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2014-05-01超光速行動
533 期
Author 作者
曾耀寰／任職中研院天文所。
宇宙中有很多種常數，有些是在定律當中出現的不變數字，例如萬有引力定律的常數G，根據測量結果是6.67384 × 10-11，單位是m3 kg-1 s-2，這樣的單位是可以從萬有引力定律中看出來，
作用力的單位是m kg s-2，因此G的單位是（m kg s-2）m2/ kg2，結果就是m3 kg-1 s-2。從數值上看G非常小，千億分之一的等級，這也難怪除了和地球（質量約6×1024 kg）之間的萬有引力，一般生活周遭的物體之間很難感受到萬有引力，而萬有引力常數是在牛頓去世後71年，由英國科學家卡文迪西（Henry Cavendish）在1798年首次透過扭秤實驗測量地球密度，進而推得萬有引力常數（6.754 ×10-11 m3 kg-1 s-2）。
萬有引力常數因為數值太小而不易得到，而另一個常數，光速卻是數值太大，也不易測量。伽利略在1638年的著作《關於兩門新科學的對話》中提到，可以藉由兩個人提著「燈籠」相互傳送訊號來測量光速，想法雖然沒錯，但光在兩人之間的傳播時間不到萬分之一秒，在當時是不可行。1676年法國天文學家卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）利用每次木衛食之間的間隔時間變化，估算太陽光到地球的時間約10分鐘，換算出來的光速是現今的80％。1887年，美國的邁克生–莫立實驗原想要藉由光在以太中傳播的速度變化，證實以太的存在，結果反而得到反證，愛因斯坦則完全捨棄以太的概念，甚至認為光速是一常數。
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圖一：哈柏太空望遠鏡拍攝的類星體3C273可見光照片，3C273位在中央，左上方有一條亮線段是來自核心的可見光噴流。
（圖片來源： ESA/Hubble & NASA）類星體的發現
說到光，天文學家對天上的星光研究很多，大致上我們可以將星光的外形分成不規則和點光源，不規則的光源可能是來自宇宙中的雲氣，例如行星狀星雲、發射星雲、反射星雲和暗星雲等，也可能是一大團恆星。仔細觀察一些不規則光源，可以發現這些不規則光源是由許許多多的恆星所構成的群體，有些是數十萬到數百萬顆恆星在相互的萬有引力吸引而聚集成星團，有些則是數十億到數千億顆恆星所構成的星系，例如我們所處的銀河就是一個棒旋星系，而仙女座星系則是離我們250萬光年的星系，在以前的望遠鏡下所看到的仙女座星系，比較像是一團雲氣。而點光源則被認為是直接來自於一顆恆星。......【更多內容請閱讀科學月刊第533期】