Wednesday, March 19, 2014

聆聽郭兆林教授“我的南極研究之旅”

  聆聽“我的南極研究之旅 
  -- 施),楓(Bi-Ho)譯



1030日在我們北加台灣會館心絃交響講座(每月2次,週三舉行)有一個非常有趣的學術講座和具有教育性的研討會 。這次的主題是我的南極研究之旅,由丹福大學郭兆林教授主講。

郭教授是來自台灣,台大物理系畢業,柏克萊加大天文物理博士,加州理工學院博士後研究,現為史丹福大學物理系助理教授。專長為宇宙學與天文物理實驗。到目前為止,在他年輕的業生涯中,他已經贏得了Alfred P. Sloan  NSF CAREER 大獎項。

郭教授自98年赴美讀博士以來,曾多次赴南極設置儀器進行天文物理研究。現在於史丹福也建立了自己的團隊,研究的主題涉及大眾很有興趣的宇宙萬物起源與時空結構等問題。在這次演講中,他和大家分享了許多宇宙學新知,南極生活點滴,以及學術生涯見聞。

他簡要地介紹了宇宙大爆炸;目前宇宙的密度分佈,及當它是現今宇宙的三分之一時的光景:宇宙的邊緣;38萬年前的黑暗時期;宇宙大爆炸殘留微波背景;目前了解早期宇宙的共識(一直回到宇宙大爆炸後約0.01秒的那個時間點)等等。。。

他提供了一些閃爍耀眼的Power point片,向我們展示他的研究小組的實驗對宇宙大爆炸後微波背景輻射的測量。美國的研究小組大約有200科學家在南極洲做各種實驗。有三個實驗中心,其中包括南極站。在這些測量中的兩個主要的測量乃是宇宙微波背景輻射和中微子的測量。如果你想弄清楚這些科學任務多麼艱,他說,請先從艱難的第一步看起。從美國到南極的旅程本身並不簡單輕鬆們從加Ventura附近的港口,轉機兩次才到達西蘭基督教會城。從那裡,大約需要8小時飛機到南極站。如果天氣不好,飛機不能降落只能飛回,等待下一次航班,這種情形常常發生。且只有111日至年二月底之間可以通航。嚴冬期間,並無法運送任何物資。

為什麼選在南極做實驗呢?在任何的聽眾問他之前, 他就回答了這個問題。因為南極是地球上最冷,且最乾的土地,這可能與我們的認知有點不同。它的溫度,一年四季從華氏-130度到 -7 ,沒有水分可能在空氣中存在。此外,他說,如果您放了一個氣球,它會被風吹起,圍繞著南極轉,做一個360度,就繞地球一圈的最短距離旅程

許多國家在南極不同的地點,設立了研究站。且全球達成協議,要保持南極土地作為地球上最後,最乾淨的土地。因此,所有國外帶進來的材料都被移除。這些包括任何食物和燃料的殘渣,木屑,甚至人類的排泄物。他有點驚訝地看到,人類排泄物被凍結,並用載他們來的同一卡車運出去。

他展示的實驗結果,最令人印象深刻的是一個主要最高頂峰值和許多其他較小峰值上下的曲線圖。圖表上的參數太複雜,讓我們難以理解。然而,該圖表的確是壓倒性且令人信服地表明測量到的數百數據與理論推測的數據完全符合。因此,最後的結論是,驗證了量子引力理論可一路追溯到在大爆炸後約0.01秒(或他私下說,甚至是百萬分之一秒)的早期宇宙動向。他與大部分世界最頂尖的科學家,未來的挑戰,乃是追求進一步研究,進一步接近宇宙大爆炸零時間,且希望能探測到超出零時間以前的景況。

郭教授除了談論嚴肅的話題以外,他也談及競爭激烈的純科學生涯,很辛勞和孤獨的生涯。然而他肯定很高興他所選擇的純科學生涯(他當然有充分的理由感到驕傲,因他是其中少數的佼佼者) ,但對年輕的學子們來說,這似乎暗示著一個很深刻的提醒。純科學是很有趣的研究。但如果你選擇它做為你的專業生涯,你最好確保你真有一個專注的,幾乎迫切佔據你心的興趣和足夠的天賦。我們同意一個成功的純科學專業生涯是偉大的,但它的確來之不易。

楓附筆 (Riding the cocktail of this essay) 當天許多聽眾也踴躍發問。限於編幅,無法一一詳細道來。記憶所及,只提其中一例,有一位女士問起科學與宗教是否衝突?或科學家是否相信宗教?楓乃提及發現宇宙微波輻射背景的諾貝爾獎得主,天文物理家Arno Penzias的名言, 大意是說,“宇宙微波輻射背景告訴我們宇宙有一個開端, 然而如果僅憑聖經記載(特別是創世紀第一章),他也能推測宇宙有一個開端”。可見頂尖科學家當中,相信宇宙大爆炸的背後有創造宇宙的造物主在主導推動,仍大有人在愚見,科學與宗教不見得會衝突 乃是相輔相成,因此她也推薦了一本她最近剛看完的好書, Who  Made God?” Searching   a  Theory of Everything-- by Edgar Andrews, 一位英國Large Molecules科學家寫的書), 給當場的聽眾,並送該書給郭教授, 向他請教,且讓他批判。非常感謝施天墩博士推薦郭教授給我們,讓我們有機會聽這麼精彩的一場演講。希望以後再有機會聽他更多的演講。

註:原載紐約時報,Arno Penzias 名言“The best data we have concerning the big bang are exactly what I would have predicted, had I nothing to go on but the five books of Moses, the Psalms, the Bible as a whole."
--Arno Penzias --New York Times 3/12/1978
Arno 說:根據最好的科學數據對宇宙大爆炸所做的推測,如果我沒有其他資料,單單根據摩西五經,詩篇,以及整體經, 我也能做同樣的推測與結論。


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