2016年1月9日 星期六

法國大革命後 斷頭臺上最寶貴的頭顱

法國大革命後 斷頭臺上最寶貴的頭顱

2016-01-06 12:58 聯合新聞網 文/張瑞棋(科普作家)


即使到了十八世紀,所謂的「化學」仍只是罩著神祕與魔幻外衣的煉金術。上個世紀,雖然有像牛頓這樣的學者沉浸其中,卻無法像他在物理所展現的成就那樣,將煉金術轉化為明確清楚的科學。直到「現代化學之父」拉瓦節(Antoine-Laurent de Lavoisier)出現,才撥開重重迷霧,導入正確的觀念,開啟研究化學的科學方法。
1743年8月26日,拉瓦節出生於巴黎一個富裕家庭,念中學時就對自然科學充滿興趣,但家人希望他將來當律師,因此他大學雖然念的是法律,卻常利用課餘時間研讀化學、植物學、數學等學科。畢業後也沒馬上執業,竟跑去考察礦區。二十六歲時,他發現有個絕佳的工作機會—稅務官;只要預付一筆稅款給皇室,就可以代皇家收稅,多收的就放進自己口袋,而且還免稅。有了這穩定豐厚的收入,他可以添購儀器、打造實驗室、無後顧之憂地專心研究科學。他萬萬想不到,這個如意算盤反而為他帶來殺身之禍。
當上稅務官這一年,拉瓦節因為對石膏的研究獲選為法國科學院院士。第二年,他針對「水經過長時間加熱會轉化成土類物質」這個被視為「四元素說」證據的情況展開實驗。他仔細分析質量的增減後,發現生成物並非由水轉變而來,而是來自於裝水的容器,有力地駁斥了四元素說。
1772年,他接著挑戰主宰世人觀念數十年之久的「燃素說」—物質燃燒後,會釋出蘊藏其中的燃素。拉瓦節再度以定量的方法,透過一連串簡單明瞭的實驗,證明金屬燃燒後增加的重量,剛好等於空氣減少的重量,證明根本沒有所謂的「燃素」。他將空氣中參與燃燒的氣體稱為氧氣,並算出所占的比例,推翻長久以來人們以為空氣是單一元素的錯誤觀念,並指出呼吸作用也是氧氣與體內的碳結合後,產生二氧化碳與熱,和燃燒作用完全一樣。
拉瓦節根據多年來的實驗,證實了質量守恆定律,並且提出統一化學命名的規範,讓科學家們有共同的語言可以彼此交流,因而加速了化學的進展。1789年,他出版史上第一本系統化的化學教科書《化學要論》,定義了元素的概念,並首度列出三十三種元素(雖然有些後來證明是化合物);兩年後,他以科學院院士的身分起草建立公制。拉瓦節逐步為科學文明建立起有邏輯、有秩序的知識體系。但另一方面,他身處的政治環境卻逐漸走向狂亂失控。
1793年的法國大革命推翻了皇室,身兼稅務官的拉瓦節也受到牽連。先是科學院被勒令關閉,不久後,拉瓦節就遭到逮捕拘禁,半年後被送上斷頭臺。我們不知他死前是否有留下遺言,但他頭顱落地的第二天,科學家拉格朗日聽到這個消息,感嘆地說:「砍下這顆頭只需要一瞬間,但即使再過一百年,只怕也找不到這樣的頭腦。」一年半之後,拉瓦節獲得平反,但這重大的科學損失卻再也無法挽回。
(本文出自《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,張瑞棋 撰文,究竟出版,未經同意禁止轉載。)

富二代科學家 神預言這顆彗星將死後現身

2016-01-08 11:46 聯合新聞網 文/張瑞棋(科普作家)

說到「哈雷」,一般人多半都會想到哈雷彗星(千萬別說你想到的是哈雷機車),其實哈雷(Edmond Halley)在科學史上還有許多創舉與貢獻。
哈雷出生於1656年11月8日,家境富裕,有父親的大力栽培,再加上自身的天賦,他很早就在天文學界嶄露才華,未滿二十歲就在格林威治天文臺擔任助理。1676年還跑到最南端的英國殖民地聖赫勒拿島待了一年半,繪製南半球天空的星圖,還做了水星凌日的觀測。因此,1678年風光地回到英國後,順理成章成為皇家學會有史以來最年輕的院士。
1684年,哈雷跑去請教牛頓是否能證明克卜勒三大定律,只見牛頓輕描淡寫地說,他幾年前就寫過論文解決這問題了。哈雷肅然起敬,連忙請教牛頓,是否能拜讀一下這篇論文?牛頓找了半天,就是找不到。其實牛頓原本早被虎克氣得不想再公開自己的研究成果,但在哈雷的舌燦蓮花下,還是花了兩年時間,寫出包含三大運動定律的《自然哲學的數學原理》這本曠世鉅作。
不料,英國皇家學會經費有限,又認為這三大冊以拉丁文撰寫的書肯定乏人問津,根本不願出版。此時哈雷的父親已過世三年,可說是家道中落,但他仍胸脯一拍,自掏腰包在1687年印刷出版。如果沒有哈雷,牛頓這部影響深遠的劃時代巨著恐怕根本沒有機會問世!
1691年,哈雷發明潛水鐘,下沉到18公尺深的泰唔士河底下,停留了一個半小時。1693年,他分析一個小鎮的死亡年齡,提出史上第一份人壽保險的論文。1716年,他根據葛利格里以水星凌日計算太陽距離的方法,提出更精確的金星凌日法;在現代人造衛星出現之前,這一直是測量太陽距離的最佳方式。
至於讓他流芳萬世的哈雷彗星,則是他在1705年提出的。哈雷從歷史的觀測紀錄發現,1456、1531、1607、1682這四年掠過天空的彗星,軌道參數幾乎都相同,因此推斷它們其實是同一顆彗星。經過計算後,他發現的確吻合牛頓運動定律與萬有引力定律,因此大膽預言這顆彗星將在1758年再度出現。
五十三年後,這顆彗星果然如期現身;只是此時哈雷已去世多年,來不及目睹自己所預言的彗星回歸。天體運行向來被認為是上帝的巧手安排,如今人類竟然能看穿上帝的意圖,充分證明科學的強大力量。這顆彗星於是命名為哈雷彗星,以紀念他的貢獻。
下一次哈雷彗星將在2061年再度造訪,還有機會的人千萬別錯過這75~76年才有一次的天文奇觀啊!
(本文出自《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,張瑞棋 撰文,究竟出版,未經同意禁止轉載。)



