大爆炸與宇宙的源起

日期:2019年4月24日 下午6:43
大爆炸與宇宙的源起

年幼的時候,香港尚未有今天這麼繁榮,光污染的程度沒有今天那麼嚴重,晚上可以看到可以引起無窮想像的星空。每逢夏天,家裏熱不可耐,家人會在路邊或天台乘涼,我最喜歡在乘涼的時候看天。當時的視力比較好,只要專注一下,就可以看到星後有星,越看越多,可以無限延展下去。年幼無知,我會去想像,這星星是誰放到天上去的呢? 那麼遠那麼多怎麼去放呢?

父親給我的答案是:這些星星是宇宙間本來就有的,不用人放上去的。但我還是弄不明白甚麼是本來就有,本來是否還有本來之前呢? 本來之前又是怎樣的呢? 後來年長後,讀了一些天文科的科普書籍,但講的都是個別星系的故事,沒有接觸到宇宙的源起。直到接觸到大爆炸( Big Bang )理論,才眼前一亮,驚覺宇宙原來是可以是這樣來的。

當時,我雖然覺得這個宇宙模型比之前接觸過的都要完備,但始終有點匪夷所思。這麼多年前(約150億年)發生的事,單憑理論推算就可以當真的嗎? 世間上真的會凝聚那麼多的能量作一次那麼大的爆炸,作為宇宙的重新開始嗎?

後來,有機會接觸到光譜紅移的視察發現後,才知道大爆炸原來確留有證據。所謂光譜紅移,是指科學家在觀察遙遠的星系時所發現的一種現象,顯示宇宙上的星體都在離我們而去。人類肉眼可見的光譜由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫所組成。紫色的光波最短,紅色的光波最長。當一件物體高速地離觀察者而去的時候,光波就會被拉長,觀察者就會覺得物件的顏色偏紅。情況一如火車過站的時候響號,進站前響號聲偏高,離站後響號聲偏低。速度可以令聲譜低移,亦可以令光譜紅移。

天文學家的觀察發現,越遠的星系紅移的程度越高,而且向所有的方向觀察也是一樣。這種現象(所有的物體都在互相離開)只會在一場大爆炸的時候才會出現。科學家因而認為宇宙是由一場大爆炸開始,而這場大爆炸所產生的互相分離的力量至今未完,宇宙尚在高速膨脹。所以大爆炸理論又叫宇宙膨脹論。

天文學家根據星系現時離開的速度推算它花了多少時間才達到這個速度,因而知道宇宙已存在了多久。在大爆炸之前,我們這個宇宙的時間還未開始計。我把它理解為宇宙重新投胎,是宇宙新生命的開始。

科學家又發現,星系之間的距離是同步同速地互相分離。那就必須是它們之間原先零距離,才能在爆炸後距離同步增加。所以宇宙不單在時間上有起點,在空間上也有起點。這個點科學家稱做奇點。爆炸後才出現四維的時間與空間。

時間的簡史由大爆炸開始,宇宙由一個極密(零空間),並聚合了極大能量的奇點開始,然後不斷膨脹,把位能變成勢能,演變出我們今天這樣的大千世界。但當這些聚積的能量耗盡之後,宇宙就會坍縮,變成一個大黑洞,一切向奇點回歸,匯聚到奇點吃不消的時候,就產生另一次大爆炸。歷史又再重演。

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