從太空看世界:14 颱風追!追!追!

2009/05/08

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※原版刊於國語日報98年4月21日星期二第8版面「科學教室」,禁止轉載或做其他用途!

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從太空看世界:13 稻米年產量 衛星影像可推算

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從太空看世界:12 蒙塵的大地

2009/03/27

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從太空看世界:11 雷達衛星也能為水庫健康檢查

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從太空看世界:10 外來種植物入侵 衛星眼一目了然

2009/03/05

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從太空看世界:09 追蹤海洋油汙 衛星雷達好眼力

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從太空看世界:08 衛星天眼 違章建築無所遁形

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20世紀重要里程碑

2009/02/24

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資料提供/東吳大學物理系 劉源俊教授

整  理/國立中央大學 科學教育中心

16世紀      17世紀     18世紀     19 世紀    20世紀

年份

人物

重要事蹟

簡介

1900

planck

Max Karl Ernst Ludwig Planck

浦朗克

(1858 – 1947)

浦朗克常數Planck’s constant

德國人。理論物理大師,量子論先驅。他在1900年底為解釋黑體溫輻射的光譜,假設電磁能只能以 hν的整數倍發放或吸收,h是一常數,ν是頻率。

 

他本人並不相信實質的能量分立,但1905年經愛因斯坦進一步據以發展且成功解釋光電效應,於是開啟了量子論;該常數後人稱為浦朗克常數。

 

作育許多重要物理學家。

1902

gibbs

Josiah Willard Gibbs

吉布士

(1839 – 1903)

創「正則系綜」法,奠立統計力學。

美國人,曾遊學歐洲。最重要的貢獻是首先將熱力學第二律應用到化學上,奠立化學熱力學(1873-1876),定義了所謂Gibbs可利用能。

 

1881-84年間,他的講義小冊Elements of Vector Analysis,奠立後來的向量分析。

 

他在1902年的一本小書,創「正則系綜」法,奠立統計力學。

1904

lorentz

Hendrik Antoon Lorentz

羅倫茲

(1853 – 1928)

Lorentz transformation

羅倫茲轉換1904

 

荷蘭人。最重要的貢獻在電磁理論、電子論與相對論方面。認為原子裡有帶電粒子,放光乃源自其間的震盪,於是解釋了1896發現的則曼效應,而與則曼同在1902年獲諾貝爾物理奬。

 

自1892年迄1904年間的許多研究已預先得到後來狹義相對論的重要結果,因之相對論裡的時空轉換公式被稱為羅倫茲轉換。

1905

einstein

Albert Einstein

愛因斯坦 (1879 –1955)

Special Theory of Relativity (1905) 狹義相對論

生於德國,在瑞士上大學,後在德、瑞任教,晚年流亡並入籍美國。自青年時期就喜深思。

 

1905年一連發表五篇經典論文:為解釋光電效應,提出光量子的觀念;為解釋布朗運動,設想液體分子作無規運動;為解釋觀測不到地球在「以太」中運動的速度,假設真空光速恆定,建立「狹義相對論」,揚棄以太說。在狹義相對論裡,時空彼此相涉,質能可以互換,而力學與電動力學得以相安。

 

1916年,又發表「廣義相對論」,整合時空、運動、質能、重力於一方程式,對物理哲學、宇宙論造成重大影響。

 

1925年,他又對合群粒子的統計力學有重大貢獻。他1916年關於光的刺激發射理論導致1950年代雷射的發明;他關於質能互換的理論導致核能的利用。

 

他的理論物理方法論深深影響後代。量子力學於1925-6年間發展後,他所持的存疑態度卻也促進了量子哲學的發展。

 

1908

onnes

Heike Kamerlingh Onnes

歐納司

(1853 – 1926)

1908年首次使氦液化,並達到0.9 K的低溫。

荷蘭人。1904年,在萊頓大學建立一大型的低溫實驗室,因而聞名於世。1908年首次使氦液化,並達到0.9 K的低溫。

 

1911年發現汞在4.2 K低溫的超導性。

 

1913年獲得諾貝爾物理獎。堪稱低溫物理之父。

1909

millikan

Robert Andrews Millikan

密立根

(1868 – 1953)

與Fletcher共同研究油滴實驗(oil-drop experiment)測知電子的電荷

美國人。1909年起與Fletcher共同研究油滴實驗(oil-drop experiment),測知電荷的大小並非連續量,而是最小單位(即電子的電荷)的整數倍;因此獲得1923年的諾貝爾物理獎。

 

又由於不信愛因斯坦光量子說,從事細密的光電效應實驗,但結果完全支持愛氏的預測(1914)。

1911

onnes

Heike Kamerlingh Onnes

歐納司

(1853 – 1926)

發現汞在4.2 K低溫的超導性。

 

見上文

1911

rutherford

Ernest Rutherford

拉塞福

(1871 – 1937)

從事著名的α粒子散射實驗,發現原子核

紐西蘭人,後遷至英國。因對放射線的研究(包括α、β、γ射線的本質、半衰期等)獲得1908年的諾貝爾化學獎。

 

1911年從事著名的α粒子散射實驗發現原子核,乃展開原子物理的新頁。1921年還預言中子的存在。

 

1919年以後主持卡文迪西實驗室。被稱為「核物理之父」。

 

作育許多重要物理學家。

1912

von-laue

Max Theodor Felix von Laue

勞厄

(1879 – 1960)

