預知宇宙紀事

by Timothy Ferris

陳文屏 中央大學天文所

本書評原載於聯合報 1999.02.08 「讀書人」。實際登載的內容經編輯更刪,有部分失去原意,也失了原味,另外則有些未能勘得之錯誤,皆因於編輯未能如約,在作者尚未有機會校正便予登載。此處乃作者原文。

 

中國人定義的宇宙是「上下四方、古往今來」,簡明扼要點出了空間與時間的觀念。在李約瑟所著「中國之科學與文明」一書裡,提到西元第十三世紀的鄧牧「伯牙琴」書中有如下的記載:「天地之大,其在空虛中不過一粟耳 •••••虛空木也,天地猶其果也。虛空國也,天地猶其人也。一木所生,並非一果;一國所生,並非一人,謂天地之外,無復天地焉,豈通論耶?」中國哲學家幾百年前就在討論多重宇宙的觀念,而現代的宇宙學則正企圖揭開這個問題的答案。

當接到邀請談這本書時,我想起來前幾天正好剛買來,只是不知道還埋在哪堆書裡,於是立刻就答應了,心想這樣就非得趕快讀完不可。買這本書的原因是知道提摩西•費瑞斯是位優秀的作者。當晚翻閱,果然所信不虛。也才發現丘宏義老師寫了序,其內容從歷史而科學,再到神學,更因為原來就以中文撰寫,精彩更勝原文。已經有了這樣的序文,其實不需要我再畫蛇添足的。

我們很容易有個錯覺,認為宇宙無窮大,歲月無窮盡。直到一九二0年代末,名為哈伯的天文學家發現星系皆離我們遠去,而且與我們距離越遠的星系,其離去的速度越快。要解釋這個現象,有一種可能,就是我們位於宇宙的中心。要知道過去幾百年的科學發展,就是發現人類越來越渺小。我們不但不是宇宙的中心,連太陽都只不過是太空裡數以兆億計的恆星之一,即使是太陽與其他千億顆恆星聚集在一起所構成的銀河系也不是宇宙的中心。現代的宇宙學甚至認為宇宙是沒有中心的。

但是要是我們──以及我們所在的角落──在宇宙中並不特殊,那麼宇宙其他角落應該也要觀測到諸星系遠離我們而去,並且離得越遠,遠去越快的事實。這表示宇宙正在膨脹!宇宙正在膨脹的事實,目前已經成為基本科學常識了。膨脹表示以前的宇宙比較小,越早期越小,因此可以推論,沿著時間回溯,宇宙便有個起點!

這可以算是人類文明最偉大的進展之一了,因為其他的重要科學發現,像是細胞、元素週期表等都和我們日常生活息息相關,都是鼻子底下的事情。而宇宙論所探討的,不管是空間上或時間上,都是遙不可及的事情,天文學家卻似乎能夠信心滿滿的敘述宇宙的生老病死。目前宇宙論可以描述宇宙誕生以後,好多個兆兆兆分之一(小數點後三、四十個零)秒內發生的事情。

我們知道宇宙現在處於膨脹的狀態,那麼未來呢?宇宙中各種物質彼此間的萬有引力,會使得膨脹越來越慢。這好比我們向上拋球,平常的經驗是丟得越用力,球就飛得越高,但是受到地心引力的影響,球終於還是會落回地面。物理學的知識告訴我們,如果我們丟得非常用力,那麼球就可以脫離地心引力的束縛,而飛向太空。這時候地心引力的作用還是讓球的速度越來越慢,但是球卻是越飛越遠,不會再掉回地面。

同樣的道理,宇宙的命運端視抗拒膨脹的力量──也就是物質彼此間的萬有引力──有多大,而這股內縮力量的大小則取決於宇宙中物質含量的多寡。要是宇宙中有足夠的物質,彼此的萬有引力夠大到扭轉膨脹的趨勢,那麼宇宙膨脹的速度會逐漸減慢,終而停止,然後向內加速收縮,就好像上拋的球達到最高點,而後落回地面一般。而要是宇宙中的物質含量不夠多,引力不夠大,那麼宇宙膨脹雖然還是會減慢,但是卻不會收縮回來。科學家仍努力測量宇宙的物質含量,試圖瞭解宇宙是會一直膨脹下去,直到絕對冰冷死寂,還是最後停止膨脹後向內收縮,最後整個時空再度回歸於一團熾熱?宇宙的命運似乎很單純,不是火就是冰。

天文學家原來真是可以驕傲一番,一方面我們知道人類極其渺小,另一方面以有涯思無涯的企圖好像正在逐步實現。不到百年近代宇宙科學的進展,眼看著人類似乎就要窺視到造物者的創世藍圖了。

但是且慢。最近的觀測資料顯示,宇宙並非處於減速的狀態,也就是說,早期的宇宙雖然也在膨脹,卻比現在膨脹得慢些。這好比我們向上拋球,球離地面越高,卻反而速度越快。這表示除了萬有引力,空間中另有一種未知的排斥力。天文學家目前完全不知道這是哪種力量,但卻表示宇宙的內涵並非如原先所想的那般簡單。

由於宇宙有一定的年齡,因此也就有一定的範圍。這馬上就遭遇這樣的疑問:起點之前是什麼情形?宇宙之外又是什麼?科學的基本根據是因果關係。宇宙中的物質彼此交互作用,某個作用又引發另個作用,因而推展開空間與時間,以及其中的種種現象。宇宙如果有個起點,那麼依照定義,就不會有「之前」。要是宇宙循環不息,目前這個宇宙之前可能還有另外其他的宇宙,但是這個說法只是推卸問題罷了,因為還是必須解答其他宇宙是怎麼來的。要是你對這些問題有興趣,絕對不要錯過這本書。

這真是一本扣人心弦的書,字裡行間充滿了智慧、知識與哲思。書中涵蓋的內容從宇宙膨脹的理論預測、觀測到的證據,一直談到宇宙的誕生、演化,以及面對這類問題的弔詭與玄思。對於宇宙學已經有涉獵的讀者,這本書精彩非凡,但是沒有天文知識背景的讀者,可能無法完全體會書中的精義,但是光是翻閱某些科學觀念的衍生過程,以及各種學說的論證,就絕對值得。

中文版書末沿用原書的詞彙解釋,方便讀者中英對照,是非常有用的資料。譯者所依據的可能是大陸出版的天文學辭典,例如「視差秒」、「射電天文」、「開放星團」等名詞,台灣分別稱為「秒差距」、「電波天文」,以及「疏散星團」等,但是因為書末有名詞對照,尚不至造成困難。但是譯者混淆了一些專有名詞,則可能造成觀念上的錯失,例如恆星是像太陽般,能夠自行發光的天體,而千億顆恆星聚集在一起,稱為星系。太陽所在的星系,特稱為銀河系,而在星系中,有些恆星以數百到數萬顆的數量聚集成小集團,這些稱為星團。星系間也有群聚的現象,則稱為星系團。星系團中的每個星系成員,都包含了千億顆恆星。在非常大的尺度下,星系團彼此又群聚成為超級星系團。因此,星團、星系、星系團、超級星系團是尺度規模極其迥異的構造。全書翻譯風格不一,有些部分採取直譯的方式,但不至於影響內容,要是讀者已經熟悉了英文語法的話。但是有些地方卻窒礙難懂。台灣近年來出版了大量科普書籍,尤其能夠搶時效,讓國內讀者享受到國外最新的資訊,實在是讀者之福。要是再翻譯完成後,能夠讓該領域的學者就專有名詞校閱,就更完美了。