太陽大約 1 億 4710 萬公里，遠日點大約 1 億 5210 萬公里，兩者相差 500 萬公里，不到 4 %，公轉軌道其實蠻接近正圓的。」 「什麼，但課本上的圖明明就是像我畫的這樣。」女神想了一下後，不甘心地追問：「如果距離差不多，那為什麼冬天和夏天溫度差那麼多？」 「你知道地球的自轉軸並不是垂直於黃道面吧？喔，黃道面就是地球繞太陽公轉的軌道平面」 「這我也還記得。」女神指著角落的地球儀說：「所以地球儀才做成斜斜的。」 「沒錯，而地球在近日點時，自轉軸是偏向遠離太陽那邊……。」 「我知道了，」女神打斷博士，自信地說：「這時南半球傾向太陽，而北半球離太陽比較遠，所以近日點時南半球是夏天，北半球是冬天。」 「哈哈哈，不是啦。你想想看，近日點和遠日點相差 500 萬公里都影響不大了，地球半徑不過 6 千多公里，怎麼會有差？」 「那到底是為什麼？」 博士要女神跟他到地球儀旁，然後用手電筒照著地球儀說：「你看，光線直射表面時最亮，但斜照時就會分散到較大面積，單位面積所接收到的能量就變小了。現在冬天就是太陽斜射北半球。」 「斜射就會差很多嗎？」女神將手電筒拿過來照自己的手掌，感受一下有沒有不一樣。 「這用三角函數就可以算出來。冬至時，太陽照射到北回歸線的角度約 43 度，跟夏至太陽直射北回歸線比起來，接收到的能量只有 …
2022 年十大科學里程碑
2022 年就要過去了，我也來回顧一下今年的十大科學里程碑吧。這份名單只是按我個人所感受的衝擊度來挑選，可能與其它媒體不盡相同，裡面太空天文占了四項、生物醫療三項、人工智慧兩項、能源一項。排列順序不代表重要性的大小，我只是先將同類別放一起，再按時間順序排列。 一、 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 最新的太空望遠鏡 JWST 於今年 1 月 24 日抵達預定位置，離地球約 150 萬公里的第二拉格朗日點後（這裡太陽與地球的重力恰好平衡，可用最少的燃料，長期穩定地保持在固定位置），就因具有更高的解析度與靈敏度，且所用的紅外線波段可窺見更多、更遠的宇宙樣貌，而備受各界期待。 從七月開始，NASA 陸續公布 JWST 所拍攝的照片，以往隱藏於宇宙塵埃背後或是朦朧晦暗的天體與星系，如今一覽無遺。一張張壯闊瑰麗的影像（人眼看不見紅外線，所以這些照片都經過 NASA 後製上色，），諸如重力透鏡、星系的誕生、海王星的行星環、……等等，讓不是天文專家的我們也不禁讚嘆宇宙之美。 這些觀測資料將有助於天文學家了解宇宙早期的樣貌、星系的內部結構，以及不同星系之間的拉扯作用，還能分析系外行星的大氣組成，判斷是否具有孕育生命的條件，以探索宇宙之大，我們是否並不孤獨？ 二、 用月球土壤種植植物 美國佛羅里達大學的研究團隊於 5 月 12 日發表破天荒的實驗結果。他們在太空人半世紀前從月球帶回的土壤中，埋入阿拉伯芥的種子，以水和營養液加以灌溉，成功讓種子發芽成長。 雖然和在地球土壤中生長的芥菜比起來，顯得發育不良，但已證明在月球種植植物是可行的。事實上，這項實驗是阿提米絲計畫的一部分，屆時太空人會在月球南極一帶登陸，那裏蘊藏足夠的水，可以用來灌溉植物或製造氧氣，供太空人在月球基地長期生活。 三、 DART 撞擊小行星 六千六百萬年前，一顆小行星撞擊地球，原是動物霸主的恐龍因此滅絕。誰也說不準這毀滅性的災難會不會再度發生，到時又該如何防範？ 今年 9 月 26 日，美國航太總署 (NASA) 讓約莫一部車大小的「雙小行星轉向測試」(Double Asteroid Redirection Test，簡稱 DART) 探測器，撞上小行星戴摩佛斯 (Dimorphos)，希望戴摩佛斯因此改變軌道，朝另一顆更大的小行星迪迪摩斯 (Didymos) 而去。如果成功的話，這就不失為一個防衛地球的方法。 10 月 11 日，NASA 宣布 DART 成功改變戴摩佛斯的軌道，而且幅度比原先預期的還大。看來我們不至於步上恐龍的後塵了。 …
