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2011年7月1日 星期五

吳俊輝:穿越時空非不可能!


26/06/2011

報導:潘有文 圖:岑家豪、受訪者提供、互聯網

日本兒童經典漫畫哆拉A夢(Doraemon)的時光機和任意門,會不會出現在現實世界中?

 許多人會提醒你:“你還長不大呀,那是漫畫呀!”

 但是,宇宙學博士吳俊輝告訴你,那並非不可能,當科學家從宇宙的誕生和演化,掌握到時間和空間的原理,一切都有可能!

台灣的宇宙學專家吳俊輝博士,在我國一個中學生科學營分享有關宇宙的主題時問營友:“有沒有人看過宇宙誕生?”

 在場的學生笑了出來說:“哪裡可能?”

 于是,吳博士就展示宇宙誕生的圖片,那是科學家通過宇宙望遠鏡拍到的訊息。

 現年41歲的吳博士是台灣設在美國夏威夷阿米巴計劃(AMiBA,Array for Microwave Background Anisotropy)的科學家之一,在這個宇宙望遠鏡中心,觀察和研究來自宇宙誕生和演化的訊號。

 此外,他也參與台灣與斯坦富大學(Stanford University)合作的南極Polar宇宙研究計劃,“夏威夷計劃基本上已經成功,南極計劃也要成功,若是后者失敗,就表示我們對時間和空間的瞭解不夠。”

未來可以制造時光器

 具體而言,科學家從宇宙誕生和演化訊息中,能夠瞭解時間和空間的結構,但這對一般人而言,確實有些難以理解。

 你可能會問:“時間每天都在過,想要空間買個大房子就好,還研究來干嘛?”

 吳博士指出,如果瞭解時間與空間,未來可能可以制造時間機器!

 “大家看電影覺得時光機器很好玩,因為可以作時空漫遊。但它有更深層的意義,例如地球將要滅亡或能源快枯竭,甚至發生戰爭,尤其發生核彈而毀了地球,時光機器就可以派上用場。”

 以光速前進到宇宙中最靠近地球的恆星需要十幾光年,全球六七十億人口在危急時刻,即使有可載人的航天工具,怎可能一下子全移民過去?

 如果,擁有像哆拉A夢的任意門之類的時光機器,問題就可解決。現有科學研究相信,只要空間能夠點對點連接,即使是去100光年外的星球,也不是問題,就像任意門一樣,按一個鈕,開門即是。

 “穿越時空的可能性理論上已經建構出來,希望在下一個世代可以成功,當然能在這個世代成功更好。”吳博士這么表示

研究宇宙起源和演化

 他的研究重心是宇宙的起源和演化,以及未來的預測。簡而言之,即是研究時間和空間,瞭解空間隨著時間點的演化。

 任何一件事物出現,皆有他的方程式或道理,不會是由石頭“磞”出來,“好像要種樹、砍樹才能制成桌子,萬物應有一個過程,宇宙亦如是,不論是宇宙暴脹理論或宇宙殘陷理論,包括粒子和物質從何而來,皆不會無中生有。”

 就宇宙學角度而言,半個世紀之前,宇宙學還停留在哲學和玄學範疇,這是由于科技落后,任何人想說宇宙有多大就多大,無人可以證明自己正確或別人錯誤。

 但是,近半個世紀物理發展迅速,制作精密天文儀器已不是難事,對于研究和觀察宇宙有極大的幫助。

 “宇宙暴脹或宇宙殘陷理論,皆是科學家認為在宇宙中發生過的現象,因為擁有這些物理現象才有辦法成就今天的日月星辰和你我。

 夏威夷和南極宇宙研究計劃就是要驗證這些理論,若證明這些理論正確,才可能掌時間和空間,從而進一步發展時空旅行!

必須解決倫理問題

若科學家掌握時間與空間的原理與技術,將會產生倫理問題的憂慮。

 吳博士指出,如果能夠穿越時空,有人回到從前殺掉自己父母,或做出其他違法或不道德之事,天下就會大亂,這即是科學上需要處理的因果論問題。

 “核能本來使人類得到有效率的能源,但到了壞人手裡就變成攻擊他人的武器。情同此理,時光機有好的用途,可當成時光旅行之用,但到了壞人手上,就會變成殺人武器。”吳博士相信人類的道德反而比科學更需要去努力建構。

 他指出,人類文明演進常因哲學而開始,然后帶領科學繼續發展,達到一定基礎后才運用在生活之中。

 現在這個紛亂和科技進步的時代,更需要出色的哲學家,“因為大家買大房子,駕好車,過好日子,想法已經被這個方向牽著走,現在已少有小朋友立志當哲學家。”

有助創造生活科技產品

 研究宇宙和人類的生活,除了可能掌握時空原理而出現時光機器,是否能為人類生活帶來其他好處呢?

