我們所在的─銀河系─神秘面紗(7)
無限宇宙
“大爆炸學說”認為宇宙是從一點極高密度的空無突然爆炸擴散而成的大爆炸的時間推算為大約在距今一百億年至二百億年前（10 to 20 billion years ago），於今擴散仍在進行之中。
“大爆炸學說”認為我們的宇宙是“同質均勻的”（Homogeneous）及“物理上均等的劃一的”( Isotropic) 。前面一詞的意義，就是說，無論從任何一個角度來觀察，宇宙都是相同的。換言之，我們無論旅行到達宇宙內任何一點，它的狀況都與我們所居地球的周圍相似相同。後面一詞的意義是說：宇宙中的構成，無論在任何點，任何角度，都是物理上均等的，換言之，我們在宇宙中，就好比在沙漠中的螞蟻，身邊的，遠處的，全都是看來完全相似相等的沙粒。
“大爆炸學說”認為宇宙內沒有異樣（Irregularities）的成份或情況使我們分別或分辨異同，而且，它認為一切的物質都是以“絕對劃一”一致方式分佈的。宇宙既是物理上萬全全均等劃一的，也是同質均勻的（雖然，一個同質均勻的宇宙，未必就是物理上完全均等劃一的。）
有一點很重要，那就是，從大規模範圍觀察上所發現的宇宙情形是高度的物理上均等劃一的。但是，我們無法旅行到外太空深處去實際接近觀察，因此，很難證實同質均勻性。
在標準的大爆炸學說模型內，認為是物質的密度（Density of matter） 決定宇宙最後的命運（Ultimate density），倘若物質的密度太大，超過了“臨界密度”（Critical Density）的極限：2x10-29 grams per cubic centimetre, 那麼，吸引力就會終於約束宇宙的膨脹擴散，而使之停止膨脹擴張。隨之而發生的將是宇宙的收縮。這樣的宇宙，稱為封閉的宇宙（Closed Universe）。
“大爆炸學說”獲得科學界普遍接受的諸項理由之一，就是，該一學說成功地預報了宇宙中無盡份量的氦（Helium）與 重氫（Deutrium）與及宇宙中的無窮的背景輻射（BackgroundRadiation）。假若物質的密度小於臨界密度的極限，那麼，宇宙就會繼續不斷地永遠地擴散擴張下去， 假如物質的密度，恰如臨界密度，那麼，宇宙就是作有極限的擴張，即是說，它們會永遠擴散而擴張下去，不過，它的擴張率逐漸遞減，直到到達“零”為止。
在極高密度的“虛無”大爆炸之後，最初的三秒鐘內，溫度高達一千億寇溫（1, 000,000,000 Kelvins ──寇溫是英國物理學家寇溫爵士Lord Kelvin 創立的絕對溫度度數，它的零度相當於攝氏零下二百七十三度（-273 degree Celsius）或華氏零下四百五十九點四度（-459.4 degree Fahrenheit）。
在那麼的高溫情況下，中子（Neutrons ）就與質子（Protons 又名正 子）結合，形成了重氫核子（Deuterium Nuclei），這些又旋即結合而形成的氦核子（Helium Nuclei），這些全部形成過程，只需時間幾分鐘即可完成。
形成多少份量的這兩種核子，端視初期的宇宙中心密度而定。密度愈大，形成的氦核與重氫核愈多，這是“大爆炸學說”的要點之一，已經獲得天文學觀察的證實其理論符合現象。
在一九四零年末期，勞夫·敖佛（Ralph Alpher）與羅拔·赫曼（Robert Herman）兩氏，首先宣佈發現微波輻射（Microwave Radiation） 彌漫於宇宙各處，兩氏是在研究“宇宙大爆炸”的元素形成，發現大爆炸所產生的微波輻射，至今仍可察見於宇宙各處。
一九六五年，美國貝爾實驗所（Bell Laboratory）的兩位科學家，阿模·潘齊亞（Amo Penzias）與羅拔·威爾遜（Robert Wilson）在追查來自外太空無線電波干擾；發現了宇宙微波輻射的微弱回音（詳見拙著“太空科學核子物理學與佛理的印證”一書，此處不贅），證實了前述兩氏的大爆炸餘波彌漫之說。
