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科技大歷史中的小故事

Fa69ad98c55c859259ac3df21698f5fc?s=47 陳鍾誠
December 23, 2019

 科技大歷史中的小故事

程式人十分鐘系列

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陳鍾誠

December 23, 2019
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  1. 科技大歷史中的小故事 陳鍾誠 2019 年 12 月 23 日 程式人十分鐘系列 程式人十分鐘系列

    本文衍生自維基百科
  2. 我喜歡歷史

  3. 也討厭歷史

  4. 我討厭的歷史 • 是教科書裡那些 – 要我們硬背下來的歷史!

  5. 喜歡的歷史 • 是訴說幾千年來人類社會 大大小小的有趣故事

  6. 我特別喜歡科學史 • 也喜歡《金觀濤、黃仁宇》 等人寫的大歷史

  7. 而且我比較喜歡看 • 西洋的歷史 ...

  8. 現在 • 就讓我來講講 –《西洋大歷史》 好了!

  9. 曆法篇

  10. 話說 • 古代的埃及,尼羅河會固定氾濫 https://102clps60509.weebly.com/236123264527827277102865131680.html

  11. 古代的埃及人 • 觀察到《當天狼星與太陽同時在 地平線上升起》的《天狼星偕日 升》現象之後,尼羅河的洪水就 會犯濫。

  12. 於是 • 埃及人在公元前四千年就制 定了《太陽曆》 • 《天狼星偕日升》那天被設定為 《太陽曆》的第一天! https://kknews.cc/history/e3ej4bq.html

  13. 但是這個埃及版太陽曆 • 並不那麼準確 –每隔 120 年就會慢上一個月 –1461 年之後,就會慢上一年 以至於又變準了!

  14. 這個誤差相當大、於是 • 埃及法老托勒密三世 在公元前 238 年規定 每四年必須增加一天 這也就是所謂的閏年

  15. 公元前 59 年 • 儒略、凱薩被羅馬選為執政官 • 這就是赫赫有名的凱薩大帝

  16. 那時的羅馬曆法 • 相對埃及落後很多 ... • 於是凱薩聘請埃及天文學家 索尼西斯制定了一套儒略曆 https://kknews.cc/history/e3ej4bq.html

  17. 這個曆法 • 一年有 365 天,每 4 年有一個閏年 • 奇數月有 31

    天,偶數月有 30 天 • 但 2 月只有 29 天 ( 閏年時 30 天 )
  18. 但是 • 歷史總是離不開政治 ... 政治總是喜歡比大小 ...

  19. 曆法也是 • ...

  20. 凱薩的外甥 - 屋大維 • 統治時覺得自己出生的 8 月不能小 … • 於是硬從

    2 月抽了一天放到 8 月 • 並將 9 月改為小月,之後小大照輪 ...
  21. 於是我們的曆法 • 就成了現在這種不倫不類的奇怪形狀 ... • 而且 8 月被稱為 Augustus 奧古斯都

    ( 這是屋大維的稱號 )
  22. 但是這份曆法 • 用了將近兩千年後,還是不夠準了

  23. 於是在 1582 年 • 羅馬教皇格里高利 13 世規定 –百年不閏,但四百年要閏

  24. 於是我們現代的曆法 • 至此就完全確立了!

  25. 以上 • 是從《曆法》的角度 所介紹的世界大歷史!

  26. 接著 • 讓我們改從《數學的角度》看歷史

  27. 數學篇

  28. 很多人學西洋史的時候 • 都會從《古希臘》開始談起!

  29. 問題是 • 世界這麼大,為何《西洋文明》 非得從《希臘》開始談呢?

  30. 關於這個問題 • 你得從西洋人的角度來看!

  31. 所謂的西洋人 • 其實是指《歐洲》人,與十五世 紀《大航海時代》後移居世界各 地的那些人!

  32. 這些歐洲人 • 經過《文藝復興》之後,開 始發展出《近代科學》,並 完成了《工業革命》!

  33. 文藝復興和工業革命 • 讓歐洲人成為主宰全世界的 強權!

  34. 並且 • 將《歐洲文明》放射到全世 界各地!

  35. 其他的地區 • 全都被捲入這一場史無前例 的變化當中!

  36. 舉例而言 • 我們都知道中國經過《鴉片 戰爭、八國聯軍》等等歷史

  37. 而台灣 • 也曾經被荷蘭和西班牙人統治 • 後來還在 1895 年甲午戰爭後從 清朝割讓給日本!

  38. 事實上 • 日本也經歷過西洋文明的入侵!

  39. 1853 年美國海軍准將馬修 · 培理 • 進入日本,並於次年簽定《神奈川條約》 強迫幕府開港 • 這個事件最後導致《幕府無法持續統治日 本》,最後在《薩長土肥》四藩強逼下

    《大政奉還》給《明治天皇》的結果。
  40. 而東南亞 • 則因為香料、橡膠等等資 源,早就是歐洲各國的必爭 之地。

  41. 這一切事件 • 都和《歐洲的強勢崛起》有 密切的關係!

  42. 問題是 • 歐洲為何強勢崛起呢?

  43. 這個問題 • 一個簡單的看法是,他們發展出 了《強大的科學與工業》

  44. 但是為何 • 歐洲人能發展出強大的科學 與工業呢?

  45. 關於這點 • 如果從歐洲人的角度而言 • 得追溯到希臘時代!

  46. 為何科學工業和希臘有關呢?

  47. 這個微妙的關聯性 • 關鍵在數學!

  48. 而歐洲數學的起源 • 正是希臘時代

  49. 希臘時代的數學 • 最輝煌的就是《幾何學》!

  50. 而希臘幾何學的集大成之作 • 就是《歐幾里得》所留下的 《幾何原本》!

  51. 當初光緒百日維新時 • 很多人還在想 《中學為體、西學為用》!

  52. 但是只學製造船艦大砲 • 卻沒有學背後的理論 • 結果是一仗輸給日本!

  53. 當然 • 甲午戰爭清朝輸給日本的原因 • 很難歸咎單一因素!

  54. 但是數學與科學 • 絕對是歐洲文明的精華!

  55. 所以 • 我們從國中開始就會學《幾何學》 • 而且是從《歐氏幾何》開始學起!

  56. 問題是 • 難道還有其他的《幾何學》嗎?

  57. 答案當然是有的

  58. 幾何學大致可以分為 • 歐氏幾何 • 解析幾何 • 非歐幾何

  59. 那些只能用 • 直尺、圓規、三角板 作圖的幾何學,就是 希臘時代發展出來的 《歐氏幾何》!

  60. 而那些 • 可以用《座標》描述的幾何 學,則稱為《解析幾何》 • 這是從 1637 《笛卡兒》時代 開始發展的,因此那些座標也 稱為《笛卡兒》座標系統

  61. 而非歐幾何 • 則是從拿掉《歐氏幾何》五 條公設中的《平行公設》後 所發展出來的!

  62. 歐洲文明 • 從希臘時代到文藝復興 • 中間斷了長達一千五百年的 時間。

  63. 這一千五百年 • 主要是《羅馬時代》與《基 督教》時代!

  64. 直到歐洲文明 • 結合《大航海時代、新教改革、文藝復 興、啟蒙運動》等等事件,逐漸開始發 展出《工業革命》之後 • 產生了強大的力量,影響遍及全球!

  65. 於是其他的國家 • 也開始引入《歐洲的那些文化與制度》 • 甚至引進了《學校教育制度》,試圖讓 國力能趕上歐洲的水準!

  66. 所以 • 我們現在和歐洲人一樣 • 都要學《幾何》!

  67. 只是我們很少會說 • 我們國中學的是《歐氏幾何》

  68. 而且我們也通常不會 • 直接去念《幾何原本》!

  69. 我們只是 • 不斷地想學會歐洲那一套 • 所以把這些知識,硬塞入學 生的腦袋裡!

  70. 以為這樣 • 就能夠學會《歐洲人的科學 與技術》,發展出和他們一 樣強大的工業了!

  71. 但是這種學法 • 常常只是摧毀了學生對數學 的興趣而已!

  72. 對於中學生 • 其實我強烈建議 應該多閱讀科學史與數學史

  73. 就像我在這篇中提到的那樣 http://www.slideshare.net/ccckmit/ss-

  74. 透過科學史 • 我們才能理解西洋文化發展的背景 • 還有歐洲文明的思維邏輯!

