宇宙的“地平線”

曾連榮 編譯

每當我們瞭望遙遠的宇宙時，常常會聯想到自己身在大海中的一條船上。遠離陸地，我們的視線可以向各個方向延伸到二三十公里外的海平線，這距離取決于甲板的高度。這個以輪船為中心、海平線為周長的圓圈，就標志著眼睛能否看到的界限。在你看來，這條海平線就圍住了所有存在的水，而你剛巧位于它的中心。但經驗證明這是錯誤的。在開闊的海面上，你可以航行幾個小時或者幾天幾夜，而周圍仍然是浩瀚的水面。自然，與剛巧處于你的視野之內的部分相比，海洋大得多!

同樣，從我們腳下到宇宙際線的距離，在各個方向上都是相同的：我們位于可觀察宇宙的中心。我們還可以進一步斷言，整個宇宙比我們所能觀察到的要廣闊得多。與標出海平線的圓類似，宇宙際線也是一個圓，一個把我們整整包圍的圓殼。到這條“邊線”的精確距離，目前仍無定論，但最新、最準確的估測是大約130億光年。

有一種小得多的際線，或許也是最為恐怖的一種——包圍著黑洞的際線。根據廣義相對論，在這種可怕的地方，黑洞的重力如此之強，以致于空間完全彎曲它的本身。如果一個物體掉入了這個際線，它會極快地到達黑洞的中心。在這個過程中，迅速增長的重力會把它拉碎成一個個原子，時空之網會把它壓縮為一個幾何點。

黑洞的際線可以說是黑暗而不愉快的，但是光也可以形成自己的際線。一個例子就是太陽的邊緣，這是一個氣狀的表面，可見光的光子從中源源涌出。在這個熱鬧的地方，光子和電子最喜歡互相撞來撞去，正像在地球上，霧中懸浮的水汽把可見光光子擊向各個方向，使我們視物能力下降。

像太陽一樣，宇宙也有一個邊界，光線無法超越其外。我們說存在著這面不可穿透的墻，證據就是宇宙大爆炸后留下的宇宙背景輻射。

那么，這面“墻”是從哪里來的呢?

盡管光的傳播速度極快，但我們與宇宙中其他星系的距離如此遙遠，以致于我們看到的事物不是現在的事物，而是從前的事物：百萬甚至百億年前，那時候宇宙的體積比現在小，密度大，溫度也高。這些星系清清楚楚地懸浮在我們上方，并且像地質層一樣，它們構成了一條宇宙歷史的時間年表。

如果你望得夠遠，望到了宇宙年齡只有50萬年的時刻，你會看到整個宇宙熾熱如恒星時代的光線。在那里，像在恒星中一樣，光子和自由電子相互激烈碰撞。直到那時，光線是不能穿透宇宙的。隨著宇宙的膨脹和冷卻，電子與原子核結合生成了完整的原子。起先受到撞擊的光子，突然能夠在宇宙中自由傳播了。半透明和透明空間之間的這個界限，也就是宇宙大爆炸50萬年之后的時間，在宇宙學中稱為重組合時代。

如果你還想“看”到更遠古的時間，觀察普通光線的普通望遠鏡就無法做到了。但是如果能造出一種精確的中微子望遠鏡，我們就可揭開電子的幕布，看到更加接近大爆炸的宇宙。我們就能夠看到大爆炸幾分鐘之后，氫生成輕元素氦和鋰的熱核聚變過程。

一切際線之中的長者，即宇宙邊緣的際線，是由光的傳播速度和宇宙的年齡決定的。無論用什么技術或方法，我們也不能看到比一個光線傳播了130億年來到地球的物體更遠的東西，因為宇宙的年齡只有130億年。這個半徑為130億光年的宇宙之圓，在時空上是以任何作此觀察的人為中心的。這條際線以光速擴散，不斷地超越著它外側的那一部分宇宙。

10億年之后，當宇宙年齡為140億年時，我們將能夠看到又一個10億年中的宇宙演變，也能夠看到又一球層的大爆炸后生成星系的宇宙物質。那些其光線要用140億年才能到達地球的星系，只有當宇宙140億歲的時候，才能被我們觀察到。

在我們所處的宇宙中，我們確實是漂浮、或許是漂流在上萬億個其他星系的中心，它們對于地球來說，是時間的先祖，它們的誕生和生命歷程完整地在我們面前演示。從我們的宇宙際線(遠方的過去)到我們的銀河系(腳下的現在)，我們不斷擴展的時空圈只是宇宙的一部分，很可能是很小的一部分。