譜線 」 （ absorption line ） 。 太陽 的 光譜 中 有 數千 個 這樣 的 吸收 譜線 。 這些 是 星球 的 大氣層 中 許多 不同 的 元素 所 導致 的 。 你 已經 知道 ， 原子 是 由 原子核 和 電子 構成 的 。 電子 不能 擁有 任意 的 能量 ； 它們 有 離散 的 能階 ， 但 它們 不能 擁有 位在 這些 能階 之間 的 其他 能量 。 換句話說 ， 它們 的 能量 是 「 量子化 的 」 （ quantized ） ， 這 就 是 量子 力學 （ quantum mechanics ） 這 個 領域 被 如此 命名 的 原因 。 中性 的 氫 有 一 個 電子 ， 如果 它 被 光 轟炸 ， 這 顆 電子 可以 吸收 一 個 光子 的 能量 而 從 一 個 能階 跳到 另 一 個 更 高 的 能階 。 但是 因為 電子 能階 是 量子化 的 ， 所以 這樣 的 事 並 不會 發生 在 任意 能量 的 光子 上 。 只有 能量 恰好 能 讓 那 顆 電子 從 一 個 能階 跳到 另 一 個 能階 的 光子 （ 也 就 是 頻率 與 波長 剛剛 好 的 光子 ） 會 產生 這樣 的 效果 。 這 個 過程 （ 稱為 「 共振 吸收 」 〔 resonance ab sorption 〕 ） 會 沒收 這些 光子 ， 而 讓 連續 光譜 在 那 個 頻率 的 地方 缺 了 一 個 隙縫 ， 這 就 是 我們 所謂 的 吸收 譜線 。 氫原子 可以 在 恆星 光譜 的 可見光 部分 產生 四 條 吸收 譜線 （ 在 我們 已經 確知 的 波長 ， 或 顏色 ） 。 大多數 的 元素 可以 產生 更多 的 譜線 ， 因為 與 氫原子 比起來 ， 它們 所 擁有 的 電子數 更多 。 事實 上 ， 每 個 元素 都 有 它 獨特 的 吸收 譜線 組成 ， 所以 其 光譜 就 像 指紋 一樣 。 我們 在 實驗室 裡 研究 及 測量 這些 元素 時 ， 對 它們 的 光譜 已 知 之 甚 詳 。 因此 ， 仔細 分析 恆星 光譜 的 吸收 譜線 可以 告訴 我們 ， 在 那 顆 星 的 大氣層 裡 有 哪些 元素 存在 。 然而 ， 當 一 顆 恆星 離 我們 遠去 時 ， 所謂 的 都卜勒 位移 會 讓 那 顆 恆星 的 整 個 光譜 （ 包括 吸收 譜線 ） 朝著 光譜 中 的 紅色 部分 移動 （ 稱 之 為 紅 位移 ） 。 相反地 ， 如果 光譜 出現 了 藍 位移 ， 那麼 我們 就 知道 那 顆 星 是 朝著 我們 移動 。 經由 仔細 地 測量 一 顆 恆星 吸收 譜線 波長 的 位移 ， 我們 可以 算出 那 顆 星 相對於 我們 移動 的 速率 。 舉例 來 說 ， 如果 我們 觀察 一 個 雙星 系統 ， 那麼 每 顆 星 在 它 軌道 的 一半 時間 是 朝向 我們 移動 ， 在 另一半 的 時間 則 是 遠離 我們 。 它 的 伴星 則 是 做 完全 相反 的 事 。 如果 兩 顆 星 都 夠 亮 ， 我們 就 會 在 光譜 中 看到 紅 位移 以及 藍位移 。 那 告訴 我們 ， 我們 所 看到 的 是 一 個 雙星 系統 。 但是 吸收 譜線 會 隨著 那 兩 顆 星 的 軌道 運動 而 在 光譜 中 移動 。 舉 個 例子 ， 如果 雙星 系統 的 軌道 運動 週期 是 二十 年 ， 每 條 吸收 譜線 都 會 在 二十 年 間 在 光譜 內 往返 一 次 （ 十 年 紅 位移 及 十 年 藍 位移 ） 。 