《星空50講》:我們在學校學了半天的物理、化學等知識,居然只占整個宇宙5%

《星空50講》:我們在學校學了半天的物理、化學等知識,居然只占整個宇宙5%
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我們想讓你知道的是

中央大學天文所教授陳文屏,以深入淺出的文字,搭配珍貴美麗的天文照片,透過50個重要的天文主題,帶領讀者進入神祕浩瀚的無垠宇宙。

文:陳文屏

宇宙的來龍去脈

古今中外多有關於天地、世界,或者我們現在稱為宇宙的觀點,有些來自觀察,有些源於冥想,幾乎所有可能都有人曾經提過。胡思亂想的人,只等著別人說他錯;而科學家不是沒有創意,但慎思明辨,盡力證明自己正確,否則就修正,繼續尋找問題,找答案。英文說的search,然後一再research,就是科學研究的精神。

關於宇宙的本質、起源與演化,早期說法跟神學差不多;事實上很多情節,與某些宗教經典類似,主要因為科學家也有宗教信仰,所使用的語言論述,自然來自其生活。

目前的宇宙論有越來越多的觀測證據。主張我們這個時空始於138億年前。在大霹靂之後10-36秒到大約10-33秒這段期間,時空以指數方式增大,這個「暴脹」過程造就了宇宙 基本結構,也使得每方向性質幾乎相同。接著宇宙持續膨脹,但慢得多,直到約40億年前,由於暗能量的推動,造成宇宙加速膨脹。到目前為止,並不確定暴脹是否真的發生了,也不知道原因為何。

「大霹靂」一詞來自英文The Big Bang,意指宇宙最初的奇異點,時空由此開始,是個俗稱,事實上並沒有聲響,所以不宜翻譯成「大爆炸」。大霹靂宇宙論目前能解釋許多觀測的現象,因此最為人所接受。如圖,宇宙的歷史沿著橫軸從左到右,在大霹靂之前時間與空間沒有意義,目前沒有發現任何「之前」的證據。某個時刻的垂直圓圈示意宇宙大小。

宇宙膨脹造成溫度下降,物質開始出現,在萬有引力作用下,出現了第一批恆星,結束了宇宙「黑暗期」,另外還有不會發光的「暗物質」(到現在也不清楚是什麼東西)。恆星周圍形成行星,恆星彼此則聚集構成了星系、星系彼此群聚成為星系團,以及更大的超星系團等「大尺度結構」。暴脹瞬間改變了時空,引力場驟變,因此預期會產生重力波。另外早期的微小密度不均勻,使得宇宙背景輻射會發生偏振,這些都是目前積極推動的課題。

妙的是,就算大霹靂開創了屬於我們的時空,這並不表示之前沒有,或現在沒有其他的宇宙,但是目前也都沒有任何證據。

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太空中的黑社會

宇宙的組成,暗能量占了將近七成,暗物質則占了約四分之一,而我們熟悉的原子、分子、恆星、星雲、星系等一般物質,這些我們在學校學了半天的物理、化學,還有很多一知半解的知識,居然只占了5%。其中的「暗」字代表了「不明」,也就是所知不多。

暗能量的證據來自於宇宙膨脹。來自遙遠星系的光線花了很久時間才到達地球,所以它們代表的是早期的宇宙。觀察發現當時的宇宙(比較小)膨脹比較慢,而這表示宇宙在加速膨脹。這讓人不解,因為照理說宇宙整體引力應該讓膨脹變慢才對,就好像把銅板丟向空中,銅板雖然向上,但是引力讓它越來越慢,怎麼可能越來越快飛出去呢(那誰還敢丟?)於是科學家提出有種未知的力量,推動宇宙加速膨脹。就跟大霹靂、宇宙暴脹一樣都是向外,目前仍然不清楚暗能量是怎麼回事,為目前熱門的研究課題。

暗物質也有個「暗」字,但是對其了解稍微多一點。我們確定暗物質存在,它們具有萬有引力,目前不知道它們的形式,也沒有輻射。

開車上高速公路之前,因為隔音牆的關係,無法看到數量眾多的小車子,但是可以看到大車,它們運動受到牽制, 因此我們能依此估計交通狀況。這就像暗物質,雖然本身不發光,但它們的引力影響了我們看得到的發光天體。

銀河系中的「黑暗星雲」因為塵埃濃厚而看起來暗黑,有別於發紅光或散射藍光的雲氣。但是黑暗星雲仍然有低溫分子或塵埃的輻射。暗物質則完全不發光,仍有待探究其性質。

中子星有強大磁場,表面的電子受到加速放出角度集中的「同步輻射」,發射的光束如果對著地球,我們就能偵測到電波。隨著中子星自轉,這些電波訊號就像燈塔的燈光間隔明滅,這些稱為「脈衝星」。有種脈衝星的強大重力場會摧毀鄰近的伴星,因此擬如吃掉性伴侶的某類「黑寡婦蜘蛛」,這類星體俗稱「黑寡婦脈衝星」。

看來宇宙社會也有很多黑暗面。

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書籍介紹

本文摘錄自《星空50講:帶你探索宇宙》,聯經出版

作者:陳文屏

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悠遊天文學的50堂課,
100餘張神祕而美麗的宇宙影像,
從占星卜卦到太空探測,
揭開人類對天空的無盡追尋。

