王至劭
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台中人,畢業於高雄師大物理系,英國約克大學量子力學碩士,彰化師大物理博士候選人。
曾任教於高中、大學,後從事建築事業,業餘並在補習班兼課,物理、數學、英文、史地都教,是有名的多方面專長老師。
還專長於美術,多次參加個展、聯展,並於台中縣美展、全國美展獲得名次。熱愛寫作,對於環保、文化、歷史、教育、國防戰備各方面,多所建言和呼籲。
【專欄】應付台北鼠患不要只會投放老鼠藥
文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)
北市近期鼠患嚴重,北市府擬採取大量投放老鼠藥等方式防治,但這恐怕會導致猛禽大量死亡等生態浩劫,例如老鷹(學名黑鳶)族群重回台北盆地的天空,花了台灣人三十幾年的光陰,如今蔣萬安市長「廣投滅鼠藥」,又懶又敷衍的措施會讓周邊生態玉石俱焚。
台灣過去在棲地破壞、農藥與滅鼠藥的三重夾殺之下,讓黑鳶族群一度在一九九二年時只剩不到兩百隻,所幸三十餘年來在多方努力之下,守住僅存的棲地、禁掉劇毒農藥,才讓黑鳶的數量不斷增加。農業部林業及自然保育署公布二0二五年全台黑鳶同步調查結果,黑鳶族群數量達一千零三十三隻,創下歷年調查新高;基隆深澳及瑞濱一帶,亦於相隔三十年後,再度出現穩定夜棲利用地點的紀錄,顯示黑鳶族群除數量回升外,其分布亦由原有核心區逐步向周邊擴展,此一成果反映近年政府與民間攜手合作推動友善農業及生態友善措施已有顯著成效。市中心偶爾有之,新北市環山區域只要天氣好也能看見黑鳶,令人驚豔,讓老鷹重回台北盆地的天空。
老鼠藥對生態系統的傷害相當大,被毒死的老鼠對於原本就以其為食的各種動物來說,恐成為他們的最後一餐。
當年中國有些人抱怨麻雀多,一九五五年毛澤東就發動運動大殺麻雀,敲鑼打鼓、獵槍、氣槍、彈弓全部出籠,全中國從城市到農村,麻雀在工人、農民、士兵、學生等多年集體捕殺後,造成了嚴重的生態失衡。麻雀死光後蟲就變得非常多,導致蟲害成災、糧食欠收,成為三年大饑荒的成因之一, 大饑荒因而死亡約四千萬人,是人類歷史上最大的飢荒,這些教訓還不夠嗎?老毛那種不顧生態的方法是不可取的。
台北市環保局強調,他們使用的是中央核可的環境用藥,中央核可的藥又如何?有人叫你們大量亂投嗎?住宅及各種公共場所,包括餐廳、飯店、小吃攤、市場、食品工廠等均應加強環境清潔工作,好好去掉老鼠可作為食物的人類廚餘、垃圾等,若沒人造的東西吃,老鼠不易出現在不該出現的地方,而野外老鼠適度的繁殖是生態的一部分,不可想說全部除盡,那會造成將來不可測的傷害,最後會傷到我們每一個人。
何況,公園到處投放老鼠藥,很容易我被我們的寵物貓、寵物狗甚至小孩誤食,即使有加入貓狗排斥但老鼠不排斥的特殊味道,也只能降低其機率,這樣誤食而中毒的危險性是無法排除的。還有,聽說有人專門丟廚餘、麵包屑餵食流浪貓、狗,甚至老鼠,這是一定要取締的。
【專欄】尋找太陽系外生命
文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)
宇宙中到底有沒有另一個地球?有沒有和我們類似的生命?自從九0年代人類發現第一顆系外行星以來,這個問題就一直讓人們非常感興趣。
時至今日,人類已確認的系外行星數量超過六千顆,但它們絕大多數要麼是像木星、海王星那樣的氣態巨行星,要麼是軌道離恆星過近或過遠,根本無法讓液態水穩定存在的行星。所以在這茫茫星海中,我們到底應該把目光投向那些行星呢?
