星空50講：帶你探索宇宙 (電子書)

推薦序——李太楓
引言——葉永烜
序——鄭崇華
1.    神祕的夜空
2.    認識星空
3.    占星卜卦命什麼理？
4.    天體的動與不動
5.    明月幾時有
6.    地球有幾個月亮？
7.    沒有月亮又怎樣？
8.    太陽系的戶口名簿
9.    太空採礦
10.    光與顏色
11.    原子的結構
12.    元素的光譜
13.    天空為什麼是藍色？
14.    得天獨厚的地球
15.    都卜勒效應是怎麼回事？
16.    無所不在的行星
17.    發現系外行星的世界
18.    行星與生命
19.    太陽憑什麼熊熊耀眼？
20.    射線說明白
21.    穩定的太陽
22.    太陽的外觀
23.    恆星的赫羅圖
24.    太空中的「侏儒」與「巨人」
25.    恆星動靜之間
26.    多樣的星際物質
27.    太空中的娃娃星球
28.    太陽的老化與衰亡
29.    恆星絢爛的迴光反照
30.    銀河系的新陳代謝
31.    銀河系中的社群──星團
32.    星球伴侶──雙星系統
33.    銀河系與鄰居
34.    宏偉的星系螺旋
35.    黑洞是什麼東西？
36.    劇烈的天體合併
37.    膨脹的宇宙
38.    冷卻而登大人的宇宙
39.    宇宙的來龍去脈
40.    太空的黑暗面
41.    來自天體的訊息
42.    收集天體的訊息
43.    多樣的天文望遠鏡
44.    巧妙的觀測設計 I
45.    巧妙的觀測設計 II
46.    與時俱進的偵測儀器
47.    觀察宇宙的新篇章
48.    望向宇宙的光學大眼睛
49.    望向宇宙的電波大眼睛
50.    多管道天體訊息

 

推薦序

　　天文最難但也最有趣的部分是宇宙論，現代宇宙論由哈伯（Hubble）約100年前開啟。他使用位於美國南加州，由卡內基（Carnegie）建立，直徑達100英吋，當時為世界最大、品質最優的望遠鏡，來觀測宇宙。哈伯發現距離越遠的天體，離開我們的速度越快，顯示宇宙在膨脹之中，也就是說宇宙過去比現在密度來得高，以致於引發出「大霹靂」這類宇宙學模型。

　　最新的宇宙論認為宇宙由三種物質組成：（1）正常發光有重力的天體，一般觀測即可看到，這些質量占宇宙的5%；（2）黑暗物質，有重力但發光很少，質量占宇宙的15%，人類至今尚未了解其真相。它有可能是尚未在實驗室裡發現的基本粒子，也有可能是高密度、低光度的白矮星球物質；（3）黑暗能量，有重力，但是很奇特的負能量，與重力作用相反，占宇宙能量的80%。雖然這本身就是令人驚奇的發現，但是現代宇宙論的研究對象竟然是大量未知的負能量，以致於下一步研究方向並不明確。

　　重大的天文研究計畫因為儀器精密，所需經費龐大，往往透過國際合作來募集跨國資金及人才。由於公家機構預算與籌募時間等問題，重大計劃往往透過私人企業或機構募集種子基金，先進行可行性研究，之後再放大規模向國際籌款，以進行更大的計畫。例如現在正在進行中的世界最大、直徑18米的望遠鏡建造計畫，美國卡內基科學研究院（Carnegie Institute for Science）先帶頭捐款，並在短期間內建造完成六分之一計畫，成像良好，證明可行，因此已展開國際募款。

　　台達電創辦人鄭崇華先生如同美國的卡內基先生，熱心捐助中央大學許多天文活動，包括支持建造直徑2米的望遠鏡，期待未來可以使用此望遠鏡進行宇宙論的研究。由於宇宙的觀測研究所需要的入門門檻相對較高，希望其他企業或機構也共襄盛舉來捐款協助，增加更多天文所需研究人才及儀器設施，以深入探討解析宇宙之祕。
 
引言

　　蘇軾的〈念奴嬌．赤壁懷古〉中的「故國神遊，多情應笑我」，大概是有些天文學家心裡常有的感慨。因為所看到的星光大多數是百萬年或千萬年前傳出來的。如果它們的行星也有生物和文明，如今安在？它們的歷史定會如我們人類社會發展到一定程度便會遇到瓶頸，一是氣候變遷，二是熱核戰爭。如不能和平合作，定會灰飛煙滅。還是有足夠智慧，能夠同舟共濟，一齊渡過難關讓世界文明能夠永續發展？在2021年這個時間點，我們必定要認真思考這個問題。說不定地球人類前途的決定權便在於台灣，便在於你我。

