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。）
