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眼大如天 看到宇宙新镜界
2009/04/19 【联合报╱记者李承宇/台北报导】
天文学是一门观测的科学,研究天文学就是要「看」,天文望远镜改变了
人类对宇宙的认知。综观天文望远镜的发展,可以用明朝大儒王阳明的诗
句来概括:若人有眼大如天,还见山小月更阔。
望远镜 看到不一样宇宙
由国科会主办,台湾大学物理系及天文物理研究所承办,联合报、公共电
视、科学人杂志、NEWS98协办的2009展望系列演讲「穷究天人之际-从星
际分子到人类文化」,第三场演讲题目是「若人有眼大如天-天文望远镜
与天文学的演进」,由中央研究院天文及天文物理所工程师颜吉鸿主讲,
从400年前伽利略的折射式望远镜,一路谈到次世代的太空望远镜。
人类观测天体几百年,最早所谓「天文学」只是观象授时、占卜吉凶工具
;人类四、五千年来不断问:我们从何而来?宇宙为何是这样?没天文望
远镜前,人们归因於神话、上帝,但天文望远镜改变了人类对宇宙的看法
。
王阳明有首诗「蔽月山房」:山近月远觉月小,便道此山大於月;若人有
眼大如天,还见山小月更阔。颜吉鸿说,明朝的王阳明就了解,要发展「
比眼睛还要大的观测工具」,尽量蒐集光线,这是天文望远镜发展重点。
颜吉鸿指出,包括光学望远镜在内,我们对周遭环境,或是对天体的认识
,都是利用电磁波。不同的电磁波波段可以看到不同的物理特性,像是利
用红外线波段可以看到太空中的尘埃、小有机分子;利用可见光波段可以
看到恒星。
伽利略 首度用镜观天体
西元1609年,伽利略首次利用折射式望远镜观测天体,许多学者把这一年
当作近代天文学的肇始,他发现了木星的卫星。之後,牛顿发现光经过镜
片会发生色差的现象,为了改善折射式望远镜的色差问题,他发明了反射
式望远镜。
现代天文物理学的诞生地、美国叶凯士天文台拥有世界上最大的折射式望
远镜,主镜口径有1.02公尺。叶凯士天文台的催生者、美国天文学家海尔
,曾经网罗知名天文学家哈伯在里面做研究。而哈伯最大的贡献就是利用
威尔逊山天文台,发现越遥远的星系远离我们的速度越快,进而推演出宇
宙可能在膨胀。
詹斯基开启了电波望远镜的新页,颜吉鸿形容詹斯基那时的电波望远镜,
「就像是小时候楼顶的电视天线」。电波望远镜从1930年代发展至今,直
径最大可达近100公尺,由於体型庞大很难支撑,後来改用干涉仪阵列。
「干涉仪就像武侠小说中,武当派的剑阵或少林十八铜人阵」,颜吉鸿解
释,干涉仪阵列是组合所有望远镜,发挥加乘效果。原理就是:利用数座
放在不同地方的望远镜观测同一个电波来源,测量电波到达这些望远镜的
时间顺序,藉此解析出电波源的性质。干涉仪阵列也以用在可见光望远镜
上。
电波望远镜 找外星生命
颜吉鸿说,天文学最吸引人的三个议题是:大爆炸、黑洞,以及外星生命
,而电波望远镜是侦测外星生命的重要工具。要侦测宇宙中是否还有其他
生命,一种方法是侦测他们所发出的电磁波,另一种方式则是侦测外太空
是否有形成生命所需的分子。例如星际的氨基乙酸,就是由台湾天文学家
利用电波望远镜发现的。
颜吉鸿介绍在夏威夷毛那基峰上几个知名的现代天文台,包括Subaru、
Keck、IRTF、CFHT、UKIRT等。SMA(次毫米波阵列望远镜)是台湾在夏威
夷的望远镜,主要观测刚形成恒星。
而AMIBA是中研院天文所和台大物理系的合作计画,主要测量宇宙背景辐
射在小尺度中的变动。颜吉鸿曾经工作过的加法夏望远镜(CFHT),则包
括可见光相机、红外线相机、高解析度光谱仪等仪器。
太空中也有望远镜。颜吉鸿说,像是伽玛射线会被地球大气层阻挡,所以
要观测伽玛射线的波段,必须把望远镜摆到太空中。太空望远镜的构想最
早由天文学家史匹哲提出。
虚拟天文台 网路免费看
颜吉鸿说,现代人可以很轻易在网路上就进行天文观测,他推荐了几个网
路上的虚拟天文台:如Google Sky(
http://www.google.com/sky/)、美
国太空总署的GLIMPSE VIEWER(
http://www.alienearths.org/glimpse/)
。如果想下载更专业影像,可利用法国史特拉斯堡天文中心开发的虚拟天
文台程式Aladin(
http://aladin.u-strasbg.fr/),这些资源都是免费
的。
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