導讀
前台北市立天文科學教育館研究組長 徐毅宏
剛收到這本書的邀請email時,習慣性上網搜尋了作者的訊息,第一眼看見的就是一位染著淡金色頭髮的男性;繼續搜尋下去,他專精的科學領域是高能物理中的基本粒子研究,而不是天文學或是宇宙學。也因此,不由得好奇地思考這位科學家,會用怎樣的方式將「宇宙」介紹給大家。
仔細閱讀,《跟著怪咖物理學家一起跳進黑洞》原本是由演講內容整理成書,因此「看」的方式也建議不必依照天文教科書的編排,依序閱讀;而是「跳」著看,先看完主要章節,再看後面的專題部分,會更有條理;也可以把專題部分抽離出來看,當作是專精知識的補充。
翻開這本書,從目錄就能夠感覺到不一樣介紹宇宙的方式。第一章的主題從普羅大眾最感興趣的「黑洞」開始,建議先跳過反物質的部分,隨著多田將博士從逃脫速度開始認識黑洞,再從歷史的關連引出相對論,瞭解從愛因斯坦架構的理論中,宇宙裡時間與空間的相互關係,與「重力」擔任的角色。
第二章的主題是目前最廣為接受的「大爆炸」,一個名字看起來有趣,但卻讓許多科學家絞盡腦汁的宇宙誕生理論。作者延續上個章節「重力」的話題,從蘋果與月球的掉落問題,隨著各式的科學思辯與證據,推論到連愛因斯坦都無法相信,宇宙正在膨脹的事實。現在大家熟知的事實「宇宙正在膨脹」,有著許多衍生的迷思:「地球是不是宇宙中心?」、「宇宙是不是有盡頭?」、「宇宙是不是有起始點?」、「宇宙的未來會怎樣?」,這些問題在這個章節裡將會被一一揭露解釋。但在末尾──最新的觀測證據顯示宇宙曾經減速,但目前卻呈現加速膨脹的敘述,卻讓宇宙又陷入令科學家迷惘的狀態。
第三章的主題是「暗物質」,一種目前無法確認,但卻強烈影想宇宙演化與狀態的存在。從觀測星系時,天體不正常運動狀態下的發現,到科學家想用不同理論解釋它,再到不同候選物質的驗證實驗,多田博士發揮了基本粒子的領域專精,娓娓道來。雖然最後出現另一個驚奇的存在—暗能量,卻能夠看到科學家追求解答的豐富想像力與契而不捨的耐心。
在前面三個章節的先備知識鋪陳之下,第四章將以倒敘的方式,慢慢描述「宇宙初生」的歷史,一直回溯到宇宙剛誕生的前10-44秒時所發生的事。在閱讀這個章節之前,不妨先回到第一章的前半,先認識一下反物質再繼續,會有更完整的概念。回溯宇宙初期的狀況,其實也是回溯自然界四種基本力演化的歷程,也是科學界一個重要的研究方向,能完整描述四種基本力的大一統理論。
要如何呈現廣闊無垠的宇宙圖像?星際大戰系列電影為了要架構一個與我們所處世界完全獨立的時間與空間,片頭都是由「A long time ago in a galaxy far, far away……」開始引言,然後刻畫一個個吸引人的故事,這是科幻電影作者所採用的表達方式。
對於本書作者而言,想要傳達的是,人們對從沒到過的宇宙樣貌有什麼想法,而為了驗證這個想法,進行了什麼樣的觀測和研究,重複這樣交互的運用理論(想法)和實驗(觀測),從千頭萬緒中如何拼湊出圖像的過程本身的魅力。每本書籍都有其不同的編排,但是卻很少有書介紹科學家為何想瞭解宇宙,為了瞭解又做了什麼樣的研究、研究出理論卻又一再被改寫。在科學領域裡,「結果」固然重要,但是更有價值的是如何獲得這些結果的「過程」。如何從「過程」中得到「科學」的思考方法和執行方法才是這本書想要闡明的重點,除了知識之外,讀完的您是否已經有所體會了呢?
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