科學之美---科學家的奮鬥與追尋 ～我讀法拉第的故事、偏執的天才和史上最美的十項科學實驗
科學家並不是為了效用才研究自然； 他研究自然是因為他以此為樂， 而他以此為樂則是因為自然很美。 ——-彭加勒 如果，科學是美的，那科學界理應是個美麗的境界。 為什麼伽利略發現地球繞著太陽公轉的亙古真理，卻遭受批鬥和囚禁? 為什麼法拉第超越當世的電磁學發現，卻因家境寒微、學歷太低，而遭到訕 笑與嘲諷? 為什麼居里夫人開創性的輻射研究及發現新元素，拓展了科學的視野，卻屢 次因性別被從諾貝爾獎榜上除名? 正因科學本身具有一種不假外求的美，科學家們才會在科學追尋的歷程越挫 越勇! 科學，是渺小的人類探索宇宙萬物的途徑，自文明初始之時，人類對這個 孕育我們的世界一向抱持著敬畏又好奇的心態，渴望一探這美麗的究竟，科學於 焉誕生。儘管人類在探索美麗世界的路上並非一向順遂，多次陷入謎團與困惑之 中，而且科學家嘔心絞腦的發現，有時甚至不見容於蒙昧的當世；但千百年來科 學家們能不畏艱辛地堅持追求真理，就是被科學研究、實驗歷程的美吸引，終於 改變了人類的生活，開闢了前所未有的視野，讓我們看到更美麗的境界! 閱讀了許多關於追尋科學歷程的書籍，我們發現執著並沉醉於科學研究不惜 犧牲、忍受貧苦與誤解的偉大科學家們，有著支持他們意志的共通信念---科學是 美的!於是我們選出了《史上最美的十項科學實驗》 、 《電學之父—法拉第的故事》 以及《偏執的天才》作為互相輝映的作品，它們不只是科學大師的實驗研究實錄， 書中刻畫的時代背景對科學的質疑，甚至對女性科學家的打壓，使得科學的奮鬥 與追尋的堅忍更加鮮明，也帶領我們認識大師追尋真相的心路歷程，更激發我們 對科學的真、善、美的思考和探索。 科學可能不會讓人直接聯想到用「美」來形容，更可能的描述或許是「理性 的」、「繁雜的」，似乎和藝術性的美搭不上關係，但看看這些科學大師怎麼說─ 「光是由一條導線，就可以知道這麼多知識，真是太美了!」 ～由電磁感應推論出電離層及地球磁場的法拉第如是說 「我是那種認為科學極美的人。科學家在他的實驗室中不只是研究人員；也像是 個被童話故事深深吸引、面對自然現象的小孩。」 ～輻射和鐳的發現者、兩屆諾貝爾獎得主居里夫人如是說 「我們能體驗的最美事物是神祕感受。這是所有真實藝術和科學的源頭!」
～二十世紀物理學大師愛因斯坦如是說 這幾位醉心於研究的科學家用一生的心力獲知真理，告訴我們:科學是一種美的 呈現、甚至就是美的起源，我們咀嚼閱讀書中的字句，沉浸在一 次又一次失敗 實驗的思索和成功實驗的驚異發現，就如同親自參與了劃時代的科學進步的歷程， 多美啊! 在《史上最美的十項科學實驗》中，十項實驗各自展現了不同風貌的美感─ 埃拉托塞尼以影子測量地球周長的壯闊美、牛頓用稜鏡分光的驚艷之美、卡文迪 什為地球秤重的精準美、楊氏雙狹縫實驗的簡潔美以及傅科擺的莊嚴之美等等， 這些實驗以不同的方式，在科學家的精準調控下，鮮明地向人們展示真理，不容 質疑，因為它就是那麼振聾發聵；令人神往，因為它就是那麼永恆! 科學的美， 時常展現在實驗的過程中，從現象的觀察到結果的顯現，實驗是必要的步驟。科 學家們從固有的舊觀念中發現不足之處，有一些現象必須要用新的觀念來理解， 於是，他們設計實驗來闡明新觀念，不僅鞏固觀念的建立、找出新模式的盲點， 更可以有效的使人們理解，將艱澀的科學轉化為易懂的經典實驗。像是伽利略在 比薩斜塔上擲下兩顆質量不同的彈丸、並預測那將會同時落地的實驗，就是項劃 時代新概念的精采示範。科學實驗也有另一項意義，那就是將原有的、虛無縹緲 的觀念，用直接、無懈可擊又實際可見的實驗來展示。例如傅科的擺便將原本得 經由天文觀測才得知的地球自轉現象，具體地呈現在人們眼前。也有一種實驗， 是世人從未接觸的事物，用實驗的再三確認，創造出全新的領域。