雜文二十五：重讀物理
作者 劉天一
筆者從大學二年級開始
學習近代物理的時候，就為相對論以及量子力學博大精深的理論深深吸引，之後走上半導體 (SEMICONDUCTOR) 物理的研究，在美國研
究所的碩士及博士論文都是有關半導體物理和半導體元件的研究，畢業後一路工作過來，也都是和半導體有關，從半導體的元件，到半導體的集成電路 (INTEGRATED CIRCUITS)，到集成電路的設計，
以及開HIGH-TECH STARTUPS公司等等。
記得在年輕的時候，曾
經看過一本小說，名字叫做「茵夢湖」(IMMENSEE)，作者是一個德國人，名字叫做THEODER STORM，這是一部頗為浪漫的
短篇小說，敘述一個人在年輕的時候，有一位相知相愛的女朋友，由於各種的原因，最終分手，這個人從此以後一直單身到年老，最終以研讀自己年輕時候所喜歡的
學科作為晚年的愛好，看完小說之後，難免有一種悲情的感覺，人生就如此結束，多麼可惜。
筆者並沒有如此淒美的
愛情故事，但是現在有了閒暇的時間，也同樣是喜歡研讀年輕時候喜歡的學科，特別在天文方面的事情，於是乎自然會接觸到和物理相關的問題，於是在幾年前就發
憤開始重讀物理，而讀的方式非常簡單，就是打開電腦，進入「THE FEYNMAN’S
LECTURES ON PHYSICS」的網頁，這原來是加州
理工學院的諾貝爾物理獎得主RICHARD FEYNMAN等人的所撰寫有關大學
物理的三本相當暢銷的物理書籍。在幾年前，這還存活的相關人員向原來的出版社買回了版權，然後經過一番改正之後，放在網上讓人免費閱讀，筆者認為這是一個
很不錯的德政，尤其是網上電子書的字體可以自由變成大字體版本，在電腦上研讀起來非常方便，筆者在經過一番所需要用到的數學工具的努力恢復之後，現在研讀
起來，可以說是非常ENJOYABLE，同時也看到很多以前
沒有特別注意到的地方。
譬如說，英國科學家牛
頓的萬有引力定律之中，引力和距離的平方是成反比，牛頓當時是用人們所觀測到月球移動的軌跡來驗証他的理論，一開始的時候，由於當時地球和月球的距離計算
不夠精準，直到有一天經過人們修正之後，牛頓才回頭確實驗証了他萬有引力理論的正確性，但是為什麼是距離的平方，而不是2.1或1.9次方呢，沒有人可以解
釋。此外，愛因斯坦的狹義相對論中假設光速是自然界中一切的極限速度，那麼引力的傳送是以什麼速度來進行的呢？前一陣子，中國的一組科學家用月球的引力對
於地球潮汐的漲落來測量引力的傳送速度，得到的結果是大約接近光速的速度，這是不是很奇妙且令人不可思議呢。自從有了牛頓的萬有引力定律以及運動定律之
後，人們對於自然界中天體的運行有了足夠的了解和掌握，但是人們只知道這個引力和質量有關聯，但是引力最基本的根源來於何處，卻至今是一無所知。
英國科學家馬克思維
爾，組合了過去的高斯定律，安培定律，法拉第定律，以及自己新增加了的一個項目，於是組成了著名的電磁學之中的馬克思維爾定律，由這個定律，經過一番數學
的推導之後，可以衍生出電磁波的傳送理論，而電磁波在今日的各式各樣的生活應用，是有目共睹的，其中包含手機，電視機，收音機等等的應用，起了無比的功
能，這所有的起源就是馬克思維爾定律，而這一位偉大的數學物理天才，去世的時候，大約是四十九歲。
愛因斯坦的狹義相對論
理論，將牛頓力學之中的運動定律推廣到接近光的速度，而愛因斯坦的廣義相對論，將重力場的強度可以推廣到極大，並且預測到宇宙之中巨大的黑洞的存在，學者
們用廣義相對論來預測宇宙在大爆炸之後的種種階段的狀況。相反的，量子力學之研究微觀的世界，衍生出現了現今所發展的STRING THEORY，這些理論，各有各的
