物理學家怎樣度過聖誕節

作者：小斑 來源：PanSci

在聖誕節這個以大餐、購物、禮物、舞會、焰火、徹夜狂歡為主題詞的節日里，卻有好些科學工作者選擇在玩命工作中度過這一特殊的日子。2015年聖誕節來臨之際，讓我們向這些執著、勤奮的"科學狂人"致敬！

某年的聖誕夜，我一個人在趕實驗（只有這個時間才不會跟別人搶儀器），實驗室其他人就在外面放著音樂開聖誕舞會。在孤獨寂寥下，我翻檢了幾位跟聖誕節有關的科研前輩的事迹來激勵自己。

以實驗證明宇稱不守恆的

吳健雄博士

大家都知道楊振寧和李政道因提出宇稱不守恆的理論而拿到1957年的物理諾貝爾獎，但以實驗證明宇稱不守恆的吳健雄女士則沒有獲得這一殊榮，令許多科學家惋惜不已。畢竟沒有縝密的實驗證實，推算再合理的理論也無法成立。

在1956年之前，科學家已發現θ和τ兩種介子的自旋，質量，電荷完全相同，一度以為是同一種粒子，然而θ衰變時產生兩個π介子，τ衰變時產生3個π介子，奇數個π介子的總宇稱是負的，而偶數個π介子的總宇稱ê是正的，若要符合當時物理界對於宇稱守恆的共識，看起來又似乎不是同一種粒子。

1956年6月李政道與楊振寧在美國《物理評論》上共同發表《弱相互作用中的宇稱守恆質疑》的論文，認為基本粒子弱相互作用內存在「不守恆」，θ和τ是兩種完全相同的粒子，並且說服了同在哥倫比亞大學的實驗物理學家吳健雄設計鈷60的實驗證明。為此，吳健雄取消了與其先生袁家騮回中國一趟的計劃，並兩地奔波，在紐約的哥倫比亞大學教書、在華盛頓特區的美國國家標準局做實驗(需要用到極低溫設備)。

聖誕夜那晚，機場因為大雪而停飛，吳健雄女士趕最後一班火車回紐約度聖誕夜，在火車站打了一通電話給李政道先生，告訴他初步的研究結果顯示，宇稱不守恆的參數蠻大的，代表其理論極有可能是對的。其團隊後來反覆設計實驗確認每個細節及重複性，終於在1月9號凌晨舉杯慶祝，其實驗結果在1957年1月15日登於《The Physical Review》。

2009年的諾貝爾生理醫學獎得主之一

卡羅爾格雷德（Carol Greider）

當時她還是苦命的研究生，在老師伊麗莎白布萊克本（Elizabeth Blackburn）的研究室里想要找出一種特定的酵素，能夠在染色體尾端加上端粒，就像要複製DNA要有DNA複製酶在舊有的DNA模版上合成上新一段的DNA。那端粒到底為什麼值得他聖誕節還待在實驗室呢？

因為DNA複製的時候，前面都要有一段RNA引子，複製完之後會脫落，但是尾端總是會有一段沒辦法複製到。如果是這樣的話，染色體每複製一次就會越來越短，怎麼有辦法可以細胞分裂這麼多次？

1982年的時候，布萊克本和傑克佐斯塔克（Jack Szostak），發現染色體末端具有特殊序列的端粒（telomeres），能夠保護染色體避免被降解。卡羅爾就是要把這個研究繼續做下去，就像找到DNA了還得要再找到DNA複製酶。

四膜蟲

1984年聖誕節那天，她在四膜蟲細胞萃取液中第一次分析到他一直尋找的酵素活性，可以把TTGGGG這6個鹼基重複地加到DNA序列後面成為端粒。（四膜蟲是她老師布萊克本發現重複性端粒序列時研究的單細胞真核生物）不過實驗要做到論文登上期刊，當然不可能就只有在聖誕節收到聖誕老公公送的聖誕禮物，尖叫一下表示興奮這麼簡單。其論文在1985年12月登上《細胞》期刊。

第一屆諾貝爾物理獎得主

倫琴

第一屆諾貝爾物理獎在1901年頒給了發現X光的德國科學家倫琴(Wilhelm Conrad R?ntgen)。他在1895年11月8號的晚上，待在他的實驗室里研究當紅的陰極射線管。

