• 孙维新:日食─从变态到常态

    【联合报╱孙维新】
    2009.05.25 03:53 am

    有学生上物理课,举手呛声:“老师,你教的不是真正的物理!”老师不解,学生说:“因为爱因斯坦说过,真正的物理是简单的!”

    爱氏认为简单的东西,对一般人而言却难以理解,所以才有以下这个小故事:宇宙初始是一片混乱,上帝看不下去了,就说:“让牛顿出生吧!”,于是宇宙就在牛顿定律的规范下宁静有序地运行;撒旦看不下去了,就说:“让爱因斯坦出生吧!”,于是宇宙又恢复了混乱!

    爱因斯坦的广义相对论


    这个小故事是在一九一五年爱因斯坦提出广义相对论之后不久,大家发觉无法了解他对宇宙时空超凡脱俗的思考之后出现的。真正让爱氏的广义相对论站稳脚跟,逐渐为世人所接受,是一九一九年那次关键的日全食。

    广义相对论重点之一,是天体本身质量,会改变它周遭的时空曲率,例如太阳周遭的时空就应该是弯曲的,来自遥远恒星的光线,若是刚好经过太阳附近,就会沿着被扭曲的时空改变方向,好像火车沿着弯曲的铁轨前进一样,也就是说:“光线会转弯”!转了弯继续前进的光线若是落向地球,而地球上的人们一向认为光线应该直线行走,就会发现这颗遥远恒星的位置有了微小偏移!这个广义相对论所预测的现象非常微弱,只能在太阳近旁发生,但太阳光芒耀眼,因此唯一的验证机会,只有等待日全食!

    整整九十年前、公元一九一九年五月廿九日,英国深受敬重的天文学家爱丁顿爵士,带着一支日食观测队远征非洲西岸,为了要在太阳被月球遮挡的那几分钟之内,拍摄太阳近旁的恒星,看看有没有广义相对论预测的位置偏移。当时一次大战刚刚结束,在这个残破世界的边缘角落,爱丁顿爵士的望远镜和相机,记录了宇宙时空的曲率的确因天体存在而改变的事实!

    由此可知,日食不单只是偶一出现的天象奇观,更可以帮助我们验证宇宙规律,但是自有人类以来,日食这种天地骤暗的“变态”,不知道惊吓了多少先民的心灵。只因为太阳一直是能量的来源,时间的圭臬,突然从天空中消失,只留下一个镶了一圈金边的“黑洞”,是多么令人惊恐惶悚的现象!时至今日,拜科学发展之赐,我们已经能够准确地预测日食发生的时刻,可以用欢欣鼓舞的心情,迎接这个“日—地—月”三者运行过程中必然会出现的“常态”,这个由“变态”到“常态”的过程,就是理性分析和逻辑思辩导致了知识增长最好的例证。今天的自然界中还是有许多现象让我们迷惑惊讶,极有可能也就是因为科学知识还没有被人完整掌握,假以时日,当我们愈知愈多,许多“变态”也自然成为“常态”。

    本世纪最壮观的日全食


    想看日食吗?马上就有!今年七月廿二日,在中国大陆长江流域将会出现本世纪最壮观的日全食!在这次日食中,太阳完全消失的“全食”阶段,不再是以前观看日食的一两分钟,而将长达五分半钟!台湾虽然看不到“全食”,但是却可以看到一次非常接近全食的偏食,这将会是一次难得的大众科学体验机会。有兴趣欣赏天象奇观的朋友,盍兴乎来!只希望当我们大家在拿着太阳滤镜仰首向天欣赏日食的时候,能够深刻体会这个由“变态”演化到“常态”的过程,以及这个“常态”是如何地帮助过我们,发现了宇宙的真实结构!


    (作者为台湾大学物理系与天文物理研究所教授)
    【2009/05/25 联合报】引自http://udn.com/NEWS/OPINION/OPI4/4924713.shtml

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