《黑洞藍調》:發現第一顆脈衝星的她,名字卻不在諾貝爾獎名單上

《黑洞藍調》:發現第一顆脈衝星的她,名字卻不在諾貝爾獎名單上
蟹狀星雲脈衝星的X射線/可見光波段合成圖像|Photo Credit: Optical: NASA/HST/ASU/J. Hester et al. X-Ray: NASA/CXC/ASU/J. Hester et al.@Wikimedia Commons Public Domain

我們想讓你知道的是

儘管休伊什當初安排的是尋找類星體。讓人們比較難理解的是,獲獎名單中為什麼遺漏了約瑟琳.貝爾.伯奈爾的名字。我問她是否認為休伊什應該做點什麼,她的回答沒有一絲怨恨之意:「如果你得獎了,也不是由你來解釋為什麼你能夠獲獎。」她接著補充道,這個疏忽對她來說未必是壞事,她後來獲得了幾乎所有的獎勵、勛章、榮譽和盛讚。

休伊什與約瑟琳.貝爾.伯奈爾著手研究的似星體電波源(後來,人們發現它們明顯來自銀河系外,便改名為「類星體」〔quasars〕)看上去又小又亮,就像天空中的星星,卻散布於銀河平面之外。這暗示著類星體其實不在我們的銀河裡,它們與我們的距離大約為十億光年或甚至更遠。這說明了它們非常古老,因為它們的光傳播到地球上需要幾十億年的時間。另外,這些類星體非常罕見,這表示宇宙製造類星體的速度沒有像以前那麼快。

類星體的能量源自古老星系的核心,它們發出明亮的光,因此我們在距離它們非常遠的地球上也可以觀測到。為太陽質量幾百萬倍或幾十億倍的超大質量黑洞(包括假定存在、猜測存在和宣稱存在的黑洞),將星系中的「漂流木」——包括完整的恆星、氣體與殘骸,星系核中的「居民」,在龐大星系中四處游弋的「蜉蝣」——全部拖拽進去變成一團高溫物質,這些物質翻轉滾落,終至完全湮滅。黑洞也能加速氣體而形成高速明亮的噴流,往外延伸幾百萬光年。一九六○年代,人類在地球上第一次觀察到宇宙發出的這種訊號。當時,人們根本不知道是何方神聖完成了這類壯舉。

類星體是一種活躍的星系核,所有能量都來自超大質量黑洞。這些活躍的星系核密度極大,相當於把十億個太陽的質量集中在一個與太陽系大小相仿的區域中。活躍的星系核像是沉重的錨,積聚了一個緻密又擁擠的中心,周圍可能有數萬個較小的黑洞、其他死亡恆星及一些存活的恆星在沿軌道繞行。超大質量黑洞可能源於死亡恆星,也可能源於質量與恆星相仿的黑洞相互碰撞、合併形成的巨大星系核心。

我們對宇宙的所有認識,包括宇宙的景觀、宇宙中的居民、宇宙的歷史、宇宙的形態結構等細節,幾乎都來自天文學家的觀察與物理學家的實驗。這些科學家依據的主要辦法就是採集從宇宙起源後不久直至今天的所有發光事件所發射的光,光幾乎是他們關注的唯一事物,儘管有時候他們也會採集某些粒子。科學家通過研究光的顏色、強度、方向和變化情況,分析其中隱含的訊息,目的是繪製一幅宇宙詳圖。這幅地圖在距離上涵蓋各個方向的範圍超過四百五十億光年,追溯的時間則將近一百四十億年。在我們視線所及的茫茫宇宙中,我最希望探索的是無盡的黑暗、空無一物的真空地帶,以及無邊無際的純粹時空。

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書籍介紹

本文摘錄自《黑洞藍調:諾貝爾獎LIGO團隊探索重力波五十年,人類對宇宙最執著的傾聽》,漫遊者文化出版
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作者:珍娜.萊文(Janna Levin)
譯者:胡小銳、萬慧

