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50年的追寻-宇宙的演化

作者: 2020-06-05收藏:984

半个世纪!一个人一生中有多少个值得庆祝的50週年纪念〔注一〕?在1969年创办《科学月刊》时,朋友间曾流传一句:「要整一个人,最好就是劝他办杂誌!」因此,相信当时没有人认为《科学月刊》竟然会活到半百,在台湾发展科普教育中扮演非常重要的角色!当年不少作者及读者,可能都已经进入「耳顺」之年或「从心所欲不踰矩」的高龄了!能不感叹岁月匆匆吗?

翻阅1970年首年发行的《科学月刊》,第一个让笔者感到不同的是,每一本分量皆轻且纸张泛黄!与今日「沉重」、表面光滑的铜板纸一比,充分显示台湾50年来的物质进展!内容方面,早期有许多翻译文章,现在则少见,代表50年来台湾科普写作能力的提升!对读者来说,广告的大量下降可能有助于阅读,但却也默默地道尽《科学月刊》半世纪以来的惨淡经营血泪!让笔者感到若有所失的是,虽然现在通讯快速又方便,但早期读者与作者之间的互动似乎已随岁月消失得无影无踪!

编辑部本希望笔者就8月号的〈分子结构与红外线光谱〉一文撰写回顾与延伸,但该议题是当时就已相当成熟的理论与科技,50年来实在没有什幺进展值得报告!编辑部退而求其次,让笔者自行在该期里找寻题材。其中一篇丘宏义教授的〈宇宙之演化〉,因为近几年来观察天文的快速发展,笔者立即一见锺情,藉由延伸该篇来庆祝《科学月刊》50週年犹如天上掉下来的最佳礼物!曾被《时代》(Times)杂誌称为「最优秀的美国科学家」的天文物理学家丘宏义教授,现年87岁,台大物理系未读完就出国留学,为早期的《科学月刊》作者,中文科普译作10余册。宇宙的时空 丘教授透过一些篇幅说明宇宙时间之长、空间之大,他认为:「(合理的)物理学法则应适用于任何时、空。」事实上这也是该篇文章的副标题,结论也表示,只有源于爱因斯坦广义相对论的佛里德曼(Albert Friedmann)的宇宙论是唯一不违反物理法则的宇宙理论。可是,爱因斯坦的广义相对论是否能适用于整个星球的巨大空间?重力可以弯曲光线,因此星球(群)可以作为重力透镜(gravitational lens)。利用此技术,2015年英国朴次茅斯大学(University of Portsmouth)的研究员科利特(omasCollett)与其他9位同事合作,利用世界上最先进的两种光学仪器〔注二〕,经过3年的观察与资料收集分析,完成最敏感的实验:拍摄取得遥远巨大星系ESO325-G004后面另外一个巨大星系的光环(图一);于今(2019)年6月21日在Science表示,首次証明爱因斯坦的理论还是适用于整个星系的巨大空间,其误差幅度仅为9%,实验结果是迄今为止太阳系之外广义相对论的最精确测量。50年的追寻-宇宙的演化

图一:星系 ESO 325-G004 的图像,图中放大的部分为背后更远星系的爱因斯坦环(Einstein ring)。(NASA)


 
丘教授表示:「虽然爱因斯坦和佛里德曼的学说能够成功解释各种现象,但它仍有些相当难以解决的问题;最严重的一项,是我们的银河系中最老星球的年龄和宇宙的年龄不符......,不妙的是,我们知道宇宙的年龄不可能超过1.3×1010年。」2012年,NASA的威尔金森微波各向异性探测器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,WMAP)估计宇宙年龄为137.72±0.59亿年;2013年,欧洲太空总署(European Space Agency, ESA)的普朗克太空船(Planck)测量的宇宙年龄为138.8亿年。这现代科学家公认的宇宙年龄解决了丘教授在该篇文章中提出的一些疑问。......
 

〔注一〕明(2020)年,也就是《科学月刊)创刊 50 週年底将是笔者结婚 50 週年纪念!
〔注二〕美国国家太空总署的哈伯太空望远镜(Hubble Space Telescope) 和位于智利安第斯山脉(Andes)的欧洲南方天文台(European Southern Observatory)超大望远镜(Very Large Telescope, VLT)。