　　也有人說只有外星人入侵，才能使一些國家需要合作才合作，共同對抗侵略。但在華裔美藉作家姜峯楠（Ted Chiang）寫的一本科幻小說（曾拍成電影《異星入境》）的故事，卻是說外星人到訪地球，目的是叫人類不要鬧了，要好好活下去，因為在幾千年後的將來，他們需要地球人幫忙才能夠度過一次生死存亡的危機。所以在這本書每一頁中默默無言的無數星光可能都是在提醒我們要做一個好榜樣！

　　如果外星人今日到來，大概會加一句：不要凡事為了對抗而對抗，因為有些事情不像上館子點菜，甜的辣的同時來。今天拳打腳踢，明天笑呵呵地又要團結合作對付全球暖化。這可是在異星世界也大概行不通的事！總得有點中庸之道才成。對不對？

　　世界最大的500公尺口徑無線電望遠鏡（FAST）放在貴州群山之中，FAST 的一個重要科學目標是尋找外星文明的無線電訊號。台達集團創辦人鄭崇華先生與夫人曾在2018年4月7日到訪參觀。我在看到鄭先生用23分鐘健步走完望遠鏡圓周時，不禁想到姜峯楠的故事中異星人的文字是圓形的，而且首尾不分。意思是一個事情的結局往往是會影響它的起頭。所以如果鄭先生能夠號召世界級企業家到這裡集會（和競步），靜想我們在宇宙中是如何孤獨，但又和所有文明分享彼此的星光；也思考人類社會如何能用中庸之道度過重重難關而永續發展。所謂「但願人長久，千里共嬋娟」。這會是多好的一件事？在今時今日，大概只有在台灣的我們能夠使它發生。
 
序

　　我是個業餘的天文迷，如果人生可以重來，也許我會改讀天文。

　　因為年輕時的經歷，天文對我來說，不只是知識的探索，也是種精神上的寄託。在我還很小的時候，因為兩岸的戰亂，13歲就隻身來到台灣，每次放長假或過節日，同學們都回家跟親友團聚，學校宿舍只剩我一個人，我常坐在台中一中的操場上，看著天空發呆，思念著海峽另一頭的家人。

　　那時候，夜晚沒有光害，抬頭一望盡是滿天星斗，而且幾乎每晚都能看見流星，我總是好奇地想：宇宙有多大？星空存在多久了？看著看著，就對這門學問著迷不已。

　　多年前，我有幸認識國立中央大學天文所的多位專家跟知名教授，像是葉永烜院士、陳文屏所長等人，不但從他們身上獲得許多天文知識，也跟著天文所師生一起爬上海拔2,862公尺的玉山鹿林天文台，用當時台灣最大的一米口徑望遠鏡，觀賞壯闊的宇宙和浩瀚群星。

　　2006年4月，鹿林天文台發現了一顆小行星168126，還用我的名字命名，實在讓我愧不敢當。所以2009年適逢「全球天文年」（International Year of Astronomy 2009），我便以個人名義捐贈兩米望遠鏡給中央大學，希望以後有更多年輕學子體會到我當年的感動，一起加入探索宇宙的行列。

　　為協助天文研究風氣，2012年開始，我跟中央大學合作設立「台達電子年輕天文學者講座」，專門頒發給在天文領域有重大研究成果的年輕學者。截至2019年，已經選出12名來自歐、美、亞各洲的優秀學者。除了頒獎，我們也透過這個機制禮聘得獎者來台，舉行公開演講和訪問行程，推動台灣的天文教育和國際交流。

　　也因為這個獎，讓我有機會認識許多優秀學者，得知更多天文研究的最新動態。我非常喜歡出席每半年一次的台達電子年輕天文學者講座，在裡面接觸到宇宙大霹靂、黑洞、重力波、超新星等新議題，每次都覺得收穫良多，也邀請台達員工一起來吸收新知，鼓勵大家培養工作以外的知識。確定

　　其實，除了我個人的愛好，天文研究對人類發展十分重要，許多重大的科技創新跟人生哲理，都是從這個領域開展出來。更重要的是，跟宇宙存在的時間相比，人類文明只是短之又短的一瞬間，在無垠的星空之下，我們真的要學會謙卑。希望透過這本書，讓讀者更認識這個地球和宇宙，也希望更多人一起來追求環境和人類的永續發展。