  • 2017年諾貝爾物理學獎得主基普.索恩等科學家與LIGO科學家們相知相惜,才華洋溢的動人故事
  • 證明了愛因斯坦的天才預言,補足了廣義相對論缺失的「最後一塊拼圖」
  • 一百年來的重力波探測編年史,為人類探索宇宙生成開闢了全新的觀測方式

「在宇宙上演的不是一齣默劇,因為宇宙其實不是一片死寂。」——珍娜.萊文

這是人類對宇宙最靈敏、最執著的傾耳細聽……
一群科學家天才奇想,冀圖捕捉宇宙重力波傳來的微弱「聲音」,
另闢蹊徑證實了黑洞的存在,以及宇宙起源的在場證明……

LIGO科學家捕捉到重力波的重大成就,如同伽利略發明了望遠鏡,
我們得以透過重力波這位「新任宇宙信使」,探索前所未知的宇宙理論,
重新理解宇宙的誕生。

一九一六年,愛因斯坦預測了重力波的存在。一世紀之後,人類記錄到來自太空的第一波聲音,證明由黑洞碰撞造成的重力波確實存在,而探測到重力波的LIGO科學團隊成員萊納.魏斯、基普.索恩以及巴里.巴利許,也因此重大成就獲得二○一七年諾貝爾物理學獎。

到底是什麼樣的瘋狂團隊做出的天才豪賭,想要在相當於地球周長一千億倍的距離範圍內,測量出比人頭髮的直徑還要小的變化?而留給測量的時間或許不到一秒鐘。而且,沒有人知道這種極微小的變化何時會發生……

本書作者珍娜.萊文先從人和故事出發,描繪了主導LIGO計畫的首席科學家們各自的文化背景與鮮明個性,如何左右計劃的成敗,彷彿是美劇《宅男行不行》的進階真人版,之後再讓科學現身,直到最後科學與人合而為一,翔實的調查與如歌的寫作,呈現近五十年來精彩的重力波科學探測史。

像是LIGO的靈魂人物萊納.魏斯,自小就沉迷音響,曾為了追求愛情輟學並苦學鋼琴,還因為不懂相對論卻又要授課,只好絞盡腦汁想出一些「思想實驗」來解釋抽象艱澀的理論,這些經歷因此讓他發想出 LIGO 實驗的主體設計。基普.索恩雖然出生於教規嚴格的摩門教家庭,卻崇尚波希米亞式的自由之風,他另闢蹊徑沉思宇宙,提出經由探測重力波發出的聲音,也多虧他的前瞻眼光,才讓計畫好幾次免於夭折。另一位來自蘇格蘭的科學家朗納.德瑞福才華橫溢卻個性瘋狂,有著「科學界莫札特」的稱號,但他暴躁的脾氣卻難以跟其他科學家合作,最後甚至被踢出LIGO團隊抑鬱而終。一般咸信若他還在世,諾貝爾物理學獎一定有他一份。

這幾位主導LIGO的科學家跟一般人一樣都有性格上的缺陷,卻能彼此相知相惜,正是這般人性與科學摩擦碰撞的熱力,五十年來持續支撐了這個遠大的科學計畫。即便LIGO成立以來歷經波折,先是研究成員被懷疑是蘇聯間諜而被FBI跟監,龐大的計畫與開支長期遭到各種無情的攻擊、質疑與奚落,甚至團隊內部還曾為了德瑞福的去留而分裂成兩派。作者以第一手採訪,引人入勝的筆觸,娓娓敘說其間的驚奇、失望、成就、風險,描繪出一幅史無前例的現代科學面貌。

本書是一部重力波編年史,一份宇宙歷史的聲音紀錄,一場無聲電影的配樂,要向一次異想天開、氣勢恢宏而充滿艱辛的實驗壯舉獻上敬意,並且稱頌那份鍥而不捨的科學壯志。

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Photo Credit: 漫遊者文化

責任編輯:潘柏翰
核稿編輯:翁世航


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