  75. 也才能理解 • 從希臘銜接文藝復興與工業 革命的那些關鍵!

  76. 除此之外 • 我強烈建議中學生們 • 閱讀一下《幾何原本》!

  77. 為甚麼要讀《幾何原本》呢?

  78. 《幾何原本》 • 裡面有哪些是中學幾何沒講 到的呢?

  79. 當然是有的 • 而且絕對是精華中的精華!

  80. 其中最精華的部分 • 就是《公理系統》!

  81. 幾何原本 • 是第一本從《公理系統》出發, 透過嚴格的邏輯推論,推導出 《豐富幾何定理》的《聖經》。

  82. 而且《幾何原本》 • 比《耶穌》還早降臨這個世界

  83. 《幾何原本》這本書 • 在西洋出版領域,是印行量 僅次於《聖經》的一本書!

  84. 而《幾何原本》的重要性 • 則是非常清楚的闡釋了 透過《公理系統》推導出《完整 數學體系》的一本《經典》!

  85. 現在、就讓我們來看看 • 幾何原本的內容吧!

  86. 您可以看到 • 幾何原本裡有很多圖形

  87. 還有證明

  88. 當然、原稿我們看不懂

  89. 我手上的幾何原本是這版 https://book.douban.com/subject/26181193/

  90. 這個版本有 631 頁 • 我當然沒有看完! 只是偶爾翻翻欣賞而已!

  91. 但是我有另一本書 • 這本用不到 100 頁 的篇幅,講完了幾 何原本的重點。

  92. 現在、就讓我闡述一下 • 到底《幾何原本》裡的幾何 學,和我們中學的幾何學有 何不同?

  93. 以下是幾何原本各卷的內容

  94. 首先、讓我們看看 • 幾何原本的公理系統

  95. 幾何原本 • 用 23 個定義、五個公設與五 個公理,構成了所有證明的 基礎。

  96. 其中的五條公設如下 註:公設的英文是 postulates (axioms)

  97. 而五條公理如下 註:幾何原本裡的公理,其實應該稱為《一般概念》 (common notions) ,前面的公設才是幾何公理。

  98. 幾何原本的 23 個定義如下 1. 點:點不可以再分割成部分 2. 線:線是無寬度的長度 3. 線的兩端是點 4.

    直線:直線是沿著一定方向與其相反 方向的無限平舖 5. 面:面只有長度和寬度 6. 一個面的邊是線 7. 平面:平面是直線自身的均勻分布 8. 平面角:平面角是兩條線在一個平面 內相交所形成的傾斜度。 9. 直線角:含有角的兩條線成一直線 時,其角稱為直線角 ( 現代稱為平角 ) 10. 直角與垂線:一條直線與另一條直 線相交所形成的兩鄰角相等,兩角皆稱 為直角。 11. 鈍角:大於直角的角 12. 銳角:小於直角的角 13. 邊界:邊界是物體的邊緣 14. 圖形:由一個邊界或幾個邊界所圍成的。 15. 圓:由一條線包圍著的平面圖形,其內有一點與這條線上任一點所連 成的線段都相等。 16. 上述圓內的那點稱為圓心。 17. 直徑是穿過圓心,端點在圓上的任意線段,該線段將圓分成兩等份。 18. 半圓:是直徑與被它切的圓弧圍成的圖形。半圓的圓心與原圓心相 同。 19. 直線圖形是由線段首尾順次相接圍成的。三角形是由三條線段圍成 的。四邊形是由四條線段圍成的。多邊形是由四條以上的線段圍成的。 20. 三角形中,三條邊相等的稱為等邊三角形。兩條邊相等的稱為等腰三 角形。三個角都為銳角的稱為銳角三角形。 21. 三角形中,有一個角為直角者是直角三角形,有一個角是鈍角的稱為 鈍角三角形。 22. 四邊形中,四條邊相等並且四個角為直角的稱為正方形,四角為直 角,但邊不完全相等的為長方形 ( 矩形 ) 。兩邊相等,角不是直角的為菱 形。兩組對邊,兩組隊角分別相等的為平行四邊形。一組對邊平行,另一 組對邊不平行的稱為梯形。 23. 平行直線:在同一平面內向兩端無限延長不能相交的直線。
  99. 寫完這 23 定義、五條公理與公設之後 • 《幾何原本》就開始證明一個又一個的命題了。 ( 證明為正確命題就是我們所稱的定理 )

  100. 為了避免重新畫圖 • 以及忠於原著,以下圖形均來自 • 上述版本為希臘文與英文對照版。 網址: http://farside.ph.utexas.edu/Books/Euclid/Elements.pdf

  101. 命題 1.1 已知一線段可作一等邊三角形 • 這個證明用 到定義 15 與 公理 1

  102. 命題 1.2 • 從一個給定的 點可以引一條 線段等於已知 的線段。 • 這個證明用到 前面的命題

    1.1
  103. 然後就 • 一個接著一個的證明 • 每個證明都只能使用 – 定義、公理或公設 – 或前面已經證明完畢的定理 •

    這樣就會有很強的系統性
  104. 而且 • 不會有循環論證的問題!

  105. 甚麼是循環論證?

  106. 所謂的循環論證 • 就是用 A 來證明 B • 然後又用 B 來證明

    A
  107. 這種循環證法當然是不可靠的!

  108. 幾何原本當然不會有循環論證 • 否則就不夠經典了!

  109. 在第 1 卷末尾的命題 I.47 • 歐幾里得證明了畢氏定理

  110. 就這樣、幾何原本 • 在第一卷中證明了 48 個命題 ( 基礎 ) • 在第二卷中證明了

    14 個命題 ( 幾何與代數 ) • 在第三卷中證明了 37 個命題 ( 圓與角 ) • 在第四卷中證明了 16 個命題 ( 圓與正多邊形 ) • 在第五卷中證明了 25 個命題 ( 比例 ) • 在第六卷中證明了 33 個命題 ( 相似 )
  111. 但幾何原本總共有 13 卷

  112. 其中 • 第 1-6 卷為平面幾何 • 第 7-9 卷為數論 •

    第 10 卷為無理數 • 第 11-13 卷為立體幾何
  113. 歐幾里得透過 • 定義、公理、公設的系統化方法 • 總結了《希臘時代》數學家們的成 果,將數學打造成一個《具有堅實 基礎》的《系統性學問》。

  114. 這就是 • 《幾何原本》的貢獻!

  115. 讀了幾何原本 • 還有一些科學史的書籍之後

  116. 解答了我很多的疑問

  117. 舉例而言

  118. 當我解證明題的時候 • 常常被老師打叉叉 ...

  119. 我心裡不免疑問 • 為甚麼老師和課本的證明就是對的 • 但我的證明就是錯的!

  120. 從小學到大學 • 從來沒有一個老師教我《數學公理 系統》還有的甚麼是《嚴格證明》 的那些事情!

  121. 於是每次的證明 • 就像是作文比賽一般!

  122. 這樣的數學訓練 • 我想是非常糟糕的!

  123. 但是為了要在 50 分鐘內 • 寫完 20 道考題!

  124. 又有誰會去在意 • 要從公理系統出發的這件事情!

  125. 但是缺了公理系統 • 整個數學的大廈,就彷彿是 建築在沙地一般的不可靠!

  126. 學習歐氏幾何 • 最重要的事情,我想就是理解數學 從《公理系統》出發,可以成為一 門非常嚴格學問的這件事情!

  127. 透過像《幾何原本》這樣的作品 • 人們就可以領會《數學的優美》

  128. 而欣賞這樣的優美性 • 我想才是《數學教育》最重 要的事情!

  129. 雖然並非 • 每個人都會想當數學家或科學家!

  130. 但是透過學習 • 領略各種學問的美麗之處

  131. 我想是不會太難的!

  132. 如果 • 在《考試》和《欣賞學問之美》 兩者之間 • 現在我想我會選擇後者! • 可惜當年的我沒辦法體會到這些!

  133. 這些數學 • 看起來並沒有甚麼用!

  134. 但是如果 • 我們把數學從科學當中抽掉

  135. 那麼 • 我們將不會有《牛頓定律、 微積分、馬克士威方程組》 等等物理領域的數學內容。

  136. 這樣的話 • 抽掉數學的科學,究竟會剩 下些甚麼東西呢?

  137. 而這種抽掉數學的科學 • 是否足以支持現代社會,讓我們 能發展出同樣水準的技術呢?

