從地面往上的原子地磁儀

• 賴昭正／前清大化學系教授、系主任、所長；合創科學月刊

在第一本書中，我將描述球體的所有位置，以及我歸因於地球的運動，因此本書可以說是包含宇宙的一般結構。 在剩餘的書中，我將其它恆星和所有球體之運動與地球的移動性聯繫起來，這樣就可以確定如果歸因於地球的運動，它們的運動和外觀可以保存到什麼程度。

－哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473 – 1543）

隨便找個國中生問：「地球是宇宙的中心嗎？」相信他們都會回答說：「不是。地球除了自轉外，還在繞著太陽公轉。」可是如果你緊接著問：「你怎麼知道它在動呢？」相信大部分的國中生（甚至大學生）可能就不知道怎麼回答了：「嗯⋯這？⋯那？⋯？？」

這事實上是一個非常難以回答的問題，因此雖然早在公元前 250 年希臘天文數學家阿里斯塔克斯（Aristarchus ，公元前 310 – 230）就曾經提出地球繞日說，但這一理論不但不為大眾所接受，還給他帶來了一生的嘲笑。

而希臘數學家蛇床子（Eudoxus of Cnidus，公元前 410 – 347）於公元前 380 年左右提出以不動之地球為中心的宇宙模型則幾乎統領了以後 2000 年的宇宙觀！

1543 年，波蘭哥白尼基於在數學上處理起來比較簡潔，在德國紐倫堡出版六本題為《De Revolutionibus Orbium Coelestium》（論天體運轉）之書，提出日心系統，謂地球不在宇宙中心之特別位置，而是與其它行星一起在圍繞太陽的圓形軌道上運動。

此後經伽利略（Galileo Galilei，1564 – 1642）、開普勒（Johannes Kepler 1571 – 1630）、及牛頓（Isaac Newton,1643 – 1727）等天文數學家的發展，地球繞日說不但慢慢地為天文學家所接受，也漸漸成為主流的宇宙觀。但這些發展似乎都是紙上談兵而已，並不是真正的觀察實驗結果。

有什麼方法可以證明地球是在動的呢？

加速度運動

相信大部分的讀者都有下面的經驗，那就是坐在平穩（等速）直線行駛的車廂內不會覺得火車在動；如果那個時候旁邊也有一輛類似的火車經過，我們根本無法知道到底是誰在動。

事實上不止不會覺得火車在動，伽利略早在四百多年前就告訴我們：不管在車廂裡做任何實驗都沒有辦法偵測出火車在動的（相對論）。但是如果火車突然加速，我們便可立即警覺到火車在動。

圓周運動因為運動方向一直在改變，所以不是直線運動，而是一種加速度運動。坐遊樂場所裡的旋轉木馬之所以有被往外甩的感覺便是因為加速度造成的。地球的自轉及公轉都是圓周運動，我們不是也應該有被往外甩的感覺嗎？

高中物理告訴我們圓周運動的加速度 a 為

上式中的 v 為圓周上物體的運動速度，r 為圓半徑。地球自轉運動最厲害的地方在赤道上, 將其值及地球半徑代入上式，得地球自轉在赤道上的加速度為 0.033 m/s²，只有重力加速度 9.8 m/s² 的 300 分之 1 而已。

這加速度需要 14 分鐘才能將車子或火車從零加速到時速 100 公里（「高性能」車子大約只需十秒鐘），我們能感覺出來嗎？此一往外甩的慣性力【常被稱為「離心力」（centrifugal force）】與重力方向相反，因此如果有非常精確的體重機，原則上可以讓我們測出赤道上重量減輕，證明地球在自轉的。

將地球公轉的平均速度及半徑代入上式，則得地球公轉的加速度為 0.006 m/s²，與重力加速度一比更是微乎其微。所以想靠地球自轉及公轉的加速度來偵測地球在動顯然是相當困難的。

恆星視差

坐火車的人都有這一經驗：窗外比較近的東西從眼前飛過，越遠的東西就越不動。所以如果火車是從左往右，當你比較圖一中遠近不同之 A、B 兩點的相對位置時，你將發現中非常遠的 A 點不動；但是比較近的 B 點則會從 A 之右邊 B’ 移到 A 之左邊 B”。事實上這視差與火車動不動無關，而是因 A、B、及觀察者三者的相對位置而異。