範疇，但是人們如果要將所有的理論統合成一個理論 (UNIFIED
FIELD THEORY) ， 到目前顯然是沒有結
果，這恐怕還需要時間和努力，才可以看到成果。
人們雖然過去在物理上
有了極大的成果，但是至今還是有很多事情不明白，譬如說，萬有引力的根本來源，光的速度為什麼是宇宙的極限速度，宇宙大爆炸的起因，為什麼離地球遙遠的星
球似乎是以近光速的速度向外飛行，有這個可能嗎？有人說這是由於宇宙之中所謂「暗能量」的緣故，這「暗能量」似乎是會加速這些星球向外飛行的速度，為什麼？
最近看到報導，曾經獲
得諾貝爾物理獎的丁肇中博士，目前研究的項目之一，就是「暗能量」，另外，一位大約是曾經最年輕的MIT (麻省理工學院)物理教授，研究的項目
之一，是有關STRING THEORY的研究，可見人人都看
到問題之所在，關鍵是如何能夠了解並解決這些問題的答案。
筆者以為，人類歷史上
最偉大的三位物理學家，自然是前面所提到的愛因斯坦，牛頓，以及馬克斯威爾。其中，在生活上面比較有各式各樣傳聞的，應該就屬愛因斯坦了，愛因斯坦那一張
滿頭亂髮留著鬍鬚的照片，很多人都看過，也就成了大家心目中卓越科學家不修邊幅的寫照。其實愛因斯坦在大學時代的成績並不算非常好，也許這是因為他不喜歡
上課聽課的原因，大學畢業之後，自然不是很容易找到事做，後來經過幫忙之後，來到瑞士專利局作一個小職員，就在那一段時間，他發展出了著名的狹義相對論以
及廣義相對論。他生平有兩次婚姻，第一位太太是他的物理系同學，愛因斯坦平日除了工作以外，日以繼夜地思考物理上的問題，廢寢忘食，在家裏自然是一個四體
不勤五穀不分的大老爺，他甚至和他的太太約法三章，筆者記得其中兩條是，平日要準時將食物送到他的房間，以及為了不打擾他的思路，只有在愛因斯坦想要說話
的時候，才來跟愛因斯坦說話。再加上那一段時間，他和他的第二位太太，她的表姐，有一些來往，於是導致他第一次婚姻以離婚收場，愛因斯坦同時也同意用他將
來可能會獲得諾貝爾獎的獎金做為對第一任太太的補償，愛因斯坦後來果然以與量子力學有關聯的光電效應得到諾貝爾物理獎，當時評審委員跳過了狹義相對論以及
廣義相對論，筆者以為這是正確的決定，因為諾貝爾獎配不上狹義相對論和廣義相對論，諾貝爾獎得主之中，有不少是泛泛之輩。
被選為二十世紀最有影
響力的偉大科學家愛因斯坦，生前自然有很多粉絲，一般而言，粉絲對於自己所崇拜的偶像，都難免會有驚人之舉，譬如說最近台灣報導，有一位女粉絲，潛入了自
己所崇拜的男性歌手家裏，全身赤裸躺在那裏等待，結果將回到家裏的男歌手嚇得半死。愛因斯坦過世之後，屍體被送到一位是他粉絲的驗屍人員的手上，這一位粉
絲自然不可能有上面所提的女粉絲的香豔之舉，但卻是以截然不同的類似希區考克的方式來處理，他將愛因斯坦的頭部打開，取出了其中的腦袋，保存了起來。奇怪
的是，當時愛因斯坦的家屬，一者是沒有注意到，或者是不願追究這個事情，當時並沒有什麼特別的反應。後來這個人將愛因斯坦的腦袋貢獻出來，讓人們反覆研
究，人們後來發現，愛因斯坦的腦袋容量，並沒有比一般人特別大多少，差別是腦膜上的神經比一般人多，這也許就造成天才與凡人的差別吧。愛因斯坦最被人稱道
的就是他獨立思考的能力和深度，他曾經說過「我從來不相信權威，我反抗權威，於是我就變成了權威。」像這樣的不世天才，什麼時候才會有下一位呢？
筆者又以為，在歷史上 要成為出類拔萃的人，不斷的努力是必然需要的，而對於科學和藝術上的成就來說，天生的天賦也是相當重要的。反過來說，對於那些成為卓越的政治家或是政客以 及富豪而言，個性加上機運，恐怕就是更為重要的因素了。