很久以前跟大家分享了現代科學家對早期宇宙的認識，也就是大爆炸（Big Bang）理論：整個宇宙是在大約138億年前，從一個非常微小的點「爆發」出來的。在「大爆炸」剛發生後，宇宙是非常熾熱的；其後在膨脹的過程中，逐漸冷卻至現今的模樣。不過這個大爆炸理論並非完美：今天就讓我跟大家討論一下它的問題，和因而展開的研究方向。
宇宙處處一樣
大爆炸理論有幾個問題，其中比較好理解的是所謂的「視野問題（Horizon Problem ）」（又或者可以稱之為「均勻問題」）。科學家發現，不論是觀測宇宙的不同位置，還是從不同方向看過去，宏觀上來說宇宙看上來都好像是差不多模樣。當然，這裡的「宏觀」是一個關鍵詞：如果我們着意的範圍太小，就會發現在這個地方有一個太陽系，有一個地球，而在旁邊的「虛空」裡就什麼都沒有了，因此在「微觀」上來說宇宙當然並不是處處一樣；然而在很多很多光年的範圍下，宇宙中星體和星雲等等物質的大致分佈，看起來每一處、每一個方向都差不多。這樣的觀測結果跟哥白尼原則（Copernican Principle ）一致：宇宙中沒有任何一個地方或方向是特別的，因此當然也沒有所謂的「宇宙的中心」。（當然對「我」來說，我現在身處的地方是很特別的，不過宇宙不一定需要顧慮我的想法。）
處處一樣又怎樣？
這種「四處一樣均勻」的狀態看上來很美觀，不過為什麼會這樣？試想像一杯調製好的奶茶，當中的奶和茶均勻地混合在一起，一定是之前有充足的時間允許它們互相融和。不過在大爆炸的情況下，宇宙一直在向四面八方膨脹，不同的部分互相之間愈走愈遠，不應該有足夠的時間讓宇宙不同部分的物質混和在一起。
迅速膨脹解決問題？
以古斯（Alan Guth）為首的科學家在1980年代提出了一個可能的解答：也許在很久遠的時候，宇宙經歷了一個「暴脹」的階段。在這個階段裡，整個宇宙迅速膨脹，因而將原本近在咫尺、物質均勻分佈的區域帶到世界的各個角落；自此之後宇宙膨脹的速度回復平常，逐漸形成我們現今見到的宇宙。
我們將這個理論稱為「宇宙暴脹（Cosmic Inflation）」，就好比通貨膨脹時，所有貨品的價格一起騰貴一樣。
「宇宙暴脹」是否真確？
「宇宙暴脹」現今還只是在理論的階段。
雖然科學家確信這樣的「暴脹」會在宇宙中留下什麼樣的痕跡，不過這個「暴脹」階段實在是太久遠了（宇宙大爆炸後不足一秒），因此這些「痕跡」相對微弱，不易被我們量度到。
而且這個「暴脹」理論設想的宇宙膨脹速度實在是太驚人了（比1秒內暴脹100億倍還要多很多），因此有些科學家對這個理論還是抱持着十分保留的態度。
小 結
科學家面對各種各樣的難題，因此很需要「大膽假設，小心求證」：要保持開放的心態，不必主觀地抗拒看似駭人的想法，但亦不可武斷地堅信自己的意見，要探求實際的證據。 ■張文彥博士
作者簡介：香港大學土木及結構工程學士。短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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