二0二六年三月十九日,來自康奈爾大學的科研團隊,公佈了一份詳細的宜居行星重點探索名單,為天文學家指明了一個方向,該研究已發表在《皇家天文學會月刊》上。這次研究團隊整合了歐洲航天局蓋亞衛星(Gaia)資料集的恆星,以及NASA系外行星檔案館截至二0二五年十二月二十日的全部已確認系外行星資料,給所有已知行星做了一次全維度的宜居性大篩查。
TRAPPIST-1系統和內太陽系的比較。
太陽很遠,因此故意畫很小,若畫出其真實比率大小,行星會變得微不足道。
進入這份名單,行星必須跨過兩道核心門檻:
一、它必須是岩質行星,也就是和地球一樣以岩石為主要構成的固態行星。團隊為此劃定了兩條標準:有實測半徑的行星,其半徑不得超過地球的兩倍;暫無實測半徑,僅有質量資料的行星,質量不得超過地球的五倍,超出這個範圍,行星大機率不具備岩質結構,也無法在表面長期穩定留存液態水。
二、它必須在宜居帶內,簡單來說,宜居帶就是恆星周圍的一個特定軌道範圍,行星身處其中時,表面溫度既不會高到讓液態水完全蒸發逃逸,也不會低到讓水永久凍結,能為液態水的穩定存在提供基礎條件。最終僅篩出二十四顆岩質行星,其中十五顆為凌日行星(其運動軌跡會經過其母恆星和地球之間的連線)。
值得一提的是,最終入選的所有行星都不圍繞雙星或多星系統執行。換句話說,天空中有兩個或多個太陽的行星都不行,我們不認為其宜居。
這份目錄絕非簡單的行星名單,而是為天文學家劃分了不同的科學研究方向,每一類目標都有專屬的觀測價值。首先是「黃金觀測目標」,也就是最適合現有望遠鏡開展大氣觀測的行星。團隊給所有凌日行星嚴格計算了透射光譜,這個分數越高就越容易透過韋伯望遠鏡等裝置分析行星的大氣層,識別其中是否存在氧氣、甲烷等與生命活動相關的氣體。排在榜單前列的是我們熟知的TRAPPIST-1系統的d、e、f、g四顆行星,以及距離地球約四十九光年的LHS 1140 b,這幾顆也正是目前韋伯望遠鏡的重點觀測物件。這類行星接收的恆星通量(恆星會有多少熱量到其上)與地球從太陽獲得的能量誤差在正負百分之十五以內,這些行星的光照條件與地球高度接近,如果它們擁有合適的大氣,表面環境很可能與地球十分相似。
除了尋找生命跡象,這份目錄還有一個核心科學目標–探明宜居性的真實邊界。團隊專門篩選出了宜居帶內外邊緣的行星,內邊緣的剛好踩在高溫是否會讓水徹底逃逸的分界線上;外邊緣的則卡在能否透過二氧化碳溫室效應維持液態水的極限位置而不致於一直結冰。
還有一個備受關注的細節–行星的年齡:地球形成至今約四十六億年,用了數十億年才演化出複雜生命,一顆行星的母恆星年齡越老,就意味著它可能擁有更充足的時間讓生命誕生、演化。資料顯示,在三十顆有可靠年齡估計的母恆星中,有十七顆恆星(對應二十四顆系外行星)的年齡比太陽更老。(在此強調,各種估算有時差別大,目前大多只能大略估計。)
當然,這份目錄絕非宜居行星的最終定論,這份目錄最大的價值是為當前和未來的望遠鏡指明了觀測方向。無論是正在工作的韋伯望遠鏡,還是未來即將建成的極大望遠鏡,都能從這份目錄中找到適合自身觀測能力的目標。就像團隊成員所說的,我們現在還無法確定生命能在怎樣的環境中誕生,但第一步就是先搞清楚該往那兒看,而這份目錄正是人類在尋找宇宙鄰居的漫漫長路上,一座最新、最亮的標的,或許生命可能就在那兒。
將來我們或許有機會證明,我們在宇宙中並非孤獨,並非唯一特例,那將是人類歷史上最偉大的發現,人類歷史與科技競逐也將進入另一嶄新階段。
【專欄】呂禮詩與「那中國人」的對比
文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)
國民黨主席鄭麗文率團訪中,到南京中山陵向國父孫中山謁陵,許多中國民眾在現場集結(中共安排),高喊「祖國統一」,鄭麗文也點頭揮手致意,行程即將結束時,一名帶有中國口音的男子突然對鄭麗文喊「下架民進黨」,卻遭維安人員掐著脖子驅離現場。這句話是符合中共口味的,但不在其劇本內,這樣也不行喔!可見中共的民主素養。這種罪名叫做「妄議政治」,也就是「非高官不能談論政治」,長久存在於中國傳統中,至今猶然,可見這個國家一直多麼不民主。
二十三日是解放軍海軍成立七十七週年紀念日,中國多地舉辦「艦艇開放日」活動,台灣海軍前少校呂禮詩前往參觀「烏魯木齊艦」和「濰坊艦」,接受中媒訪問時激動強調:「看到解放軍在進步,了解祖國的實力在那裡,不是說站在祖國的面前,看到這些裝備就一定要腿軟,不是這個意思,因為我們兩岸是一家人,祖國的強大也代表台灣的安全。」還吹噓「解放軍的海軍準備好了!」儼然一副中共代理人的樣子。呂禮詩不斷吹捧中共「烏魯木齊艦」,更宣稱「烏魯木齊艦無論是艦艇保養、艙內的整潔,以及文宣的擺置,我們都可以知道,解放軍海軍了不起!」
影片曝光後,引起輿論撻伐,網友氣憤直呼:「這樣不是叛國什麼才是叛國?」、「台灣還要供養他嗎?」、「拜託政府拿出魄力,刪他中華民國身份。」、「繳回、撤銷他的終身俸!」、「請國防部火速取消呂禮詩的退休金和一切禮遇」、「這種人讓他回來幹什麼?」。
鑑於校級退役軍官配合中共統戰無法可管,陸委會去年提出兩岸人民關係條例修法草案,擴大曾任特定職務人員範圍,不得出席中共黨政軍慶典、活動有妨害國家尊嚴行為,並增訂不得出席中共黨政軍舉辦的「倡議消滅或矮化我國家主權之活動」。
台灣和中國的對恃從一九四九年兩蔣撤退台灣一直持續到現在,沒有大改變,這畢竟是個事實。以前是老蔣很想反攻大陸,把自己的理念推行到大陸去;而現在的情況是,台灣很怕中國打過來,摧毀我們的生命、財產,民主、自由等生活方式,呂禮詩這種人深深傷害台灣人民的感情,危害我們的生命、財產安全,助紂為虐、為虎作倀。