人類首次目睹並記錄地球自月表升起
1968 年 12 月 24 日，已在月球軌道上繞了月球三圈的阿波羅 8 號指揮艙，開始進行第四圈的繞行。指揮艙的一面窗戶上安裝了瑞典 Hasselblad 相機，在飛掠月球的向陽面時，每隔一段時間就會自動拍下月表的照片，用來評估阿波羅 11 號的登陸地點。在此同時，太空人安德斯 (William Anders) 若發現值得留意的景象，也會伺機換上另一個底片匣，另行拍攝。 依計畫指揮艙在第四圈要翻轉 180 度，指揮官博爾曼 (Frank Borman) 在脫離月球背面之際完成這個動作，就在此刻，窗外的月球邊緣赫然露出一顆藍白相間的星球。安德斯率先醒悟，馬上興奮地喊出： 「我的天啊！看那邊的景象，地球正在升起來！哇，真美！」 博爾曼看見安德斯按下快門，開玩笑地說：「嘿，不准拍，那不在計畫內。」 安德斯大笑，轉頭對另一位太空人洛維爾 (James Lovell) 說：「吉姆，你那邊有彩色底片嗎？麻煩快點把那卷給我。」 洛維爾看了一眼窗外，也不禁讚嘆：「天啊，真壯觀！」 等到安德斯換上彩色底片後，地球已經升到離月表更遠的位置，他趕緊先以快門 1/250 秒、光圈 11 的設定拍一張，再微調光圈拍一次，暗自祈禱回到地球後沖洗出來的相片，能如實呈現眼前令人感動的景象。 沒有問題，無論是第一張地球從月球地平線冒出的黑白照片，或是後兩張彩色照片中，地球懸掛於月表之上的夜空，都足以觸動人心。一方面，前所未見的「地出」(earthrise) 景象，打破慣往僅有日出與月出的認知，讓世人更能體會到地球並非宇宙中心，從其它天體的角度，地球也是天空中的一顆星球。另一方面，相較於一片荒涼的月球表面，猶如藍白彈珠的地球顯得如此美麗、如此獨特，更讓人覺得要加以珍惜。 安德斯便對此任務下了一個註腳： 「我們長途跋涉來探索月球，結果最重要的事是我們發現了地球。」 (“We came all this way to explore the Moon, and the most important thing is that we discovered …
安息吧，洞察號
1998 年 7 月，日本發射火星探測器「希望號」，裡面搭載了 20 塊小鋁板，上頭微刻了二十幾萬個日本人指定的名字。在日劇《初戀》裡，女主角野口也英的名字也在上面，她爸爸送給她這個禮物。 「如果遭遇困難，就抬頭看看天空吧，妳的另一個自我正在穿越外太空呢！」 爸爸寫在卡片上的這段話，讓也英懷抱著某種信念樂觀面對未來。但是五年之後，希望號失聯，並未進入軌道，也英頓然像是失去了什麼，人生也逐漸偏離軌道……。 2018 年 5 月，美國發射火星探測器「洞察號」，裡面放了兩塊矽晶片，以電子束蝕刻了 2,429,807 個名字。《初戀》的劇情並沒有提到這件事，但我不禁想像，如果野口也英是真實的人，她或許會設法讓自己的名字也列入其中，彌補當年的遺憾吧？ 洞察號於 2018 年 11 月 26 日抵達火星表面，成為第八部成功著陸火星執行任務的探測器。