改變，科學，Yes we can 所選書目： [別鬧了，費曼先生]、[毒舌頭與夢想家]、[十項最美的實驗] ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------要知道一個人是否能夠成為科學家，其實比想像中容易。科學家與一般人的不同，在於科學家們往 往渴望發現新事物，勇於創新改革；而一般人往往安於現狀，甚至害怕改變。我們的科學探索之旅便 從科學頑童—費曼開始…… 諾貝爾獎得主費曼先生從小就喜歡自己動手修理或者發明一些小玩意，十一、十二歲時便在房間內 建了一間屬於自己的小小實驗室。他曾經在一間旅館「打工」，但與其說他是個工讀生，不如說他更像 個瘋狂發明家。我們都習慣了「隨手關燈」，有誰會認為這旅館的規矩太麻煩？費曼卻別出心裁，設計 了一套由繩子和重物組成的機關；從此，他只要推開房門，拉繩觸動開關，燈便點亮；關門時，燈 也就熄滅了。但如此天才的他也有碰壁的時候：在廚房切四季豆時，費曼認為照著一般的方式做不但 容易切到姆指，而且也很沒效率。於是他腦筋一動，將刀鋒刀刃朝下，和桌面成四十五度角。接著他 只要一一將豆莢揮向刀鋒，便能毫不費力的完成工作。然而最後卻因為一不小心切到手、糟蹋了豆子 而被老闆臭罵了一頓！其他很多的發明都是差不多的命運。讓費曼不禁要感嘆：「在現實世界中，要 進行改革創新是多麼困難的一件事！」〈註 1〉 或許費曼的發明並非全都適合應用在現實生活中，但費曼嘗試去跳脫「成規」、 「習慣」的框架，在大 部份人都覺得「已經夠好了，何必又繼續改變？」時發明新想法、新點子，提供了另一種方式去解決問 題；現今的科技不也是從「好，還要改變得更好」這樣簡單的想法而發展出來的嗎？看看二十一世紀 的新聞：「科技部落格 TechCrunch 披露……iPhone5 將於 9 月 21 日在美國開賣……新 iPhone 將首度內 建 NFC（Near-Field Communication）晶片，讓手機可變成電子錢包」（蘋果日報 8.28）、 「肇因於一九五 ○年代末期美國與蘇聯展開的太空競賽的阿波羅計畫，旨在接續美國第一個載人航天計畫「水星計 畫」，預想最終以太空船將三名太空人送上月球……一九六八年十月十一日，阿波羅七號從佛羅里達 州甘迺迪太空中心順利升空，尼爾．阿姆斯壯也成為登月第一人……但他於日前辭世……」（改編自 中時電子報 8.27）。踩著四百年來前輩留下的足跡，不僅是更加方便的生活，更是一步步走進對知識 最原始的感動…… 倫敦的西敏寺中，沉睡著科學史上承先啟後的巨人---牛頓。 「F＝ma」、 「反作用力」、 「萬有引力」……當 然，他在光學和微積分上也有崇高的地位。他在窗戶上開一小口，讓透進的光束通過稜鏡、穿過房間， 將光譜投射在木板上；木板上再鑽一小孔，稜鏡保持不動，如此可使顏色一個個穿越洞孔，在牆上 投出影像。 「藍色光線較紅色光線有較大的折射角度」他寫道，「光是可折射的。」他甚至發現「由一種以 上顏色組成的射線可被稜鏡切開，但終將觸其底蘊」、 「白光是一種不同折射射線的異種混合物」。畫家 皮托尼的《牛頓爵士紀念碑寓意圖》，用通過稜鏡的七種色光，瞻望這位光學的實驗者以及奠基者;另 一方面，牛頓和萊布尼茲的微積分之爭則成為轟動歐洲的議題，兩人為了微積分發明的先後鬧得不 可開交。 「微分」是計算曲線斜率的一種方法，將方程式中每項的係數乘上每項的乘冪，然後再將各個 項的乘冪減一就是微分，反之則為積分。兩人提出的觀念其實不盡相同，也都各自獨立研究，因此根 本沒有剽竊的問題，然而當時牛頓無法相信有人能達成和他一樣的科學突破，不斷的抨擊萊布尼茲， 顯然在面對競爭時，這位科學巨人背後也有著人性的缺點。
