▲人類史上首張黑洞照片曝光。(圖/翻攝The Harvard Gazette)

原來「黑洞」的長相是這個樣子,破天荒第一招,宇宙中最神秘的黑洞,被拍到照片了‧‧‧

在這個科學創舉中有卓越貢獻的台灣,在中研院特別開啟直播,向全球宣布這樣的驚天大新聞。

有趣的是,這場直播有7.8萬人觀看,遠多於九日晚間蔡英文和美國三智庫對談的2萬人,還有賴清德和館長直播對話的1萬多人。

這個對比說明了一件事,台灣關心科學,追求新知的理工人數,遠遠大於那些政治人‧‧‧

其實,科學相當有趣,就算是萬物寂滅的宇宙黑洞,在它的故事裡都有最真實的人性之光。

發現黑洞的啟蒙,就是人類無遠弗屆的思考能力,而且是在最苦悶艱辛的環境當中。

上個世紀初,在茫茫大海中,有一個窮困的印度學生,他叫做蘇布拉馬尼揚‧錢德拉塞卡﹝Subrahmanyan Chandrasekhar﹞,當時錢德拉塞卡正要前往英國劍橋大學留學,因為家中雖然在印度算是中等以上的贏者圈,但仍是沒啥錢,所以,他只能搭貨船邁向深造之路。

跟著貨船航行在一望無際的大海中,錢德拉塞卡百般寂寥,那個年代,當然沒有平板、電腦、電視與電玩,更沒有網路、臉書和部落格,每天都很無聊,但錢德拉塞卡閒著沒事,他就夜夜躺在甲板上俯瞰大海、仰望日月星辰,腦中天馬行空,沒想到就是在無聊之中,奠定了錢德拉塞卡一生成就的基礎。

錢德拉塞卡就想他的學科,想想《相對論》、電磁學、和牛頓力學‧‧‧手中拿著紙筆隨意計算,算著算著,錢德拉塞卡有了靈感,如果一個恆星的質量是太陽的一‧四四倍,當恆星內部的原子反應消耗後,內部的電磁力和各種膨脹力量都將會因重力的作用而崩塌。

那一次大海航程,錢德塞拉卡發現了「錢德拉塞卡極限」,這個理論引導了瞭解宇宙最神秘、最凶險的「黑洞」研究途徑,黑洞是由質量足夠大的恆星在核融合反應的燃料耗盡後,發生重力崩塌而形成。

黑洞的質量是如此之大,它產生的重力場是如此之強,以致於任何物質和輻射都無法逃逸,就連傳播速度最快的光(電磁波)也逃逸不出來。由於類似熱力學上完全不反射光線的黑體,故名黑洞﹝Black Hole﹞。

到了一九七三年末,透過天文望遠鏡的觀測與理論驗證,天文學界的普遍結論為天鵝座X-1真的可能是一個黑洞。錢德拉塞卡果然洞燭先機,所以,一九八三年,錢德拉塞卡在大海漫遊時的發現,被授予當年的諾貝爾物理學獎。

事實上,錢德拉塞卡並不是一個突發奇想的小時了了天才,大了更佳,他是一位物理學大師,一九三七年他到美國芝加哥大學任教,後來又在第二次世界大戰時協助美國進行彈道學研究、擔任過專業學術期刊《天文物理》總編輯、以及「國際科學學會」榮譽會員,一生寫過專業論文四百多篇。

而他的故事中最神奇的就是他一生的最高光榮諾貝爾物理學獎,是在他最年輕、最無聊的時候,竟在貨船甲板上就算出來的「錢德拉塞卡極限」。

錢德拉塞卡的發想開啟的黑洞的探索,而天鵝座 X-1 則是個非常有指望的第一個證明黑洞真實存在的候選天體。

那是個雙星系統,裡面有顆以光學觀察很亮,同時以 X射線看來卻很黯淡的恆星,圍繞一顆以光學看來很黯淡,同時以 X射線觀察卻很明亮的伴星運轉。這兩顆星體每五.六天環軌繞行一周。以光學望遠鏡觀看,那裡似乎有顆藍巨星,太黯淡了,肉眼看不見。針對那顆星光的都卜勒頻移研究顯示,該星體肯定有顆伴星。天鵝座 X-1 就是那顆伴星。用光學望遠鏡完全看不到它,不過以 X射線觀測,它卻是全天空最燦爛的星體之一。這是黑洞或中子星墜落時該有的現象。天鵝座 X-1 的質量至少為太陽質量的三倍,說不定還高於七倍,最可能的數值約為「16」太陽質量。

1974 年 12 月,就是由於它的質量計算有這種不確定成分,霍金和索恩(美國加州理工學院天文物理教授 Kip Stephen Thorne ,曾經擔任電影「星際效應」首席科學顧問)才會下注打瞭一個賭。

賭局議定書列出以下條款:「最後證實天鵝座 X-1 是一顆黑洞,霍金就為索恩訂購一年份《閣樓》(Penthouse)雜誌。若最後發現那不是黑洞,索恩就為霍金訂購四年份《偵探》(Private Eye)雜誌。」

霍金這種賭法令人詫異,竟然賭天鵝座 X-1 不是黑洞,他說:「這樣做是要買一張保單。我在黑洞身上下了許多功夫,假使最後發現黑洞並不存在,那一切都白費了。不過這樣一來,我就能贏得賭注,心理會比較好過。」

賭局議定書裝了框,掛在索恩的加州理工學院辦公室牆上,靜候科學進步發展。1990年六月,霍金再度前往加州理工學院,於索恩的辦公室留下了「賭輸聲明」。但是,有沒有履約去訂《閣樓》?不得而知‧‧‧

●作者:黃創夏/資深媒體人

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