物理奇才奇事：智慧巨光照亮自然奧秘

名人推薦：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

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，在那裏他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，裏面有一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。

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...

增訂版序
距離第一版發行已經四年多，我們在「本月物理史」專欄又多翻譯了五十多篇，所以決定再版增加為一百篇，讓物理發展的全貌更清晰、完整的呈現；其中，有關電話的產生（#29）、康普頓（#32）、狄拉克（#41）和波茲曼（#47）是我們自己撰寫的。
增訂版的一百件物理大事，清楚傳達了大自然的奧妙與人類的渺小。然而，渺小的人類卻有著意想不到的潛能，能發掘微小的組成分子、探測浩瀚的宇宙、分析繁複的現象、解釋萬物的運轉……
感謝第一版讀者的支持與指正，寄望有更多人能加入增訂版的讀者行列，不吝給我們批評與指教。大自然的存在遠超過人類的壽命，科學的探討端賴科學家一棒棒的接續下去，期待未來有更多科學家能踩著前人的腳步，闊步前進。物理史給了我們知識與力量，對於這些傑出的物理學家，我們由衷地感佩。
大家敬仰的楊振寧先生在看過本書之後，給了我們很大的肯定，並同意推薦給年輕學子，是我們極大的光榮。他推薦本書的話附在封底。在此向他表達最大的謝意。
蕭如珀、楊信男
2014年於台北

增訂版序
距離第一版發行已經四年多，我們在「本月物理史」專欄又多翻譯了五十多篇，所以決定再版增加為一百篇，讓物理發展的全貌更清晰、完整的呈現；其中，有關電話的產生（#29）、康普頓（#32）、狄拉克（#41）和波茲曼（#47）是我們自己撰寫的。
增訂版的一百件物理大事，清楚傳達了大自然的奧妙與人類的渺小。然而，渺小的人類卻有著意想不到的潛能，能發掘微小的組成分子、探測浩瀚的宇宙、分析繁複的現象、解釋萬物的運轉……
感謝第一版讀者的支持與指正，寄望有更多人能加入增訂版的讀者行列，不吝給我們批評...