  138. 如果西洋的文化 • 像中國一樣注重實用 而不去注重發展數學的話

  139. 那麼歐洲文明 • 還能發展到像今天這個地步嗎?

  140. 古希臘篇

  141. 西方的科學起源 • 通常都會追溯到兩千多年前的希臘時代

  142. 不管是 • 物理、化學、醫學、生物 學、還是數學 • 通常都會和希臘三哲人有關

  143. 這希臘三哲人 • 感覺上根本不像人

  144. 比較像是神

  145. 哪有那麼多東西 • 通通都起源自這三個人!

  146. 難道其他人都是智障嗎?

  147. 不過 • 你知道希臘三哲人

  148. 也就是 • 蘇格拉底 • 柏拉圖 • 亞里斯多德

  149. 他們是怎麼死的嗎?

  150. 首先來看看老大 • 也就是蘇格拉底 希臘文: Σωκρ τη ά ς 拉丁文: Socrates

    西元前 470 年-前 399 年
  151. 蘇格拉底的一生 • 開始於伯里克利統治的雅典黃金時期 結束於雅典的衰落時期 • 由於老婆太兇,所以她每天都到市政廣 場和人家討論各種學問。

  152. 蘇格拉底最厲害的是 • 不管你主張甚麼 • 他都可以用問答的方式,讓你導出自相 矛盾的結果 • 於是你只好承認自己的主張是錯的。

  153. 所以、後來柏拉圖 • 在對話錄裡紀錄蘇格拉底的對話 • 最後對手都會感到非常困惑

  154. 後來、當希臘的雅典 • 因《伯羅奔尼撒戰爭》失敗, 政治人物試圖卸責的時候 • 他們開始把責任歸咎於蘇格拉底

  155. 在《伯羅奔尼撒》戰敗之後 • 海軍的將領被起訴,蘇格拉底擔任主審官,儘管 遭遇強大的民意壓力,他仍堅持依據法令審判, 力排眾議反對處死海軍將領。 • 結果是、蘇格拉底被換掉了,主審官換人做!

  156. 後來、雅典的政客們說 • 伯羅奔尼撒戰敗是《戰神雅典娜》 對雅典市民不敬神的懲罰!

  157. 而蘇格拉底 • 他的那些思想腐蝕了青年人的心 • 是導致雅典遭神懲罰的重要原因

  158. 蘇格拉底被五百人會議判處死刑 • 他的學生們已經準備好賄賂監獄守衛讓 他逃離雅典,但卻遭他拒絕。因為他認 為必須遵守城邦的法律 • 最後他飲下毒堇汁死亡,死時相當平 靜。

  159. 下圖是 1787 年雅克所繪製的蘇格拉底之死

  160. 以上就是 • 蘇格拉底的故事!

  161. 聽完這個故事 • 對於身在今日台灣的我們來說 • 可以說是一點都不意外!

  162. 因為我們完全可以體會 • 無恥的政客到底可以有多無恥!

  163. 而蘇格拉底的學生 • 《柏拉圖》雖然沒 有那麼悲慘,但是 也不惶多讓!

  164. 蘇格拉底死後 • 柏拉圖對當時的政治徹底絕望,於是開 始遊遍義大利半島、西西里島、埃及、 昔蘭尼加等地以尋求知識。

  165. 在《西西里島》的時候 • 柏拉圖曾經勸說國王改革政治 • 結果國王大怒,《柏拉圖》被賣 為奴隸。

  166. 柏拉圖四十歲時回到了雅典 • 並在城外西北角創立了柏拉圖學院,這 是西方文明最早的有完整組織的高等學 府之一,可以說是大學的前身。

  167. 柏拉圖的著名學生 • 也就是發明三段式論的 那個《亞里斯多德》。 • 後來也是悲劇收場,而 且同樣和政治有關!

  168. 亞里斯多德曾經擔任 • 馬其頓《亞歷山大大帝》的老師,結果在西元 323 年大帝去世之後,雅典人乘機起來反抗馬其 頓的統治。 • 雅典人再次控告《亞里斯多德》褻瀆神明,結果 他逃離雅典,但是第二年就死了。

  169. 然後、那個據說從浴缸裡跳起來 • 想到如何分辨真假皇冠的阿基米德。 • 同樣也是下場悲慘!

  170. 西元前 214 年 • 羅馬人發動了對《敘拉 古》的戰爭。 • 《阿基米德》用自己全 部的智慧來對抗羅馬 人。

  171. 在反抗羅馬人的戰爭中 • 阿基米德發明了《投石機》還有 《聚光鏡》,用科學來打羅馬人!

  172. 羅馬人被打得膽戰心驚 • 於是稱《阿基米德》為 《幾何妖怪》!

  173. 就這樣 • 阿基米德在《敘拉古國》撐了三年! • 最後糧食耗盡,而且還有奸細出賣,羅 馬人終於攻入城內。

  174. 當羅馬士兵闖入阿基米德家時 • 他正在專心研究地上沙盤的 一個幾何問題!

  175. 他對羅馬士兵大叫 • 滾開、別踩壞了我的圓!

  176. 羅馬士兵大怒 • 一刀砍下了《阿基米德》的頭!

  177. 但是後來 • 羅馬統帥因為尊重阿基米德的人品 和智慧 • 所以為他修了一座墓園,並按照他 的遺願,在墓上雕刻了幾何圖形!

  178. 在亞里斯多德時代 • 所建立起來的《亞歷山大》圖書 館,珍藏了七十多萬卷書 • 後來羅馬的《凱薩》入城後縱火燒 了這些書!

  179. 希臘文明 • 因此而付之一炬!

  180. 還好 • 身在阿拉伯的穆斯林們 • 在穆罕默德創建了《伊斯蘭國》之 後,保留了很多希臘時代的典籍。

  181. 這些典籍 • 在文藝復興時期,又從阿拉伯人 手上,傳回到歐洲,讓希臘文明 得以成為歐洲文藝復興的重要基 礎!

  182. 接著 • 讓我們從《宗教與教育制度》 的角度,看看世界的歷史!

  183. 宗教與教育篇

  184. 現代世界的樣貌 • 大至奠基於歐洲

  185. 這是因為 • 源自於歐洲的工業革命 透過航海技術與殖民 擴散到了全世界 ...

  186. 但是 • 工業革命為何起源於歐洲呢?

  187. 關於這個問題 • 還是得回到歐洲的歷史去看

  188. 羅馬 • 從公元前 509 年的共和時代開始 • 到公元前 27 年的帝國創建時代 •

    286 年被戴克里先分為東西兩部份 • 西羅馬於 476 年滅亡,但東羅馬直 到 1453 年才被鄂圖曼帝國攻陷滅亡
  189. 在羅馬帝國時期 • 原本基督教是被迫害的宗教 • 但是在君士坦丁發布《米蘭飭令》 之後,卻開始以基督教中的天主教 為國教。

  190. 羅馬衰微後的幾百年時期 • 天主教遂成為凌駕國王的歐 洲權力中心!

  191. 於是 • 在歐洲逐漸發展的過程中 教會常常成為重要角色

  192. 教會的角色 • 有時是正面的 • 有時是負面的

  193. 舉例而言 • 教會為了賺錢大賣贖罪券 • 於是引發了馬丁路德的反省

  194. 終於在 1517 年 • 馬丁路德貼出了 95 條論綱 • 直批教會販賣贖罪券是斂財 •

    教皇無權決定誰能獲得救贖
  195. 於是 • 宗教改革開始了 ...

  196. 宗教改革反對天主教 • 新一代的教派被統稱為新教 – 包含路德教派、克爾文教派 ... • 新教提出命定論 – 認為教會無權決定誰會得到救贖

    – 無法透過買贖罪券得到上帝救贖
  197. 新教認為 • 每個人都能透過聖經直接與 上帝溝通 • 不需要經過中間的代理人

  198. 當馬丁路德貼出論綱之後 • 自然會被教會視為眼中釘 甚至會有生命危險 ...

  199. 所以 • 馬丁路德自然會離開教會的 管轄之地 • 盡量到相信新教的安全之處

  200. 1524 年 • 馬丁路德提出一套論述 • 認為市政當局應為青年建立學校, 「教授年幼兒童」, 強迫父母將孩子送進學校 https://read01.com/zh-tw/BLyELM.html#.Wew4zVuCxkh

  201. 也就在那一年 • 神聖羅馬帝國統治的德國南部,發生了 農民起義的戰爭

  202. 這些戰爭 • 或多或少都和宗教改革有關 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BE%B7%E5%9C%8B%E5%AE %97%E6%95%99%E6%94%B9%E9%9D%A9

  203. 後來 • 那些與教皇對抗的勢力,有些開始 真正施行《馬丁路德的教育主張》

  204. 也就是 • 強迫性義務教育 ...

