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2021-11-19 04:30:00
日報

從宇宙紅移到大爆炸

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昨文談到,我們身處的宇宙,是在一次大爆炸中誕生的。有讀者問,這是甚麼意思,想我解釋一下。

大爆炸理論是當今最普為接受的有關宇宙起源的理論。在這個理論出現之前,人們普遍認為,宇宙在空間上是可以無限延展,在時間上也可以無限延展,而在宇宙裏存在的物質亦是多到無窮無盡。在我讀書的時候,老師都是這樣告訴我們的;只是我覺得有點難以想像,之前之前還有之前,一路之前下去,難道沒有一個始點嗎?這似乎與我自己人生中的經歷很不一樣,所以心中好像仍存在疑問,渴望可以找到更好的解釋。

直到上世紀七十年代初,我才在一些自然雜誌上接觸到有關宇宙光譜紅移的現象,知道宇宙是在不斷膨脹,因為離我們愈遠的星球,會以一個更快的速度離我們而去,這種情況只會在一場大爆炸中出現。

在說大爆炸之前,有需要先解釋一下何謂光譜紅移的問題。肉眼可見到的光,有七種顏色——紅、橙、黃、綠、青、藍、紫,其中紅色的光波最長,紫色的光波最短。當我們在觀察一個物件的時候,如果這個物件以極高的速度離我們而去的時候,從這個物件發射或反射回來的光波就會被拉長,它的光譜就會向紅色的一端偏移得多一些。

普通人沒有機會接觸過移動得這麼快的觀察對象,很難有具體的感受;我們可以改用音波來作比喻:火車若需要高速通過車站時,通常會鳴笛示警(舊式的做法多如是,近年已少見),在火車靠近車站前,火車發出的笛聲會較高尖,正通過車站時,笛聲會恢復正常;到離開車站時,就會變得更沉啞。這顯示,聲波亦會因發射聲波的物件的移動速度而變得更短或更長。

從遠處星體的光譜普遍紅移現象,科學家斷定,這些星體都在離我們而去。科學家覺得奇怪的是,無論我們從哪一個方向去觀察,星體的光譜都在紅移,這顯示移動並非朝著同一個方向,而是各自之間的距離都在增加,一如烘焙提子包時,因麵糰膨脹,裏面的提子之間的距離會同時增加。

科學家認為,這種高速的膨脹是源自一次大爆炸,這次爆炸發生在138億年前左右。在爆炸之前,一切都聚集在一個奇點,沒有時間,沒有空間。在大爆炸後,一切才有一個開始,霍金寫《時間的簡史》,就是以大爆炸理論為基礎的。大爆炸後,宇宙的灰塵撒播到周圍都有,然後透過萬有引力,電磁力與核場力的作用,形成宇宙中不同的星系。其中一個星系是銀河系,在銀河系的獵戶座有一顆恆星,就是我們的太陽。太陽系有八顆行星,其中地球的位置適中,質量恰當,環境可以孕育高等生物,於是才有人類的出現。人類有形而上的思維能力,遂對宏觀的宇宙漸有認識。

從宇宙紅移到大爆炸

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