宇宙何其浩瀚

宇宙何其浩瀚

12/9/2017

 

仲夏夜裡, 仰望星空, 常自問這宇宙, 它到底有多大?

宇宙的彊界在那裡?

所有能看見的東西都有形有體, 有邊有界。那麽宇宙的彊界在那裏? 倘若你坐在一艘超光速飛船上, 朝一方向筆直地飛行, 哦! 一下子地球便消失在身後, 回頭時太陽系早已不見蹤影, 銀河系也一瞬間化為烏有, 所有的星雲就像螢火蟲般, 一閃一閃地滅去。 五彩繽紛的光影, 一分一秒地離去, 各式各樣的光體, 在身邊消逝, 無止無盡地朝着宇宙的邊緣飛去。

 

什麽是宇宙的邊界呢? 難道當你再也看不到螢火蟲時便是它的邊界了嗎? 道難有一道牆擋住你繼續前行的路嗎? 或許是, 駛入一片幽暗無邊的暗物質空間呢? 若是有牆, 那麽牆以外又是什麽呢? 若只是沒有了可見的星球, 還有暗物質, 那麽我們是否還是沒有探索到它的邊際呢?

根據大爆炸理論, 宇宙膨脹的度比光速更快, 也就是說, 理論上人類沒有超光速飛船, 望遠鏡也是永遠無法看到宇宙邊緣。可憐的人類, 想看又看不見, 想飛也飛不夠快, 時候到了, 我们連自己的生命都没了。人有什麽好驕傲的? 又有什麽我们能明白的呢?

描述宇宙的大小

宇宙的大小, 只能用光的速度來描述。在真空中, 光每秒行30萬公里。坐在沙發上, 手拿搖控器打開電視機, 只要10的負12次方秒 (小數點後11個零) 便可以看見畫面。

飛出太陽系

最靠近地球的星球是月亮, 距離地球約384400公里, 開車要160天, 光速只要1.25秒。地球到火星的平均距離是这960倍, 若乘旅行者太空船 (Voyager) 以每秒17公里的速度飛行, 要飛251天, 光速只要約20分鐘。地球到太陽的距離約1.496億公里, 坐高鐵不眠不休, 也要50年。

 

旅行者1號宇宙飛船, 要飛行3萬年才能飛出太陽系。它要飛到離太陽系最近的一個恆星 ~ 比鄰星 (Proxima Centauri)，要7萬年。若太陽是一毛錢銅板那般大小，比鄰星約在350英里之外。

逐層星系家庭組織

A. 星系 (Galaxy)

太陽系落在銀河系 (Milky Way)中, 銀河系的直徑約16萬光年, 大約含有1~4千億 (10E11) 個類似太陽的恆星! 太陽系距離銀河系中心約2.6萬光年, 位於被稱為獵戶螺旋臂 (Orion Spiral Arm) 的內側邊緣。太陽系繞着銀河系中心, 又稱「銀心」旋轉, 繞一週約2.3億年。如果太陽到海王星的大小相當於25分的美金硬幣，銀河系的大小則有如美國大陸。若太陽系是兒子輩, 銀河系便是他們父親的家庭。也就是說, 太陽在这大家庭之中, 有1千億到4千億個兄弟姐妹! 銀河系最近的鄰居是仙女座星系 (Andromeda), 或說是父親兄弟的家庭, 又是一個典型熟悉的星系。

 

銀河系又落在銀河系次群之中, 周圍有數十個矮星系環繞着銀河系運动。換句話說, 太陽系的老爸还有不少小老婆, 加上她们所生的, 这家庭又更大一些, 統稱銀河系次群 (Sub-group)。

 

B. 星系群 (Group)

由許多群和次群的星系组合在一起, 叫星系群。

一般而言, 群是指那些少於50個星系, 他们之間以重力彼此吸引的星系家族。上述的銀河系和仙女座星系, 包括他们的次群家屬等都是屬於祖父本星系群 (Local Group) 家中成員。

太陽系的老爸銀河系, 又和其它叔叔和伯伯等家庭都住在祖父家中。祖父叫本星系群, 家中以老爸銀河系 (和其次群) 和大伯仙女座 (和其次群) (M31) 勢力最大, 是祖父家中兩大陣營, 兩者質量加在一起, 遠大於本星系群中其它50多個叔叔伯伯總合。本星系群寬約1000萬光年。老爸和大伯兩次群的距離約250萬光年。

 

