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全球資訊網從此誕生──柏納-李生日 │ 科學史上的今天:06/08

張瑞棋_96
・2015/06/08 ・1072字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 544 ・八年級
Photo Credits: Pixel y Dixel license

1968 年,英格巴特(Douglas C. Engelbart)在如今稱為「所有演示之母」的會場上演示了滑鼠、視窗、網路與超文本(Hypertext),但那畢竟只是描繪未來的「概念機」。必須再等二十年,英國電腦科學家柏納-李(Tim Berners-Lee, 1955-)才真正實現了這個「未來」。

柏納-李於 1980 年承接了 CERN(歐洲核子研究組織)的軟體外包專案。此時學者們已經可以透過網路互相傳遞郵件與檔案,不過要在電腦內的大量資料中找到關聯性的資料仍是件苦差事。他在半年內開發了一套以超文本技術為基礎的搜尋程式,讓科學家可以輕易地從文件中的一個章節跳到另一個章節,或是跳到同一個資料庫內的另一個檔案。

不過隨著 CERN 的規模日益擴大,研究員、電腦與檔案的數量也愈來愈多,當初柏納-李開發的程式只能在同一個資料庫內搜尋,如今來自世界各國的科學家要尋找置於它處的資料,或彼此交換實驗數據都非常麻煩又曠日廢時。柏納-李於 1984 年以正式員工的身分重返 CERN 之後,就一直思索解決之道,後來他注意到逐漸興起的網路或許就是答案!

1989 年 3 月,他終於提出初步構想:以他開發的搜尋程式為基礎,結合傳輸控制協定(TCP)、網域名稱系統(DNS)等現成的網路標準,就可以在所有連上網路的電腦間快速搜尋並傳遞資料。這就是全球資訊網WWW(World Wide Web)的藍圖。

在得到主管的支持後,柏納-李開始著手製作所需的要件。隔年他寫出傳輸網頁的語言 HTTP 與描述網頁內容的語言 HTML、定義 URI 網址結構(日後他承認雙斜線實無必要),並且示範製作了世上第一個網頁瀏覽器與第一台網頁伺服器。

1992年 CERN 同意柏納-李的請求,將 WWW 相關的智慧財產權當成一般公共財對外公布,讓世人都可免費使用,無須支付任何權利金;而這正是 internet 可以迅速普及、蓬勃發展的關鍵。當網路上的資訊從純文字擴充為圖文並茂的豐富內容,當這一切都免費垂手可得,internet 才真正開始加速成長,深入滲透到社會各個層面,成為現代人生活不可或缺的一部份。而這都要歸功於柏納-李的發明與慷慨。

對照後來多少人因為網路成為鉅富,更顯得柏納-李放棄專利的難能可貴。他獲得無數表彰,但始終拒絕各種商業利益的誘惑。目前柏納-李仍在許多非營利組織但任要職,為 internet 的獨立性與普及化而努力。

 

 

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。

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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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史上第一座太空站升空 │ 科學史上的今天:4/19
張瑞棋_96
・2015/04/19 ・1174字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 542 ・八年級

二次大戰之後,美蘇兩國在彼此敵對的冷戰態勢下,積極地展開太空競賽。蘇聯先在 1957 年發射第一顆人造衛星史普尼克號,四年後又率先把人送上太空。美國為了挽回顏面而展開大膽的登月計畫,阿姆斯壯成功地在 1969 年成為第一位踏上月球的人類。蘇聯該用什麼再扳回一城?太空站!建造一個可以長期停留的太空基地。

太空站的構想不只在科幻小說中早就出現過,發明 V2 火箭的馮 · 布朗 (Wernher von Braun) 也於 1951 年就提出環形太空站的設計,電影《2001 太空漫遊》中的太空站就以此為藍本。不過這種能產生「人工重力」的太空站工程浩大,技術上也還不成熟。為了在太空競賽中先馳得點,蘇聯規劃的「禮炮計劃」 (Salyut programme) 是由六個科學研究站和三個軍事偵察站組成,裝設太陽能板以自足供電,並且有二個以上對接口供太空船停泊運送人員與物資。

1971 年 4 月 19 日,長 20 公尺、內部空間 99 立方公尺的禮炮 1 號發射升空,成為史上第一個太空站。四天後,聯盟 10 號太空船搭載了三位太空人前來,不料對接的閘門打不開,只能黯然離去。6 月 6 日,聯盟 11 號再來嘗試,終於成功完成史上首度接駁,三位太空人在禮炮 1 號內待了 23 天進行太空任務後,搭乘來時的聯盟 11 號返回地球,不幸卻在進入大氣層前因壓力閥故障而流失艙內空氣,三位太空人全部罹難。

聯盟系列太空船因此必須檢討設計而中止發射,禮炮 1 號苦等不到下一艘太空船前來補充燃料,終於在太空停留 175 天後,燃料耗盡而無力抗拒軌道衰退 (orbital decay),墜毀於太平洋,結束它光榮卻不順遂的一生。

蘇聯後來繼續發射禮炮系列太空站,最後一個禮炮 7 號於 1982 年發射,四年後改由和平號太空站接替。隨著蘇聯於 1991 年出人意表的解體,美蘇的冷戰對峙也跟著落幕,美國太空人還自 1995 年起搭乘太空梭來到和平號太空站,先後在上面生活了 28 個月。

和平號太空站發射之初猶是冷戰狀態,沒有人想得到十年內美蘇兩國的太空人竟會共同生活在這小小的空間。如今的國際太空站更是集十六個國家之力的跨國合作;倘若各國領導人都能在上面俯視我們這顆藍色星球,會不會更能感受四海一家、休戚與共呢?

