宇 宙 中 有 上 千 億 的 星 系 ， 平 均 每 一 星 系 亦 約 有 上 千 億 的 恆 星 及 各 類 天 體 。 相 對 的 ， 天 文 學 家 也 有 較 多 的 「 樣 品 」 ， 可 以 拼 湊 出 有 關 恆 星 與 星 系 的 完 整 理 論 。 但 是 以 我 們 現 在 的 所 知 ， 要 建 構 一 個 合 理 的 宇 宙 論 並 不 容 易 ， 現 在 的 宇 宙 論 最 為 大 家 接 受 的 ─ 大 爆 炸 學 說 ， 仍 然 有 ?多 尚 未 解 決 的 難 題 。 天 文 學 家 提 出 膨 脹 理 論 ， 解 釋 了 部 份 宇 宙 論 標 準 模 型 的 困 難 ， 但 終 極 的 宇 宙 論 仍 然 在 建 構 之 中 。
1 s5 {9 K# J; ?: o0 }' s1 Y/ ]& f- x2 y+ J# A5 X! z
宇 宙 的 誕 生
& S8 q4 L' ?( Y
# ^* p% b% t0 N; S3 `9 S; U
根 據 哈 伯 定 律 宇 宙 各 星 系 正 相 互 遠 離 ， 相 距 愈 遠 的 星 系 ， 相 互 遠 離 的 速 度 愈 大 。 而 由 這 個 現 象 ， 人 們 很 自 然 的 推 測 ， 如 時 間 倒 轉 ， 多 久 之 前 ， 所 有 的 星 系 曾 聚 集 在 一 起 ？ 假 設 膨 脹 的 速 度 一 直 沒 有 改 變 ， 那 到 底 現 宇 宙 是 在 多 久 前 誕 生 的 呢 ？ 根 據 現 存 的 計 算 ， 我 們 的 宇 宙 大 約 誕 生 於 一 百 五 十 億 年 前 。
! V5 k# t' m$ ^
. C3 ]6 v$ l# [$ M1 g& ?宇 宙 大 爆 炸
8 d' \4 K* O ]! C& _
4 K" M/ N4 q4 O% i$ a; B7 b
假 設 宇 宙 是 在 約 150 至 200 億 年 前 ， 從 一 個 高 溫 高 密 度 的 狀 態 ， 開 始 爆 炸 ， 膨 脹 之 後 漸 漸 冷 卻 ， 形 成 星 系 。 膨 脹 是 發 生 在 每 一 處 。 宇 宙 論 標 準 模 型 所 描 繪 出 的 宇 宙 的 歷 史 如 下 ：
N0 E$ ]6 u3 B4 H* y( _5 w
. y% J# v3 C$ q, C. T6 w
1. 當 時 間 為 0 時 開 始 產 生 大 爆 炸 。
7 B1 d/ `& P: Q, l4 {; T
3 k/ l. Z7 u+ B7 |) m2. 當 時 間 為 4 秒 時 ， 開 始 產 生 質 子 、 中 子 、 電 子 。
) U1 i2 {+ [! \( F1 ?$ v+ ]# f* ?; N9 V
3. 當 時 間 為 3 分 時 ， 開 始 形 成 原 子 核 ， 其 中 氫 (H) 約 佔 75% ， 氦 (He) 約 佔 5% 。 此 時 氣 體 是 游 離 的 ， 自 由 電 子 與 光 散 射 ， 光 無 法 跑 遠 就 被 散 射 掉 ， 宇 宙 到 處 充 滿 輻 射 。 大 爆 炸 至 此 時 期 之 前 ， 合 稱 為 輻 射 主 控 時 代 。
+ {3 r. o! f7 H* V+ N' l/ j8 s1 J G7 q" V; [+ r) q
4. 當 時 間 為 106 年 時 ， 溫 度 約 為 3000 K ， 自 由 電 子 與 氫 、 氦 原 核 結 合 成 為 氫 原 子 與 氦 原 子 。 此 時 氣 體 是 中 性 的 ， 使 得 光 子 可 以 在 宇 宙 中 自 由 行 走 ， 亦 即 宇 宙 變 透 明 了 ， 從 此 進 入 物 質 主 控 時 代 。
6 ^2 I$ A) a! p1 Q9 G! I! r
. W9 G2 z, b8 h( ~5. 當 時 間 為 109 年 時 ， 星 系 形 成 。
6 C, d; I& E+ \' A) f4 C
7 S9 e6 a& x. M6 C8 `5 d
大 爆 炸 膨 脹 之 後 漸 漸 冷 卻 ， 形 成 星 系
7 _9 O' _: Z2 m) i6 N& K3 T ?2 H5 `% U
宇 宙 的 結 果
) L" v8 U5 ~0 X1 d# m- x8 D# j4 x6 N. S: Z
根 據 最 近 的 報 告 指 出 宇 宙 會 無 限 地 擴 大 ， 而 測 試 方 法 是 用 天 文 望 遠 鏡 收 集 約 五 十 個 由 幾 百 億 光 年 以 外 超 新 星 爆 炸 所 發 出 的 光 (見 附 註 一) ， 再 由 它 們 的 距 離 算 出 宇 宙 由 出 現 到 現 在 的 膨 脹 速 度 ， 結 果 發 現 宇 宙 的 膨 脹 速 度 有 加 快 而 沒 有 減 慢 ， 將 來 宇 宙 只 會 越 來 越 大 ， 但 理 論 上 質 量 和 引 力 成 正 比 ， 而 宇 宙 中 有 很 多 高 質 量 的 物 質 ， 所 以 引 力 應 該 會 和 擴 大 的 力 互 相 抵 消 ， 但 宇 宙 中 有 一 些 不 明 的 粒 子 (見 附 註 二) 和 這 些 引 力 抵 消 ， 最 後 便 沒 有 引 力 和 擴 大 的 力 互 相 抵 消 ， 結 果 宇 宙 便 無 限 地 擴 大 。
1 `' D0 y0 `$ a. ?
0 T' s# y* g2 w) q/ f當 幾 百 億 年 後 你 在 晚 上 向 天 空 看 ， 你 會 發 覺 夜 空 上 沒 有 星 星 ， 漆 黑 一 片 ， 到 宇 宙 最 後 一 個 恆 星 都 燃 燒 完 後 ， 宇 宙 就 像 一 間 房 的 燈 泡 熄 了 一 樣 ， 是 死 寂 。
. A" {" ^# J* m! \7 D) _5 e& ^+ O
* r( o" X9 j( O
8 k: @6 m( m, n5 |$ Z2 D, L, k7 J
圖 中 的 白 點 就 是 超 新 星 爆 炸
2 c7 c3 O1 R2 E2 _* } M3 ]) x+ `1 g
附 註
. ]0 J* B/ |5 ]! H1 n* s2 H E
' z# r" r7 @8 C一 、 超 新 星 爆 炸 所 發 出 的 光 在 宇 宙 每 一 個 角 落 都 可 看 到 ， 而 在 超 新 星 爆 炸 所 處 的 銀 河 系 看 它 更 是 十 分 明 亮 。
9 [$ v3 N$ u( m( S- ^3 I" K* F0 y
二 、 宇 宙 並 不 是 真 空 ， 沒 有 粒 子
/ e4 S) \7 O3 O# N$ D0 w9 i. s7 K% x
% q x$ g$ d' M& v6 V
