Author Archives: 瑞棋 張

二千三百年前如何知道太陽有多大？

我在2月19日那篇〈哥白尼冥誕〉中提到西元前二百多年的希臘學者阿里斯塔克斯（Aristarchus of Samos）推算出太陽的大小是地球的300倍。有讀者問道：他是怎麼推算的？ 首先，阿里斯塔克斯在月全食時，從地球的影子剛好遮住一半月表時開始計時，直到月球完全被遮住後又冒出一半來，估算出地球的影子是月球直徑的2倍，因此地球直徑是月球的3倍。 接著他知道上弦月和下弦月時，太陽、月球和地球的位置剛好是直角三角形，在量測出太陽和月球對地球的夾角為87°後，便可算出太陽到地球的距離是月球到地球的20倍（註）。 由於太陽和月球看起來一樣大，但太陽卻是20倍遠，代表太陽的直徑是月球的20倍大。而地球直徑是月球的3倍，因此太陽的直徑是地球的6.7倍，體積便是地球的300倍。 如今我們知道實際上地球直徑是月球的3.7倍，太陽的直徑則是地球的109倍，阿里斯塔克斯對月球的估算還可以，但太陽大小就差太多了。之所以如此，是因為太陽和月球對地球的夾角為89.5°，而他用87°去推算，雖然只差了2.5°，但隨著距離越遠，誤差便越來越大。 不過這也不能算是他的失誤，畢竟在尚無天文觀測器材的當時，他能估算出87°應該已是最佳表現了。撇開這個技術問題，阿里斯塔克斯從月食的成因、軌道運行，到幾何學的運用，都做出正確的推理，而這也充分展現了科學思維如何突破時代的限制，成為文明推進的重要力量。 另一位古希臘學者也憑藉抽象推理，在二千二百多年前就算出地球的大小，可參考我寫過的〈如果你在兩千多年前，如何知道地球大小？〉。 註：當時還沒有三角學，所以阿里斯塔克斯並不是直接用角度度數和三角函數來計算，而是根據角度和直角相差1/30（尚不清楚他是用觀測或用推算得知的），再用幾何方法算出太陽到地球的距離，是月球到地球的18到20倍之間。 參考資料：

