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2019-08-0150年的追尋-宇宙的演化 596 期

Author 作者 賴昭正/前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊。
半個世紀!一個人一生中有多少個值得慶祝的50週年紀念〔註一〕?在1969年創辦《科學月刊》時,朋友間曾流傳一句:「要整一個人,最好就是勸他辦雜誌!」因此,相信當時沒有人認為《科學月刊》竟然會活到半百,在臺灣發展科普教育中扮演非常重要的角色!當年不少作者及讀者,可能都已經進入「耳順」之年或「從心所欲不踰矩」的高齡了!能不感嘆歲月匆匆嗎?

翻閱1970年首年發行的《科學月刊》,第一個讓筆者感到不同的是,每一本分量皆輕且紙張泛黃!與今日「沉重」、表面光滑的銅板紙一比,充分顯示臺灣50年來的物質進展!內容方面,早期有許多翻譯文章,現在則少見,代表50年來臺灣科普寫作能力的提升!對讀者來說,廣告的大量下降可能有助於閱讀,但卻也默默地道盡《科學月刊》半世紀以來的慘淡經營血淚!讓筆者感到若有所失的是,雖然現在通訊快速又方便,但早期讀者與作者之間的互動似乎已隨歲月消失得無影無踪!

編輯部本希望筆者就8月號的〈分子結構與紅外線光譜〉一文撰寫回顧與延伸,但該議題是當時就已相當成熟的理論與科技,50年來實在沒有什麼進展值得報告!編輯部退而求其次,讓筆者自行在該期裡找尋題材。其中一篇丘宏義教授的〈宇宙之演化〉,因為近幾年來觀察天文的快速發展,筆者立即一見鍾情,藉由延伸該篇來慶祝《科學月刊》50週年猶如天上掉下來的最佳禮物!曾被《時代》(Times)雜誌稱為「最優秀的美國科學家」的天文物理學家丘宏義教授,現年87歲,臺大物理系未讀完就出國留學,為早期的《科學月刊》作者,中文科普譯作10餘冊。

宇宙的時空

丘教授透過一些篇幅說明宇宙時間之長、空間之大,他認為:「(合理的)物理學法則應適用於任何時、空。」事實上這也是該篇文章的副標題,結論也表示,只有源於愛因斯坦廣義相對論的佛里德曼(Albert Friedmann)的宇宙論是唯一不違反物理法則的宇宙理論。可是,愛因斯坦的廣義相對論是否能適用於整個星球的巨大空間?重力可以彎曲光線,因此星球(群)可以作為重力透鏡(gravitational lens)。利用此技術,2015年英國樸次茅斯大學(University of Portsmouth)的研究員科利特(omasCollett)與其他9位同事合作,利用世界上最先進的兩種光學儀器〔註二〕,經過3年的觀察與資料收集分析,完成最敏感的實驗:拍攝取得遙遠巨大星系ESO325-G004後面另外一個巨大星系的光環(圖一);於今(2019)年6月21日在Science表示,首次証明愛因斯坦的理論還是適用於整個星系的巨大空間,其誤差幅度僅為9%,實驗結果是迄今為止太陽系之外廣義相對論的最精確測量。

圖一:星系 ESO 325-G004 的圖像,圖中放大的部分為背後更遠星系的愛因斯坦環(Einstein ring)。(NASA)


 
丘教授表示:「雖然愛因斯坦和佛里德曼的學說能夠成功解釋各種現象,但它仍有些相當難以解決的問題;最嚴重的一項,是我們的銀河系中最老星球的年齡和宇宙的年齡不符......,不妙的是,我們知道宇宙的年齡不可能超過1.3×1010年。」2012年,NASA的威爾金森微波各向異性探測器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,WMAP)估計宇宙年齡為137.72±0.59億年;2013年,歐洲太空總署(European Space Agency, ESA)的普朗克太空船(Planck)測量的宇宙年齡為138.8億年。這現代科學家公認的宇宙年齡解決了丘教授在該篇文章中提出的一些疑問。......【更多內容請閱讀科學月刊第596期】
 

〔註一〕明(2020)年,也就是《科學月刊)創刊 50 週年底將是筆者結婚 50 週年紀念!
〔註二〕美國國家太空總署的哈伯太空望遠鏡(Hubble Space Telescope) 和位於智利安第斯山脈(Andes)的歐洲南方天文台(European Southern Observatory)超大望遠鏡(Very Large Telescope, VLT)。