愛因斯坦過世後 大腦怎麼不見的?

2015-12-30 15:40 聯合新聞網 文/張瑞棋(科普作家)

1955年4月18日,愛因斯坦因為腹部動脈瘤破裂,於普林斯頓醫院過世,享年七十六歲。7個小時後,主任病理醫師湯瑪斯.哈維(Thomas S. Harvey)走進停屍間進行解剖。解剖完畢後,遺體逕行火化,骨灰交給愛因斯坦的長子漢斯。然而,沒有人知道火化的並非完整的遺體──愛因斯坦的大腦已經被哈維取了出來。
消息還是走漏了,原來是與愛因斯坦熟識多年的齊默曼(Harry Zimmerman)露了口風。他宣稱之前就曾問過愛因斯坦,能否保留其大腦以供科學研究,並獲得愛因斯坦點頭同意。不過他在紐約醫院任職,不便趕來,於是齊默曼當天特地打電話給曾是自己學生的哈維,交代他務必要將大腦留下來。
這件事曝光後,當然引起軒然大波,畢竟這件事並沒有愛因斯坦的書面同意,他死前也沒交代過,而哈維甚至未事先徵詢家屬意見。普林斯頓醫院也想擁有愛因斯坦的大腦,不准哈維將大腦交給齊默曼;連以色列方面也主張擁有權。在多方僵持之下,愛因斯坦的大腦就這麼跟著哈維──至少他已取得漢斯的同意,讓他進行研究。
哈維找了賓州大學幫忙,將大腦切成二四○個小塊,不過他畢竟不是大腦方面的專家,過了幾年仍提不出研究報告,卻又始終不願,也捨不得將愛因斯坦的大腦交給院方處理,於是他最終在1960年遭到普林斯頓醫院解雇。據傳他的老婆對此極不諒解,威脅要把那些腦子丟掉,於是哈維獨自帶著分裝在兩只玻璃罐中的愛因斯坦大腦上路,搬到中西部。
時間一年一年過去,哈維從一個城鎮搬到另一個城鎮,也換了各種工作:病理實驗室主任、精神療養院醫師、家庭醫師、監獄醫師;甚至在解剖愛因斯坦遺體三十年後,已七十三歲高齡的他,竟在堪薩斯州一個小鎮的塑膠工廠當作業員。即使如此,他始終帶著那兩只玻璃罐,不過,罐中的腦子數量變少了。這段期間,他會挑選那些他覺得可以研究出什麼名堂的醫師或神經學家,從玻璃罐中撈出幾塊送給他們研究。於是愛因斯坦的大腦像就在空中碎裂的隕石一樣,散落各地:德國、委內瑞拉、日本、中國……奇特的是,其中也有瘋狂的朝聖者,看來哈維自有一套標準,決定誰有資格擁有愛因斯坦。
1997年,哈維在一位年輕作家的陪同下,帶著愛因斯坦的幾塊大腦開車橫越美國,從東岸到加州拜訪愛因斯坦的孫女伊芙琳(Evelyn),算是了結當年未事先徵詢愛因斯坦家屬,就取走大腦的遺憾。第二年,他將手上的所有大腦交還給普林斯頓醫院,愛因斯坦的大腦流浪近四十年後,終於又回到原點。
那麼,愛因斯坦的大腦有什麼特殊的嗎?它重1230公克,略小於成人平均值。有研究者提出,其神經元密度比較高、前額葉皮質略有不同……等構造與一般人迥異的說法,但我們心知肚明,其實根本無法從中窺出愛因斯坦的天才根源。
它真正的特殊之處,就在於它是愛因斯坦的大腦,因而具有某種神聖意義,才令後人如此為之著迷吧!
(本文出自《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,張瑞棋 撰文,究竟出版,未經同意禁止轉載。)