2015國際光年 探索生命能量源頭

文／林琦峰（台北市立天文科學教育館 副研究員 ）

        繼2005國際物理年、2009國際天文年及2011國際化學年之後，為了紀念各種光科學的發現與應用，聯合國教科文組織將2015年訂為國際光年（International Year of Light 2015，IYL 2015）。
        2015年對「光」來說是個特別的一年，1000年前阿拉伯自然科學家伊本．海賽木著作的《光學寶典》問世；200年前法國工程師菲涅耳透過各式透鏡開始研究光的波動性質，並發表重要論文；150年前英國物理學家麥克斯威爾提出光電磁傳播論；110年前現代物理學之父愛因斯坦提出光電效應理論，後來因而獲得諾貝爾獎的肯定，並於100年前提出的的廣義相對論，更是影響宇宙學發展的要素；50年前彭齊亞斯及威爾遜發現宇宙微波背景輻射，讓現代天文學家可以推論宇宙之初時大爆炸的狀況。
        光在自然環境中扮演了重要的角色，日常生活中充滿了光，陽光更是各種生命能量的源頭，但陽光到底是什麼呢？太陽是銀河系兩千億顆恆星之一，是太陽系中唯一會自行發光的天體。太陽因內部的核融合反應釋出大量的能量，從內部傳到表面，最後以光與熱的形式輻射至整個太陽系，包含1億5千萬公里外的地球。
        太陽光成了地球上生物賴以生存的重要條件之一，而太陽的熱是讓地球表面維持15℃舒適平均溫度的主要關鍵。太陽光的廣義定義就是太陽輻射，也就是太陽不斷以電磁波發放出來的能量。其電磁波涵蓋了很寬的波長範圍，除了眼睛看的見的可見光以外，還有紅外線、紫外線等。隨著科學家解開對光科學有更多的了解及應用，人們對太陽面貌有了更新的認識。
        美國與歐洲聯合觀測太陽的計畫中，利用太陽動力學觀測衛星(SDO)、太陽地球關係觀測衛星(STEREO）及太陽與太陽風層觀測衛星（SOHO）針對太陽進行多波段觀測，清楚的呈現出2012年8月31日太陽表面的狀況。對地球來說太陽光是最新鮮、最年輕的了，而宇宙微波背景輻射則是宇宙中最古老的光！宇宙微波背景輻射約在137億年前誕生時，當時宇宙只是一個充滿能量、高溫且高壓的點。
        在宇宙誕生後十的負三十五次方秒，在很短的時間內開始急速膨脹，這個時期稱為「暴漲時期」。在暴漲停止之後，宇宙裡充滿速度接近光速的基本粒子，在這種溫度很高的粒子湯中，光子會被強烈地吸收，所以最早期的宇宙是很不透明的，隨著宇宙以大霹靂膨脹能量轉變成物質，幾分鐘後溫度降低到十的九次方度左右，組成氘和氦的原子核。
        隨著宇宙的絕熱膨脹，溫度逐漸冷卻下來，碰撞也漸漸變少，大霹靂30萬年後，溫度降到3000K，自由電子與質子形成中性的氫原子。與電漿狀態相比，原子對電磁輻射的影響相對地變得較低，物質對輻射的吸收能力急遽下降，宇宙逐漸變成「透明」的。此刻光較能脫離原子捕獲而能在宇宙空間中相對自由的傳播，輻射的殘跡就形成了今天的宇宙微波背景輻射，隨著太空觀測科技的進步，針對宇宙微波背景輻射的觀測也有更細膩，也讓我們有機會看見宇宙中最古老的光。
(http://www.merit-times.com.tw/NewsPage.aspx?Unid=387678)