[活動影音與側寫] 12/23 孫維新教授 談 宇宙邊緣的神秘天體-類星體探索50年

[臺大太空科學社- 臺大天文社 專題講座]
宇宙邊緣的神秘天體-類星體探索50年 – 活動影音 與 側寫記錄

時間:12/23 (一) 19:00~21:00
地點: 國立臺灣大學 新生大樓102室
講者:孫維新 教授 (國立自然科學博物館 館長)

主辦單位: 台大天文社 NTU astronomy club、 台大太空科學研究社 NTU Space Science Society (NTUSSS)
協辦單位: 國立臺灣大學科學教育發展中心 (CASE)
贊助單位: 社團法人台灣太空與科學教育協會

演講影音:

演講側寫:石阜 同學(國立臺灣大學生命科學系)

類星體探索五十週年──海鮮無邊無際的隨想筆記

2013年12月23日,孫老師的演講,永遠是出乎意料地詼諧而科學的。首先談及他在1989年4月在UCLA拿到的天文物理學博士,其論文〈適當改良類星體及活躍星系核跨波長連續譜區之吸積盤模型〉刊在十一月的《天文物理期刊》,內容正有關類星體的研究──那是二十多年前的事了。如今在二十多年後,台大天文社以及台大太空科學研究社邀請他回到台大來演講,講題依然關乎於他當年的研究內容,不禁令人莞爾、也令人深思當年的天文科學研究,究竟獲得了什麼樣突破性的發展、能夠讓我們在五十年後的今天,景仰敬望?

 約莫一個多月前的2013年11月9日,校史館的網站上新增了一篇文章,是畢業於台大物理系的大學長丘宏義博士,回憶與昔日同窗沈君山先生之間瑣碎的有趣,如一起做物理實驗時沈對動手做實在不太行,或與其打過橋牌後不敢再打、下過圍棋之後便被沈開除了「棋籍」等等。沈君山先生乃當年台灣政壇四公子之一,既是農學專家沈宗瀚與沈驪英之子,更是圍棋與橋牌高手,卸任清華大學校長之後,其於公眾之間知名度自是無須多談。

而,誰是丘宏義?

儘管在台灣的媒體之間不常露面,於2013年11月中返台參與台大85周年校慶的丘宏義博士,其實在NASA曾貢獻數十年,並以其於上世紀60年代傑出的貢獻於1969年獲得NASA頂尖科學成就獎;退休後創辦漢世紀集團,以推廣所謂「漢學記憶」,並藉由微型出版、數位典藏等方式持續在海內外華人世界推行中華文化。讓我們將時光倒推半個世紀,當時的丘博士,正在做甚麼呢?

孫老師的演講中提到,1960年左右,致力於 Hubble常數確定的Allen Sandage與他的同事在干涉儀上觀察到了一些又寬又亮的發射譜線,顯然是來自一個強烈的發射源,但卻沒有可見的天體可供對應,彷彿這些輻射是從無中生有一般。因為這些虛無天體將被出版於第三劍橋目錄(The 3rd Cambridge Catalogue),他們紀錄為3C48以及3C273等等。

 他們不確定的是,日後這些數字將掀起多少天文學的驚濤、駭浪……

不久,科學家們在數年之內利用天文學上稱之為「月掩3C273」的現象,精確測量了3C273這個發射源天體位置,以Cyril Hazard在澳洲帕克斯無線電望遠鏡的觀測資料為代表。1963年,當時在加州理工學院(CalTech)研究的荷蘭籍天文學家Maarten Schmidt,登上了帕洛瑪天文台,取得天文台內海爾望遠鏡的可見光譜,發現那些在紅光區的譜線──那不正是氫原子原來應該要出現在綠光到紫光區的的發射譜線嗎?同時,在CalTech設計光譜儀的Bev Oke,也藉由自己研發的單頻掃描器,在紅外線區段找到氫原子原應出現於紅光區的發射光譜。證明了在3C273裡,氫原子產生的光譜紅移了15.8%左右,表示此發射源正以六分之一的光速高速離開地球上的觀測者。

 紅移,代表著發射源正在迅速離開著,而既然如此,那些無中生有的無線電波源,是不是都代表著它們位於宇宙的四處正迅速離開著我們呢?