開啟個人電腦時代的人

1955年初，來自威斯康辛的裘安（Joanne Schieble）挺著大肚子來到舊金山準備在此生產。寶寶的生父是來自敘利亞的研究生，裘安的父親堅決反對他們結婚，她在家鄉無法墮胎，拖了一陣子後才遠赴舊金山，住進一所未婚媽媽之家。 創辦的醫生不但會為她接生，也如她所願，找到一位律師和他太太願意領養寶寶。2月24日那天，寶寶哇哇墜地，但這對夫婦發現不是他們想要的女孩後，竟臨時反悔。 醫生趕緊找到一個藍領家庭願意領養，先生保羅·賈伯斯（Paul Jobs）高中就輟學，現在從事二手車的買賣與維修。裘安原本堅決反對，一直拖到夏天才完成領養手續。她萬萬沒想到她的寶寶在這個家庭長大後，竟成為改變世界的巨人。 在養父的影響下，史蒂夫·賈伯斯從摸索車上的電子器材開始，而愛上各種新奇精密的裝置。1970年高二時，賈伯斯認識了大他5歲的大學生沃茲尼克（Steve Wozniak），兩人一見如故，常一起腦力激盪，開發電子產品。 1974年，賈伯斯放棄大學學業，到開發電視遊戲機的雅達利公司（Atari）工作。第二年他和沃茲尼克參加業餘愛好者組成的「自製電腦俱樂部」，沃茲尼克很快在6月就開發出蘋果一號的原型機，這是第一台按下鍵盤就立刻在螢幕上顯示字元的電腦。 當時電腦都還是中、大型主機，只有軍方或企業在使用；迪吉多電腦總經理奧森（Ken Olson）在1977年曾說：「人們沒有理由在家裡放一台電腦」，正反映出一般人的看法。然而，賈伯斯卻深信個人電腦的市場潛力，便說服沃茲尼克辭去在惠普的工作，並拉了一位雅達利的同事，三人於1976年創立蘋果電腦公司，開啟了個人電腦的時代。 不過隨後跟進的IBM採開放授權的策略，在IBM相容電腦的大軍壓境下，蘋果電腦業績一路下滑，賈伯斯終於在1985年被迫離開他一手創辦的公司。不過前一年推出的麥金塔個人電腦，搭配使用者圖形介面與滑鼠，以直覺易用的操作介面取代複雜費時的鍵盤指令，卻讓微軟也於1990年跟進推出Windows介面，個人電腦從此全面改頭換面。 在被放逐期間，賈伯斯仍維持一貫的創新精神，他另創的NeXT電腦雖然出師不利，但其中許多技術在他1997年鳳還巢，重掌蘋果電腦後，還是融入蘋果的新產品中發揮作用。而他在這段期間收購的皮克斯（Pixar）動畫工作室，也改變了動畫電影的樣貌。 2000年，賈伯斯「重新發明」隨身聽，所推出的iPod連同稍後推出的iTune，徹底改變了人們聆聽與購買音樂的習慣。 2007年推出的iPhone更是以觸控螢幕結合各項科技，重新定義了手機，從單純的電話功能擴展到拍照、聽音樂、收發郵件、看影片、上網等多項功能；如今手機已是每個人不可或缺的必備裝置。2010年又推出平板電腦iPad，讓電腦與網路與生活更密切結合，也翻轉了整個PC產業。 儘管賈伯斯所主導的科技產品並非他自己的發明，但他卻總是扮演時代的先驅，以絕不妥協的精神，克服一切困難才能完成這些極具開創性的產品。我們不免設想：如果賈伯斯沒有因為胰臟癌於2011年辭世，會不會有更多”One more thing”的時刻，看他掏出真正令人驚豔、改變世界的新發明……。 參考資料： 《賈伯斯傳》，Walter Isaacson 著，廖月娟等人譯，天下文化出版

奠定日心說的人——哥白尼

Netflix上有部動畫叫《地。–關於地球的運動》，這是改編自日本同名漫畫，敘述15世紀的歐洲某國，不但民眾普遍相信地球是宇宙中心，教會更奉為不容質疑的基本教義，若有人膽敢提出不同觀點，甚或僅是收藏這類文書，便會被逮捕入獄，慘遭酷刑或處決。然而，仍有一群人為了追求科學真理，前仆後繼地冒著生死安危，偷偷流傳地球繞著太陽轉的資料，最後才有哥白尼發表地動說（也稱日心說）。 這部作品某種程度呈現了地動說歷經艱難的歷史過程，不過在裡面所設定的年代，教會其實還沒對地動說嚴厲打壓。今天2月19日是哥白尼冥誕，在介紹其生平的同時，就順便來談談這段歷史。 首先，在哥白尼之前，的確就曾有許多人主張地動說。例如西元前二百多年，和歐幾里得同時代的希臘學者阿里斯塔克斯（Aristarchus of Samos），就推算出太陽的半徑將近是地球的7倍，也就是說體積大約是300倍。他認為太陽繞著小那麼多的地球轉實在太沒道理，應該是地球繞著太陽運行才對；他同時指出地球在自轉，因此才有日夜變化。 五世紀的羅馬學者卡佩拉（Martianus Capella）雖沒主張地動說，卻提出金星和水星繞著太陽轉的運行模型。15世紀的德國（當時仍是神聖羅馬帝國）樞機主教尼可拉斯（Nicholas of Cusa），也明確表示：「地球就是星球，與其他星球無異，既非宇宙中心，也不是靜止不動，……。」他們兩人的主張後來都讓哥白尼有所啟發。 你可能會覺得很奇怪：教會不是嚴禁地動說嗎，為什麼一個樞機主教竟會公然主張？事實就是當時地動說尚未被視為異端邪說，教會高層得知哥白尼的學說後，甚至深感興趣。 哥白尼於1473年出生在波蘭，10歲時父親過世，便由經商有成的舅舅領養。幾年後，舅舅當上地區的主教，特地在哥白尼完成大學學業後，安排他前往義大利研讀教會法典，為未來的教會生涯鋪路。不過他在大學時曾研讀亞里斯多德、歐幾里得與托勒密等人的著作，對利用數學分析天體運行很感興趣，因此他到義大利求學時，也花很多時間在天文學上。 當時已流傳一千多年的托勒密模型是基於地心說，又最能符合天體運行的實際觀測結果，因此被奉為圭臬。但在哥白尼心中，上帝一定是以簡潔優美的方式創造世界，托勒密模型需要許多周轉圓與偏心圓，太過繁複，應該不是正確答案。 哥白尼30歲拿到教會法典的博士學位後，回到波蘭擔任舅舅的助手。九年後舅舅過世，他被派到弗勞恩堡這個北方小城擔任神父，工作之餘便觀測星象。1514年，哥白尼將日心說的綱要寫成小冊子，但只私下分送給朋友傳閱。在獲得更多觀測資料後，他終於在1532年完成《天體運行論》的初稿，但仍然不肯公開發表。 不過在讀過的朋友口耳相傳下，哥白尼的理論傳到教宗克萊孟七世（Clemens PP. VII）的秘書耳中，他於 1533年向教宗與幾位紅衣主教簡報日心說，結果他們都很感興趣。三年後，一位紅衣主教還特地寫信給哥白尼，請他盡快出書讓其他學者分享研究。但哥白尼一直拖到風燭殘年時才將《天體運行論》付梓，據說印製好的書在1543年5月24日他臨終之際，剛好送到他床前，哥白尼撫摸著封面安詳去世。 如果哥白尼在世時，教會對於地動說尚持開放態度，那就不用擔心遭到教會迫害，既然如此，他為什麼拖延近三十年，直到死前才出版嘔心瀝血之作《天體運行論》？最可能的原因是他深知自己的理論仍漏洞百出，難以自圓其說。至於是哪些問題，可參考我之前寫的〈科學或信仰？哥白尼的日心說〉。

