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資料來源 : http://aeea.nmns.edu.tw/time/bb_1.htm … 大霹靂學說（1）… 　　宇宙是什麼時候誕生的？是怎麼誕生的？它又是如何演變成今天的浩瀚無際呢？這些在你我心目中的疑問，一直到五十多年前，科學家們才有共識地告訴我們：我們生存的宇宙是在一次大霹靂後，經過暴漲和相變的過程將超巨大的能量轉變成輻射和粒子，終於形成了目前的宇宙。此大霹靂的理論依據是「從一點爆炸」、「宇宙膨脹」和「宇宙背景輻射」等三個論點。美國於 1990 年4月發射哈伯太空望遠鏡，主要任務就是用來探索宇宙的起源與演化。 　　1930 年，天文學家 喬治‧加墨 (George Gamow) 提出形成宇宙的『 大霹靂 』理論， 它的基本論點是建立在宇宙始於一次難以想像的巨大爆發 ，這次爆發創造了今日圍繞著我們的每件事物。 它從爆發的一點逐漸延伸至現今我們周圍的廣大天空。1949 年，喬治‧加墨進一步解釋大爆發後 的宇宙，如今也逐漸地冷卻，現在，它的溫度約為絕對溫度 2.7 度 (約攝氏零下 270 度)。 1965年， 經由微波的偵測，將微波望遠鏡指向任何方向，影像都是一樣的，微弱的冷輻射均勻地來自各個方向， 這是殘留自宇宙開啟時『大爆發』的結果。這正是微波望遠鏡所偵測到支持 宇宙大霹靂理論 的『餘溫』證據。 20 世紀初， 倡導宇宙探究的哈柏 大霹靂示意圖 1992 年所攝得的宇宙漣漪現象 大霹靂後宇宙膨脹示意圖 大霹靂後所形成的宇宙

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… 大霹靂學說（2）… 　　在大霹靂理論中宇宙過去的密度和溫度比現在高，密度和溫度趨近無限大的那個時間就是宇宙的開始。 大霹靂：宇宙起源於一次大霹靂中，在誕生的那一瞬間，從「無」急速膨 脹，逐漸演化成巨大的宇宙。 時空生成：爆炸使得宇宙開始膨脹，就是所謂的「真空暴漲」，因而生成了時空。 粒子時代：時空生成的初期，溫度高到只有基本粒子、反粒子和輻射的存在，這就是粒子時代。 核子過程：爆炸之後三分鐘左右，溫度降到十億度，質子、中子等開始進行核融合反應，形成了氫、氘(重氫)和氦的原子核。 原子過程：十萬年後熱輻射溫度降到 4000 度，物質與熱輻射之間的作用減弱，使得氫原子核與電子停止游離，組成氫原子。 引力過程：電磁力和接續的重力之引力過程促使原子逐漸由均勻狀態凝聚成團，熱輻射則繼續均勻而無方向性地冷卻到今天所看到的 2.7 度宇宙背景輻射。 星系形成：從數十萬年到數億年間是物質聚合成星系的時代，我們的銀河系和太陽系便是在此時形成的。 現在：在爆炸後的十億年後，我們今日所見的宇宙已大致形成，只不過各星系間隨著宇宙的膨脹而繼續遠離。