“宇宙大爆炸學說”雖經多方的科學家證實合理，但是，也並非毫無缺點。它的最大的疑問，就是在於宇宙大爆炸一刹那之時的“獨一存在”（Existence of a Singularity at the instant of Big Bang） 階段的“物理性質”（Physical Nature）究屬如何？該階段的物質密度，壓力與溫度，都是無限大的（Infinite），沒有一種已知的物理學定律可以適用於解釋它！而這一階段，正是時空發生的開始，也是物理發生之始。
而且，大爆炸學說模型，認為宇宙從大爆炸開始，就即以物理均等的方式擴展，而形成各處皆一致的物質。這一點，在形而上哲學來看，也是不無疑問的。
另外也還有一些次要的疑問，一九八一年，美國著名“麻省工學院”（Massachusettes Institute of Technology）的青年物理學家阿倫·古斯（Alan Guth）就創立了“宇宙膨脹泡泡學說”來推論宇宙在形成初期發生短暫的奇特泡泡形成現象。
古斯博士提出了第一個謎團，就是有關所謂：“扁平問題”（Flat Problem），該一理論，是在過去十年普林斯頓大學（Princeton University）的兩位物理學教授羅拔·狄克（Robert Dicke）及詹·皮保斯（Jim Peebles）所倡言的。
所謂“扁平問題”就是：根據天文觀測的發現：被觀測的宇宙之內，物質密度是大約在“臨界密度”的十分之一以下，一般的觀測研究與理論研究，數學研究指出，在宇宙內的霸子（音譯 Baryons,有時譯為卑子，這是一種次原子微粒，透過“核子強力”而反應，）；其密度是臨界密度的百分之四至百分之十之間。在原則上來說，物質的密度是那麼稀薄，它接近臨界密度的機會是很微的。
從這樣的觀測計算，那麼我們的宇宙就是幾乎扁平形的了。物理學家仍然致力於追尋根底。到底它是否扁平形的。這個“扁平問題”，是當前天文宇宙學家，數學家與物理學家都非常關切的問題。
假若我們的宇宙的宇宙現況是密度在百分之十以下，而又呈扁平形，那麼，又有更多的疑問產生了！在大爆炸後一秒鐘，宇宙的一部份在105秒，及在10-31秒之際，可能是扁平的，這一段時間，是公認的“總統一階段”“Grand Unified Epoch”，其時，核子強力，核子弱力，電磁力等都還結合在一起，而宇宙的一部份又可能在1050秒之際是扁平的。物理學界對於這些扁平現象及時間，尚未找到滿意的解釋。
另外有些科學家指出，宇宙在大爆炸的開始刹那，就是扁平形的，因此，倘若它在1050秒乃至10-35秒都呈現扁平，也不足為異。
另一個疑問謎題，就是所謂“地平線問題”（Horizon problem），這是物理學家窩富剛·賴德勒（Wolfgang Rindler）在一九五六年提出的。
要瞭解這一個所謂“地平線問題”，我們首先得再檢驗一下大爆炸學說的標準模型之中最不普為人知的特色：那就是──宇宙有兩個大小（體積）。第一個體積是宇宙的年齡（以英文字母t代表之）乘光速（以英文字母c代表之）的乘積，寫成方程式就是：h = c x t這是根據光速最快最大的理論 而推論出來的。
我們無法旅行超光速的速度，因此無法直接獲得超越地平線以外的任何資料。換言之，我們無法看到地平線後面的宇宙情況，地平線是我們可觀測宇宙（Observable universe）的邊緣。
今日的新科學已發現宇宙內，光速並非絕對最大的速度。但是即使以最新的“光速非最快”發現而言，上述的“地平線問題”依然存在，因為我們連光速都追不上，何況超光速？而且，就是再新式的天文觀測儀器，包括了電子及無線電波天文觀測儀在內，亦很難在地球表面上越過地平線的障礙，除非把觀測儀裝設在深入太空的衛星或太空探險船上。但是，它雖可超越地球表面的地平線，卻仍然難以超越宇宙的地平線，因為宇宙的形狀，無論是扁，是圓，也都有一個極終的邊緣，若無超光速航行，很難窺見它的遙遠地平線後面的景色。