發明電池、促進電學發展的人

1791年的某一天，義大利帕維亞大學的實驗物理教授伏打（Alessandro Volta）翻開剛出版的期刊，裡面一篇題為〈論肌肉動作的電效應〉的論文吸引了他的注意。 這篇論文是由54歲的義大利醫生伽伐尼（Luigi Galvani）所寫，描述他過去幾年用青蛙進行的實驗。他先是發現轉動用來產生靜電的起電盤，或是天空出現閃電時，會隔空讓死掉的青蛙雙腿抽動。後來他發現即使沒有這些外部電力，光是將青蛙的下半身掛到鐵架上，蛙腿也會自發性地抽動，他認為這是因為青蛙體內原本就有電，經由肌肉神經碰觸到金屬而釋放出來。伽伐尼因此主張除了靜電和大自然的雷電，還有第三種電——動物電。 伏打讀完論文後眉頭一皺，對動物電的說法深感懷疑。他出生於1745年2月18日，雖然比伽伐尼小8歲，但對於電的研究卻早就享有盛名。伽伐尼所用的起電盤，便是伏打於1775年改良發明的，一推出就大受歡迎，成為將靜電注入萊頓瓶的最佳工具。 伏打重覆伽伐尼的實驗，用銅鉤串起青蛙下半身，掛在鐵架上，蛙腿的確如論文所寫的那樣產生抽動。不過倘若不用銅鉤，而是改用和鐵架相同材料的鐵鉤，蛙腿就不會抽動了。於是伏打隨即發表論文，直陳伽伐尼宣稱的動物電並不存在，而是銅、鐵兩種不同金屬之間有電位差，產生的電流經過青蛙的肌肉神經才引起抽動。 伽伐尼不甘示弱，又進行其它實驗來證明蛙腿收縮和金屬無關。伏打也不斷挑出伽伐尼實驗的缺失，雙方你來我往地打了幾年筆仗後，伏打想到如果沒有蛙腿也會產生電流，就可以徹底證明無關乎所謂的動物電了。經過多次實驗，伏打找到最佳組合：將許多銀片與鋅片交替堆疊起來，每對銀片與鋅片之間再以浸了鹽水的布片隔開，就能產生強烈的電流。 就這樣，伏打發明了史上第一個電池——「伏打堆」。伏打的論文於1800年在英國皇家學會發表後，除了取得與伽伐尼多年爭辯的最終勝利，使得動物電的主張被學界揚棄（註），更重要的影響是，加速了電學的進展。 這是因為萊頓瓶雖然可以貯存靜電，但一旦觸碰，所有靜電即瞬間傾洩而出，難以用來做電學研究。如今伏打發明的伏打堆不但能持續產生穩定的電流，又非常容易製備，有需要的科學家都可以自己製作一套來做實驗。英國皇家學會主席的朋友卡萊爾醫生 (Anthony Carlisle)和化學家尼寇森 (William Nicholson)，就是在收到論文後試圖複製伏打堆，無意間將水電解出氫氣與氧氣，開啟了電化學這個全新的領域。 幾個月後，德國化學家里特（Johann Ritter）進行水電解的量化實驗，測量出產生氫氣與氧氣的比例，並進一步發現電鍍的化學反應。英國化學家戴維爵士 (Humphry Davy) 也是利用伏打堆電解礦石，而於 1807 年發現世人仍不知道的元素鈉和鉀，隔年他又陸續電解分離出鈣、鍶、鋇、鎂、硼等新的化學元素。 除了電化學，伏打堆對於物理也有深遠的影響。沒有電池，安培無法在1826年發現安培定律，法拉第也不可能在1837年發現電磁感應。電學的發展可說是始自伏打的發明，為了表彰他的貢獻，他的姓氏便做為電壓的單位（Volt, 伏特），永遠流傳下來。 註： 伽伐尼於1798年就抑鬱而終，他的外甥在他死後仍繼續做實驗，試圖捍衛動物電的主張，但影響有限。要到1840年代，才又有人重拾動物電的研究，進而證明動物體內的確有電——雖然如今我們知道並非伽伐尼以為的那種電，而是和鈉、鉀離子有關。 從這個角度看，動物電的多年爭辯固然最終由伏打勝出，但這場勝利在促進電學的同時，卻也付出了相對代價，造成電生理學的發展延遲了半世紀之久。 參考資料：