  205. 因為這樣 • 就可以讓老百姓從小接受《新教》的教 育,為《新教》培養《儲備幹部》 ,未來不容易被天主教吸收或影響

  206. 而且 • 可以打破當時《天主教》壟斷 《教育機構》與《教育權利》的 狀況

  207. 可以說是 • 一舉兩得阿!

  208. 1619 年 • 新教地區的《魏瑪公國》首先頒布 《魏瑪學校章程》 • 強制規定兒童必須 《學習教義的閱讀和寫作》 https://read01.com/zh-tw/BLyELM.html#.Wew4zVuCxkh

  209. 魏瑪公國 • 於是成為全世界第一個實施 《義務教育》的國家!

  210. 接著在 1642 年 • 《哥達》的《埃納斯特》公爵 • 學習了魏瑪公國的義務教育作法,並且 發布了《學校指南》 ...

  211. 《學校指南》規定 • 所有兒童《必須學完規定的知識》 並《經當局審查合格》,方得離校

  212. 妳妹卡好 • 這個義務教育也太強大了!

  213. 更厲害的是 • 如果有人膽敢不去上學 • 那麼會有罰款 …

  214. 罰款的方式如下 • 第一次缺席時,每缺課一節,罰家長 1 便 士,依次遞增,至每節課罰金 6 便士為最 高額。

  215. 但是不管如何 • 埃納斯特公爵很有魄力地蓋了二十幾所 學校,而且真的把小孩都抓來上學,讓 他們沒辦法被爸媽抓去種田 ...

  216. 結果經過三十多年 • 哥達地區的人們,果然識字 率提高到不可思議的水準 ..

  217. 於是有人說 • 埃納斯特公爵治下的農夫 比其他地方貴族所受的教育好得多

  218. 《學校指南》規定 • 《低年級》要學聖經中的詩歌、主禱文和新教文章 • 《中年級》要背熟馬丁 · 路德的《教義問答》,學 《寫字與加減乘除》 • 《高年級》可以學自然科學,像是觀察動物解剖與植物

    培養之類的學問 https://read01.com/zh-tw/BLyELM.html#.Wew4zVuCxkh
  219. 然後又過了快八十年 • 腓特烈 · 威廉一世於 1717 年頒布法令 • 強迫全國實施小學義務教育,並由政府 提供教育經費與土地等資源。

  220. 結果 • 腓特烈 · 威廉一世 總共創立了一千八百所學校

  221. 雖然以現代的角度而言 • 學習不見得很成功

  222. 但是《威廉一世》卻留下了 • 至少在表面上是如此的: 一群被訓練得服從政府、敬畏上 帝、勤奮和節儉的人民

  223. 這突然讓我想到 • 本校前校長的那段話 ...

  224. 那段話是 • 再窮也不能窮教育, 再苦也不能苦孩子

  225. 重點是訓練之後 • 國王會得到 一群服從政府、敬畏上帝、勤奮和 節儉的人民

  226. 威廉一世的後繼者 • 腓特烈大帝( 1740-1786 年在位 ) 因此得到了那一群 服從政府、敬畏上帝、勤奮和節儉 的人民

  227. 腓特烈大帝接著繼續發揚光大 • 頒布了《普通學校規章》(共 26 條) • 強迫兒童從五歲就要入學 • 並且統一了教科書,教學時間與內容 •

    規定了監督學費,學校經費來源及使 用,教師管理等辦法
  228. 接著在 1787 年 • 普魯士設立「中央管理委員會」,代替 原來的宗教法庭,開始管理和領導普魯 士王國所有學校。 • 正式從《羅馬教皇手上接管了教育的權 利》!

  229. 並且在 1794 年的《普魯士民法典》規定 • 凡是普通學校與大學,都必須是國家機構 • 只有得到國家認可和批准,才能開辦學校 • 所有公立學校和教育機構都應該接受國家 的監管,隨時接受其考核和檢查

  230. 於是 • 普魯士政府正式從教會手上拿下 了教育權 • 讓上帝的歸上帝,政治的歸政治

  231. 而人民呢? • 你們可以信仰上帝,但必須是: 服從政府、敬畏上帝、勤奮和節儉 的人民

  232. 所以,從小學開始 • 你就會常常看到這種情況! 喬治 · 伊曼紐爾 · 歐佩茲( 1775-1841 年)繪

  233. 雖然 • 普魯士的人民已經成功被教育成 《服從政府、敬畏上帝、勤奮和節儉》 的好人民了!

  234. 但問題是 • 這仍然沒有甚麼用 …

  235. 因為

  236. 拿破崙來了

  237. 1806 年耶拿戰役中 • 腓特烈 · 威廉三世帶領的軍隊 • 被拿破崙的法軍擊敗 ...

  238. 戰後簽訂了《提爾西特條約》 • 普魯士損失了一半領土 • 國界內人口從 1000 萬人降低到 500 萬人以下

  239. 於是普魯士痛定思痛 • 在國王《威廉三世》、將軍《格哈德 · 沙 恩霍斯特》與哲學家《費希特》的帶領下 • 決定將希望投注在《教育改革》上 ...

  240. 腓特烈 · 威廉三世說 • 這個國家必須用它精神上的力量來 彌補它物質上的損失。正是由於窮 困,所以要辦教育。我還從未聽說 過一個國家是因為辦教育而辦窮了 的,辦亡國了的。教育不僅不會使 國家貧窮,恰恰相反,教育是擺脫

    貧困的最好手段!
  241. 將軍《沙恩霍斯特》說 • 普魯士要想取得軍事和政治組織結構上 的世界領先地位,就必須首先要在教育 與科學的世界中取得領先地位

  242. 哲學家《費希特》說 • 從現在起到二十五年後,社會上就不 會再有窮苦無告的人,也不會再有流 氓和犯罪分子了。國家也無須再支出 大量經費去建立獨立的軍隊了;因為 所有人民都是為保衛祖國而生,為保 衛祖國而學;國家有了這樣人民武裝 力量,就將無敵於世界

  243. 於是 • 人民受到了自宗教改革以來從未經受過 的震動,義務教育成為拯救國家於異族 統治,無敵於世界的利器。

  244. 接著 • 世界教育史上的一個重要人物出場了 ...

  245. 那個人就是

  246. 1806 年秋天 《洪堡》寫信給當時普魯士的外交部長說: • 我從未追求功名,始終對我居住的、我 所熱愛的國家滿足,從沒有希望達到別 的地位。但是現在我對在這裡無所作為 和不能為受威脅的祖國盡力而感到慚 愧。

  247. 1809 年 • 馮 · 斯坦將「文化和公共教育」 改革的任務交給《洪堡》

  248. 結果 • 《洪堡》於一年多的時間內建立起 一整套教育制度 • 奠定了普魯士未來一個世紀教育發 展的基礎

  249. 洪堡規劃了三層級的學校制度 • 也就是現代的《小學、中學、大學》制 度。

  250. 在小學部分 • 洪堡推行《裴斯泰洛齊》的教學方法 • 使「孩子在受教育的時候始終完全理解 他正在聽到的、說的、做的事情為什麼 是這樣的而不是別樣的」

  251. 《裴斯泰洛齊》的方法比較人性化 • 原本的教育是機械式的背誦,然後用體 罰的方式逼學生學習 • 但《裴斯泰洛齊》的方法則是透過教師 和孩子們談話,提問題,解釋和重複來 學習。

  252. 而大學部分 • 則在洪堡強調《研究教學合一》與《自 由研究》的精神下實施,

  253. 洪堡認為大學兼有雙重任務 • 一是對科學的探求 • 一是對道德的修養

  254. 根據純科學的要求 • 大學的基本組織原則有二:寂寞和自由。 • 寂寞意味著不為政治、經濟社會利益所左 右,與之保持距離,強調大學在管理和學 術上的民主性。

  255. 嗚呼 • 洪堡先生真是先知阿! • 難怪我如此的寂寞卻又如此的自由 …

  256. 因為 • 只有當你不要錢的時候才能擁有自 由阿! • 拿了教育部國科會給的錢,就會喪 失這份自由了 ...

