物理奇才奇事:智慧巨光照亮自然奧秘
作  者╱
楊信男、蕭如珀編譯
出版社別╱
五南
書  系╱
博雅文庫
出版日期╱
2021/11/08   (3版 4刷)
  

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email:
I  S  B  N ╱
978-957-11-7764-9
書  號╱
RE26
頁  數╱
472
開  數╱
20K
定  價╱
390 (特價 308)


◎新增50則物理大事!共100篇物理奇才奇事,讓物理發展全貌更加清晰完整!
◎諾貝爾物理學獎 楊振寧 教授 感動推薦!
◎源自美國物理學會每月出刊的《美國物理學會通訊》(APS News)專欄「本月物理史」,內容有趣,深具啟發性。
◎物理大師生活細節第一次呈現。
  這是一本適合全家閱讀的科普讀物。看史上最富盛名的牛頓,他自認為是一個小孩,在真理大海邊嬉戲,偶而會撿到一顆較大的石頭,與更美麗的貝殼;再看舉世推崇的愛因斯坦,他極富想像力與創造力,但他時常提醒自己「…這種想法很迷人,但我不知道上帝是不是在開我玩笑,讓我誤入歧途。」
  還有更多的物理大師。他們的研究歷程不必然平坦,但他們鍥而不舍,這是偉大的科學家精神。本書在每一個重大物理事件中,探討科學巨人的事跡,希望藉由他們的人生,為我們增添生活的動力與樂趣。書內對愛因斯坦著墨最多,他的精神與智慧照亮了整個宇宙,是近代科學史上貢獻最輝煌的曠世奇才,期待著下一個愛因斯坦。
※推薦文
七十多年前一本科普書《神秘的宇宙》迷住了一個初中學生,後來更影響了他的人生軌跡。相信這本科普書《物理奇才奇事》也會迷住許多今天的年青人,增進他們的知識,擴大他們的視野,甚至還會影響其中一些人的人生軌跡。