這個世界上只有中國對台灣的領土有野心,「祖國的強大也代表台灣的安全」,這是什麼邏輯?兇惡匪徒強大,我們家就安全?這說得通嗎?這種敗類對台灣各個層面的傷害實在太大了,教壞「囡仔大小」,希望國家拿出鐵腕手段,不要養這種敗類蓄意來傷害台灣,否則買再多武器都沒有用。
【專欄】血統不重要,思想和國家認同才重要
文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)
一名有台、日血統役男二十日在社群平台發文求助,表示自己在宜蘭金六結新兵訓練中心服兵役,竟被連長公然侮辱「死日本鬼子」,還說他服兵役是贖罪,甚至咒罵和他交談的鄰兵「都是漢奸」。陸軍第六軍團指揮部二十日火速將該名連長調離主官職務,國防部長顧立雄二十一日也震怒發聲。陸軍第六軍團則表示其「公然侮辱」部分會立刻函送司法偵辦。
四十年前我當兵時營裡有一位有日本血統弟兄,母親是台灣人,軍中表現很好,總部裝檢時很有責任心,他都是講台語。當時我們一般人未服完兵役是無法出國的,但他是雙重國籍,他爸爸曾帶他去美國玩了一星期。他和父親語言無法溝通,但他表示,他爸爸的意思他大都可以了解。
國立台灣博物館收藏鄭成功畫像/國姓爺鄭成功在1624年農曆七月十四日,出生於日本九州的肥前國平戶島(今日本長崎縣平戶市)的川內浦千里濱。 父親是中國閩南(泉州南安)的海商兼海盜首領鄭芝龍,母親為日本人田川松。
他在平戶度過了童年,直到7歲(1631年)時才被接回福建泉州安平居住。平戶當地的千里濱海濱至今仍有「兒誕石」的遺蹟,相傳是其出生地。
另一例,我當兵時是預官,一位室友是台大機械系的高才生,他說他有個機械系的同學爸爸也是日本人,「他現在也是在當兵」,他同學在大學裡面還刻意修了日文課,就是爲了跟他爸爸可以溝通。他大四的時候開始準備要到美國念碩士,他爸爸一直寫信來要他到日本讀書,他爸爸說只要他到日本,一切學費他爸爸都會負責。這個事情我後來想了很久,他爸爸如果真心愛他,應該支持他的選擇,支持他到美國念書。
一九四五年中國抗日勝利的時候,兩百多萬的日僞軍被國民黨接收,後來撤退到台灣的中國人估計大約一百零二至零五萬,其中大約一半是軍人,這些軍人有個比例就是當年的日僞軍;共軍那邊呢?共軍剛開始時是不接收日偽軍的,有些日偽軍變成國軍,在國共內戰時被共軍俘虜才成為共軍。共軍對「純日軍」反而沒有顧忌,林彪入東北原本只有十幾萬共軍,後利用和談時期,迅速擴充到百萬,就是有十萬日軍的加入,和大約同數量的俄軍、朝鮮軍的加入,還有大批日、俄外來武器,才會突然變得那麼厲害。
來談談外國人對血統的態度,一九四四年六月六日盟軍十五萬諾曼第登陸,和德軍進行決死戰鬥,其中約七萬三千人是美軍,而美軍裡面有很多是德裔的,美軍總部並不會刻意將德裔的調離;尼米茲將軍也是德裔的,率領美國海軍在太平洋對日本進行絕地大反攻。
「它山之石可以為厝(房子)」,血統有什麼重要性嗎?他願意穿上國軍制服為台灣奮鬥,退伍後認真賺錢、認真為國家繳稅,那就最好了,其它有什麼重要性嗎?其實,大家血統都是混來混去,國家認同才重要,思想和得來才重要,相處也才舒服。鄭成功是台日混血、日本出生,不也被視為民族英雄。
王定宇立委二十一日進一步接獲陳情指出,除了霸凌行為,該名連長在部隊中播放中共拍攝的統戰電影《八佰》,「那怎麼會在軍中播放中華人民共和國的電影?有這樣意識形態作祟的人,正在基層腐蝕部隊的基礎了。」王立委還指出,在軍中播放統戰電影絕非連長一人可為,政戰與領導幹部系統是否集體失靈?國防部與心輔單位要檢討現有體系,確保基層官兵能免於權勢威嚇,勇敢且有效地使用合法的申訴管道。
仇日、播放中共統戰電影等歪風不遏止,甚至可能會影響到國家安全,國防部、政府相關機關,全國人民不可不慎。
【專欄】「我的女朋友來自水星」談起
文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)
以前讀大學時有次看報紙,有個年輕作家寫道「我的女朋友來自水星」(Mercury),我看不懂,仔細看其內容,他的意思是說他的女朋友很善於溝通,人際關系很好。男孩子如果能追上這樣子的女朋友,將來很有旺夫相,保證「妥當」(台語,非常幸運的意思。)
水星在占星學中主要代表思維邏輯、溝通表達、學習能力與資訊傳播、適應環境的能力。水星掌管雙子座與處女座,象徵如何觀察世界、分析資訊,以及在日常生活中的交流方式(如寫作、談話、應對)。水星與愛情密切相關,但它主要掌管的是愛情中的「溝通」、「思維模式」與「互動方式」,而非像金星代表的熱情或火星代表的慾望。
再來看看日本動漫,《美少女戰士》中的主角水野亞美,她是一名日本的青少年女學生,後來成為了水手服戰士中的水星仙子、水星公主,擁有極高的智商,能在戰鬥中使用超級電腦收集有用的信息,保護地球和太陽系免受邪惡力量的侵擾…..真是精采。
筆者是學物理的,不能談太多占星學和日本動漫,現在就來談談登陸水星為何那麼困難。人類到火星探險已經有三十幾次了,到遙遠的木星也有七次了,水星離我們並不太遠,爲何人類到目前爲止只有三艘飛行器到過水星–水手十號、信使號、以及去年年底到達的貝皮可倫坡號。
水星在太陽系裡面排行第一,離太陽最近,金星排行第二,地球第三,火星第四。要反太陽方向往上飛到火星並不困難,但要順太陽方向往下飛到水星,那極端困難,爲什麼這個樣子呢?