  257. 然後 • 威廉 · 馮 · 洪堡和他的弟弟 亞歷山大 · 馮

    · 洪堡 • 創立了位於柏林的《洪堡大學》 (Humboldt-Universität zu Berlin)
  258. 這種寂寞而自由的精神 • 讓德國的大學能在很多政治之手試 圖深入的情況下,經常還能保持客 觀獨立的科學態度

  259. 但是在某些時期 • 像是希特勒主政時期 • 這樣的精神還是會被政治入侵的

  260. 讓我們將焦點 • 再度轉回小學 …

  261. 1816 年 • 普魯士共有 20345 所小學, 配備教師 21766 人,學齡兒 童入學率為

    60%
  262. 1846 年 • 普魯士各類小學達到 24044 所,教師增至 27770 人 • 1848

    年的入學率達到 82% 。
  263. 後來在 1871 年 • 威廉一世國王任內 –鐵血宰相俾斯麥主政 –教育制度也確立下來了!

  264. 當時實施的德國學制如下 • 初等學校 ( 小學 ) 分初、高兩級 • 每級 4

    年,兒童 6 歲入學, 14 歲結業 • 此為強迫實施的義務教育。
  265. 1872 年的 《普通初等學校和師資培訓學院管理規章》 • 教學內容涵蓋歷史、地理、自然科學、德文名 著、民族詩人主要詩篇,外語選修課(一般都是 法文)、繪畫、歌詠、體操、縫紉、家庭工藝 等,數學課不僅講授小學、分數,對數、二次方 程,平面幾何和立體幾何也包含在內。 https://read01.com/zh-tw/BLyELM.html#.Wew4zVuCxkh

  266. 中學和大學則非義務教育 • 1900 年左右仍然只有 6%-7% 的學生 升入中學學習 • 進入大學學習者更少。

  267. 後來 • 法國和英國也學習了德國的這套教育體制

  268. 法國方面 • 1832 年基佐成為法國公共教育部長後,就曾派遣庫森去 普魯士學習當時全歐洲最優秀的教育體制 • 但直到 1881 年 6

    月,法國教育部長費里制定《費里法 案》,規定國民教育義務性、免費和世俗化原則,兒童 的義務教育年限( 6-13 歲),小學的教學科目 , 這才奠 定了法國現代初等教育制度的基礎。
  269. 英國則於 1870 年維多利亞女皇時期 • 國會於通過《初等教育法》,對 5-12 歲的兒童 實施強迫的初等教育。 • 於是英國才開始有了公立學校。

  270. 然後日本在 1860 的明治維新時期 • 吸收了《德英美法》等國的教育制 度,並開始實施類似的體制。

  271. 明治維新時期的日本 • 將全國劃分為 8 個大學區,各設 1 所大學,大學 區下設 32 個中學區,各有

    1 間中學,中學區下 設 210 個小學區,每個小學區設 8 所小學。總計 全國有 8 所公立大學, 245 所中學, 53,760 所小 學。教育機關頒布「教育敕語」,灌輸孝道、忠 君愛國等思想。
  272. 接著是 1895 年 • 甲午戰敗的中國 將台灣割讓給日本 ...

  273. 然後

  274. 賽德克族《莫那魯道》的爸爸 • 就被日本人殺死了 …

  275. 於是莫那只好一直喝酒

  276. 而那個不大不小的巴萬 • 才會上了日本學校 …

  277. 而我那 1934 年出生的爸爸 • 也才會念日本書直到小學四年級, 然後開始了 66 年漫長的修理皮鞋生 涯 ....

  278. 1949 年國民政府逃到台灣後 • 應該也和普魯士君主一樣發現了 《教育的好處》 ...

  279. 所以在 1969 年出生的我 • 以為《辛亥革命》推翻滿清的是同盟會 • 先總統蔣公是人類救星和世界偉人 • 蔣公以德報怨原諒日本人真偉大 •

    台灣一定要消滅萬惡共匪反攻大陸 • ...
  280. 以上 • 就是有關《教育的大歷史》

  281. 接著 • 讓我們看看有關《科學的大歷史》

  282. 科學篇

  283. 大家都知道 • 西洋文明在希臘之後,沉寂了很久 • 直到 15 世紀的文藝復興,才重新恢 復了活力

  284. 這段沉寂的時間 • 一開始是羅馬主政 • 後來則是由教會主導

  285. 所以這段時期的歐洲 • 被稱為黑暗時代 ...

  286. 直到文藝復興 • 黑暗時代才算結束 ...

  287. 文藝復興的起點 • 是義大利的佛羅倫斯 • 這裡孕育了《文藝復興三傑》

  288. 哪三傑? • 達文西 、 米開朗基羅 、 拉斐爾

  289. 但是、很多人不知道 • 為何這些《藝術大師》會同時出現 在文藝復興時期的佛羅倫斯呢?

  290. 其實 • 一切都和錢有關!

  291. 而這些錢 • 都來自於一個神祕的家族

  292. 這個家族 • 曾經誕生兩位國王,三位主教 • 並且創造了今日的《銀行體系》

  293. 到底是甚麼家族這麼厲害?

  294. 答案就是 – 梅蒂奇 (Medici) 家族

  295. 更厲害的是 • 近代科學的能源火種,就出現在梅蒂奇家族身上

  296. 到底、那個能源火種是甚麼呢?

  297. 且讓我賣個關子

  298. 將焦點先轉移到 • 他們家的建築工人身上!

  299. 話說 • 佛羅倫斯的建築和教堂,蓋得又宏偉又高大

  300. 達文西、米開朗基羅、拉斐爾的藝術成就 • 都和梅蒂奇家族蓋教堂有密切的關係

  301. 梅蒂奇家族的宮殿和教堂 • 蓋得又高又美又宏偉

  302. 但問題是 • 太高了!

  303. 有多高 • 超過十三公尺

  304. 超過十三公尺會怎樣?

  305. 不會怎樣,但是 • 水會抽不上來!

  306. 水抽不上來會怎樣?

  307. 抽不上來 • 工人會叫苦連天!

  308. 於是 • 工人跑去告訴工頭 • 工頭跑去告訴建築師 • 建築師跑去報告梅蒂奇

  309. 於是梅蒂奇 • 下令找人研究這個問題

  310. 找誰研究呢?

  311. 梅蒂奇決定找他

  312. 他是誰

  313. 讓我們查查維基百科

  314. 那麼、他解決這個問題了嗎?

  315. 答案當然是

  316. 沒有

  317. 他還沒解決問題 • 就死了!

  318. 於是、梅蒂奇家族的托斯卡納伯爵 • 又找了一個科學家,繼續研究!

  319. 那個科學家 • 名字叫托里拆利

  320. 我暑假去佛羅倫斯的時候 • 有看到他的雕像 奇怪、雕像和上面照片那個人怎麼長得不太一樣!

  321. 為何是托里拆利?

  322. 讓我們查查維基百科

  323. 原來 • 《托里拆利》是《伽利略》最後的學生

  324. 那托里拆利解決抽水的問題沒有?

  325. 看來好像沒有

  326. 但是、很多事情 • 不能只看結果,更重要的是過程

  327. 還有那些 • 無心插柳的過程當中 所產生柳成蔭的東東!

  328. 托里拆利證明了 • 光靠大氣壓力是不可能把水抽上 那高樓的 • 並且發明了氣壓計 • 還發現了《托里拆利真空》

  329. 而且 • 還順手作出了一個氣壓計

  330. 而這個氣壓計 • 就是近代科學的能源火種

  331. 能源火種 ?

  332. 氣壓計 ? 放大 ???

  333. 然後就發生了

  334. 於是我就

  335. 抱歉、想入非非了!

  336. 回到正題、話說 • 那個能源火種氣壓計是非常 重要的

  337. 因為 • 後來《奧托 · 馮 · 居 里克》 Otto von

    Guericke 利用它設計 了一台「真空幫浦」
  338. 真空幫浦 ? 絕對 不是這台

  339. 應該差不多像這台

  340. 《馮 · 居里克》做好真空幫浦後 • 還展示給神聖羅馬皇帝斐迪南三世看

  341. 像這樣

  342. 結果 • 用了 30 匹馬對拉,都無法拉開那兩個 抽了真空的半球。 • 這就是著名的「馬德堡半球實驗」。

  343. 後來、在 18 世紀時 • 很多人開始研究電的現象

  344. 像是富蘭克林、安培、伏打、法拉第等等 • 這些故事大家在物理學裡都學過了

  345. 於是、能源火種就被啟動了

  346. 用甚麼啟動呢?

