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 。
: R5 D8 w6 C5 ^5 a6 K7 P7 [# Z1 \* e1 N' N. f4 i5 A
宇 宙 的 誕 生
* q M }) n; ^2 j% ?! D( d6 L! ?: W2 I( \" |1 r+ E6 @
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 。
# R& t# ?' _8 y5 J1 F& s: K4 i
q2 Z0 w1 U; `$ F, L2 M宇 宙 大 爆 炸
- r. r6 D; L* b1 p- i+ ^, @# k' s! U/ d# \
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 ：
# h5 w6 T- x. \8 _3 y- }
$ w+ R# X( R' n0 l0 N# E1. 當 時 間 為 0 時 開 始 產 生 大 爆 炸 。
( ~, ]3 y3 ~( Q% R! ]! j" t% _! G1 l# s2 C5 A, _& b! G0 ]
2. 當 時 間 為 4 秒 時 ， 開 始 產 生 質 子 、 中 子 、 電 子 。
4 S$ F" p6 ]& \+ E1 [( E; o2 F
& G1 ~4 L' U) `: z3. 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 。
; w* f% j1 R$ L& R/ p1 L
% e) T, N* Q# J. U) f% T$ ?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 。
% ]9 H8 D. S$ z ] b$ \& a2 O7 T2 g& R5 ~- w& Y7 \. u( I
5. 當 時 間 為 109 年 時 ， 星 系 形 成 。
% {$ H" @6 e+ A- o& b% i8 W- K4 {- j" l
3 _$ o+ Y7 ~# _ I# N1 m2 Z& ?5 l
大 爆 炸 膨 脹 之 後 漸 漸 冷 卻 ， 形 成 星 系
# w4 K# ? p+ e/ p* I P' h3 Y
宇 宙 的 結 果
( E6 Y# S$ W9 F8 A& `& D
( s# j# g3 ]& V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 。
- ?- f: v6 x- N& u, o) H( K% a3 M2 b( u
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 。
( ?0 g- J/ @" i0 {7 B
; c. z& R9 l9 Y: s L$ E$ ^
: F: |- v! M* s( F/ M& B圖 中 的 白 點 就 是 超 新 星 爆 炸
) s$ W) H! X) i; I) \' p% g
* Q1 ]/ _# J0 o! r/ f: @. Y附 註
) B M% `1 {0 o7 G7 Y ?+ B7 c! A
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 。
6 a/ n: W {3 L( t
: _3 i' Q& N6 e& m/ O
二 、 宇 宙 並 不 是 真 空 ， 沒 有 粒 子
8 s) B, Z! ^* ~/ i" S' G
- d4 \1 J, T$ ~; K5 u; D9 q3 |
