心經宇宙生命學              呂應鐘 著

    

隱秘能量與隱秘物質已被證實存在

  《ScienceDaily》雜誌於2003年1月份及網頁上以<"Dark Energy" Dominates The Universe>報導美國天文學家 Lawrence Krauss[1],Brian Chaboyer[2]對銀河系和鄰近星系中幾百個被命名爲球聚體(Globular Clusters)的熱點(hot spot)進行一系列的觀察,這些星系中的熱點由10萬到100萬個甯P密集組成,進而推測宇宙是由一種不尋常的反重力性質的隱秘能量(dark energy)[3]所主宰的,也導至宇宙不斷地在加速膨脹。這兩位學者認為唯一的解釋是真空並非空無,而是有一種具有負壓力(negative pressure)的隱秘能量導至宇宙加速膨脹。

  美國國家航空暨太空總署(NASA)於2002年一整年動用「威金生微波異向探測衛星(WMAP, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)」,探索宇宙深層,發現到某形態的熱點證明宇宙正在膨升,這一點意味著唯一可能導致宇宙膨升的隱秘能量的確存在,職是之故,宇宙膨脹的力量之快,絕不會因重力而坍毀,因此也令宇宙會因「大坍縮(Big Crunch)」而崩潰毀滅的理論為之嘎然而止。並且証實宇宙的年齡為137億歲。(NASA,http)

  此項宣布令學術界數十年來為宇宙中的一些作用力而衍生的爭論為之平息止歇。在過去,從愛因斯坦到劍橋大學物理學家霍金(Stephen Hawking)教授[4]等人都認定:宇宙終究會停止擴張,然後因重力而告坍縮,宇宙當中的生命屆時便會悉數毀滅。然而,美國航太總署的研究指出,前述的學術分析有誤。

  科學界把航太總署的此項發現譽為宇宙史上最重大事件之一,因為航太總署觀測的結果與先前理論物理學家的計算非常吻合,即宇宙中可見物體大自銀河、星辰、小至人類或細菌,其總組成物質只佔不到宇宙物質總量的5%,剩下的95%當中,約有30%由神秘未知的「隱秘物質」(dark matter)與65%的「隱秘能量」組成。科學家看不見這些隱秘物質與能量,只能從這些物質與能量所產生的引力而測知這些物質與能量確實存在。而「隱秘能量」亦即各大星系以不斷增加的速度彼此漸行漸遠的宇宙斥力。

  賓夕凡尼亞大學物理學系的Max Tegmark博士(http)解釋說他們研究了從宇宙微波背景發出的光線,發現這些光線是在137億年前宇宙大爆炸(Big Bang)時發出的,這些光線是來自一個不透明的、持續膨脹的幕牆,這一個幕牆仿佛是規定宇宙邊界的牆壁。

  隱秘能量的觀念是1998年才出現在天文學領域堙C當時,兩組天文學家對遙遠的星系中正在爆炸的超新星進行觀察,發現超新星比他們認為的暗淡。這意味著它們的距離比科學家原來認為的更遠了。造成這種情況的惟一解釋應該是:宇宙的膨脹在過去的某個時間加速了。天文學家在這之前一般認為,由於單個星系相互作用造成了引力拖拽,宇宙膨脹是逐漸減慢的。但是對這個超新星的觀察結果表明,有某種神秘的力量在對抗引力的拖拽,使星系以前所未有的加速度相互遠離。(Scientific American,1999)

起初,其他科學家對這個結果表示懷疑。也許超新星變暗是因為它們的光被星際塵埃雲擋住了,也許超新星本身的光就比科學家所認為的暗。但是經過仔細檢查,所有這些解釋都被擱到了一邊,因此隱秘能量的假說出現了。

  其實,早在1917年,愛因斯坦為平衡自己廣義相對論的恆等式,認定有未知力量與重力抗擷,讓宇宙的大小恆常,(Wright,2001)愛氏把該未知力量稱為「宇宙常數(cosmological constant)」。然而上世紀20年代的太空探測證據顯示,宇宙並非靜止不動而是正在擴張中,愛因斯坦便放棄自己的想法,而且聲稱是自己「一生中最大的錯誤。」後來的許多天文學家都把這個宇宙常數只看作是數學上的假設,而不認為它和實際的宇宙有多少關係。直到上世紀90年代也沒有人想到過這個效應會變成現實。

  可是現在航太總署的新資訊卻顯示隱秘能量的確存在,證明宇宙間確實存在此種斥力,或稱之為負壓力,使宇宙加速膨脹。有人認為隱秘能量是從宇宙真空中滲透出來的,因有實驗表明,真空似乎並非空無一物,而是一些虛粒子在時生時滅地冒泡泡。(Schewe and Stein 2000, Frieman & Turner 2001, Browne 2002)


[1] Lawrence Krauss, Professor of Physics and Astronomy at Case Western Reserve University, USA.

[2] Brian Chaboyer, Assistant Professor of Physics and Astronomy at Dartmouth, USA.

[3] Dark energy照字面譯應為「黑暗能量」,但是此能量之性質並非黑白相對之黑暗,而是指人類所未知的存在能量,比照dark saying不應譯為「黑暗話語」而是「謎語」,keep dark不是「保持黑暗」而是「隱藏,保密」,故本論文將dark energy譯為「隱秘能量」,較能真確地顯示其本質。

[4] 早在20世紀80年代,霍金(1942--)就已被人們普遍認為是繼愛因斯坦之後最有才華的理論物理學家,他的《時間簡史》榮登倫敦《星期日時報》暢銷書榜達237周之久,比任何其他書都長(聖經和莎士比亞的書除外),被翻譯成40多種語言。他在1974年發現黑洞會不斷放出輻射直到消失,科學家把這個奇特且重要的現象稱為「霍金輻射(Hawking Radiation)」,已經有數千篇論文從各種角度來研究它,是非常熱門的題目。霍金於1979年接任劍橋大學地位崇高的盧卡斯數學講座教授,牛頓在300年前也擔任過此職。(高涌泉,http)