  347. 答案是、靠這個

  348. 那是甚麼?

  349. 一根抽成真空的玻璃管 • 在兩邊接上電極,然後加上電壓

  350. 那有甚麼用?

  351. 有 • 會亮亮的, 有各種顏色!

  352. 然後呢?還可以幹嘛?

  353. 還可以射出

  354. 射出甚麼,射在哪裡?

  355. 內射、射在管子裏

  356. 從陰極射向陽極

  357. 更厲害的是、磁鐵靠近時射線會轉彎 (a) 磁鐵靠近前 (b) 磁鐵靠近後

  358. 那可以幹嘛?

  359. 可以做出這個

  360. 然後就有了這個

  361. 於是你可以在家看這個

  362. 在學校用這個

  363. 但是 • 那些都是後來的事情了

  364. 問題是 • 科學家用那個能源火種陰極 射線管來做甚麼?

  365. 關於這件事情 • 必須要問一個人

  366. 誰 ?

  367. 拉賽福!

  368. 他是誰 ?

  369. 一個偉大的科學家

  370. 怎樣偉大 ?

  371. 因為他們的實驗室 • 得了快十個諾貝爾獎

  372. 為何能得那麼多諾貝爾獎呢?

  373. 答案當然是 • 靠那個能源火種陰極射線管

  374. 靠那個陰極射線管 ?

  375. 對 • 就是陰極射線管!

  376. 怎麼用陰極射線管得諾貝爾獎呢 ?

  377. 答案很簡單、就是 • 轟! • 轟! • 轟!

  378. 怎麼轟?結果如何 ?

  379. 用陰極射線轟 • 結果大部分穿過去 • 有些射線會歪掉 • 很少數還會彈回來!

  380. 這代表甚麼意思?

  381. 代表裡面有很小且硬硬的東西 • 大部分的射線穿過去沒有撞到 • 有些射線撞到了硬硬的東西,所以歪掉了 • 有些射線正面撞上硬硬的,所以彈了回來

  382. 就這樣?那拉賽福為何得諾貝爾獎呢? • 因為他說,這代表原子裏面 – 有又小又硬的東西 – 一點都不像布丁 • 所以他得獎了!

  383. 那也只有一個獎阿 • 怎麼會得十個諾貝爾獎呢?

  384. 關於這個問題 • 我們請維基先生來解釋

  385. 維基先生說:拉賽福得獎的原因

  386. 然後他和學生又做了這些

  387. 接著是這些

  388. 但維基先生沒說清楚 • 到底是哪十個拉賽福的學生得諾貝爾獎? • 他們又為甚麼得獎呢? 這很重要,因為我也想得一個諾貝爾獎!

  389. 所以我們繼續追問 • 想把學生通通找出來

  390. 學生 1: 詹姆斯 · 查兌克 James Chadwick

  391. 學生 2: 尼爾斯 · 波耳 Neils Henrik David Bohr

  392. 學生 3: 約翰 · 考克饒夫 John Douglas Cockcroft

  393. 學生 4: 歐內斯特 · 沃爾頓 Ernest Thomas Sinton Walton

  394. 學生 5: 愛德華 · 阿普爾頓 Edward Appleton

  395. 學生 6: 奧托 · 哈恩 Otto Hahn

  396. 學生 7: 彼得 · 列昂尼多維奇 · 卡皮察 Пётр Леонидович Капица

  397. 加上拉賽福本人 • 這樣也才只有八個諾貝爾獎 • 看來維基先生還漏掉了兩三個

  398. 不過、這樣也夠驚人的了! • 反正我也只想要一個

  399. 你可以看到 • 電子射線撞出原子核模型 • 電子會轉彎可以算出荷質比 • 原子核模型質量不對,所以找到中子 • 中子再拿來撞下去,導致核分裂 •

    核分裂一個撞兩個,兩個撞四個,連鎖反應大爆炸就是 原子彈
  400. 所以、如果當初 • 梅蒂奇家族的宮殿與教堂沒蓋那麼高,水就不會抽不上來 • 托里拆利就不會發現真空,就沒有後來的真空幫浦 • 沒有真空幫浦抽空玻璃管,就沒有陰極射線,就不能拿來轟 轟轟 • 沒有轟轟轟,拉賽福就不會提出原子模型,也不會發現中子

    • 沒有發現中子和放射性,就不會撞到核分裂,造不出原子 彈,也不會有電視機、電腦螢幕、真空管、示波器等等裝備
  401. 所以、現代科學的一切 • 都要歸功於梅蒂奇家族 • 以及他們家的能源火種 • 我相信他們一定是外星人派來統 治地球的!

  402. 以上 • 就是我們的科學大歷史 ...

  403. 接著 • 讓我們看看《工業的大歷史》 ...

  404. 電磁工業篇

  405. 在公元前六世紀 • 希臘人就發現琥珀摩擦後,能夠吸 引輕小物體的「靜電現象」。

  406. 二千五百年前 • 希臘、印度及中國都紀載了磁石與磁力現象

  407. 公元前 220 年的戰國時代 • 有匠人用琢玉的 技巧將磁石做成 湯匙形狀,然後 造出了這個

  408. 您應該知道那是甚麼!

  409. 1453 年東羅馬帝國滅亡後 • 文藝復興開始了

  410. 說起了文藝復興 • 或許您還記得本系列中的那篇 – 用十分鐘看懂《近代科學發展史》 • 投影片裏談到他們家馬桶不通水抽不上來,結果 導致發展出真空抽水機的故事。還有柯博文把能 源火種藏在他們家,導致近代科學大爆發的故 事。

  411. 如果您看了那份投影片 • 應該還記得文藝復興的關鍵影響人 物,梅蒂奇家族。

  412. 但是、不只梅蒂奇家族 • 還有一些貴族也對文藝 復興貢獻頗大

  413. 關於貴族的貢獻 • 那當然是和錢有關

  414. 而平民們的貢獻 • 那當然就和錢無關了!

  415. 1600 年英國女王的御醫 • 威廉 · 吉爾伯特 (William Gilbert) 出版六大巨冊《論磁石》 (De

    Magnete)
  416. 威廉 · 吉爾伯特提出下列理論與觀察 • 電和磁是不同現象 • 正負磁極不能完全分開 • 電的吸力在水中消失,磁力在水中仍然存在 •

    磁力在高溫時消失 • 認為地球是一塊大磁鐵
  417. 接著、故事又接到了 • 上次 用十分鐘看懂《近代科學發展史》 那篇中發明能源 火種的那個 《奧托 · 馮 ·

    居里克》 (Ott von Guerick) 。 • 他除了接續《托里拆利》的氣壓計研究,然後在 1650 年發 明了《真空幫浦》之外,還在 1657 年展示《馬德堡半球實 驗》給皇帝看之外,接著在 1660 年順手發明了一部《摩擦 起電機》 ( 同時他還在 1646 年至 1676 年間任馬德堡市市長,換句話說,這些實驗都是在市長任內做的 ) ( 這讓我想到一邊開刀一邊當台北市長的柯 P ,他有時候還要處理彰化選民的陳情案 … )
  418. 然後在 1729 年的英國 • 斯蒂芬。格雷 (Stephen Gray) 發現有些物質可以導 電,有些不行。並進行導電 實驗,還曾經把帶靜電男童

    吊在半空中,然後撒一堆花 瓣到他身邊,花瓣會因靜電 感應繞著小男童飛舞。
  419. 1745 年荷蘭的萊頓大學 • Pieter van Musschenbroek 發明了萊頓瓶, 可以用來把 電儲存起來

  420. 後來 • 很多人會帶著萊頓瓶去把妹,玩 玩《來電遊戲》 ...XD

  421. 但是、把妹只是小事 • 以下這件比較刺激

  422. 1746 年,法國神父 Jean Nollet • 弄了一個特大號的萊頓瓶 • 然後找來兩百名修道士,每人拿一 隻銅棍圍成一大圈,最後接上那只 特大號萊頓瓶

    • 於是、您應該可以想像那個結果 …
  423. 後來、神父還想做實驗 • 然後當然就被圍毆沒人要做,神父只 好去求法皇路易十五。 • 皇帝命令 180 名御林軍配合,接下來 的事情你應該就知道了。 筆者註:現在你應該知道

    40 年後為何會發生法國大革命了吧!
  424. 1752 年美國的富蘭克林 • 放銅線風箏把電引到萊頓瓶, 因此發明了避雷針 • 後來一位丹麥人學他,結果被 電死了 筆者註:這個故事告訴我們,電的實驗不要亂做,很危險的 ...