它的任務一如它的全名：「運用地震調查、測地學與熱傳導對火星的內部探測」(Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport，縮寫簡稱 InSight)，不過熱傳導的任務因鑽頭挖了 35 公分深就無法繼續而宣告失敗，主要任務便在於探測火星的地震活動（或者應該說「火星震」）。 其實 1976 年降落火星的「海盜二號」(Viking 2) 探測器就曾記錄到疑似火星震，但由於無法排除是強陣風所造成，因此無法確定。這次洞察號配備了各式感測器，可以確認震源。結果它在 2019 年 4 月首度偵測到火星震後，至今一共記錄了一千三百多次火星震，其中包括五級的強震，以及隕石撞擊所造成的震動，是史上首次記錄到隕石撞擊地球外的行星。 科學家們看到洞察號傳回來的資料，大吃一驚，原來火星看似荒涼貧瘠，內部卻是相當活躍，並非一顆死寂的星球。這些資料不但讓科學家對太陽系行星的形成更加了解，也有助於未來擬定登陸甚至定居火星的計畫。 不僅洞察號的偵測資料超乎預期，它的壽命也超乎原先的預期。火星風沙大，但洞察號是靠太陽能板供電，萬一沙塵覆蓋在太陽能板上太久都未被風吹散，電池就無法充電，一旦電力耗盡，洞察號也就壽終正寢了。 那為什麼不加裝雨刷來定時清理太陽能板呢？這是因為火星上的沙塵邊緣銳利，若用雨刷清理反而會刮傷太陽能板，而且雨刷的馬達也要耗電，權衡之下，還是靠強風吹散沙塵就好。按原本計畫，任務進行兩年（相當於火星上的一年）蒐集到的資料就足矣，沒想到竟然已超過四年了。 然而今年下半年開始，洞察號的電力逐漸衰退，噴射推進實驗室負責這項任務的團隊心裡已經有底，就像看著一個老人步向生命終點。12 月 15 日，洞察號傳回資料後就失去聯絡。三天後控制中心傳送指令給洞察號，毫無反應。 按照原先計畫，如果兩次都沒反應，就正式宣告任務終止。他們打算過三天再試第二次，但在此之前，和洞察號已經一起工作四年的團隊成員對它已有感情，都很捨不得，於是 12 月 20 日洞察號的 Twitter 帳號上，出現以洞察號為第一人稱的道別：「我的電量真的很低，這大概是我能傳送的最後一張照片了。但不用為我擔心，我在這裡的這段時光既豐富又寧靜。只要還能和任務團隊保持通訊，我一定會堅持下去，但恐怕我很快就會從這裡下線了。謝謝一直陪伴著我。」 …
以法國為名的化學元素
阿根廷的國名源自銀的化學元素名稱（拉丁文），但人家法國可是有兩個化學元素以它為名。 話說門得列夫於 1869 年發表元素週期表後，大膽推測凡是空格處，應該都有某種尚未發現的元素。1871 年，門得列夫明確預言鋁下方那一格的元素性質：原子量 68、密度 5.9 克/立方公分、熔點低、……等等，他還進一步指出可以透過光譜分析（註）來發現這個元素。 果然，四年之後，法國化學家德博坡東 (Paul Émile Lecoq de Boisbaudran) 對一塊閃鋅礦石進行光譜分析時，發現兩條從未見過的紫色譜線，代表其中含有未知元素。發現新元素當然是項重大成就，德博坡東決定將此榮耀歸給國家，於是將它命名為 gallium（鎵）。 等等，這個字看起來跟法國一點關係都沒有啊？是這樣的，從現今法國、比利時，一直到北義大利這塊區域，原本住的是屬於凱爾特人 (Celt) 一支的高盧人 (Galli)，因此這一帶從羅馬帝國時期就泛稱為「高盧」(Gallia)。 西元前 50 年，羅馬軍團征服此地，但四百年後，日耳曼部族因環境變遷與外來威脅等因素大舉往西歐遷徙，羅馬帝國無力抵抗，乾脆以夷制夷，讓日耳曼部族其中一支的法蘭克人 (Franks) 定居駐守邊境，幫忙抵禦外侮。羅馬帝國式微後，法蘭克人在五世紀末建立法蘭克王國，領土逐漸擴及整個高盧地區。