孫維新：一個充滿活力的宇宙！

孫維新：一個充滿活力的宇宙！
【聯合報╱孫維新】http://udn.com/NEWS/OPINION/OPI4/5088486.shtml
2009.08.20 04:15 am

孫維新
西元一○八二年，蘇東坡與友人乘舟遊於赤壁之下，在清風明月之中吟詩作賦，同時討論流體力學和天文物理現象，這段探討自然內容有二，一曰「水」，一曰「月」。
蘇氏觀察了江水東流，滔滔不絕，於是作出結論：「逝者如斯，而未嘗往也。」詞句優美，傳頌千古，對流體連續性的瞭解也正確無誤；但要用了現今的科學語言來描述同樣的現象，就成了：「單位時間之內通過單位面積的水量是相同的。」意義相同，但是極端乏味。
蘇氏觀察月相盈虧，終始循環，知道「盈虛者如彼，而卒莫消長也。」月亮的本質不變，月相變化不過是表象的輪替而已。這比辛棄疾認為月亮老是掉到海裡，「怕萬里長鯨，從橫觸破。」要來得高明多了。
我們對大自然的認知，起源於欣賞感動，繼之以分析思辨，最終接觸到自然現象背後的物理定律。說來簡單，但是這條路並不好走，原因就在於日常經驗所培養的「直覺」，常會帶我們走上叉路。
柯南道爾藉著福爾摩斯之口，說了一句經典名言：「沒有比日常生活中顯而易見的『事實』，來得更會騙人的！」的確，太陽的東昇西落，讓托勒密直覺地以為太陽繞著地球轉，也因此這個最符合「直覺」的「地心說」，騙了世人一千五百年之久！
另一個「直覺」騙人的例子，就是我們每個人在空間中移動的「速度」。我們端坐室中，會覺得大地寧靜，沒有移動，實際上地球每天帶著我們繞軸自轉，轉速之快，令人咋舌！
怎麼計算？地球的半徑大約六千四百公里，乘上圓周率再乘上二，就是繞赤道一圈的周長，將近四萬公里，但是在赤道上任何一點，隨著地球自轉一圈回到原來的地方，只需要廿四小時。四萬公里的距離，廿四小時走完一圈，兩者一除，我們在地表的時速將近一千六百公里！
台灣雖不在赤道上，也有一千四百多公里的時速。課堂上每回講到此處，都不禁擲粉筆嘆息，青少年為什麼要去「飆車」呢？只要坐在地上，就能體會速度的快感！這種「飆地球」的極限運動，連安全帽都不用戴！
地球自轉的速度雖然很快，但是比起公轉速度還有一段距離。地球離太陽一億五千萬公里，所以公轉周長是九億公里，公轉一圈需時一年，九億公里除上一年三百六十五天，再除上廿四小時，就得出了地球公轉的速度：每小時十萬公里！
故事尚未結束，太陽帶著八大行星，繞著銀河中心公轉，一圈走下來大約是廿萬光年，需時兩億年，兩者一除，得出速度：每小時一百萬公里！不僅如此，銀河系正以更高的速度對著處女座星系團直奔過去！的確，這是一個「充滿活力的宇宙」，這不是運動飲料的廣告詞，真實情況就是如此，只是我們的「直覺」看不出來。
為了要讓台灣的民眾體會星空之下的感動，同時也能讓我們接觸這些看來違背生活直覺的物理規律，這個暑假我們在中正紀念堂創造了一片星空，讓天文學透過文學、歷史、科技和新知，展現在世人面前。開展前徹夜工作，夜靜更深，走出戶外，徜徉在中正紀念堂周邊的草坪之上，明亮的木星尚未西沉，東方的啟明星已經照耀天際。仰觀星空，俯察大地，深深體會自然之美，宇宙之奇！
回到展場之中，才發現工作人員早就橫七豎八，相與枕藉乎展場之中，不知東方之既白。
（作者為台灣大學物理系與天文物理研究所教授）
【2009/08/20 聯合報】@ http://udn.com/
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