傅雲欽如是說: 陳丕燊教授講的天文笑話弄錯星座了

◎ 傅雲欽 2017.06.18

▲ 陳丕燊演講影片的片頭畫面

我剛剛在網路上聽台灣大學物理系的教授陳丕燊去年4月29日的一場科普演講，題目是《黑洞信息悖論 ── 當「相對」撞上「量子」》。他講的主題是霍京（Stephen Hawking，1942－）級的天文物理專業，我是門外漢，聽不太懂，不敢置喙。但他在演講前講了一個有關天空星座的幽默故事。懂得一些天空星座的我，不但聽得懂，而且知道他把星座講錯了。

陳丕燊的幽默故事是這樣，有一位天文學家，住南部。他的女兒獨自到台北上大學，住在宿舍。有一天，這位以前對天文興趣缺缺的女兒在電話中跟這位爸爸說：「我現在懂得怎麼認天上的星座了。我昨天晚上和一個男同學到郊外散步。我們看到了北斗七星，也看了獵戶座。」這位爸爸回答說：「我昨天晚上睡覺前也看到北斗七星。獵戶座要到凌晨一點才會從東方升起，我沒看到。你昨晚幾點才回宿舍？那位男同學是誰？」台下現場聽眾聽了哈哈大笑。

在晚上，天空的星球由東向西運行。在北半球觀察者，除非他在北極附近，否則他看到的夜空，北極星附近的星球不會沉入地平線，其他大部分的星球都是東升西落。陳丕燊在幽默故事中提到北斗七星，在台北看，會不會沉入地平線呢？台北的緯度約在北緯25度。因此，赤緯度數與北極星的（90度）相差少於25度的星球，在台北的天空，不會沉入地平線。北斗七星的赤緯度數距離天球北極超過25度。因此，在台北看到的北斗七星，不是一直在地平線上，會東升西落。不過，北斗七星因為緯度高，在地軸傾斜、赤經的經線因而朝天球北極「翹高」的清況下，會比同樣赤經時分秒的星球早一點升起，晚一點沉落。

赤經的「時分秒數」（相當於度數）是以春分點為起點，由西向東增加，一圈360度，共分24時。兩個星球之間，哪個先從東方升起，從它們的赤經時分秒數就可以看出來。兩者在赤經上相差的時分秒數就是他們升起相差的時間。例如位在赤經6時的星球先升起，位在赤經12時的星球後升起。兩者差6小時。

陳丕燊在幽默故事中提到的獵戶座在赤經6時附近，也就是在夏至點附近，北斗七星則在赤經12時附近，也就是秋分點附近。夏至點的星球會比秋分點的早6個小時升起。但如上所述，北斗七星會比同樣赤經時分秒的星球早一點升起，因此獵戶座只會比北斗七星提早約3個小時升起。天球是圓的，要說北斗星先升起，獵戶座會慢21個小時升起也可以，但那就不是在同一天晚上的事情了。如講同一天晚上，那就要一定是獵戶座比北斗七星提早約3個小時升起。

陳丕燊說，入夜後，北斗七星先升起，獵戶座到凌晨1點才升起，顯然是弄反了。先升起的應該是獵戶座才對。故事中在凌晨1點升起的應該是北斗七星。

附帶說明者，星球如果在太陽旁邊，白天太陽刺眼，看不到，晚上太陽西沉，星球也跟著西沉，也看不到。因此，晚上看到的星球都是在赤經上與太陽有差距的星球。差距越大，在晚上能看到的時間越久。赤經差距到達最大，即赤經12時（相當於180度）的時候，太陽西沉，該星球就從東方升起。第二天太陽從東方升起，它才西沉。也就是整個晚上都能看到。赤經差距不是最大的時候，不能整晚看到。星球不是太陽西沉時，它已高掛在天空，不到天亮就西沉了，就是太陽西沉後一段時間它才升起，天亮後消失於天空。

例如，在夏至（6月22日左右）時，太陽在夏至點上，在夏至點附近的星球，如獵戶座，晚上就整晚都看不到。在冬至點附近的星球，如織女星，整晚都可以看到。在秋分點附近的星球，如北斗星、大角星（牧夫座）、角宿一（室女座），日落時已高掛在天空，天沒亮就西沉了。在春分附近的星球，如飛馬座的正方形四顆星、北落師門（南魚座）、水委一（波江座），半夜才升起，天亮後消失於天空。

再者，陳丕燊的幽默故事中那個女孩在一個晚上看到獵戶座和北斗七星，那麼她是處在一年中什麼季節呢？那時一定不是夏至（6月22日左右）前後，因那時看不到在夏至點附近的獵戶座。那時也一定也不是在秋分（9月22日左右）前後，因那時看不到在秋分點附近的北斗七星。甚至那時也不能是夏至與秋分之間，因太陽在夏至點與秋分點之間，獵戶座與北斗七星就被太陽隔開了。夏至與秋分之間，獵戶座天亮之前才從東方升起。還沒過中天就天亮。天亮後消失在天空。北斗七星則要等到同一天傍晚太陽西沉才出現在西天，但不久之後也西沉。

因此，同一晚看到獵戶座和北斗七星的那個女孩所處的季節應該是在秋分（9月22日左右）之後，第二年的夏至（6月22日左右）之前。能不能估算是哪一天呢？由故事中那個爸爸說北斗七星（陳丕燊誤說成獵戶座）從東方升起的時間是凌晨1點，可推知是在秋分之後一個月左右，也就是10月22日左右。獵戶座升起的時間早3個小時，即前一天的晚上10點左右。

以下是電腦模擬星空軟體模擬今年10月21日到22日台北看到的星球周日運動的快轉影片。

下圖是模擬獵戶座和北斗七星在2017年10月22日凌晨1點的位置：

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參考資料

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黑洞信息悖論 ── 當「相對」撞上「量子」│2016 春季展望科普演講

主講人：陳丕燊主任 (國立台灣大學梁次震中心)

日期：2016/4/29

1974年霍金發現如果把量子力學考慮在內，黑洞便會輻射出粒子。這就是著名的霍金蒸發效應。那麼隨著黑洞蒸發之後，原本伴隨掉進黑洞的物質的信息究竟哪裡去了？鑒於我們對量子力學的理解，信息必須要守恆，而黑洞霍金蒸發卻似乎違反了這個物理學上最重要的「戒規」。這就是所謂的「信息遺失悖論」。在廿世紀兩大最具歷史性的物理學革命之間，到底是相對論出了毛病，還是量子力學？讓我們在這個講座介紹種種不同的解套嘗試，包括「火牆」、「黑洞殘骸」等等。可以確定的是，它的最終答案，將會把相對論和量子力學進一步統一起來，把人類對物理世界的瞭解提到一個更高的層次。