鄧鴻源/對今年諾貝爾物理獎的省思

我們想讓你知道…2020年諾貝爾物理學獎日前揭曉,彭羅斯是理論物理大師,根策爾及吉茲是實驗大師,物理理論可以預測與指導未來物理發現,實驗則可以證實理論預測是否為真,缺一不可。。

▲2020諾貝爾物理學獎。(圖/路透)

●鄧鴻源/台大物理博士、文化大學教授

2020年諾貝爾物理學獎日前揭曉,獎金1000萬瑞典克朗(約3240萬元台幣)有一半頒給英國牛津大學學者彭羅斯(Roger Penrose)。另二位德國學者根策爾(Reinhard Genzel)及美國天文學家吉茲(Andrea Ghez)共享其餘獎金,兩人皆致力於研究黑洞存在的證據,是互相競爭的死對頭。

彭羅斯是理論物理大師,後面兩位是實驗大師,物理理論可以預測與指導未來物理發現,實驗則可以證實理論預測是否為真,缺一不可。

當年愛因斯坦獲得物理學諾貝爾獎是因為光電的研究,而非相對論,因為前者有實驗證實,後者則無。物理的基礎就是建立在實驗是否與理論符合,如果沒有實驗支持,理論只是空中樓閣,如同目前「弦論」。

「弦論」(String theory),是發展中理論物理學的一支,結合量子力學和廣義相對論為萬有理論。弦理論用一段段「能量弦線」作最基本單位以說明宇宙中所有微觀粒子,如電子、夸克或微中子都由這一維的「能量線」所組成;換而言之,弦論主張「弦」以不同的振動模式對應到自然界的各種基本粒子。

這個理論雖然可以統一宇宙四個基本作用力,即強力,弱力,電磁力與重力,完成愛因斯坦臨終未竟之心願,可惜缺乏實驗支持,因為實驗所需要的龐大設備與電力,非目前各國所能負擔,即使是座落在瑞士地下,目前世上最大的「大強子對撞機」(LHC)也做不到。

黑洞是巨大恆星內部核燃料用完之後的所形成的殘骸,由於內部向外的氣壓抵抗不住外面強大重力的壓迫,最後塌縮成一個小點。如果我們太陽能成為一個黑洞,最後可能成為一個彈珠般的大小而已,足見其重力之強大,足以扭曲空間,連光線也會被其彎曲或吞噬。

目前已知我們銀河系有一個是太陽質量數百萬倍的黑洞,讓周圍上千億顆恆星繞著它旋轉,幸好我們太陽離它有三萬光年,不至於被他吞噬,只能繞著它旋轉,轉一圈要兩億五千萬年,相當於恐龍誕生到現代。

▲2020諾貝爾物理學獎得主。(圖/翻攝自@NobelPrize)

1958年,楊振寧與李政道的有關弱作用力的「宇稱不守恆」理論,如果沒有吳健雄的實驗證實,他們兩人也無法獲得諾貝爾獎,可見實驗之重要,但是當年吳健雄未同楊李一起獲獎,是一大遺憾。

1975年,丁肇中因為發現J 粒子,榮獲1976年諾貝爾物理獎,是20世紀頂尖實驗物理學家之一。J 粒子是魅與反魅夸克所組成的介子。他是獨立完成這樣的發現,可能因此與吳健雄不太一樣之故。

要能獲得諾貝爾獎確實很困難,比以前中國古代中狀元還難,可以是有志年輕人的目標之一,因為得獎代表人類文明的一大進步,但是應衡量自己的能力,不要好高騖遠。凡事按部就班,做好小事,將來才能成就大事,愛因斯坦與彭羅斯等諾貝爾獎得主就是如此。

一百多年來,瑞典富豪諾貝爾,因為將其遺產成立諾貝爾基金會,已經獎勵許多科學與文學上有傑出成就者,對於提升人類文明與世界和平有重大貢獻,讓瑞典每年成為世界各國矚目的焦點,諾貝爾的大名也永存人間,其榮耀無以倫比。

遺憾的是,台灣許多富豪通常只想將財產留給其不肖子孫享用,讓他們大肆揮霍,有的還搞得妻妾與子女反目成仇,何苦來哉?為何不效法諾貝爾,成立公益基金會,將財產滋息獎勵科學與文學等有益於文明與和平有貢獻者,會比較有意義?

丁先生曾說,書本的知識固然重要,畢竟都是前人多次驗證後的客觀事實,但是不可死抱課本知識而無自己的想法。教育的目的,應該訓練學生思辨,把知識融會貫通,然後往前探索。

可惜的是,許多台灣學者只會讀死書,不會質疑,尤其是質疑學術權威或政治威權,以致學術研究上總是沒有人有獨創發現,可以獲得諾貝爾獎,對社會上受害者也缺乏同理心,讓許多威權圖騰不斷地霸凌這些受害者與其家屬而視若無睹。

反觀愛因斯坦與沙卡諾夫等著名科學家,不僅勇於挑戰學術權威,也敢挑戰政治威權,不僅學術上有偉大發現,政治上也為世界和平而努力,所以能贏得各國人士的尊敬。

時下許多明星高中生以台大醫學院醫科為第一志願,如果真是自己興趣,或效法史懷哲與馬偕醫生一樣,有志於服務社會人群也罷,問題是否如此?很值得商榷,可能是因為想賺大錢或滿足家人的願望吧?

誠如丁肇中所說,興趣與好奇心是他生命的原動力,「興趣使我不會疲倦,而有好奇心你就不會覺得沉悶」。這是丁先生的成功之道,值得所有年輕人見賢思齊。

古人說,立志當立天下志,求名當求萬世名,諾貝爾與愛因斯坦等人都做到了,台灣沒有人做到嗎?為何還有那麼多富豪自私自利?

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