2014年12月28日 星期日

DDS060-「哈爾遜」和「格斯」博士(II)

(承前文)另外有一個發生在他身上的真實故事。有天他突然接到「基金委」的電話,告訴他有兩位加州大學柏克萊分校的學生,讀了他發表有關在南極「微中子」的論文後,佯裝應徵他們鑽探冰層的工作,在鑽探工作結束後,偷取了一些光學上的偵測小儀器。「基金委」的人認為,他一定是幕後的嗾使者,經他再三解釋,他根本不認識這兩位學生。過了一會,打電話這個人(其實是美國「極區研究計畫(polar program)」的負責官員)跟他説:「我覺得這個研究其實相當有意思」,並約他到華府一見。他依約前往,到了該官員的辦公室後,先閒聊了下他的構想,並同時問該官員:「我需要寫個計畫申請書嗎?」該官員回說:「嗯,不用,因為你這種計畫,要是依一般程序審查的話,絕對是不可能通過的。我們給你一㸃小錢(5 萬美元),你就去做便是。」之後又給了他 8 萬美元,他的南極計畫就是這樣開始的。至於那兩位學生,一位工作了相當長的時間後,離職他就,另一位目前則任教於加州大學。

針對「基礎科學(basic science)」和「應用科學(applied science)」研究,孰輕孰重?他也有自己的獨到看法。以手機為例,假如一個國家只強調「應用科學」,最終這個國家頂多只能成為,手機最大的製造國,但絶不可能是手機的研發大國(大家都知道,手機的原理和功能使用,還是來自那些所謂「基礎科學」的研究成果)。日本和美國早已認知到「基礎科學」對「應用科學」的重要性,例如美國政府近年來,已把科研預算(包括「基金委」)提高了一倍。他認為,刪減「基礎科學」預算,是最愚蠢和短視的決策,「基礎科學」的影響成效,絕對遠遠超過對它投資。最後,以他叧外一句名言,做為介紹他的結束:「從事科研工作的人,不太可能致富,因此,需要的是一種熱情(passion)。」

(二)接下來,讓我們再來看看「格斯」的一些生活和工作中的軼事。由於他早年的「宇宙遽膨/劇脹(cosmic inflation)」理論,以及日漸明朗的「引力波(gravitational waves)」觀測成果(參見前文DDS045-「引力波(II)」),物理學界咸信,他遲早會獲頒「諾貝爾獎物理學獎」的。對於目前有關 BICEP2 團隊觀測到「引力波」的種種紛擾,他在接受媒體訪問時,也不願多談,只淡淡地說:「他這輩子從沒想到能看到這一天」。

他出身於一個傳統的猶太人家庭,父母都沒上過大學,家先是開了間雜貨店,後來因火災把店燒了,改開了一家乾洗店。當時一般家庭的父母,都是希望孩子能上大學,他當然也不例外,高中畢業後,進了美國麻州理工學院(MIT)。有人後來問他,為什麼不進哈佛大學,他說:「因為當時他姊姊的男朋友是 MIT 的」。他自高中開始,就深對科學著迷,因為他認為科學能有助於了解事物背後的道理,而物理學正是其一,因此他就決定主修物理學,並完成了博士學位。之後,他前後在普林斯頓(Princeton)、哥倫比亞(Columbia)和康乃爾(Cornell)大學擔任了九年的博士後(postdoctoral)研究工作,他後來回顧時,認為這正是他的資產,因為這讓他認識了更多傑出的同行。

談到他的「遽膨/劇脹」理論,他認為主要是來自 1978 年,他在普林斯頓大學時聽了一個演講,其中提到宇宙的膨脹速率,必須要精準到小數㸃第 14 位數,才能如今天我們所觀測到的大小,要是膨脹速率稍大一㸃,整個宇宙就炸開了(blasted itself apart),要是稍小一㸃,則宇宙根本就因引力作用而崩塌了(fallen in on itself)。隔年,他又聽了另外兩個有關宇宙「大爆炸」的演講(由諾貝爾物理學獎得主 Steven Weinberg 所給),腦海中就逐漸地浮現了,後來在「遽膨/劇脹」理論中「遽膨/劇脹」這個的字。加上之前,他在康乃爾的同事 Henry Tye,有次要他幫忙看看,宇宙源自「大爆炸」的説法,還有那些問題未決?經他研究後,發現其中問題可真不少,要能部分解決這些問題,宇宙的年齡大約只能有 1 萬年左右,但大家都知道宇宙年齡有 138 億年之久,因此這裡面一定「大有文章」。另外,他也發現,假如宇宙當時開始膨脹的溫度,只有目前所知的十萬分之一的話,目前存在的問題就可大大地減少,因為這樣就可以替宇宙形成的瞬間(10-32 秒)爭取到一㸃㸃時間,來修補這些問題。這個念頭的出現,他自承是他後來「遽膨/劇脹」説發現的最重要時刻("This was a eureka moment" )。後來,他也了解到他的「遽膨/劇脹」理論,也可以用來說明,「宇宙是平的」以及「宇宙是均質的」,這兩個科學家們長久以來,一直困惑不解的問題。

由於他這「遽膨/劇脹論」的發軔,一夕間他變成炙手可熱,對他而言,這是好事一椿,因為他還只是「博士後」,他需要一份固定的工作。但他自知有兩個麻煩,一是他寫科學論文的速度太慢,二是他只知道「遽膨/劇脹」如何開始,但並不知道它如何結束。1980年一月,他受邀到哈佛大學演講,遇上貴人(哈佛著名物理學家 Sidney Coleman),大加讚賞他的理論,並四處替他宣揚,自此之後,工作機會也隨之而來。四月間,他到馬里蘭大學(University of Maryland)面試,晩間學校循例招待他在一家中國餐館用餐,餐後他拿了個幸運餅(fortune cookie),打開一看上面寫著:「鼓起勇氣,好運正等著你(An exciting opportunity awaits you if you are not too timid)」。於是他寫了一信給他在 MIT 的舊識,跟他說,我知道你們並不在找新教授,但是假如你們提供我一個職缺,我會非常樂意到你們那工作。隔天,MIT 打來電話,同意聘任他,一直到現在。他自嘲說,自己出道慢(當了近十年「博士後」研究工作),而後來的工作生涯(MIT 教授)的發軔,靠的居然是中國餐館的幸運餅。

1980 年「格斯」教授提出「宇宙遽膨/劇脹」的理論,到現在已整整超過了三十年,其間也歷經了近十年的沉寂,後來因其他相關研究的一再證實(如宇宙持續膨脹、宇宙微波輻射及最近引力波的偵測等),使得他的「遽膨/劇脹論」,已成為討論宇宙起源,不可或缺的一環。為表彰他對「宇宙遽膨/劇脹」理論的貢獻,今年九月他和其他兩位學者Andrei Linde Alexei Starobinsky,共同獲得由挪威國王親自頒發的「卡夫里奬(Kavli Prize)」(見下圖中最左邊第一人;此獎被認為是和「諾貝爾獎」打對台的最高學術榮譽獎;from: http://www.kavliprize.org/prizes-and-laureates/prizes/2014-kavli-prize-laureates-astrophysics)。(全文完)



