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标 题[新闻][联合] 展望系列》宇宙是什麽? 解谜大接力
发信站交大资讯次世代BS2 (Mon Nov 17 10:58:34 2008)
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2008/11/17 【联合报╱记者杨正敏/台北报导】
「我们真的在动。」伽利略被宗教异端法庭审判定罪,被迫放弃学说时,
说了这一句话,在仍坚信地球为宇宙中心的时代,可说是惊世骇俗。
由国科会主办,台湾大学物理系及天文物理研究所协办,联合报、公共电
视、科学人杂志、NEWS98合办2008秋季展望演讲,第五场由淡江大学物理
系教授秦一男主讲,讲题为「我们处於宇宙的中心吗?人类宇宙观的演化
」,带领听众认识从古到今,从东到西,随着科学发展而演化的宇宙观。
三派学说解释「天」
中国古代正式有天文观测纪录,留下完整的纪录,首推就是司马迁,大家
看到太史令司马迁,以为他是个历史学家,其实他是个天文学家。秦一男
说,大家常把太史令翻成国史馆馆长,其实是皇家天文台台长。
古代中国天文官要做些什麽事:「日月运行,历示吉凶。」藉由太阳和月
亮的运行来编列,不是初一、十五,什麽时候立冬该进补,何时冬至该吃
汤圆,而还要告诉我们什麽是好日子,什麽是坏日子。
要了解中国古代的宇宙观,秦一男说,晋书天文志曾记载,古代有三派学
说讨论天的结构,分别是盖天说、宣夜说、浑天说,後来流传下来的只有
浑天说。
他解释,但因中国古代致力发展天文为服务业,这些学说并没有进一步发
展。
再看看西方的宇宙观,一直以地心说为主流,十五世纪时,哥白尼写了名
着「天体运行论」。揭诸了现代日心说的理论,点出地球并非宇宙中心,
恒星的周日运动来自於地球公转,太阳的周年运动来自地球公转。
秦一男说,在望远镜未发明前,用肉眼观测精度最高的就是帝谷(Tycho
Brahe)。他测量了恒星,甚至行星的位置,还是不相信地球在动,又不能
解释其他看到的现象,就把地球放在宇宙中心,太阳月亮绕地球转,然後
其他五颗行星绕着太阳。
德国天文学家克卜勒後来当帝谷的助手,帝谷要他观测火星,没想到却让
他发了,并提出克卜勒提出着名的行星三大定律:一、行星以椭圆轨道,
绕着太阳公转,太阳位在其中一个焦点上面。二、行星绕着太阳公转,离
太阳远时走得慢,离太阳近时走得快,每单位时间扫过的面积是一样的。
三、周期的平方与半径的三次方成正比。
望远镜发明後,天文学的发展又进入另一个阶段。英国人Thomas Harriot
也做了望远镜,并拿来观测月亮,他可能才是第一个拿望远镜观测天空的
人,而不是伽利略。但秦一男认为,跟伽利略最不一样地方,就是Harriot
写的东西都放在家里,对科学发展几乎是没有贡献,可以把「第一」放在
他身上,但不代表有用,因为他没有跟其他人互动。
爱情之母仿戴安娜
伽利略自己很会做望远镜,也用望远镜观测到许多现象。他是第一个用望
远镜看到金星圆亏变化的人。
当伽利略发现金星圆亏变化时,他想告诉人家,但又怕是看错了,以後会
被嘲笑,只在给克卜勒的信中写了句:「我徒然阅读了这些未成熟的东西
」。这句话重新排列後才是他想说的:「爱情的母亲仿效戴安娜。」
爱神是丘比特,他的妈妈是维纳斯,也就是金星;戴安娜是月神,结果维
纳斯偷学戴安娜,意指月亮有圆缺,金星也有,拐弯抹角到一个地步。
秦一男说,古人不相信日心说还有一个原因,如果真的太阳是宇宙中心,
地球和其他五颗行星绕着太阳公转,为什麽别的行星没有卫星,但地球带
了一个拖油瓶,就是月球。而伽利略又靠着观测发现了木星的卫星,说明
了卫星并非地球特有的现象。
这一连串的观测证据在在显示,地心说是无法解释我们所见的自然现象。
日心说、地心说吵完了,太阳是中心,但太阳真的是宇宙的中心吗?
怎麽知道太阳是不是宇宙中心,秦一男说,天文学家Shapely想到数球状
星团的方法,估计出银河系大小是30万光年;虽然现在知道直径只有10万
光年,错得很离谱,但没关系,起码知道我们不是在银河的中心上面。
不是静态正在膨胀
爱因斯坦在1915年提出广义相对论,预测宇宙不可能是静态的,会因为质
量彼此间引力收缩,消灭不见。为了解释当时大家认知的静态宇宙,爱因
斯坦引进「宇宙学常数」。1923年,他知道「宇宙学常数」是错误的。
20年代,哈柏透过宇宙红位移的观测,发现遥远的星系都在远离,确认宇
宙正在膨胀。
进入21世纪,发现宇宙间物质占4%,有23%是不发光的黑暗物质,其他73%
是什麽?这些东西是最後答案吗?
奏一男说,随着人类观测的进步,看的世界愈来愈大,才发现地球绕太阳
,後来发现银河系结构,又发现我们绕着银河系在公转,银河系也不是唯
一的星系。就像伽利略所说的,「我们是真的在动。」
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