在大爆炸學說 的標準宇宙模型，有一個很重要的宇宙規模因數，以英文字母R代表之，在“封閉的宇宙”（即是有極限的之意），R是宇宙的半徑，可以圓形半徑比擬之。但是在無極限的擴散宇宙（又稱開放宇宙），因為宇宙既是無限大，R也是無限大，不可測量。
當代的科學界，顯然較為安於有限的“封閉宇宙”觀念，因為天文觀測站收到從宇宙各方向射來的無線電波，最遙遠的各距離，都相近或相等，他們推論顯然是因為宇宙像是氣球一般也有極限的邊緣面，將無線電波反射回來，像回力球給牆彈回來一般。采信“封閉宇宙”觀念，問題就簡單得多。
在“封閉宇宙”之內，光子“Photons”的數量，並不因宇宙的擴張或收縮而致於有所增減，這一點我們首先必須知道。
假使宇宙的半徑減短了兩個係數（Factor of 2），那麼，在光子與另一光子之間的平均距離，也隨之而減少了兩個係數，於是，全部光子就是給關置於縮小了八個係數（Factor of 2）的容量之內，（容量volume的比例這R3）。
當宇宙擴張之時，“地平線距離”（h）的增加，遠比宇宙半徑(R) 快。反過來說，時間倒回去，則“地平線距離”縮短亦快於宇宙半徑。
當前科學估計，我們的宇宙內的光子數量大約有1078個之多，倘若全部1078個光子都可以觀測得到，那麼，地平線的大小必然等於宇宙半徑（h = R）。
倘若我們從“現在”倒回去宇宙中心大爆炸的時期，能見的就越少，因為只能看見在我們地平線以內的光子。
根據這一簡單原理，我們可以計算出來，在“大爆炸”後的第一秒鐘之時，“宇宙地平線距離是10 = 9R，其時只有1060萬個光子可讓我們看見，跟1078萬比，是少很多了。
再倒回去看時間，在大爆炸後 1035 秒之時，h大約是：1027 k，那時候，只有大約 一百萬個光子可給我們看見於地平線之內。
再倒回去看時間，回到大爆炸後10-43 sec秒之時，則在地平線內，全無光子可見！
這樣推算下去，回到“大爆炸”的伊始，彼時的初期宇宙全部的光子都在地平線距離後面外面，根據物理學法則，在地平線以外，質點（Particles）與第一質點不能交換資料，換言之，就是，在“大爆炸”伊始的宇宙，所有的質點均是不能互相溝通的（incommunicado）。而且，無法彼此修正“不規則現象”（irregularities），再換言之，即是早期的宇宙並不可能是物理上一致均等的（Isotropic）。
毋寧說應該是很混亂不規則不一致的情況，是到後來才漸漸一致化。
持這種看法的科學家們，演創了“最大或然率原則”（Principle of Greater Probability） ，來解釋宇宙初期。不過，此一學說走進了死巷。因為，宇宙並未途徑在形成之後來劃一化物理。理由是，質點與質點之間距離若大於“地平線距離”。就無可能彼此產生相互作用（interaction）。在“大爆炸”刹那之後，不可能彼此感應而修正不規則現象。
可是，我們觀察到的宇宙，就觀察所及的部份而言，它是物理上均等一致的，這就令人費解了！這個“地平線問題”，引起了新的疑問：“為什麼宇宙現在不混亂？”
蘇聯的著名太空物理科學家雅可夫·焦多維茨（Yakov B. Zeldovich）博士對此問題提供的答案是：“宇宙從一開始就是物理上均等劃一的”。
假若我們采信焦氏的推論，那麼一切的問題就簡單，甚至不發生問題了，連這個所謂“地平線問題”也不能成立了。
照焦氏一派科學家的看法，在“大爆炸”發生刹那，質點是尚未能互相作用的。互相作用是使到宇宙物質在物理上均等劃一的。這種作用要到宇宙大爆炸後膨脹擴張才因接觸而發生，把物質劃一化。
可是，這個荅案顯然並無說服性。大多數科學家都對之表示存疑。