〔敬告讀者:時間真的過的很快,2014 歲末腳歩已近,在此先預祝大家新的一年,健康快樂、圓滿成功。這篇短文是我近兩年來,為文「部落格」的第 60 篇,也是今年的最後一篇。由於個人因素,這篇短文也是我的「封筆」之作,藉此機會,再三感謝所有讀者過去對我貼文的喜愛和支持,在此就和各位別過,還請大家攝自珍重。〕

2014年12月9日 星期二

DDS059-「哈爾遜」和「格斯」博士(I)

為了給大家來㸃不一樣的震撼教育,這次我先把「哈爾遜(Francis Halzen)」和「格斯(Alan Guth)」兩位教授的近照分別附示於下(上幅為「哈爾遜」,下幅為「格斯」;照片來源見文末之參考文獻)。各位讀者從其照片中的神態,可以發現兩人有一個共同的特徴,那就是:沈穏厚重又充滿自信,也就是說,他們具備了真正偉大科學家或知名學者,所應有的人格特質。我常説:要成為一個成功的「科研工作者」其實不難,因為只要你肯努力、專注、有恆,而且要耐得了寂寞,不出十到二十年,你一定可以達到的,但是要成為一個受人敬重的「學者」,那除了以上條件外,你還得設法,讓自己脫胎換骨,沛然成一種你自個兒的人格特質,也就是這種特有的人格特質,區分了「科研工作者」和「學者」,就如同「教授」和「先生」之不同,「教授」是你的職稱,「先生」可是蘊含了千百年來的歷史文化積澱。不容易,我知道,但不開始,那是絕不可能達到的,特別是年輕學者,這是我能給你的唯一箴言,也是我對你的深深期許。



其次,該兩幅照片,其背景皆佈滿了深奧的數學方程式,那又是我常說的:一個好的科學,必須從好的數理邏輯出發,不是說你的工作必須一定要有數學,但是你的科研成果,必須能經得起數理邏輯的檢驗。其實,數學才是真正的基礎科學,其他科學,主要靠的是實驗和觀測,而數學是邏輯的推理,這也就是為什麼,近代物理學幾乎全都是數學。另外一個癥結在於,實驗和觀測必須看得到、摸得到,但數理邏輯的推理,卻可以帶你走向另外一個完全不同的視野之外,要不是這樣(比方說),哪來的「相對論」和「量子力學」呢?因此,我苦口婆心,總是告誡大家,你要嘛不做科學,要做科學,一定要把數學學好,要不,你遲早會落得像我這樣,一輩子苦哈哈的!

好了,該說的也說了,接下來就給大家介紹「哈爾遜」和「格斯」這兩位學者,重點不在他們了不起的科學成就(請分別參閱前文DDS054-「微中子(I)」和 DDS055-「微中子(II)」以及 DDS045-「引力波(II)」 ),而是看看他們的一些成長歷練和生活軼事。

(一)先說「哈爾遜」教授(如上照片所示),當他面對你時,總是雙眼正視著你,雙臂盤在胸前,面露微笑,態度優雅、和善、自信又深具威嚴。他是備受學界敬重的理論物理學家,也是發現星際間「微中子(neutrinos)」的第一人,由於他的奔走策劃,催生了目前正在南極偵測「微中子」望遠鏡的建造和後繼研究(即前文DDS055-「微中子(II)」的 IceCube 計畫),也兼任該研究計畫的發言人。他的研究被評選為 2013 年度,最重大的科學發現之一,雖然如此,他永遠把功勞(credits)歸諸同僚,而且細靡遺指出每一個人在不同環節上的貢獻。

他指導研究生的名言是:「少讀書,多做事(Don’t read too many books, do things!)」,他説這話可是其來有自的,讀者不要馬上就斷章取義,先耐心看下去。話說當年他剛滿 15 歲時,有本「水和冰的光學(The optics of water and ice)」的標準教科書,論及光在冰中的穿透性和水中相比差了許多,最多只能達 30 公尺遠(或深)。假如當時他看了那本書,也相信書中所說,他就不可能提出目前正在南極的研究計畫了(見前文DDS055-「微中子(II)」),而事實上,在南極冰中,光的穿透可深達 200 公尺以上,而且和原來水的純淨度有關,愈純透光性愈好。另外,該書也說,冰下 400 公尺,就沒有氣泡,但結果是 1400 公尺下才沒有。這個光在冰中的「穿透深度」和「氣泡存留深度」,是決定他南極實驗成敗,兩個最重要的因素,所以他一直認為自己很幸運,就是因為當時沒讀那本書,要不怎麼可能提出現在正在進行的 IceCube 計畫。因此,他的深意是:「盡信書,不如無書」。

另外,他也回顧當年他申請「美國科學基金委員會(NSF)」計畫的過程,其中有頗多值得我們深思的地方。當時(現在依然如此)「基金委」,保留一小部分經費,專門用來支助一些,有風險但又可能會有重大突破的研究,當時的主委名為 Ken Lane,他非常支持這種政策,甚至認為:「大科學多少要有㸃賭性才行(Great science could need a bit of gambling)」。剛開始時,他的這個 IceCube 計畫,當然就是屬於這一類,讓他最讚賞的是,這一類計畫,完全沒有制式的審查程序(如書面審查、召開審查委員會等等),任何人都可以提出任何種計畫,只要一旦他們決定支助你,就把錢給你,更不會要求你要做什麼,反正就是把鈔票給你,讓你去賭就是!

他想要強調的重㸃是:「基金委」要是連鷄毛蒜皮的事都要管(如計畫進度、成果報告、論文發表篇數等等),只會讓計畫執行者,提出那種沒有風險的計畫,因為這樣對正在執行中的計畫成果較有把握,而且也有利於接下來計畫的申請。但是,就是因為沒有風險,當然就不可能有任何驚人的重大發現,就這㸃而言,「奚氏玻子(Higgs Bosons;見前文DDS003-2013年的「Pi Day」)」的研究是屬於買了保險的研究,但「微中子」的偵測,則算是賭性堅強了。他的另一句名言:「你不敢去賭,你怎麼知道是幸還是不幸?」他還有另外一句名言,那就是:「發表研究論文的人有兩種,一種是探討他自己深信的科學問題,另一種只是想告訴你,他有多聰明。」他自承他早期的論文,屬於第二種,有夠坦白的吧?!對於有人誇讚他,能把南極團隊領導管理這麽好,他的回應是:「科學家的平均心理年齡只有 12 歲,要讓大家各盡其職,但又能通力合作,成為一個有效率的團隊,確是不易。」(待續)

參考文獻:
1. Francis Halzen: I always advise to my students ‘don’t read too many books, do things!http://www.jotdown.es/2014/05/francis-halzen-i-always-advise-to-my-students-dont-read-too-many-books-do-things/
2. Alan Guth: Waiting for the Big Banghttp://news.nationalgeographic.com/news/innovators/2014/06/140630-alan-guth-profile-inflation-cosmology-science/?sf3535113=1


