宇宙正在膨脹

○王貞虎

中年發(fā)福，不外乎是運(yùn)動(dòng)太少，飲食太好。隨著年紀(jì)的增長(zhǎng)，身體的新陳代謝變慢，只進(jìn)不出，變胖是免不了的。宇宙的發(fā)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(nèi)，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(rèn)為宇宙是靜態(tài)的，直到天文學(xué)家哈勃觀測(cè)證據(jù)的出現(xiàn)，證實(shí)了宇宙是膨脹的，成了“宇宙大霹靂學(xué)說(shuō)”的重要證據(jù)之一。

該如何想象一個(gè)膨脹的宇宙？首先我們看看哈勃有怎樣的證據(jù)顯示宇宙正在膨脹。之前我們提到哈勃測(cè)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(cè)量距離外，天文學(xué)家還有辦法知道星系沿著我們視線方向的運(yùn)動(dòng)速度，這得靠19世紀(jì)奧地利數(shù)學(xué)家多普勒的發(fā)現(xiàn)。多普勒發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生聲波的來(lái)源如果和收聽者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則聲波的頻率會(huì)隨著相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大小而改變，現(xiàn)稱之為“多普勒效應(yīng)”。

光也有多普勒效應(yīng)。在可見光范圍內(nèi)，藍(lán)光屬于短波（高頻率）的光，紅光則是長(zhǎng)波（低頻率）的光，如果發(fā)光源朝向我們運(yùn)動(dòng)，我們看到的光會(huì)趨向藍(lán)光（短波、高頻率），而遠(yuǎn)離我們，就趨向紅光（長(zhǎng)波、低頻率）。趨向藍(lán)光，我們稱之為“藍(lán)移”，反之則稱為“紅移”。我們?cè)谌粘Ｉ钪胁蝗菀卓吹竭@種現(xiàn)象，因?yàn)橄鄬?duì)運(yùn)動(dòng)的速度太小，但星系的運(yùn)動(dòng)速度很快，這種紅移和藍(lán)移的現(xiàn)象就很明顯。哈勃利用星光的多普勒效應(yīng)計(jì)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(fā)現(xiàn)一個(gè)驚人的規(guī)律，大多數(shù)的星系都是遠(yuǎn)離我們的，并且離我們愈遠(yuǎn)的星系，遠(yuǎn)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(gè)爆炸性的宇宙，現(xiàn)在的問題是宇宙如何“爆炸”。想象宇宙是從某一點(diǎn)開始，像爆竹般爆炸，爆竹碎片四散紛飛，站在爆炸點(diǎn)的位置，檢查飛出去的碎片的距離和飛離速度，離爆炸點(diǎn)愈遠(yuǎn)的碎片，由于速度較大，所以跑得比較遠(yuǎn)，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(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，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(gè)角度想象我們的宇宙。如果宇宙像個(gè)包子，一開始師傅捏好的包子比較小，當(dāng)放入蒸籠加熱后，包子膨脹起來(lái)。如果師傅在包子上畫了五個(gè)綠點(diǎn)，膨脹后的包子上的五個(gè)綠點(diǎn)之間的距離也被拉長(zhǎng)。假如站在其中一點(diǎn)上，觀察其他各點(diǎn)，應(yīng)該也都滿足哈勃定律的特性——離得愈遠(yuǎn)，遠(yuǎn)離速度愈大。因此，地球沒有必要處在宇宙的中心。

“這次閉關(guān)靜坐的時(shí)候，我一度進(jìn)入了一種很深的寂靜，我的周圍只有光，時(shí)間、空間都不存在了，我似乎觸到了師父從未指點(diǎn)過的境地。”電影《臥虎藏龍》中李慕白緩緩地說(shuō)道。宇宙的開端的確如此，現(xiàn)今理論認(rèn)為時(shí)間和空間在大霹靂之后才開始產(chǎn)生，我們很難描述空間的全部之外還會(huì)有什么，也不知道沒有時(shí)間之前發(fā)生了什么，天文學(xué)家從觀測(cè)結(jié)果和理論知道宇宙是從一點(diǎn)開始產(chǎn)生，并不斷地膨脹，天文學(xué)家努力的結(jié)果似乎應(yīng)了俞秀蓮所說(shuō)：“你得道了！”