了得網科普讀物_像物理學家一樣思考

學生做實驗的智力內涵……也就是開創新領域的創意和能力……我們教得不夠深入……我個人的看法是這種事你要自己來。你之所以做實驗是因為你的哲學使你想要知道答案。生命太短，不能因為別人說一件事很重要就去做。這樣也太辛苦了。你必須自己去感覺事情……(注三) 不幸的是，大部分的物理學家都不似拉比。事實上，大多數物理學家一輩子都在做別人說是很重要的事。這就是拉比的意思。
這種情況使我們都產生一種誤解。對大部分人而言，他們口中的“科學家”事實上是“技師”。技師是受過高度訓練的人，他的職業是應用已知的技術和原理，他處理的是已知的事物。科學家則是追尋自然界真實性質的人，他處理的是未知的事物。
簡而言之，科學家是發現，而技師則是應用。然而，科學家到底是發現事物還是“創造”事物，事實上已經不再那麼清楚。有很多人認為“發現”事實上就是一種創造。如果是這樣的話，那麼科學家、詩人、畫家、作家就不是那麼截然有別了。事實上，科學家、詩人、畫家、作家可能都是一個族類。這個族類天生有一種纔能，能夠將我們視為平常的事物用一種新的方式提出，進而打破了我們的劃地自限。凡是特別表現了這種纔能的人，我們就叫他天纔。
大部分的“科學家”其實隻是技師。這是事實。
根本上新的事物他們沒有興趣。他們的視野比較狹窄。他們的精力都用在將已知事物應用出來。他們往往把鼻子埋在一棵樹的樹皮上，所以很難跟他們討論樹林。神秘的氫光譜實驗就很能說明科學家和技師的不同。
白光——譬如太陽光——照進三稜鏡裡面以後，就會發生一種*美麗的現像，那就是，從稜鏡另外一邊出來的，不足白光，而是所有彩虹的顏色：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。這是因為白光原本就是由這些色彩構成的緣故。白光是一種組成物，可是紅光就隻含有紅光，綠光隻含綠光，依此類推。三百年前，牛頓就在他的名著“光學”(Optiks)裡面論及這種現像。這一種色彩的鋪陳叫作白光譜(white li曲t spectrun)。我們若是對白光譜做光譜分析，就會現出一個完整的光譜。因為，凡是我們的眼睛看得到的色彩，白光都有(有一些我們看不到的，譬如紅外線、紫外線，白光也有)。
鈉光譜可是，並不是每一次光譜分析都會產生完整的光譜。譬如，假設我們拿化學元素鈉，使它發光，然後照到稜鏡裡面。這個時候，我們得到的就隻有一部分的光譜。
假設有一個暗室，裡面有一個物體。此時如果我們看得到這個物體，這個物體就是在發光。譬如說，如果這個物體看來是紅色的，那麼它就是在發紅光。
光，是由“激動”的物體發出來的。所謂刺激鈉，意思並不是說給它super Bowl①的入場券。刺激鈉意思是為它加一點能量。其中一個方法就是加熱。我們將激動的(白熱的)鈉放出來的光照到稜鏡或分光器裡面，這時我們得到的就不是白光全部的色彩，而是其中的一部分。就鈉而言，我們得到的是兩條細細的黃光。
我們也可以反過來將白光對著鈉氣照射，從而產生鈉光譜的反面景像。我們可以從這個反面景像看到鈉氣吸收了白光的哪些部分。白光通過鈉氣，再通過分光器以後，還是會產生全部彩虹的顏色，隻是少了白熱的鈉所發出的兩條黃光。
這兩種方式不論是哪一種，鈉光譜的形態都很明確。可以是在原本完整的光譜上隻由黑線構成，也可以是隻由色線構成而沒有其他部分。但不論是哪一種情形，形態永遠一樣。②這一個形態就是鈉元素的指紋。每一種元素發出(或吸收)的顏色都是一定的。同理，每一種元素的分光形態也是一定的，永遠不變。
氫是*簡單的元素。氫“好像”隻有兩個組成部分。其一是一個質子，帶正電；另一是一個電子，帶負電。我們隻能說“好像”；因為從來沒有人看過氫原子。如果有氫原子存在，那麼一個針尖上就有幾百萬個。氫原子這麼小是計算出來的。所謂“氫原子” ，是一種“手表內部”的思維。我們隻能說，唯有假設這種實體存在，纔能夠圓滿地解釋我們觀察到的一些現像；如若不然就很難解釋，並且無法摒除“魔鬼做的”這種解釋。這種解釋就是有人能夠“證明”。
(就是因為有這種解釋，纔促使伽利略、牛頓、笛卡兒創造了如今成為現代科學的那些學說。) 物理學家一度認為原子是這樣構成的：原子的中心是核子，恰如太陽繫的中心是太陽一樣。原子的質量*大部分都在核子，其中包含帶正電的粒子(質子) ，以及大小差不多一樣但不帶電的粒子(中子)c(各種元素裡面隻有氫核子沒有中子。)好像行星繞日一樣環繞核子的是電子。電子若與核子比較，幾乎等於沒有質量。每一個電子都帶有負電。電子的數量又與質子相等，所以正電和負電彼此抵消。因此整個原子是不帶電的。
這個用太陽繫來比擬原子的模型是盧瑟福(Emest Rutherford)在1911年創立的。可是這個模型的問題，在於電子與原子核的距離事實上比行星和太陽之間大很多。用盧瑟福的話來說，如果拿原子與原子裡面的粒子(*大部分都在核子上面)相比，那麼原子所占的空間實在太大了，環繞核子的電子相形之下，“好像大教堂裡的蒼蠅”。
這一幅熟悉的原子圖畫我們大部分人都是在學校裡學的，通常還是強迫的。不幸的是這一幅圖畫已經過時，所以你忘了算了。當今的物理學家如何設想原子我們以後再討論。此地要說的是，這個行星模型如今雖然已經過時，可是卻是因為有這個模型作背景，我們纔解決了一個*難的問題。以下我們就說明這件事。
氫是*簡單的元素，可是氫光譜的光線就有一百條以上！其他元素當然就*多了。我們若將氫氣光照到分光器裡面，我們將得到依一定形態排列的一百多條色線。①問題在於：“氫原子這麼簡單的東西，隻有一個質子與一個電子兩個組件，為什麼竟然產生這麼復雜的光譜？”P9-11

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