  425. 以上看來很精采 • 但是接下來,真正《研究電的科學 家》才剛要出現而已! • 閃開、讓專業的來 …

  426. 1777 年、庫倫出場了 • 就是那位提出庫倫定律的傢伙 他並不是閒閒沒事幹去發明庫倫定律的 • 他之所以發明庫倫定律,是因為軍事任務

  427. 法國的皇家科學院 • 要求軍事工程院的《庫倫》,負責改善指南針的精確度,幫 助航海者精確識別方位 • 為了減少摩擦力,庫倫用頭髮把磁針吊起,果然靈敏度大有 改進,但是 … • 髮絲的扭力會影響指南針的方向,於是庫倫才會投入全部的

    心力去研究扭力。 • 結果磁力研究沒有進展,卻在電力的理論上開花結果了 ...
  428. 接著時間來到 1800 年,兩個人吵架 • 因為銅盤上青蛙王子的腿用鋅夾 碰的時候會抖動 • 《伏打》和《伽伐尼》爭吵到底 是動物電還是化學電,兩位好友 因而翻臉,然後伽伐尼就死了

    • 後來伏打做出秘密武器如右圖
  429. 於是、證實了化學方法就能產生電

  430. 接著幾年 • 英國皇家研究院的《戴維》做了很多 電化學實驗 • 1807 年《戴維》把兩根碳棒磨尖後通 電,結果靠近時會產生放電現象,射 出電弧 …

    • 但是、這並不是《戴維》最大的貢獻 …
  431. 《戴維》最大的貢獻是 • 收法拉第當徒弟 筆者註:這點讓我想起《葉問》,他最大的 貢獻不是一個打十個,或者一個打百個。 他最大的貢獻是收了李小龍當徒弟,培養出 了青蜂俠的助手,否則、美國就毀滅了 …

  432. 但是、現在還沒輪到法拉第登場 • 我們還得等待一個人

  433. 那個人就是 • 安培

  434. 要說明安培的研究 • 還必須先帶出兩個人 • 那就是 – 丹麥的奧斯特 Hans Oerstead –

    德國的 Johann Salomo Christoph Schweigger
  435. 1820 年、丹麥物理學教授奧斯特 Hans Oerstead • 上課示範電流現 象,結果卻發現通 電的一瞬間旁邊的 指南針會偏轉 •

    然後德國的 Johann Salomo Christoph Schweigger 知道 這現象後就發明了 檢流計
  436. 奧斯特發現電磁相互影響的事情 • 讓法國物理學家必歐和沙伐兩人提出了《必歐 - 沙伐定 律》 (Biot-Savart Law) ,精確的描述這個現象。

  437. 然後終於輪到法國的《安培》登場了 • 他集中精力研究,幾周內就提出了安培定則即右手螺旋定 則 • 隨後很快在幾個月之內連續發表了 3 篇論文,並設計了 9 個著名的實驗,總結了載流迴路中電流元在電磁場中的運

    動規律,即安培定律。 • 1821 年安培提出了電動力學這一名詞,電學自此成為物理 學重要的領域
  438. 1821 年的另一個插曲是 塞貝克發現了熱電效應

  439. 接著終於輪到法拉第登場了 • 法拉第當戴維助手,旅行時還被 他老婆當傭人使喚 • 然後在 1821 年做出了一個單極 電動機 台灣慣老闆:

    這不是應該的嗎 ? 法拉第的單極電動機 現代版的單極電動機
  440. 我也有重做了一次單極電動機的實驗 • 影片網址如下 : https://www.facebook.com/ccckmit/videos/vb.814251892/10153140124986893/

  441. 然後 • 法拉第卻做了一件不智之舉,在沒有通 知戴維跟渥拉斯頓情況下,擅自發表了 此項研究成果。此舉招來諸多爭議,也 迫使他離開電磁學研究數年之久 ( 因為 戴維改叫他去做光學 )

    。 ( 念碩博士班的同學們,切記切記,小心謹慎 ) ( 千萬不要犯同樣的錯誤 … )
  442. 在法拉第做光學的這幾年 • 電磁學的世界仍然繼續前進 1823 法國安培發表有關電流相互作用的數學理論。 1824 法國阿雷葛 (Arago,1786-1853) 製作渦流迴轉圓盤。 1825

    英國史達約翰 (William Star John,1783-1850) 研製成功電磁鐵。 1827 德國歐姆 (Geory Simon Ohm, 1787-1854) 發現歐姆定律。 1830 美國亨利 (Joseph Henry,1797-1878) 發現電磁感應及自感等現象。
  443. 1829 年,戴維去世 • 法拉第停止了光學工作並開始他想做的實驗。 • 在 1831 年,他開始一連串重大的實驗 • 他將兩條獨立的電線環繞在一個大鐵環,固定在椅子上,並

    在其中一條導線通以電流時,另外一條導線竟也產生電流。 • 他因此進行了另外一項實驗,並發現若移動一塊磁鐵通過導 線線圈,則線圈中將有電流產生。 同樣的現象也發生在移動線圈通過靜止的磁鐵上方時。
  444. 於是、法拉第定律出現了 • 他的展示向世人建立起「磁 場的改變產生電場」的觀 念。此關係由法拉第電磁感 應定律建立起數學模型,並 成為四條馬克士威方程組的 重要公式之一。

  445. 電力領域最重要的兩個裝置終於出現了 《馬達》和《發電機》 1832 法國 必柯錫 (Picosi,1808-1835) 利用電磁感應現象製成發電機。 1834 德國 赫里蒙

    (Helimon,1801-1874) 製成馬達。
  446. 1839 年 • 法拉第使用「靜電」、電池以及「生物生電」以產生靜 電相吸、電解、磁力等現象。 • 經由這些實驗,他做出與當時主流想法相悖的結論,認 為雖然來源不同,產生出的電都是一樣的,另外若改變 大小及密度(電壓及電荷),則可產生不同的現象。

  447. 然後、時代繼續推進著 • 電子和通訊領域繼續發展 表格來源: http://www.bime.ntu.edu.tw/~dsfon/electricity/knowele.files/elecdoc.htm

  448. 在法拉第生涯的晚年 • 他提出電磁力不僅存在於導體中,更延伸入導體附近的空間裡。 這個想法被他的同儕排斥,法拉第也終究沒有活著看到這個想法 被世人所接受。 • 法拉第也提出電磁線的概念:這些流線由帶電體或者是磁鐵的其 中一極中放射出,射向另一電性的帶電體或是磁性異極的物體。 這個概念幫助世人能夠將抽象的電磁場具象化,對於電力機械裝 置在十九世紀的發展有重大的影響。而這些裝置在之後的十九世

    紀中主宰了整個工程與工業
  449. 除此之外、法拉第也是電化學大師 • 他發現在物質電解過程中 1. 參與電極反應的質量與通過電極的電量成正比。 2. 不同物質電解的質量則正比於該物質的化學當量, 這個發現可以寫成以下定律。 • 這就是法拉第電解定律

  450. 法拉第非常會做實驗 • 但是數學不好,不擅長理論 • 就像是個《劍宗高手》 –劍術很強,但內功不行

  451. 不過沒關係 • 接下來有位《氣宗高手》出場了 • 那就是《馬克士威》

  452. 馬克士威出生於 1831 年 • 正是法拉第提出電磁感應定理的那年 • 後來、馬克士威注意到法拉第的研 究,閱讀了 Experimental Researches

    in Electricity 這本 書,於是深深的著迷了。
  453. 1855 年 • 馬克士威 24 歲時發表了一篇論文,名稱為《論法拉第 力線》,並將這篇論文寄給法拉第看。 • 隔年、 64

    歲的法拉第回了一封信給馬克士威,說到下 列這段話。 I was at first almost frightened when I saw such mathematical force made to bear upon the subject, and then wondered to see that the subject stood it so well 翻譯成中文就是:「當我看到你論文中的那些數學,我幾乎是被嚇到了。但是很好奇你為何會將 這個主題做得這麼好 ... 」
  454. 那個年代 • 電磁學可以形容為眾多實驗結果和數學分析的大 雜燴,急需整合成一套內外一致,有條有理的學 術理論。 • 《法拉第》的數學背景不夠強,無法完成這件任 務,結果《馬克士威》漂亮的完成的這個任務, 成為繼法拉第之後《電磁學領域的一代宗師》。