同樣的道理，因為地球繞太陽公轉，我們可以在兩個不同的軌跡點（例如夏至及冬至兩點）看到這「恆星視差」（stellar parallax）現象（圖一）。1838 年，德國天文學家貝塞爾（Friedrich Bessel）成功測量了天鵝座（Cygni）61 號恆星的視差，證明地球並不是一年四季都在同一個位置。當然，不在同一個位置表示「動過」，所以間接地證明了地球在動。

星光像差

站在大雨筆直而下的大街上時，你只需將雨傘直接舉過頭頂即可保持乾爽。可是當你開始走路時，你便必須將雨傘朝行走方向傾斜以免被淋濕，走得越快，傾斜度就需要越大。如果不知道雨是垂直而下（對地球而言），你將誤以為雨是從前方傾斜而至（對你而言）。

同樣的道理。當地球繞太陽公轉運動時，我們也可以檢測到與運動速度有關之入射星光的「傾斜」（見圖二）——在天文學上稱為「星光像差」（stellar aberration）。因為地球一年四季的運動速度不同，所以「像差」也將因之而異。。

1725 年起，英國天文學家布拉德利（James Bradley）及同事一直在努力想測量天龍座伽馬（Gamma Draconis）的視差；他們雖然沒有找到預期的現象，但卻發現天龍座伽馬在三天內往「錯誤」的方向移動了驚人的弧度。在同事去世後不久，布拉德利終於意識到這無法用視差來解釋的現象是：因地球在恆星方向運動速率不同之「光像差」（light aberration）和光速有限所引起的。

布拉德利於 1729 年元月向英國皇家學會宣布此一首次確鑿證明地球在「動」的發現，提供了阿里斯塔克斯、哥白尼、和開普勒理論正確性的觀察證據。巴黎天文台台長德蘭布爾（Jean Delambre）認為這是「（18 世紀）最輝煌、最有用的發現」；在其 1821 年所出版之《18 世紀天文學史》中謂：「正是由於布拉德利的這⋯發現，我們才有了現代天文學的準確性。」 

傅科

最能夠直接證明地球每日自轉的實驗是「傅科擺」（Foucault pendulum）。法國人傅科（Léon Foucault，1819 – 1868） 小時候對學校功課沒興趣，喜歡自己在家建造玩具和機器。1839 年進入巴黎醫學院，看到血就昏暈，因此只好放棄從醫。但指導教授多內（Alfred Donné）慧眼識英雄，把他留聘為助手從事研究，兩人於 1845 年合作出版了《顯微鏡課程》(A Course of Microscopy)。

傅科與多內的合作開啟他作為科學傳播者的職業生涯：多內退休後，傅科成為具有影響力之《辯論雜誌》(Journal de Débats ) 的科學編輯，接替了多內向公眾報導最新科學領域發展的角色。透過每週生動地報導巴黎科學院會議，傅科很快引起了公眾和科學精英的注意，包括了法國具有影響力的數學家和政治家阿拉戈（François Arago）。

1850 年傅科突發出奇想：如果能夠設計出一個鐘擺，其頂點雖可以隨地球上的支架移動，但能完全自由轉動（也就是與支架間的旋轉摩擦力為零）；那麼鐘擺一旦開始擺動，因為不會跟著地球旋轉，地球將在其下方旋轉——但對地球上觀察者來說，將是擺動平面在旋轉。1851 年元月，傅科在家中地下室成功地建造了這樣一個鐘擺後，阿拉戈要求他在巴黎天文台也裝置一個。

不久後，巴黎的每一位科學家都收到了前往巴黎天文台參觀鐘擺的邀請。在天文台進行實驗證明地球確實在旋轉的 1851 年 2 月 3 日，阿拉戈也向科學院宣讀了現在稱為「傅科擺」的論文。幾週後，傅科在巴黎萬神殿（Panthéon）的圓頂上用一根 67 米長的金屬絲懸掛了一個重 28 公斤的黃銅塗層鉛擺，又復製了一個「傅科擺」（圖三，註 1）。

傅科擺的物理

台灣早期科教館曾經展示過「傅科擺」，現在已經找不到了。但相信許多讀者都曾在世界其它各地（如北京或廣州）看過。如果在北極的正上方掛一個「傅科擺」，我們很容易直覺地了解地球將在其下方以 24 小時的週期旋轉。將鐘擺掛在赤道上某一點的正上方，則它只受到地球自轉的前進推力（見後），筆者還可以了解（看出）地球在其下方不會旋轉；但筆者很難想像掛在台北的上空時，地球如何在其下方旋轉？

