中時電子報 書刊

優質豐富的新聞媒體

日食——從變態到常態

日常生活中充滿著科學密碼

日食——從變態到常態

有學生上物理課,舉手嗆聲:「老師,你教的不是真正的物理!」老師不解,學生說:「因為愛因斯坦說過,真正的物理是簡單的。」

愛氏認為簡單的東西,對一般人而言卻難以理解,所以才有以下這個小故事:宇宙初始是一片混亂,上帝看不下去了,就說:「讓牛頓出生吧。」於是宇宙就在牛頓定律的規範下寧靜有序地運行;撒旦看不下去了,就說:「讓愛因斯坦出生吧。」於是宇宙又恢復了混亂。

這個小故事是在一九一五年愛因斯坦提出廣義相對論之後不久,大家發覺無法了解他對宇宙時空超凡脫俗的思考之後出現的。真正讓愛氏的廣義相對論站穩腳跟,逐漸為世人所接受,是一九一九年那次關鍵的日全食。

廣義相對論重點之一,是天體本身質量,會改變它周遭的時空曲率,例如太陽周遭的時空就應該是彎曲的,來自遙遠恆星的光線,若是剛好經過太陽附近,就會沿著扭曲的時空改變方向,好像火車沿著彎曲的鐵軌前進一樣,也就是說:「光線會轉彎。」轉了彎繼續前進的光線若是落向地球,而地球上的人們一向認為光線應該直線行走,就會發現這顆遙遠恆星的位置有了微小偏移。這個廣義相對論所預測的現象非常微弱,只能在太陽近旁發生,但太陽光芒耀眼,因此唯一的驗證機會,只有等待日全食。

整整九十年前,西元一九一九年五月二十九日,英國深受敬重的天文學家愛丁頓爵士,帶著一支日食觀測隊遠征非洲西岸,為了要在太陽被月球遮擋的那幾分鐘之內,拍攝太陽近旁的恆星,看看有沒有廣義相對論預測的位置偏移。當時一次大戰剛剛結束,在這個殘破世界的邊緣角落,愛丁頓爵士的望遠鏡和相機,記錄了宇宙時空的曲率的確因天體存在而改變的事實。

由此可知,日食不單只是偶一出現的天象奇觀,更可以幫助我們驗證宇宙規律,但是自有人類以來,日食這種天地驟暗的「變態」,不知道曾驚嚇了多少先民的心靈。只因為太陽一直是能量的來源,時間的圭臬,突然從天空中消失,只留下一個鑲了一圈金邊的「黑洞」,是多麼令人驚恐惶悚的現象。時至今日,拜科學發展之賜,我們已經能夠準確地預測日食發生的時刻,可以用歡欣鼓舞的心情,迎接這個「日──地?──?月」三者運行過程中必然會出現的「常態」,這個由「變態」到「常態」的過程,就是理性分析和邏輯思辯導致了知識增長最好的例證。今天的自然界中還是有許多現象讓我們迷惑驚訝,極有可能是因為科學知識還沒有被人類完整掌握,假以時日,當我們愈知愈多後,許多「變態」也自然會成為「常態」。

想看日食嗎?馬上就有!今年七月二十二日,在中國大陸長江流域將會出現本世紀最壯觀的日全食。在這次日食中,太陽完全消失的「全食」階段,不再是以前觀看日食的一、兩分鐘,而將長達五分半鐘。台灣雖然看不到「全食」,但是卻可以看到一次非常接近全食的偏食,這將會是一次難得的大眾科學體驗機會。有興趣欣賞天象奇觀的朋友,盍興乎來。只希望當我們大家在拿著太陽濾鏡仰首向天欣賞日食的時候,能夠深刻體會這個由「變態」演化到「常態」的過程,以及這個「常態」是如何地幫助過我們,發現了宇宙的真實結構。(阿兜繪圖)

本文作者為台灣大學物理系與天文物理研究所教授

看更多精彩內容詳見本期的講義

  • 講義 2009-07-07
關鍵字: 太陽日食宇宙我們變態
好友人數
發表意見
留言規則
中時電子報對留言系統使用者發布的文字、圖片或檔案保有片面修改或移除的權利。當使用者使用本網站留言服務時,表示已詳細閱讀並完全了解,且同意配合下述規定:
  • 請勿重覆刊登一樣的文章,或大意內容相同、類似的文章
  • 請不要刊登與主題無相關之內容
  • 發言涉及攻擊、侮辱、影射或其他有違社會善良風俗、社會正義、國家安全、政府法令之內容,本網站將會直接移除
  • 請勿以發文、回文等方式,進行商業廣告、騷擾網友等行為,或是為特定網站、blog宣傳,一經發現,將會限制您的發言權限或者封鎖帳號
  • 為避免留言系統變成發洩區和口水版,請勿轉貼新聞性文章、報導或相關連結
  • 請勿提供軟體註冊碼等違反智慧財產權之資訊
  • 禁止發表涉及他人隱私、含有個人對公眾人物之私評,且未經證實、未註明消息來源的網路八卦、不實謠言等
  • 請確認發表或回覆的內容(圖片)未侵害到他人的著作權、商標、專利等權利;若因發表或回覆內容而產生的版權法律責任將由使用者自行承擔,不代表中時電子報的立場,請遵守相關法律規範
違反上述規定者,中時電子報有權刪除留言,或者直接封鎖帳號!請使用者在發言前,務必先閱讀留言板規則,謝謝配合。