雷神與天文學

雷神與天文學
《復仇者聯盟2︰奧創紀元》劇照

我們想讓你知道的是

有很多天文學的故事都與雷神有關,連星期四的英文也是以雷神命名。

雷神托爾(Thor)是漫威(Marvel)的超級英雄,是北歐神話中的神,是復仇者聯盟的元老級成員。他剛剛與姊姊死亡之神Hela大戰一場,之後又要面對漫威史上最強大敵人Thanos,相信一眾漫威迷都一定興奮不已。但大家又是否知道原來有很多天文學的故事都與雷神相關?

天上的大腳趾

雷神托爾在真正的北歐神話中確實存在,而且佔了相當重的分量。

其中一個神話故事是雷神為了帶朋友Aurvandill逃離巨人界(Jotunheim),就把他放進一個籃子,背著他橫過冰河,但Aurvandill的大腳趾伸出了籃子外,便被凍到壞死了,雷神於是把Aurvandill的大腳趾拋到天上,成了一顆星星。

至於Aurvandill的大腳趾成了那一顆星就眾說紛紜,暫時未有定案。其中一個說法北歐維京語中的Aurvandill與舊英語中的Éarendel相通,而Éarendel又指「晨星」。有哪顆星星會在清早出現?熟悉天文學的朋友就知道是金星。由於金星位於地球軌道之內,它的位置一定在太陽附近,所以大家只會在日出及日落時間左右觀察到金星。

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照片由作者提供
金星只能在日出或日落的時間被觀察到。

又有人說Aurvandill的大腳趾是獵戶座(Orion)的參宿七(Rigel)。依今天的現代西方天文學來看,參宿七就位於獵人右腳的位置。

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圖片來源:Stellarium
參宿七位於獵戶座右腳的位置

甚至有人認為Aurvandill的大腳趾是大犬座(Canis Major)的天狼星(Sirius),或是后髮座(Coma Berenices)。

彩虹橋與銀河

另外,在北歐神話中,彩虹橋(Bifröst Bridge)是連接聖域界(Asgard)與地球的道路,由海姆達爾(Heimdallr)守護。彩虹橋在《雷神奇俠》電影系列中多次出現。學者相信,維京人相信夜空中見到的銀河就是彩虹橋。

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Image Credit: Marvel Studios
電影《雷神奇俠》中的彩虹橋

用現代的天文學知識來說,我們看見的銀河其實銀河系盤面區域,是恒星最密集的地方。這個位置有無數肉眼不能解析的恆星,它們形成一道畫過天空的朦朧光帶。

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Photo Credit: Amr Abdallah Dalsh / REUTERS / 達志影像
學者認為夜空中的銀河就是維京人心中的「彩虹橋」。

星期四與雷神有甚麼關係?

又話說古時候日耳曼人本來深受北歐文化影響,但之後又接觸到羅馬文化,於是他們會把北歐神話中的神與羅馬神話中的神聯繫起來。他們覺得雷神索爾就等同羅馬神話中的閃電之神朱比特(Jupiter),所以以朱比特命名的木星在日耳曼人心中就是「托爾之星」。

同樣地,他們又覺得索爾的父親「諸神之神」奧丁(Odin)等同於羅馬神話中的墨丘利(Mercury),托爾的母親Frigg(在漫威電影中被稱為Frigga,後因保護雷神的女朋友Jane Foster而被Dark Elves殺死)等同於羅馬的女神維納斯(Venus),所以水星就代表奧丁,金星就代表Frigg。

Odin_Thor_Frigg
Image Credit: Marvel Studios
《雷神奇俠》系列電影截圖,左:「諸神之神」奧丁;中:雷神托爾;右:托爾的母親Frigga,即北歐神話中的Frigg。

更引人入勝的是,古人把天上的星體與星期的日子連繫起來。星期日(Sunday)明顯與太陽相關,星期一(Monday)與月球(Moon)相關,星期六(Saturday)與土星(Saturn)相關。星期四與木星相關,而古英語飽受日耳曼語影響,所以用了日耳曼的方法稱呼這些相關的星體,Thursday其實就是Thor's day的意思。星期三與水星相關,Wednesday演變自Woden's day(Woden是古英語叫法,其實就是日耳曼語中的Odin)。

各位聰明的讀者可以自己猜猜,星期五(Friday)一詞是來自哪個星體及哪位北歐神明。

「雷神之鎚」有多重?