在忘寢廢食之苦思後，筆者終於領悟到伽利略 1630 年用來錯誤地「證明」地球在動的例子，事實上正是解釋 1851 年「傅科擺」的最佳工具。一個往東方前進之逆時針方向旋轉輪子，在任何一瞬間，對「一位靜止不動的旁觀者 A」來說（圖四左），最上方那一點的速度應該比中間點慢，最下方那一點則比中間點快（註 2）。

但是對於與輪子同時前進、但不旋轉之中間觀察者 B 來說（圖四中），兩個向量相減的結果，上方那一點的速度將是往左，下方那一點的速度則是往右，這正是為什麼他只看到輪子在逆時針方向旋轉的原因。對一位隨輪子旋轉及前進之中間觀察者 C 來說，則輪子不轉不動：如果觀察者 B 不是一個數學點的話，將依順時針方向旋轉（圖四右，註 3）！

地球自轉造成台北 101 大樓往右的旋轉推力；大樓南方因為旋轉圈子比正上方的中間點大，速度因之比中間點快；反之，大樓北方則因為旋轉圈子較小，速度應比中間點慢（圖五白色箭頭）。所以對旁觀者 A 來說， 101 大樓中間點及南、北方兩點之表面速度如圖四左所示；圖四中則為觀察者 B 所看到的：整個台北（地球表面）在圍他逆時針方向旋轉。

住在地球上的我們當然是隨著台北地球表面旋轉的觀察者 C：整個台北不轉不動，B 在順時針方向旋轉；如果 B 是「傅科擺」（記得掛它的條件嗎？），則是鐘擺平面在順時針方向旋轉！同樣的原理我們可以推論到：「傅科擺面」在北極會順時針方向旋轉（週期 24 小時）；在赤道上不旋轉（因南、北方兩點之速度一樣）；越北的「傅科擺」週期越短（因南、北方兩點之速度差別越大，註 5）。

結論

在「加速度運動」一節裡，我們談到了地球的自轉及公轉所產生的效應在日常物體的運動中，因與其它力相比太小了，很難偵測到。但在長距離和長時間的大規模運動中（如大氣中之空氣或海洋中之水），它還是可能脫穎而出變得很明顯的，例如海邊高（低）潮之所以每天出現兩次，正是因為地球自轉的關係（註 2）。

又如時常發生在台灣之熱帶氣旋（颶風）的形成，事實上也正是因地球自轉之故：在北半球產生逆時針的氣旋（註四），在南半球將產生順時針的氣旋。但赤道附近因旋轉太小，不會有颱風的。

除傅科擺外，要證明地球在動的原理似乎都很容易理解，但不容易執行；反之，傅科擺似乎容易製作，卻不容易理解。怪不得雖然早有人懷疑地球在動，但卻必須等了兩千年才能觀測到。即使在科技突飛猛進的今天，要證明地球在動似乎也不是幾個字就可以解釋清楚的，怪不得國中生（甚至大學生）只能支吾以對了。

*************** 猜猜看：旁觀者 A 是誰 ***************

我們在圖四及文中提到了「一位靜止不動的旁觀者 A」；不知讀者是否曾在心中質問「他是誰呢？」牛頓也曾想過這個問題：這位靜止不動的旁觀者在他心中是「絕對空間」——一個永遠存在那裡靜止不動的宇宙背景。

但是與他同時代的德國哲學家、科學家和數學家萊布尼茲（Gottfried Leibniz，1646 -1716）卻認為根本沒有這種空間，空間只是一種幻覺。對愛因斯坦發展廣義相對論有巨大啟發的馬赫（Ernst Mach，1838 -1916，奧地利物理學家兼哲學家）是一位十足的實證派人物，他認為任何可觀察到的現象都是相對於遙遠的恆星（或宇宙中所有的物體），因此從這裡得出地球在旋轉的結論是不合理的：我們怎麼知道不是恆星在旋轉呢？當太空沒有任何物體時，地球是否還在自轉呢？