諾貝爾物理獎得主 楊振寧 於2014年

蕭如珀
台灣師範大學英語系畢業,曾任英語教師多年,現任環保資訊雜誌編輯。

楊信男
台灣大學物理系畢業,美國紐約州立大學石溪分校博士。回國後任教於台大物理系,是國際知名的理論核物理學家,也是美國物理學會會士、中華民國物理學會會士。


1 埃拉托斯特尼 (Eratosthenes) 測量地球— 大約西元前 240 年 6 月
2 一位科學先驅的誕生:達文西 (Leonardo da Vinci)— 1452 年 4 月 15 日
3 透鏡大師:顯微鏡的發明— 大約 1590 年
4 伽利略 (Galileo Galilei) 乍聞望遠鏡— 1609 年 5 月
5 托里切利 (Evangelista Torricelli) 示範了真空的存在— 1644 年 10 月
6 虎克 (Robert Hooke) 《微物圖解》的出版— 1665 年 1 月
7 牛頓 (Isaac Newton) 《自然哲學的數學原理》的出版— 1687 年 7 月 5 日
8 查隆納 (William Chaloner) 鑄造偽幣被處絞刑—牛頓晚年二三事— 1699 年 3 月 16 日
9 富蘭克林 (Benjamin Franklin) 試著電死一隻火雞— 1750 年 12 月 23 日
10 測光術之父布給 (Pierre Bouguer) 辭世— 1758 年 8 月 15 日
11 布拉克 (Joseph Black) 和潛熱 消失的熱和沒有吠叫的狗— 1762 年 4 月 23 日
12 傅立葉 (Jean-Baptiste Joseph Fourier) 的誕生— 1768 年 3 月 21 日
13 卜利士力 (Joseph Priestley) 分離出一種新「氣體」,導致氧的發現— 1774 年 8 月
14 利希滕貝格圖形 (Lichtenberg Figures) 的發現— 1777 年 11 月
15 赫歇耳 (F. W. Herschel) 發現天王星— 1781 年 3 月
16 卡文迪西 (Henry Cavendish) 計算地球的重量— 1798 年 6 月
17 伏特 (Alessandro Volta) 說明了電池— 1800 年 3 月 20 日
18 楊氏 (Thomas Young) 和光的本質— 1801 年 5 月
19 投影描繪器 (camera lucida) 的發明— 1807 年 10 月
20 厄斯特 (Hans Christian Oersted) 和電磁學— 1820 年 7 月
21 法拉第 (Michael Faraday) 和電磁學— 1821 年 9 月 4 日和 1831 年 8 月 29 日
22 卡諾 (Sadi Carnot) 發表熱機的專文— 1824 年 6 月 12 日
23 第一個月球的達蓋爾銀版攝影— 1839 年 1 月 2 日
24 焦耳 (James Prescott Joule) 發表了將機械能轉換成熱能的簡要論文— 1840 年 12 月
25 摩斯 (Samuel Morse) 與電報— 1844 年 5 月 24 日
26 菲左 (Armand Fizeau) 發表光速實驗的結果— 1849 年 7 月
27 傅科 (Léon Foucault) 示範了地球的自轉— 1851 年 2 月 3 日
28 馬克士威 (James Clerk Maxwell) 和他的精靈— 1871 年 6 月
29 第一部電話的誕生— 1876 年 3 月 10 日
30 邁克生 (Albert Michelson) 和莫立 (Edward Morley) 說明他們偵測發亮的乙太失敗了— 1887 年 11 月
31 特斯拉 (Nikola Tesla) 取得了「電力輸送」的專利— 1888 年 5 月
32 康普頓 (Arthur H. Compton) 的誕生— 1892 年 9 月 10 日
33 愛迪生 (Thomas Edison) 在影片中記錄第一個「噴嚏」— 1893 年 2 月 2 日
34 杜瓦 (James Dewar) 製造出固態氣體— 1894 年 1 月 19 日
35 瑞立男爵 (Lord Rayleigh) 和氬的發現— 1894 年 8 月 13 日
36 倫琴 (Wilhelm Conrad Roentgen) 發現 X 射線— 1895 年 11 月
37 貝克勒 (Henri Becquerel) 發現了放射線— 1896 年 3 月 1 日
38 電子的發現— 1897 年 10 月
39 居里夫婦 (Pierre and Marie Curie) 發現了鐳— 1898 年 12 月
40 普朗克 (Max Planck) 黑體輻射的公式— 1900 年 10 月
41 「反物質」的先知— 狄拉克 (Paul Adrien Maurice Dirac) 的誕生— 1902 年 8 月 8 日
42 伍德 (Robert Wood) 揭穿了 N 射線的假象— 1904 年 9 月
43 愛因斯坦 (Albert Einstein) 與光電效應— 1905 年 3 月
44 愛因斯坦 (Albert Einstein) 和布朗運動— 1905 年 5 月
