臺灣的暖雲人工增雨
國立臺灣大學大氣科學系研究助理黃家傑

臺灣的水資源主要是地表水和地下水，兩者都源自雲中的降水。雖然臺灣年平均降水量位處世界前列，但由於降水系統所出現的地點、時間，以及所帶來的降水量，都有很大的年際變化；加上近年來人口增長、工農業用水需求不斷增加、水資源的浪費和污染、水土保護工作施行不力等因素，令人均可用水量減少。為了舒緩水資源匱乏的窘境，人工增雨被視為是可行有效且經濟的緩解方法之一。 Continue reading →

人造雨？人工增雨？人工種雲？
國立臺灣大學大氣科學系研究助理黃家傑

每當旱季來臨而水庫水位降至警戒線，水資源不敷民生和工農業的應用時，相信不少人都會在新聞報導中聽到政府要實施人造雨紓緩旱災的消息。除了「人造雨」這個字眼外，或者有人會聽過「人工增雨」或「人工種雲」等名詞，到底它們的差異在哪裡？ Continue reading →

重力波：宇宙真的曾經暴脹─郭兆林教授2014/4/1學術演講側寫
國立臺灣大學應用物理研究所 劉伊修撰文/國立臺灣大學物理學系 王名儒教授責任編輯

每當仰望星空，你是否曾經思考過這些星星的後面是甚麼？這黑暗的背景是無底的還是有限的呢？

宇宙學家正在找尋答案。

西元1929年天文學家哈伯對星系做光譜攝影時，推論遙遠的星系皆離我們遠去，而且遠離的速度大致與地球的距離成正比，稱之為哈伯定律。這個現象可由一接近等速膨脹的宇宙來解釋，如果依此推論，那麼以前遙遠的星系和我們是非常近的而且溫度比現在更高，這就有點類似高溫的氣體膨脹其溫度會下降一樣的道理。

宇宙背景輻射就是早期的宇宙的餘熱所發出的電磁波。1965年，天文學家彭齊亞斯和威爾遜(Arno Penzias and Robert Wilson) 從自製天線接收到的無線電訊號中發現無法消除的雜訊，後來 證實就是宇宙背景輻射。

宇宙大霹靂理論認為時間、空間、能量、物質有一個起始，是一個無限密、無限熱、無限小的狀態，稱它為奇異點(singularity)，之後宇宙就開始膨脹，它推測宇宙年齡約137億年。而光的速度乘上宇宙年齡就是我們可以看到的最遠的地方。因為再遠一點的東西發出的光線，宇宙年齡還不夠讓他們到達我們的望遠鏡。這條界線稱為視界地平線(visible horizon)。但是更遠的地方有物質嗎？答案是有的。二相對地球反方向且接近地球視界地平線的星體必互相看不到對方，同理可知在我們的視界地平線外必仍有東西存在。由於從地球上觀測到的宇宙背景輻射，在全天的分佈上十分均勻，讓我們相信視界外及視界內的物體都應該是從同一點產生的。這不禁使人懷疑，為何有些東西會跑出視界地平線呢？

暴脹理論(inflation)能提出這個問題的一種解釋。暴脹理論(跟大霹靂理論不完全一樣)相信宇宙開始後的約10的負34次方秒時發生了一個超光速的膨脹，這暴脹期間宇宙從一個原子大小變到一個星系的大小。這次暴脹理論也把很多物質推出視界地平線外。聽到超光速或許會覺得不可思議，但是2014年三月底，有一個團隊宣布他們觀測到跟暴脹有關的重力波。

2014年4月1日下午兩點，筆者到臺大物理系凝態館聽演講，座位已經爆滿，連走道都擠得滿滿的，大家都是來聽史丹佛大學物理教授郭兆林的演講。筆者坐在攝影機的後面看著錄影人員準備就緒。一開始主持人介紹郭教授畢業於臺大物理系以及其他的經歷。