他認為如果沒有其它物體比較，地球與靜止無異，旋轉沒有任何意義。因此對馬赫來說，加速不是絕對的、也是相對的！所以地球的自旋是相對於這「一位靜止不動的旁觀者」（遙遠的恆星）而言的，是它造成的！讀者相信馬赫的觀點嗎？或者根本沒有這個人（萊布尼茲幻覺空間）？或者還是比較相信牛頓的絕對空間？ ⋯⋯甚或是因為我去看它，所以地球才在旋轉的近代量子物理觀？對這些爭論有興趣的讀者請參考《我愛科學》。

註解

1. 原來之擺錘在 2010 年 4 月 6 日因電纜斷裂損壞無法修復，現在的鉛擺為複製品。
2. 伽利略錯誤地認為這一快一慢的（地球）速度變化正是造成潮汐現象的原因；依照他這一個理論，海邊高（低）潮每天只出現一次，但事實上我們知道因為地球自轉的關係，高（低）潮每天出現兩次。牛頓正確地解釋了潮汐現象主要是因月球引力造成的。
3. 如果 B 或 C 向前丟出去一顆石子，則 B 將看到該石子直線前進；但是因為「科氏力」（Coriolis force ）的關係，C 將看到該顆石子沿右彎的曲線前進；詳見『「 離心力 」真的存在嗎？』。所以「科氏力」可用來解釋「傅科擺」在地球表面的軌跡（與地點緯度、從什麼地方啟動鐘擺、及鐘擺長度有關；加上鍾擺頂點雖然不隨地面旋轉，但並不是「絕對」靜止不動，而是隨地球自轉及公轉，因此細節上是很複雜的，以至於在網路上可以看到許多不同或不完全正確的軌跡圖）。
4. 因為註 3 之「科氏力」。在網絡上可以看到不少用同樣的原理來解釋水槽、浴缸、或抽水馬桶排水時，在北半球的水流將是逆時針方向旋轉。筆者家中兩個抽水馬桶排水時都是逆時針旋轉，不知讀者府上是否也是一樣？但筆者覺得像加速度一樣，我們不可能偵測到地球自轉對這麼小之水體影響的，有興趣的讀者可參考英文《科學美國人》 2001 年的『有人終於以解決了「水流下排水管的方向是否會因您所在的半球而異」這個爭論？如果有，為什麼？』。
5. 我們可以利用微積分來計算圖四中之旋轉速度。如果地球的半徑為 R，該中心點是地球表面緯度 Φ 上的一點，則其地球旋轉半徑應該是 Rcos(Φ)，將它乘以地球自轉速率 ė，即得在該點的直線速度。其上下兩點的直線速度微差 dėRcos(Φ) 造成對該點的旋轉（圖四中），將它除以旋轉微半徑 RdΦ 則得附近表面對該點的旋轉速率： 。鐘擺的週期與之成反比；台北的緯度為 25^°N，故「傅科擺」的週期為 56.8小時[=(24小時)/sin (25^°)]。

參考資料

• 『「 離心力 」真的存在嗎？』(科學月刊，2021 年 11 月)。
• 「宇宙到底是什麼樣子？宇宙觀的發展史（上篇）｜ 20 世紀前」(泛科學，2023 / 04 / 19)。
• 《我愛科學》（華騰文化有限公司，2017 年 12 月出版）：「牛頓的水桶」(科學月刊，2013 年 8 月)；「愛因斯坦的最後一搏━EPR 悖論」(科學月刊，2016 年 5 月) ；「以太存在與否的爭論」(科學月刊，2017 年 5 月) 。

古希臘哲學家中，不乏能精準測量天體位置的人，還有能運用幾何學知識來丈量土地的人。儘管他們尚未發展出「實驗」這項科學方法，但相對的，他們非常仔細觀察自然界發生的變化，並思考形形色色的問題，成為自然界和社會的知識探索者。

萬物皆由水組成

古希臘最早深入探索「萬物根源」的人是泰利斯（Thales）。他是個生意做很大的貿易商，曾搭船經由地中海，到埃及推銷橄欖油，是個見多識廣的人。

某天，泰利斯開始萌生疑惑：

世界上有數之不盡的萬象事物，都是由物質所構成的，而且物質的變化方式多得令人驚奇。雖說物質會不斷變化，卻並非無中生有，存在的東西也不可能完全消失；由此可知，物質是不生不滅的。無數物質不斷變化，但為什麼大家都是不生不滅的？