45 愛因斯坦 (Albert Einstein) 與特殊相對論— 1905 年 6 月
46 能量和質量是等同的— 1905 年 9 月
47 統計力學的奠基者波茲曼(Ludwig Eduard Boltzmann) 悲劇性地離世了— 1906 年 9 月 5 日
48 昂尼斯 (Heike Kamerlingh Onnes) 開始研究超導性— 1911 年 4 月
49 拉塞福 (Ernest Rutherford) 和原子核的發現— 1911 年 5 月
50 蓋革計數器的發明— 1911 年 6 月
51 薩庫–鐵特若得方程式 (The Sackur-Tetrode Equation) ─熵如何符合量子力學— 1911 年 9 月
52 波耳 (Niels Bohr) 向拉塞福說明他的原子模型— 1913 年 3 月 6 日
53 密立根 (Robert A. Millikan) 和他的油滴實驗— 1913 年 8 月
54 莫斯利 (Henry G. J. Moseley) 在戰爭中陣亡了— 1915 年 8 月 10 日
55 愛因斯坦 (Albert Einstein) 和廣義相對論— 1916 年 3 月
56 愛因斯坦 (Albert Einstein) 預測了受激輻射— 1916-1917 年
57 愛因斯坦 (Albert Einstein) 的最大錯誤— 1917 年 2 月
58 夏普力和柯蒂斯 (Shapley-Curtis) 的辯論— 1920 年 4 月 26 日
59 愛因斯坦奠定了玻色-愛因斯坦凝聚的理論基礎— 1924 年
60 包立 (Wolfgang Pauli) 宣布了不相容原理— 1925 年 1 月
61 黑維塞 (Oliver Heaviside) 辭世了— 1925 年 2 月 3 日
62 路易斯 (Gilbert Lewis) 在給《自然》的信中造了「光子」一詞— 1926 年 12 月 18 日
63 海森堡 (Werner Heisenberg) 的測不準原理— 1927 年 2 月
64 發現拉曼散射— 1928 年 2 月
65 哈伯 (Edwin Hubble) 擴大我們對宇宙的視野— 1929 年
66 勞倫斯 (Ernest Orlando Lawrence) 與第一部迴旋加速器— 1931 年 6 月
67 查兌克 (James Chadwick) 描述中子的發現— 1932 年 5 月
68 正電子的發現— 1932 年 8 月
69 德布羅意 (Louis de Broglie) 被選為法國科學院院士— 1933 年 10 月 18 日
70 范德格拉夫起電器獲得了專利— 1935 年 2 月 12 日
71 薛丁格 (Erwin Schrödinger) 的弔詭貓— 大約 1935 年 3 月
72 華生-瓦特 (Robert Watson-Watt) 取得英國空防雷達系統的專利— 1935 年 4 月
73 超流體的發現— 1938 年 1 月
74 影印術的發明— 1938 年 10 月 22 日
75 核分裂的發現— 1938 年 12 月
76 第一個自主性的核連鎖反應— 1942 年 12 月 2 日
77 第一顆原子彈爆炸了— 1945 年 7 月 16 日
78 最早飛行時間式質譜儀概念的提出— 1946 年 4 月
79 摩爾學院的專題演講系列— 1946 年 8 月
80 第一個電晶體的發明— 1947 年 11 月 17 日∼12 月 23 日
81 化學元素的起源— 1948 年 4 月 1 日
82 梅爾 (Maria Goeppert Mayer) 和核殼層模型— 1948 年 8 月
83 泰勒 (Edward Teller) 和氫彈— 1952 年 11 月 1 日
84 貝爾實驗室示範了第一個實用的矽太陽能電池— 1954 年 4 月 25 日
85 宇稱守恆的推翻— 1956 年 12 月 27 日
86 巴丁 (J. Bardeen)、古柏 (L. Cooper) 和施里弗 (R.Schrieffer) 將他們的論文〈超導性的理論〉投寄發表— 1957 年 7 月
87 雷射的發明— 1958 年 12 月
88 梅曼 (Theodore Maiman) 建造了第一部可運作的雷射— 1960 年 5 月 16 日
89 勞侖次 (Edward Lorenz) 和蝴蝶效應— 大約 1961 年 1 月
90 宣布發現了脈衝星 (Pulsars)— 1968 年 2 月
91 人類第一次登陸月球— 1969 年 7 月 20 日
92 全身電腦斷層掃描的專利— 1975 年 11 月 25 日
93 磁振造影在臨床診斷方面使用到基礎物理— 1977 年 7 月
94 掃描穿隧顯微鏡的發明— 1981 年 9 月
95 超新星 1987A 的發現— 1987 年 2 月
96 美國費米國家實驗室頂夸克的發現— 1995 年 4 月
97 超級原子的製造:第一個玻色-愛因斯坦凝聚— 1995 年 6 月 5 日
98 宇宙的加速膨脹— 1998 年 1 月
99 美國費米實驗室宣布第一個τ 微中子 (tauneutrino) 的直接證據— 2000 年 7 月 21 日
100 發現石墨烯— 2004 年 10 月 22 日
附 錄
索 引

