1896 年的今天 (3 月 1 日)，巴黎的上空仍佈滿厚厚的雲層。法國物理學家亨利·貝克勒 (Henri Becquerel) 望著窗外陰沉沉的天空，嘆了口氣。他打開抽屜，把已經放了二、三天的東西拿出來，猶豫著要如何處置……。 兩個多月前，德國物理學家倫琴 (Wilhelm Röntgen) 發表發現 X 射線的實驗，還附上其夫人的左手在 X 射線照射下的相片，幾根手指的骨頭清晰可見，令世人大為震驚。倫琴之所以用 X 射線來命名，是因為他自己也不知其來源為何，究竟是直接在陰極射線管的陰極產生？還是陰極射線撞擊到管內的稀薄氣體或玻璃所致？貝克勒讀了倫琴的論文後，決心揭開 X 射線的神秘面紗。 貝克勒研究燐光礦物多年，他不禁猜想燐光礦物在吸收光線後發出螢光的同時，或許也發出看不見的 X 射線？不過 X 射線的能量顯然比螢光強得多，燐光礦物可能得吸收更充足的陽光，才能產生 X 射線。 1896 年 2 月，貝克勒取得一塊鈾鹽後，開始著手進行實驗。他將感光底片緊緊夾在兩張黑色厚紙板之間，放在太陽下一整天後，確認沒有透光造成底片變色。接著他再將鈾鹽放在黑紙板上曬幾個小時，再沖洗底片，顯影後果真出現鈾鹽的形狀，代表有來自鈾鹽的射線穿透黑紙板。 這個結果讓貝克勒非常興奮，但他還是按捺住內心激動，再仔細想了一遍，察覺不見得是無形的射線造成，也有可能是鈾鹽蒸發的分子穿透厚紙板所致。為了排除這個可能性，他又在鈾鹽與黑色紙板之間放了一片玻璃，再重新做一次實驗，結果底片沖洗後，仍然出現鈾鹽的影像！看來這足以證明他的猜想：鈾鹽吸收光線後會發出 X 射線。 貝克勒趕緊向法國科學院報告所作的實驗，隨即受邀於 3 月 2 日前往對院士們發表。為了慎重起見，他想在啟程前再做幾次實驗確保無誤，怎知天空不作美，他在 2 月 26 日準備好後，竟然接連幾天都是陰天。到了 3 月 1 日這天仍然烏雲密布，眼見已經沒有機會再做實驗，他只好無奈地打開抽屜，將裡面的鈾鹽和用黑色厚紙板包住的底片拿出來，幾經猶豫後，心想與其丟棄，不如還是把底沖洗出來看看。 他原本預期頂多只有淡淡的陰影，沒想到完全出乎意料之外，底片竟然呈現鈾鹽清楚的廓影。這完全推翻了他原先的理論，原來鈾礦不需要吸收陽光，自己就會發出放射線！他先是錯愕，但在釐清這個事實後反而露出微笑，因為隔天他將帶著更重大的發現前往法國科學院，讓他的同僚們目瞪口呆：竟然有自發性地輻射出能量的放射性物質！ 貝克勒因禍得福的意外發現從此開啟了放射性的研究，居里夫婦也因此投入放射性礦物的實驗，而於 1903 年和貝克勒共享諾貝爾物理獎。至於開啟這一切的倫琴，則早在 1901 年，就因為發現 X …
Author Archives: 瑞棋 張
差點拿到三座諾貝爾獎的人
去年 (2002年) 的諾貝爾化學獎頒給在「點擊化學」做出重要貢獻的三位化學家，其中美國學者夏普萊斯 (Barry Sharpless) 也曾在 2001 年拿下諾貝爾化學獎，因而成為史上第五位拿到兩次諾貝爾獎的科學家。前面四人分別是： ——瑪麗．居里 (Marie Curie，分獲 1903 年的物理獎與 1911 年的化學獎）； ——鮑林 (Linus Pauling，獲得 1954 年的化學獎與 1962 年的和平獎)； ——巴丁 (John Bardeen，獲得 1956 年與 1972 年的物理獎)； ——桑格 (Frederick Sanger，獲得 1958 年與 1980 年的化學獎)。 這五人兩度獲頒象徵最高榮譽的獎項已是鳳毛麟角，而今天 (2 月 28 日) 出生的鮑林兩度都是一人獨自獲獎，更是絕無僅有。事實上，他差一點就拿到第三座諾貝爾獎，而且又是另一個不同的獎項。 諾貝爾化學獎 鮑林於 1901 年出生於美國奧瑞岡州的波特蘭，父親在他十歲時就因病過世，留下母親照顧他們兄妹三人。因為家境不好，鮑林在中學時期就四處打工好賺取大學學費；進入奧瑞岡州立大學後，他憑著優異成績擔任助教，甚至當起授課老師，藉此收入繼續完成學業。他就是到家政系教化學，才認識未來的妻子艾娃 (Ava Helen Miller)。 1922 年鮑林自化工系畢業後，進入加州理工學院讀研究所。九年之前，布拉格父子發表 X 光繞射實驗，展示此一窺見晶體內部結構的有力工具後，各地科學家紛紛投入研究。鮑林的指導教授也是其中之一，便建議他以 X 光繞射研究晶體結構，三年後鮑林即獲得博士學位。 …
