作为一门非正式的专业课程,NASA宇航物理学研讨会由十几个报告组成。每星期一个报告,45分钟的演讲,10到15分钟的提问和讨论,主讲人都是邀请而来的重量极专业人士。
韩一迈是今天的主讲人。简单介绍了自己后,他的第一张透明片是全频电磁波谱。
“早在麦克斯韦提出他的著名方程组之前,人们已经知道光速是每秒30万千米。在提出电磁波假说后,麦克斯韦推导出了电磁波的速度,竟然也是每秒30万千米。物理学中的巧合是不存在的。因此,麦克斯韦大胆推论:光,也是一种电磁波。”
研讨会场慢慢安静下来。
“天妒英才。很不幸麦克斯韦先生30多岁就去世了。他去世9年后,赫兹博士在他著名的实验里第一次证实了电磁波的存在,那是1888年。
“后面的故事几乎就是近代物理学历史。到今天为止,人类已经发现了不同频率的电磁波,按光子的频率由低向高来看,无线电波,微波,红外线,可见光,紫外线,X射线和伽马射线。因为光子能量正比于频率,所以无线电波光子的能量最低,而伽马射线能量最高。”
后排的一位女士举起了手。韩一迈示意她可以提问。
“您是否确定X射线光子能量一定比伽马射线低?”她似笑非笑地说。
“非常好的问题。”韩一迈微笑道,“我刚才所说的,是天体物理学的说法。不同的学科说法可能稍有不同。所以我猜您不是天体物理背景。您有可能是粒子物理,或者医学物理背景。我猜的对吗?”
“正确。我学的是医学物理。”
“好极了。我必须坦白说,您的问题非常好。伽马射线最低能量是0.5百万电子伏,而医学加速器可以轻松地把电子加速到6百万电子伏,甚至更高。这些高能电子在打靶中损失了所有的动能,这个过程就是轫致辐射,结果就是大量的高能X射线产生。轫致辐射能谱是连续的,所以这个过程中产生的X射线也有一个能谱,能量最高的X射线光子,与打靶前的高能电子的动能相同。”
“这正是我想说的。”
“非常感谢您的严谨。所以,严格地说,X射线与伽马射线在能量上有重叠。区别X射线和伽马射线的唯一标准,是射线怎么产生的。如果是通过粒子湮灭或者原子核辐射产生,就是伽马射线,否则就是X射线。一个4百万电子伏的X射线光子,与一个4百万电子伏的伽马射线光子有区别吗?答案是:完全没有。在物理上,这样的两个光子是全同的,无法分辨。”
这样的小插曲在报告中时常会有。无论什么问题,韩一迈倒也都接得住。他拧开了瓶装水的盖子,喝了一口,继续他的演讲。
“人类的肉眼只对可见光敏感。而可见光在整个电磁波频谱中非常窄,甚至可以说,微不足道。比如我们今天的礼堂里就充满了各种辐射,无线电波,微波,远红外,红外,甚至紫外线,我们对这些辐射毫无感知。所以,我们现在现在所看到的世界,并不是世界的全部。
“如果一件复杂的事情,我们只了解一部分真相,其余绝大部分真相我们一无所知。那我们只是盲人摸象,那根本不是真相。同样的,我们所看到的世界,因为缺少了绝大部分的信息,其实是一个虚假的影像。而真实的世界,可能完全不同。
“举个例子,”韩一迈顿了顿,“假如这个礼堂里现在有很多无形生物,游离在我们身边,我们也感觉不到。”