好比拉塞福用 放射線打在金箔上，進而推翻當時主流的「梅子布丁模型」，構思出原子核的概 念。這些科學實驗可說是揭露了人們對「真」的探求，在實驗的過程中如何化繁 為簡、如何與種種的不精確對抗、又如何創造出前所未見的方式來測定前所未見 的事物，最後整理出一個精確的數字、一幅驚人的圖像或是一道七彩的色環。這 就是科學實驗，導出結論的「真」的美。 科學另有一種迷人的魅力，那就是科學家本身。人們提到運動定律，就想到 被蘋果砸中頓悟的牛頓；提到質能互換，就想到想像力奔放的愛因斯坦；提到基 本電荷就想到在油滴儀前執著的密立根。科學的精妙不只在於科學的學說本身， 更在於投身其中的那些可愛科學家; 科學之美，也美在科學家本身的執著爛漫。 從《電學之父—法拉第的故事》及《偏執的天才—女人、科學家、居里夫人》兩 本書中，我們看到為了追尋真理而奮鬥的科學家典範。法拉第生在食指浩繁的貧 苦鐵匠之家，不畏生活環境之艱苦、為了喜愛的科學奮力獻身，他在謀生的空檔 閱讀自學、參與課程並勤做筆記，無限的好奇心和對自然的敬畏，鼓舞只有小學 學歷的他，力排眾人的鄙夷與嘲諷，發明了經世濟民的第一部發電機和馬達，奠 定了電磁學、電機工程學、化學、材料科學的研究基礎，最終仍謙卑的提醒世人 人不能勝天，他認為自然界有許多足以毀滅人類生存的巨大力量，只是沉靜的維 持在巧妙的平衡中，而這種真知灼見我們竟然在一百五十年後經過自然屢次反撲
才醒悟啊!居里夫人這位全世界最有名的女科學家，生在女權壓抑的時代，她來 不及等到女權興起，卻仍然在當時不平等的學術界中崛起。克服生活的困頓、熬 過混亂的世局，她挺著長年被輻射傷害的身體，用被射線灼燒的雙手不斷的實驗， 將科學真理帶給世人，一路牽引、使她堅毅的，就是對科學純粹之美的熱愛。這 些令我們景仰的大科學家，都讓我們看見他們求知的真誠及堅毅，他們的奮鬥就 像科學一般的「真」。科學之美，以真理、精確、簡明示人，透過解疑的精采實 驗，和堅忍真切的科學家典範，綻放亙古的光采。像法拉第這樣令人敬佩的科學 大師在科學界越久，他越想回歸到孩子般的單純，謙卑地敬奉上帝和自然，充分 顯現科學的善。而科學的真、善，襯托出它無限的美，吸引著科學家們以科學之 名去求真求善，永無止盡的將科學之美分享給在自然殿堂下虛心學習的人! 正當我們嘗試理解前人所發現的科學奧祕之時，其實未知的科學領域也正日 新月異。所以，當我們在閱讀過去科學大師們的傑作時，站在前人積累的高丘上， 也不忘向未來的科學境地望一望。我們在閱讀這三本書時發現了一些有前瞻性的 科學探索方向，像楊氏的雙狹縫實驗，讓我們了解到能夠產生干涉的能量就可類 推為波，而近年來有越來越多的科學家希望能測量出所謂的重力波，重力波就是 時空扭曲造成擾動的行進波，根據推測，儘管是由黑洞旋轉所造成的重力波能影 響的伸縮距離，大概在一天文單位內只會有一個原子大小的位移，所以十分難以 測量。但宇宙中存在著許多的重力波產生源，所以合理推測這些重力波將會重疊、 干涉，於是便會產生重力波的加強帶與抵消的暗點，而重力波的波長由科學家預 估的推測值可能非常大，或許我們就處在資訊不明的暗點之上而無法測度，必須 另尋有機會的測量點；從另一角度思考，只要我們找出重力波互相加成的地方， 那麼重力波的測量便會容易許多。而之前幾個月來物理學界的大熱門就是希格斯 粒子的瀕臨發現，果真近日這種傳遞質量的基本粒子便幾乎確實被發現，實為科 學研究的一大里程碑，帶領我們對物質的本質有更深的了解。我們何其幸運能站 在前人的肩膀上，更躬逢科學的新發現，越發對追尋科學之美躍躍欲試! 參考文獻 1. 張文亮(民88)，電學之父---法拉第的故事，文經社，臺北 2. 芭芭拉 . 高史密斯(民95)，偏執的天才:女人，科學家，居里夫人，時報出版， 臺北 3. 克里斯(民99)，史上最美的十項科學實驗，貓頭鷹，臺北