AI 時代就此揭開序幕
這張照片不是那麼廣為人知，裡面的人物應該也沒多少人認得，不過這張1956年的合影卻極具歷史意義，因為正是這群人在當時召開史上首次的人工智慧研討會，才使得Artificial Intelligence 這個名詞獲得普遍採用，並正式成為一個專門領域，吸引各界紛紛投入研究。因此這張照片可說是標誌了AI 時代就此揭開序幕。 那麼這一切是怎麼開始的？這得從最先提出這點子的約翰·麥卡錫（John McCarthy）說起。 麥卡錫與閔斯基 照片右後方那位就是麥卡錫，他自小天資聰穎，比一般人提早兩年自高中畢業。1944年被加州理工學院錄取後，還因為已經自學完高等微積分等數學課程，而免修大一、大二的課程。但由於他體弱多病，體育課被當，結果直到1948年才取得大學文憑。 麥卡錫繼續在加州理工學院讀數學研究所，一年之後轉往被視為數學殿堂的普林斯頓大學，1951年取得博士學位後，留在數學系擔任講師。就在這一年，他認識了新進的研究生閔斯基（Marvin Minsky，位於相片正中）。 閔斯基年紀其實還比麥卡錫大一個月，只因為第二次世界大戰時入伍服役，才耽擱了學業。雖然如此，但他來普林斯頓數學研究所時，已經和人合作打造一台模擬模擬老鼠走迷宮的計算機，可仿效神經網路增強作用，讓虛擬老鼠經由學習找到終點。 麥卡錫得知閔斯基這項計畫後，頓時勾起三年前的回憶。那是1948年他在加州理工學院讀研究所時，當時第一屆探討認知科學的「希克森研討會」（Hixon Symposium）就在校內舉辦，會議主題是「大腦機制與行為」，出席者來自心理學、神經生理學、化學、……等不同領域。麥卡錫那時也跑去聽了。其中有一場是馮紐曼發表〈自動機的一般與邏輯理論〉，裡面提及簡單的幾條規則不斷迭代運算，便能產生宛如自發性的複雜行為。麥卡錫聽了之後著迷不已，不過只將它放在心中一隅，還是繼續自己原有的純數學研究之路。 如今麥卡錫心中火花再度點燃，他不時與閔斯基一起討論機器智能，還在1952年的暑假期間到貝爾實驗室打工，因為貝爾實驗室有位神人級的傳奇人物——當時才36歲的夏農（Claude Shannon，相片最右邊那位）。 麥卡錫與夏農 1937年，21歲的夏農完成碩士論文〈繼電器與交換電路的符號分析〉(A Symbol Analysis of Relay and Switching Circuits)，揭櫫電子電路可以進行任何布林代數的邏輯運算，並設計出三個電路做為實例。這篇論文為電路學與電子計算機奠定了理論基礎，因而被譽為史上最重要的碩士論文。 1948年，在貝爾實驗室工作的夏農發表題為〈通訊的數學理論〉的論文，以一己之力開創了資訊理論，將通訊乃至資料的貯存、壓縮、傳輸，帶進全新的紀元，影響更是無遠弗屆。 1949年，夏農發表關於機器思考的論文，提出讓電腦下西洋棋的程式原則與策略。隔年他還親自打造出一台機械老鼠，會透過自我學習走迷宮；閔斯基便是受此啟發，才研究老鼠走迷宮的模擬器。因此麥卡錫1952年特地來貝爾實驗室實習，主動接觸夏農，希望向他請益機器智能方面的心得與經驗。 雖然只有兩個月的時間，但麥卡錫和夏農相談甚歡，很快成為好友，麥卡錫返回普林斯頓教書後，兩人仍不時交換意見。 麥卡錫與羅切斯特 1953年，麥卡錫獲得史丹福大學的助教授一職，只好告別閔斯基和夏農，到加州專心純數學的教學與研究工作。沒想到兩年之後，麥卡錫就又回來東岸，在達特茅斯學院（Dartmouth College）數學系任教，而且這次他將會有台電腦可以用來研究機器思考的可能性。 