BIG BANG THEORY 大霹靂

＜序言＞
　　大霹靂，一個解釋宇宙發展過程的理論，在人類有能力可以開始追溯過去的歷史時，我們也開始試圖去瞭解這包容一切的空間他的發展過程，雖然我們現在所知道的真理還不及滄海一粟，但至少我們的努力已經逐漸的接近我們所要尋找的真理：宇宙從何而來？又將歸往何方？

＜膨脹宇宙的發現＞
　　對古中國人而言，宇宙是磐古所開創的一片天地；對冰島人而言，宇宙不過是一個有裂口的酒罐而已。而近代的科學家當然會有不同的解釋，早期的科學家認為宇宙是靜止的、不會改變的，也就是一種靜態的宇宙，認為宇宙的一切性質（尺度、密度和一切的物理性質）都不會隨時間改變，但在1868年時，旋即被實證所推翻。
　　1842年，布拉格（Prague）的初中教師都卜勒（Johann Christian Doppler）提出了都卜勒效應，說明了觀測運動中的物體，他的聲波和光波波長會有所改變，應用這項理論，在1868年時，哈金斯（William Huggins）爵士證明了部分的恆星會有接近或遠離太陽的現象，我們才開始知道宇宙並不如原先所想像的是靜止不動，而是也有相互運動的；更進一步的，哈伯（Edwin Hubble）在1929年由18個河外星系的觀察中發現，離我們越遠的星系，都只有紅位移的現象，而沒有藍位移的現象，並且紅位移大略與離我們的距離成正比，也導出了著名的哈伯常數，這暗示了宇宙的尺度似乎在膨脹，至此最早假設的靜態宇宙已經站不住腳了。
　　但隨之而來的問題就是：什麼樣的宇宙演化過程才是正確的？

＜大霹靂＞
　　首先，針對現在星系間相互遠離的事實來推測，我們猜想原先宇宙的尺度必然比現在還要小，但我們卻不明白宇宙的擴張型態是什麼樣子，所以就有了四種主要的理論來推測：

穩態宇宙：宇宙從無限久以前、小尺度的狀態，一直擴張到無限久以後、大尺度的狀態。
開放宇宙：宇宙從有限的過去中，一直擴張到無限的未來。
臨界宇宙：宇宙從有限的過去中，擴張到一定的尺度後，便不會再擴張。
封閉宇宙：宇宙從有限的過去中，擴張到一定的尺度後，會開始收縮而回到初始的狀態。

　　在1965年以前，科學家無法相信宇宙的創生會從一個『有限的時間』和『有限的空間』中所產生出來，除了並沒有確切的觀測證據支持外，在當時也並沒有完整的理論來解釋為何宇宙會從一個『有限』的過去中所創生出來，直到３K背景輻射的發現，『大霹靂』的學說才就此確立。

＜回到時間的原點＞
　　３K背景輻射的發現直接的證明宇宙必定曾經存在有一狀態，是將目前宇宙中的物質都壓縮到一個點上，而宇宙的誕生就是從這樣一個『奇異點』上突然爆炸開來，所以當我們開始討論宇宙過去的歷史時，我們勢必將會討論到當宇宙的時間為0的時候宇宙的狀態。
　　前面提到了哈伯發現星系遠離我們的速度和離我們的距離成正比，若以此逆推的話，也就是將哈伯常數取倒數來看的話，我們可以就此推測宇宙年齡為多少。但另一方面，如果我們照此推測宇宙的年齡，然後再比對一下由３K背景輻射的理論的話，我們會發現哈伯所預測的宇宙年齡顯然比實際年齡要大的多，這表示宇宙在膨脹過程中必定有一段時間的膨脹速率特別的快，才會照成膨脹時間的縮短。另外，當宇宙的尺度越來越接近創生狀態，也就是越來越小的時候，所有的物質會因為高熱而變成粒子和輻射的狀態，甚至在更接近時間原點的時候，所謂的『物質』不過是一群輻射罷了，所以在這時候支配『物質』的四大作用力會逐漸的合併在一起，而有了不同的形式與作用力，而重力就在理論的預測下，在極高溫度的狀態下會呈現負重力的現象。
　　所以當我們在接近時間原點時，因為負重力的引響造成膨脹速度的突然加快，而成了一種暴漲宇宙（Inflationary Universe）的現象。雖然我們還想繼續再探討下去，討論到宇宙創生的那一刻為止，但在理論上卻遭到了困難，一來是描述四大作用力合併在一起時候的大統一理論（Grand Unified Theory）尚未建立起來，另一方面也因為在接近至蒲郎克時間（Plunk Time）的時候，整個宇宙的性質與型態都已經超出我們目前所已知的領域，到底在創生後的那極短的一瞬間裡，支配宇宙的物理原則是什麼，我們還無法有一個明確的假設。

＜之後＞
　　在大霹靂發生之後，隨著宇宙的擴張使得溫度也跟著下降，各種的基本粒子可以進行合併成原子，而逐漸的形成我們現在所熟知的宇宙。雖然大霹靂理論給了我們一個簡單的架構來推演宇宙的形成，但卻也還存在有許多的問題需要克服，時間原點之前的時間又是什麼？其他理論所預期的基本粒子又何在？甚至支持大霹靂本身的大統一理論是否真的可行而存在？都還有一大堆的問題等我們去克服，或許到時候你／妳可以因為解決了這方面的問題而留名諾貝爾上，到時候記得提一下你／妳們的啟蒙老師在下我啦^o^Y

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