智慧之窗: 起初

2013年4月 

文/黃小石

直到20世紀中葉,許多科學家仍堅持「宇宙永恆」觀點:宇宙無始無終,無限且永存,故人所處的自然界,從邏輯上說並不需要「造物主」創造,它「自然」就是如此。筆者就生長於這樣的世代,1962年於台灣大學物理系畢業,1963年秋天赴美康乃爾大學(Cornell University)物理系研究院。當時的物理學家正在熱烈地討論「宇宙起源」。

宇宙一直在膨脹

我們都知道,宇宙間有萬有引力;依此推想,所有的星球與物質都應彼此相吸。然而,經過無限長時間(當時人相信宇宙永恆),太空中又沒有什麼阻力,為何星球並未全部吸成一團?
1920年代,美國加州的天文學家哈柏(Edwin Hubble),透過一台100吋鏡面強力望遠鏡,觀察發現宇宙一直在膨脹,所以其中的物質才沒在萬有引力下被吸成一團。繼之,許多天文物理學家開始研究,宇宙為什麼會膨脹、以前的宇宙是否比現在小得多?

宇宙學(Cosmology)泰斗湯姆斯‧戈爾德(Thomas Gold)等科學家,深知這一問題的嚴重性:若以前的宇宙比現在小,那麼在很久很久以前,宇宙應該很小很小了,且可小到一個不能再小的地步;更早以前,就更沒有宇宙了!果真如此,那麼宇宙是從哪兒來的?又是怎麼開始的?

於是,他與英國天文學家霍尤(Fred Hoyle)及邦迪(Hermann Bondi),合創了「宇宙穩定狀態論 (Cosmic Steady State Theory) 」:宇宙太空之間,一直有新物質自然產生,只是產生物質的機制尚不清楚,但只要在宇宙中每一立方公尺、每十億年,產生相當於一個氫原子的物質,就足以解釋所觀測到的宇宙膨脹指數了。

那時,愛因斯坦已過世八年,生前曾在其著名的廣義相對論「力場方程式 (Field Equation) 」中加了一個常數(Cosmological Constant),企圖解釋為何宇宙能穩定地存在。他認定,宇宙不能有開始;宇宙若有開始,時間、空間也將有個開始。

當時的科學界,實在無法接受「很早很早以前,居然沒有時間、沒有空間」的事實。

宇宙忽然無中生有

1964年,天文物理界發生了一件重大事情:普林斯頓大學的廸基教授(Robert Dicke),不但計算出宇宙「大爆炸」後的餘溫,且在製作微波偵測器,用以證明其理論的正確性。若宇宙真如他們所說,在一段可計算的年月以前,由忽然猛烈的「爆炸」開始,這將是件何等難以想像的事!

其實,早在1920年代,天主教神父勒梅特(Georges Lemaître)即已提出「宇宙膨脹論」,只是當時的科學家多不以為然,甚至英國的霍尤教授還曾取笑研究「大爆炸論」的學者是「大砰論者 (Big Bangers) 」。Bang原是象聲辭,指爆炸的聲音,可見科學家不很看重這種理論。然而,科學的好處就在於:只要有足夠的證據,再不受歡迎的理論還是可以建立起來。

1965年,貝爾實驗室的科學家潘齊亞斯(Arno Penzias)和威爾遜(Robert Wilson),偶然在其所設計的微波偵測器中,極準確地測量出太空中均勻分佈的微波輻射,為宇宙「大爆炸論」奠定了穩固的實驗基礎,且獲得1978年諾貝爾物理獎的殊榮。

今天,大部分科學家都已接受「大爆炸論」觀點:宇宙遠在137億年以前,忽然「無中生有」地出現了;在那刻之前,既沒空間,也沒時間。事實上,聖經《創世記》即開宗明義地記載:「起初神創造天地……」。這「起初」二字,就是聖經最前面的兩個字。

宇宙居然有「起初」,這是以前的科學家無法想像的。有人比喻,科學家有如登山者,辛辛苦苦地爬上了一座高山,卻發現神學家早就在那裏等著他了。