原來IBM在1954年剛推出型號名稱704的電腦，這是第一台具有浮點運算功能的大型計算機，可用於科學研究。或許是為了宣傳產品並同時營造公關形象，總部位於紐約的IBM讓東岸幾所大學免費使用704進行教學或研究；達特茅斯學院也是其中之一，麥卡錫便代表學校於1955年暑期前往IBM受訓。 IBM 700系列都是由羅切斯特（Nathaniel Rochester，相片左二）擔任總設計師，他原本就也有研究如何讓電腦學習人腦思考，前幾年曾讓701電腦進行俄語翻譯與21點撲克遊戲，如今也正帶領團隊要用704模擬神經網絡的行為，因此和麥卡錫一拍即合，兩人侃侃而談電腦學會思考判斷的可能性。 他們知道其實還有許多像夏農、閔斯基這樣的人也都在進行研究，但大多是各自閉門造車，彼此間只有零星的交流；如果能將大家集合起來，互相分享討論，一定會有更好的成效。於是麥卡錫提議在他任教的達特茅斯學院舉辦研討會，並提出「人工智慧」一詞，以彰顯不同於自動機（Automata）或模控學（cybernetics）的機械式反應，而是放眼於「讓機器使用語言、形成抽象原則與概念、解決人類目前遭遇的各種問題，並能自我改進」。 首度召開人工智慧研討會 麥卡錫找了夏農和閔斯基，連同羅切斯特四人做為共同發起人，於1955年8月31日發表一篇倡議，題目為：〈達特茅斯人工智慧暑期研討會的提案〉(A Proposal for the Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence)。 這是「人工智慧」一詞首度出現；倡議中列舉了七大方向，分別為： 一、自動電腦 (Automatic Computers)； 二、如何用程式讓電腦使用語言 (How Can a …
最早聽得懂人話、而且打敗人類的 AI
人工智慧 ChatGPT 橫空出世，各種五花八門的問題似乎都難不倒它，雖然有時簡單的問題反而答錯，但整體而言卻是回答得頭頭是道，較之人類毫不遜色。其實這不是第一次人工智慧令人嘖嘖稱奇，12 年前的今天 (2 月 16 日)，美國全國觀眾眼睜睜看著兩名頂尖的博學之士被電腦打敗。 「危險邊緣」(Jeopardy!) 是美國老牌的益智問答節目，從 1964 年開播至今。2000 年的參賽者魯特 (Brad Rutter) 從未被人擊敗過，是因節目的競賽規則才光榮退出，成為該節目有史以來的獎金王。2004 年開始參賽的詹寧斯 (Ken Jennings) 則受惠於規則改變，連勝74場才落敗離開，連勝紀錄至今無人能破。 2011年，「危險邊緣」製作單位邀請他們兩人回來頂尖對決，不過第三位參賽者並不是人類，而是 IBM 研發的人工智慧電腦華生 (Watson)。 華生是由 90 部 IBM Power 750 伺服器組成，每秒可執行 80 兆次浮點運算，這雖然還擠不進當時超級電腦的前五百大，但重要的是它內建的自然語言程式可以理解語意，進而分析問題找出答案。華生與另兩名參賽者一樣，得直接聽主持人念完題目後趕快搶答，一些隱喻、雙關語，人類可以馬上心領神會，但對電腦而言卻是一大挑戰。 此外「危險邊緣」的題目並非像「非洲有幾個國家是聯合國會員？」這種死題目，而是需要綜合判斷與聯想能力。因此雖然同樣是由 IBM 研發的電腦「深藍」，早在 1997 年就以二勝三和一負的一盤差距，打敗西洋棋世界冠軍卡斯帕羅夫，但畢竟西洋棋盤只有八八六十四格，加上棋子的走法有其限制，電腦在這方面本來就有很大的優勢。華生若能在包羅萬象的益智題目中打敗人腦，更會是人工智慧一個重要的里程碑。 為了公平起見，華生在比賽時不能連上網路，因此預先存入數以百萬份的書籍與文件，涵蓋各種領域的知識，其中也包括完整的維基百科。比賽在 1 月 14 日當天完成，但參賽者都簽了保密協議，所以全美觀眾要等到 2 月 14 日開始分三天播出的節目，才知道比賽過程與勝負結果。 第一天的節目結束時，華生與魯特平手，各得 $5,000 美元獎金，詹寧斯則是 $2,000 元。但是第二天華生就把領先差距擴大：華生 $35,734、魯特 $10,400、詹寧斯 $4,800。到了2 …