我先來舉個例子,假設我在一0一大樓的第九十層,假設一0一層搭了個大平台,六十層也搭一個,給我一大把衝天炮,假設衝天炮要發射前底部都粘了個口香糖,這個口香糖的粘性代表地球的重力牽引,換句話說,衝天炮力量如果太弱,你是離不開九十層的,所以,一定要有足夠的「脫離速度」(速度的平方和能量成正比),這就關係到我們的「宇宙第二速度」,不計空氣阻力,這個速度是十一點二公里/小時。
好啦,假設我的衝天炮都可以脫離這個口香糖粘性,我要把衝天炮射上一0一層的大平台一點也不困難,我很可能第一次只射到第九十八層,那我要多加一些火藥,假設第二次衝過其平台十公尺再落下來,那是不行的,衝天炮會摔壞,經過多次嘗試,我把火藥控制得剛剛好,沖天炮飛上去剛好要掉下來的時候,剛剛好輕輕地停在一0一層的平台。
接著,我的沖天炮如果要往下射,射到六十層,卻又要輕輕地停住,那就很困難了,首先,我必須脫離這個口香糖的粘性,那是沒問題的,固定量的火藥就可以做到這一點,接著,地球的引力拉它下去,就會越衝越快,直直衝下去,到了第六十層樓的平台如果沒有其它的措施,就會以極快的速度撞上平台、撞個粉碎,那是不行的。換句話說,可能飛到第七十層的時候,就要反方向的噴火,這個火藥要非常的多,好好控制,碰到六十層樓的時候,剛好把它的速度完全降下來,也就是剎車的意思,剛剛好可以輕輕地停在六十樓,要做到這件事情是相當困難的。
就是因爲太陽重大的引力,飛行器如果朝太陽系內側水星的方向飛過去,它就會受到太陽強大引力的影響,會越飛越快、越飛越快,到達水星的時候會達到極其恐怖的速度。貝皮可倫坡號的做法是飛越地球一次、飛越金星兩次、飛越水星六 次,透過這足足九次極其精確的行星引力借力來一點點地消耗自身的動能。這場太空剎車之旅長達七年,直到 二0二五年年底,它才最終進入水星軌道。
水星上有一大堆的驚奇,超乎我們的想像,火星比較大,但是火星內部已經完全死掉,因此沒有「全球性」的磁場,而水星呢!那麼小,照理說其核心熱量早都散發光了,但事實上水星仍然有磁場,大約是地球磁場的百分之一,表示其核心附近還有熔融的金屬在流動 。
接著,我們常說登陸火星,事實上,水星有一個地方也很可能適合人類生存。一般說來,水星離太陽很近,平均距離只有五千八百萬公里,那兒看太陽,是我們地球上看到的太陽直徑三倍大、亮度七倍的非常大太陽。靠近火星赤道的地方溫度會高達四百三十度,但問題是水星的自轉軸和其公轉軌道幾乎垂直,在靠近其南北極的地方可能可以住人,當然,外出時還是要著太空服。水星的自轉週期是地球的五十八點六五天,相當慢,加上八十八天快速公轉和明顯橢圓軌道,每一百七十六天(公轉的兩倍、自轉的三倍。)會週期性地看到地平線上太陽怪異的緩慢移動、略為上來並落下,偶而還會稍微逆行,那兒只有昏暗的黎明和黃昏。
光照得到的地方,溫度還是可能高達一百度,但只要是陰影的地區,溫度會零下一百多度,而且到處是冰,這已經獲得證實,這些水冰對人類生活極其重要,是人類生存的最根本,只是如前述,飛往水星很困難、要很久,而且要很小心,如果不小心錯過其軌道,就會被太陽一直吸過去,最後,墜入火熱的太陽。
【專欄】天上的星星比海邊的沙粒還多嗎?