安培誕辰250週年

1775年1月20日，法國里昂一個富商喜迎膝下唯一的男孩——安德烈-馬里·安培（André-Marie Ampère）。由於篤信盧梭的教育思想，富商並未讓安培上學接受制式教育，而是在家中親自教導，從語文、哲學，到數學、……等等不同科目都不假他人之手，完全自己一手包辦。富商還購置豐富的書籍供安培自學，安培也不負父親所望，12歲就自學微積分，不久之後已能閱讀歐拉、白努利等數學大師的著作。 安培14歲時，爆發法國大革命，他的父親本是啟蒙運動的熱烈支持者，隨即被新政府任命為里昂的法官。沒想到1792年，實施恐怖統治的雅各賓派掌權後，第二年就將安培的父親送上斷頭台。父親在生活上與心靈上都是安培的重要支柱，如今驟然橫死刀下，讓安培難以承受而精神崩潰。 安培猶如遊魂般晃蕩了將近兩年後，母親擔心其身體健康，只好將他送到偏遠小鎮休養，沒想到無心插柳，他就在那裡遇見未來的妻子。在愛情的滋養下，安培逐漸康復並覓得教職，兩人於1799年結婚，隔年回到故鄉里昂。 1800年，他們的第一個小孩在結婚週年誕生，政局也終於自十年狂暴混亂的法國大革命安定下來，展望未來，一切似乎充滿希望。安培不知道他將再度失去最愛的人。 1802年，安培獲得70公里外一所學校的教授職，但他只能隻身赴任，將妻兒留在里昂。孰料隔年七月愛妻即因病去世，再次承受重大打擊的安培帶著三歲幼兒離開傷心地，搬到巴黎，在巴黎綜合理工學院任教。他瘋狂地投入研究工作，除了繼續鑽研數學，也研究物理、化學，陸續發表多篇論文。 當時電力與磁力仍被視為毫不相干的兩種力，沒想到1820年中，丹麥哥本哈根大學的物理學教授奧斯特（Hans Ørsted），無意間發現電流會使磁針轉動，轟動了全歐洲。安培聞認後立刻展開實驗，很快就發現兩條平行的導線，會因電流方向相同或相反而彼此吸引或排斥。 安培進一步控制變因，陸續進行實驗，找出電力與磁力兩者之間的關係，包括界定電流方向與磁場方向的「安培右手定則」，與磁場強度與電流大小成正比的「安培定律」。安培的實驗開啟了電磁學的研究，馬克士威便讚譽他為「電學中的牛頓」，安培也成為電流的單位，以表彰他的貢獻。 不過安培始終未能成為像他父親那樣的角色，相反地，他和兒子的關係極差。他的兒子後來成為享有盛譽的歷史學家及語言學家，但兩人卻彼此看不順眼，不是無言以對地長期冷漠，就是爆發口角後不歡而散。 1836年，安培在出差到馬賽的途中不幸病逝，客死異鄉，享年61歲。

