物理學

居禮夫婦如何測量放射性強度?

今天 (11月7日) 是瑪麗·居禮(俗稱居禮夫人)的156歲冥誕,關於她的生平已經有很多文章介紹,大家應該都略知一二,我就不再贅述。倒是上個月我在德意志博物館看到一件居禮夫婦的實驗器材,可以趁這個特別的日子介紹一下。 瑪麗·居禮是在1896年開始研究放射性元素。這年三月,法國物理學家貝克勒(Henri Becquerel)偶然發現和鈾鹽放在一起的密封底片竟曝光了,因而意外發現放射性,不過這並沒有引發研究熱潮,因為大家的目光仍鎖定在侖琴

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人物

忘了自己發明光纖的人

現今網路已如同水電一般,成為日常生活不可或缺的一部分,無論是瀏覽網頁或社群媒體;傳送郵件、分享檔案;聊天、視訊;購物、聽音樂、看影片、……等等,都是透過網路完成。如此各式各樣的網路應用在三十年前還很難想像,因為當時受限於頻寬不足,只能用來傳輸文字,一直要到骨幹網路改以光纖取代銅線後,才一舉突破瓶頸,大幅提升網路頻寬。因此可以說沒有光纖,就沒有現今如此蓬勃發達的各種網路服務,而發明光纖技術的就是被稱為「光纖之父」的華裔科學家高錕。 上海—香港—倫敦 高錕是在1933年11月4日出生於上海的書香門第,祖父是清末積極參與反清活動的文人,父親於密西根大學取得法學博士後,回上海擔任律師。由於家境尚稱富裕,自小熱愛科學的高錕得以嘗試各種化學實驗,包括自製相紙、煙火、滅火器,還曾用紅磷粉和致命的氯酸鉀混合在一起,做成甩在地上即會爆炸的泥球炸彈。 高錕上中學時,因國共內戰迫近上海,而於1948年隨家人移居香港。1952年赴英國就讀伍利奇理工學院(即現在的格林威治大學),再轉念英國倫敦大學學院,於1957年取得電子工程學士學位後,進入國際電話電報公司(ITT)設於英國的研究機構——標準電信實驗有限公司(Standard Telephones

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人物

電子是如何發現的?(二)——認證幽靈及陰極射線的人

當德國物理學家希托夫於1869年繼續進行陰極射線的實驗時,在英吉利海峽的另一邊,英國科學家克魯克斯(William Crookes)正開始四處參加降靈會,期盼能與鬼魂溝通。 可不要以為克魯克斯是不入流的科學家,他在1861年未滿三十歲時,就透過光譜分析發現新元素鉈,並在二年後獲選為英國皇家學會的院士。那麼這麼一位聲譽卓著的科學家為什麼會熱衷於尋找鬼魂? 克魯克斯出生於倫敦一個富有的家庭,父母生了十六個小孩,但其中一半都早夭,克魯克斯是另外倖存的八名中年紀最長的;這些手足之中,他特別疼愛小他14歲的弟弟菲利普 (Philip)。孰料,菲利普到美洲參與鋪設古巴到佛羅里達的電報纜線時,因感染黃熱病於1867年客死異鄉,才21歲就英年早逝。

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第一個看到精子與微生物的人

今年是雷文霍克(Antoni van Leeuwenhoek)逝世三百週年,巧好上上禮拜在德意志博物館看到他設計製造的顯微鏡,就趁今天(10月24日)他的冥誕來介紹這位奇才,順便開始補記這趟歐洲之行。 雷文霍克於1632年在荷蘭出生,5歲時父親過世,母親帶著他再嫁。10歲時繼父又過世,他便被送到叔叔那裏,直到16歲到一家布店當學徒。他22歲結婚後自己開了家布店,隨著社會地位提升,自1660年開始在市政府先後兼任不同公職,長達四十年。 這樣的經歷怎麼會和科學研究沾上邊?這要從虎克(Robert

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人物

以身試菌、扭轉胃潰瘍傳統認知的人

1984年6月12日,年輕的澳洲醫師馬歇爾(Barry J. Marshall)凝視著手中的試管,試管裝著約莫50毫升的混濁肉汁,裏頭有他和華倫醫師(J. Robin Warren)好不容易培養成功的幽門螺旋桿菌。沒有人知道這種細菌對人體會有甚麼影響,他打算「以身試菌」,看看喝下這些細菌後,會不會罹患胃潰瘍。馬歇爾吐了一口氣,將試管拿到嘴前,仰頭一飲而盡,暗自祈禱不會因此賠上一生的健康。

