On the Origin of the Universe

李傑信（Mark Lee）

臺灣大學物理系畢業，洛杉磯加州大學物理博士、麻省理工學院科技管理碩士。先入加州理工學院噴射推進實驗室，後進美國航空暨太空總署（NASA）總部，擔任太空任務科學家和資深技術顧問，管理太空基礎物理科學飛行實驗任務。

李博士發表過六十餘篇科學及科技管理論文，擁有八項美國專利，曾獲頒NASA「傑出成就獎章」、「傑出服務獎章」和太空人辦公室「銀斯努匹獎」；又獲太平洋國際太空學會頒發「國際太空年松長紀念獎」。在臺灣，曾獲「李國鼎通俗科學寫作第一獎」、行政院新聞局「優良圖書金鼎獎」和臺南第一中學「傑出校友獎」等。

此外，他熱心投身科普教育，成立「美國促進中國科普協會」，並擔任會長；舉辦過兩屆「中國青少年太空梭科學實驗活動」。著有中文科普書籍《追尋藍色星球》、《我們是火星人？》、《生命的起始點》、《別讓地球再挨撞》、《天外天》。曾任《中國時報》「浮世繪版」與中國《中國科學財富雜誌》的專欄作家。

【目次】

推薦序──人人好奇的宇宙起源／高涌泉
推薦序──終極關懷／劉大任
自　序
導　讀
第一章　靜止的宇宙
第二章　宇宙膨脹了
第三章　宇宙有多大？
第四章　超均勻
第五章　宇宙電磁微波
第六章　黑體輻射
第七章　不均勻
第八章　平　直
第九章　黑暗的宇宙
第十章　暴　脹
第十一章　何去何從
後　記──神話國
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英文索引

作者序

起源類的知識，我最喜愛。

1999年，寫完《追尋藍色星球》，地球生命的起源，引起了我強烈的好奇。火星個頭小、散熱快，極可能比地球搶先達到生命起源條件；生命在火星成形後，乘坐頻繁出發的隕石列車，抵達地球，播種生命，這是目前無法排除的可能模式。《我們是火星人？》寫出我的看法：地球生命的起源，可能和火星有密切關連。再往深層追究下去，火星肯定也不是宇宙生命的發源地。《生命的起始點》一書，將寶押在生命可能起源於一條單股的核糖核酸RNA分子上。只要條件湊齊了，RNA 分子在宇宙中任何時間任何地點都可能發生。如果發生的地點在地球，那可能是42億年前的事。

生命起源的來龍去脈當然無比重要，但它只是宇宙在萬事俱備、只欠東風情況下的一個錦上添花的現象。想想看，不管是RNA也好，DNA也罷，它的分子中肯定要有質子、中子（甚或夸克）和電子等基本材料。問完了生命化學分子怎麼來的這個問題後，我們還得追問下去，宇宙中這些基本建材質子、中子和電子等是怎麼來的呢？

追尋質子、中子和電子等物質的起源，在概念上，就是追尋宇宙的起源。

其實我們仰望星空，看到的都是物質的宇宙。幾千年來，人類看著這本深邃的天書，天問不息，辛勤探究。

但人類恆久看到的卻是一個靜止的宇宙。天穹中點點繁星，都似乎堅固不動，人類只好接受宇宙是永恆存在的，它就是已經連續在那，如今如往昔，不需出生地，更不需出生日（no where, no when）。

20世紀初期，人類終於看到了，宇宙竟然是膨脹的。膨脹的宇宙往回看，它的體積應是一路縮回去。縮到最後，體積就小到不能再小，那一天就該是宇宙的生日、宇宙的起始點。

膨脹的宇宙，石破天驚，給人類帶來了對宇宙起源的追尋。

宇宙雖然浩瀚無邊，但內涵並不複雜，遠比一個小螢火蟲簡單得多。所以，追尋宇宙起源，人類目前所掌握的物理知識，還能挺一陣子。

從物質來追尋宇宙的起源，是正面仰攻，本是最自然不過的線索，就像用人類骨骼化石去追尋人類起源一樣直接。阿爾佛1948年的論文就是以這個思維出發，去追尋週期表上化學元素的起源。1977年，溫伯格寫出了膾炙人口的《最初三分鐘》，為宇宙物質起源定下了精確的時間表。

但人類很難預料得到，在這條路上追到底，竟然只找到了宇宙的4%，其他96%竟然深藏在重重的黑幕之後，不在我們能看得到的線索之內。

這是一個令人類震憾的迷惑。

看來沿物質線索追尋宇宙起源的這條路，走起來並不順暢。1965年，宇宙電磁微波首次在人類文明的舞臺上出現。不錯，這個電磁微波紀錄的是宇宙在大霹靂後37.6萬年時的天空影像，在時間上，的確比溫伯格的最初三分鐘要晚了許多。但電磁微波出身於宇宙原始電漿火球，是大霹靂宇宙從第一時間就配備的紀錄儀器，如影隨形，同步實況錄下了宇宙大霹靂中每個動作，可追溯到宇宙起源時間到一千億億億億分之一秒，即10-35秒。

宇宙電磁微波中含有宇宙的超均勻、不均勻、平直和更多的訊息在內。尤其是微波的不均勻和平直特性，竟然呼喚出了宇宙暗能量部分和宇宙組成物質的成分比例。

所以，追尋宇宙起源，如果只以我們能看到的一般物質為主要線索，所得到的訊息只能在宇宙4% 的成分中打轉，和以宇宙電磁微波為線索比較，訊息量的落差有如天上地下。

知道宇宙中含有23% 的暗物質和73% 的暗能量後，人類不但沒變得比以前聰明，反而更加迷惑了。

但至少現代人類已經能夠肯定，我們能看得到的僅僅是宇宙的4%，這是20世紀人類一項偉大的成就。

這本書寫的，就是現代人類先找到宇宙的4%，再又深深跌入那96%未知的黑暗宇宙深淵的故事。

宇宙在137億年前的那個生日，太難理解。137億年的宇宙太年輕，在那之前，宇宙藏到哪裡去了？

「生也有涯，知也無涯」，莊子二千多年前的名言，至今仍然好用。老子更上一層樓，點出「絕學無憂」。兩位先聖可能怕人類對知識追求到走火入魔，良莠不齊，小則造成自身精勞神疲，大則導致禍國殃民。

近些年來，一些在靈修上有突破的朋友，對知識的追求，已適可而止。他們指出，在靈修的道路上，愛因斯坦和佛洛伊德，只得499分。相比起來，甘地和特雷莎修女，700分。耶穌和佛祖，1,000分。

分數多少，是估計個體對其他生靈影響的能量。每增加1分，能量增加10倍。芸芸眾生，一輩子能增加5分，已不枉過客匆匆的一生。

從靈修的角度來看，偉大的科學家們被擋在500分以下，對人類影響能量望塵莫及於特雷莎修女，是因為他們對邏輯推理能力的「自戀的虛榮」（vanity of self-admiration）。

我相信靈修的程度，只達到人是有靈性的地步，但自己認為靈性是隨著肉身生，跟著肉身亡，沒有前生來世，更無輪迴。

不知道會不會有那麼一天，我也選擇了關上知識的大門，開始追求靈性上的進修。但在現在這一刻，我清楚地知道，我和知識的塵緣未了，仍然和它魂魄相依。

感謝我的同窗至友――哈佛大學的電磁物理專家蔡武陽（1942-）博士，在百忙之中，為本書做了一次關鍵性的技術校閱。

還有許多朋友為本書校讀潤色，在此不克一一致謝。