望著夜空,暫時抽離了塵世喧囂,世界孤遠而靜謐。想像掛念的人或許也在遠方看著同樣星空,是否也思念我;另方面不解天地如何春去秋來,日夜輪替。

自古以來,人類對天上的日、月、星辰與地上萬物有何關連,感到好奇。當生活需要答案,命運卻無法預測,人們期待權威者,因此猜想神祕的天體主宰了人世因果。

中央大學天文所教授陳文屏,以深入淺出的文字,搭配珍貴美麗的天文照片,透過50個重要的天文主題,帶領讀者進入神祕浩瀚的無垠宇宙。

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責任編輯:翁世航
核稿編輯:丁肇九


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BMW i智慧電能生活圈, 給你最便利與智慧的未來生活

BMW i智慧電能生活圈, 給你最便利與智慧的未來生活
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我們想讓你知道的是

「電動車」毫無疑問的成為當前汽車市場最夯的話題與名詞,無論豪華抑或平價汽車品牌皆推出代表各自電動世代的最新電動車款。身為全球豪華汽車品牌領導者BMW,如何再次於此嶄新的電動世代再次領先?【BMW i 智慧電能生活圈】,是BMW端出的秘密武器。

接軌嶄新的電動世代,BMW直接為用車者描繪最便利的生活願景,名為「BMW i智慧電能生活圈」,從用車者的使用情境思考,無論是家中、工作場域、外出旅途與目的地等,都是「BMW i智慧電能生活圈」中相當重要的電量補充站點,規劃的多種電量補充方式包含【BMW家用充電】、【BMW目的地充電】、【BMW i高速充電站】等,讓車主可以輕鬆擁抱BMW電動車所帶來的嶄新電動生活。

【BMW家用充電】

就像許多人使用手機的習慣,回到家開始充電,每次出門前都是滿滿的電力。將BMW Wallbox壁掛式交流充電座安裝於家中車庫或車位註一,車輛停妥後插上充電槍,人回到家中休息充電時車輛同時也在充電,還可利用智慧型手機應用程式(My BMW App)進行充電相關設定。隔日出門前車輛已經備滿電力,以iX xDrive50為例,代表每天出門都有最高630km續航里程註二供使用,可滿足絕大多數的用車里程需求。

【BMW目的地充電】

若前一天晚上忘了充電,或是有著不同於平常通勤的路程安排,也無需擔心,此時可充分利用目的地充電裝置來補充續航里程。早從2014年開始,BMW總代理汎德便在台灣建置超過百座的公用交流充電座,像是公用停車場、飯店、經銷商展示中心都有;不僅如此,2022年開始總代理汎德更啟動經銷商與外部場域合作建置目的地交流充電站,再加上現有的公用交流充電座,迄今全台已有超過兩千座BMW電動車可使用的交流電充電座,只要透過「My BMW App」或「BMW充電App」就可以查詢充電站點資訊,大幅增加外出時的用車便利與行程規劃彈性。

【BMW i高速充電站】

若有著長里程的旅程規劃,或是行程間需要快速的補充電力,此時就可以充分利用BMW i高速充電站來進行電力補充。2022年底前BMW規劃將在全台經銷商建置14座BMW i高速充電站,最大充電功率高達350kW。以iX xDrive50為例,最快6分鐘就可以補充100公里的續航里程,一點也不用擔心旅程因此中斷、壞了出遊興致。

要如何知道BMW i高速充電站的位置?只要透過車主專屬的「BMW充電App」就可以查詢完整的充電站資訊、掃描QR Code便可以快速啟動充電,並綁定信用卡付款。便利的數位化充電服務,清楚展現BMW積極開拓BMW i智慧電能生活圈的企圖心。

*BMW i 高速充電網官方資訊

超高速充電效能

除了三種不同的電能補充方式,車輛本身更需要擁有高速的充電能力。以當前BMW旗下最熱銷的iX豪華純電旗艦休旅車款而言,導入了第五代eDrive電能科技,以能量密度更高的新世代鋰電池模組,加上最高可達200kW的充電功率註三,最快10分鐘就可以補充150km續航里程註二,大幅縮減充電所需時間,便利性不言而喻。

BMW i智慧電能生活圈從實用性思考 有效破除里程焦慮

在電動車百家爭鳴之際,有別於其他品牌僅強調電動車本身技術,BMW不僅以先進科技作為基礎,更從用車者的角度與生活習慣思考,以三種電量補充方式再加上超高速的車輛充電效能,不論是在家中安裝交流充電座每天為車輛充電, 外出時的目的地充電, 以及長途旅行時藉由BMW i高速充電站在最短的時間內補充最多的電量,相信對於車主而言,大幅降低里程焦慮,取而代之的是更便利、更經濟的用車成本,當然,BMW招牌的駕馭樂趣,仍然在旗下電動車款上完美體現。

註一:需專人到府評估安裝可行性
註二:WLTP測試規範下所測得之數據
註三:BMW iX xDrive50車款。
註四: 詳細銷售辦法請洽BMW i指定授權經銷商


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