心怀宇宙天地宽分享 http://blog.sciencenet.cn/u/陈学雷 国家天文台研究员,从事宇宙学研究

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静夜遐思: Zwicky与形态学方法

已有 4940 次阅读 2009-8-8 09:48 |个人分类:读史偶得|系统分类:人物纪事|关键词:Zwicky,,形态学方法| Zwicky, 形态学方法

普林斯顿的高等研究院(Institute for Advanced Study)是个安静的地方。即使是白天,也只偶有人和车经过,晚上则只听到阵阵虫鸣,草地上萤火虫一闪一闪,几只鹿悠然地走过,这让人有一种放松的、宁静的感觉。其实也不仅是IAS, 整个普林斯顿小镇那些精巧、古香古色的建筑、绿茵茵的草坪和参天的大树都给人一种这样的感觉。

我被分配的访问者办公室BH-142的书架上摆着一堆古董天文书,差不多都是我出生以前出版的,主要是些星表,厚厚的大本,一行接一行的数据。有一本书很薄,是Zwicky的《形态天文学》(Morphological Astronomy),此书久闻其名,没想到在这里见到了。

Zwicky (1898-1974)是瑞士人,但其父是位大使,因此生于保加利亚,后来到美国,被密立根招到加州理工学院。他在天体物理上有许多非常重要的发现,比如与巴德(Walter Baade)合作推动了施密特望远镜的应用(施密特望远镜是一位德国的光学技师施密特发明的,这种望远镜的视场大而且在整个视场内象差都很小,特别适合于巡天),确立了超新星的存在,提出超新星是宇宙线的来源。据说他迄今为止还是发现超新星最多的个人(120颗)。与朗道各自独立地提出了中子星的概念,提出了星系团可以产生可观测的引力透镜效应。Zwicky 最重大的发现,尽管这在他生前并未引起重视,可能是他最早发现暗物质的存在。他也提出了一些未必正确但也引人思考的学说,比如他设想星系的红移也许不是来自宇宙的膨胀而是由于某种未知的原因导致光子在传播中损失能量,即所谓疲劳光子学说。他在喷气发动机和火箭的发展中起了很重要的作用,有几十项关于喷气发动机的专利。他还制造了人工流星:在苏联发射第一颗人造卫星后不久(在苏联发射卫星前他也尝试过但没有成功),他把一颗炸弹放在一枚火箭上,当火箭达到最高点时,引爆炸弹,产生了一些流星。按照估算,有些碎片应该获得了足够速度脱离了地球引力进入了太阳系。不过,Zwicky与同事们的关系不佳,与巴德后来也闹翻了。无论如何,尽管在大众当中并不特别有名,Zwicky的确是位极有创意的科学家,他的很多奇思妙想直到今天也让人惊叹,比如把小行星搬回地球以开采上面的矿产,比如改造太阳系行星的轨道,比如如何让太阳系作为一个大宇宙飞船整体迁移到银河系的其它地方等等。他把自己的这许多奇妙的想法归功于他的所谓形态学方法(morhphological method),尽管他当年的同事们对之似乎并不以为然。这让我有点好奇,想知道这个所谓形态学方法究竟是怎么回事。不过,这本书在市面上见不到,Amazon上列出的旧书里只有一本,售价250美元。我把在办公室发现的这本书给一位来找我聊天的朋友Neal看,他当年在Zwicky曾经任教的加州理工读本科,后来还在IAS做过博士后,但也从未见过此书而颇感惊奇。所以碰到这本书也算一种奇遇吧。

翻了翻他这本书,其中的天文内容今天看绝大部分都过时了,不过也并不难懂。 大致说来,所谓形态学方法是种系统地研究问题的各种可能性从而找出创造性解决方案的办法,首先列出问题的各种因素,列出它们可能取的不同值,然后再考虑它们的不同组合,这会启发我们想到一些平时不容易想到的可能性。Zwicky在瑞士创立了一个形态方法学会以推广运用这一方法。据说,这一方法被用于解决各种不同的政策分析问题,比如怎样修建和维护瑞士的防空洞,运输放射性材料过程中存在的各种风险,甚至中国南海领土争端未来的发展趋势等等 (见http://www.swemorph.com/ma.html 的介绍)。Zwicky的形态学方法当年被他的大部分同事当成是一种疯狂的痴迷(gone nuts),不过他的中子星和暗物质理论也曾同样不被重视。也许,形态学方法还是有些参考价值的。

但是,如何挑选出那些真正的因素而不遗漏呢?如何从一些因素中不常见的组合想出新的实现方案呢?所谓形态学方法也许能帮助我们拓展思维,但真正的天才恐怕是难以用系统的方法造出来的。

  Zwicky


  形态学方法一书

书中关于星系团的讨论
书中关于星系团分布的讨论


书中关于暗物质的讨论

读书荐书
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