文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)
天文學家卡爾·薩根(Carl Sagan ,1934–1996,美國)曾在《宇宙》(Cosmos)一書中寫道:「宇宙中的恒星數目比地球所有海灘上的沙粒還要多。」這句浪漫的表述一直在天文學界廣為流傳,這是真的嗎?引發筆者想在這兒計算一下:
肉眼裸視可見的天體絕大多數在銀河系內,而且是屬於銀河系中一個較小範圍之內的星體。在一般的夜空條件下,肉眼可以看到六星等的星體,總數六千多顆。肉眼能看到的最遠的恆星是HD61227,距離地球四萬光年。
然而,肉眼能看到的最遠天體不是銀河系恆星,而是系外星系(銀河系以外的其他星系),其中,最為人們所熟知的是仙女座星系。此外,肉眼可見的最遙遠的天體是三角座星系,距離我們二百九十五萬光年,比仙女座星系遠,但它更暗,視星等僅有五點七,更不容易看到。還有大小麥哲倫星系也肉眼可見,它們都是銀河系的衛星星系,也就是說,它們都環繞著銀河系運動,只能在南半球或北半球很低的緯度地區看見。
科學家從所有星光的顏色、亮度裡面估算出銀河系大約有兩、三千億顆恆星。銀河系是略大的星系,若平均算一千億,以一千億乘以可觀測星系的總數兩兆個,得到這個宇宙內恆星的數量大約是二乘以十的二十三次方個,就是二後面跟著二十三個0。
這個數目字如何和沙灘上的沙粒相比呢,我們台灣四面環海,西部海岸大都是沙灘,海水退去,往往有上百公尺的寬度。台灣本島的海岸線大約有一千兩百公里,連外島算進去是一千五百六十六公里,排名全世界第六十六。我家就住清水高美濕地附近,海邊到處是沙子,好多好多。全世界海岸線最長的是加拿大,有二十萬公里,全世界海岸線總共有多長?這其實很不好算,要看你量的尺度。我們就用一般的估算方法,谷歌上是有海岸線長度排名,全部加起來不到一百萬公里,我們就以一百萬公里作爲其數量級,約百分之三十是沙岸,而沙灘前後的平均寬度就算一百公尺,深度十公尺。
再查谷歌,平均一粒沙的重量為零點六毫克,沙子的密度約為二點六五公克/立方公分,即為二點六五毫克/立方毫米,故其平均體積約為零點二三立方毫米。我拿了隻尺到海邊量量,一粒沙的平均直徑或說邊長大約為零點五毫米(mm)上下,因此,谷歌此估計是可信的、「數量級」正確。即為零點二三乘以十的負九立方公尺。那麼全世界海邊一共有多少粒沙子?相除算出即為一點三乘以十的二十一次方(粒),確實不到宇宙恆星數量的百分之一。
這麼多恆星,根據研究,平均而言一顆恆星擁有一顆以上的行星。根據德國馬克斯·普朗克太陽系研究所的科學家們做了一項浩大的工程,他們在克普勒望遠鏡觀測的數萬顆恆星中,精心挑選了三百六十九顆與太陽最像的恆星,這些恆星的表面溫度、重力、化學成分、年齡、自轉速度,都與太陽非常接近。按理說脾氣也應該類似,對吧?不對,沒有任何一顆像太陽如此穩定、溫柔、溫馴,有「宜居帶」適合生物生長,太陽終究被證明是非常特別的優等生。因此,其它恆星系統存在生命的可能性相當低。
儘管生命存在其它星球的機率微乎其微,但因為「基集」實在太大了,整個可觀測得到的宇宙有生物的星球是兩個、三個,甚至一百萬個都有可能,只是太遙遠了,光銀河系內,假設我們和HD61227星有辦法無線電通訊,來回就要八萬年,八萬年前智人剛走出非洲。因此,有沒有外星人這個疑問或許好奇的人類永遠無法得知。
【專欄】五十三年來,首次載人繞月任務成功
文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)
美國航太總署NASA阿提米絲二號(Artemis II),歷經十天的太空任務後順利返回地球,承載四名太空人的獵戶座太空艙在太空與服務艙分離,以每小時三萬八千公里的速度衝入大氣層,並在降落傘的輔助下,台灣時間十一日早晨八點0七分成功濺落在加州聖地牙哥外海,美國海軍與搜救單位前往降落處迎接四名太空人。
NASA表示,四名太空人狀況良好,阿提米絲二號繞月任務創下了人類距離地球最遠的飛行紀錄,也象徵人類重返深空探索的重要里程碑。這是美國邁向在月球建立永久基地、並開採重要礦物目標的一個墊腳石。
如今已有超過七十個國家包括台灣,擁有自己的國家太空計畫。美國重啟月球雄心的最大推動力,或許是中國在太空領域日益增長的成功的刺激。
二0一九年,中國以「嫦娥四號」探測器成為首個登陸月球背面的國家,一場爭奪「率先重返月球」的競賽早已展開,最先在月球建立據點的國家最終可實質掌控重要資源區域,包括已偵測到水冰的南極區。
水冰可用於飲用水、氧氣,甚至透過分離氧與氫並將其液化來製造火箭燃料–這意味著未來在太空進行補給燃料的可行性,這將減少從地球發射火箭的昂貴需求,也能提升未來前往火星的成功率。除了水之外,月球上還發現其他資源,包括建築用金屬,如鐵、鋁、鈦,且新的發現仍持續增加。還希望能提取一種稀有氦同位素–珍貴的氦‑三(helium‑3),這在地球上的價值高達每公斤七十萬美元,未來用於核融合反應器的燃料。