電晶體與矽谷，皆始自於他
電晶體可說是科技產品的最基本元件，沒有它，就沒有生活中的各種電子產品。而儘管科技發展日新月異，引領創新的硬體及軟體公司卻大多集中在美國舊金山南部，從帕羅奧圖 (Palo Alto) 到聖荷西 (San Jose) 一帶長約四十公里的谷地，也就是俗稱的「矽谷」。 電晶體和矽谷無疑是現代科技文明的基石，而它們的起源都和一個人息息相關，那就是今天 (2 月 13 日) 出生的蕭克利 (William Shockley)。 貝爾實驗室時期 蕭克利的家鄉就在帕羅奧圖，從加州理工學院畢業後，遠赴東岸到麻省理工學院攻讀博士。這是因為當時東岸的學術水準與科技工業都遠勝於西岸，因此他於 1936 年取得博士學位後，也未返回加州找工作，而是到位於紐約的貝爾實驗室上班。 當時 AT&T 亟欲發展越洋電話，但真空管無法用於海底電纜，在無線電波的高頻頻段又表現不佳，因此蕭克利的首要任務便是開發固態元件，取代已經遇到瓶頸的真空管。但過沒多久二次世界大戰爆發，貝爾實驗室轉而優先研發國防武器，蕭克利也被徵召入伍，直到二戰結束後才返回原來的工作崗位。 蕭克利設想出「場效應電晶體」，利用電場將矽晶體的電子吸引到表面，形成電子通道，藉由改變電場來達到開關與放大訊號的效果。理論上這應該可行，但負責動手實驗的布拉頓 (Walter Brattain) 卻一直無法成功，最後才由剛加入貝爾實驗室不久的巴丁 (John Bardeen)，在 1946 年發現問題出在「表面態」。原來表面那層矽原子的外層軌域並未填滿，所以被電場吸引上來的電子紛紛落入其中，無法成為自由電子。 為了克服表面態，巴丁和布拉頓於第二年年底陰錯陽差地發明「點接觸電晶體」，成為史上第一個電晶體。由於它的原理和蕭克利的原本構想不同，專利發明人便只列了巴丁和布拉頓。蕭克利不滿光環竟被兩個下屬搶走，自己還被排除在外，憤而閉關苦思，決心發明出更勝一籌的電晶體。他日以繼夜地研究一個月後，果真發明出三明治結構的 n-p-n「接面式電晶體」，無論是性能或穩定性都比點接觸電晶體來得優異，成為現代電晶體的原型。 出走創業 雖然蕭克利成功證明自己的才能無人能比，但由於他的火爆脾氣逼走許多下屬，貝爾實驗室高層一直未再讓他升到更高職位。蕭克利眼見一些比他資淺的人升得比他快，不願再隱忍，終於在 1954 年辦理留職停薪，回加州到母校加州理工學院教書，同時四處找尋投資人，準備自己創業。 1956 年初，蕭克利在貝克曼儀器 (Beckman Instruments) 的資助下，創立了「蕭克利半導體實驗室」，開發並製造電晶體。他原本想把公司設在人才濟濟的東岸，卻發現貝爾實驗室的舊同事沒有幾個願意跳槽。其實總部在洛杉磯的貝克曼儀器也希望他把辦公室設在附近，蕭克利心想這樣也可以順便照顧年邁的母親，才決定返鄉創業。恰好當時史丹福大學為了吸引人才，將位於現今矽谷一帶的校地闢為科技園區，以低廉的租金與產學合作為號召，已吸引幾家科技公司進駐。蕭克利最後雖將公司設在母親居住的山景城（Mountain View），卻也緊鄰著史丹福工業園區。 雖然找不到資深人員，但蕭克利卻頗有識人之明，所招聘的均是一時之選的青年才俊。只不過他仍未改其火爆脾氣，動不動就當場發飆，絲毫不顧下屬感受與尊嚴。或許是之前被巴丁和布拉頓超越的慘痛經驗，他還對員工處處防範，不准他們與別人討論手上的工作，甚至要求員工進行測謊。 八叛徒 1956年，蕭克利與巴丁、布拉頓三人共同獲頒諾貝爾物理獎後，更加目空一切，不顧原先產品已進度落後，竟決定另行開發 p-n-p-n 四層電晶體，公司前景更令人擔憂。1957年，以諾伊斯 (Robert Noyce) 和摩爾 (Gordon Moore) 為首的八名員工集體辭職，共同創立「快捷半導體」(Fairchild Semiconductor)，俗稱「八叛徒事件」。 剛愎自用的蕭克利不但未因此省思自己的管理方式，反而變本加厲，造成人才逐漸流失。由於公司每況愈下，蕭克利終於在 …