2014年11月27日 星期四

DDS058-「慧星探測任務(III)」

(承前文)迨至十一月十五日,就在「Philae」登陸「67P/C-G」彗星後不到三天,果如預期,「歐洲太空總署」任務小組證實,「Philae」探測小艇,因自備電池的電力已耗盡,且又無法借助日照充電,於工作 64 小時後,已進入休眠狀態,目前的探測工作也因而暫時停擺,所幸所有預訂的探測任務(特別是鑽探工作)均已完成,所得資料也安全傳抵任務中心,目前科學家們只能期望,至少待到明年八月時,當它繞太陽軌道運行至距太陽最近處,那時較強的日照,能使其上太陽板的充電能力增強,進而讓「Philae」復甦回來,繼續完成更多的探測工作。

此外,初步分析結果證實,彗星表面結滿了硬冰(但也混雜著塵土),溫度約為攝氏零下 153 度,也就是因為這表層硬冰的存在,使得目前鑽探的深度僅能達到 10 20 公分左右。另外,也初步「嗅」得其表層溢出氣體中,存在著含碳的分子,但這到底是氨氣(ammonia )或甲醇(methanol)等單純的有機分子,還是氨基酸(amino acid)的複雜有機組成,還有待進一步的分析確認,未來若有進一步重大突破或具體成果時,我當再擇機向讀者老爺你們彙報。當然,這些冰(即水)和有機碳分子的存在,並不令科學家們感到太大意外,因為先前不同的探測,已多少間接偵知它們的可能存在,只是這次能登上彗星,直接在現場(in situ)具體印證它們的存在,可是莫大的不易,也是這次任務讓人讚嘆的原因之一。

另外,在「Philae」探測小艇電力耗盡前,網路 tweet tête-à-tête 上(http://blogs.discovery.com/inscider/2014/11/rosetta-philae-twitter-conversation.html?mkcpgn=twsci1),發佈了它和母船「Rosetta」衛星間之三段對話,更是懾人心弦,不揣簡陋翻譯如下:

Philae」:我覺得有㸃累了,你收到我傳回的所有數據嗎?我可能需要小睡片刻。
Rosetta」:Philae,你已經完成了項了不起的工作,是其他所有太空探測器從來不曾做到的。
Philae」:謝謝,Rosetta。我總算做到了。我成為第一個能登陸在彗星上並研究它的探測器。但是,工作還沒完呢!
Rosetta」:確是如此,你傳回的資料還等著進一步的分析。我會繼續跟著「67P/C-G」彗星,朝向太陽前進,同時也研究下它未來還會有什麼改變。
Philae」:我的探測工作已經開始了,我會儘快告訴你更多有關我新家(彗星)的情況。
Rosetta」:沒關係,我這兒也正在進行著呢!你就好好休息吧!

此外,關心人類太空探測的讀者,可能會發現對這次「歐洲太空總署(ESA)」主導的「Rosetta 彗星探測」計劃的空前成就,雖然其中有部分探測儀器是由美國 NASA 製造提供,但在美國相關媒體的報導上,似乎相當冷漠,甚至令人有頗吃味的感覺。因為想想在 1960 年代,美國首次完成人類登月的壯舉時,那種令人振奮的風光,這次「Philae」完美成功登上「67P/C-G」彗星,雖然不是人類登陸,但不論就科技面或團隊意志上而言,遠遠超過當年的登月任務,也讓 ESA 在太空探測上拔得了頭籌,美國佬一下子似乎由「老大哥」,變成了「小弟」,真是情何以堪?

以下這幅摘自網路上的卡通自嘲漫畫(fromhttp://www.usnews.com/opinion/articles/2014/11/17/philae-comet-landing-puts-nasa-in-the-backseat-of-space-exploration),以美式慣用的幽默方式,入木三分地道盡了,美國佬對此次「Rosetta 彗星任務」成功登陸彗星的五味雜陳和不服輸的民族性。該畫描繪的是,美國佬「輸人不輸陣」,也發射了一個遙控玩具飛行器,降落在一美國家庭常用,牌子為「彗星(comet)」的清潔劑罐上。


美國對這整個事件的失落感,說起來也是其來有自的。事實上,早在 25 年前,美國太空科學家也曾積極針對彗星探測,進行過類似的可行性研議,並提出一名為「彗星會合小行星飛越(Comet Rendezvous Asteroid Flyby;簡稱 CRAF)」的計劃,該規劃其實包括兩個部分,其一為針對土星(Saturn)的探測(即 Cassini mission),另一即是此 CRAF 計劃,不幸的是後者遭國會否決,只保留了前者。相反的,「歐洲太空總署」在此期間則鴨子划水,堅定不移地繼續自行研發推進此一艱鉅任務,他們相信,不像其他小行星(Asteroids;見前文 DDS023-「宇宙有多大?」中,有關小行星帶在太陽系中之介紹),因為較接近太陽,飽受太陽高溫及彼此間相互碰撞的影響,此「67P/C-G」彗星更能代表數十億年前,當太陽系初形成時,浩瀚宇宙中迄今保存最好的殘留物。

我們當然不該就此論斷歐、美兩者間的優劣,但不可否認的是,歐、美政府和科學家們,彼此間在文化思維上的不同,歐洲國家就科學新知的探索和追求而言,自古一脈相承,不但能深具遠見,更是能有持續追求夢想的堅持(如探測看似微不足道的彗星),而美國只知追求那種具體又相較不具風險的標的物(如「土星」及其「泰坦(Titan)」衛星),有論者認為,這才是我們更應該省思和關注的焦點。反觀我們的國家、政府和人民,在兩千多年的文化歷史積累中,所投射出來的「科學思維」又是什麼?

最後,「歐洲太空總署」也特地製作了一 7 分鐘的電影短片「Ambition」(下圖即為此短片的片頭首頁),用來說明為何要執行此耗費巨資,但又深具風險的探測任務。該短片由奧斯卡獎名導演 Tomek Baginski 執導,在冰島實地拍攝,訴説人類因科技文明的突飛猛進,未來將演化成半人半神(demigod)的物種,也肩負著對宇宙更多的重責大任。有論者認為,該短片比起 90 分鐘的電影「地心引力(Gravity)」更意味深遠,讀者不妨㸃入該綱頁(Rosetta: The Ambition to turn Science Fiction into Science FactCredit: ESA, Illustration-TRR),分享此次「彗星探測任務」所標誌的人類的雄心大志。(全文完)


2014年11月23日 星期日

DDS057-「彗星探測任務(II)」

(承前文)前文就此次「彗星探測任務」中,Rosetta 衛星擕帶著「Philae」探測小艇,由地表發射,歷經十年,終於安然抵達「67P/C-G」彗星,並讓小艇著陸於其上的過程,做了一個概述,特別是讀者若觀賞了前文末的短片,至此應該對此任務有了初步的概括了解。以下謹就該「67P/C-G」彗星的形貎以及「Philae」降落其上的艱辛予以進一步的説明。

首先,我們知道此次探測任務的標的物為「67P/C-G」彗星,其大小長寬只有 4 x 1.2 公里,兩端突出不一,中間凹陷,形如唖鈴(見下圖;creditESA)。要提醒讀者的是,因它表面只能反射 4% 的光線,為了讓我們肉眼能更清晰辨識它的外貎,該影像已經人工色相處理,實際上它看起來應是像木炭般的黒色。另外,依 Rosetta 上感應器的初步偵測結果顯示,它聞起來夾雜著腐蛋、酒精、馬尿和杏仁的味道。由於目前此彗星正依其運行軌道,朝著太陽方向前進,因此其冰凍的水開始昇華,也夾雜著其他碎石和塵埃,如同噴泉般由其表面逸出,蔚為奇觀(這種情況,也增加了「Philae」小艇登陸的風險和困難度)。