在介紹過過千年前的星空神話故事後,我們又不妨再以現代天體物理學角度研究一下雷神。

雷神曾經有過一個鎚子,由一顆垂死的恆星核心製造出來,重得連變形俠醫、鐵甲奇俠、美國隊長都拿不起來(見下面影片)。就史丹福的記憶,漫威電影宇宙中只有四個人曾經拿得起這個鎚子(考考各電影迷,是哪四位呢?)。

究竟一顆垂死的恆星核心有多重呢?為什麼可以製造出連這些超級英雄都無法拿得起的鎚子?

一個質量與太陽接近的恆星在年輕時會穩定地進行核聚變反應把氫融合成氦,這個反應製造出向外的輻射壓去抵抗向內的重力壓。當氫差不多用盡後,恆星會向內收縮,令核心變得更熱,製造更強的輻射壓令外層向外擴展,使恆星體積大幅膨脹,變成紅巨星(red giants)。

恆星的核心持續收縮,令溫度升高,最後點燃起三核連鎖反應,並製造出碳,如果紅巨星沒有足夠的質量去產生足夠的溫度點燃碳,碳就會在核心堆積起來。如果質量足夠的話,外層的氣體散開成為「行星狀星雲」,最後只留下核心的部份,這個殘骸就是白矮星(white drafts)。白矮星的內部不再有物質進行核融合反應,因此不再有輻射壓製造出來去對抗重力,它會倒塌成質量極高的物質,倒塌只能靠量子力學中的電子簡併壓力(electron degeneracy pressure)去支撐。這個壓力來自包立不相容原理(Pauli exclusion principle)中兩個電子不能同時佔有相同的量子態的原則。

白矮星核心的密度可以高達1×109 kg/m3,假設雷神之鎚用白矮星的核心製造,假設雷神之鎚大小為10×10×10 cm3(其實應該更大,不過為了方便計算,史丹福就選用了這數字),那它重達106kg,差不多等如十多輛美軍M1A2艾布蘭主戰坦克的質量。

但白矮星仍然未是密度最高的星體,1983年諾貝爾物理學獎得主天文學家Subrahmanyan Chandrasekhar就曾經在印度乘船去英國劍橋大學時,百無聊賴地利用量子力學計算,得出如果白矮星質量大過太陽的1.4倍,電子簡併壓力就不能支撐到它的倒塌,恆星會繼續因引力而收縮。最後電子便強迫擠到原子核中,與質子結合成中子。這個星體就是中子星(neutron star)了。大家知道在原子中,原子核與電子之間是有很多空間的,中子星卻擠到連這些空間都用上了。

值得一提的是,Jocelyn Bell是首位觀察到這種星體的天文學家。但諾貝爾獎委員會其後卻把發現中子星的獎項只頒給她的導師Antony Hewish,有不少人都認為這是諾貝爾獎史上其中一個最大的遺珠之一。

中子星核心的密度可以高達約3~6×1017 kg/m3,如果「雷神之鎚」以中子星核心來製造的話,它的重量要以1014kg這個級數來量度,即小小一個鎚子有相等於幾百萬架美國尼米茲級核動力航空母艦的質量,難怪強如變形俠醫、鐵甲奇俠、美國隊長都拿不起來了。

資料來源︰

  1. Wikipedia
  2. Etheridge C. A Systematic Re-evaluation of the Sources of Old Norse Astronomy. Culture and Cosmos. 2014; 16(2): 119-30.
  3. Throwback Thorsday
  4. Germanic Astronomy
  5. Koester D, Chanmugam G. Physics of white dwarf stars. Reports on Progress in Physics. 1990; 53(7): 837–915.
  6. Woosley, SE, Heger A, Weaver TA. The evolution and explosion of massive stars. Reviews of Modern Physics. 2002; 74(4): 1015–71.

本文獲授權轉載,原文見史丹福狂想曲

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責任編輯:tnlhk
核稿編輯︰王陽翎


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