大約西元前240年6月：埃拉托斯特尼測量地球
1452年4月15日：一位科學先驅的誕生——達文西
大約1590年：顯微鏡的發明（簡森）
1609年5月：伽利略乍聞望遠鏡
1644年10月：托里切利示範了真空的存在
1665年1月：虎克《微物圖解》的出版
1687年7月5日：牛頓《自然哲學的數學原理》的出版
1699年3月16日：查隆納鑄造偽幣被處絞刑
1750年12月23日：富蘭克林試著電死一隻火雞
1758年8月15日：測光術之父布給辭世
1762年4月23日：布拉克和潛熱
1768年3月21日：傅立葉的誕生
1774年8月：卜利士力分離出一種新「氣體」，導致氧的發現
1777年11月：利希滕貝格圖形的發現
1781年3月：赫歇耳發現天王星
1798年6月：卡文迪西計算地球的重量
1800年3月20日：伏特說明了電池
1801年5月：湯瑪斯‧楊氏和光的本質
1807年10月：投影描繪器的發明）
1820：厄斯特和電磁學
1821年9月4日和1831年8月29日：法拉第和電磁學
1824年6月12日：卡諾發表熱機的專文
1839年1月2日：第一個月球的達蓋爾銀版攝影
1840年12月：焦耳發表了將機械能轉換成熱能的簡要論文
1844年5月24日：摩斯與電報
1851年2月3日：萊昂‧傅科示範了地球的自轉
1871年6月：馬克士威和他的精靈
1876年3月10日：第一部電話的誕生
1887年11月：邁克生和莫立說明他們偵測發亮的乙太失敗了
1888年5月：特斯拉）取得了「電力輸送」的專利
1892年9月10日：康普頓的誕生
1893年2月2日：愛迪生在影片中記錄第一個「噴嚏」
1894年1月19日：杜瓦製造出固態氣體
1895年11月：倫琴發現X射線
1896年3月1日：貝克勒發現了放射線
1897年10月：電子的發現（湯木生）
1898年12月：居里夫婦發現了鐳
1900年10月：普朗克黑體輻射的公式
1902年8月8日：「反物質」的先知 — 狄拉克的誕生
1904年9月：羅伯特‧伍德揭穿了N射線的假象
1905年3月：愛因斯坦與光電效應
1905年5月：愛因斯坦和布朗運動
1905年6月：愛因斯坦與特殊相對論
1905年9月：能量和質量是等同的
1906年9月5日：統計力學的奠基者波茲曼悲劇性地離世了
1911年4月：昂尼斯開始研究超導性
1911年5月：拉塞福和原子核的發現
1911年6月：蓋革計數器的發明
1911年9 月：薩庫–鐵特若得方程式
1913年3月6日：波耳向拉塞福說明他的原子模型
1913年8月：密立根和他的油滴實驗
1915年8月10日：莫斯利在戰爭中陣亡了
1916年：愛因斯坦和廣義相對論
1917年：愛因斯坦預測了受激輻射
1917 年：愛因斯坦的最大錯誤
1920年4月26日：夏普力和柯蒂斯的辯論
1924年：愛因斯坦奠定了玻色-愛因斯坦凝聚的理論基礎
1925年1月：包立宣布了不相容原理
1925年2月3日：黑維塞辭世了
1926年12月18日：路易斯在給《自然》的信中造了「光子」一詞
1927年2月：海森堡的測不準原理
1928年2月：發現拉曼散射
1929年：哈伯擴大我們對宇宙的視野
1931年6月：勞倫斯與第一部迴旋加速器
1932年5月：查兌克描述中子的發現
1932年8月：正電子發現
1933年10月18日：德布羅意被選為法國科學院院士
1935年2月12日：范德格拉夫起電器獲得了專利
大約1935年3月：薛丁格的弔詭貓
1935年4月：華生—瓦特取得英國空防雷達系統的專利
1938年1月：超流體的發現
1938年10月22日：影印術的發明
1938年12月：核分裂的發現
1941年6月：拉瑪和安塞爾申請無線電跳頻專利
1942年12月2日：第一個自主性的核連鎖反應
1945年7月16日：第一顆原子彈爆炸了
1946年4月：最早飛行時間式質譜儀概念的提出
1946年8月：摩爾學院的專題演講系列
1947年11月17日—12月23日：第一個電晶體的發明
1948年4月1日：化學元素的起源
1948年8月：瑪麗亞‧格佩特‧梅爾和核殼層模型
1952年11月1日：泰勒（Edward Teller）和氫彈
1954年4月25日：貝爾實驗室示範了第一個實用的矽太陽能電池
1956年12月27日：宇稱守恆的推翻
1957年7月：巴丁、古柏和施里弗將他們的論文〈超導性的理論〉投寄發表
1958年12月：雷射的發明
1960年5月16日：梅曼建造了第一部可運作的雷射
大約1961年1月：勞侖次和蝴蝶效應
1968年2月：宣布發現了脈衝星1969年7月20日：人類第一次登陸月球
1975年11月25日：全身電腦斷層掃描的專利
1977年7月：磁振造影在臨床診斷方面使用到基礎物理
1981年9月：掃描穿隧顯微鏡的發明
1987年2月：超新星1987A的發現
1995年4月：美國費米國家實驗室頂夸克的發現
1995年6月5日：第一個玻色—愛因斯坦凝聚
1996年2月：卡斯帕羅夫對抗「深藍」
1998年1月：宇宙的加速膨脹
2000年7月21日：美國費米實驗室宣布第一個τ微中子的直接證據
2004年10月22日：發現石墨烯﹝蓋姆﹞

大約西元前240年6月：埃拉托斯特尼測量地球
1452年4月15日：一位科學先驅的誕生——達文西
大約1590年：顯微鏡的發明（簡森）
1609年5月：伽利略乍聞望遠鏡
1644年10月：托里切利示範了真空的存在
1665年1月：虎克《微物圖解》的出版
1687年7月5日：牛頓《自然哲學的數學原理》的出版
1699年3月16日：查隆納鑄造偽幣被處絞刑
1750年12月23日：富蘭克林試著電死一隻火雞
1758年8月15日：測光術之父布給辭世
1762年4月23日：布拉克和潛熱
1768年3月21日：傅立葉的誕生
1774年8月：卜利士力分離出一種新「氣體」，導致氧的發現
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