- 專欄
文章專區
2014-07-01如果非要加上一個期限，我希望是137億年
535 期
Author 作者
曾耀寰／任職中研院天文所。
宇宙參數歐米茄Ω
歐米茄是瑞士著名鐘錶製造商，但宇宙歐米茄和鐘錶無關，它（Ω）是一個數字，沒有單位，但物理上，有時沒有單位的數字是具特殊的意義，它可以表示某二個有單位的數字之間的比值。以2012年的平均國民所得為例，臺灣每人平均所得是23380美元，光看這數字，當下會暗地換算每人平均一個月有多少新臺幣，若是1：30，則是臺幣58450元，若是和其它國家比較，韓國25949美元，是我們的1.1倍（~25949/23380），這個1.1是沒有單位，只是我們和韓國人均所得的比較，依此方式，美國是2.1，中國大陸是0.24，這樣的比較才清楚。宇宙歐米茄是二個質量密度（包含能量）的比較（如圖一），全宇宙質量密度和臨界質量密度的比值，如果Ω大於1，表示全宇宙質量密度比臨界值大，天文學家認為屬於封閉宇宙，反之則是開放宇宙，如果正好等於1，則是平坦宇宙，現在的觀測證據顯示Ω正好等於1！
圖一：宇宙歐米茄的定義，ρ是宇宙的質能密度，ρc是臨界質能密度，H是哈柏常數，G是萬有引力常數。
高中基礎物理第九章宇宙學主要提二個重點：哈柏定律和大霹靂學說，簡而言之是要說明宇宙開始於某一個時間點（約137億年前），宇宙創生後逐漸膨脹（大霹靂說），這說法是有觀測事實（哈柏定律以及3K微波背景輻射）支持的。我們通常用吹氣球來類比宇宙膨脹的現象，若吹起一個氣球，首先要有足夠的肺活量、足夠的吹力抵抗氣球材質的表面張力，也就是讓氣球表面收縮的力。如果一開始的力道足，又持續地吹，氣球就不停地脹大。宇宙在大霹靂的起始，「吹脹」的力道使得宇宙開始產生以及不斷地膨脹，而宇宙的「張力」則是取決於內含物質的質量（含能量），質量（含能量）所造成的萬有引力會讓宇宙膨脹減緩。因此Ω所代表的比值是宇宙位能（與質能有關）和宇宙動能（膨脹）的比，Ω大於1，表示宇宙內含的質能夠大，萬有引力夠強，雖然一開始膨脹，但終究會停止膨脹，收縮回來，就像平常在運動場上向上拋球，向上飛的球終究會掉回地面。但如果是上拋速度夠快的火箭，則足以抵抗地球的萬有引力，飛離地球。......【更多內容請閱讀科學月刊第535期】