令人生畏的宇宙

大爆炸理論瑕瑜互見

奇跡日日有。每天早上，太陽核心的溫度高達數百萬度。氫在高溫下轉變為氦。X射線和伽馬射線以令人難以置信的強力，從太陽的核心向著表層散射開去。假如太陽是能穿透的，這些射線幾秒鐘內就能透射到太陽的表面。然而，這些射線卻給太陽的「絕緣體」——一個個排列精密的原子——折射了，漸漸失去能量。日復一日，月復一月過去。數千年後，從太陽表面散射開來的致死輻射，竟化為柔和的金光灑下——非但不再危害生命，反而使大地沐浴在和煦的陽光裡。

奇跡也夜夜有。越過廣闊無涯的銀河，密密麻麻的恆星向我們眨眼。這些恆星色彩斑斕、大小不一、溫度迥異、密度參差。有些恆星碩大無朋，如果有一顆碰巧落在太陽和地球之間，我們的行星就會陷入這顆巨星的表層裡。其他恆星有小如白矮星——比地球還要小，卻像太陽一樣重。有些恆星靜悄悄地存在億萬年。其他的正在醞釀超新星，超新星的爆炸會把原來的巨星鏟除；一剎那間，整個銀河會照得通亮。

上古的人講論宇宙，形容為海獸、戰神、龍、海龜、大象、蓮花、夢神。到了所謂「理性時代」，微積分和牛頓定律的新興「魔術」取代了眾神的地位。現在，我們的時代已把遠古的詩歌傳說忘得一乾二淨。論到創世，今天生活在原子時代的兒童有自己的概念，不是古代的海獸，不是牛頓的「太陽系模型」，而是20世紀權勢的象徵——原子彈。他們心目中的「創造者」就是『一場爆炸』。他們把宇宙火球稱為大爆炸。

大爆炸有理論

論到創世，今天的流行看法是，宇宙在大約150億到200億年前並不存在，太空也不存在。既沒有時間，也沒有物質，只有一點極其密集的小點，這小點後來發生爆炸，變成今天的宇宙。爆炸的結果只是瞬息間的事，剛剛誕生的宇宙迅速膨脹擴張，速度遠比光速快得多，在不及最初的萬分之一秒就形成了。

大爆炸發生的最初幾分鐘，核聚變在全宇宙發生，結果形成目前星際的氫、氦，以及至少部分的鋰的濃度。過了30萬年左右，這個宇宙火球的溫度降到稍低於太陽表面的溫度，讓電子可以固定地繞著原子核運轉，放出光子或發出光度。今天，原先的火焰已經大大冷卻，不過熱力仍然可以按宇宙中的微波頻率來測量，這種熱力叫作宇宙背景輻射，溫度相當於開氏溫標2.7度。a事實上，1964-65年間發現的宇宙背景輻射，令科學家大多相信，大爆炸的理論是有點根據的。這個理論聲稱可以解釋宇宙為什麼看來向各方膨脹，連遙遠的星系也彷彿從我們飛馳而去，又彼此高速遠離一樣。

大爆炸論既然能夠解釋許多事情，為什麼會受到質疑呢？原因是，有很多事情是大爆炸論無法解釋的。舉個例：古代天文學家托勒密主張，太陽和其他行星以大圓周（稱為均輪）繞著地球運轉，同時也以小圓周（稱為本輪）運轉。這個地心宇宙體系看來解釋了各行星的運動。隨後多個世紀，每逢天文學家新觀察到一些現象，托勒密派宇宙學家總在這個體系上『輪上加輪』，好「解釋」天文學家新觀察到的現象。可是，這絕不意味著這個地心宇宙學說確鑿不移。歸根究柢，這個學說需要澄清的地方不勝枚舉，而其他學說，例如哥白尼的日心體系（主張地球繞日運轉），卻顯淺易明地把事情解釋得更清楚。難怪今天找不到一個托勒密派天文學家！

弗雷德·霍伊爾教授把今天主張大爆炸論的人比做托勒密派的宇宙學家。主張大爆炸論的人設法使人相信這個理論，就好像托勒密派宇宙學家面對新觀察到的現象時，竭力確立他們的謬論一樣。霍伊爾教授在《宇宙蘊含智慧》寫道：「研究家設法掩飾大爆炸論矛盾的地方，方法是令這個學說更趨複雜煩瑣。」霍伊爾指出，托勒密派不斷在地心宇宙體系上附加無益的本輪，只是自圓其說，目的是挽救托勒密的學說。然後霍伊爾繼續說：「既然這樣，我敢說，目前大爆炸論快要完蛋了。正如上文提過，一個學說一旦跟連串事實發現有所抵觸，經驗表明，這個學說結果很少能夠確立起來。」——第186頁。

