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2003 年 10 月 26 日

人類對於宇宙的科學認知 (26) : Margaret Geller 發現星系長城和 Vera Rubin 的黑暗物質論點
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明 : 在前幾天裡,我們介紹了在理論思維上科學家有著如何的構思想以數學的模式想來理解宇宙, 例如: 1949 年 Robert Wilson 與 Arno Penzias 以為微波偵測的方式進行 宇宙背景的微波輻射觀察, 1965 年,潘羅斯 (Roger Penrose) 與史蒂芬霍金 採用愛因斯坦廣義相對論的重力方程和量子物理來 推斷 宇宙的膨脹 必然是 從一點開始膨脹的過程。 1920 年 Curtis 和 Shapley 依據星系的觀測數據進行了一場 「宇宙規模」的大辯論。 1979 年,理論物理學家 Freeman Dyson 提出一個揣測, 猜測在過去膨脹中的宇宙裡存在著原始物質的衰變。 1981 年,宇宙論學家 Alan Guth 介紹從一個初始宇宙介質膨脹呈許多宇宙態的 「膨脹趨勢 (Inflationary scenario)」。 接下來,我們想來介紹一下觀測天文學家他們觀測上對於宇宙的觀察又有著什麼樣的新發現?

        自從 1864 年,馬克士威 (James Clerk Maxwell, 1831 - 1879) 統合了原有電學和磁學的理論完成完整的 電磁理論 , 預測電磁波的存在; 1887 年赫茲 (Heinrich Hertz, 1857 - 1894) 發現電磁波, 因此電磁波成為近代科學研究的重要一支。 也就是說,我們除了可以用光學望遠鏡的方式來觀天, 也該可以用其他電磁波段來觀察大自然。 但是地球大氣層所形成的觀測屏障, 在人類的觀測儀器尚無法升空到外太空觀測時, 科學家只能在地表上進行可見光、 無線電波、微波等天文觀測, 這段期間,驗證了 喬治•加墨 所提宇宙的由來是起源於一次的「大霹靂 (Big Bang)」學說、 和約絕對溫度 2.7 度的殘餘能量散佈在整個空間中的 「宇宙背景輻射」。

        到了 1957 年人類以有能力上外太空後,天文觀測有了重大的轉機, 各個電磁波段的望遠鏡一一地送上了太空, 當然也帶來大量令我們驚嘆的觀測成果。 1985年,瑪格麗特•杰勒 (Margaret Geller;左上照片) 和約翰•修茲勞 (John Huchra ) 標示出在 6 億光年間的 1 萬 5 千個星系時, 發現宇宙中有大尺度結構「星系長城」的存在。 Vera Rubin (右上照片) 對於螺旋星系的轉速研究,提出我們尚難以觀測到的「暗物質 (Dark matter)」珍奇論點。 他們的發現和提出來的論點對於現代的天文學會帶來了什麼樣的影響呢?我們稍後再介紹。

明日主題 : 人類對於宇宙的認知 (27) : George Smoot 的多重宇宙論點
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主編 : 陳輝樺 、 王夕堯
                          諮詢服務 : 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
                                  王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
                                                       蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)


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