恆星光譜簡史（History of Stellar Spectra Classification）
恆星光譜簡史（History of Stellar…
宇宙的形成與演進
偵測到大爆炸微波輻射的研究持續受到質疑
偵測到大爆炸微波輻射的研究持續受到質疑
高瞻計畫特約編譯葉承効/國立臺灣大學物理學系高涌泉教授責任編輯
編譯來源：Criticism of Study Detecting Ripples From Big Bang Continues to Expand
今年三月，宇宙銀河系外偏振背景影像（Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization，以下簡稱BICEP）團隊透過位於南極的BICEP2望遠鏡，觀測到宇宙大爆炸所產生的重力波。若此研究屬實，那麼將是近現代最重要的宇宙學研究成果，因為這證明了宇宙大爆炸理論。但是自從該團隊的研究成果問世以來，就一直不斷有學者提出質疑。
圖片來源：維基百科
關於宇宙開始的理論，在過去三十年的核心理論是建立在「大爆炸」及「暴脹」之上。所謂的暴脹是指大爆炸後的10−36秒開始，持續到大爆炸後10−33至10−32秒的宇宙空間膨脹狀態，並在宇宙中留下重力波波紋。暴脹解釋了宇宙的起源，以及宇宙的諸多特性。
歐洲太空總署最近使用普朗克衛星（Planck Satellite）的數據證明BICEP2所觀測的宇宙中含有足量的星際間塵埃，可能會影響望遠鏡所得到的觀測影像。首位針對BICEP研究成果提出星際間塵埃變數的學者佛洛格（Raphael Flauger）認為「顯而易見地，大部分的信號都是由星際間塵粒所造成的。」
科學家發現決定性證據 支持長期受爭議的宇宙膨脹理論 (cosmic inflation theory)
宇宙的生成，生命的誕生，向來是科學、哲學，甚至是宗教學上讓人探究的議題。數百年來，在科學界中，多有天文物理理論輩出，然而卻始終因缺乏足夠的科學證據，沒有一個單一理論能完全排除其右。而在臺北時間3月18日凌晨時分，美國麻州哈佛史密森天體物理研究中心的團隊，發表震驚世人的研究成果，他們表示由BICEP2天文望遠鏡長期在南極觀測的結果，強烈地支持「宇宙膨脹理論 (cosmic inflation theory)」，其證據不僅充分，並解決了一些長期使天文物理學家困惑的謎團。
大爆炸紀念日：六個宇宙大爆炸的迷思
西元1964年，兩位來自美國新澤西州貝爾實驗室的工程師，試圖架設一個更好的天線，結果卻意外揭開了宇宙的起源。阿諾‧彭齊亞斯（Arno Penzias）和羅伯‧威爾森（Robert Wilson）所接收到的無線電嘶嘶聲，為第一次證實宇宙微波背景輻射（CMB）的信號。這個遺留輻射（relic glow）源於大爆炸，並散布在整個宇宙。
這個發現證實了大爆炸理論，也是現今對宇宙起源的最佳解釋。彭齊亞斯和威爾森也因這項發現而獲得了諾貝爾獎。在五十年後的今天，宇宙微波背景輻射已經幫助我們了解宇宙的年齡、形狀和組成，以及相關的發展細節。但幾乎與每一個新發現一樣，隨宇宙微波背景輻射而來的是更加令人傷腦筋的新問題。
高次元空間
高次元空間
臺北市立建國高級中學蔡哲銘老師\國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯
圖片來源：sweetie187@flickr
對一般人而言，「空間」是日常活動的領域。而對數學家而言，「空間」則屬於數學中幾何學探討的領域。在幾何學中，線、面及立體之間的差異在於定義的次元數 不同。只能進行前、後移動的世界稱為一次元世界，在這樣的世界中，萬事萬物只被允許進行單一方向的移動；而在二次元的世界中，物質可以進行「前後」、「左 右」兩種方向的移動；至於在三次元的世界中，物質可以進行「前後」、「左右」、「上下」三種方向的移動。因此，在N次元的世界中，物質可進行N個方向的移 動。
銀河系（Milky Way）與仙女星系（Andromeda Galaxy) 天體可能會提前相撞?
銀河系（Milky Way）與仙女星系（Andromeda Galaxy) 天體可能會提前相撞?