發現X射線有波動性質,還顯示晶體有整齊的晶格結構

德國人。1912年的X射線衍射實驗不只顯示X射線有波動性質,還顯示晶體有整齊的晶格結構,可謂一箭雙鵰;開X射線晶構學之先河,影響深遠。獲得1914年的諾貝爾物理獎。

1913

thomson

Joseph John Thomson

湯姆生

(1856 – 1940)

發現氖(Ne)有兩種同位素(isotope)

 

蘇格蘭血統,生於英格蘭。研究抽空管內的陰極射線,測定其荷質比為常數,乃於1897年提議陰極射線是來自原子的帶電粒子組成。後來公認此係電子的發現,於是打破原子不可分的成見。獲得1906年諾貝爾物理獎。

 

他後來又從離子射線的研究發現氖有兩種同位素,接著發明質譜儀。

 

作育許多物理英才。他的兒子G. P. Thomson也因電子衍射實驗獲得諾貝爾獎。

1913

 

bohr

Niels Henrik David Bohr

波耳

(1885 – 1962)

提出原子能階及能階間躍遷放射或吸收光量子的觀念

丹麥人。他在1913年提出原子能階及能階間躍遷放射或吸收光量子的觀念,不但成功解釋了氫原子光譜,更為後來量子物理的發展開創新境界。

 

他於1921年在哥本哈根創立理論物理研究所,得匯集世界第一流物理學家,影響極為深遠;量子力學的發展乃與此研究所息息相關。

 

量子力學於1925-6年間發展後,物理界陷於物質到底是波或粒的二象性迷惑中,他乃在1927年提出「相成原理」(principle of complementarity),後來發展為所謂「哥本哈根詮釋」,否定愛因斯坦的「物理實在觀」,成為量子物理學界物理觀的主流。

 

獲得1922年的諾貝爾物理獎。他的兒子Aage N. Bohr也因研究核物理獲得1975年諾貝爾物理奬。

1914

millikan

Robert Andrews Millikan

密立根

(1868 – 1953)

與Fletcher共同研究油滴實驗(oil-drop experiment)測知電子的電荷

見上文

1915

Bragg

William Lawrence Bragg

布拉格

(1890 – 1971)

與父親同時獲得諾貝爾物理奬(時年25歲),這是迄今父子同時獲諾貝爾獎的唯一例。

生於澳大利亞,後遷至英國。父親W. H. Bragg發展出X射線光譜儀。1912年在劍橋大學做研究生時,導出晶體對X射線的反射律,於是鑽研X射線晶構學。1915年與父親同時獲得諾貝爾物理奬(時年25歲),這是迄今父子同時獲諾貝爾獎的唯一例。1938迄1953年繼拉塞福負責卡文迪西實驗室,因注重X射線晶構學,並用於分子生物學,導致DNA的雙螺旋結構的發現。

1916

einstein

Albert Einstein

愛因斯坦 (1879 –1955)

General Theory of Relativity (1916) 廣義相對論

 

見上文

1922

compton

Arthur Holly Compton

康普頓

(1892 – 1962)

康普頓效應Compton effect

美國人。1918年開始研究X射線的散射;1922年發現「康普頓效應」,顯示X射線有光量子的性質,除有能量外,還有動量。得到1927年的諾貝爾物理獎。

1924

de-broglie

Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7th duc de Broglie                                    

德布羅意

(1892 – 1987)

首次提出「物質波」的觀念,為波/粒二象性問題再掀波瀾

法國人。在1924年的博士論文中比照愛因斯坦的光量子理論首次提出「物質波」的觀念,為波/粒二象性問題再掀波瀾。促成薛丁格的波動力學,並引致後來電子衍射及中子衍射等的實驗及應用(例如電子顯微術)。獲得1929年的諾貝爾物理奬。

 

1942年後擔任法國科學院的終身秘書。

1924

pauli

Wolfgang Ernst Pauli

泡利

(1900 – 1958)

提議電子的內稟兩儀性與獨佔原理(1924),化學理論因而革新。

奧地利人。重要成就包括:提議電子的內稟兩儀性與獨佔原理(1924),化學理論因而革新。算得氫原子能階(1925),矩陣力學因而落實。發展出描述兩儀性的2×2矩陣算學(1927),狄拉克於是獲得啟示。從β衰變能譜預測中微子(1930),費米理論因而奠基。又澄清基本粒子儀性與群性的一般關係(1940)。獲得1945年的諾貝爾物理奬。

 

以直言聞名,常有啟發。

1925

born

Max Born

玻恩

(1882 – 1970)

協助海森堡建構矩陣力學(matrix mechanics)

德國人,後遷至英國。1925年協助海森堡建構矩陣力學(matrix mechanics),1926年提出量子力學的統計詮釋。在固態物理與光學方面亦有重要貢獻。

 

獲得1954年的諾貝爾物理奬;帶出許多1920及30年代的傑出物理學家(其中七人獲諾貝爾奬)。

 

著作等身,包括出了八版的Atomic Physics及與Wolf合著,迄1999年已七版的Principles of Optics。

1925

pauli

Wolfgang Ernst Pauli

泡利

(1900 – 1958)

算得氫原子能階(1925),矩陣力學因而落實。

見上文

1925

heisenberg 

Werner Heisenberg

海森堡

(1901 – 1976)

得玻恩與約但的協助,創建矩陣力學

德國人,曾到丹麥做博士後研究。1925年從原子的可觀測量入手,得玻恩與約但的協助,創建矩陣力學。1927年提出「不確知原理」,與波耳的「相成原理」形成所謂量子力學的哥本哈根詮釋。1932年獲諾貝爾物理奬。

