英國數學大師桑托伊系列：精準的測量法

英國數學鬼才馬庫斯‧杜‧桑托伊，任教於牛津大學和英國皇家學會大學研究員。他在期刊文章中提及：…數字是生命、宇宙乃至答案。在英國數學大師桑托伊系列：精準的測量法節目中，我們將要見證一場在人類文明中，藉著高超的物理概念與數學精確計算所發展的「測量」歷史。這是人類駕馭時間與長度、質量與莫耳、電、熱以及光的故事，每一次精準測量的演化都使人類文明躍進。側量使我們了解事物的本質，並且將帶領我們認識宇宙永恆不變常數的核心。
1.精準的測量法-時間與距離 Precision The Measure of All Things : Time and Distance
丈量日影長度以推算時間的埃及日晷，證實在文明人類的意識中，「時間」與「長度」的關係密不可分。在劃時代的教堂機械鐘發明之後，歐陸統治者們卻熱愛以自己身體的長度制訂標準，造成前所未有的大混亂；以日正當中，替機械鐘對時，也造成了各個村莊的時間誤差。
就在法國大革命的動盪時期，勇敢的科學家們進行統一長度計畫，經歷一場多災多難的旅程，他們以地球南北極到赤道的千萬分之一長度，成功打造純鉑「公尺原器」。雖然格林威治標準時間確立了精準的航海曆與火車時刻表，現代科學家以恆久不變的事物作為測量標準，這次不只要以地球為標準，而是以宇宙常數「光速」定義「公尺」，以銫原子的震盪頻率定義「秒」；如此一來，大改造的不只是航行與交通，而是「量子電腦」等超級人工智慧的問世。

2.精準的測量法-質量和莫耳 Precision The Measure of All Things : Mass and Moles
千百年來，古文明的交易仰賴穀物砝碼與樑式天平的公正，因為在估計重量的時候，人類容易被視覺所影響，如何秤重變成貿易的難題。為了端正詐騙歪風，優秀的化學家拉瓦錫以一立方公寸的水，定義出「公斤」，並由另外兩位繼承的科學家，鑄造出純鉑「公斤原器」。
隨著十八世紀英國政府試圖對馬車上的貨物徵稅，秤重變成苦差事。再加上牛頓的天才發現，隨著測量地點而改變的「重量」與物體本身的「質量」，是兩種不同的概念。後世化學家為了定義一莫耳質量用的「亞佛加厥數」一直都是神祕的數字，這些促使現代科學家以超精確的「電力」，與數出完美矽球全部的原子數量，試圖揭開公斤的神秘面紗，甚至是質量在宇宙中的起源；有朝一日人類也許能用宇宙最基本的「希格斯波色子」，秤量身邊的一切。

3.精準的測量法-光、熱和電 Precision The Measure of All Things : Light, Heat and Electricity
伽利略是首先試圖測量溫度的科學家，當時的人認為「熱」是無形的流體，知識份子流行配戴溫度計，象徵對無形事物的理解。「能量」對人類而言一直是難以捉摸的事物，更遑論測量它們；結果就是工業革命隨之而來的壞處，以水的冰點與沸點為準的華氏與攝氏溫標，再也無法精確的監控溫度，嚴重的鍋爐爆炸案經常發生。
伏打找出了電流的奧秘，而愛迪生用「電」點亮了現代文明。但是缺乏準確測量用電量的方法，差點讓天才愛迪生大傷荷包。此時人眼的光感覺對測光的誤差，也造成了不少問題。現代科學家追尋測量能量本質的極限，以粒子運動的動能定義熱、計算數以兆計流過的電子來定義電流，並且突破人眼的界限，淘汰「燭光」，期待人類文明更能符合宇宙永恆的標準。

本節目主持人Marcus du Sautoy是英國數學家和科普專家，牛津大學的西蒙尼（Simonyi）公眾理解科學教授（Public Understanding of Science）和牛津大學數學教授。他曾為牛津萬靈學院和瓦德漢學院的研究員，現在是牛津大學新學院的研究員。Marcus是英國數學協會的主席，曾任EPSRC的高級媒體研究員和英國皇家學會大學研究員。他的主要專業領域是群論和數論。