漏电开关老是跳闸:探索宇宙起源物理的新使命

来源:百度文库 编辑:偶看新闻 时间:2024/04/28 20:55:08
分析物种演化数学物理帮了大忙   外星生命研究是目前物理最重要研究
100多年前,物理與生命科學各行其道,如今兩個領域已緊密結合;生命科學研究需要大量物理知識與計算,宇宙演化及外星生命研究,也要援引生命科學基礎,兩個領域在新世紀將共同激發更多科學的火花。 100多年前,物理与生命科学各行其道,如今两个领域已紧密结合;生命科学研究需要大量物理知识与计算,宇宙演化及外星生命研究,也要援引生命科学基础,两个领域在新世纪将共同激发更多科学的火花。 

李弘谦说,19世纪中叶前,世界上只有宗教观,没有科学观,哲学就是唯一的科学;达尔文25岁时搭船到新大陆,研究5年后发现,有些鸟与旧大陆的鸟形态极为类似,但又不太一样,开始怀疑原本相同的物种,在不同环境中会衍生出另一物种,但因达尔文是虔诚的天主教徒,深信生命是上帝创造的,所以拖了20年才发表论文。

当时达尔文认为,所有物种是由一个或一小群共同祖先,经由「天择」慢慢演化而来;虽然达尔文也在书里详述社会上不同的意见,但仍引发社会极大争议,直到今日,仍有许多人反对达尔文的观点。

生命演化受制于物理定律

在1926年首创量子力学的薛定格,在1944年写下「生命是什么?」一书,大胆预言数码化的遗传机制;英国科学家华生与克立克在1953年,依据1张X光照片,连夜做出DNA模型,不仅开启生命科学研究,还获得诺贝尔奖,后人更依据两人研究,逐步确认DNA就是数码化遗传机制,证实了薛定格的假设。

李弘谦表示,早期生命科学与物理领域,几乎没有重叠之处,但现今生科研究也需搜集大量数据资料,用数学物理方法分析,并用理论与模型反覆验证同一批数据,亦即生命的起源与演化,也受制于物理定律,且愈早期的生命愈简单,也愈容易用基本物理原理加以探索。

李弘谦还说,每个物种各有独特的基因图谱,人类基因图谱在21世纪初完成测序,并证实是在23对染色体上,每个人的演化历史和生长蓝图,就写在每个人的基因图谱上;人类基因图谱是由4大碱基组合成数亿个字母的巨大资料,若未结合物理分析,不可能完成测序。

每个物种从胚胎到成年,都会把演化过程重走一遍;李弘谦说,最有趣的现象是,不同物种的胚胎,像鱼、龟、猪、鸡、牛、兔、人等,在最早期时长得极为相近,后来却会分别长成完全不同模样,显示每个物种的基因图谱里,有极为不同的演化痕迹。

相對論讓生科與物理結合 相对论让生科与物理结合

李弘谦认为,在达尔文1859年发表「物种演化」前,生命只是哲学问题,并非科学问题,达尔文首度将生命起源问题带进科学范畴,但仅限于地球上的生命;人类直到爱因斯坦于1905年发表狭义相对论后,才开始思考宇宙起源与演化问题,生命科学与物理也才逐渐结合,并不断出现爆发性的发展。

李弘谦进一步指出,在20世纪前,宇宙被认为是静态的,没有人想到宇宙也有起源与演化过程,直到爱因斯坦发表狭义相对论,赋予宇宙是动态的观点后,科学界才陆续提出宇宙动态观理论,像勒梅特1927年的「大霹雳假设」、哈伯1929年的「宇宙在膨胀」及1960年代陆续发表的宇宙温度、脉冲星、类星体、黑洞等,都说明了宇宙在演化。

李弘谦说,物理学是不受时空限制的科学,宇宙间最大的物件—宇宙本身、宇宙间最小物质—蛋白质,都是物理的研究对象,两者尺度相差了10的35次方;宇宙中最古老的事件,即137亿年前的宇宙大霹雳及存活时间仅十亿亿万之一秒的基本粒子,也都是物理研究范畴,显示物理的研究对象无所不包。

而目前物理最重要的研究,就是宇宙的起源与演化及寻找外星生命,李弘谦说,若没有生命科学的基础,即使发现外星生命,也无法进一步证实,所以在新世纪的科学发展中,生命科学与物理必须更紧密结合,才能开创出更多令人惊异的科学成就。

 


中央大学物理系教授李弘谦高中时就是运动健将,还曾是台北市中学运动会100公尺低栏亚军,至今他还维持每天晨跑习惯,即使年过六旬,说话仍中气十足。
李弘谦的幼年,不断在逃难中度过。 出生香港的他,因日本侵华占领香港,跟着父母逃到中国大陆贵阳、重庆等地,后来因父亲李直夫担任军事代表团副团长,被派到印度加尔各答,全家人又跟到印度,直到对日抗战结束后,才回到重庆。

不久后,又因父亲工作关系,李弘谦和家人搬到新加坡,才过1年又搬回苏州,没想到国共战争,国民政府军节节败退,东北失守,李弘谦全家人又搬到香港,直到台湾定居,才开始有安定的念书环境。

李弘谦说,他原本就很喜欢自然科学,加上杨振宁、李政道获得诺贝尔物理学奖,让他决定投身物理,师大附中毕业后,也顺利考上台大物理系;但他笑说,大学时因个性自负,觉得教授教得不好,跷课自己念,现在回想起来很后悔,「因为只靠自己念,真的很辛苦,也少了与教授、同学的互动,如果当年多认识些同学,现在应该会比较有成就」。

李弘谦自认个性好动,高中、大学均是学校田径代表队,他开玩笑说,可能是受到小时候四处逃难影响,让他练出好脚力;他还参加过全国第一个青年管弦乐团,担任第二小提琴,现今国际音乐大师李泰祥,是该团第一小提琴首席。

李弘谦还精通滑雪、风帆、美式足球等运动,15年前在加拿大工作时,有次一个人跑去滑雪,不慎摔进已结了一层薄冰的河中,爬不上来、也潜不下去,幸亏有艘气垫艇听到他在喊救,急时将他救起,否则他不是冻死就是淹死了。

李弘谦说,以前的他很自负、得失心很重,因为那次从鬼门关前捡回一命的经历,让他体会到人生无常,凡事也不需太计较,他也常常劝学生,只要用心念书、做实验、参加社团多学些东西,不要太在意成绩,过自己的人生才重要。