即使 我們 只 觀察到 吸收 譜線 的 紅 位移 （ 或 只有 藍 位移 ） ， 只要 我們 看到 吸收 譜線 會 在 光譜 裡 前後 移動 ， 我們 仍然 可以 確定 它 是 個 雙星 系統 ； 測量 吸收 譜線 來回 完成 一 趟 旅程 的 時間 ， 就 可以 讓 我們 得知 那 個 雙星 的 繞行 週期 。 什麼 時候 會 發生 這樣 的 事 ？ 當 一 顆 星 非常 昏暗 ， 以至於 在 地球 上 的 我們 無法 以 可見光 的 形式 看見 它 時 。 現在 讓 我們 回到 主題 ， X 射線源 。 歇克洛夫斯基 模型 及 其他 時間 回到 1967年 ， 俄國 物理學家 歇克洛夫斯基 （ Joseph Shklovsky ） 提出 Sco X-1 的 一 個 模型 。 「 根據 它 的 所有 特點 來 判斷 ， 這 個 模型 相當於 一 顆 處於 吸積 （ accretion ） 狀態 的 中子星 … … 這樣 的 吸積 需要 獲得 氣體 ， 而 一 個 相當 自然 且 非常 有 效率 的 方法 就 是 讓 一 股 氣體 流 由 雙星 系統 的 次級 伴星 ， 流向 主要 伴星 ， 而 後者 是 顆 中子星 。 」 我 猜 這些 事情 可能 不會 讓 你 感到 大 受 震撼 。 更何況 它們 是 用 非常 枯燥 的 天文 物理學 語言 所 寫成 的 。 不過 這 就 是 幾乎 任何 領域 的 專家 們 彼此 交談 的 方式 。 我 上課 的 目的 ， 以及 我 寫 這 本 書 的 主要 理由 ， 就 是 把 我 的 物理學家 同行 們 那些 真的 很 不可思議 、 具 突破性 ， 甚至 是 革命性 的 發現 ， 轉換成 一般 有 智慧 及 好奇心 的 平常人 也 能 理解 的 語言 — — 在 專業 科學家 的 世界 與 你 的 世界 之間 搭起 橋梁 。 我們 當中 有 太多 人 只 喜歡 跟 我們 的 同儕 講話 ， 讓 大部分 人 ， 即使 是 那些 有心 了 解 科學 的 人 ， 仍然 非常 不 容易 進入 我們 的 世界 。 那麼 就 讓 我們 考慮 歇克洛夫斯基 的 想法 ， 看看 他 所 提議 的 東西 ： 由 一 顆 中子星 與 一 顆 伴星 所 構成 的 雙星 系統 ， 而 物質 會 從 伴星 流向 中子星 。 那 顆 中子 因此 是 在 「 一 種 吸積 狀態 」 … … 換句話說 ， 它 會 從 那 顆 伴星 （ 施主星 ） 吸積 物質 。 這 真 是 個 荒誕 的 想法 ， 不 是 嗎 ？ 後來 事實 證明 歇克洛夫斯基 是 對 的 。 但是 有趣 的 是 下面 這 個 事實 。 他 當時 只是 在 談 Sco X-1 ， 而 我們 大多數 人 都 沒 把 他 的 想法 太 當 一 回 事 。 但是 ， 理論 經常 就 是 這樣 ， 因為 天文 物理 中 絕大部分 的 理論 都 是 錯 的 （ 我 不 覺得 我 這樣 說 會 冒犯到 任何 從事 理論 物理 研究 的 同行 ） ， 所以 許多 像 我 這樣 做 觀測 天文學 研究 的 人 ， 對 大部分 的 理論 都 不 太 注意 。 結果 ， 吸積 的 中子星 事實 上 是 產生 X 射線 的 最佳 環境 。 那 我們 是 怎麼 知道 歇克洛夫斯基 是 對 的 ？ 天文學家 一直 到 1970年代 初期 才 確定 某些 X 射線源 是 雙星 系統 ， 但 這 並 不 表示 它們 就 是 吸積 的 中子星 。 第一 個 揭露 它 的 祕密 的 是 Cyg X-1 ， 結果 它 是 整 個 X 射線 天文學 中 最 重要 的 幾 個 射線源 之 一 。 它 是 在 1964年 一 次 火箭 探測 任務 中 被 發現 的 ， 它 是 一 個 非常 明亮 而且 非常 強大 的