■蕭如珀 楊信男 譯
■1926 年12 月18 日：劉易斯在給《自然》的信中造了“光子”一詞
（譯自APS News，2012 年12 月）
在20 世紀初，普朗克和愛因斯坦提出了量子的概念，為物理界投下了震撼彈。愛因斯坦1905 年的論文討論光的粒子本質，但他並沒稱這些粒子為光子，光子一詞是由美國的物理化學家劉易斯（Gilbert Lewis）所創造出來的。
劉易斯是美國馬薩諸塞州維貿斯（Weymouth，MA） 人， 他主要都是由家教到家教導，只短暫地於9 ～ 14 歲間到公立學校就讀，那時他到內布拉斯加大學（University of Nebraska）註冊。3年後，他17 歲，轉到哈佛學院就讀，1899 年，他年僅24 歲就完成了博士學位。劉易斯在德國當了1 年的訪問學者，追隨有名的科學家如奧斯特瓦爾德（Wilhelm Ostwald）和能斯特（Walther Nernst）做研究，之後回到哈佛教書。
劉易斯
1904 年，劉易斯到菲律賓當科學度量衡局局長，但他只當了1年，就又回到波士頓，在麻省理工學院任教職。1912 年，他接受了伯克利加州大學的聘任，在那裡度過大半的科學生涯。
早期劉易斯對於熱力學深感興趣，尤其是和化學平衡有關的部分，他寫了一些論文討論那時才剛起步的相對論，提出一個替代愛因斯坦質能等效性的推導。1913 年，他被選為美國國家科學院院士。
劉易斯最為人稱道的是化學鍵的研究，尤其在他1916 年的經典論文《原子和分子》中，概述共價鍵的觀念，以及1923 年論文，提出了酸鹼反應的電子對理論。早在1902 年，他即一直在他的演講筆記中使用簡略的草圖，描述方塊狀的原子，其中的角落代表電子可能在的位置。最後他了解，原子中的電子會成對地圍繞在原子核四周，最常形成一個四面體，而兩個鍵在一起的原子在其中間會共享成對的電子。這些想法後來影響了包括鮑林（Linus Pauling）在內科學家的研究。
他也是最先於1926 年12 月18 日在給《自然》期刊的信中，造了“光子”（photon）這個字，來說明光的單位。嚴格來說，他對這個字的瞭解是，它說明了“輻射能”的一個載體，而不是光粒子本身；“我冒昧地提議給這個假設性的新原子一個名字光子，它並非是光，但在每一個輻射的過程中都扮演著重要的角色。”那樣說來，他的概念和愛因斯坦1905 年光的量子理論不同，然而“光子”也就被用來說明愛因斯坦原先的用詞“光量子”（light quantum）了。
劉易斯在他的家鄉維貿斯有一條街，以及當地中學圖書館的一個側廳，以他的名字命名；加州伯克利大學有劉易斯廳，來紀念他，他還獲得了許多專業上的榮譽，以肯定他的研究，唯獨少了諾貝爾化學獎。有人臆測那有一部分要歸咎於他和能斯特間激烈的競爭，導致能斯特利用他在提名委員會的位置封殺了劉易斯的提名。
尤其令劉易斯失望的是，他的一個學生尤里（Harold Urey）因發現重氫而獲得了1934 年諾貝爾化學獎，此研究使用伯克利的迴旋加速器來淨化重水，說明它的特質，其中有不少應歸功於劉易斯的貢獻。劉易斯在同一年辭職離開美國國家科學院，也許是因在職場上不受尊敬而生氣，也可能是因他所提名的人沒被選入那受人尊敬的團體，而一直感到挫折所致。還有一位劉易斯所指導的年輕物理學家西博格（Glenn T. Seaborg）也在1951 年接著獲得了諾貝爾獎。（劉易斯的確喜歡和特優的學生一起做研究，而這些學生們後來的成功證明他不凡的判斷力。）
劉易斯雖有著科學上的各種成就，但他的人生卻以悲劇收場。1946 年，他的一個研究生去伯克利實驗室時，在工作臺下面發現了劉易斯的屍體，很明顯地他是液體氰化氫毒氣的犧牲者。他當時的實驗一直在使用此物質，但是有一破了的管線致使氰化物滲漏進他實驗室的工作區。他官方的死因是冠狀動脈疾病，然而多年來一直謠傳說，劉易斯是自殺身亡。
這位化學家一直和憂鬱奮戰，可能源自於諾貝爾獎委員會對他的冷漠，僅管他這一生被提名了35 次，是記錄的保持者。在劉易斯死亡那天，他和朗繆爾（Irving Langmuir）共進午餐，朗繆爾因研究表面化學，獲得了1923 年的諾貝爾化學獎，那天他去伯克利接受榮譽學位。同事們回想說，劉易斯從那午餐回來後，明顯地鬱鬱寡歡，幾個小時後，他即亡故。
我們也許決無法確切知道劉易斯是否自殺，不過他的事蹟卻一直流傳下來，不僅他的科學論文，以及他兩個兒子的成就（兩個兒子都是化學教授），還有他創造出來的名詞。我們每次使用“光子”這個字，都在向劉易斯表示些微的敬意。
（本文轉載自2013 年12 月《物理雙月刊》， 網 址：http://
psroc.phys.ntu.edu.tw/bimonth/index.php; 蕭如珀， 自由業； 楊信男， 臺灣大學物理系，Email:[email protected]）
閱讀更多 中國物理學會期刊網 的文章