  455. 1855 年馬克士威的論文 《論法拉第力線》

  456. 但是、上述論文還不夠出色 • 只是馬克士威借用熱力學來解釋電磁學 的一個初步嘗試 • 接下來在 1861 年的《論物理力線》才 是重要之作

  457. 1861 年《論物理力線》提出 馬克士威方程組

  458. 接著是 1864 年的 《電磁場的動力學理論》 • 馬克士威提出了電磁波的波動方程式。 並推論出波動的速度非常接近光速。於是寫下 • 這個推論預示了《光是一種電磁波》,只要能發 送與偵測電磁波,就能以光速傳遞訊息。

    這些殊途一致的結果,似乎意味著光波與電磁波都是同樣物質的屬性, 並且,光波是按照著電磁定律傳播於電磁場的電磁擾動。
  459. 然後、在將近十年後的 1873 年 • 馬克士威出版了《電磁通論》這套名著, 總結了整個《電磁學》的理論 • 1880 年,奧利弗 ·

    黑維塞( Oliver Heaviside) 馬克士威方程組用向量微積分 的旋度散度等巨型算子重新表述,將馬克 士威原來 20 條方程式整併為 4 條微分方程 式。
  460. 於是、電磁學的理論架構已然完整 • 但問題是、電磁波是否存在,該如何使 用,仍然沒有被實驗證實 • 而這些問題,還得等待另外幾個領域的 真英雄、假英雄、還有悲劇英雄。

  461. 接下來的英雄是 • 德國的《海因里希 · 赫茲》 (Heinrich Hertz) • 1885 年赫茲擔任卡爾斯魯厄大學教授,

    後來用實驗證明了電磁波的存在 • 所以後來頻率的國際單位命名為 《赫茲》。
  462. 1888 年、赫茲用圖中的裝備 • 兩銅球間產生了波長一公尺左 右的電磁波,此時 中間小間隙會產生火花 • 線圈感應到電磁波,於是中間 的小間隙也會產生火花,於是 就能《看到電磁波》了。

    • 這被稱為《火花間隙》實驗 圖片來源: http://www.sparkmuseum.com/BOOK_HERTZ.HTM
  463. 但是、赫茲的裝備,只能算是實驗作品 • 距離工業化,還有很長一段路

  464. 於是、接下來一堆英雄競逐無線通訊領域 • 像是美國的《特斯拉》、俄國的 《波波夫》、印度的《波賽》、還 有最後勝出的義大利《馬可尼》

  465. 1874 年出生的馬可尼 • 12 歲就仿照富蘭克林作了 《避雷針》 • 後來在知道 1888 年赫茲的

    實驗時,就將家裡的閣樓改 建成實驗室,重複《火花間 隙實驗》
  466. 後來馬可尼改用 《金屬屑檢波器》 (coherer) 來收訊號 • 其原理是電磁波讓兩 端產生電壓後,會透 過金屬屑導通,這個 現象很早就知道了 •

    1890 年法國的 Edouard Branly 寫了 一篇論文描述背後的 理論
  467. 有了《金屬屑檢波器》之後 • 偵測電磁波訊號的工作,就能完全 自動化了 • 接著搭配美國人《薩繆爾 · 摩斯》 在 1836

    年發明的《摩斯密碼》,就 能形成《無線電訊號傳輸系統》 了。
  468. 馬可尼發現 • 只要把電源加大,天線舉高,訊號就可以傳得更 遠 • 於是他向《義大利政府》提計劃要錢做無線通 訊,結果當然是 – 被義大利政府拒絕了。 •

    後來 22 歲的馬可尼帶著自製的無線通訊設備來 到英國倫敦。 這點很有啟發性,台灣的創業家們,如果國家不支持你,那就 去尋找能支持你的人。此處沒發展,就到另一個地方去吧!
  469. 馬可尼在英國 • 和郵政電報部主任工程師普理斯 (Willam Preece) 兩人相見恨晚。普理斯還幫馬可尼召開 《實驗展示記者會》。 • 馬可尼的家鄉親友們集資了十萬英鎊給他開設 《無線電報公司》

  470. 更重要的是,馬可尼根本就是個 像賈伯斯一樣的行銷奇才 • 他善用各種機會行銷無線通訊並造勢。像 是他為《維多利亞女王》在遊艇與別墅間 設立無線通訊系統,讓女王和皇夫可以每 天互送訊息。於是記者整天來拍就變成了 免費的活廣告。

  471. 1899 年、法國政府決定資助馬可尼 • 打造一個橫跨英法海峽長達 50 公里的 無線通訊系統 • 這個系統很快地被馬可尼實現了!

  472. 接著馬可尼開始了他的奇幻旅程 • 他決定打造一個橫跨大西洋 3200 公里的無 線通訊系統,把歐洲和美國連起來。 • 他設立美國馬可尼公司,用 500 英鎊重金聘

    請《弗萊明》設計發射站,並且全程保密。
  473. 後來他們決定把接收站設在 加拿大紐芬蘭島的聖約翰鎮 • 《發射站》和《接受站》間相距 2800 公里 • 那個超大發射站得用 25 千瓦的發電機,增壓到

    兩萬伏特,用高達十幾公尺的超大電容器,以及 長達六十公尺的天線,在五公分的《火花間隙》 隔絕情況下,發射出像打雷一般震耳欲聾的《電 磁波》。
  474. 經過一年多的努力 • 他們終於在紐芬蘭島收到 了第一個摩斯密碼訊號 『…』 • 查查右圖的摩斯密碼表, 您會發現…代表字母 S

  475. 但是、這個訊號非常微弱 • 馬可尼決定把巨型接收天線搬上郵輪《從倫敦一路到紐 約》親自驗證訊號的接收情況。 • 他發現訊號一開始很清楚,後來在 2480 公里後開始模 糊不清,但是晚上接收時就比較清楚,他猜測這或許和 太陽有關。

    • 1909 年,馬可尼和德國科學家布勞恩一起獲得了諾貝爾 物理學獎。 ( 筆者註:一個曾經得過諾貝爾獎的《賈伯斯》,這太猛了 … )
  476. 馬可尼的公司 • 從此壟斷了全球無線通訊領域 • 《鐵達尼號》沉沒那天,船上就有兩位馬可尼公 司的無線通訊員,盡責地發出了求救訊號。 • 另一艘郵輪收到訊號,趕到現場救了 700 個人

    這當然包含那位《美艷動人的 Rose 》 ,但是那位《英俊青年 Jack 》就從此葬身海底,變成冰棒了! 還有那顆《海洋之星》,從此不知下落,或許被《哥爾羅傑》搶走了 …
  477. 鐵達尼號沉沒之後 • 英國國會立法規定,所有大型船隻都必須 加裝無線電報裝置。 • 於是《馬可尼公司》的業務蒸蒸日上 ...

  478. 不過、好景不常 • 1905 年之後、新的無線電技術出現,但馬 可尼仍然抱著火花間隙技術不放,導致被 後來的公司超越 • 1912 年冬天馬可尼因車禍瞎了一隻眼睛, 並且脊椎受傷,淡出經營。

  479. 晚年的馬可尼 • 熱中政治,後來極力支持《墨索里 尼》,成了法西斯黨員。 • 1937 年馬可尼逝世時,墨索里尼就 陪在他身邊。

  480. 當然在其他領域,也有很多英雄 競逐著科學與工業的世界 • 像是: – 電報領域:摩斯 – 電話領域:格雷、貝爾、費爾 – 電氣領域:愛迪生、特斯拉、西門子

    – 原子核:請看用十分鐘看懂《近代科學發展史》
  481. 另外、還有 • 收音機:費生登、沙諾夫、阿姆斯壯、 • 電視:尼卜可、貝爾德、法斯沃、曹利金 ... • 雷達:華生瓦特、欒道、布特、二次大戰 ... •

    電腦領域:這又是一大堆故事了 …
  482. 更詳細有關電的歷史 • 請參考 這本絕版書

  483. 以上 • 就是我最喜歡的歷史故事 ...

  484. 希望你會喜歡

  485. 也希望您能分享 • 您喜歡的歷史故事給我們 ...

  486. 這就是我們今天的

  487. 十分鐘講不完系列

  488. 我們下回見

  489. Bye Bye!