過去那些無以對應的觀測資料,戲劇性地開始被重啟調查,其結果如雨後春筍般湧現,包括3C48也被觀測出具有Z=0.367(譜線波長紅移了36.7%)的紅移量,乃當時觀測到最高的紅移值──意即3C48是當時觀測到「遠離速度最快」的無線電發射源。因此在1964年5月,在《今日物理學》上,時任NASA研究員的丘宏義博士,為求方便稱呼這些謎樣般的天體,將quasi-stellar radio sources(類似恆星的無線電波源)縮寫為quasar,是第一批為類星體釋名的科學家之一,也因為其對類星體的研究而與一群優秀的天體物理學家們,名留青史。

孫維新老師一貫地深入淺出,讓來自天南地北四方的聽眾,能夠用非常有趣的方式,在一個又一個故事當中,了解到天體物理學其實是可以令人著迷的!不只天體物理,就是科學、以及科學教育,還有科學教育的發展,其實都在在可以充滿了生花的妙筆以及使你我忍俊不禁的幽默。

孫維新老師說,他2011年和學生宣傳其與台達電合作所帶領的科學舞台劇「讓世界動起來──法拉第的一生」,學生竟然非常興奮的說:太好了我一定會去看、我最愛法拉利跑車了!配合世紀大彗星艾桑ISON彗星(C/2012 S1)的發現,2013年孫老師又再度跟同學們宣傳「哈雷與牛頓──從黑暗到光明!」這部筆者嘆為觀止的音樂劇,其劇情的流暢以及演員(包括孫老師喔!)令人醉心的歌聲,實在讓人久久難以忘懷。不過聽說同學的反應則換成:太好了我一定會去看、我最愛騎哈雷機車了!我想這位同學在進入了這精心策劃的科學劇場之後,一定與我們普羅大眾一般,會驚嘆科學的發展,竟也是如此貼近生活‧‧‧‧‧

科學教育妙趣橫生之處,還例如孫老師說,他常告訴學生,如何證明科學家偉大?答案有兩個:不是名字變成單位、就是名字變成形容詞!名字變成形容詞的,老師舉了三個例子──應力與應變量成正比的牛頓流體(Newtonian fluid)、星系的克卜勒自轉(Keplerian rotation)以及早期屬折射式的伽利略望遠鏡(Galileon Telescope),顯然這些例子不勝枚舉,科學家確實要夠偉大才能變成形容詞啊!

 但另外姓氏直接成了單位的,其實是更加常見了,電壓單位伏特、電流單位安培以及電阻單位歐姆,都是例子;老師則舉出了兩個以無線電領域貢獻卓著的科學家紀念命名的單位,分別是現在磁場強度常用的tesla(紀念愛迪生前助手、交流電發明人Nikola Tesla)以及簡寫作Jy的光輻照度單位(紀念1932年發現來自銀河系中心的無線電波源的Karl Jansky),兩位先鋒對當今無線電波的發展均有戲劇性的貢獻,若是地下有知,他們看到今天人手一隻的智慧型手機,不知道會有多驕傲呢!

科學的發展,時時需要仰賴著人們的需求,通常需求可區分為兩種,一種是試圖描繪真理的內在渴望,一種則是讓生活更加完美的外在動機,也有些人主張兩者可以是等價的。

而無論如何,科學家因此也分成了兩類:一類是為了挖掘實驗數據背後的真相,而不斷嘗試接近真理的一群科學狂人,另外一類即是為了讓這個世界發展的更加美好,而走入應用科學的科學藝術家──前者可以因為揭開了新的quasar的某一片面紗而在實驗室裡開香檳、大肆慶祝,後者則能讓你我生活中看不到的小細節、小瑕疵,用科學的材料、研究的碩果為其填補、更臻完善。

在這個跨領域的時代,很多科學家同時具備了兩種特質,不過,無論是丘宏義、或是法拉第,無論是出席場合仍舊繫著bowtie的Maarten Schmidt、還是總在演講的時候逗得眾人哄堂大笑的Andre Geim以及Kostya Novoselov,對於升斗小民如我,我只能用無盡的感謝表達敬佩之意。

也謝謝孫維新老師,在百忙之中,仍願意為科學教育,在埋下種子的時候,不忘將土壤撥鬆一點,令萌芽的幼苗,可以更清晰的咀嚼,從高空灑下來那片陽光的璀璨。

 

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