 

在分子、原子核、粒子物理及量子場論方面都有重要貢獻,例如首先提議質子與中子同係一種粒子的兩種狀態。

1926

schrodinger

Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger

薛丁格

(1887 – 1961)

提出著名的薛丁格方程,創建波動力學

奧地利人,後遷到愛爾蘭。1926年提出著名的薛丁格方程,創建波動力學,它與海森堡的矩陣力學殊途同歸;此「量子力學」在往後數年間應用到原子、分子、固體、原子核各方面,成就非凡。獲得1933年諾貝爾物理奬。

 

1944年寫What is Life? 一書,深深影響及1953年DNA的發現。

1926

fermi 

Enrico Fermi

費米

(1901 – 1954)

不合群粒子的統計力學(1926) Fermi statistics

生於義大利,後遷至美國。他的重要理論成就包括不合群粒子的統計力學(1926)與β衰變的理論(1934);重要實驗成就包括中子照射引致放射性(1935)及第一個核反應(1942)。

 

善於簡潔解決問題,是二十世紀物理界理論與實驗俱有成就的第一人。

 

獲得1938年諾貝爾物理奬;諾貝爾物理獎得主出於其門者不下十人。

1926

dirac

Paul Adrien Maurice Dirac

狄拉克

(1902 – 1984)

1926年證明矩陣力學與波動力學殊途同歸

英格蘭人。1926年證明矩陣力學與波動力學殊途同歸;1927年開創量子電動力學,將電磁場算符化,解決波/粒二象性問題;1928年結合相對論與量子力學,作成漂亮的狄拉克方程,預測了反物質的正電子。1933年與薛丁格同獲諾貝爾物理奬。

 

The Principles of Quantum Mechanics(1930初版,1958四版)是量子力學的經典著作。

1927

 

bohr

Niels Henrik David Bohr

波耳

(1885 – 1962)

提出「相成原理」(principle of complementarity)

見上文

1927

pauli

Wolfgang Ernst Pauli

泡利

(1900 – 1958)

發展出描述兩儀性的2×2矩陣算學(1927),狄拉克於是獲得啟示。

見上文

1927

heisenberg

Werner Heisenberg

海森堡

(1901 – 1976)

提出「不確知原理」,與波耳的「相成原理」形成所謂量子力學的哥本哈根詮釋

見上文

1927

dirac

Paul Adrien Maurice Dirac

狄拉克

(1902 – 1984)

開創量子電動力學quantum electrodynamics,將電磁場算符化,解決波/粒二象性問題

見上文

1928

raman

Chandrasekhara Venkata Raman

(சந்திரசேகர வெங்கடராமன)

拉曼

(1888 -1970)

拉曼效應(Raman effect)

印度人。1928年發現原子或分子系統對光的二階躍遷散射光譜,即所謂「拉曼效應」(Raman effect),得到1930年的諾貝爾物理奬。是第一位得到諾貝爾物理奬的亞洲人。光頻激射發明之後,在原子分子物理及凝態物理的研究領域,拉曼光譜術益形重要。

 

他的姪兒S. Chandrasekhar也因天體物理的研究在美國得到諾貝爾物理奬(1983年)。

1928

dirac

Paul Adrien Maurice Dirac

狄拉克

(1902 – 1984)

1928年結合相對論與量子力學,作成漂亮的狄拉克方程Dirac equation,預測了反物質的正電子

見上文

1929

hubble

Edwin Powell Hubble

哈伯

(1889 – 1953)

哈伯律Hubble’s law

美國人。觀測遠星系光譜的紅移位,發現其大小隨距離增加,因而於1929年歸納出所謂哈伯律Hubble’s law,是宇宙膨脹說的有力支持,對往後宇宙論的發展有關鍵性影響。

 

1990年的第一具太空望遠鏡乃以他為名。

1930

pauli

Wolfgang Ernst Pauli

泡利

(1900 – 1958)

從β衰變能譜預測中微子(1930),費米理論因而奠基。

見上文

1930

dirac

Paul Adrien Maurice Dirac

狄拉克

(1902 – 1984)

出版The Principles of Quantum Mechanics,是量子力學的經典著作

見上文

1934

fermi

Enrico Fermi

費米

(1901 – 1954)

 

β衰變的理論(1934) ß-decay theory

見上文

1935

中子照射引致放射性(1935)

1935

yukawa

Hideki Yukawa

湯川秀樹

(1907 – 1982)

提出介子理論(meson theory),用以解釋原子核裡諸質子、中子間的強作用力。

日本人。1935年提出介子理論,用以解釋原子核裡諸質子、中子間的強作用力。所預測的π介子終在1947年被發現。

 

獲得1949年的諾貝爾物理獎,為日本第一人。1953年開始主持湯川理論物理研究所。

 

1937

kapitsa

Pyotr Leonidovich Kapitsa

(Пётр Леонидович Капица)

卡匹察

(1894 -1984)

發現液態氦的超流性

俄羅斯人,大學畢業後曾到英國研究16年。1934年主持物理問題研究所。1937年發現液態氦的超流性。獲得1978年諾貝爾物理奬。

1939

bethe

Hans Albrecht Bethe

貝特

(1906 – 2005)

提議星體的能量主要來自碳─氮─氧循環使氫聚合為氦的過程

生於德國,後遷至英國、美國。在量子電動力學、核物理、固態物理、基本粒子天文學都有重要貢獻。曾負責第一顆原子彈的理論計算。

 

