爆涨宇宙.PDF

南台通識電子報 48 7 ● 傅俊結 今年的三月十八日前後，台灣的電視新聞和網路媒體大篇幅的報導了一則有關於 科學發現的新聞，通常這些媒體對科學新聞的報導可說是可有可無，不像一些影視明 星八卦新聞那麼受到重視。 上圖是 BIECP2在南極的主要偵測儀器 這則新聞是美國的一個名叫BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2)的研究團隊，在哈佛大學的史密森天文物理研究中心召開了一個記者會 傅俊結，南台科技大學電子工程系副教授。 南台通識電子報 8 48 ，宣稱他們在南極的實驗儀器成功的偵測到一個所謂的重力波信號，這個信號可以證 明在宇宙的演化過程中，的確有一個所謂的爆漲(inflation)階段存在，也就是說宇宙的 爆漲理論是對的。 爆漲理論理論在 1970 年代主要是由美國人古斯(Guth)和俄羅斯人林德(Linde)所發 展。台灣媒體會大篇幅的報導這則新聞，其中一個主要原因，應該是參與記者會的 BICEP2 的主要四位領導人，其中有一位是台灣人，郭兆林教授。他在台大物理系念到 碩士，再到美國加州大學柏克萊分校讀博士，目前任教於史丹佛大學。偵測到爆漲信 號的儀器，主要是由郭教授所設計。 上圖是爆漲宇宙理論的主要發展者左邊是古斯(Guth)右邊是林德 (Linde) 在電子報的 42 期，我們談到了大爆炸理論，此理論是天文物理學家普遍認可的宇 宙誕生的主要理論，而它的實驗支持就是彭齊亞斯(Penzias)和威爾遜(Wilson)在 1960 年 代所偵測到的宇宙微波背景輻射信號，他們也因此發現得到了 1978 年的諾貝爾物理獎 。可以預見，如果最後被證明哈佛大學這場記者會所宣佈的發現是正確的，那麼這個 工作被授與諾貝爾獎是遲早的事。因為這個信號的發現對近代天文物理的發展太重要 了，科學家為了尋找這個由愛因斯坦的廣義相對論所預測的重力波，已經花了很多的 時間和精力。雖然愛因斯坦本人對此重力波的看法在他有生之年也是反反覆覆。 大爆炸理論到目前為止是蠻成功的一個宇宙誕生理論，但它並不完美，它沒辦法 南台通識電子報 48 9 解釋一些天文學家實驗觀測上的一些問題。例如：宇宙為什麼在各個方向上都顯得那 麼對稱？還有為什麼宇宙微波背景輻射會那麼均勻分佈？為什麼宇宙空間是那麼平坦 ？以及為什麼一直找不到磁單極子？很多理論物理學家認為，磁單極子是存在的，這 種粒子不向一般的磁性物質會有南極和北極，它僅會有北極或南極。爆漲宇宙理論基 本上就是為了要解決這些問題 ，這個理論主張宇宙在誕生之後，有一段所謂的爆漲階 段，此爆漲階段只持續了一兆兆兆分之一秒，讀者請注意有三個兆，可見這是多麼短 的時間。在這麼短的時間內，有此一說，萬有引力不像我們現在所認知的是互相吸引 ，它反而互相排斥，藉由這股力量，宇宙以遠遠超過光速的速度爆漲，爆漲過後，雖 然宇宙繼續在膨脹，但速度已經降低很多。有些科學家認為並不是互相排斥的萬有引 力造成爆漲，而是一種科學家稱為黑暗能量(dark energy)的機制，不過黑暗能量到底是 什麼，目前為止，沒有答案，科學家對它所知甚少。 BICEP2 在三月份大動作的開了記者會之後，已經有一些科學家指出，現在所謂的 證據是有疑慮的。例如法國理論物理學家 Falkowski ，他五月份在網路上發表的文章指 出，該團隊所偵測到的