在進一步討論之先，我們必須先瞭解當前尖端科學的困惑謎團，上面提到兩大太空物理難題，就是為此。
當今科學界重視的“宇宙膨脹學說”，既有美國麻省工學院物理學家古斯於一九八二年提出的“膨脹學說”，科學界通稱之為“老膨脹學說”，又有蘇聯蘇維埃科學院（Soviet Academy of Science）太空物理學家林德（A. Linde）於一九八三年提出的“膨脹學說”，科學界通稱之為“新膨脹學說”。
另外，還有美國賓夕凡尼亞州立大學（University of Pennsylvania）的物理學家安迪·阿布力（Andy Albrecht）與保羅·史丹哈特（Paul J. Steinhardt）兩氏提出的“超級等稱結構”(Supersymmetric) 原始初發（Primordial）宇宙膨脹學說。
很流行玩一種巨大的：“月波”（Moon Ball），那是一隻巨大的氣球，大約有十多英尺的半徑，青年人喜歡在海灘上推動這只“月波”奔跑，或在海水中推玩它。當你身體貼爬在巨大的“月波”上，你感覺到這支巨型氣球的“球面”是圓的弧形的。溫哥華的小山公園頂上，有一座球狀的全部玻璃溫室，內植熱帶花草，你若攀登球頂，也仍感到球面的圓形，但是，不會像“月波”的球面那麼顯著。溫哥華八六年世界博覽會的標誌，是一座巨大的圓球玻璃建築，你若攀登頂上，也仍感到球面的圓形，但是，不會像“月波”的球面那麼顯著。
溫哥華八六年世界博覽會的標誌，是一座巨大的圓球玻璃建築，你若攀到頂上，會不大感到它是球面，只覺到有微微的弧形，如果你是一隻小螞蟻，爬到那頂上，你會完全感覺不到它是球面，你會感覺到它的表面是平坦的。倘若你把這座圓球放大或膨脹了幾千幾萬倍，你會認為它的面是平坦的，倘若將它膨脹係數增大到為1040以上，你在它的圓面上所見，就是一望無際的大平原，地平線的邊緣，是那麼遙遠，你窮極目力，也看不到它了，也看不到它後面的情景了。
瞭解這一點以後，我們就可以接受古斯博士所提出的“宇宙膨脹學說”，他認為宇宙是一個大泡泡或是大氣球形狀，越膨脹得大，球面越呈現扁平──當然，這是就我們渺小的人類尺度觀點而論。若以超級巨大的眼光看它，也仍是球面的。
古斯認為，宇宙大爆炸後10-35秒，就開始膨脹，直到1030秒為止，膨脹越大，球面越扁平。
宇宙在未膨脹之前，他的物質密度，且不去管它。但是，在膨脹之後，密度必定增大，宇宙膨脹到球面呈扁平之時，密度就增到極大的“臨界密度”（Critical Density）。
在標準的舊大爆炸學說模型，大爆炸後的10-35sec 秒鐘，地平線不大，大約小於宇宙當前的規模係數（Scrle Factor）的1027倍，所以，質點沒有可能發生相互作用。反過來說，倘使“地平線”是大了1027倍，或是規模係數小了1027倍，那麼就不會有上述的“地平線問題”出現了。古斯的“新膨脹學說”，與“舊膨脹學說”不同之處，是新學說認為“規模係數”比“地平線”為小，因而所有的質點都可以相互溝通而改進，成為一致化。新學說的優點，就是一舉而消除了上述的“地平線問題”與“扁平問題”兩大疑團，為宇宙物質的物理結構上一致化提供了一種勉強的解釋。
不過，這解釋是否令人滿意呢？ 當然不是。
新舊膨脹學說都無法解釋，質點之間是如何相互作用的。 這仍是物理學至今的一個難解的謎。
理論物理學家認為存在著不同狀態生命的多元宇宙，美國北卡羅萊納州維克森林醫學院的羅伯特-蘭劄(Robert Lanza)教授指出，任何事物可能存在於多元宇宙中某一點，意味著死亡不會存在於任何真實感官意識，人類生命死亡過程猶如多元宇宙中花卉綻放和凋謝的四季迴圈。蘭劄的完全觀點理論記錄在他撰寫的新書《生命和意識是理解真實宇宙屬性的關鍵》。(續)
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