「物質燃燒是與燃素的劇烈化學反應」，然而十八世紀的拉瓦節卻心存闕疑。他做了一個火鶴形狀燒 瓶，在圓形底部空間倒入水銀，置於火爐加熱，頸部下垂於一個開放的槽，裡面同樣裝水銀，向上 伸入鐘形玻璃罩。他發現完全燃燒之後空氣約減少六分之一的量，當燃燒的蠟燭丟入，「就像浸入水 中一樣熄滅了」。拉瓦節又刮取燃燒後的紅色固體加熱，讓炭暴露於產生氣體之中，它會「散發出眼睛 幾乎無法承受的如此耀眼的光芒」。而就在謝爾本的房子裡，卜利士力正在做一個重要的實驗……他 用透鏡將太陽光聚焦來點燃容器中的氧化汞，並以蠟燭檢驗釋出的氣體，結果發現氣體不但能助燃 還能使蠟燭燃燒更旺盛。拉瓦節結合了兩人的實驗結果，基本上，他已區分出兩種大氣的主要成分， 並駁斥了根深柢固的「燃素說」，指出物質燃燒與鍛燒，皆導因於與「維生的空氣」---他命名為「氧」---作 用。將煉金術真正轉為化學---他被譽為「現代化學之父」。 十八世紀中葉，歐洲的電學家伽凡尼，提出的「動物電」的概念。他剔除外導體，輕輕地巧妙操縱剖 開的蛙腿，讓懸吊著的坐骨神經直接接觸控制腿部的肌肉。 「牠立刻踢了一下。除了動物本身，那個電 能來自哪裡？」十九世紀，法拉第將電與磁、光互相連結。在偏振實驗中，他將一個厚重光學玻璃放在 一個強力電磁鐵旁，讓垂直光波通過玻璃長邊，他發現電與磁的變化會使光束轉向。十七及十八世紀， 科學由運動學及力學，進入應用於工業中的電與磁，愛迪生和特斯拉「電流的戰爭」也就此展開。兩人 的衝突主要是發電機和電動機兩種裝置，愛迪生採取的是直流電發電機，而特斯拉則提倡交流電。然 而，直流電在輸送途中會慢慢漏掉一些，因此只要離發電機半英哩路外的任何家庭都無法獲得充足 的電力；相對地特斯拉的交流系統中則可以利用變壓器來解決這項問題。由於電壓高時漏電情形較少， 因此可以先以高壓電從發電廠傳送電力，然後在電力輸送到家之前再利用變壓器降低電壓，如此可 使民眾周遭的電壓維持在安全標準，電力也足以供應，還能將電力輸送到距離大型發電廠很遠的地 方。 達爾文在經過幾十年的研究與觀察發展出了「生物經由天擇而演化」這個觀念，天擇就是適者生存， 例如在旱災頻繁之處，只有能耐旱的個體得以生存下去，並將自己較優的基因遺傳給後代，經過好 幾代的繁衍後，只有帶有這種基因的個體才能存活下來，因此，其他不具有此基因的個體就會因為 不能適應環境而被淘汰，而生物也得以演化，這就是天擇。達爾文得到了兩個結論：一、各個物種都 可以在生物圈中找到各自的生態區位，並調整自己與環境的關係。 二、今天看似毫不相干的物種都源 自於相同的祖先。達爾文提出的想法和當時眾人普遍相信的造物主相違背，無疑的對整個科學界產生 了衝擊及改變。 今年三月，導演詹姆士卡麥隆挑戰世界紀錄，駕駛潛艇「深淵挑戰者」潛入 35,756 英尺深海；七月， 物理學家因為疑似出現的希格斯粒子蹤跡，而舉「界」歡騰；八月，歷經恐怖七分鐘之後，「好奇號」 終於抵達火星表面，準備開始在天文學界的一場冒險……。無疑地，科學堆砌在前輩的理論基礎上， 不斷地修正、推翻和改變。他們需要一雙洞悉的眼光來提出見解，一雙精巧的手來操縱實驗，一雙寬 闊的臂膀來抵抗當時守舊者的抗議、嘲諷及拒絕改變。 《別鬧了，費曼先生》提醒我們獨立思考的能力才是改變的原動力。 《毒舌頭與夢想家》使我們理解經 過無數次的競爭、好幾番的論戰，才得以結出今日科學的美好果實。 《十項最美的實驗》告訴我們人類 科學史上十個撼動人心的里程碑，帶領我們回到科學啟蒙的十七世紀，穿越電與磁喧囂的十八、十九 世紀，最後進入探索原子及太空的二十世紀。 「科學」在我們眼中曾是那麼艱澀，殊不知原來只要擁有 追求改變的勇氣，結合自己的想法及前人的智慧，人人都可以成為科學家。三本書，帶領著我們一窺 科學的藝術殿堂。
註 1 出自《別鬧了，費曼先生》