博音:專訪台大天文物理研究所吳柏峰助理教授
前言
歡迎收聽最新一集的博音。本節目致力於邀請各領域專家,上知天文、下知地理。今天我們特別邀請到國立臺灣大學天文物理研究所的吳柏峰助理教授,來跟我們聊聊天文學。主持人博恩坦言自己對天文學所知甚少,但吳柏峰老師表示,這很正常,大部分的人對天文學的了解都有限。
星系研究:探索宇宙的演化
研究領域簡介
吳柏峰老師的研究領域是星系(Galaxy)。我們的銀河系就是一個星系,它是由許多像太陽這樣的恆星聚集在一起所形成的系統。在宇宙中,有些區域恆星密度非常高,這些區域就是星系。星系就像一個社會或有機體,會隨著時間演化,甚至可以說有生老病死。吳老師的主要研究對象,就是這種大型結構在宇宙時間中的演化歷程。
天文學的研究範圍
天文學的研究範圍非常廣泛,涵蓋地球以外的所有事物,從太陽系中的行星到整個宇宙,都是天文學的研究對象。天文學的時間和空間跨度非常大,各種不同的問題都屬於天文學的範疇。
台灣天文學的發展
相較於其他學科,天文學在臺灣的發展較慢。因為它與日常生活較無直接關聯,屬於較高層次的需求。然而,近年來,越來越多人投入這個領域。
投入天文學的原因
吳老師表示,自己單純覺得學習新事物很有趣,不一定要是天文學。他認為,只要能學習到新的知識,就感到非常開心。
宇宙的年齡與組成
宇宙年齡的推算
根據目前的理論,宇宙的年齡大約是137億年。這個數字是根據某個理論推算出來的,這個理論可以解釋我們觀測到的許多宇宙性質,同時還會做出其他的預測或計算。137億年是最符合這個理論的數值,且目前尚未被其他證據推翻。目前大家最廣泛接受的宇宙生成理論是ΛCDM模型。
ΛCDM模型
ΛCDM模型(Lambda Cold Dark Matter)指的是宇宙中有一部分的暗能量(Λ)和一部分的暗物質(Cold Dark Matter)。宇宙必須要有這兩個組成部分,才能解釋我們現在看到的許多宇宙現象。
暗物質與暗能量
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暗物質 (Dark Matter):我們觀測到它對宇宙有一些作用,但是它不發光,或者我們到目前為止,沒有任何的方法可以直接看到。
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暗能量 (Dark Energy):ΛCDM 模型中的 Λ,是一種我們無法直接觀測到的能量形式。
暗物質與暗能量不同於反物質(Antimatter)。暗物質和暗能量的存在,是為了彌補我們觀測到的宇宙現象與現有理論之間的差距。
星系的演化與噴射氣流
星系的多樣性
星系形狀各異,物理性質也不同。有些星系持續有新的恆星形成,而有些星系則停止了恆星的生成。天文學家試圖找出導致這種差異的原因。
寂靜星系 (Quiescent Galaxy)
在宇宙早期,有些星系就已經沒有恆星形成了。這讓天文學家感到困惑,想知道為什麼這些星系不再產生新的恆星。
噴射氣流 (Jet)
有一種假說是,星系演化到一個階段後,內部會產生大量的能量,將氣體噴出去。沒有氣體,星系就無法產生新的恆星。的確有觀測到星系在停止成長的同時,有氣體被噴出去的現象,這為氣體噴流對星系演化的影響提供了證據。
噴射氣流的成因
每個星系中心都有一個超大質量黑洞。黑洞會將物質吸入,在這個過程中,會釋放出能量,進而將氣體推出星系。
大爆炸之前的物質
科學的本質
自然科學並非要提供最究竟的真理,而是一套用來解釋我們所觀測到的外在世界的說法。所有自然科學理論的最終依歸,是我們到底可以感知到什麼。
大爆炸理論
- 大爆炸理論:我們現在認為宇宙生成的其中一部分,但後來還有很多事情發生。
對於「大爆炸之前有物質」的看法
吳老師認為,目前我們無法感知到大爆炸之前的任何事物。因此,關於大爆炸之前的說法或理論,都只是基於我們現有的理論所做的推測。
典範轉移與科學的極限
牛頓力學的局限性
牛頓力學在地球上適用,但在物體速度接近光速時,就不適用了。這是因為牛頓力學沒有考慮到物體速度的極限。
科學的證偽性
所有的科學理論都可以被證偽。科學理論必須要有能力做出預測,而且是可以被檢驗的預測。在這些預測尚未被推翻之前,這個理論就是對的。
天文學家如何看待占星學
吳老師認為,占星學是人類情感需求的一種體現。他抱持著尊重但保持距離的態度。
如何成為天文學家
應具備的能力
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物理學知識:幾乎所有與天文有關的事情都需要知道物理。
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數學能力:數學能力不能太差。
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提問能力:習慣對任何事情問「為什麼」。
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好奇心:保持對事物的好奇心。
未來展望
隨著科技的進步,我們能夠感知到更多以前不知道的事物。早期宇宙星系的演化是目前熱門且快速發展的領域。韋伯太空望遠鏡讓我們可以觀測到之前無法觀測到的現象,這將推動天文學的發展。
結語
非常感謝吳柏峰教授接受我們的訪問。透過這次的對談,我們對天文學有了更深入的了解。儘管還有許多未解之謎,但隨著科技的進步和研究的深入,相信我們終將揭開宇宙的奧秘。