依原先的任務規劃,「Philae」探測小艇的登陸地㸃(命名為 Agilkia)位在彗星右側約一百公尺見方的平坦處,另為周全計,該任務也規劃了一備用地㸃「C」(參考下圖;creditESA)。另外,我們知道該彗星因體積質量,和其他天體(如月球或火星)相較,簡直微不足道,因此其引力幾乎是不存在的,這也使得要讓「Philae」登陸小艇,能安然降落其上備極艱辛,也變成幾乎是項不可能的任務。例如,在登陸小艇和衛星分離前 12 小時,控制中心的科學家,才下達了五個分離的選項指令,因為此時衛星已趨近彗星上空約 10 公里處,而所有傳回的彗星表面圖像,都顯示比原先研判的地形還要崎嶇複雜,直到格林威治時間 12 日上午 9 03 分,才決定下達分離的最後指令。接下來就是所謂的「恐怖七小時(terror of 7 hours)」,讓「Philae」登陸小艇,在無任何推進器的助力下,自行以每秒約 1 公尺的速度,緩慢下降並選取合宜的著陸㸃。其中最大的不確定性在於,彗星仍在不停旋轉移動中,任何其表面的瞬間變化,完全無法事先預期,何況由於其距地球實在太遠了,傳回的影像需時約 28 分鐘後,才能被我們接收到,來回往返的訊息傳輸就足足遲緩了一小時。


果不其然,雖然「Philae」還是安然成功登陸在慧星上,但是其傳回來的第一個訊息顯示,它的著陸噴射器因為無法適時啓動,「Philae」著陸後彈跳了兩次,偏離了其原先設定的著陸位置,約一公里處,才靜止下來。其中第一次彈離了表面約一千公尺高,懸浮了約兩個小時後,才又碰觸地面,然後又再彈起約二十公尺,最後才靜止在目前的位置上。下圖即是由母船「Rosetta」衛星(它一直繞著彗星軌道運轉),拍攝到「Philae」的一系列位移圖像(creditESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA)。
  


由於該位置為一陡坡,其中三個支架只有兩個能支撐在地面,另外最麻煩的是,此斜坡正好遮擋了太陽的光線(即背光面,請注意「67P/C-G」彗星是朝向太陽而去),使得其上的太陽能板無法進行充電(因為,限於電池壽命,「Philae」登陸小艇的自備電力最多只能維持不到三天之運作),下圖即是其原先預定的著陸㸃(十字形線)和目前所在的陰影處(白色橢圓形)。



讀者可能會好奇,這次「歐洲太空總署」大費周章,耗資不貲(14 億歐元),又歷時 10 年,只是為了要能登陸在此「67P/C-G」彗星上,而且整個探測工作也只能維持短短的 64 小時,值得嗎?(依照台灣政客、名嘴的説法,那可是可以提供多少學童的營養午餐啊?!)要回答你的問題,我只能說,科學的探索是人類文明演進的基石,因此是無價的。何況依據我們對太陽系形成理論的理解,彗星為我們太陽系形成過程中,殘留下來的最原始物體,就此次探測任務而言,它的主要科學目的是希望,藉由「Philae」登陸小艇的鑚探取樣及分析其組成之結果,來進一步解答,科學家們對我們太陽系形成過程中,一些迄今仍困惑未解的問題,特別是攸關地球上水的來源,甚至生命的起源。

有關科學家們對我們地球上地表水(包括河流、湖泊、海洋和兩極的冰原),可能來自彗星的理論,讀者不妨㸃入以下網站(Everything You Thought You Knew about a Comet - Might Kill Us! from Sciencechannel),觀看此短片的説明〔註:修習過我十年前開授「海洋學導論」和「現代海洋學」兩門課的同學,應該已能了解此概念之由來。〕(待續)


〔附記:由於此次「登陸彗星探測」史無前例,又是發生在這過去兩周內的太空大事,為了給讀者做一及時的動態報導,我不得不和時間賽跑儘速完成.....,敬請期待下文。〕

2014年11月18日 星期二

DDS056-「彗星探測任務(I)」

今年十月不是一個平靜的月份。首先在台灣,海洋科學中心(Taiwan Ocean Research InstituteTORI)的最新型多功能研究船「海研五號」,不幸於十日晚間八時三十分,在澎湖外海四海里處,觸礁瞬間沉沒,釀成二死多人受輕重傷的意外悲劇。二十八日,在美國維吉尼亞州的火箭發射場,一艘由美國私人「軌道科學公司(Orbital Science)」負責設計建造的「安塔瑞斯(Antares)」號運載火箭,於升空六秒後於美國東岸標準時間晩間六時二十二分爆炸墜毀,幸無人員傷亡(見下圖;creditNASA)。緊接著,十月三十一日,在美國加州東北方上空一萬五千公尺處,美國「維京銀河(Virgin Galactic)」公司的商用「宇宙飛船二號(SpaceShip Two)」,在脫離其載機「白色騎士二號(WhiteKnight Two)」後爆炸墜毀,造成一死一重傷,載機則倖免於難,隨後安全降落地面。


這些接二連三的國內外惡耗說明的是:「任何探測工作都是有風險的,海洋或太空的探測尤甚。」但是,整體人類科學知識之所以能不斷推進,靠的就是這些先賢志士們的犧牲和奉獻才能有以致之,做為從事這類工作的我們,此時此刻,不但不應退縮,更應積極面對,意外的發生固然是一種「挫敗(setback)」,但絶不是「失敗(failure)」,愛因斯坦説的好:「只有那些不願去嚐試的人,才不曾失敗過。」歷史一再告訴我們:「成功永遠是屬於那些有信心、有勇氣的人」,科學的探討自不例外。此時此刻,讓我們共同拾起信心,鼔足勇氣,同心協力,以我們的志業為榮,再創新猶。

揮别十月,進入十一月。直到上周三(十一月十二日),總算捎來全球矚目、令人振奮的好消息,那就是由「歐洲太空總署(European Space AgencyESA)」主導的「Rosetta 星任務」(Rosetta's comet mission)」,圓滿完成登陸星的壯舉,為人類太空探測史創下了新的里程碑。下圖(上)(creditESA)即是「Philae」探測器於格林威治標準時間 2014 11 12 日下午 4 03  分安全降落,登陸在星表面上的景象,而下圖(下)(creditESA)則是此次任務的最佳組合寫照,其中左上方為 Rosetta 衛星,其大小如同一輛汽車,兩側各有一長 14 公尺的太陽能板、右下方為一大小僅有 4 公里長的「67P/Churyumov-Gerasimenko星(簡稱67P/C-G)、中間則為大小有如一台洗衣機般,重約 100 公斤的「Philae」登陸探測器,圖片描繪的景象是,「Philae」登陸小艇,脫離母船「Rosetta」衛星後,緩緩(共耗時 7 小時)朝向「67P/C-G星降落中。