將來美國希望透過「阿提米絲三號」(Artemis III)讓太空人重返月球,最早目標定在 二0二七年;中國則將目標設定在二0三0年;俄羅斯計劃在二0三一年至二0四0年間將太空人送上月球,並建立月球駐地;印度在自主太空技術上也快速進展,目標是在二0四0年前讓太空人登月。
二0二三年八月,印度成為第四個在月球著陸太空器的國家(僅次於美國、俄羅斯與中國),並成為首個在月球南極著陸探測器的國家。這場新的太空競賽的結果甚至比第一次更關鍵。
許多人應該會好奇,這個距離到底有多遠, 四十萬六千七百七十公里相當於地球一圈的十倍,如果以行駛時速三百公里的台灣高鐵計算,要行駛約兩個月才能抵達。
五十多年前,美國的阿波羅(Apollo)太空任務讓人類首次踏上月球,寫下歷史,且前後已六度載人登月,送了十二名太空人登上月球。
探月計畫已歷時多年,共有數千人參與,至今已耗資約九百三十億美元(近三兆台幣)。某些人看來,這次載人探月行動有種「已發生過」的既視感,但其實,以前雖有成功登月經驗,現在新一輪的競賽有新的目標,往後大致有以下六個重點:
一、 開發珍貴資源。
二、與中國競爭太空主導權。
三、 為登上火星鋪路。
四、為許多未解之謎找答案。
五、激勵新世代。這些任務會帶來新的工作機會與太空經濟。
六、可宣揚國威,並從太空高度制敵機先。
這個事件過後,太空科技怎麼發展,國際局勢如何隨之變化,值得吾輩好好觀察。也值得台灣人民審視我們的太空科技如何進展、追趕,激勵我們年輕的一代去探索新知,創造更美好未來。
【專欄】天上星星有多大談起
文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)
夜空中閃爍的星光看上去似乎只是針眼般的大小與亮光,但實際上它們非常巨大。離我們最近的恆星是太陽,其質量大約為二乘以十的三十次方公斤,也就是二後面跟了三十個0,約為地球質量的三十三萬倍。
盡管質量不小,但太陽只是平均水準而已,比太陽質量重八倍以上的恆星約占恆星總數的百分之一,而在銀河系內,就有許多恆星的質量相當於一百多個太陽。已知最大的恆星被稱為R136a1,位於大麥哲倫星系(不在銀河系內),質量約二百六十個太陽,天文學家在二0一0年發現。至於半徑方面,最大的恆星的半徑比太陽到木星的距離還大,若擺在太陽中心位置,地球、火星、木星全被包。我們本文著眼於大質量恆星。
我們要先審視一下有關第一批恆星如何形成,研究結果發現,第一批恆星中有一些在大爆炸之後僅僅兩億年就已經出現,因早期宇宙環境不同,其質量甚至能達到太陽的十萬倍,這使它們成為宇宙誕生以來最大型的恆星。但這些極巨大恆星燃燒快速,宇宙已經誕生一百三十八億年,它們早已不復存在。
恆星是一個巨大的熱氣體球,體積與質量之大使得引力能將氣體聚攏在一起。另一方面,巨大的引力也使得恆星的核心變得極端密集,具有極高的溫度,從而引發核聚變(核融合)。成對的原子核互相撞擊、聚合,形成更重的原子,同時生成大量的熱和向外推動的壓力。
恆星的生命就維繫於引力向內和壓力向外之間的這種平衡。一旦燃料用盡,核聚變停止,向外壓力不夠,恆星就無法阻止自己塌縮的命運。恆星的命運以及燃料多快用完取決於它本身的質量。
質量相當於數十個太陽的大型恆星燃燒得明亮且快速,它們的生命只有幾億年,然後就會以超新星的形式爆發,爾後坍縮留下密度極大的新型天體,如黑洞或中子星。相比之下,像太陽這樣較小的恆星可以穩定燃燒數十億年,之後逐漸演變成白矮星。
根據計算,最小的恆星只有大約零點八個太陽的質量,這樣的恆星仍足夠引發核聚變。任何比此更小的“恆星”只能稱為氣體球,不會核聚變強烈發光發熱。
你要很幸運才能觀測到一個質量非常大的恆星,因為它們的壽命十分短暫。質量相當於一百個太陽或者更大的恆星可能在幾百萬年裡死亡,在宇宙尺度上這是很短暫的。
在某個時刻,恆星會達到一個非常巨大的規模、亮度極高,以致於它的輻射會將外層物質衝散,導致無法再繼續增長。這種自然的質量上限稱為“愛丁頓極限”(Eddington Limit),計算結果顯示這一極限約一百五十個太陽的質量。
然而,二0一0年時,柯勞瑟和一個天文學家團隊對另一個更大的星團–R136進行研究。他們發現,其內不止一顆恆星的質量超過一百五十個太陽的質量,其中最引人注目的就是“R136a1”恆星,其質量達到驚人的二百六十個太陽質量,它誕生的時候可能還更重。
R136a1是一顆沃爾夫-拉葉星(WR star),這意味它十分巨大、明亮而且溫度極高,強烈的輻射會不斷逐出最外層的物質。它的溫度達到五萬三千攝氏度,接近太陽的十倍,亮度是太陽的八百七十萬倍。即使目前它還很年輕,只有一百多萬年,但它因快速燃燒已經失去了大約相當於五十個太陽的物質。
當恆星剛開始出現時,只有氫和氦,以及少量的鋰,重元素是不存在的。它們是在恆星內部的核聚變中“鍛造”出來的,經過一代又一代恆星的成長、死亡,形成了我們今天宇宙中發現的所有元素。例如,我們現在美麗的黃金就是這麼出現的,人類要自己製造黃金是極其困難的,若真要製造,花大錢造出來的黃金也只是少數幾個原子而已。
