宇宙學界大衝突

專題報導 06/01/2007


德國馬克斯普朗克天文物理研究所主任懷特,五月份在物理學進展報告中作出宣告,認為目前當紅的粒子天體物理的暗物質研究,不但非關緊要,還會傷害傳統天文學的研究活力,因而在宇宙學界引起巨大的辯論。

基本教條主義者在威脅天文學,而天文學則要反擊;不過這回說的並不是篤信宗教的基本教義主義者,確信他們已了解宇宙創造的真相。相反的,這是因為缺乏宇宙的基本真相,才逼著這些「基本教條主義者的物理學家」去打這場聖戰,他們相信天文學家可以提供他們需要的真理,願意以揚棄傳統、榮譽與文化來得到這種真理,但糟糕的是,有些天文學家對這樣的威脅並不領情。

總的來說,這是德國馬克斯普朗克天文物理研究所主任懷特(Simon White)的吶喊,他已在五月份的物理學進展報告中作了告白,也已將之張貼在大眾化的電子預印本文獻庫(http://arxiv.org/abs/0704.2291)中。

懷特警告他的天文學同僚,「對於外來系統的價值不加鑑別就接納,將使天文學家面臨破壞現有基礎成就的危機。」他的論文在天文學系造成轟動,也在多個部落格引起熱烈辯論。

懷特表明天文學家避開研究領域中真正美麗的穹蒼異象,而僅投入測量的研究領域。粒子物理學家以其吸引力及財力,誘騙天文學家去研究基本定數的常量,來滿足宇宙學和高能物理的公式,懷特指摘去研究似乎能將宇宙扯開神秘力量的暗能量的計畫。只為了測量出一個比率,就會從天文學吸走數以億計的經費。

懷特對《自然》雜誌說,許多天文學家都戰戰兢兢。「我只想說,嘿,對自然世界還可以有不同的想法,就像想出粒子與相互作用力一樣的有趣。」

懷特的文章立即獲得同事的回應,麻省理工學院的雪赫特(Paul Schechter)說,「我認為很棒。」文章最近也在他自己單位中的期刊部門激起辯論,很多人都站在懷特這一邊。

美國加州理工學院的天文物理學家史特德(Charles Steidel)同意這個看法,他表示,第一個反應是這其中有很多是事實,他說:「這裡面多少帶著『我的問題比你的更基本』的心態。」

懷特的文章在歐洲獲得的支持比美國還強烈,德國波茨坦氣候影響研究中心的天文物理學家福奧伊爾納(Georg Feulner)說,許多歐洲國家平穩、非政治性的經費結構,使歐洲人比較不會跟著流行跑,英國杜倫大學天文物理學家富蘭克(Carlos Frenk)表示,美國實在太強大了,歐洲人擔心會被牽著鼻子走,他說:「美國不是哈薩克,而是天文學龍頭。」

其他天文學家則認為懷特誇大了物理學家在這個領域的角色,同時也高估了他們的貢獻,美國馬里蘭州巴爾提摩太空望遠鏡科學研究所主任芒騰(Matt Mountain)說,在美國,暗能量是對天文學最大的加持力量,「我認為懷特完全弄錯了。」

美國史丹福大學Kavli粒子天體物理和宇宙學研究所主任布蘭德(Roger Blandford)說,物理學家沒有陰謀對天文學家不利,他說:「我看粒子物理可不是在追尋暗物質暗計畫的黑暗力量。」

「暗能量對天文學加持的力量無出其右。」──芒騰

近年基本物理無可否認地愈來愈涉入天文學。日益增多的糾結,部份是由於這兩個領域中理論學家在不同問題上的整合,另外的因素是物理學家使用其傳統工具加速器,想要超越「標準模型」理論,可能碰到了困難。

最近天文學與物理學的這個交會的計畫,如懷特所描繪的是走得太遠了。美國的聯合暗能量計畫(JDEM,由太空總署與能源部共同支持),最近正在為三種不同太空望遠鏡的設計而競爭,望遠鏡是用來觀察數千個遠處的超級新星。其目的並不是為了壯觀的恆星爆炸魅力,它的目的僅僅是蒐集星球距離與速度資料,以之作為預估暗能量「狀態方程」的一種方法,所得的比率將是宇宙論計算的重要參數。

蟲洞大餐

天文學家製造望遠鏡與人造衛星傳統上是為了研究星體,探究個人的想法。相反的,新的任務比較像粒子物理實驗:一個大型研究團隊專門是為了去確定早已知曉的理論,這種方法會排斥傳統天文物理學家。

史特德同意:印證理論只是天文物理學家工作的一部份,「天文物理學家之所以會使人感興趣,那就是它經常令人驚訝。」他說:「我認為如果有研究都被指定去回答『大問題』,那麼也會傷害這樣的發現。」

雪赫特表示,暗能量雖在基本上很有趣,但仍是隱晦的概念,也不太會對大部份天文學家都愛研究的銀河星系造成影響。他說:「關於暗能量,該知道的我們已經都知道了。」

但是芒騰反駁這樣的觀點,認為圍繞著暗能量的問題,是這個領域中最重要的問題,也為天文學贏得好評。此外,他說考量聯合暗能量計畫的經費,只是已給天文學家的多目標大型望遠鏡經費的一小部分,而計畫所蒐集到的資料,對整個天文學領域都很有幫助。

「傳統天文學家所做的事將會停止。」──懷特

最後,芒騰說,懷特的焦慮自來自天文學家對過去美好日子的懷舊之情,而沒有未考慮到未來。「這是一種浪漫情境,一個人孤獨地伴著望遠鏡或靠一張紙,仍能在這個領域中造成突破。」但這已不是新時代的做法,他提出警告說:「單打獨鬥會失敗,因為有些問題非常難對付。唯一問題是:我們是真失去了偉大的科學?還是只失去了過去曾經有過的科學樂趣?」

懷特則堅持他的信仰,他認為老做法有保存的需要,「你需要讓研的目標充滿生氣以吸引最好的年輕人。」他說:「否則傳統天文學家所做的事將會停止。」

【知識通訊評論月刊五十六期】2007.06.01

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