總計此次探測任務共耗資 14 億歐元,自2004 3 2 日衛星發射升空迄今,歷經了整整 10 8 個月的時間,在太陽系中繞行了逾 60 億公里,其間曾多次藉助飛越地球、火星和小行星帶軌道時的「引力挹注(Gravity assist)」效應,才得以如此長途跋涉,抵達該星所在之位置〔註:有關此「引力挹注」的原理,可參考前文 DDS032-「引力挹注」的說明〕。此外,為確保其有足夠的電能,以進行接下來各項任務的執行,其間也歷經了近三年(自2011 6 8 日至 2014 1 20 日)的休眠狀態,於今年年初才復甦過來。下圖(creditESA)即是 Rosetta 衛星,過去 10年在太陽系間所飛越的完整旅程圖,圖中的淡藍色粗線,為 Rosetta 衛星的飛行路徑,而深藍色細線則為「67P/C-G星繞行太陽的軌道,直到今年 8 6 日,兩者才相會整合。


俗話說,外行看熱鬧,內行看門道。這次任務的圓滿成功,你説是創舉也罷,是完成一項令人窒息的不可能任務也罷,你不得不佩服太空探測科技的突飛猛進,以及科學家們的意志力、決斷力和團隊精神。首先,我們知道,除了高風險外,所有太空探測任務都是高難度的。就其「難度(difficulty)」而言,可概分為三個等級:(1)若只是發射衛星,「飛越(flyby)」一個探測標的物(如月球、火星等不同天體),進行遠距拍攝或分析,僅屬「困難(difficult)」等級;(2)若要讓衛星準確切切入該標的物的軌道運行,甚至進行登陸探測,則屬「非常困難(very difficult)」等級(因為,若稍有差錯,要不就被彈脫消逝於天穹中或是直接墜毀);(3)但要能登陸在一體積小而又高速旋轉移動的標的物上,則屬於「不可思議的困難(ridiculously difficult)」。

顯而易見,此次「Rosetta 星登陸任務」的困難度,當屬於最後一類,因為過去我們熟知的太空探測載具,都是降落在個體碩大的天體上(如月球或火星),從來沒有如此次「Philae」必須精準的降落在一大小僅有 4 公里長,且以每小時  64,000 公里移動(也同時旋轉)的星上,也就是因為這種高難度,它才被視為人類太空探測史上,迄今最為傲人的成就。有關此次探測任務中,「Philae」小艇脫離「Rosetta」衛星後,著陸於「67P/C-G星表面的完整模擬過程,讀者務請㸃入以下網站(https://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=W8bVOGN9jSg)觀賞。(待續)

2014年11月6日 星期四

DDS055-「微中子(II)」

前文)一直到了 1987 年,科學家們更是利用分別位在日本和美國的觀測站,偵測到了離我們更遠,來自我們鄰近銀河系(the Large Magellanic Cloud)中,其一超級新星(supernova)爆發後的「微中子」。至此,歷經了幾乎半個世紀的探索和研究,科學家不但確認了「微中子」的存在,更相信它們漫佈在整個宇宙之中,而且從「大爆炸」初始之時既已存在,最新的觀測和研究,甚至認為它們可能還是「暗物質(dark matter)」的主要成分之一。也就是因為這些觀測成果,益加增添了天文物理學家們,探索來自宇宙星際更遠方「微中子」的信念,以及興建更大型「微中子」觀測站的迫切需求。

又歷經了約20 年,直到本世紀初(2003 年),以美國為首的科學團隊,才開始在南極建造一名為「IceCube」的微中子觀測站(見下圖;creditSven Lidstrom, Icecube/NSF)。該測站耗資 2 7 千萬美元,歷經七年於 2010 年完工,可說是世上最奇特的實驗室,因為它建在一立方公里的南極冰中,而且不同於一般天文望遠鏡,以觀測來自不同波長的光子(含無線電波、可見光、X光和珈瑪射線)為主,「IceCube」則是用來偵測宇宙中的「微中子」為主。就此而言,要注意的是「微中子」和「光子」最大的不同在於,「光子」行進時會被物體摭擋(如日常所見的陰影),但「微中子」卻能自由穿梭過任何物體,這也就是為什麼,在深達一公里以上的冰中,仍能偵測到它們的存在。其次,雖然每秒有上兆個「微中子」穿梭過 IceCube,但能撞擊到冰中水分子原子核的機率卻幾乎是零,目前 IceCube 的光學感應器,每天大約只能偵測到 30 次的撞擊。


該計畫的主持人,為目前任教於美國威斯康辛大學麥迪遜校區(University of Wisconsin-Madison)物理系的講座教授 Francis Halzen。該項計畫總共集結了來自世界各國,人數超過數百人的龐大團隊,他親自領導負責該觀測站的建置,其間歷經各項挑戰,包括(1)理論上須先確定冰的光學性質(因之前對此的認知容或有誤)以及(2)由於在南極冰原上,每年只有夏季短短三個月的施工期,因此實務上如何能在最短時間內(前後共花了 4 年的時間),在南極冰原上完成所有 86 個直徑 60 公分,深度達 2.5 公里的鑽井工作(見下圖;credit and source from NSFhttp://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=32364 )。〔註:有關其人的生平軼事,和他向美國國家科學基金委員會(NSF),爭取此 IceCube 計畫之始末,請參見後文「DDS058-「哈爾遜」和「格斯」博士(I)」的進一步說明。〕


在這些井洞中,垂直吊掛著總數為 5,160 個的光學偵測器(digital optical modules;每一個井洞懸掛 60 個,總共 86 x 60 = 5160 個),其目的主要是用來偵測,這些來自我們太陽系外的「微中子」,當它們撞擊到冰中水分子的原子核時,所釋放出來的藍色閃光(即「契倫柯夫輻射(Cherenkov radiation)」)。下圖(from :http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/11/-evidence-of-neutrinos-discovered-at-antarctica-observatory-the-ghosts-of-the-universe.html)右邊即是這些來自太陽系之外的「微中子」,穿梭進入 IceCube 的示意圖,而圖中左上方所示即是懸吊在每一井洞中的光學偵測器,左下方則是當「微中子」撞擊到冰原子核時,閃射出來的「契倫柯夫輻射」。由於 IceCube 的偵測方式,不同於一般傳統式的天文望遠鏡觀測(「粒子」 vs.「光」),而是以一立方公里的天然冰,做為這些高能量「微中子」的偵測器,也因而開啟了「微中子天文學「Neutrino Astronomy」,這個嶄新天文研究領域的新紀元。


另外要注意的是,上圖左下方的顏色由紅到綠,代表的是那些photomultipliers 記錄到,冰原子核受「微中子」撞擊後,依序所激發岀來的輻射光,也就是說,該圖顕示的是「微中子」從左下方(紅色)進入後,再向右上方(綠色)的方向穿梭而過,藉由此行進方向的軌跡,科學家們即可判斷這些「微中子」來自的方向。這種行進方向的研判(目前可精準到一度),對科學家來説,堪稱「彌足珍貴」,因為對來自太陽系外「宇宙射線(cosmic ray)」的確切來源位置,迄今仍是天文物理學上未解之謎,主要是因為這些「宇宙射線」負有電荷,所以在其行進途中,若遇上磁場,其行進路徑會受該磁場磁力的影響而產生偏離,使得在地球上的觀測,並無法確知它們來自的方向,但與其共生的「微中子」,因不荷電,不受磁力之影響,故可用來回溯其來自的方向,進而揭示了「宇宙射線(cosmic ray)」來源之謎,這也就是 IceCube 的建置完工和觀測結果,對天文物理學上最大的貢獻和突破,也難怪該項成就,被評為2013 年的最重要科學發現之一。