因1939年提議星體的能量主要來自碳─氮─氧循環使氫聚合為氦的過程,得到1967年的諾貝爾物理奬。

1940

pauli

Wolfgang Ernst Pauli

泡利

澄清基本粒子儀性與群性的一般關係(1940)

見上文

1942

fermi

Enrico Fermi

費米

(1901 – 1954)

第一個核反應(1942)

見上文

1947

bardeen

John Bardeen

巴定

(1908 – 1991)

與William B. Shockley 及Walter H. Brattain發明電晶體(transistor)

美國人。獲得兩次諾貝爾物理奬:第一次在1956年,是因為1947年(與另兩人)發明電晶體;第二次在1972年,是因1958年(與另兩人)提出關於超導性的理論。

 

電晶體的發明引起電子學的革命;超導性的發展則與醫學物理(如斷層掃瞄與核磁共振顯像)密切相關。

1948

gamow

George Gamow

(Георгий Антонович Гамов)

伽莫夫

(1904 – 1968)

The Origin of Chemical Elements (1948) 從核反應算出宇宙中氫與氦的比例,佐證霹靂說(Big Bang)

俄羅斯人,留學德國,到丹麥、英國研究,後遷至美國。對宇宙論有重大貢獻:1948年從核反應算出宇宙中氫與氦的比例,佐證霹靂說;又估算出殘餘宇宙背景輻射約為5 K(1964年發現為2.7 K)。

 

早年從穿隧效應(Tunnel effect)解釋了α射線的半衰期。對分子遺傳學亦有貢獻。

 

公認為通俗科學著作大師。

1948

schwinger

Julian Seymour Schwinger

史溫格

(1918 – 1994)

研究協變的量子電動力學,發展出重整化,因而從微擾法得出有窮解─例如首次算出電子磁矩的第一修正項。

美國人。1948年間研究協變的量子電動力學,發展出重整化,因而從微擾法得出有窮解─例如首次算出電子磁矩的第一修正項。與朝永振一郎及費因曼同獲1965年諾貝爾物理奬。

 

執量子場論的牛耳:寫下場的運動方程式,提出第一個電弱作用的模型、第一個夸克侷限的例子等等。首次指出中微子有不同的種類(1962年證實)。

1948

feynman

Richard Phillips Feynman

費因曼

(1918 – 1988)

 

發展出量子力學的第三種門道─諸徑俱攝法(path integral formulation)

美國人。1948年發展出量子力學的第三種門道─諸徑俱攝法;1949年應用到量子電動力學,提出著名的「費因曼圖」(Feynman diagrams),成為基本粒子物理典範。

 

在基本粒子弱作用、超流體理論、高能物理各方面有重要貢獻。獲得1965年諾貝爾物理奬。

 

以善於解說聞名;Feynman Lectures三冊暢銷於世。

1949

提出著名的「費因曼圖」(Feynman diagrams)

1953

Bragg

William Lawrence Bragg

布拉格

(1890 – 1971)

1938迄1953年繼拉塞福負責
卡文迪西實驗室,因注重X射線晶構學,並用於分子生物學,導致DNA的雙螺旋結構的發現。

見上文

1954

townes

Charles Hard Townes

湯恩斯

(1915 -)

成功發明第一具微波激射,縮寫取名maser。

 

美國人。量子電子學的大師。1951年開始利用氨氣的雙能態研究電磁波的刺激放射問題,1954年成功發明第一具微波激射,縮寫取名maser。

 

1958年又與Schawlow從理論上提出光頻激射的可能性(1960年為Maiman發明),後人乃仿效取名laser。獲得1964年的諾貝爾物理奬。

1954

cheng-ning-yang

Chen-Ning Yang

楊振寧

(1922 -)

與密爾斯(Robert Mills)合作研究的不可對易性相位場論(non Abelian gauge theory),成為往後量子場論的圭臬。

中國安徽人,後遷至美國。1954年與密爾斯(Robert Mills)合作研究的不可對易性相位場論(non Abelian gauge theory),成為往後量子場論的圭臬。

 

1956年與李政道合作研究θ-τ疑難問題,提議基本粒子弱作用裡奇偶性不守恆(因而左右不對稱),因吳健雄等人的驗證,與李共同獲得1957年諾貝爾物理獎。

 

在統計力學領域亦貢獻甚多。

1956

chien-shiung-wu

Chien-Shiung Wu

吳健雄

(1912 – 1997)

年底測量強磁場中超低溫下60Co的β衰變,發現衰變方向有特定,因而確定基本粒子弱作用的左右不對稱。

中國江蘇人,後遷至美國。是β衰變領域的實驗大師,以實驗設計細心著稱。屬物理學界頂尖的女性。

 

最為人稱道的是,他在1956年底測量強磁場中超低溫下60Co的β衰變,發現衰變方向有特定,因而確定基本粒子弱作用的左右不對稱。經這一經典實驗後,弱作用的研究於是進入新紀元。

1956

cheng-ning-yang

Chen-Ning Yang

楊振寧

(1922 -)

與李政道合作研究θ-τ疑難問題,提議基本粒子弱作用裡奇偶性不守恆

見上文

1956

tsung-dao-lee

Tsung-Dao Lee

李政道

(1926 – )