資料來源 : http://my.nthu.edu.tw/~res9202/astrocamp/1999/class/bigbang.html

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

導論 對宇宙學家而言，目前的景況像是猛踩煞車，卻感覺車速攀升。這是一種興奮中摻雜了些許不安的情緒，因為事情似乎不太對勁。1998年，研究者用以測量宇宙膨脹減速率的望遠鏡，卻意外觀測到宇宙正在加速膨脹中，這個發現普遍被認為是當年最重要的科學發現。自此之後，研究人員便緊緊地抓住方向盤，不敢稍或放鬆。 對於如此神秘深邃的加速現象，假如我們就接受了這個發現而不再探究其根源，那麼其他各種宇宙學問題便能迎刃而解。在1998年之前，宇宙學家一直對宇宙的年齡、密度，及宇宙中物質叢聚等許多觀測和理論矛盾的現象大惑不解，加速膨脹的論點讓所有的謎團豁然開朗。這一關鍵觀念，加上高精密度的觀測和新穎的學說，使得大霹靂理論更加精進。 大霹靂常被認為是發生在很久之前、創造宇宙的大爆炸事件。事實上，大霹靂理論並沒有提到宇宙創生時的任何事情，那些是量子物理（或形上學）的工作；它只不過是陳述了在我們所能逆向推論的太古之初，宇宙便已處於不斷膨脹、稀釋與冷卻的狀態中。大霹靂不應被視為特異事件，而是一個持續在混沌中逐漸理出秩序的過程。最近的觀測結果更賦予此一圖像前所未有的一致性。 威金森微波異向性探測器（簡稱WMAP衛星）所拍的宇宙38萬歲時的快照。地球位於此天球的中心；紅色代表較高溫的區域，藍色則是較低暖的區域。 　 好比地球上生命起源的過程一般，宇宙的歷史起始於暴脹。這是將宇宙的狀態重新設定的過程，它將之前所有的東西清除，只留下一個沒有結構，也沒有特色的空間；當時的宇宙沒有具像的形態，僅存一片空寂。接著，暴脹的機制將它所釀造出近乎完全均勻的輻射填入其中，且均勻中帶有微小的雜亂變化。以數學術語來說，這種雜亂就是一種隨機的表現。 慢慢地，宇宙自身逐漸產生秩序。我們熟悉的物質粒子，如電子和質子，自輻射中凝結而成，正如水滴於雲霧之中成形。從亂無章法的混沌中奔流而出的聲波，決定出物質初步分佈的情形。物質循序漸進，自輻射手中奪得宇宙演化的掌控權。在暴脹後數十萬年，物質終於獲得最後的勝利，並擺脫了輻射控制。現在用以探索古老輻射的高精密度觀測，就是在檢驗這個與輻射脫鉤的時期，以及它那戲劇性的尾聲（見〈聆聽宇宙交響曲〉一文）。 在隨後的億萬年裡，物質一點一滴地形成，並不斷地增大其結構：從次星系尺度的塊壘，擴增至浩瀚的星系、星系團，甚而星系長城。就宇宙學而言，我們所熟知的宇宙—一個由眾多相距遙遠的獨立個體所佔據的廣袤空間—這其實是在宇宙演化的晚期才形成。這個廣大的結構現正有系統地記錄成圖（見〈攤開宇宙的藍圖〉一文）。物質自數十億年前便開始漸漸將宇宙演化的主宰權交給了加速膨脹的機制。大霹靂顯然在稍加喘息之後，又再接再厲地活躍起來，這對宇宙而言或許是件美事，但對我們來說卻恰恰相反。愈來愈快的膨脹已經阻礙了大尺度結構的形成，如果再繼續下去，很可能會撕裂星系，甚至是我們所居住的行星（見〈從減速到加速〉一文）。 在發展出目前這個具一貫性，並能以實驗完善解釋的宇宙歷史之過程中，宇宙學家同時也暫停了曾經振奮此領域的爭辯，例如大霹靂理論與穩態學說（steady state theory）的老話題，或是暴脹宇宙和其替代理論之間的爭議。在科學裡沒有什麼事是絕對確定的，但是現今研究者認為，他們最好多花點時間在更深奧的基本問題上，就從造成宇宙加速的起因開始。 雖然發現宇宙加速是一項革命性的進展，宇宙學家起初對此事的反應卻非常保守。他們啟用愛因斯坦塵封已久的「宇宙常數」觀念，來代表一種新型態的能量—這是一般被稱之為「暗能量」的一個例子。但有許多物理學家卻認為，革命性的發現應匹配革命性的理論回響，或許萬有引力定律作用於巨大的宇宙尺度時，和其作用在日常生活的尺度上有所不同（見〈挑戰重力，走出黑暗〉一文）。 正如同發射核子導彈，非得同時轉動兩把鑰匙不可，宇宙學所預期的爆發性進展，也必須仰賴眾多觀測與理論的同時突破。不斷湧現的新觀念是否會導致理論學說的混亂？理論建構的秩序是否會重新浮現？