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繫心活第30期--不盲從主流旋律的天文學家(一)
2018/06/01 16:30:44瀏覽433|回應0|推薦0

不盲從主流旋律的天文學家(一)

收到彭秋和教授的來稿已數月,我曾經幫臺北天文館期刊訪問過他,寫了一篇〈用清明的心 走另類的路,老實說以我的程度沒辦法做評斷。不過我很佩服彭教授嚴謹的態度,他並不是說現行理論錯誤,而是覺得結論下的太早,大家還應該更謹慎些。但這樣的諍言勸告卻讓他受到孤立,幾個月前把自己觀點整理整理來投我這小期刊。然而這裡面牽扯到許多複雜的天文與基礎的數學,我思考這適合不適合我期刊走向,很難取捨。然而最近有機會跟我的一些讀者們聊天,發現其中不乏高手。或許我就不用顧慮太多,就以此來宴饗繫心活的讀者。

彭秋和是南京大學天文系教授。中國四川省廣安縣人,1938 年9月5日生。幼年時候正逢抗戰,時局很亂,他被母親寄放到一所孤兒院去,那是一位從美國留學回來的女士所辦的孤兒院,創辦人引進了許多現代教育的新觀念,因此彭秋和從小就有機會從現代科學角度去了解自然現象。

年從南京大學天文系畢業後被分配到北京大學地球物理系天體物理專業任教,在文革初期,彭秋和以「現行反革命」罪名遭到嚴厲的迫害,後來還被以「堵塞走修正主義道路」為名,受到限制無法在晚上閱讀近代數學和和近代物理的書籍。然而即使環境如此惡劣,迫害非常瘋狂,他還是讓自己保持理智,維持住對天文的興趣,潛心思考各類天文問題。

彭秋和的研究領域廣泛,主要致力於核天體物理學(包括高能天體物理)和星系天文學的研究。在核天體物理學領域中,他研究的課題涉及中子星(脈衝星)、超新星爆發機制、恒星內部的熱核反應、AGB星內重元素核合成與星際放射性元素(例如26Al)的天體起源等問題。此外,通過四處奔波與講學,彭秋和教授為在中國創建和開展核天體物理學的研究,作了大量宣傳和學術組織工作。他曾應邀在北京、上海、蘭州等幾個主要的原子核子物理研究所和北京大學核子物理研究所以及臺灣清華大學核子物理研究所、中央大學天文研究所多次講學, 是華人世界核天體物理學的主要學術帶頭人以及學說的推廣者。可以說,在他的努力之下中國的引力波天文學研究己經由此誕生了。

自1977年以來彭秋和共發表學術論文226篇,涉及核天體物理、高能天體物理、相對論天體物理和星系天文學和宇宙學五個領域的研究,而且不論在哪個領域都勇於指出主流理論的瑕疵,提出自己的看法。

在八年抗戰中度過的幼年沒有磨滅他對世界的好奇,在十年文革中度過的青年沒有減損他思考的理智,困頓的環境反而讓他更加堅強,他不僅從西方理論中學習,還看到了近來主流理論的霧區問題,然而這些獨特的見解可能提出太早,反而不容易為人所接受,因此他在中國就從一個該被人尊崇的領頭羊學者,逐漸變成一個受晚輩譏笑的怪物。

原本他以為自己就這樣不合時宜地告老告終,誰知天文學上的幾個最新觀測發現又支持其看法,因此國際上又開始重新重視彭秋和。從這兒外行的角度很難分辨皂白,但跟著彭秋和的另類思路可以發現主流理論的結論似乎真的下得太早了。

或許我們可以省思的是,從假說到證據到理論,應該要經過什麼樣的步驟?需要花多長的時間?我們現在媒體發達,訊息流傳快速,是不是會減少紮實理論該有的淬鍊,反而讓該嚴謹的科學變成人云亦云、真假難分,只能依託權威的說法?這,合乎科學嗎?

