舊文：仰望深邃的過去

仰望深邃的過去

同一個星空，在幾千年前的古人和現代人眼中看來，有很大的不同。


曾幾何時，人們都認為太陽，月亮和行星環繞平坦的大地運行，因為天地看來就是如此。在極度貧乏的資訊下，作出一些猜想，這是再當然不過的事情。可是古人之後發現，這理論解釋不了許多行星運行的軌道。今天，隨科學和技術的進步，我們知道地球環繞太陽運行，月亮又環繞地球運行，而其他天體則有遠有近，各有軌跡。


古人的困難

人生怱怱數十載，在沒有文字的時代，所有過去發生過的事情都很快隨死亡消逝，所以文明以及宇宙的歷史看來就只有數千年。宇宙起源這個問題一直令人死不瞑目。

人們愛發問，卻更期望別人給予答案；於是乎，有人安撫受求知慾燃燒折騰的人們，給予當時所能想像到最好的答案：神明在數千年前 (當時人類已經覺得是很長的時間) 用「超自然」力量創造了天地。

為了進一步阻止好奇的人們發問，權威們又發明了神祕主義，說人類永遠不可能也不該試圖探索宇宙，因為那是「神聖的領域」；《聖經》故事裡人類由於建造通天的巴別塔，觸犯了神招致天譴，就是寄寓人不應該企圖在知識上接近神的意思；神祕主義在控制人民方面一直都「運作」得很好，直到最近數百年理性的年代來臨為止。


一個古老的宇宙

天文學家發現宇宙的年齡可說是源於一個意外。

利用無線電波的來回時間及其速度 (=光速~3x10^8 m/s，約是一秒走赤道7圈半)，我們已可準確量度在某時刻地球和另一行星之間的距離。利用這個距離，我們可用三角幾何學計算在某時刻太陽與地球之間的距離 (約1億5千萬公里) (下圖)。

 先測量金星和太陽間的觀測角度差(e)，以及地球和金星的距離(a*cos(e))，然後求得地球和太陽的距離(a)。

利用在一年之內兩個時間，地球和太陽之間的距離，以及地球對恆星的觀測角度，我們可以計算遙遠星體和地球之間的距離 (下圖)。可惜由於此些角太小十分難量度，這方法只適用於數百光年內的星體 (光年 = 光一年走過的距離 = 9.46×10^12 km)。

已知a，b，R(地球軌道兩點之距離) c = 180 - a - b，sin b / X = sin c / R，地球和星體的距離 = X = R sin b / sin c已知a，b，R(地球軌道兩點之距離) c = 180 - a - b，sin b / X = sin c / R，地球和星體的距離 = X = R sin b / sin c

之後天文學家試圖研究星體亮度和與地球之間距離的關係，發現宇宙比我們想像的大很多很多。不過，真正使天文學家肯定宇宙是古老的則是基於一個機緣：1987年2月23日，智利一個天文台發現一顆超新星爆炸，並將之命名為SN1987A。

數個月後，儀器探測到SN1987A周圍的光環被由中心星體在爆炸一刻發出的紫外光擊中發出的電磁波。再一次利用三角幾何學 (下圖)，他們得出SN1987A和我們的距離是：16萬8千光年[1]；也就是說，超新星爆炸在16萬8千年前發生，其光芒在1987年才到達地球。宇宙的年齡遠不止數千年，而這個結論也受到地質學的支持。

已知觀測角a，r = tc，t 為爆發和光環出現之間的時間，c為光速。地球和SN1987A的距離 = X = r / tan a

此意外的發現進一步引起科學家對宇宙歷史的興趣，他們之後在已知最遙遠星體的距離以及其他參數(如宇宙微波背景輻射(CMBR))的協助下，發現宇宙竟有約137億歲[2]。所以，當我們用望遠鏡仰望星空，其實同時就看見億萬年前宇宙的模樣，包括那早已死去的星星。


拒絕停罷思考

多虧人類無窮的求知慾，我們知道自己的潛能遠不止古人所估計。我們對宇宙的理解隨時間改變，能夠解釋的現象越來越多，我們因此知道我們越來越接近真實，而這是令人十分興奮的事情。

然而，因為宇宙的浩瀚和奇異，也許，亦很可能地，渺小的人類在還沒充分了解宇宙之前已經滅亡了。不過，這絕對不是我們說一句：「噢! 宇宙太大了，我們怎可能了解?」然後就放棄的原因，因為我們就只有這一剎那，可以僥倖地去一探清楚我們曾經存在的地方。


[1] Panagia, N.. "New Distance Determination to the LMC". Memorie della Societa Astronomia Italiana 69: 225.
[2] "Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing, Sky Maps, and Basic Results". nasa.gov. Retrieved on 2008-03-06.