最後,必須予以補充説明的是,「微中子」的發現和存在,固然是粒子物理學上的重大成就,但也對「標準模型(Standard Model)」,帶來了另一嚴峻的考驗。因為在「標準模型」的理論中,「微中子」只有三種而且它們均不具任何質量,但後者卻違反了所有針對「微中子」質量的測量結果,也就是說,它們還是具有質量的,只是非常非常的小(見上文 DDS054-「微中子(I)」之說明)。要能替這個難題解套,而且能讓「大爆炸」理論符合迄今的所有實際觀測結果,科學家們提出一個理論上的「無性微中子(sterile neutrino)」,由於它也如同其他三個已知的「微中子」一樣,不和其他任何粒子反應,故稱之為「無性微中子」,而且由於它看不到,被視為一種「暗粒子(dark particle)」,或被稱為「暗輻射(dark radiation)」。(全文完)

參考文獻:
1. M. Lemoine, “Acceleration and Propagation of Ultrahigh Energy Cosmic Rays,” J. Phys. Conf. Ser. 409, 012007 (2013).
2. M. G. Aartsen and et al. (IceCube Collaboration), “First Observation of PeV-Energy
Neutrinos with IceCube,” Phys. Rev. Lett. 111, 021103 (2013).
3. M. G. Aartsen and et al. (IceCube Collaboration), “Evidence for High-Energy
Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector,” Science 342, 6161 (2013).
4. M. G. Aartsen et al. ((IceCube Collaboration)), “Observation of High-Energy Astrophysical Neutrinos in Three Years of IceCube Data,” Phys. Rev. Lett. 113, 101101 (2014).

2014年10月26日 星期日

DDS054-「微中子(I)」

本文的目的是給讀者介紹有關「微中子(neutrinos)」研究的最新發展。所謂的「微中子」,指的是一種經由「貝他衰變(beta decay)」,所形成的基本粒子,也就是核反應(nuclear reaction;例如核反應爐、太陽,甚至宇宙「大爆炸」)後的一種產物,但它不同於一般核反應後形成的輻射(radiation),而是以粒子(particle)的形態存在。如同其他許多理論物理學上的重大發現,都是先由理論演繹其存在,然後才由實驗予以證實(例如前文的「黑洞」以及「引力波」,甚至後文將介紹的「引力透鏡」),「微中子」的發現當然也不例外。雖然早在 1930 年代,理論物理學家就預期它的存在,但遲至 1953 年時才被具體偵測到,其間過程也充滿曲折,略述於下:

首先,我們知道,一個「中子(neutron)」經「貝他衰變」後,就能形成一個「質子(proton)」和一個「電子(electron)」。依據「能量守恆定律(the law of conservation of energy;即熱力學第一定律)」,自然界中任何反應,在「密閉系統(close system)」中,其反應前和反應後的總動能(momentum and energy)應維持不變(即相同),但當科學家們實際測量「貝他衰變」前後總動能時,卻發現衰變後的總動能較衰變前為少,似乎有些動能在「貝他衰變」過程中消逝了。

就在科學家們為此現象困惑不解時,已故著名物理學家 Wolfgang Pauli1900-1958) 提出一個當時(1930 年)連他自己也沒有把握的猜想,那就是:「貝他衰變」後的產物,除了當時已知的「質子」和「電子」外,一定還有另外一個粒子被釋射出來,帶走了那缺失的動能,只是以當時儀器的能奈,還無法偵測得到。〔註一:事實上,即使以今天的科技,要偵測到這「微中子」仍是非常困難的,主要是因為它不荷電、幾乎不具質量、以光速行進,而且又不和其他物質產生任何反應;註二:「微中子」的平均質量為 3.7 eV,不到電子質量(約511,000 eV)的十三萬分之一。〕

下圖(from http://andthejoyofdiscovery.wordpress.com/tag/neutrino/)右上角即是 Pauli 的檔案照片,而圖中右下方的黒㸃,即是 Pauli 所猜測,「中子」經「貝他衰變」後,形成「質子」和「電子」時,所釋射出來的「另外一個粒子」。事隔三年後(1933 年),另一位已故的著名物理學家 Enrico Fermi1901-1954),才替此看不見的粒子正名為「微中子」。這「微中子」名稱,在意大利文的原義上,即是「中性的小傢伙(the little neutral one)」的意思,後來有同事和 Pauli 開玩笑,把它改為「不存在的中性小傢伙(the little neutral one who isn’t there)」,言下之意即是對此「微中子」的是否真正存在,充滿著質疑。


儘管如此,最終藉由其他理論和實驗的證實(見下文),「微中子」不但存在,而且還是形成宇宙各種物質的三種主要基本粒子(參見前文 DDS003-2013 年的 Pi Day」的説明)。另外,依其旋轉方式的不同,這些「微中子」可概分為三種: electron neutrinoe)、 muon neutrino(μ) 和 tau neutrino(τ)(見下圖左下方的三個藍色格子:from http://scienceblogs.com/startswithabang/2013/09/18/the-little-bit-of-dark-matter-we-know/)。〔註一:為表彰他們兩人對「微中子」的發現和後繼的相關研究,Pauli Fermi 最終分別獲頒了 1945 1938 年的諾貝爾物理學獎。註二:證實「tau neutrino(τ)」存在的 Martin Perl1927-20141995 年諾貝爾物理學獎得主)不幸於上個月(9 30 日)逝世,享年 87 歲。〕


至此,就任何一個重大的科學發現而言,既然有了理論上的支撐,也有了正式命名,接下來當然就是看能否真正偵測到它的存在了。首先,當屬 Clyde Cowan Frederick Reines 兩位物理學家,藉由位在美國南卡羅萊那州(South Carolina, USA),剛新建完工的 Savannah River 核能發電廠,其反應爐的核衰變過程,偵測證實了此「微中子」的確切存在。這項重大的成果,給研究「微中子」的科學家們,帶來了莫大的鼓舞,也進一步帶動了後繼「微中子」的各種相關研究。其中之一即是,探索來自宇宙其他恆星的「微中子」,因為它們也可視同一自然界的超巨大核反應爐,也應同樣地能釋射出來更多的「微中子」。對這些來自宇宙天際的「微中子」,在天文物理學上統稱為 cosmic neutrinos,以有別於來自鄰近太陽或地球上的各種核衰變產生的「微中子」。