滿天星斗除了極少數太陽系內行星之外,其餘絕大多數是恆星,其巨大與遙遠是我們難以想像的。常有人在尋找外星人,我們只能說可能有,但實在太遙遠,永遠到不了,就算是無線電通訊,來回也往往要數十年以上,這可能是人類永遠未知的領域。
人類若不能互愛,或許再過五千年人類滅亡了,爾後或許再一千年,外星人無線電回電了,但沒有人接收了。因此,人類如何互愛、和平共存,保護好我們唯一的地球,那才是人類文明未來的希望。
至於外星人的語言我們不懂,那也沒關系。你如果打開電視的國際台,世界各國的話我們大部分聽不懂,但總知道他們是在講話吧,至少知道在唱歌。何況,科學家有更聰明的方法,一般人你也會懂。例如圓周率是三點一四一五九…,我的無線電接收機如果接到外太空一長串嗶嗶嗶的聲音,而每聲的時間間隔是三、一、四…等時間間隔一直循環(取六位數好了),那我就知道太空深處那個地方一定有外星文明。
或者說氫原子宇宙中到處都有、很普遍,氫原子光譜當中的萊曼系列,依次爲一二一點六、一0二點六奈米等等,我收到的訊號如果是一二一點六、一零二點六等等不斷循環的時間比率間隔(化為時間),我就知道那個地方一定有外星文明,以上方法科學家都採用過。他們的時間單位和我們的秒等單位不一樣是無所謂的,時間間隔是成比率的。
【專欄】台大物理系克洛爾教授的故事
文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)
我大學是讀高雄師大物理系,大學的時候有次一位學長跟我說:「如果真要念物理,還是要念台大或清華,像台大,他們前幾年還有德國的教授,現在退休了。」我問學長:「你說的德籍教授是短期交換一年,還是長期就在台大?」他說他長期就在台大,「教了幾十年,前幾年才退休。」我一直到上個月才知道,原來他在說克洛爾。
我從小對自然科學很感興趣,源自小二開始,母親便陸續買不少科學書籍給我看,我對那些大自然神奇充滿好奇。國中一年級念物理,我第一次月考成績是全校第一(五百多人),回來跟母親說,母親跟我說:「當年楊振寧、李政道拿到諾貝爾物理學獎,造成極大的轟動,台灣很多一流的學生因此念物理。」
我後來才知道,楊振寧對中國貢獻極大,他把心力都放在中國。克洛爾的名氣雖然沒那麼大,但他是真正使台灣物理奠下基礎的人,所以特別在此寫下他的故事,他對台灣的物理教育極其重要:
沃爾夫岡·克洛爾(德語:Wolfgang Kroll,一九0六年三月二十一日到一九九二年二月二十八日),德國物理學家,生於德國北部的格來斯瓦德(德語:Greifswald)。一九三0年,他取得布雷斯勞大學物理學博士學位,隨後幾年於萊比錫跟隨提出測不準原理的海森堡進行博士後研究。
由於納粹黨掌權,克洛爾於一九三七年離開德國,轉往日本北海道任教,後於一九四一年抵達日屬台灣的台北州,並任教於台北帝國大學預科。戰後,克洛爾受邀轉任國立台灣大學物理學系,升任為副教授再升為教授,是戰後台灣第一位擁有理論物理博士學位的專任教授,亦為台大物理系第一位在國際科學刊物上發表論文的教師。此後,他也受邀至東海大學物理系等地教課。
一九七六年八月,克洛爾自台大物理系退休,並於隔年和許雲基一同成為名譽教授。一九九二年二月二十八日,克洛爾因肺氣腫病逝於台大醫院,享壽八十六歲。
博士後研究期間,他也結識了日後成為氫彈之父的泰勒。一九三0至一九三七年間,克洛爾發表了量子力學、磁化頻譜、熱電效應等領域的相關論文,總共八篇。在納粹取得政權後,克洛爾經常批評時政,雖然他並非猶太人,但由於此舉受當政者所不悅,他因此身陷危險。因此,克洛爾在父親與校方的協助之下,於一九三七年前往日本,他嚮往的迷人東方。
到了北海道之後,克洛爾前往北海道帝國大學任職,並自一九三七年起在該處擔任五年的講師。當時,他與甫自京都帝國大學物理科畢業的朝永振一郎(諾貝爾獎得主)在五年內共同發表了三篇論文,同時也和朝永共同開設量子論課程 。然而,由於北海道帝國大學的薪資並不高,克洛爾也至附近的商校兼任德文教師。 爾後,第二次世界大戰爆發,克洛爾遂離開北海道帝大,轉任東京理化研究所,並在不久後離開日本本土,前往台北帝國大學任教。一九四一年底,克洛爾抵達台灣,任教台北帝國大學預科(後來的台大)。
一九四八年,日本的《學藝雜誌》登出了克洛爾有關電子半徑研究的論文,成為台大物理系教師第一篇在國際科學刊物上發表的論文。一九五0年,克洛爾獨力完成了固體比熱方面的研究,其研究成果論文則在一九五二年刊登於日本京都出版的《理論物理的發展》,並於一九五四年以此升任教授。在這段期間,克洛爾也指導他當時的助教黃振麟,共同從事固體比熱與頻譜方面的研究,發表於該年度的《物理評論》上,成為了台灣本土學者在該刊物的第一篇論文。
此後,台大物理系理論物理課程幾乎是由克洛爾負責教學,其講授課程包含了理論物理學、量子力學、相對論、統計力學、物理數學、電子學等理論課程。在一九七0年代前,克洛爾是全台灣唯一擁有理論物理博士學位的專任教授。然而,由於早期的台大物理系以實驗物理為優先,使得理論物理相對不受重視,使得克洛爾在系上沒有任何研究室,甚至沒有專屬的桌子。