微軟帝國 2.0？
打從微軟於 1981 年成為 IBM PC 作業系統的供應商後，就挾著每台 PC 都已裝妥作業系統的優勢，採取謀定而後動的策略，先觀望市面上哪種軟體大受歡迎，再依樣畫葫蘆推出類似產品。原創軟體皆無招架之力，從此一蹶不振，將市場版圖拱手讓給微軟。 其中包括： 1983 年 WordPerfect 3.0 → 1985 年微軟推出 Word 1983 年 Lotus 1-2-3 → 1985 年微軟推出 Excel 1986 年 Harvard Graphics → 1990 年微軟推出 PowerPoint 1994 年 Netscape → 1995 年微軟推出 Internet Explorer 就連 Windows，也是看到蘋果於 1983 年推出的 Lisa 個人電腦採用圖形介面，並在第二年沿用到較平價的麥金塔後大受歡迎，微軟才於 1985 年將 DOS 系統改為視窗。但因匆促推出，直到 1990 年的 Windows 3.0 …
熱氣球與人類的飛行夢想
熱氣球是什麼時候發明的？看你覺得天燈（或稱孔明燈）算不算，如果算的話，那麼或許有一千八百年的歷史了。相傳三國時期，諸葛亮被司馬懿圍困在平陽，為了向外求援，所以發明了後來以他為名的孔明燈。 不過這個傳說不怎麼可靠，因為就連賦予諸葛亮傳奇色彩的《三國演義》，也沒提到他放天燈，可見天燈是後來才穿鑿附會成他的發明。目前所知最早在軍事上利用天燈，是英國歷史學家李約瑟考據的，蒙古軍隊於 1241 年進攻波蘭時，曾使用天燈傳遞信號。 撇開天燈不談，真正可以載人的大型熱氣球呢？你可能會覺得訝異，看似構造簡單的熱氣球竟然比蒸汽機還晚發明出來。 話說法國造紙商孟戈菲 (Pierre Montgolfier) 一共有 16 個小孩，其中排行第十二的約瑟夫 (Joseph-Michel Montgolfier) 自小就幻想著在天空飛翔。1775 年他 34 歲時，曾做了個降落傘，然後從自家屋頂跳下來。過了兩年，他偶然發現放在火爐上烘乾的衣服，不斷鼓起並翻騰向上，在心中埋下了製作熱氣球的念頭。 1782 年 11 月，他用木條編成長寬各 1 米、高 1.3 米的籃子，在四周貼上綢緞，然後在底部點火，籃子果然冉冉上升直到撞到天花板。他興奮地去找排行第十五的弟弟雅各 (Jacques-Étienne Montgolfier)。十年前大哥意外過世後，具有商業頭腦和發明長才的雅各成為接班人，掌管家中企業；若要打造更大型的熱氣球，最好能有雅各的支持。 結果雅各非常有興趣，並親自參與打造。他們兄弟倆先按原來的尺寸每邊放大 3 倍，製作出 27 倍大的熱氣球，於 12 月中成功升空，飄了兩公里後才掉落地面。接著他們著手再將熱氣球加大 20 倍，並改為球體狀；1783 年 6 月 4 日，在阿諾奈 (Annonay) 地方政要與民眾的見證下，790 立方公尺的球型熱氣球升上一千多公尺的高空，滯空近十分鐘完成首度熱氣球飛行的公開展示。 這個消息傳進皇宮後，他們隨即受邀至巴黎表演；但內向害羞的約瑟夫自慚形穢，就由見過世面的雅各單獨前往。雅各與皇室青睞的壁紙製造商合作，採用他們特製的華麗壁紙，製造體積達 1,060 立方公尺的熱氣球。9 月 11 日熱氣球試飛成功後，法國國王路易十六主動提議用兩個死刑犯進行載人實驗。 已頗有盛名的科學家迪侯澤 (Pilâtre de Rozier) 期期以為不可，認為人類首度飛行此等歷史性的壯舉，應該由高貴之人完成才對。經由瑪麗王后寵愛的家庭教師進行遊說後，路易十六打消原來的念頭，同意就由迪侯澤與另一位軍官進行試飛。 …
敬邀一睹地球轉動——傅科擺首次公開演示
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 …
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