果不其然,歷經了近三十年的尋尋覓覓,到了 1960 年代,科學家們在加拿大安大略省礦區(Sudbury, Ontario, Canada),一名為 「Sudbury」的微中子觀測站(Sudbury Neutrino Observatory;簡稱 SNO),首次具體偵測到來自太陽的「微中子」。該觀測站建在地下約兩公里深的礦坑中,偵測器的標靶(target)為一直徑 12 公尺的壓克力圓球(見下圖;from http://www.businessinsider.com/what-is-a-neutrino-2013-12),內中充填了 1000 噸的重水(D2O),其外層又注滿了一般的水(H2O),用來遮阻外來的輻射,在其外圍(直徑約 17 公尺)則裝置了約 9600 個「光倍管(photomultiplier tubesPMTs)」,用來偵測「微中子」撞擊重水分子的原子核時,所釋射出來光(即「契倫柯夫輻射(Cherenkov radiation)」的通量。另外,Raymond Davis 在美國南達科塔州(South Dakota)的一地下金礦區,也同樣證實偵測到了來自太陽「微中子」的存在。〔註:目前世界上所有有關「微中子」的觀測站,都是深埋在地下至少一公里之處,主要是為了避免,其他如核電廠的反應爐或宇宙射缐來源之干擾。〕(待續)



2014年10月13日 星期一

DDS053-「今年的諾貝爾物理學獎」

〔慟:上周五(10 10 日)是台灣海洋學界最黒暗的一天,船齡才不到兩年的海洋旗艦研究船「海研五號」,不幸於當天晚上 8 11 分,因天候海況不佳,於澎湖龍門外海四浬處觸礁沉沒,造成兩人(中研院環變中心研究員許世傑博士和海科中心研究人員林怡君小姐)不幸罹難,另 5位重傷,11 人輕傷。我們在此致上最誠摯的哀慟和悼念,願逝者安息,生者平安。下圖(上)為「海研五號」之前在海上航行的雄姿,而下圖(下)則為其沉沒瞬間所攝得的最後身影。〕



這篇短文算是「應景」之作,因為上周(10 6 日至 10 日)為科學界習稱的「諾貝爾獎周(Nobel Prize Week)」,所有今年的諾貝爾獎得主名單,在該周內依序予以一一公佈。其中星期二(10 7 日),即為「物理學獎」揭曉的一天,結果由三位日籍科學家(Isamu AkasakiHiroshi Amano Shuji Nakamura;見下圖;credit from Nobelprice.org),以發明藍光二極體blue light-emitting diodes; LED)及其在現代光電科技上的應用,共同獲此殊榮。當然,如同任何獎項之評選,總是難免有遺珠之憾,最後花落誰家,總是「幾家歡樂、幾家愁」,相信對那些未能獲獎的其他被提名人而言,能被提名其實就是一種無上的光榮和肯定,何況以他們在各自領域裡的傲人成就,相信日後還是有機會贏得此項桂冠的,我們在此也先予以最誠摯的祝福。


其次,由於我這個「部落格」所關注的議題,主要均集中在粒子/量子/原子和天文物理的相關領域上,而這些領域也幾乎囊括了,歷年來頒發「諾貝爾物理學獎」的一半以上,因此本文的目的是藉此機會,針對「諾貝爾物理學獎」一些你可能不知道的相關情事,予以條列說明於下,以饗讀者,至於有關「諾貝爾獎」的整體介紹,則請參閲前文 DDS005-「諾爾獎」。

一、所有侯選人的推薦函,均是由「諾貝爾獎委員會」,以邀請方式向相關單位或個人(如過去曾獲得該獎的得主)寄發,任何個人得自我推薦,而且所有相關資料,依規定得塵封保密 50 年後,始能公諸於世。
二、所有針對各個候選人的各項決議均採多數決,一旦確定受獎人名單後,即不可更換,也不得重提異議或申訴。下圖即為「諾貝爾獎委員會」,從發出推䔍邀請函到各階段審查的時間流程圖(credit from Nobelprice.org)。



三、自 1901 年「諾貝爾獎」設置以來,迄今(2014 年)共頒發了 108 次,其間 19161931193419401941 1942 年,因兩次世界大戰發生或未能有適當人選,並未頒發。另外,由於其中有多次是由多人分享,故總共有 199 人獲此殊榮,但扣除 John Bardeen 分別於 1956 and 1972 獲得兩次,故實際上擁有「諾貝爾桂冠(Nobel Laureate)」的共有 198 人。有關這些得主的完整名單和其獲獎的主要貢獻和成就,有興趣的讀者,可查閱以下該網頁之說明(http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/index.html)。此外,可能正如你所料,在這眾多獲獎者中,以「愛因斯坦」最孚人氣,堪稱家戶喻曉的媒體寵兒(參閲前文 DDS002-Pi Day (II)」及 DDS009-「愛因斯坦又對了!」)。
四、就每一年獲獎人數統計而言,其中有 47 次頒予單一個人,31 次頒予兩人,30 次由三人分享,主要是因為依「諾貝爾」先生遺言和「諾貝爾獎委員會」之規定:「受獎者必須對物理學有重大超人之貢獻,獎金可由多人分享,但最多不得超過三人」。
五、就所有得獎人的生日(birthday)而言,2 28 日和 5 21 日最多,依中國人的命理説法,這兩天應算是如假包換的良辰吉日了。
六、依得獎人的歲數而言,迄 2012 年止平均年齡為 55 歲。其中最年青的是 Lawrence Bragg,當時他才 25 歲,和他父親共同獲頒 1915 年的「諾貝爾獎」,而年齡最長者是,2002 年獲頒「諾貝爾獎」 的 Raymond Davis Jr.,當時他已屆 85 歲高齡。另外,「諾貝爾獎」從不頒發給已去逝的人,除非該人在宣佈得獎後去逝,就所有得獎人(不分獎別)而言,紀錄中只有 Erik Axel Karlfeldt1931 年的文學獎)和 Dag Hammarskjöld1961 年的和平獎)兩人。〔註:今年「和平獎」得主 Malala Yousafzay,來自巴基斯坦,年僅 17 歲,打破了「諾貝爾獎」有史以來,年紀最輕的記錄,真是英雄出少年,年輕人加油!〕
七、就性別而言,在眾多獲獎者中,只有兩位是女性:分別為 1903 年的 Marie Curie(即我們熟知的居禮夫人,她在 1911 年時,又獲頒了「諾貝爾化學獎」)以及 1963 年的 Maria Goeppert-Mayer
八、有趣的是,在所有「諾貝爾物理學獎」得主中,有四對父子檔,他們分別是:1915 年的 William Bragg Lawrence BraggNiels Bohr1922 年) 和 Aage N. Bohr1975 年)、Manne Siegbahn1924 年) 和 Kai M. Siegbahn1981 年)以及  J. J. Thomson1906 年)和 George Paget Thomson1937 年) 。

九、我們一般也稱「諾貝爾獎」得主為 「Nobel Laureate」,這個 「laureate」 意為「桂冠」,指的是希臘神話中阿波羅神(the God Apollo)頭頂上所戴,由月桂(laurel;學名為 Laurus nobilis)枝葉編織而成的圓形圈環。在古希臘時期,該「桂冠」主要是用來標織運動比賽中的勝利者或詩人的至高榮耀,後來才被引伸至「諾貝爾」得獎人。

2014年10月2日 星期四

DDS052-「我寫部落格的心路歷程(II)」

(承前文)回想我當時決定寫這一系列「部落格」短文的目的,無非是期望能給中文讀者,介紹一些及時的科學新知(見下圖即為最早三篇短文之簡介),而這所謂的「新知」,指的主要是一些長久以來,一直困擾著科學家們的重大科學議題,雖然目前它們還算不上,能完全解決/回答這些問題,但至少在階段性上,有了可受公評的重大突破,甚至新的發現。其實,科學的本質就是「精益求精、日新又新」,何況在解決舊問題的同時,也可能帶來新的課題,如此薪火相傳,生生不息,給人類科學文明的進展,劃下了前所未有的輝煌軌跡。


