宇宙正在膨脹

○王貞虎

中年發福，不外乎是運動太少，飲食太好。隨著年紀的增長，身體的新陳代謝變慢，只進不出，變胖是免不了的。宇宙的發福就不一樣，宇宙的總能量是不變的，沒有額外的能量注入宇宙內，但宇宙仍舊不斷地膨脹。宇宙膨脹算是很新的觀念，即便是愛因斯坦也曾認為宇宙是靜態的，直到天文學家哈勃觀測證據的出現，證實了宇宙是膨脹的，成了“宇宙大霹靂學說”的重要證據之一。

該如何想象一個膨脹的宇宙？首先我們看看哈勃有怎樣的證據顯示宇宙正在膨脹。之前我們提到哈勃測量出仙女座星系距離地球的距離，得知星系是在銀河的外頭。除了可以測量距離外，天文學家還有辦法知道星系沿著我們視線方向的運動速度，這得靠19世紀奧地利數學家多普勒的發現。多普勒發現產生聲波的來源如果和收聽者有相對運動，則聲波的頻率會隨著相對運動的速度大小而改變，現稱之為“多普勒效應”。

光也有多普勒效應。在可見光范圍內，藍光屬于短波（高頻率）的光，紅光則是長波（低頻率）的光，如果發光源朝向我們運動，我們看到的光會趨向藍光（短波、高頻率），而遠離我們，就趨向紅光（長波、低頻率）。趨向藍光，我們稱之為“藍移”，反之則稱為“紅移”。我們在日常生活中不容易看到這種現象，因為相對運動的速度太小，但星系的運動速度很快，這種紅移和藍移的現象就很明顯。哈勃利用星光的多普勒效應計算出星系的視向速度，將星系的距離和視向速度畫在圖表上，他發現一個驚人的規律，大多數的星系都是遠離我們的，并且離我們愈遠的星系，遠離我們的速度愈大，這就是所謂的“哈勃定律”。

哈勃定律代表了宇宙的某種特性——一個爆炸性的宇宙，現在的問題是宇宙如何“爆炸”。想象宇宙是從某一點開始，像爆竹般爆炸，爆竹碎片四散紛飛，站在爆炸點的位置，檢查飛出去的碎片的距離和飛離速度，離爆炸點愈遠的碎片，由于速度較大，所以跑得比較遠，這和哈勃定律的特征相同。那這是否意味著我們的地球在宇宙中心？根據以往的經驗，我們不該再幻想地球處在宇宙的中心，一定有其他的方式解釋哈勃定律。

讓我們換個角度想象我們的宇宙。如果宇宙像個包子，一開始師傅捏好的包子比較小，當放入蒸籠加熱后，包子膨脹起來。如果師傅在包子上畫了五個綠點，膨脹后的包子上的五個綠點之間的距離也被拉長。假如站在其中一點上，觀察其他各點，應該也都滿足哈勃定律的特性——離得愈遠，遠離速度愈大。因此，地球沒有必要處在宇宙的中心。

“這次閉關靜坐的時候，我一度進入了一種很深的寂靜，我的周圍只有光，時間、空間都不存在了，我似乎觸到了師父從未指點過的境地。”電影《臥虎藏龍》中李慕白緩緩地說道。宇宙的開端的確如此，現今理論認為時間和空間在大霹靂之后才開始產生，我們很難描述空間的全部之外還會有什么，也不知道沒有時間之前發生了什么，天文學家從觀測結果和理論知道宇宙是從一點開始產生，并不斷地膨脹，天文學家努力的結果似乎應了俞秀蓮所說：“你得道了！”