2019-05-10
李傑信博士贈送張懋中校長其著作《天外天─人類和黑暗宇宙的故事》 李傑信博士贈送張懋中校長其著作《天外天─人類和黑暗宇宙的故事》
美國航太總署資深技術顧問李傑信博士8日蒞校演講,以「宇宙的顫抖:懂些相對論,看清引力波」為題,從牛頓力學談起,深入淺出地暢談愛因斯坦相對論的應用。
 
李傑信博士攻讀完美國洛杉磯加州大學物理學博士、麻省理工學院科技管理碩士後,進入美國加州理工學院噴氣推進實驗室(JPL)從事太空研究,後調任華盛頓美國航太總署總部,負責管理有8位諾貝爾獎得主參與的太空科學飛行實驗任務,去年從NASA總部退休。
 
李傑信博士表示,現代科學理論的兩大基礎為相對論與量子力學。要理解引力波,必須由相對論入手;而講到相對論發展的歷程,就得從17世紀以來的牛頓力學談起。
 
李傑信博士首先簡單解釋牛頓力學與愛因斯坦相對論的差別,可以用牛頓黑白、愛因斯坦彩色;牛頓直線、愛因斯坦立體這樣的相對概念來理解。以打撞球比喻,牛頓用球桿的質心對著球質心打,球路的變化不外乎直線前進;但愛因斯坦的球桿可以瞄準質心的左邊一點、或偏上面一點,打法因此比牛頓更豐富且複雜得多。
 
說起愛因斯坦提出相對論的過程,李傑信博士打趣地分享,一開始愛因斯坦的數學相當差,在班上成績一直不好,甚至被老師明科夫斯基(Hermann Minkowski)說是「懶鬼」。過了幾年,明科夫斯基到愛因斯坦班上想收學生做研究,沒想到其他同學都拿著好成績畢業了,只剩下愛因斯坦一人,誤打誤撞成了老師的研究生;而明科夫斯基關於張量分析的研究啟發了愛因斯坦,完善了愛氏場方程(Einstein’s field equations, EFE)的立論基礎。
 
廣義相對論的數學內涵包括張量數學、黎曼流形幾何、引力為四維時空(spacetime)局部幾何曲度等觀念。李傑信博士笑說再講下去就太過複雜了,但只要掌握這幾個核心觀念,將更能理解愛因斯坦研究10餘年的成果。
 
「時間和空間單獨存在的日子已成歷史,今後他們只能結合(union)在一起出現。」李傑信博士引用明科夫斯基的話點出相對論的精髓,並提醒未來的科學發展將離不開相對論。
 
身為科普作家,李傑信博士相信用深入淺出的觀念以及小故事引導,能讓更多人了解相對論、引力波這些複雜的理論,因此在2015年人類第一次實際量測到引力波時便著手撰寫《宇宙的顫抖:談愛因斯坦的相對論和引力波》一書。李傑信博士對科學普及的熱忱,可見一斑!

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