泰利斯認為，所有物質必然是由唯一的「本原」所組成的，而他得到的答案就是水：

水遇冷後凝結成冰，加溫之後就會恢復原狀；溫度繼續升高的水會成為水蒸氣，再冷卻後又會形成水滴。河川、海洋和地表的水，都會變成水蒸氣上升到空中、形成雲朵，雲又會降水成為雨和雪。水能如此千變萬化，不論怎麼變也不會消失殆盡。話說回來，金屬的變化、生物形體的變化，不也都和水一樣嗎？

泰利斯推論，這些物質的型態和外形不論再怎麼變化，也不會完全消失，應該是因為所有物質都是由某個「本原」所組成的——不論構成的是金屬或生物。

後來泰利斯便把構成所有物質的「本原」命名為「水」。

值得注意的是，泰利斯所說的「水」，並不是指現代科學做為研究對象、做為物質的水，而是將變化不歇、變換型態後生成其他物質，並能再度回歸原初型態的萬物本原稱為「水」而已。這種思考的背景，可能來自於他曾到東方旅行，聽聞流傳在美索不達米亞的世界起源傳說、得知其故事中心就是「水」，才深受影響。

泰利斯的「水」，促使眾多學者開始思考萬物的「本原」（元素）為何。有人認為本原是「空氣」，經過壓縮和稀釋，分別形成水、土和火，進一步創造了自然界；也有人認為本原就是「火」，並將自然界比喻為「燃起、消失，無時無刻都在活動的火」。

微粒組成萬物

對於「萬物根源」是什麼的問題，德謨克利特（Democritus）提出了名為「原子論」的主張。

和泰利斯一樣，德謨克利特曾周遊地中海沿岸，徒步觀察風土、歷史和文化迥異的各個國家裡，有什麼樣的自然環境與人民，並學習各國的學問和技術。他認為，創造萬物的「本原」存在於無數微粒中，而且這一顆顆粒子永遠不會毀滅。他將這些無法再分解得更小的微粒，以希臘語中意指「不可分割之物」的「atomos」（原子）來命名。

德謨克利特還思考了另一項觀點，也就是「虛空」（什麼都沒有的空間），若改用現代科學的用語來說，就是「真空」。因為原子會占據空間、四處活動，所以必須要有提供給原子活動的「虛空」。

簡單來說，德謨克利特的原子論就是「萬物是由原子和真空所構成的，除此之外別無其他」。

德謨克利特認為，無數原子在除了原子以外什麼都沒有的空間裡，激烈且毫不停歇地四處活動，互相撞擊、形成漩渦。有的原子雖然會和其他原子相連成一團，但這團東西總有一天會分解，恢復成原本四散的原子。只要改變原子的排列方式和組合，就能製造出不同種類的物質。萬物是藉由原子的組合而形成，就連火、氣、水、土也不例外。

據說德謨克利特寫了一系列共七十多部鉅著，但沒有一本流傳下來。由於他大膽主張，人類的靈魂也是由輕盈、活潑好動的原子組成，不會遵從神的指示，而是跟隨控制原子運動的自然定律；只要構成人類肉體的原子瓦解分散，人類的靈魂就會消失。也就是說，神並不存在。他因此遭到統治階層指控「試圖抹滅神的存在」，並飽受攻擊，與他有關的書籍全數遭到銷毀。我們之所以能認識德謨克利特的事蹟，主要是由於反對原子論的哲學家們，將他的思想記錄在自己的著作之故。

——本文摘自《世界史是化學寫成的：從玻璃到手機，從肥料到炸藥，保證有趣的化學入門》，2022 年 2 月，究竟出版，未經同意請勿轉載。

1945年，美國分別在日本的廣島和長崎投下原子彈，造成約二十萬人死亡，也終結了第二次世界大戰。當時的臺灣，尚在日本統治之下，自然地，原子彈爆炸（原爆）的犧牲者中，也有在日本本土生活的臺灣人。然而，原子彈對臺灣的影響，並不僅止於此，也不只是促成臺灣統治權的更替而已。在那之後，原子彈的巨大威力，和對人類文明的衝擊，以多樣的形式留存於臺灣社會；直到現在，我們還是可以看見其痕跡。