與楊振寧合作研究θ-τ疑難問題,提議基本粒子弱作用裡奇偶性不守恆

中國江蘇人,後遷到美國。1956年與楊振寧合作研究θ-τ疑難問題,提議基本粒子弱作用裡奇偶性不守恆(因而左右不對稱),得到吳健雄等人的實驗支持,與楊一同獲得1957年諾貝爾物理獎。

 

是弱作用領域的大師。

 

在統計力學領域亦頗有貢獻。

1958

bardeen

John Bardeen

巴定

(1908 – 1991)

與Leon N. Cooper 及 John R. Schrieffer提出超導性理論(theory of superconductivity)

見上文

1938

1960

landau

Lev Davidovich Landau

(Ле́в Дави́дович Ланда́у)

藍道

(1908 – 1968)

Course of Theoretical Physics八冊(1938-1960)

生於亞塞拜然,後遷至俄國。在理論物理的許多方面有基礎貢獻,例如量子力學的密度矩陣法,超流性、反磁性、第二階相變(phase transitions of the second order, 1937)、超導性、電離體等的理論,量子電動力學,中微子理論等等。

 

與Lifschitz合著Course of Theoretical Physics八冊尤風靡物理學界。獲得1962年諾貝爾物理奬。

1961

glashow

Sheldon Lee Glashow

葛拉秀

(1932 -)

提出SU(2) ×U(1) 群的結構,是為後來電弱作用的基礎

美國人。1961年提出SU(2) ×U(1) 群的結構,是為後來電弱作用的基礎。1969年首先(與另兩人)提議第四種夸克─稱之為魅夸克,獲1974年丁肇中的實驗證實。

 

1973年又與Georgi首提基本粒子的SU(5)群「大一統理論」。與沙朗及萬伯格同獲1979年的諾貝爾物理奬。

1962

tomonaga

Sin-Itiro Tomonaga

朝永振一郎   

(1906 – 1979)

Quantum Mechanics (1962)

日本人。在1948年間,獨立研究協變的量子電動力學,發現重整化機制,算出諸如藍姆移位等的數值。與史溫格及費因曼同獲1965年的諾貝爾物理奬。

Nobel lecture Development of Quantum Electrodynamics: Personal Recollections (1966)

1963

Wigner

Wigner Pál Jenő (Eugene Paul Wigner)

維格納

(1902 – 1995)

得到諾貝爾物理奬。

匈牙利人,後遷居美國。把群論引進量子力學。將稱性原理應用到原子核物理與基本粒子物理,有重要貢獻。得到1963年的諾貝爾物理奬。「奇偶性」(parity)與「同位儀」(isospin)等名詞是他創用的。被說成是「沈默的天才」。

1964

salam

Abdus Salam

(السلام محمد عبد )

沙朗 1926 – 1996

創立位在義大利Trieste的國際理論物理中心(the International Centre for Theoretical Physics)

巴基斯坦人。研究基本粒子電磁作用與弱作用的統合(稱之為電弱作用),因而與萬伯格及葛拉秀共同獲得1979年的諾貝爾物理奬,是回教人士第一人。在基本粒子理論的許多方面有貢獻。

 

1964年創立位在義大利Trieste的國際理論物理中心並任主任達29年,致力拉近全球的「南北差距」。

1964

gell-mann

Murray Gell-Mann

葛爾曼

(1929 -)

發現Ω﹣粒子omega-minus

美國人。1960年代研究強作用粒子的分類,提出SU(3)群的理論,認為強子均為三種夸克合成,因而預測Ω﹣粒子(於1964年發現)。獲得1969年的諾貝爾物理奬。造quark一詞。

 

在量子色動力學及基本粒子的大一統理論亦有重要貢獻。

1967

weinberg

Steven Weinberg

萬伯格

(1933 -)

提議基本粒子電磁交互作用與弱交互作用的整合理論,預測W±粒子與Z0粒子(後於1983年發現),是為後來基本粒子「標準模型」的基礎。

美國人。1967年提議基本粒子電磁交互作用與弱交互作用的整合理論,預測W±粒子與Z0粒子(後於1983年發現),是為後來基本粒子「標準模型」的基礎。

 

其後在基本粒子物理、量子場論、重力、超對稱、超弦、宇宙論各方面都有重要貢獻。獲得1979年諾貝爾物理奬。

1969

glashow

Sheldon Lee Glashow

葛拉秀

(1932 -)

 

首先與John Iliopoulos 和 Luciano Maiani提議第四種夸克─稱之為魅夸克(charm quark),獲1974年丁肇中的實驗證實。

見上文

1973

與Georgi首提基本粒子的SU(5)群「大一統理論」

19世紀重要里程碑

whoswho_2

資料提供/東吳大學物理系 劉源俊教授

整  理/國立中央大學 科學教育中心

16世紀      17世紀     18世紀     19 世紀    20世紀

年份

人物

重要事蹟

簡介

1800

volta

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta

伏特

(1745 – 1827)

發現電池效應

 

倫巴族人,生長在義大利。自1775年開始研究電學。發現電勢與電量的比例關係─電容;因此後來電勢的單位以他為名。

 

最重要的成就則是1800年發現電池效應─電池可產生穩定電流。這一發現不只應用極廣,更顯示電的現象不能用力學說明。

1803

young

Thomas Young

楊氏

(1773 – 1829)

發表論文Experiments and Calculations Relative to Physical OpticsII (1803),描述雙狹縫實驗

英格蘭人。1803年發表論文Experiments and Calculations Relative to Physical Optics,描述他所做的雙狹縫實驗,清楚顯示光的干涉效應,乃重新開啟波光學的時代。

