科技大歷史中的小故事

程式人十分鐘系列

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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!