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人物

從五次方程式到橢圓函數——讓數學家忙上五百年的天才

上一篇〈破解三次方程式的博學奇才〉講到,數學家很早就發現二次方程式的根式解(也就是將方程式中的係數透過四則運算與開根號解出所有的根),但之後歷經數百年卻一直對三次方程式束手無策。這個難題直到十六世紀中期才終於被義大利數學家卡爾達諾(Girolamo Cardano)破解,而他的弟子費拉里(Lodovico Ferrari)也跟著找出四次方程式的根式解。 受此激勵,數學界普遍相信再來找出五次方程式的根式解應該指日可待,不料將近三個世紀過去了,每個試圖挑戰的數學家都鎩羽而歸,就連萊布尼茲、歐拉、拉格朗日、高斯等大師在多方嘗試後也都知難而退。沒想到,挪威一位高中生竟然宣稱找到了五次方程式的解法。 阿貝爾(Niels

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人物

破解三次方程式的博學奇才

文藝復興時期的義大利出現許多橫跨不同領域的博學之士,其中最具代表性的無疑是達文西,他在藝術、建築、數學、科學、工程、解剖學、……各方面都有傑出成就。晚達文西半世紀出生的卡爾達諾 (Girolamo Cardano) 知名度沒那麼高,卻也是位在多個領域做出卓越貢獻的奇才。 卡爾達諾於1501年9月24日在義大利北部的帕維亞

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人物

發明氣泡室的人

1953年四月,美國物理學會在華盛頓特區舉辦一連三天的研討會。第一天的午餐時間,餐廳裡人聲鼎沸,27歲的年輕學者格拉澤(Donald A. Glaser)端著餐盤好不容易找到一張桌子坐下。他還視四周,懷疑到了最後一天星期六還會有多少人留下;尤其他的演講排在最後一場,到時聽眾恐怕只有小貓兩三隻。 格拉澤的演講題目是自己去年發明的「氣泡室」(bubble chamber)。這個構想早在1949年,他在加州理工學院取得博士學位後,便一直在他心中縈繞;起因是他的指導教授安德森(Carl

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人物

發明血液透析機的人

全球慢性腎臟病患者逐年增加,台灣也是,嚴重到需要接受血液透析(也就是俗稱的「洗腎」)的患者在2011年約有7.1萬人,經過十年已經增加到9.6萬人。以往這類患者等於就被宣判死刑,直到二次大戰後,荷蘭醫師考爾夫(Willem J. Kolff)發明出血液透析裝置,才帶來一線曙光。 考爾夫於1911年2月14日出生在荷蘭的萊頓 (Leiden),父親是一所肺結核療養院的院長。考爾夫原先的志願是要當動物園園長,壓根兒不想當醫生,因為他覺得自己無法承受看著病人死去。不過父親的一言一行逐漸在他心中累積成為典範,他終於決定也要當位懸壺濟世的醫生。他自小就有閱讀障礙,但他努力克服,如願考上萊頓大學的醫學院。

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人物

終結化學半世紀亂象的人

1860 年9月5日,史上首度召開的國際性科學會議——第一屆卡爾斯渥會議(Karlsruhe Congress)進入第三天。來自十二個國家,共140位化學家在德國卡爾斯渥理工學院齊聚一堂,原本希望一舉解決化學界長久以來的歧見,但眼看已是最後一天,卻仍然沒有成果……。 這一切要從道爾吞於1803年提出的原子論說起。道爾吞認為化學元素是由不可分割的原子組成,並以簡單整數比組成化合物。雖然原子論缺乏直接證據,並未獲得普遍認同,但隨著越來越多化學實驗可以佐證,原子論逐漸獲得支持。只不過要用來解釋氣體實驗的結果時,卻出現了問題。 法國化學家給呂薩克

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人物

將導尿管伸進自己心臟的人

1929 年一個夏天中午,德國艾伯斯華德(Eberswalde)小鎮的奧古斯特-維多利亞(Auguste Viktoria)醫院裡,大夥兒正在休息用餐時,昏暗漆黑的手術室突然閃進兩個人影。領頭的是資深護士狄森(Gerda Ditzen),後面跟著新進的住院醫生福斯曼(Werner Forssmann),他們回頭確定沒人看見後,趕緊將門關上。