《新科學家》雜誌在1990年12月22/29日刊表達類似的意見，說：「測試托勒密學說的方法可以廣泛地應用在……大爆炸論的宇宙模型上。」雜誌接著提出一個問題：「我們怎樣才能在粒子物理學和宇宙學方面真正有進展呢？……我們必須正視一些我們向來重視的假說，忠實地衡量一下那些純屬猜測的見解。」新觀察到的現象源源不絕。

大爆炸論有疑義

大爆炸論所面對的主要挑戰，是觀察家用校正了視力的哈勃太空望遠鏡，去測量地球跟其他星系的距離。新觀察到的現象令理論家大感詫異！

天文學家溫迪·弗里曼和幾位同工最近利用哈勃太空望遠鏡，測量地球跟處女座星系的距離。弗里曼測量所得的結果透露，宇宙正迅速膨脹，因此比他們以往所想的，宇宙其實年輕得多。事實上，《科學美國人》雜誌去年六月報導，這個新觀察到的現象「顯示，宇宙不過存在了八十億年左右」。八十億年聽來好像很久，其實只是時下天文學家估計宇宙存在年日的一半長度罷了。這個新觀察到的現象引起了一個難題，正如報導繼續指出，「其他新觀察到的現象顯示，有些恆星已經存在了至少140億年」。如果弗里曼所提供的數字準確，那麼，大爆炸發生以前，這些年老的恆星早已存在了！

另一個與大爆炸論有關的難題是，有越來越多證據支持宇宙中的「氣泡」。這些「氣泡」的大小是一億光年左右，「氣泡」外有星系，內是真空。在哈佛·史密森天體物理學中心，瑪格麗特·蓋勒、約翰·許勞和他們的同事新觀察到有一個星系像萬里長城一樣。從北半球上空觀看，這個星系的直徑延伸5億光年左右。有一批天文學家，人稱為『七武士』的，新觀察到宇宙中有另一個星系聚合物，他們把這個聚合物稱為『大引力場』，從南半球上空觀看，這個聚合物位於長蛇座和人馬座附近。天文學家馬克·波斯特曼和托德·勞爾相信，在獵戶座以外必然有更大的引力場，要不然，成千上萬的星系，包括我們的銀河，絕不會朝著獵戶座以外流去，恍如木筏在「太空河流」上飄流一樣。

這些星系和引力都是無定向的。可是，據宇宙學家說，大爆炸遺下的背景輻射顯示，大爆炸的氣浪相當穩定。既然這樣，穩定的開始怎麼會形成後來複雜的巨大結構呢？《科學美國人》承認：「最新觀察到長城般的星系和引力場確是令人大惑不解。在宇宙存在的150億年間，怎麼能夠有這許多結構形成。」弗里曼和其他人企圖把宇宙存在的時間縮短，徒令這個難題更加惡化罷了。

「欠缺了一些基本原理」

蓋勒繪製成千上萬星團的圖表，這些星團有一簇簇的，有糾結在一起的，也有像氣泡似的。這些星團的三維圖表使科學家對宇宙的概念煥然一新。瑪格麗特·蓋勒把她的疑惑顯露無遺。單是引力本身看來已經無法解釋她的『長城』結構。她承認說：「即使我們想盡辦法去理解這個結構，我認為我們總欠缺了一些基本原理。」

蓋勒進一步表達心裡的疑慮說：「我們顯然無法從大爆炸了解到宇宙的巨大結構。」根據目前的天體圖去了解宇宙的結構簡直異想天開——情形彷彿按照美國羅得島的地圖去繪畫世界地圖一樣。蓋勒補充說：「終有一天，我們可能發現自己因為用錯方法而理解錯誤，那時，我們可能奇怪為什麼自己沒有早想起來。」

現在至為重要的問題是：究竟什麼促成大爆炸？最有權威回答這個問題的是安德烈·林德，他是提倡大爆炸學說膨脹論的先驅，這個理論廣受大眾接納。林德坦白承認，大爆炸學說並不能解答這個基本問題。他說：「更基本的問題是：究竟有沒有大爆炸發生。人可能會問，大爆炸發生以前怎樣？當時太空既不存在，也沒有時間，那麼，物質怎麼能夠無中生有？……揭開這個宇宙起源之謎，解釋這個起初密集小點的始末——一切從哪裡來？從什麼時候開始？——仍然是現代宇宙學要克服的頑敵。」

《發現》雜誌最近登載的一篇文章指出，「合理的宇宙學家不會認定大爆炸論是最終的結論。」

現在，我們就到戶外看看，欣賞星光熠熠的夜空，揣摩一下繁星密布的奧祕。

［腳注］

［第5頁的附欄］

光年——量度宇宙的碼尺

宇宙浩瀚，如果要加以量度的話，以公里計算，就彷彿拿千分尺來量度英國倫敦和日本東京之間的距離。但有一個較方便的量度單位——光年，這是指光在一年所走的距離，相當於9萬4600億公里。在宇宙中，光行走的速度最快，只需1.3秒就能抵達月球，大約8分鐘就能到達太陽。光年真的不可思議！