 吳俊輝博士表示,宇宙研究所需的儀器,例如用作觀察宇宙的偵測器,皆是由科學家自己設計和發明,獨一無二,價錢極高,並不似汽車或民間科技用品,有錢就買到。

 但是,宇宙科學家與高科技公司合作,由后者制造天文儀器,這些技術經研發和調整,就能變成生活中的科技產品。

 “高科技公司可能對宇宙沒有興趣,但對相關元件卻興緻勃勃。”他表示,目前科學家與工業界的合作可說是相當成功。

 換言之,科學家擁有民間所沒有的元件技術,卻能啟發工業界以相關技術為基礎,制造生活中新一代的高科技產品。

激情比智商更重要

對科學有興趣的小朋友,小時候發科學夢,長大后覺得科學家需要絕頂聰明,甚至擔心收入不穩定而放棄這條路。

 “對科學有興趣的學生很多,但不敢把物理當成第一志願,因為不知唸完物理后,除了當老師還能做什么?”吳博士點出學生的科學夢無法成真的最大原因。

 為了鼓舞新一代,吳博士回到台灣后,時常進行宣導工作,使孩子們知道對宇宙的幻想都可能成立。孩子們“亂想”的問題,例如看到宇宙誕生和超越時空這回事,科學家已經成功進行和正在研究中。

13歲自制兩台望遠鏡

 “我想讓小孩子們知道不要滿腦子當醫生、律師或工程師,希望他們跳脫出來,世界有像我這樣的人,日子也過得不錯。”

 他希望如果小孩子和他有著一樣的理想和興趣,不要被家庭和社會世俗想法所局限。

 吳博士13歲時親手自制兩台望遠鏡,14歲就拍到哈雷彗星。當時,他的母親帶他去圖書館借書,他就依照書本自制望遠鏡。

 “親眼看到哈雷彗星很感動,那種感動一直到現在都還存在。現在會帶小朋友晚上看星,我看到木星一樣會很興奮。”

 然而,即使他曾是全台灣第一位拿到數學和物理競賽冠軍的學生,但他在台灣教育體系內的智商測驗(IQ Test)中,分別在中學和大學兩次被測定為智商不足。

智商不足但成績特出

 “在台灣國中(大馬的初中)畢業,我是全校第一名(非資優班),當時老師認為我智商不足但成績特出,應該可以去當醫生,因為醫生要去記很多東西,成績不需要頂尖只需良佳即可。”

 因此,老師和從事藝術行業的父母希望他當醫生,若他考上台大醫學系,還可以提升校譽,光宗耀祖。

 一路上,他遇到許多困難,大學時對科學失去信心,因參與政治活動而被標簽,服兵役第10天更因過度勞作而70%肌肉溶解壞死,住院兩個星期,醫生認為可能無法存活,最終卻成功活了下來。

 他的成績優異卻不獲保送國外,但最終他還選擇自己所愛的科學事業。

 “因此,我常告訴學生,千萬不要以為很聰明的人才能當科學家,因為當科學家智商不用很高,而是Passion(激情)要夠,這才是最重要的。””

宇宙研究術語小解析

★宇宙暴脹理論(Inflationary Theory):

 1998年超新星觀測和2001年宇宙微波背景觀測(即宇宙誕生訊號),科學家將之結合起來發現宇宙正在暴脹,即其他星體正在加速遠離地球,這與牛頓萬有引力相反,而是萬有斥力,科學家稱之為“黑暗能量”。

 吳博士指出,宇宙像一條橡皮筋,每公分都有一只在睡覺的螞蟻,醒來時發現左右螞蟻的距離變遠,這表示宇宙在膨脹。

 一般上,膨脹由小變大,但宇宙的膨脹並非如此,因其密度由大變小,仿如氣球吹氣后體積變大,但氣球表層卻越來越薄。

 現在的宇宙學家相信宇宙這條橡皮筋不斷被拉長,螞蟻之間距離不斷增加,而且增加速度越來越快,此即為宇宙暴脹。

 在宇宙年齡10的-44次方秒時,曾發生過宇宙暴脹,目前是在重演當時的情況,即發生第二次宇宙暴脹。

★宇宙殘陷理論(Cosmic Defects Theory):

 宇宙膨脹就像水結成冰塊時溫度降低的過程,裡面會出現一些裂縫,但並非膨脹脹裂。

 水分子在重組時規則排列,晶體內都是水,在結冰時相遇卻不能緊密連接起來,外表看去像有裂縫,科學上稱之為殘陷。

 宇宙膨脹時是一種降溫過程,因此科學家相信宇宙降溫(膨脹)時就會出現殘陷。

吳俊輝博士小檔案:

年齡:41歲(1970年出生)
資歷:1999年劍橋大學宇宙學博士
現職:夏威夷阿米巴(AMiBA)計劃科學家、南極Polar計劃科學家、灣大學物理系暨天文物理研究所教授
研究領域:
宇宙微波背景輻射(即宇宙誕生的訊號)、宇宙大尺度的結構與成因、宇宙大小及拓樸的量測、宇宙殘陷理論、宇宙暴脹理論、宇宙學巨型資料分析等。

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