永不回頭的宇宙膨脹(2003/02/17)
宇宙是如何誕生的?它最後終極的結局將會如何?相信許多人對這個有關宇宙生與死的問題都很感興趣,但是這個問題太「恐怖」了。以往只有在神學及哲學的領域中才敢來討論。然而,到了二十世紀初期,拜偉大的物理學導師愛因斯坦所發表的「廣義相對論」,以及著名的宇宙論開山宗師哈伯的「宇宙膨脹論」,加上先進的天文觀測儀器及人造衛星與太空船所偵測到資料,我們這個浩瀚的宇宙,大約誕生於一百四十億年前的一次「霹靂大爆炸」,在目前這是絕大多數天文學家都能接受的理論,但是宇宙終極的結局,就有較多不同的版本,有的認為宇宙會永遠地膨脹下去,而另一派的理論卻認為,宇宙膨脹的速度會越來越慢,甚至停止膨脹而逐漸收縮,最後在所謂的「大擠壓」下,宇宙萬物同收縮撞擊到一處而遭毀滅。英國劍橋大學的史蒂芬.霍金教授在其著名的科普暢銷書「時間簡史」中,就認同這個理論,然而誰是?誰非?那個是對的?隨著先進儀器所偵測到精確的數據,真理逐漸顯現出來。美國太空總署在最近正式宣佈:由於「黑暗能源」的存在,宇宙將會一去不回頭地一直膨脹下去,直到永永遠遠。

在過去,當天文學家討論到宇宙會永遠地膨脹下去,還是會收縮而造成「大擠壓」,通常要考慮到兩個要素,一為宇宙膨脹的速率,另一則為宇宙間所有物質的重力效應,如果宇宙膨脹的速率大於所有物質的重力效應,那麼宇宙就會膨脹下去,如果重力效應大於膨脹速率的話,宇宙就有收縮的可能。天文學家根據觀測,得知宇宙間所有物質所造成的重力效應,小於宇宙膨脹的速率,即使是加上後來發現所謂的「黑暗物質」,還是不能相抗衡,然而新發現存在的「黑暗能量」,已經「確定」這種龐大的宇宙能量,遠超過萬物所造成的重力,因此「宇宙將會永遠膨脹擴張而不致塌縮擠壓。

在過去,從愛因斯坦到劍橋的霍金,都「算準了」宇宙最終會停止膨脹,然後因重力而告塌縮,如此宇宙中「一切的一切」都將悉數毀滅,無一倖免,簡單來講就是「玩完了!」不只是我們地球,也不僅是我們銀河系,而是整個宇宙內一千多億個銀河系內「所有的生靈與文明」,雖然我們人類文明,不可能存活到那個時候,但這個終極無情的結論,還是會帶來一絲的傷感與悲情,就好像一個等待執刑與槍決的死囚臨終前的感受。

然而,美國太空總署卻認為這項論點有誤,他們根據去年動用「微波異向性探測衛星」偵測宇宙深處所獲數據,查覺到存在某種形式的「熱點」,太空總署的科學家表示,這就是宇宙目前正在不斷「加速」的證明,而促使這種加速現象,就表示確實著「黑暗能量」,就是它促使宇宙膨脹速率逐漸加快,因此宇宙想要塌縮擠壓──門都沒有!這有點像當我們朝空中拋出一個球時,如果重力是唯一發揮作用的力量,那麼這個向上拋投球的速率將會逐漸減緩,最後像牛頓所見蘋果般的墜落到地面,然而太空總署這項新的發現,卻明白地顯示出這個向上拋投球的速率不但沒有改變,而且居然還「加速」向上升,這...這真是太神奇啦!!

其實,太空總署這項發現,與早先理論物理學家計算分析的結果非常吻合,他們認為所有宇宙間的可見物質,大至銀河、星辰,小至人類、細菌,其總和加起來,只佔宇宙物質總量的「百分之五還不到」,剩下的95﹪當中,約有30﹪為神祕未知的「黑暗物質」,其餘的65% 為黑暗能量所組成,而這龐大的黑暗能量正是宇宙間各個銀河系間,彼此漸行漸遠的斥力。

1972年,美國太空總署為探究木星、土星所發射的「先鋒十號」太空船,1983年它成功地飛離最遠的冥王星軌道,而成為第一個離開太陽系的人造物體,目前它已航行到距離地球的150 億公里之處。太空總署的科學家每隔一段時間,都會利用靈敏度極高的電波望遠鏡,來接受太空船所傳回地球極其微弱的無線電訊號,分析其數據後發現它竟然有「加速飛行」的現象,當時頗令不少科學家感到困惑不已,現在我們總算能瞭解此一「異常」的現象了。

黑暗能量遠超過物質重力,宇宙因而永遠膨脹不致塌縮擠壓」,太空總署的這項宣布,大大改變了人類的宇宙觀,科學界將此劃時代的成就譽為宇宙論「最最重大的發現之一」。雖然近日太空梭「哥倫比亞」號在回航地球時,因故解體墜毀而造成七名優秀的太空人魂斷天涯,但太空總署此一挫折還是不能磨滅其探究科學新知,追求宇宙真理,對人類科技文明所作的貢獻。愛因斯坦地下有知,相信也一定會豎起大姆指喊出──這項偉大的發現,其重要性不亞於我的E = mc2 理論。