50則非知不可
的物理學概念
東大教授十小時
教會你大學四年
的統計學
50則非知不可
的地球科學概念
50則非知不可
的數位科技概念
50則非知不可
的化學概念
50則非知不可
的數學概念




1849年7月:菲左(Armand Fizeau)發表光速實驗的結果
(譯自APS News,2010年7月)

     光速在物理學上是最為確立的數值之一,它被測得的值非常精確,所以現在的公尺以它來定義。但在17世紀之前,大多數的科學家,包括如克卜勒(Johannes Kepler)和笛卡兒(Rene Descartes)等大師都認為光速是無窮快的,可以瞬間行走任何的距離。伽利略(Galileo Galilei)是最先對此假設提出質疑,並試著以實驗方法測量光速的科學家之一。
     以現在的標準來看,伽利略的方法極為簡陋。他自己站在一個山頂上,請一個助理站在遠處的山頂上,兩人均配備有一個可自由開關的燈。伽利略會打開他的燈,他的助理一看到伽利略的燈光也會立即開燈。只要知道兩個燈的距離,伽利略即可測定兩道亮光之間所經過的時間,以算出光速。伽利略的結論含糊不確定不足為奇:「光速如果不是瞬間,也是超級快速。」但他卻也下結論說,光速至少比聲速快10倍。
     最先嚴謹地測量光速是在1676年,當時荷蘭天文學家羅默(Ole Roemer)觀察木星的衛星,注意到衛星蝕似乎都發生在不同的時期,視木星和地球的相對位置而定,當地球很遠時會發生得較晚,而當地球較靠近木星時則發生得較早。他正確地推論說,此效應並不是因為衛星的軌道有真正的改變,而是因為當地球很遠時,那些衛星的光行經較遠的距離。他知道那時已知的地球運行軌道的直徑值,從那直徑值,他下結論說,光速為每秒240,000公里。
     羅默的測量和實際值仍差很多,然而它為未來的實驗提供了有用的指標。1728年,一位名叫布拉德雷(James Bradley)的英國物理學家從累積的資料庫中加入了他自己的發現,利用恆星光行差計算出光速在真空中是每秒301,000公里。布拉德雷的測量正確多了。然而,又經過了100年,法國科學家菲左(Armand-Hippolyte-Louis Fizeau)才想出了在地面上設計實驗來測光速的方法。
     1819年,菲左出生於巴黎,父親是物理學家,也是醫學教授,死後留給菲左可觀的財富,因此,菲左不必擔心生計問題,可以自由地追求他的興趣。他專力於科學的研究,起先想和父親一樣當個醫生,但最終選擇追隨在巴黎天文台的阿拉戈(Francios Arago)研習天文,在那堨L毫無疑問地獲知之前使用天文現象來測定光速的努力。
     但是他的科學興趣很廣泛,例如,他於1839年迷戀上當時相當新穎的達蓋爾銀版攝影,並和法國科學家同行傅科(Jean-Bernard-Leon-Foucault)將此攝影過程應用到天文上。他們共花了10年,終於最先於1845年拍下了太陽表面細部的照片。
     他和傅科的研究激勵了菲左自己去嘗試測量光速。菲左建造了一個儀器,堶惘酗@個齒輪和一面鏡子相隔8公里,他在其間傳送光波。菲左轉動齒輪,觀察光束在輪子的輪齒和遠處的鏡子之間走得有多快;他觀察到,假如他非常快速地轉動輪子,從鏡子回來的反射會模糊,因為光碰撞到了其中一個輪齒。
     菲左下結論說,輪子轉動一個輪齒寬所花的時間和光束來回鏡子的時間是相同的。因為他知道齒輪轉動的速度、一個輪齒的寬度、以及和鏡子間的距離,所以可以計算出光速,得到的值是每秒313,300公里,仍多出大約5%。
     傅科稍加改進菲左的儀器,以旋轉的鏡子取代齒輪,得到現在為人所知的菲左–傅科儀。當鏡子轉動時,光線會從不同的角度反射。因為轉動的速度和鏡子間的距離都已固定好,所以可以測量光進入儀器的角度和它離開時的差距,從而算出光速。傅科於1862年下結論說,光速是每秒299,796公里。
     菲左對科學的貢獻並不僅限於光速的測定,他之後在測量光如何行經流動液體的實驗時獲得了意外的發現:當光行經運動中的介質時,速度不會如預期地改變。科學家已知光行經不同介質時的速率不同,但直到菲左的實驗之前,他們相信假如介質是動態時,只要將介質的速度加上光的速度即可得到光速。菲左的結果意味著不同的公式,後來當愛因斯坦發展出他的特殊相對論後,對此得到了解釋。
     之後測量光速的方法都使用波的干涉,而邁克生是其中的佼佼者。這些方法隨著雷射科技的發展而越來越精確,現在,在伽利略山頂上的實驗350多年後,光速值被定義為每秒299,792.458公里,這是1983年第17屆國際度量衡大會所宣定的,而將公尺變成了推導量。此結果是由100多位科學家所做的大約163個不同的實驗所獲得,是科學界合作本質的證明。