其一：跨越七十多年的遺物

國立臺灣歷史博物館的收藏品，就記述著因原爆喪生的臺灣人歷史。

1921年生的新竹人蘇百齡，從新竹州立新竹中學校（今國立新竹高級中學）畢業後，前往日本就讀長崎醫科大學附屬藥學專門部，並於1942年繼續就讀長崎醫科大學。

1945年，原本打算隔年學成回臺的蘇百齡，卻在即將畢業前夕，因為長崎原爆而身亡；一位原本大有可為的醫生，生命就這麼永遠停留於24歲。

當然，蘇百齡不是唯一因原爆犧牲的臺灣人，但要感謝其家族後人細心保存遺物，並將之捐贈，我們才得以一窺當時罹難者的部分生活面貌。

而在喪失性命的人之外，也有一些臺灣人不但親身經歷原爆，還能對後世講述親眼所見，如出生於高雄美濃的陳新賜醫師（1914～2016），和出身嘉義的王文其醫師（1918～2015）。當時二人均在距離原爆中心僅700公尺的長崎醫科大學附屬醫院服務，雖然也在爆炸中受傷，但奇蹟似地存活下來。這段故事，由李展平撰寫成《長崎原爆：台灣醫生陳新賜．王文其歷險記》，於2012年出版。

曾經參選1996年中華民國總統選舉的彭明敏（1923～2022），在長崎原爆當下也正於長崎的長兄家療養：其不久前才因為搭乘的船隻受美軍轟炸，被送往長崎醫科大學附屬醫院治療，並接受截肢手術；陳新賜醫師即為手術醫師之一。

在彭明敏所著《自由的滋味》裡，是這麼描述長崎原爆：

我在室內看報紙，聽到頭頂飛機嗡嗡之聲。突然間，有炫目的亮光，好像房裡按下巨大的鎂光燈。差不多同時，有金屬性的巨響，彷彿整個地球被一把巨大的鎚子擊中了。房子劇烈地搖動。……有些水泥建築物仍屹立著，但是，裡面所有木料和其他易燃物都在頃刻間化為烏有。

據說在學校教室內，從整齊排列的白灰燼所在可以看出在死亡瞬間正坐在書桌旁的每一個學生。熱度竟有那樣強烈。大部分的醫科學生都罹難，其中包括四位曾經慷慨輸血給我的台灣留學生。他們有用的生命被消滅，我卻仍活著，這真是悲劇的命運。

……不久這座死亡的城市散發出令人不能忍受的臭氣。善後工作，對於當事人是一種異常的考驗。……幾天之內，又有新的恐怖發生。許多生存者忽然開始由口鼻出血，毛髮脫落，不久便死亡了。

無論如何，雖然原爆說不上是臺灣人的集體經歷，但確實為日治時期的部分臺灣家族或個人，帶來難以抹滅的深刻記憶。

其二：臺灣的原子彈部署

臺灣這塊土地跟原子彈的連結並未因第二次世界大戰的結束而終止。戰後，臺灣統治權被移交給中華民國政府，其於1949年又因為內戰失利撤退到臺灣。自此，中華民國政權和中華人民共和國政權分別位於臺灣海峽兩岸，處於敵對緊張關係。

1958年8月23日，中國人民解放軍開始隔海砲擊金門，引發第二次臺灣海峽危機，史稱八二三砲戰。在短短約一個半月的時間內，金門遭受了數十萬發的砲彈打擊。而中華人民共和國對金門的砲擊行動，斷斷續續了21年，直到1979年中華人民共和國和美國建交為止。

在這樣嚴峻的大環境下，當時仍協防臺灣的美國軍方，從1958年到1962年，於臺南機場部署了配備核彈頭的屠牛士（Matador）地對地巡弋飛彈。此外，從1960年1月到1974年7月，亦於臺南機場布置了可搭載在戰鬥機上的戰術型核彈。

根據美國於2008年解密的文件，當金門砲戰最慘烈的時候，美國軍方曾考慮在廈門投擲原子彈，以阻止中國人民解放軍的攻勢。雖然這件事沒有成真，但無論如何，在臺灣的核彈部署，讓臺灣和關島、南韓、日本沖繩並列，成為當時西太平洋的核武基地。

其三：中華民國的原子彈研發計畫

鑑於原子彈的超凡威力，不少國家均力圖發展相關技術。暨美國之後，蘇聯於1949年首度成功試爆原子彈，英國和法國也相繼研發成功。中華人民共和國同樣是野心勃勃，並於1964年在新疆測試了第一顆原子彈。毛澤東曾表示：「不但要有更多的飛機和大炮，而且還要有原子彈。在今天的世界上，我們要不受人家欺負，就不能沒有這個東西。」