國立基隆女中地球科學科張仁壽老師 /國立台灣師範大學地球科學系陳林文教授責任編輯
美國和德國科學家組成的研究小組發現，銀河系的質量比先前預計的要大50%，旋轉速度也要更快，這意味著銀河系對其他星系的引力也更大，因而銀河系與包括仙女星系在內的其他星系相撞時間可能比科學家所預計的更早。仙女座星系大約是太陽質量的2700億倍，距離我們太陽系有200多萬光年。
銀河系一旦與其他星系相遇，碰撞時所產生的超大衝擊波將會壓縮星系內部的星際氣體雲團。但幸運的是，這一巨大的災難只會發生於遙遠的未來。碰撞將可能發生於數十億年之後，雖然兩者碰撞的時間比科學家所預測的要早得多，但對於人類來說這一時間仍然是屬於遙不可及的未來，不會引起人類的恐慌。
黑洞（Black Hole）
黑洞（Black Hole）
國立基隆女中地球科學科張仁壽老師 /國立台灣師範大學地球科學系陳林文教授責任編輯
落到黑洞中已成為科學幻想中的恐怖一幕。但黑洞在事實上已是科學的現實，而非科學的幻想。我們已有很強的理由預言黑洞必然存在。而觀測上也有證據強烈地顯示，在銀河系中存在著黑洞，在其他星系中則可能更多。
假設在地球表面上向上發射一顆砲彈。在它上升的過程中，其速度會因地球重力效應而減慢。這個速度可決定砲彈最終會停止上升並落回來，或是繼續向外運動。其中的臨界速度稱為脫離速度。地球表面的脫離速度大約為每秒7英里，太陽的脫離速度大約為每秒100英里。這兩個速度都比實際砲彈的速度大，但是它們比起每秒186000英里的光速來就太小了。這說明這些天體的引力對光的影響甚微，光可以毫無困難地從地球或太陽表面逃逸。可是也許有這樣的一顆恒星，它的質量大夠而尺度夠小，使得其表面的脫離速度比光速還大。因為從該恒星表面發出的光會被恒星的引力場拉曳回去，所以它不能到達我們這裏，因此我們不能看到這顆恒星。然而，我們可以根據這顆恒星的引力場作用到附近物體上的效應檢測到它的存在。
如何描繪出銀河系（Milky Way）的形狀
如何描繪出銀河系（Milky Way）的形狀
臺北市立南湖高級中學董家莒教師 / 國立台灣師範大學地球科學系陳林文教授責任編輯
赫歇爾兄妹首先嘗試測量銀河系的形狀，他假設太陽及其他恆星都隸屬於一個有邊界的大型恆星系統，並將天空劃分為683個區域後，計算每一個區域內的恆星數量。恆星較少的方向，表示系統的邊界離地球比較近；恆星較多的方向，表示系統的邊界離地球比較遠。如此便可知道星系在各個方向的邊界，進而將形狀描繪出來。
在二十世紀初時，卡普坦（J. C. Kapteyn）在分析過去所記錄的恆星距離資料後，認為銀河系是半徑約32000光年，厚度6500光年的盤狀恆星分布系統，太陽位於系統的中心附近。
大爆炸 (Big Bang)
大爆炸 (Big Bang)
國立基隆女中地球科學科張仁壽老師/國立台灣師範大學地球科學系陳林文教授責任編輯
大爆炸理論是現代宇宙學中最重要的一個學說，與過去其他的宇宙模型相比，它能說明較多的觀測事實。它的主要觀點是認為我們的宇宙開始於「從熱到冷」的演化史。在這模型之下，宇宙體系並不是靜止的，而是在不斷地膨脹，使物質密度從密到稀地演化。這一從冷到熱，從密到稀的過程如同一次規模很大的爆發。
根據大爆炸理論的觀點，在早期的宇宙，溫度極高，密度也相當大，因此能提供適當的物理條件讓中子與質子結合而形成較重的原子核。但當宇宙的溫度隨著膨脹降至5億度以下時（此時約在大爆炸後15分鐘），宇宙便不再繼續合成原子核了。而這些在宇宙最初15分鐘內產生的輕元素的數量比例，就成了檢驗大爆炸模型所預測的早期極熱宇宙的證據。當溫度降到幾千度時，輻射減退，宇宙間主要是氣態物質，氣體逐漸凝聚成氣雲，再進一步形成各種各樣的恒星體系，成為我們今天看到的宇宙。