世界的變形與內聖外王

2001-10-12 誠品講堂  宇宙面貌：宇宙的創生與演化

●宇宙：Cosmos、Universe

宇宙學(cosmology)：問題簡單、答案困難

宇宙有多大？宇宙有多老？

宇宙如何形成？宇宙外面有什麼？

From宇宙論(最古的學問)To宇宙學(約五十年歷史)

物理學＋天文學==>天體物理學、宇宙學

宇宙學、天文學：不能實驗，只能觀測與考古

●人在宇宙中的定位

歷史：鑑往知來；地理：~井底之蛙

「宇宙」：上下四方謂之宇，古往今來謂之宙

==>所有的空間＋所有的時間

==>我們在其中的哪裡？

●平凡原理(哥白尼原理)：

宇宙各角落皆平等，科學定律放諸宇宙皆準。

人同此心、心同此理==>每個時空、每個原子都同此理。

可觀測宇宙：半徑有限的球體

光速有限：看得愈遙遠＝看得愈久遠

宇宙在天球的投影：壓扁了空間，重疊了時間

●宇宙的起源

大霹靂(big bang)：不是普通的巨大爆炸，而是

創造時間、空間與物質的爆炸==>開天闢地

時間：約150億年前(120-180億年)

奇異點：無限大的密度與溫度

●愛因斯坦(1879-1955)

光子與光電效應(1905三月)==>1921諾貝爾物理獎

狹義相對論(1905六月)==>家喻戶曉

廣義相對論(1915十一月)==>世紀大師

宇宙常數(1917二月)：人工推力

==>愛因斯坦靜態宇宙

==>我一生最大的錯誤！

亙古長存的宇宙：亙古長存的信念

●天文學上的進展(取材自《胡桃裡的宇宙》)

1912年:斯里弗測量來自四個「星雲」的光線，發現其中三個具有紅移，

而「仙女座星雲」則具有藍移。

1912-1914年:斯里弗測量了另外十二個「星雲」，其中十一個呈現紅移。

1914年:斯里弗在「美國天文學會」發表這個發現，哈伯聽到了這場演說。

1918年:哈伯開始研究那些「星雲」。

1923年:哈伯確定各個「螺旋狀星雲」，包括「仙女座星雲」在內，

其實都是銀河系外的其他星系。

1914-1925年:斯里弗及其他天文學家繼續測量「都卜勒頻移」，

到了1925年，紅移和藍移的數目是43:2。

1929年:哈伯與哈瑪遜宣布他們發現了宇宙正在擴張。因為他們發現在大尺度上，

所有的星系都在互相遠離。

●如何測量星系的速度與距離

  星系速度：利用紅移（斯里弗）(Vesto Slipher, 1875-1969)

  星系距離：利用造父變星（哈伯）(Edwin Hubble, 1889-1953)

●紅移==>速度

都卜勒效應：適用於一切波動

日常生活例子：聲波變高變低

天文學的應用：光波偏紅偏藍

●造父變星==>距離

明暗週期==>光度

天文觀測==>亮度

光度Vs亮度==>距離

●哈伯定律：

V=HR, H：哈伯常數

一維的例子：橡皮筋

二維的例子：氣球

三維的例子：太空

●哈伯(Edwin Hubble, 1889-1953)四大發現

1.天外有天：銀河系不是整個宇宙

2.哈伯定律：完美的正比關係(V=HR)

3.動態宇宙：宇宙尺度不斷拉大==>宇宙擴張

4.第一具太空望遠鏡竟然以我命名！

●回溯宇宙擴張：倒轉宇宙錄影帶

古早古早以前，所有的星系聚在一起。

多早以前？隨便拿個星系來算：

時間＝距離／速度＝R／V=R／HR=1/H

但星系誕生不等於宇宙誕生，

宇宙幾十億歲後才出現星系。

受精(非人形)：宇宙誕生

分娩(具人形)：星系誕生

●星系誕生前的宇宙

宇宙不斷擴張==>溫度不斷下降

暴脹(inflation)：極早期宇宙的加速擴張

一團能量==>正、反基本粒子==>基本粒子==>質子、中子

==>穩定原子(最初三分鐘) ==>透明(約三十萬年)

●宇宙微波背景輻射：大霹靂的鐵證

大霹靂的餘燼(餘溫尚存)

宇宙不斷擴張==>溫度不斷下降

目前宇宙溫度：絕對溫度3度(2.725度)

              攝氏零下270度

以微波輻射形式存在(3K輻射)

1965年的無意發現==>1978年諾貝爾物理獎

宇宙背景探索者號(COBE)

●宇宙未來的命運？

熱寂(heat death)？

無限擴張Vs終會反轉(大崩墜)

封閉宇宙：有限大、無邊界、無中心

開放宇宙：無限大、無邊界、無中心

臨界宇宙：無限大、無邊界、無中心

●尖端問題：

1.大霹靂的起源：無中生有？

2.宇宙是否唯一？

3.暗物質Vs暗能量

4.加速擴張：宇宙常數的復活

==>愛因斯坦得以瞑目

5…….

●人本原理(人擇原理)

宇宙為什麼是這個樣子？

宇宙為什麼年紀這麼大？

宇宙為什麼剛好有三維空間？

宇宙為什麼非常接近臨界宇宙？

面對宇宙中無數巧合，科學家不得不逆轉數百年來的客觀思維，

把人類從宇宙的客體轉為主體，將巧合一一視為孕育人類的必要

條件。因為唯有在人類出現後，宇宙的精妙結構才會（在人類心

智中）構成一組深奧的謎。這種因果互換的論點，雖然至今仍遊

走於正統科學邊緣，卻是目前唯一堪能填補宇宙學漏洞的理論