國立成功大學  研究發展處
BANYAN
第十二卷 第八期 - 2010年二月十二日
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評論
DENNIS OVERBYE
物理學的樂趣不在於結果,而在於追尋的過程
 
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物理學的樂趣不在於結果,而在於追尋的過程
本文已於2009年12月29日刊登於美國紐約時報科學版
成功大學感謝 Dennis Overbye 先生准許本校榕園研發快訊刊登及翻譯本篇文章
近有人問我日內瓦郊區的大型強子對撞器(Large Hadron Collider)有什麼用。建造期長達 15 年,花了 100 億元,這機器將於明年初開始運轉,讓質子碰撞,以造出宇宙初始「大霹靂」(the Big Bang)時的情況。當然,那些量子場理論家們還正在發明更多新的粒子和抽象的對稱性,但對其他人而言,這種追尋的意義何在?

被問到這個問題,我閃躲不及,只好展開滔滔雄辯。先從粒子物理學衍生的諸種附加利益說起,除了形成活躍堅強的學術研究社群,還有網際網路,最早是由歐洲核子研究組織(CERN)、也是目前這個新的對撞器的建造機構的物理學家發明來使內部溝通更加方便的工具,再談到如磁振造影(M.R.I.)和正電子發射計算機斷層掃描(PET scans)等許多現代醫學顯影技術。

這些測試聽起來好像對人體無害,甚至讓人覺得神奇:它們以非侵入性而且幾乎是無痛的方式探索人體內部組織,但使用這些技術聽起來好像是和來自晨昏魅影界域的力量打交道。當內人Nancy去年秋天因為身體的突發狀況而接受「單光子發射計算機斷面成像」(Spect)的掃描檢驗時,注射了放射性示蹤(radioactive tracer),因此有幾天她必須自己睡,還不能抱我們的女兒。

「PET scan」中的 「P」代表的是「正電子」(positron);正電子和帶負電荷、活潑又喜歡和別種粒子結合的電子(electron)相對;而電子就是所謂的反物質,總之是科幻奇想中的玩意兒。

不曉得有沒有人問過預言反物質存在的英國物理學家狄拉克(Paul Dirac)反物質有什麼用。有人說因為過度使用掃描儀器,使得醫療系統破產。的確,當我看到 Nancy 掃描檢查的帳單時,幾乎快暈厥過去,但當我知道自付額極低時,真想點香檳慶祝。

但是,人類建造這些可消耗供應一個小都市電力的機器讓質子碰撞,再現大霹靂火光,可絕不是為了要建造更有用的醫療器材。年輕的科學家投注精華歲月在如同紐約公寓建築大小的偵測器內的地下洞穴裡焊接和抽拉管線,以捕捉和記錄這神聖的火光,也不是為了讓醫療人員作更有效的診斷。

他們想知道人類所從何來,我也想知道。在我家的一個抽屜裡,藏有以前我兄弟學校作業所繪的族譜,可追溯到好幾百年前我們在挪威的祖先,但這還不是我追尋的終點。在大霹靂時發生的情況,在歐洲核子研究組織的人造質子火光裡,在那一霎那中,不管再現了何種定律,都是造出所有的銀河系、行星和人類的定律。原子如何能造出種種物質存在仍是個未解的謎團,但這是值得崇敬的奧秘。地球的生命圈是我們所知的自然定律最複雜的呈現。



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