 

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。

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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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侖琴誕辰 │ 科學史上的今天:3/27
張瑞棋_96
・2015/03/27 ・1044字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 527 ・七年級

已經半百的德國物理學家侖琴仍然興致勃勃的也想研究神秘的陰極射線。圖/wikimedia

1895 年 11 月,已經半百的德國物理學家侖琴仍然興致勃勃的也想研究神秘的陰極射線。打從 1869 年希托夫 (Johann Hittorf) 用陰極射線管發現它後,至今二、三十年以來,大家仍不清楚陰極射線究竟是什麼,就連它是粒子還是波都還爭論不休。侖琴打算重做前輩們的各種實驗,看看能否瞧出甚麼端倪。

他先試萊納德 (Philipp Lenard) 的實驗。萊納德在陰極射線管之陽極那端的玻璃開了個小窗,再用鋁箔封住,如此就可以在維持管內於真空狀態下。然後萊納德用一張塗了氰亞鉑酸鋇 (barium platinocyanide) 的紙板靠近鋁箔窗,發現紙板會發出螢光,證明了陰極射線可以穿過鋁箔,因而支持赫茲的主張:陰極射線是波,不是粒子。侖琴如法炮製,證實萊納德所言不虛,接著進行下個實驗。

他將紙板放在一旁,改用希托夫最初的陰極射線管。他接上電,關了燈,卻赫然發現黑暗之中,不只管內的玻璃發出綠色螢光,一、二公尺外也有一小片螢光!他開了燈才發現原來就是他剛剛放在一旁的那塊塗了氰亞鉑酸鋇的紙板。這怎麼可能?!希托夫管是完全密封的,從沒有人在管外測到陰極射線,而萊納德之前也已經證明陰極射線在空氣中頂多行進幾十公分。侖琴索性將希托夫管用黑布整個包住,但紙板仍會發光,這絕對不是陰極射線造成的。

接下來六個星期,侖琴鎮日窩在實驗室中做各種測試。他用紙板、木頭、金屬、⋯⋯等等不同材料來阻隔,發現這神秘的射線仍能穿透,只是在紙板上留下深淺不一的陰影,似乎只有鉛能完全隔絕。最令他震撼的,莫過於當他拿著一小片鉛塊時,紙板上竟出現他的手骨的影像!他在年底對外公布他所發現的 X 射線,並附上他的妻子戴著戒指的左手的 X 光照片,立即震驚全世界。

法國物理學家貝克勒(Henri Becquerel)就是大受震撼之下企圖研究 X 射線,而在兩個月後就無意發現了放射性,同時為居禮夫婦開啟了研究方向。愛迪生在第二年就做出 X 光機賣給醫院使用,居禮夫人也在一次大戰期間打造了 X 光巡迴車,幫忙診斷戰場上受傷的士兵。歷史上沒有其他科學新發現像 X 射線這樣,如此迅速地產生重大影響並且馬上付諸實際應用,也因此 1901 年,侖琴理所當然的成為第一屆諾貝爾物理獎的得主。

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看不見的陰極射線,摸得到的幽靈 │ 科學史上的今天:6/17
張瑞棋_96
・2015/06/17 ・851字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 493 ・六年級

1871 年起,倫敦一位靈媒屢屢在降靈會中招喚出名為凱蒂的幽靈。剛開始凱蒂只是若隱若現的露出臉孔,到後來直接以實體現身,見過的人都言之鑿鑿。英國科學家克魯克斯(William Crookes, 1832.6.17-1919.4.4)決定邀請靈媒到自己家中舉行降靈會,以驗證真偽;同時他也著手調查其他靈異現象。結果克魯克斯於 1874 年完成調查報告,證實幽靈凱蒂與其它超自然現象都是真的。什麼?!

可不要以為克魯克斯是不入流的科學家,他於 1861 年透過光譜的研究發現新元素鉈,而於二年後獲選為英國皇家學會的院士。1873 年,他發明了「克魯克斯輻射計」,半真空的玻璃球中,正反面一黑一白的四片葉片在光線照射下,自發地不停轉動起來。克魯克斯可沒有將之歸因於神秘的超自然力量,而是合理地推測是推動葉片的力量來自光線施加於葉片上的光壓(註)。

克魯克斯還將二十年前蓋斯勒(Heinrich Geissler)發明的氣體放電管(內含稀薄的稀有氣體,相當於霓虹燈)抽得更接近真空,通電後發現在陽極那端的玻璃管發出光芒,因而於 1878 年發明了「克魯克斯管」,也就是後來的陰極射線管的前身。這項發明在科學史上極為關鍵;克魯克斯於 1879 年率先發現「物質的第四態」──離子化的氣體,也就是電漿;1895 年,侖琴用它發現了 X射線;1897 年,湯姆森用它發現了電子。

可以看出克魯克斯始終以追根究柢的精神與系統化的方法從事科學實驗,那麼,為什麼他竟無法拆穿靈媒的手法,對那些靈異現象深信不疑?或許就是因為他想要相信。

自從他的弟弟於 1867 年,才 21 歲就死於黃熱病後,克魯克斯就急於透過降靈會與他接觸,從此熱衷於靈異現象。加上科學家習慣眼見為憑,更容易對靈媒的詐術照單全收。於是他一生在從事科學的同時,也積極參與靈魂研究社、鬼魂俱樂部等團體。1917 年,克魯克斯摯愛的妻子過世,他如願透過靈媒與她說話,兩年後,克魯克斯也離開人世。當然,沒有人見過他的靈魂現身。

 

 

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