這是ㄧ場學術性的演講，現場有許多外籍人士。郭教授用英語先簡單地用幾張投影片介紹宇宙背景輻射、暴脹論、和重力波，並且解釋為什麼重力波在宇宙背景輻射屏幕上所照成的印記能證實暴脹論。宇宙學家相信只有暴脹能加強宇宙早期的重力波，如果宇宙的早期的重力波能被驗證，這一定可增強人們對暴脹論的信念。 Continue reading →

2014春季展望【宇宙大探索─從光明到黑暗！】系列演講

今年國際上充滿了「天文、太空、宇宙」的氛圍，因此2014年春季的系列「宇宙大探索—從光明到黑暗！」各場邀請演講將環繞這個主軸，發展出八個方向的演講：這一系列將從彗星探索開始，到行星形成、恆星黑洞、星系形成和活躍星系核、宇宙微中子、暗物質，直到暗能量和宇宙本來面貌！

春季系列所邀請的展望講座，分別來自中央研究院天文與天文物理研究所、清華大學物理系、臺灣大學物理系與天文所，梁次震宇宙學與粒子天文物理學研究中心（LeCosPA）等科研教育機構，受邀的講座將從各人的專業領域，提供聽講民眾天文宇宙的科學知識和邏輯思考。我們相信，今年的春季展望系列又將會是一季收穫豐富的科學饗宴！

時　間：
2014/04/11 ~ 2014/06/13
每週五晚間7:00 ~ 9:00（6:30 開放依序入場）

地　點：
臺灣大學應用力學研究所一樓國際會議廳

主持人：

孫維新　
臺灣大學物理系暨天文物理研究所教授／國立自然科學博物館館長

陳丕燊
臺灣大學天文物理研究所教授 Continue reading →

[活動] 臺灣科學家郭兆林【世紀大發現 大霹靂的回音】科普演講

時間：103年4月2日(三) 下午 2:20-3:30
地點：臺大物理暨凝態館204室國際會議廳、1樓大教室開放連線現場實況
主辦：國立臺灣大學
講題：大霹靂的回音
講者：史丹佛大學郭兆林教授

1994年及1996年在臺大物理系獲得學士與碩士學位，2003年在加州大學柏克萊分校獲得物理博士學位，目前任職史丹佛大學的郭兆林教授預定103年4月2日（三）14：20於臺大物理暨凝態館 204 室國際會議廳舉辦一場科普演講。

郭兆林教授自2008年起任職於史丹佛大學物理系及SLAC，和本校物理系暨天文物理所的吳俊輝教授在宇宙學研究上有長期的合作關係，預定於今年四月至六月間至本校擔任吳教授的訪問學者。

今年美東時間3月17日中午，BICEP2研究團隊在美國哈佛-史密松尼恩天文物理中心召開記者會，宣布偵測到來自宇宙暴脹（Cosmic Inflation）的直接證據。郭兆林教授以及該計畫的其它領導人在記者會上展示了史上第一個由重力波所遺留下來的影像，被喻為大霹靂之初所留下來的震波。該項重大發現同時也對近代物理的兩大領域量子力學及廣義相對論，提供了彼此相互關聯的強力證據。
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科學家發現決定性證據 支持長期受爭議的宇宙膨脹理論
國立臺灣大學科學教育發展中心鄭文撰文/國立臺灣大學科學教育發展中心責任編輯

宇宙的生成，生命的誕生，向來是科學、哲學，甚至是宗教學上讓人探究的議題。數百年來，在科學界中，多有天文物理理論輩出，然而卻始終因缺乏足夠的科學證據，沒有一個單一理論能完全排除其右。而在臺北時間3月18日凌晨時分，美國麻州哈佛史密森天體物理研究中心的團隊，發表震驚世人的研究成果，他們表示由BICEP2天文望遠鏡長期在南極觀測的結果，強烈地支持「宇宙膨脹理論 (cosmic inflation theory)」，其證據不僅充分，並解決了一些長期使天文物理學家困惑的謎團。

十公尺長的BICEP天文望遠鏡觀測到「重力波」，為支持宇宙膨脹理論的最有力的證據
(Photo: Keith Vanderlinde, National Science Foundation)