C. 星系团 (Cluster)

一個家庭多於50個星系, 有些甚至數千或數萬個星系, 如此龐大的星系家族稱之為星系团。典型的例子是室女座星系团 (Virgo Cluster)。本身就含有1300個星系，約有5400萬顆星球, 距離祖父本星系群住的地方約有5380萬光年, 他們毫無疑問的是大家庭。

 

D. 超星系团 (Super- Cluster)

超星系团這復雜的系統是由上百或者更多的星系團, 以及星系群组成的。例如室女座超星系團, 也叫本超星系團, 其中心是由室女座星系團组成。在曾祖父的家族本超星系团中, 当然也包括我们祖父的小家庭本星系群。祖父一家住在靠近圍牆邊, 似乎不太被重視, 家中有上百個非常強悍的兄弟姐妹! 本超星系团的直徑約1億1千萬光年。

 

曾祖父家中的掌上明珠是室女座星系团, 家中所有成員都是繞着她旋轉, 祖父一家族繞她一周要1700億年, 遠超过宇宙年齡!

 

2014年科學家發現, 曾祖父一家又落在曾曾祖父拉尼亞凱超星系团 (Laniakea Supercluster) 之中, 那裡約有10萬座星系, 寬約五億兩千萬光年。但故事还没結束, 近年科学家發現更大尺度, 呈纖維狀結構的双魚-鯨魚座超星系團復合体（Pisces–Cetus Supercluster Complex), 10億光年長，1億5千萬光年寬。在这背後还隱藏着無數個大得恐怖的怪物: 史隆長城（13億7千萬光年）、克勞斯-坎普薩諾超大類星體群（20億光年）、U1.11 LQG （25億光年）、Huge-LQG（40億光年）、武仙－北冕座長城（100億光年）長....。在可見宇宙之中, 我們不过都是滄海一束罷了!

可見宇宙 (Observable Universe)

人類利用哈勃太空望遠鏡, 則可觀測到二億座銀河系, 約含有10億個星系, 10的22次方顆像太陽一樣会發光的恆星, 這數字遠比地球上所有的沙粒还多! 可看到最遠的星球約有137億光年,這時小螞蟻科學家很興奮, 他們以為找到答案了!

然而宇宙一直在膨脹，所以看到宇宙中最遠的星球, 加上膨脹的速度, 其真正的位置離這裡約465億光年! 假設地球是宇宙的中心，那麼可見宇宙的大小大約是 (465億X2=) 920億光年!

 

科學家大膽推出大爆炸理論, 爆炸後產生出無窮多的星球。不可見的宇宙有多大呢? 有人利用Alan Guth 大爆炸後膨脹理論 (Cosmic Inflation) 估算了一下, 打個比方, 若「可見宇宙」像一個燈泡, 整個宇宙的大小約如冥王星 (是月亮的0.65倍大)體積, 空間距離仍然不停快速地向外擴張。

 

在此, 科學家又發現, 这些可見宇宙中的星球物質, 只占宇宙總體積4%而已, 其它96%是由一種完全看不見, 極其神祕的暗物質 (Dark Matter) 组成! 它使我想起聖經的前兩節經文…『起初神創造天地。地是空虛混沌。淵面黑暗。神的靈運行在水面上。』(創 1:1~2)

 

可憐的人類, 想看又看不見, 想飛也飛不夠快, 時候到了, 我们連自己的生命都没了。人有什麽好驕傲的? 又有什麽你能明白的?

 

井然有序的宇宙

一日, 英國著名天文學家哈雷 (因他推算出一顆彗星的軌道，後來這顆彗星被命名為哈雷彗星)，在好友牛頓的書房看到一個太陽系的機械模型。用手搖轉輪時, 九顆行星不但自轉, 並各自精確地繞著陽太公轉。 此時, 哈雷興奮地像個孩子, 把玩不停。 他問好友這模型是誰做的? 牛頓知道哈雷是個無神論者, 便打趣地說, 有天晚上, 這些大小的球和棍子自己組合而成, 沒有人做的。 哈雷突然醒悟過來, 連這麼簡單的模型都是由一個專家精心設計的, 這龐大複雜又井然有序宇宙, 肯定是有一位偉大的神創造的。 那一天, 哈雷相信了神的存在。

 

 

「耶和華我們的主啊，你的名在全地何其美！你將你的榮耀彰顯於天。我觀看你指頭所造的天，並你所陳設的月亮、星宿，便說︰人算甚麼，你竟顧念他？世人算甚麼，你竟眷顧他？」(詩篇8:1~4)

 

 

Photos taken by NASA's Spitzer Space Telescope