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人物

發現同位素的人

同位素指的是同一種化學元素,卻有不同的核種,也就是原子核裡的質子數相同,但中子的數量不一樣。以往科學家都認為每個元素都是獨一無二的,從不曾設想過同位素的可能性,加上同一種元素的同位素所表現出來的化學性質都毫無二致,也不可能在化學實驗中發現異狀,那麼同位素是怎麼發現的? 元素蛻變 1901 年的某一天,24 歲的索迪(Frederick

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人物

發明電視的人

1922年的某一天,美國愛達荷州一個人口不到兩千人的小鎮里格比(Rigby)裏,16歲的方斯渥斯(Philo T. Farnsworth)正在父親的農場上幫忙。他用馬拉著耙子在地上耙出準備施種的植溝,中途他回頭看著地上一道道的植溝,突然冒出一個想法:電子如果這樣一行一行地,由上往下畫出一幅畫,速度就會快到肉眼無法分辨,看起來宛如實在的圖像……。 方斯渥斯於1906年8月19日出生,從小就對電特別有興趣,常自己動手做實驗,並不時從科學雜誌學習新知,電視這念頭便是源自他在雜誌中讀到的文章。 波蘭裔的德國工程師尼普考(Paul

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人物

發明迴旋加速器的人

在電影中,歐本海默走進勞倫斯(Ernest Lawrence)的實驗室時,見到他正在打造迴旋加速器。沒錯,迴旋加速器就是勞倫斯發明的,剛好今天是他的冥誕(1901年8月8日),來分享一下他如何發明這個影響深遠的裝置。 天然放射源 1909年,拉塞福於用鐳所輻射出來的α粒子轟擊金箔,赫然發現α粒子竟會反彈,按他自己的形容:「簡直就像是朝著一張紙巾發射十五吋砲彈,結果砲彈卻彈回來打到你自己!」。面對此一事實,拉塞福才提出原子的絕大部分質量集中於原子核,週遭圍繞著電子的原子模型。 十年之後,拉塞福又用α粒子轟擊氮氣,竟出現原本沒有的氫原子核(拉塞福便命名為質子)與氧氣。顯然既然氧是由氮變成的,那麼是不是可以也用同樣方法,將別的元素轉化成另一種元素,甚至鍊土成金或是製造出尚未發現的元素?

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歷史

1941年哥本哈根密會的另一個疑點

關於1941年海森堡拜會波耳的羅生門,除了我在上一篇〈為什麼海森堡未造出原子彈〉所分析的,還有個蠻奇怪的史料,這件事在電影《奧本海默》所改編的原著傳記《奧本海默——美國的普羅米修斯》中也有寫到。1943年12月30日波耳抵達美國洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)後,向歐本海默等人轉述海森堡在那次會面所透露的訊息: 「波耳不只告訴他們海森堡證實了德國炸彈計畫的存在,他還展示了一張他說是炸彈的草圖,聲稱是海森堡本人畫的。不過只看了一眼,每個人就都認為草圖描繪的不是炸彈,而是鈾反應器。『天啊,』貝特看見那張草圖時說:『德國試圖對倫敦投擲反應器。』」 為什麼我覺得奇怪?因為波耳當時受到蓋世太保的監視,海森堡怎可能留下一張親筆所繪的反應器給波耳,萬一被蓋世太保拿到,海森堡肯定會因洩漏軍事機密而觸犯叛國罪,他何必留下會危及性命的證據? 如果這張圖不是海森堡所繪,那麼就是波耳自己畫的了。他應該是在事後才憑記憶畫下海森堡向他描述的裝置(或者波耳辦公室有黑板的話,海森堡也可能畫在黑板上再擦掉),但因為誤把反應器當成原子彈,才會氣憤地對海森堡下逐客令,並在多年之後仍堅持海森堡當時的意思是正在全力研製原子彈。

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人物

為什麼海森堡未造出原子彈?

如電影《奧本海默》所演的,由於德國物理學率先發現鈾的核分裂並釋出超乎預期能量,引起美國擔心納粹若有核武,後果將不堪設想,於是全力投入曼哈頓計畫,務求盡快做出原子彈對付德國。 結果後來發現德國在核能的研究根本還差得遠,按理說德國不乏這方面的專家,所佔領的地區又有開發原子彈所需的豐富資源,為什麼反而落後美國這麼多?德國主持核武計畫的是海森堡(Werner Heisenberg),有人相信他也不樂見納粹擁有原子彈,所以基於良心而故意拖延;有人則認為他始終為虎作倀,只是能力不足才做不出來。究竟哪個才是真相? 矩陣力學 1924年,前一年剛獲得博士學位的海森堡也順利取得大學任教資格,他原本要在哥廷根大學擔任講師,同時擔任玻恩(Max

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