不過到了西元 843 年，法蘭克王國分裂成三個王國，其中的西法蘭克王國後來變成法蘭西王國，也就是法國的前身。 這麼多年下來，法國這塊土地上的人民已混雜著高盧人、羅馬人、法蘭克人等不同種族的血統，不過單一民族國家的意識興起後，法國人常自認為高盧人。尤其 1870 年爆發普法戰爭，隔年法國因慘敗被迫割地賠款給普魯士後（都德著名的短篇小說《最後一課》，就是寫於 1873年，以阿爾薩斯省遭到割讓為背景），為了凝聚愛國意識，法國政府更以高盧做為法國人的民族認同，以與日耳曼民族區分。 化學家德博坡東便是在這樣的背景下，以法國的代名詞——高盧的拉丁文 Gallia，將發現的新元素命名為 gallium，為國家揚眉吐氣。不過由於他名字中的 “Lecoq” 是法文的雄雞之意 (Le coq)，而雄雞的拉丁文剛好是”gallus”，於是就有人質疑他其實是在表彰自己；他最後不勝其擾，特地撰文加以否認。順帶一提，由於 gallus 的複數是 galli，恰恰跟高盧人同一個字，因此雄雞也成為法國的民族象徵，稱為「高盧雄雞」(Le Coq gaulois)。 德博坡東隨後成功提煉出鎵元素，卻發現密度只有 4.7 克/立方公分，與門得列夫預測的不符。門得列夫相當有信心自己不會有錯，於是寫信給德博坡東請他重做實驗，最後得出的數據果然一如門得列夫的預測，堪稱科學的一大勝利。 鎵元素在半導體元件上扮演相當重要的角色，砷化鎵因為具有高頻、低耗電、低雜訊又耐高溫等特性，目前除了用於手機、平板或Wi-Fi 6等通訊產品，也用於太陽能電池。而氮化鎵因功率、效能更高，已是所謂第三代半導體的關鍵材料之一。 除了鎵，還有另一個元素可就真的完全以法國來命名了，那就是鍅 (Francium)，由居里夫人（或稱瑪麗·居里）的學生瑪格麗特·佩里 (Marguerite Catherine Perey) 於 1939 …
阿根廷國名的由來
你有注意到阿根廷的國名 Argentina 和銀的化學元素名稱 argentum 很像嗎？沒錯，銀的拉丁文正是阿根廷國名的由來。 這個名稱要從烏拉圭與阿根廷交界的一條大河說起。1510 年代，葡萄牙和西班牙的探險家從這裡登陸，聽當地土著說內陸有一座銀山，便將這傳言帶回歐洲。1526 年，威尼斯人卡伯特 (Sebastian Cabot) 率領西班牙船隊到此尋找銀山，雖然沒有找到，但他帶回和當地土著交易而來的銀飾，吸引更多探險隊前來，從此這條河便被稱為「白銀之河」(Río de la Plata)，或是音譯為「拉普拉他河」。 Plata 就是西班牙語中的銀，但義大利文的銀源自拉丁文，叫 argentina，因此來自威尼斯與熱內亞的船隊與商人則以 Argentina 稱呼拉普拉他河這個區域。 1530 年代開始，西班牙以布宜諾斯艾利斯為中心，建立殖民地。一開始這一帶的殖民地都隸屬於祕魯總督轄區，直到 1776 年才獨立出來，升格為「拉普拉他河總督轄區」（包括現在的阿根廷、玻利維亞、烏拉圭、巴拉圭和巴西部分地區*）。1810 年，拿破崙入侵西班牙，罷黜國王，拉普拉他河總督轄區人民趁勢起義，最後在 1816 年 7 月 9 日成立「拉普拉他聯合省」，宣告獨立；這一天也成為阿根廷的獨立紀念日。 不過不久之後就爆發內戰，各省紛紛脫離聯合政府，成立新的國家。阿根廷也在 1826 年立憲，正式以 República Argentina 做為國名；如果沒有改的話，阿根廷現在可能就叫「拉普拉他」了。 * 註：現今巴西的 Rio Grande do Sul 州，以及 Santa Catarina 州部分地區。