克希荷夫誕辰｜科學史上的今天：3/12

2015/03/12 |

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1859 年夏天，德國物理學家克希荷夫與化學家本生 (Robert Bunsen) 一如往常相偕走出實驗室，到外面散步放鬆一下。他們邊走邊聊，討論起幾天前鄰鎮那場大火發生時，他們好奇地用分光鏡分析火光的結果。突然克希荷夫停下腳步，瞄了一眼天上的太陽，對著本生說：「本生，我一定是瘋了！」沒想到本生會心一笑地答道：「我已經瘋了啊！克希荷夫。」

為什麼有這樣奇怪的對話？這就得細說從頭了。他們兩人是在 1851 年於同一所大學任教時結識，隔年本生轉任海德堡大學教授，克希荷夫則於 1854 年應本生之邀也來到海德堡大學，在研究物理之餘，與本生一起研究化學元素的光譜。

其實很早之前人們就不同元素燃燒時會產生不同顏色，也有些人分析其光譜而發現各有不同的亮線，但都未進一步作有系統的研究。而今本生與克希荷夫手上有能產生清澈火焰的本生燈，以及他們兩人共同發明的分光鏡，可以一一分析各種元素的光譜與模式。有天晚上，16 公里外的城鎮發生大火，他們在實驗室都還能見到火光。他們一時興起用分光鏡分析火光，竟然辨認出鍶與鋇特有的亮線。

幾天後克希荷夫散步時突然想到，既然他們可以分析出 16 公里外的燃燒物質，或許也可以分析陽光而得知太陽的成分。但這點子畢竟太瘋狂，所以他才會說自己一定瘋了，沒想到本生其實也有相同的念頭。他們馬上動手實驗，發現所謂的「夫朗和斐線」中的許多條暗線正是一些已知元素的亮線，包括氫、鈉、鎳、鈣和鐵。克希荷夫提出解釋：陽光穿過太陽大氣層時被這些元素吸收了特定的波長，所以才呈現暗線。

他們的論文發表後震驚學界。二十幾年前，大哲學家孔德 (Auguste Comte) 才斷言我們永遠無法得知恆星的化學組成，如今這個大家普遍認同的知識極限竟被打破了！他們不但因此開創了天體光譜學，還努力發掘未曾見過的光譜而於 1861 年發現了銣和銫兩個新元素，創造了以光譜分析尋找新元素的方法。

除了創立光譜學並提出三項定律，克希荷夫在各個領域也都做出許多貢獻，因此包括電路學、光學、流體力學、熱化學乃至數學都有以他為名的定律。「黑體輻射」的概念與名詞也是由他所創，為量子力學埋下了開展的契機。

本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。