 

也研究固體彈性與光色學。他關於視網膜有三種神經纖維的假說,到1959年得到實驗證實。

1820

ampere

André-Marie Ampère

安培

(1775 – 1836)

發表一篇論文詳述電流與磁的關係,發表一篇論文詳述電流與磁的關係。

法國人。1820年,在聽說丹麥人Østed發現穩定電流能使磁針改變方向的一星期之後,發表一篇論文詳述電流與磁的關係,並表演兩條平行導線相吸(電流向相同)或相斥(電流向相反)的現象。發表一篇論文詳述電流與磁的關係,

 

如今電流基本單位安培乃據以訂定之。

1821

fresnel

Augustin-Jean Fresnel

傅瑞乃

(1788 – 1827)

明確指出光波是全然的橫波(1821)

法國人。自1814年後對光的行為做許多理論與實驗研究,在以太說之上建構波光學的理論。

 

1821年,明確指出光波是全然的橫波。

1824

carnot

Nicolas Léonard Sadi Carnot

卡諾

(1796 – 1832)

提出卡諾循環,為後來的熱力學第二律奠基

法國人。1824年在Réflexions sur la puissance motrice du feu (Reflections on the Motive Power of Fire)書中首先對熱機的效率作理論探討,提出現今所稱卡諾循環,為後來的熱力學第二律奠基;但該書十年後受到注意時,他已過世。堪稱「熱力學之父」。

1825

laplace

Pierre-Simon de Laplace

拉普拉斯

(1749 – 1827)

Mécanique Céleste (Celestial Mechanics, 1799-1825)

法國人。算學物理大師。1799-1825年間,整理並擴展前人作品,寫成Mécanique Céleste (Celestial Mechanics)五卷,以微積分式的古典力學陳述天體力學。提出拉普拉斯方程。

 

發展太陽系起源的雲氣假說,還提議黑洞與重力陷縮。被稱為法國的牛頓。

1827

hamilton

William Rowan Hamilton

哈米爾頓

(1805 – 1865)

發表Theory of Systems of Rays (1827)

愛爾蘭人。他對物理主要的貢獻是把粒子力學與波光學的算學關聯起來,源出於1827年的一篇論文,繼之以1834與1835的兩篇論文。

 

他建立的力學體系乃從哈米爾頓函出發,是繼牛頓與拉格朗日之後的另一重大增色,也為二十世紀量子力學體系埋下伏筆。

1831

faraday

Michael Faraday

法拉第

(1791 – 1867)

發現磁場變化可產生電流,即法拉第電磁感應律。

英格蘭人。首先肯定「場」的實質性(帶有能量),且畫出場線。他最重要的貢獻是在研究電流產生的磁場上,發現磁場變化可產生電流,即法拉第電磁感應律。

 

1833他又發現電解律,測定電解常數(所謂法拉第常數),執電化學的牛耳。發現磁場能改變光的偏振方向,因而提示電磁與光的關係。

 

此外,他在化學還有許多重要貢獻,例如發現苯。

1833

發現電解律,測定電解常數(所謂法拉第常數),執電化學的牛耳。

1834

1835

hamilton

William Rowan Hamilton

哈米爾頓

(1805 – 1865)

On a General Method in Dynamics (1834-1835)

見上文

1840

joule

James Prescott Joule

焦耳

(1818 – 1889)

提出焦耳律

英格蘭人。1940年提出所謂焦耳律,即導線生熱與電流及電勢差兩者成正比。1843年提出「熱功當量」,認為力作的功可轉換為動能、勢能或熱。

 

往後的三十五年間,從事好幾系列的實驗,驗證此說;於是肯定能量守恆,是為溫熱學第一律。現今國際標準制的能量單位因他而命名。

1843

提出「熱功當量」

1845

 

kirchhoff

Gustav Robert Kirchhoff

克希荷夫

(1824 –1887)

Kirchhoff’s laws (1845)

電路律

德國人。在電學、光譜學及溫輻射方面都有重要貢獻。1854年後發展光譜儀,開創光譜分析法;不僅發現新元素,所提出的光譜三律,還說明陽光的暗線光譜出自吸收。1859年提出(1861年證明)的溫輻射律(並造「黑體輻射」一詞),是為近代物理的源頭。 早歲提出的電路律,成為後日電機工程的基礎。

 

此外他還發現:電路傳電的速度是光速。

1847

helmholtz

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz

黑木荷茲

(1821 -1894)

Uber dire Erhaltung der Kraft (On the Conservation of Force, 1847)首先提出各類能量的總量守恆

 

德國人。1847年從生理學與哲學觀點,首先提出力、熱、光、電、磁各類能量的總量守恆。

 

對電動力學、化學溫熱學及溫熱學的力學基礎都有貢獻。

 

此外,還研究視覺理論、色覺、音調與音感有成。

1848

lord-kelvin

William Thomson (Lord Kelvin)

凱爾文

(1824 – 1907)

On an Absolute Thermometric Scale (1848) 提出絕對溫標

愛爾蘭人。研究電學與溫熱學的理論。發展出絕對溫標,後人乃以他的姓命名。

 

1900年的一次重要講演認為物理大業已大勢底定,未來工作主要只在精益求精; 『然而地平線上有兩朵烏雲─邁克生/摩利測不到地球在「以太」中的速度,黑體輻射的光譜難以解釋。

1850

clausius

Rudolf Julius Emanuel Clausius

克勞休司

(1822 – 1888)