捍衛資訊自由的烈士

12年前的今天，26歲的美國青年斯瓦茲（Aaron Swartz）在公寓內上吊自殺，沒有留下遺書。第二天，全球資訊網WWW發明人柏納-李（Tim Berners-Lee）立即發表一首沉痛的悼念短詩： 〈亞倫死了〉（Aaron is dead） 在這瘋狂的世界漫遊的人啊， 我們失去了一位導師，一位睿智的長者。 為正義而戰的駭客們，我們的一員倒下了， 我們失去了一名同志。 教養者、看顧者、傾聽者、養育者， 所有的父母們， 我們失去了一個孩子。 讓我們哭泣吧。 Wanderers in this crazy world, we have lost a mentor, a wise elder. Hackers for right, we are one down, we have lost one of our own. Nurtures, careers, listeners, feeders, parents all, we have lost a child. Let us all …

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宇宙最終結局揭曉

1929年，哈伯（Edwin Hubble）發表驚人的觀測結果：所有星系都在彼此遠離，也就是宇宙正在膨脹。那麼未來呢？ 宇宙將會繼續不斷膨脹下去，直到所有物質崩解消散於無垠的空間？或是膨脹速度會逐漸減緩直到停止膨脹，最後反由重力收攏一切物質，向內擠壓成緊緻熾熱的一小點？簡言之，宇宙最後將以虛無死寂告終，或是焚毀為一團火球？ 雖然宇宙最終命運是太遙遠的未來，畢竟50億年後太陽就會壽終正寢，人類早就滅亡了。但如果科幻小說描繪的星際旅行成真，那麼文明的種子仍得以散播出去，生生不息。只不過前提是宇宙既不會繼續不停擴張，也不會反向收縮成火球，而是最終維持在一種穩定狀態。 如何才能知道宇宙的最終結局？方法跟哈伯當年所用的方式一樣：觀測恆星的紅移，只是得望向更遙遠的星星，從它們遠離的速度判斷宇宙是在加速膨脹或逐漸減速。 這不是件容易的事，因為一般恆星太過遙遠就會過於黯淡而無法觀測。所幸Ia型超新星──白矮星走到生命盡頭爆炸的結果──發出的光堪比100億顆太陽，從地球仍能看見。只是超新星誕生幾個月後就迅速黯淡，而宇宙如此廣袤，天文學家可使用望遠鏡的時間有限，要找到足夠的超新星並非易事。 勞倫斯柏克萊國家實驗室的帕穆特（Saul Perlmutter）於1988年發起「超新星宇宙學計畫（Supernova Cosmology Project）」開始進行觀測。1994年，澳洲天文學家施密特（Brian Schmidt）也成立「高紅移超新星搜索隊（High-z Supernova Search Team）」，關鍵人物美國天文學家黎斯（Adam Riess）於兩年後加入。 一般都認為宇宙膨脹會逐漸減速，因為當時所知，宇宙這樣的尺度還是由重力主宰，這兩個團隊也預期觀測結果會是如此。沒想到「超新星宇宙學計畫」小組於1998年1月9日，在華盛頓舉行的美國天文學學會的會議上，宣布出乎意料的觀測結果：宇宙正在加速膨脹。 兩個月後「高紅移超新星搜索隊」也公布他們的觀測資料，證實同樣的結論。 顯然宇宙間還有種我們不知道的神秘力量，竟能勝過重力，讓宇宙加速膨脹，這就是如今所稱的「暗能量」。愛因斯坦生前在廣義相對論的公式加入宇宙常數，後來因為哈伯證實宇宙膨脹，讓他懊悔不已而將宇宙常數刪去，孰料如今又敗部復活，因為它恰可代表暗能量的作用。 《科學》期刊隨即將這兩組團隊的發現選為1998年的年度突破獎，帕穆特、施密特、黎斯三人也於2011年共同獲頒諾貝爾物理學獎。而我們也終於得知宇宙的最終結局——一切灰飛煙滅，歸於冰冷死寂。 參考資料：