50年前，當時的科學家曾宣布他們發現了所謂「宇宙膨脹理論」的證據，那就是「宇宙微波背景輻射 (the cosmic microwave background)」，即宇宙在經過大霹靂 (Big Bang) 的冷卻後所產生的能量，也是當代宇宙天文學所有理論背景的依據。哈佛史密森天體物理中心 (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) 的研究團隊，在長期觀照「宇宙微波背景輻射」的能量波後，在其溫度和物質分布中發現了彎曲的形狀，確認所謂「重力波 (gravitational waves)」的影響和存在，由於在愛因斯坦的理論裡，證明「重力波」是宇宙膨脹的一種特徵，因此這個發現，可以說是科學家在長年的尋覓中找到了有力的證據來支持「宇宙膨脹理論」。 Continue reading →

大爆炸紀念日：六個宇宙大爆炸的迷思
高瞻計畫特約編譯葉承効/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

編譯來源：Big bang birthday: Six mysteries of a cosmic bombshell

西元1964年，兩位來自美國新澤西州貝爾實驗室的工程師，試圖架設一個更好的天線，結果卻意外揭開了宇宙的起源。阿諾‧彭齊亞斯（Arno Penzias）和羅伯‧威爾森（Robert Wilson）所接收到的無線電嘶嘶聲，為第一次證實宇宙微波背景輻射（CMB）的信號。這個遺留輻射（relic glow）源於大爆炸，並散布在整個宇宙。

這個發現證實了大爆炸理論，也是現今對宇宙起源的最佳解釋。彭齊亞斯和威爾森也因這項發現而獲得了諾貝爾獎。在五十年後的今天，宇宙微波背景輻射已經幫助我們了解宇宙的年齡、形狀和組成，以及相關的發展細節。但幾乎與每一個新發現一樣，隨宇宙微波背景輻射而來的是更加令人傷腦筋的新問題。

以下是由大爆炸研究引發，且始終沒有解答的最大謎團中的其中6個：

1.為什麼早期的宇宙如此平穩？

起初，宇宙微波背景輻射的天體圖看起來穩定得令人難以置信。在大爆炸後，物質應該四處飛散，並形成不規則的團塊。但是宇宙微波背景輻射顯示宇宙仍呈現極度均勻的狀態。

1980年代，科學家提出了我們現在稱為「宇宙暴脹」（inflation）的概念：宇宙在大爆炸後很短的時間內，呈指數函數型式的快速成長。

近來，宇宙微波背景輻射的天體圖也證明了部分相關的預測。即使理論是正確的，我們仍不能詳細了解宇宙暴脹的起源、何時開始的以及它為何停止。＝任職於麻薩諸塞州劍橋市哈佛－史密松天體物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）的阿維．勒布（Avi Loeb）表示，宇宙暴脹引發了稱為「重力波」（gravitational waves）的時空波動，而這些波的特徵將會出現在未來的高解析度宇宙微波背景輻射的天體圖。

2.在大爆炸之前，宇宙有任何東西嗎？

宇宙暴脹抹滅了各種在迅速膨脹前的蛛絲馬跡，所以我們無法藉由仰望天空來回答這個問題。此外，宇宙起源的高溫與高密度，也使我們無法用古典方程式來描述那時宇宙的擴張及演化。 Continue reading →

火星的新發現
國立臺灣大學科學教育發展中心鄭文編譯

編譯來源：NASA Mars Orbiters See Clues to Possible Water Flows

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/UA/JHU-APL

對於火星上是否有水或其他生命的存在，是科學界長久以來所研究的熱門議題。根據美國太空總署(NASA)在2014年2月10日的報導，十年來服役於探測火星的太空偵測船機會號傳回美國太空總署的最新資料顯示，火星上有水存在的假設，似乎已經證據確鑿。

從美國太空總署所關公佈的衛星照片中顯示 (見附圖)，每當氣溫上升時，有類似手指狀的黑體從火星地面的斜坡上移動下來。此外，新的線索也包括含鐵礦物在斜坡上的季節性移動，和火星地表溫度變化等，儘管有其它解釋的可能，證據在在顯示含有鐵礦物質的鹽水能抗冷凍，如硫酸鐵等。 Continue reading →