Über die bewegende Kraft der WärmeI (On the mechanical theory of heat, 1850) 重述卡諾循環原理,溫熱學第二律

德國人。於1850年的論文Über die bewegende Kraft der Wärme 中整理熱的力學理論,將能量守恆作為溫熱學第一律,又重述卡諾循環原理,作為溫熱學第二律。

 

1865年,他又引進熵的概念;造entropy一詞。

1859

kirchhoff

Gustav Robert Kirchhoff

克希荷夫

(1824 –1887)

提出溫輻射律(Kirchhoff’s law of thermal radiation)並造「黑體輻射」一詞

見上文

1861

maxwell

James Clerk Maxwell

馬克斯威爾

(1831 – 1879)

做成第一張彩色相片

蘇格蘭人。他最重要的成就是集過去關於電學、磁學理論與實驗(包括電的庫倫律、電流的安培律、磁場的高斯律、電磁感應的法拉第律等等)之大成,加上自己有關電與磁對稱的考慮,寫成論文A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field (1864)。

 

馬克斯威爾方程(當時寫成八條)乃把電場與磁場統合為電磁場,被認為是繼牛頓之後物理的第二次大統合。他進一步從上述方程推導出波方程,因而預測有電磁波;又因為此電磁波速度的理論值與當時所知的光速相當,乃推測光波是電磁波,都經實驗證實,影響極為深遠。

 

此外,他研究氣體分子動力論,發展出馬克斯威爾分布。還研究光色的三原色理論;在1861年做成了第一張彩色相片。

 

他被認為是十九世紀科學家對二十世紀物理影響最大的人,與牛頓及愛因斯坦的成就可相提並論。

1864

A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field (1864) 集過去關於電學、磁學理論與實驗之大成

 

1865

clausius

Rudolf Julius Emanuel Clausius

克勞休司

(1822 – 1888)

引進熵的概念;造entropy一詞。

見上文

1871

boltzmann

Ludwig Eduard Boltzmann

波茲曼

(1844 -1906)

波茲曼分布(Boltzmann Distribution)

奧地利人。堅信原子與分子的實在性。得出氣體分子的分布是與其能量(動能加勢能)除以溫度呈指數遞減關係。後來這所謂波茲曼分布乃成為古典統計力學的基礎。

 

他的著名公式S = k logW刻在墓碑上,其中清楚表明熵的統計意涵,k 即是後來大家公認的波茲曼常數。

1873

van-der-waals

 

凡德瓦

(1837 – 1923)

Over de Continuïteit van den Gas- en Vloeistoftoestand (On the continuity of the gas and liquid state, 1873)

荷蘭人。1869年為解釋氣體的臨界溫度,考慮分子體積與分子間作用力,修正「理想氣體方程」,提出氣體與液體皆適用的「凡得瓦方程」。1880年又提出關於相變的普適「對應態律」,有功於後日氫與氦的液化。獲得1910年諾貝爾物理奬。

1873

gibbs

Josiah Willard Gibbs

吉布士

(1839 – 1903)

Graphical Methods in the Thermodynamics of Fluids (1873)

美國人,曾遊學歐洲。最重要的貢獻是首先將熱力學第二律應用到化學上,奠立化學熱力學(1873-1876),定義了所謂Gibbs可利用能。

 

1881-84年間,他的講義小冊Elements of Vector Analysis,奠立後來的向量分析。

 

他在1902年的一本小書,創「正則系綜」法,奠立統計力學。

1876

On the Equilibrium of Heterogeneous Substances (1876) Gibbs’s free energy

1877

boltzmann

Ludwig Eduard Boltzmann

波茲曼

(1844 -1906)

熵的統計意涵

見上文

1877

lord-rayleigh

John William Strutt (Lord Rayleigh)

瑞利

(1842 – 1919)

The Theory of Sound (1877)二冊奠立聲學基礎

英格蘭人。在理論物理有廣泛的貢獻,尤其是在波動方面。1877年著The Theory of Sound二冊奠立聲學基礎。

 

1904年因研究氣體密度且導致氬元素(Ar)的發現獲得諾貝爾物理獎。

1880

van-der-waals

Johannes Diderik van der Waals

凡德瓦

(1837 – 1923)

The Law of Corresponding States (1880) 對應態律

見上文

1887

hertz

Heinrich Rudolf Hertz

赫茲

(1857 -1894)

首次發現光電效應(Photoelectric effect)

首次發現屬VHF與UHF範疇的電磁波,證實馬克斯威爾的預測。

 

德國人。1887年首次發現屬VHF與UHF範疇的電磁波,證實馬克斯威爾的預測。同年稍早又首次發現紫外線可自金屬打出電子的光電效應。

 

現今頻率單位乃以他為名(1930)。

 

英年早逝。他的侄兒G. L. Hertz獲得1925年諾貝爾物理奬。

1887

michelson

Albert Abraham Michelson

邁克生

(1852 – 1931)

與摩利Morley (Michelson-Morley experiment) 設計干涉儀嘗試測量地球在「以太」中進行的速度

美國人。終身從事光速及相關實驗。1883年開始設計改進干涉儀,1887年與摩利Morley用該種干涉儀嘗試測量地球在「以太」中進行的速度,測量不得,乃引起物理界疑惑,最終導致狹義相對論的提出。

 

1907年獲得諾貝爾物理獎。

 

到1926年,得到299,796±4 km/s的光速值。

1895

lord-rayleigh

John William Strutt (Lord Rayleigh)