坦白説,這不是一份輕鬆、討好的工作,為了寫這個「部落格」,我平均每周必須閱讀 20 30 篇的科學新知報導和文章,以及其他相關的書籍(累積迄今,也大約看完了近 20 本的電子書),除了閲讀外,我也花了不少時間,分門別類,依不同主題做了詳盡的筆記。這樣過了段時間,等到自己覺得對準備要寫的主題,有了較充分的理解,而且相關資料的搜集,也累積到了足夠的量,其中若有不足或尚有存疑之處,還得再進一步詳查相關資料加以補正,待一切就緒後,才著手開始書寫,完成後再按既定的時程(目前維持每十天一篇),編排到「部落格」上。在極少數情況下,對有些論㸃,我自己也搞不懂,但為求忠於參考的文獻資料,也一定加以註明。科學首重誠實,不能壞了規矩。

我每天花在閱讀、查詢資料和書寫上面的時間平均至少 6 小時,一年三百六十五天(人出國不在台灣除外),既沒周未,也沒例假日。日子也就這般飛逝而過,咋看起來似乎也是相當單調乏味(有人說,我每天固定只會坐在咖啡廳裡寫東西,活的像 75 歲的老人,我想這只是每個人,給自己設定的人生目標不同罷了),但我的內心深處卻是充滿著興奮和快慰,想想還有什麼更好的方法,在書寫和閱讀間,能讓我不但獲得了我想了解的科學新知,更能讓我和這些新知與時共進,對我來說是何其有幸啊!回想我還在唸高中時,曾經一度希望將來自己成為一位作家,也看了許多當時成名作家的作品,後來上了大學又進了研究所,最後走上了科研教學這條路,匆匆也就過了近四十年,這個深埋在心的種子,也就逐日萎枯而終,不了了之了。如今能靜下心來,重新拾起禿筆,專注地寫這個「部落格」,也算是對自己「年少輕狂」的一種救贖吧!

前文DDS051-「我寫部落格的心路歷程(I)」提到,我是「糊裡糊塗」的開始寫這「部落格」的,這絕非自謙或誇大之辭。今年五、六月間,我赴美短暫停留,其間也到全美最大的連鎖書店(Barnes & Noble)逛逛,進門後逕直趨前,請問店員有沒和「部落格」有關的書籍,他好心引領我到另一通道上,兩側加起來有滿滿三個書架那麽多,全是有關「部落格」的書,也才知道寫「部落格」,還不是我先前以為的「雕蟲小技」,其中學問可大了。在其附設的咖啡廳裡,和家人喝了杯咖啡後,臨走時也就順手挑了一本入門款的書(Blogging for Dummies by Amy Bair and Susannah Gardner)。隨後斷斷續續翻閲,才知「部落格世界(blog world)」之大,超乎你的想像,阿貓阿狗,各種光怪陸離的主題,應有盡有,任何人只要有意願,無論身處何時何地,都可以「自立門戶」,盡情揮灑,何其快意!

依該書所述,第一個「部落格」始於何時,其實已不可考,但相信大概是在 1994 年,開始時稱為「網路誌 (weblog)」,後來才縮減為「部落格(blog)」。也沒有人知道,現在全世界到底有多少「部落格」(因為有的只是短暫過後,就停止中斷了),但是可以確定的是,每天的增加量非常可觀,例如在 2007 5 月時,有 7 5 百萬個「部落格」,但是到了 2013 年春的時候,已攀升到近 1 2 百萬,以全世界 70 億人口計,平均約每 70 個人,就有 1 個「部落格」,去除小孩和老人,幾乎每 35 個人,就擁有他自己的一個「部落格」,你説瘋狂不瘋狂?所以讀者老爺,千萬不要小覷這個「部落格圈(blogosphere )」,它可是「大腕」的很哩!事實上,「部落格圈」這個英文字,可和你熟知的地圈(geosphere)、大氣圈(atmosphere)、生物圏(biosphere)這些專用術語平起平坐的,也是你在字典,可以查得到的正式英文單字。

該書作者除了教你如何一歩歩建立你個人的「部落格」外,也介紹不少收費和不收費的各種網站,視個人需要和目的可以自行選擇,這收費和不收費的區別,主要在於前者有專業團隊,可以提供更多樣的編輯和客製化版面服務。當然,像我這類「部落格」,純是為了興趣和分享,那就使用免費的網路平台即可。作者也詳述了撰寫「部落格」時,應注意的各種技巧和考量,我算是運氣好,「糊裡糊塗」地也都做到了(當然,永遠有改進的空間)。閱完該書後,我個人深覺受益良多,真是活到老學到老,也算是老狗學了新花樣。記得有部 2009 年拍的老電影(「茱莉和茱莉亜(Julie and Julia)」),就是以寫「部落格」的故事為主題,有興趣的讀者,只要鍵入該影片名稱上網搜尋,即可免費觀賞該電影。

另外,也順便吹噓一下,細心的讀者應可看出,我寫這「部落格」,可是按歩就班,一歩歩來的,一些必要的知識,都盡量在之前的「部落格」文中予以舖陳,好讓讀者老爺你們回頭參閱。你或許會問,那你怎麼知道以後會用到呢?真是大哉問,答案可是簡單不過,老許(我的自稱)就是有這種天份(開玩笑的啦,別當真),我自承是個好的「旁觀者」,但從來不是一個好的「參與者」。說㸃輕鬆的例子,那就是我過去的學生,都會把他們的男女朋友,帶來和我見個面、吃個飯,事後我總是「鐵口直斷(當然只說好的,不能壞了自個兒的口德)」,也因此促成了許多美滿姻緣。另外,我過去看好的朋友、同事,如今也大多發展不錯,有些甚至升官封爵,位居權臣,讓我也感到與有榮焉。


好了,牛也吹過了,算是給大家娛樂一下。現在回到正經事上來,為了精益求精,從 DDS047-「物理常數」短文開始,我把網誌原來的名稱(「黙生札記(David's Essay)」),改為「黙生科普札記(David's Science Notes)」,以更符合我這網誌的內容。其次,版面的配置也做了些許調整,在右側欄位最上方增加了我的「Google+Badge」,便於有興趣的讀者,可以自行㸃入追蹤,我另外在 Google+ 中分享的其他貼文,緊接著在其下方,則依序表列了我Blog 中,㸃閱率最高的五篇短文。在右欄的最下方,也增加了一個我這 Blog 自開始以來的「總瀏覽量」,依據流量統計,目前每篇「部落格」文的閱覽人次已超過 600 人,而 G+ 的每天瀏覽人次則接近 800 人。最後,在每篇短文之末,也增加了一個「意見調查」欄,若你覺得該文還算有益於你知識的拓展,請不吝勾選,並代為轉介。當然,若你有其他評論或指教,則請在其下留言處告之,作為我往後書寫時改進的參考,因為這種廻響,是任何一個「部落格」能存活下來的基本動力。(全文完)