陰極射線是由電子流構成的，而電子流是放在一個幾乎是真空的玻璃館兩端的電極，由高電壓產生的。倫琴使用的是改良版的，末端加上鋁窗，還整個用黑紙包起來，中間也隔了紙屏避免陰極射線逸出。

實驗中，倫琴突然眼角抽動，發現房間中塗有鉑氰酸鋇BaPt(CN)4的紙屏正在發出熒光，而那距離絕對不是電子流可以飛奔而去能量還夠強可以打出熒光的距離。

他在黑暗中封住整個儀器，確定光線不會露出來。他猜測這是個新的隱形的射線，姑且稱之為「X光」(X在西文中常作為未知代號)，接下來幾個禮拜全窩在實驗室里，試了不同的陰極射線管、不同材質擋在中間，確認是某種看不到的射線使版子發出熒光。

於是他用他的聖誕假期，拚命寫了十頁的論文，在12月28日在維爾茨堡物理-醫學學會（Würzburg Physical-Medical Society）期刊上，宣布發現了一種新的射線。（所以顯然期刊編輯也沒有去度假！）

看完這裡有沒有人跟我一樣覺得很奇怪，為什麼他的實驗室里好死不死有一塊，塗有會發熒光的鉑氰酸鋇的紙屏？有此一說，他本來就要拿那塊能發熒光的紙屏，靠近測試陰極射線，結果還沒拿近測試，就發現隔著遠距離就有熒光了。也有人說他當時就已經在找有沒有可能有其他射線。

像我那天聖誕夜的實驗最後大失敗，心中的凄楚可想而知。不過一想到應該有千千萬萬的苦命研究生，心中釋懷不少，畢竟科學是不會過聖誕節的啊!

在聖誕發生的科學大事

1、牛頓出生：公元1642年的聖誕前夜，英格蘭東部林肯郡一個名叫沃爾斯索普的小村裡，一個瘦小的早產兒悄然降生。他面色鐵青，雙唇緊閉。旁邊的產婆除了手劃十字祈禱上帝，似乎也對讓他存活無能為力。在旁的一位神父一咬牙借著酒勁把烈酒倒在早產兒身上，這個小東西才醍醐灌頂般發出了來到人世間第一聲啼哭。這個被一杯烈酒救醒的早產兒就是世界物理學界最偉大的科學家之一--牛頓。

2、月球軌道上的聖誕夜：1968年（比阿姆斯特朗登月早一年）的聖誕夜，美國宇航員弗蘭克·博爾曼（Frank Borman）、詹姆斯·洛威爾（JamesLovell）及威廉·安德斯（William Anders）駕駛"阿波羅8號"繞行月球8圈。這三位成為在月球軌道上度過聖誕夜的最早已知人類（如果嫦娥、吳剛等不被計算在內的話）！

3、羅斯卡出生：聖誕節是傳說中耶穌誕生的日子，他的使命是」要將自己的百姓從罪惡里救出來「。而1906年的聖誕節，一個德國小男孩的誕生，卻最終讓人們對自己所處的世界有了更精微的了解。這個男孩就是1988年諾貝爾物理學獎獲得者、電子顯微鏡的發明人羅斯卡（Ernst Ruska）。

4、 英國皇家科學院聖誕講座：1825年聖誕節， 英國皇家科學院首次舉辦了」聖誕科學講座「（ Royal Institution Christmas Lectures），除了二戰期間中斷了四次，迄今為止，該講座已經舉辦了近200次。講座邀請大名鼎鼎的科學家（如邁克爾·法拉第、卡爾·薩根，理查德·道金斯等），為普羅大眾尤其是青年科學愛好者講解科學知識。每年的講座主題都各有不同（完整列表），比如2012的主題是」現代鍊金術士「。

參考數據

維基百科-宇稱不守恆

American Physical Society-This Month in physical history

Scientific American-guest blog- Channeling Ada Lovelace: Chien-Shiung Wu, Courageous Hero of Physicser

2009年諾貝爾物理獎新聞稿：《科學發展月刊》，2010年9月453期： 2009年諾貝爾生理醫學獎—端粒酶的發現

1901年諾貝爾物理獎新聞稿

英國物理學會On this day

Wilhelm Conrad R?ntgen and the Early History of the Roentgen Rays，作者：Otto Glasse