瑞利

(1842 – 1919)

發現氬元素(Ar)

見上文

1895

rontgen

Wilhelm Conrad Röntgen

倫琴

(1845 – 1923)

發現現在稱之為X射線的短波長電磁輻射

德國人。發現現在稱之為X射線的短波長電磁輻射,應用極其廣泛。得到1901年首屆諾貝爾物理奬

1897

 

 

thomson

Joseph John Thomson

湯姆生

(1856 – 1940)

Cathode Rays (1897)發現電子 (electron)

 

蘇格蘭血統,生於英格蘭。研究抽空管內的陰極射線,測定其荷質比為常數,乃於1897年提議陰極射線是來自原子的帶電粒子組成。後來公認此係電子的發現,於是打破原子不可分的成見。獲得1906年諾貝爾物理獎。

 

他後來又從離子射線的研究發現氖有兩種同位素,接著發明質譜儀。

 

作育許多物理英才。他的兒子G. P. Thomson也因電子衍射實驗獲得諾貝爾獎。

18世紀重要里程碑

whoswho_2

資料提供/東吳大學物理系 劉源俊教授

整  理/國立中央大學 科學教育中心

16世紀      17世紀     18世紀     19 世紀    20世紀

年份

人物

重要事蹟

簡介

1704

newton

Isaac Newton

牛頓

(1642 – 1727)

Opticks (1704)一書認為光係由代表不同色彩的微粒組成。

英格蘭人。自小愛做實驗並獨自思考;1665-6年間因瘟疫退居家鄉,從蘋果與月亮的聯想悟出重力的反平方律,又用稜鏡發現日光的光譜。

 

他的Philisoshiæ Naturalis Principia Mathematica (1687) 三卷是為科學史上最具影響力的書,其中所揭櫫的運動三律及萬有重力律,可據以推論地面與天體一切運動,因而奠立所謂「古典力學」體系。他提出動量與角動量守恆的觀念。他的他提出動量與角動量守恆的觀念。

 

他的光學研究,總成Opticks (1704)一書,認為光係由代表不同色彩的微粒組成,其權威致使光的波動說的發展延宕達一百多年;所提出的光以太說 (1675),也籠罩整個十九世紀,直至1905年才被Einstein揚棄。

 

他為研究行星運動發展出微分學與積分學,與Leibnitz並列為微積分算學的創始人。其物理方法論也影響物理學界至為深遠。

1736

euler

Leonhard Euler

歐拉

(1707 – 1783)

Mechanica (1736)

瑞士人,大部分時間住在俄
羅斯與德國。為重要數學家,在力學、光學、天文學也有重要貢獻。

 

1736年著Mechanica,是重
要力學書籍;其中發展變分法,提出角動量守恆律,研究陀螺的運動。還對連續體力學有許多貢獻。他不贊成牛頓的粒子光學,1746年利用海更斯的波動說解釋了折射。

 

1738

bernoulli

Daniel Bernoulli

柏努利

(1700 – 1782)

出版Hydrodynamique (Hydrodynamica,1738)

生於荷蘭,後遷至法國。他的主要著作是Hydrodynamique (Hydrodynamica,1738),其中提出描述流體壓強與流速關係的所謂「柏努利原理」。

 

該書又從氣體粒子碰撞容器壁的觀點說明壓強,因而導出氣體的波義耳律;可視為「氣體分子動力論」的濫觴。

1746

euler

Leonhard Euler

歐拉

(1707 – 1783)

利用海更斯的波動說解釋了折射

見上文

1781

herschel

Frederick William Herschel

赫塞

(1738 – 1822)

發現天王星(Uranus)

生於德國,後遷至英國。1781年發現天王星。1789年建造出12m的反射望遠鏡。發現土星的兩顆衛星、雙星結構,又將星雲分類(有些「螺旋狀星雲」實即星系)。研究本銀河系的結構,認為是扁盤狀;首先認識到太陽系在本銀河系裡運動。

 

他還利用稜鏡發現日光光譜的紅外線。

1785

coulomb

Charles Augustin de Coulomb

庫倫

(1736 – 1806)

發表庫倫律

法國人。1785年發表:利用扭擺實驗得出所謂庫倫律,即靜電之間相吸或相斥力的的反平方律。還確定磁極間的反平律。

 

現今國際標準制裡電荷的單位因他而命名。

1788

lagrange

Joseph-Louis Lagrange

拉格朗日

(1736 – 1813)

出版Mécanique Analytique (Analytic Mechanics, 1788)

生於義大利,後遷至法國。他的著作Mécanique Analytique (Analytic Mechanics, 1788) 是自牛頓以來最完整的古典力學專書;引入變分法,從勢能函而非力出發,建構所謂拉格朗日力學,成為往後算學物理的基礎。

 

法國大革命後,主持度量衡改革,現代公制與十進位制主要歸功於他。

 

1789

herschel

Frederick William Herschel

赫塞

(1738 – 1822)

建造出12m的反射望遠鏡

見上文

1797

cavendish

Henry Cavendish

卡文迪西

(1731 – 1810)

利用扭擺量得重力常數G

生於法國,後遷至英國。發現氫氣,而氫與氧可合成水。

 

他在物理上最重要的貢獻是1797-8年間利用扭擺量得重力常數G,因而可算出地球質量。

 

1874年成立的英國劍橋大學 Cavendish Laboratory是因他的後代親戚捐錢而命名,堪稱史上最重要的實驗室,迄今已產生29位諾貝爾獎得主。