讓我們分期慢慢來看這些特別的說法,今天先看第一個「質疑宇宙加速膨脹」或「宇宙暗能量」的問題,以下以彭秋和為第一人稱來做敘述。

2011年三位天體物理學家由於「通過Ia型超新星觀測證實宇宙加速膨脹」而獲得物理學諾貝爾獎。但是,我從2010年開始,針對那篇研究進行質疑,明確地指出,這篇論文(以及有關這個問題的所有論文)的誤差分析方法是錯誤的。

主要的問題在於我們對於宇宙的尺度無法直接測量,而是用Ia型超新星來當作標準燭光天體,從觀察到的明暗來對應到物體到地球的遠近,但其實Ia型超新星並自身也沒有那麼「標準」,因為它的光往外圍散發出去的時候並非球型對稱,觀察到的亮度會因為所處的觀察角度不同而有差異。再加上天文學家在處理Ia型超新星亮度統計是採用卡方誤差(χ square)來處理,但要能使用卡方誤差的樣本得要符合高斯分布,然而從已能確知的部份分析來看,並不符合高斯分布,因此這樣的推論會有問題。

Ia型超新星

在雙星系統中如果一顆是已經走到演化末期的白矮星,另顆則正要脫離主序星階段,大氣逐漸膨脹,慢慢有部分受到了白矮星的引力吸引而有物質進入到白矮星上面。白矮星的質量有個上限,不能超過1.44太陽質量(M )的,超過時則會發生爆炸,瞬間發出光亮,這就是Ia型超新星。

由於理論上1.44M 的要求很明確,因此大家都認為所釋放出來的亮度也會是個很清楚的標準,可以用做標準燭光。觀察這一類天體爆炸的亮度,就可定出它與我們的遠近。但彭秋和指出這個系統並非球形對稱,因此觀測的亮度還與角度相關。

當然,我這離經叛道的觀念自然地遭到了國內外同行與非同行的竭力反對(我們國內極少人從事這項研究,大多數人都是從科普上順潮流的人)。我被貶為「民間科學家」(簡稱民科),被斥為「胡鬧」。致使我有關文章不僅在國內被封殺,在2011-2015年間的國際學術討論會,也拒絕我闡述這方面的學術觀點。幸好,我的有關論文終於在2014年印度的英文天體物理刊物上發表了。

2014年,韓金林傳給我一篇論文,是歐洲(丹麥人、英國人、義大利人聯合)天文學家對更多的Ia型超新星進行了觀測與分析(他們的誤差處理不同於以前的研究小組),得出宇宙膨脹並非加速的不同結論。

此外,紫金山天文臺的吳雪峰在美國工作訪問一年多,他的導師和他共同也對另外許多Ia型超新星進行了觀測與分析(他們的誤差處理也不同於以前的研究小組),同樣得出宇宙膨脹並非加速的不同結論。

2016年秋季,〈Nature Astronomy〉正式刊登了歐洲天文研究小組對Ia型超新星進行了觀測與分析的文章,正式向「宇宙加速膨脹」觀念挑戰,但是立即受到堅持「宇宙加速膨脹」觀念的人們強烈反對與攻擊。於是,國際上關於「宇宙是否加速膨脹」問題的大辯論正式開始。由於三位天體物理學家因為「通過Ia型超新星觀測證實宇宙加速膨脹」而獲得2011年物理學諾貝爾獎,因此國際天文學界普遍接受「宇宙加速膨脹」的觀念。因此,這場爭論就由國際粒子物理學或高能物理學界的人們組織(因為傳統物理學界難以接受能量不守衡的暗能量觀念)。2016年12月在美國德州達拉斯(Dalas)召開的粒子物理和天體物理國際學術討論會主動邀請我在大會上做〈Ia型超新星觀測誤差分析和宇宙加速膨脹問題質疑〉的邀請報告。今年3月11日,就這個問題再一次收到〈第3屆國際高能物理學術討論會〉的主動邀請,指名我在2017年12月11-12日於義大利羅馬召開的「第3屆國際高能物理學術討論會」上做邀請報告,題目指定為〈Ia型超新星觀測誤差分析和宇宙暗能量質疑〉。這表明高能物理學界重新認定這是一個尚待爭論的未決問題,絕非國內權威人士斥責我「胡鬧」、「胡亂猜測」、「民科」等等。

然而由於國內「權威」的堅決反對,我於2014年以這個課題申請的國家自然科學面上基金被否決(因「評價太低」,國家自然科學基金委員會根本不提交到評審審委員會討論),現在則期待新一代的年輕學者了解到過去理論的瑕疵,並另行發展出適合的統計方式,才能慢慢釐清爭議。

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引用
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