穿越時空的宇宙

「我要蓋一間超級大的房子！」「那我要蓋一間超級宇宙無敵大的！」你心想，宇宙總該是最大的了吧！可是，要怎麼知道宇宙有多大呢？宇宙有一定的大小嗎？如果有，那宇宙的外面是什麼？而且這樣宇宙不就不是最大的了嗎？

首先，我們要先了解宇宙是什麼。古文中解釋：「上下四方曰宇，古往今來曰宙。」所以宇宙一詞其實涵蓋了時間和空間，包含了從古至今發生的事，也包含了空間中所有物質和能量。自古以來，夜空那有繁星點綴著的無盡黑暗，就吸引著人們不斷向更深遠處探求。從原本以為地球便是全宇宙，接著發現就連太陽系也不是宇宙的中心，往外更驚訝的發現連銀河系也只是宇宙中數千億個星系之一！這麼大的宇宙，還有散布其中的滿天星星，一開始是打哪兒來的呢？我們對宇宙了解得愈多，才發現原來自己不了解的更多。我們對宇宙的無窮好奇，引領著我們不斷探索觀察，看得愈來愈深、愈來愈遠。

宇宙哪裡來？

要探討宇宙的由來，得先從宇宙的「現況」談起。你聽過「宇宙膨脹」這回事嗎？你相信宇宙愈來愈大嗎？在1920年代以前，大多數人都相信宇宙的大小是固定的。就連愛因斯坦在以相對論進行宇宙相關的計算時，發現宇宙不是穩定的，他還特地在方程式中加入一個常數，好讓宇宙可以是穩定的（後來愛因斯坦認為這是他犯過最大的錯誤）。

直到1922年，蘇聯科學家佛里特曼（Alexander Friedmann）以相對論為基礎，建立了自己的方程式，計算結果認為宇宙應該是逐漸膨脹的。這樣的想法，在1929年經由哈伯（Edwin Hubble）的觀測證實了，哈伯觀測了許多遙遠的星系，以測量「紅移」的方式（見左頁〈什麼是「紅移？」〉），發現遙遠的星系都在遠離我們，而且愈遙遠的星系，遠離我們的速度愈快，首度證實了宇宙是愈來愈大的。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2014年10.11月號 ]