「無限猴子定理」是怎麼來的？

你應該聽過「無限猴子定理」：讓無限隻猴子在打字機上隨機按下字母，只要時間夠久，一定能產生任何特定的文句，例如莎士比亞全集。 根據這個定理，看似再不可能的事情，只要機率不是零，都有可能發生。但你知道嗎？這個比喻的原始出處所要表達的完全不是這個意思。 最早提出這個比喻的人，是出生於1871年1月7日的法國數學家博雷爾（Émile Borel）。他在機率、拓樸學、博弈理論等領域都有貢獻，以他為名的專有名詞多達十幾個，不過流傳最廣的反而是無限猴子的比喻。這是他在1913年的文章中提出的，他寫道： 想像有一百萬隻猴子每天打字十個小時，也幾乎不可能打出全世界藏書最豐富的圖書館裡所有的書。不過相較之下，違反統計學法則──那怕只有一瞬間──比這更不可能。 從這段原始出處，可以得知博雷爾並不是真的認為猴子可以打出一本書，而藉此強調統計學法則的必然性。後來英國物理學家艾丁頓爵士（Sir Arthur Eddington）也在1928年借用這個比喻，來強調某些物理現象是不可能發生的。他說： 一整個軍隊的猴子在打字機上亂敲是有可能寫出大英博物館裡所有的書，這件事比一個瓶子中的所有氣體分子同時跑到瓶子另一邊還有可能發生。 從此之後，猴子打字的比喻經過不斷引述而逐漸變形，變成「無限多隻猴子」或是「一隻猴子永無止盡地打字」，「圖書館裡的書」也改為「莎士比亞的作品」；甚至連原意也扭曲了。 無論是博雷爾或艾丁頓，他們其實要強調有些事件就統計上來說，發生的機率雖然並非等於零，但當機率小到微乎其微，以致在足夠長的時間尺度內都還不會實現（別忘了頂多10¹⁰⁶年後宇宙就會走向熱寂，一切灰飛煙滅），那麼我們就可以當它不可能發生。就像艾丁頓所指出的，瓶子裡的空氣分子不可能全部跑到同一邊。 無論如何，如今無限猴子定理已經是「一個定理，各自表述」，有人用來指稱任何事都可能發生，有人則從中找到各種諷刺意味，因此它也常出現在許多作品中。例如科幻經典《銀河便車指南》、卡通影集《辛普森家庭》、電視劇《唐頓莊園》、……等等。也有人在2014年設計了一款闖關遊戲，由數以萬計的網路玩家模擬猴子隨機按鍵。 博雷爾原本設想的是猴子幾乎不可能隨機打出有意義的字句，他絕對沒想對，他這個思想實驗後來竟衍生出截然不同的意義與寓意。 參考資料：