由於克洛爾認為漢語很難學,不懂得台語和中華民國國語,因此他一直使用帶有德語腔調的英語授課。
克洛爾與學生交談時,偏好用日語而非英語。由於早期物理系的學生學過日語,因此與克洛爾有較多的來往,但是到了後期的學生則較少接觸。他終生未娶,但有一個情人,還為他送終。
克洛爾上課總是不苟言笑,對學生很嚴格,為學生評分時,總是取十的整數倍(例如六十分、八十分),從不給諸如五十六分、八十五分之類的成績,類似於日後的等第制。這是因為他認為些微幾分的差距並沒有什麼意義,因此不應該把分數劃分得太細。
最近德國在台協會紀念克洛爾三月二十一日冥誕一百二十週年,克洛爾因反納粹流亡到台灣,一九四八年起在台大物理系任教,他的出色表現為台灣物理學與核子研究打開國際大門。
去年逝世的核子物理學家許雲基為克洛爾學生,他曾在一則訪談中回憶,「克洛爾常獨自在位於新生南路單身宿舍裡從事研究,榻榻米上到處丟滿了計算紙,要把紙張撥開才有地方坐。」
台灣大部分老大學都有物理系,有博士學位的物理教授不少,但有能力在《物理評論》這種世界第一流期刊發表論文的實在屈指可數。我們經常聽到楊振寧的名聲,但包括我自己,直到最近才聽到克洛爾的名字,還是因爲德國在台協會紀念他的冥誕。
因此,希望台灣人民記得對台灣真正有貢獻的人,而不是只有追逐八卦名聲,如「八十二歲楊振寧娶二十八歲的…..」。
【專欄】兩本書籍與昆蟲的故事
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張永仁,這是一個值得記憶的名字,他花了非常多的時間在台灣的深山野林,甚至在金門、滇緬交界的深山裏,花了大量的時間,令人不可思議的大量昆蟲攝影。一九九八年《昆蟲入門》和《昆蟲圖鑑》這兩本書是他首度的出版,想要快速簡便就能觸及台灣常見的四十一類昆蟲,初步理解昆蟲生態習性與行為,這兩本書堪稱獨一無二。
他的學歷是文化大學印刷系,沒有生物學背景,也不是教授學者,卻一路把生態攝影升格爲他的工作、經營事業。就以鍬形蟲來講,他竟然找到台灣在地生長的四十九種鍬形蟲,比日本專家的研究還要多三種,前一陣子出版了《台灣鍬形蟲》,他用兩年時間拚搏出此書。寫就一本昆蟲專業知識書,其實不比做博士論文輕鬆。還有他的《野花入門》前後足足耗費十年,並以顏色檢索。
張永仁說:「在我看來,那是藝術品,而我正在從事藝術創作,也是一種教育。」說起來,那是極度狂熱才能成就的事。為了看遍台灣蝴蝶,他年復一年騎著摩托車全台繞,孤獨但快樂。
他已經收集到了台灣三百多種蝴蝶標本,並從過程當中演變出他的「愛生與殺生」邏輯,值得我們大家參考,老實說,我痛恨有些台灣人愛毛小孩(狗)超過人,我們來看看他的論理:張永仁強調,有時殺生也是必須的,為了表現極致的美,他會把剛羽化的蝴蝶做成標本,拍攝完整無瑕的鱗片,問他「會有奪取生命的罪惡感嗎?」他反問:「你會不會殺蟑螂螞蟻?因為蝴蝶漂亮就不能殺嗎?蝴蝶和蟑螂同一級,有脊椎的鳥又高一級,同level的要放在一個位置上看。」張永仁接著說起他的生命階序觀,「我們必須承認,生命是有高低的。」他說的是真話,而真話總讓某些聽者不舒服。
隨著台灣的過度開發,昆蟲不斷消失,他當然生氣、抱怨,不過他現在已經克服了這種心理障礙,並呼籲:「不要割草割得那麼勤快,不要把環境整理得太乾淨,也不要把野外的植物砍掉再去種一些莫名其妙的花,像非洲鳳仙,只要有草坪綠地,就有昆蟲。」、「現在最讓人頭痛的是水保局,每一條野溪都要整治,小山溝三面光、水泥化,這對生態的影響太巨大。水棲性的螢火蟲無法從水中爬上土坡、挖洞產卵,更別說紅冠水雞、秧雞、彩鷸等涉禽的雛鳥一旦掉進去,沒人去救,就只有等死了。」
其實就我個人經驗,我二0一七年和扶輪社去過俄羅斯海參崴的遠東聯邦大學,他們當年在我到的晚一點有一百多個國家的領袖要來這裏共同開會,所以特別割草,但他們只割校園中心地區,比較外圍的都沒有割,他們教授特別告訴我們說這是爲了保護生態。
在台灣,常常有人把大學的科系分成熱門科系和冷門科系,在國外沒有這種說法,其實,每一個領域都要有人研究。台大今年繁星推薦提供四百一十六個名額,其中昆蟲學系提供三個名額、十人報名,最終無人錄取,三個名額全數列為缺額,由此可知,優秀學生不來讀昆蟲系。昆蟲與人類的關係,自古以來就非常密切,從農業時代的糧食作物經濟,到現代全球生物多樣性與環境永續發展,都和昆蟲脫離不了關係;再加上全世界有百分之八十的動物種類是昆蟲,在野外和都市都可以看到他們的蹤影,因此,昆蟲學的研究不僅非常重要,更是和我們人類的生活息息相關。
你如果讀了昆蟲系,台灣以及全世界還有很多昆蟲都還沒有被發現和命名,或許你發現了新的水母、天牛等等,你可以用你的名字取名該水母、天牛。歷史永遠記得你的英名與功勳。
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