佛陀世界(1)

天大地大，究竟有多大
十七世紀末，牛頓發現萬有引力定律之後，成功地利用數學公式與物理定律，來解釋太陽系內的行星運動。

「宇宙微波背景輻射」照亮全宇宙
透過接收宇宙微波背景輻射，將一百四十億年前宇宙所呈現的面貌做了一個概略的拍攝，也是首次將宇宙誕生約十萬年後的原始面貌展現在世人面前。

宇宙誕生初期溫度相當高，游離電子充斥整個宇宙空間，光線受到阻礙而到處散射，無法直線前進。等到宇宙形成後約十萬年，由於能量守恆以至於宇宙的溫度隨膨脹而逐漸降低，電子便和氫離子結合而成為電中性的氫原子，此時光線開始能以直線前進，就開始它漫長的一百四十億年旅程而抵達現在的地球，最後被人類用微波望遠鏡看見。

宇宙微波背景輻射就是一個距離地球一百四十億光年遠的超亮螢幕，而在它行進的一百四十億年之間，途中的大小星系、黑暗物質、黑暗能量、甚至宇宙弦、黑洞等細節，都會和宇宙微波背景輻射產生交互作用而被詳細地記錄下來，所以人類只要能觀測研究並分析宇宙微波背景輻射，便能夠對整個宇宙的一切了解。

宇宙有多老
為什麼可得知宇宙年齡約一百四十億年，而不是無窮大呢？

因為光在傳遞過程中，其波長會隨宇宙的膨脹而增加，所以當宇宙微波背景輻射抵達地球時，我們測量其波長即可計算出這些古老光子已在宇宙中穿梭多久了，而知道宇宙的年齡約是一百四十億年。由於這些光子的波長已被宇宙的膨脹拉長至幾毫米，因此稱為「微波」，肉眼看不到，又由於其來自四面八方，故稱為「背景」。如果宇宙年齡是無限大，那麼微波背景輻射的光波長也會是無窮大（因而能量為零）而無法被測量到。

宇宙是否為有限大、有沒有中心
宇宙是否為有限大、是否有邊緣呢？是否地球就是宇宙的中心點呢？

否則為何所有宇宙微波背景輻射都距離我們一百四十億光年遠呢。

關於這一點，宇宙其實是沒有邊緣.也沒有中心點的，但體積有可能是有限大。

人類可以透過地球表面來想像這個問題，地球的表面積是有限大，但不管從地球哪一點開始前進，最後仍能回到原點，因此地球上任何一點都可以是中心點，而且地球表面也是沒有邊緣的；若用學理上的說法，可被說成：地球表面是在三度空間中被扭曲的二度空間，而宇宙可能是在四度空間裡被扭曲的三度空間，體積大小為有限。

宇宙裡的物質及星系、星體的形成
根據目前觀測資料與實驗數據得知，整個宇宙中的物質，人類可辨識的大約只占 5％，即所謂的重子，也就是在元素周期表中所定義的物質。而 25％ 屬於黑暗物質、70％ 屬於黑暗能量，這兩者是目前人類所不了解也從未在地球上或任何實驗中所能製造出來的物質。雖然無法得知此二者確實為何，但透過觀測數據及宇宙模型的比對，可以被證實這些東西確實存在於宇宙空間中，而非憑空想像或是無中生有。

目前所看見會發光的星系，皆是由重子組成的。

宇宙在大爆炸之後的初期，所有的物質（包括重子在內）密度會因宇宙暴脹理論或宇宙殘陷理論而產生些微的不均勻性，經長時間在重力的作用下，物質密度較高的地方其萬有引力自然也較強，故四周的物質會逐漸被吸引，因此在「大者恆大」的效應下，最後便產生許多星系和星球。反觀其它密度較小的區域則因無法產生足夠引力吸引物質，而且被吸走，因此密度越變越小而形成了現在宇宙中的廣大太空。

若 Ω_tot 大於 1 則宇宙的總能量小於 0，所以宇宙最後會又再縮回大爆炸之前的原始狀態，又依相對論知此宇宙中之單位圓周長一定小於 2π，就好比在一個封閉的球體表面上畫一個單位圓，其周長必小於 2π，故稱之為封閉式宇宙。

反之，若是 Ω_tot 小於 1 則宇宙的總能量大於 0，宇宙會永遠膨脹，且畫出來的單位圓周長必大於 2π，好比在開放的馬鞍面上畫圓，其周長必大於 2π，故稱之為開放式宇宙。

而宇宙這麼大，我們又要如何在宇宙中畫個圓呢？

最好的解決方法當然還是憑藉觀測「宇宙微波背景輻射」就可以得知。根據宇宙學家過去三年來最新觀測結果，已知宇宙正是屬於平式宇宙。

資料來源：

《科學發展》2004年2月，374期，42～49頁(pdf檔)