至於臺灣的中華民國政府， 自然也明白核武的重要性。1963年，當時的蔣介石總統，和以色列核武計畫之父伯格曼（Ernst David Bergmann）私下會面，表達研發核武的決心。在伯格曼的支持與建議下，1968年「新竹計畫」啟動，以清華大學為中心，重點工作項目在培養人才，並建立研發原子彈所需的相關硬體設施。只不過，包括當時國家科學委員會主委吳大猷，以及曾參與美國曼哈頓計畫的女性核物理學家吳健雄，都對臺灣發展核武表達反對意見。在各方壓力之下，蔣介石最後不得不將新竹計畫束之高閣。

然而，臺灣的核武研發並未因此中止。蔣介石政府在吸取新竹計畫的教訓之後，規劃了以和平研究用途做包裝的「桃園計畫」。1969年，中山科學研究院正式成立，原子能委員會則與加拿大簽約，在桃園龍潭的中科院核能研究所興建重水式核子反應爐，稱為台灣研究用反應器（Taiwan Research Reactor，簡稱TRR）。

在鈾元素中，約有99.264%都是屬於鈾-238，而核能發電常用到的鈾-235只佔了0.72%。提煉出來的鈾元素，必須先經過處理，將鈾-235的濃度提升到3%～5%，才能在商業核能發電使用。如果要製造原子彈，則必須將鈾-235的濃度提高到90%以上。因為事涉敏感，鈾濃縮相關技術與活動都受到監管，非核武國家若要靠自行研發，獲得武器級的高濃縮鈾相當不容易。

基於上述原因，製造核武的替代方案，是利用以低濃縮鈾當燃料的重水反應爐；在其中，鈾-238會吸收鈾-235分裂後產出的中子，成為鈾-239，然後再衰變成鈽-239，而鈽-239也能拿來製作原子彈。這樣的方式，在技術門檻和成本上，比製造高濃縮鈾要低得多。

在1975年蔣介石去世後，桃園計畫雖仍持續進行，但此時美國抱持聯中制俄戰略，已與中華人民共和國洽談建交多年，以中華民國制衡中華人民共和國的想法也慢慢轉變，反對臺灣發展核武的態度益發明顯。在美國壓力下，臺灣的原子彈研發計畫在繼任的蔣經國總統支持下，轉以更機密的方式運作。

到了1988年，臺灣的核武計畫已經接近成功邊緣，預估再要不了多久即可製造出原子彈。只不過，時任中科院核能研究所副所長的張憲義早已被中情局吸收，臺灣的核武發展進度一切都在美國掌握之中。1月9日，張憲義使用假護照投奔美國，對整個計畫帶來毀滅性打擊，而生命已到末期的蔣經國，也在數天後去世。沒過幾天，美國和國際原子能總署的官員，直接帶領水泥攪拌車進入中科院，將重水式核子反應爐封存，再用水泥灌入重要設施和實驗室，以確保臺灣再也無法重啟爐灶。另一方面，新上任的李登輝總統也不支持相關研究。臺灣的核武研發，戛然而止。

至於張憲義，儘管一度被通緝，但至2000年已期滿撤銷。他的行為，究竟是讓臺灣少了重要的戰略武器，還是避免了潛在的核戰呢？是功是過，只能留給後人評價。

其四：桃園的輻射外洩事件

在台灣的核武研究中斷後，核能研究所內放置的核燃料棒也被要求運回美國。然而，燃料棒護套因年久劣化，導致水氣進入並與燃料棒作用，產生氫氣。於是，從 1988 年到 1991 年間，當所內人員嘗試把燃料棒從乾式貯存槽取出時，曾多次引起氫氣爆炸，最後一次更發生火災。

遺憾的是，事件發生當下，並沒有什麼人多加留意輻射外洩的可能。要等到 1992 年，核研所從事例行偵測時，才發現事態嚴重，不但核研所排水口附近的泥土，放射性強度大幅超標，下游的土地也受到污染。這起事件是在 6 月 25 日提報原能會，所以被定名為「核研所六二五輻射汙染事件」。

因為氫氣爆炸而污染了乾式貯存場的放射性物質，據推測，很可能就是在工作人員沖水清理以及滅火的過程中，隨著水流進入集水池，再經由排水口被釋放到環境之中，也就是鄰近的大漢溪和下游的國有地。