首創半導體應用的人

1894年1月1日，發現電磁波的赫茲因感染不治，才36歲就英年早逝。五個月後，英國物理學家洛奇（Oliver Lodge）發表演說向他致敬，除了重新演示電磁波實驗，還做出一項令人驚奇的展示。大家原本以為電磁波的特性既然和光一樣，那麼也會被障礙物阻擋，沒想到洛奇將金屬屑檢波器放在50米外的另一棟建築物內，竟然也能接收到電磁波。 此一消息立刻造成轟動，各路人馬紛紛進行無線電的實驗，包括馬可尼、特斯拉、後來發明AM的范信達，學界中也不乏其人，如拉塞福、俄國物理學家波波夫（Alexander Popov）等。而在遙遠的印度，一位大學教授也自行研發無線電裝置，結果因此首度創造了半導體的實際應用。 發現半導體 玻色（Jagadish Chandra Bose）於1858年11月30日出生於英屬印度的孟加拉管轄區，雖然出身貴族家庭，但父母卻教導他眾生平等，不但讓他和賤民及穆斯林的小孩一起學習、遊玩，還會招待他們在家中吃飯。 玻色大學畢業後，本想和父親一樣進入政府體系，但父親卻堅持他當個只須對自己負責的學者，不要去統管別人，讓他前往英國留學。玻色於1884年自劍橋大學畢業後，隨即返回故鄉的管轄區學院教授物理。他在授課之餘，也埋首於物理實驗，其中一項便是半導體。 半導體是德國物理學家布勞恩（Ferdinand Braun）十年前意外發現的。他用撿流計量測硫化鉛的導電性，沒想到指針竟然動也不動，他試著調換正、負極的接線，結果指針馬上就有反應。向來物質只有絕緣體和導體之分，如今才知竟還有介於兩者之間的半導體！ 玻色循此測試IV族元素的礦石，結果除了單向導電性，還發現非常特殊的現象。一般金屬遵守歐姆定律，也就是電流與電壓成正比，但半導體礦石卻不然，當施予的電壓小於某個臨界值時，電流微乎其微，而一旦超過臨界電壓，電流便突然大幅躍升。 他原本只把這視為奇妙的物理現象，但當他得知洛奇的演示後，立即想到可利用這個特性偵測微弱的無線電波。 礦石檢波器 他將半導體礦石接上電池，施以恰好將達臨界值之前的適當電壓。天線接收到無線電波後產生感應電流，所伴隨的感應電壓加上原來的電壓恰好超過臨界值，電流計就會出現明顯變化。如此半導體礦石便可以做為靈敏的檢波器，在更遠的距離接收到微弱的無線電波。 1895年11月，玻色在市政廳前公開演示，成功無線電波讓穿過副州長的身體、兩道磚牆，傳送到一英哩之外的礦石檢波器。為了加強戲劇效果，他還將檢波器接上繼電器，藉此敲響銅鈴並點燃火藥。 這次演示有許多歷史首創，包括： ——礦石檢波器成為半導體的首度實際應用: ——首度傳送毫米波（馬可尼等人都還是用波長更長的無線電波） ——首創號角天線 ——第一個無線遙控裝置 玻色將論文寄交英國皇家學會，並於第二年受邀前往發表演講。當時馬可尼正在倫敦向英國政府展示無線電報系統，兩人應該有機會當面交換意見，不過顯然馬可尼並未採納玻色的方案，而是藉由提高天線高度來增加傳送距離。 事實上礦石檢波器也不是很靈光，因為裡面的雜質分布並不均勻，得嘗試很多次才能找到「熱點」，稍有晃動改變接觸點，就會失去訊號。玻色也未繼續研發改進，因為他對商業應用完全不感興趣，連專利都沒去申請，只想專心做研究，因此。半導體礦石檢波器重新受到青睞要等到1902年了。 玻色研究所 玻色後來轉而研究光與電磁波對植物的影響，也做出許多重要發現。他還撰寫科幻小說，成為孟加拉科幻小說之父。 1917年，才退休兩年的玻色在加爾各答創辦玻色研究所，親自擔任院長，直到1937年過世為止，一生為教育做出貢獻。之前提過的另兩位也姓玻色的科學家：D. M. 玻色與S. N. 玻色，便都曾受過他的指導；下圖的合照即有他們三人的合影。 1977年的諾貝爾物理學獎得主莫特爵士（Sir Nevill Mott）曾說：「J.C. Bose至少領先他的時代60年。事實上，他已經預見P型和N型半導體的存在。」電機電子工程師學會（IEEE）也自今年2025年起，設立以他為名的獎章，表彰對無線通訊技術有重要貢獻的人。 參考資料：