事後，國有財產局將2.3公頃的污染區用圍籬圍住，依原能會規定將土地挖除2公尺，再覆蓋新土。在1997年清理完畢後，當地輻射已恢復到正常範圍。而挖除的一萬四千立方公尺污染土壤，則跟一萬多桶低階核廢料，和破損的數十支高階核廢料等等，一同放置於核研所。

這起臺灣有史以來最嚴重的輻射外洩事件，至今已30年，造成了多大影響難以切實評估，卻是臺灣與原子彈的連結中，無法迴避的一段過往，也是對妥善管理核廢料的安全性提醒。

其五：原子與我們同在

原子彈不只威力驚人，其對社會文化的衝擊亦不在話下。因為原子彈在第二次世界大戰中的運用，許多人才首度聽到「原子」這個詞彙。一時之間，原子一詞蔚為風尚，成了時髦的代表、新科技的代稱；許多新發明、新事物，便這麼被冠上「原子」二字，類似現代一堆有著「量子」稱號，但其實跟量子力學沾不上邊的商品。

出生於台北艋舺的著名女畫家謝招治（1929～2014），創作過一幅名為《原子燙》的畫作。她曾表示：

「以前婦女燙頭髮是用電來燙，後來臺灣光復後才用化學藥劑來燙頭髮，大家也不知道該叫什麼燙，就叫它原子燙吧！『原子』這兩個字是由日本廣島遭美國的原子彈轟炸後第一次聽到的新名詞，在當時是很時髦的形容詞，還有現在的絲襪以前也叫原子襪呢。」

而謝招治對自己的另一幅作品《補襪》，是這麼解說的：

「玻璃絲襪在光復後才出現，是大家之前都沒見過的新玩意兒，當時常常把沒看過的東西全都加一個「原子」來叫它，所以就叫它『原子絲襪』了。這一種襪子是由船員走私進口，或有親友從國外偷偷帶回來才有的。

我的姑姑出國二十幾年，第一次由日本回臺探親的時候，雙腳套了十幾雙玻璃絲襪，回來送給親友的，我看她一雙雙的脫下來送給我們的時候，覺得很感動，又好笑。在市面上原子襪有人賣，但是價錢很貴，它是新的產品，品質很差，大家穿破了捨不得丟，就拿去給補絲襪的補一補再拿來穿的。」

除了原子燙、原子襪這兩個現在已不怎麼使用的名詞之外，我們常會用到的「原子筆」，其名稱來由的說法之一，就是廠商把原子筆引進香港時，因為尚無中文名稱，故使用「原子」這樣有高科技意象的名詞稱之。雖然原子筆跟原子彈並沒有任何關係，但無論如何，「原子筆」從此成為臺灣人廣泛運用的詞彙，流傳至今。

總結

自1945年原子彈出現在戰場之後，其巨大的威力撼動了全世界，也震懾了人心。從此，原子彈就跟全球政經局勢和個別國家的發展野心脫離不了關係。儘管當年轟炸日本的原子彈和台灣這塊土地並沒有直接關連，但其影響力仍以各樣的方式，留存在臺灣、或臺灣人的歷史和文化裡。不論我們如何看待它，正面或負面，這些連結與時代的記憶都將不會消逝。

參考資料：

• 一束斷髮、幾封書信、一紙「因空襲而死亡」的證明：1945 年，在長崎原爆中喪生的臺灣青年
• 長崎原爆後，一封發往新竹的電報與一位25歲的臺灣醫學生
• 彭明敏（2017），《自由的滋味》，玉山社。
• Hans M. Kristensen (2008), Nukes in the Taiwan Crisis.
• 台灣研究用反應器爐體除役之規劃研究
• Plutonium-239 – Wikipedia
• 王丰（2015），《刺殺蔣介石: 美國與蔣政權鬥爭史》，時報出版。
• 原來臺灣也曾發展過核彈：一段不為人知的歷史
• 核廢料放在桃園 核研所認了6次氫爆
• 潛伏國防部二十年的臥底
• 台灣具擁核武潛力？　揭密「核彈國造」歷史
• 【核武特工張憲義】叛逃科學家的愛國者遊戲
• 官方查無真相 輻射污染事件成謎
• 《核彈MIT》被遺忘的TRR
• 台灣核武「終結者」：一段不為人知的故事
• 諾貝爾和平獎與龍潭核廢料