抬头仰望星空，人们从来就不曾放弃藉此看出个人类命运的端倪。这样一听，好像是回到古时候巫师看星星占圤的年代，玄之又玄，但现在藉由科学的方法，我们的确可以对宇宙有更深刻的了解。而我们要谈的并不是如某某人明天以至於明年会怎麽样般的芝麻小事，而是希望了解宇宙的过去现在与未来。

    或许你会先想到，那宇宙学跟天文学差在哪里呢?简单来说，天文学研究的是比较小尺度、个体的行为，比如说太阳风、太阳黑子的形成，星球的生成演化等行为，或是星系与星系间的碰撞过程如何产生一个新的星系等等，这些从我们小小人类的观点而言，应该算是很大的，但我们必须承认，从整个宇宙的观点而言，这的确只能算是小尺度。宇宙学要问的可以说是宇宙整体的问题，包括宇宙是如何的演化，这意味了宇宙究竟是一开始就这样呢?还是慢慢演化来的，未来又将会如何?如果是演化来的，为什麽会有星系般的结构出现?明明粒子物理告诉我们有正物质也有反物质，为何这是一个正物质主宰的宇宙?为何某某元素占了整个宇宙的比例是这样多而不是那样多?诸如此类等等的问题，都是宇宙学希望去探讨的。

    宇宙学是在上个世纪才开始慢慢崭露头角的(其实20世纪也才离我们而去不远)。爱因斯坦发现广义相对论後，就爲宇宙学找到了用重力了解宇宙结构的理论工具，再加上应用宇宙学原理，即假设静止於宇宙任何一点来看宇宙都是均匀等向的(这是指宇宙各处物质组成密度等都完全相同，且从任何一点往四面八方看都一模一样，当然这是在大尺度的观点下才成立，即”小”如星球、星系等大小的物质差异是看不出来的)，爱因斯坦率先解出了宇宙正在膨胀的解，只是他的信念宇宙该是静止不动的，因而在爱因斯坦方程式中再加入了所谓的宇宙常数，使得宇宙得以静止不动。直到1923-1929哈伯望远镜观察到了我们的宇宙的确是在膨胀的，爱因斯坦才承认了错误拿掉了宇宙常数。有趣的是，1998年观察到超新星爆炸之後，发现我们的宇宙原来是在”加速”膨胀的，这又使得宇宙常数又有败部复活的机会，同样的手法只要在方程式另一边加入宇宙常数，就可以得到加速膨胀的宇宙。关於宇宙加速膨胀的真实原因，仍尚未解决，我们给宇宙加速膨胀需要的能量取了个名字，叫做”黑暗能量”，所以宇宙加速膨胀的问题就相当於黑暗能量的问题，这也是当前宇宙学亟待解决的主流问题之一。

    但一门科学如果只是停留在理论的部份，没有实验的方式去佐证或推翻它，是难以令人信服的，也无法成为真正的科学。宇宙学真正成为一门实验科学，是在宇宙背景辐射的测量上。1964年发现的均向性宇宙背景辐射无疑是20世纪最伟大发现之一，此一发现强烈支持了大霹雳宇宙说(big bang cosmology)，使人们相信宇宙确实有个开端。背景辐射是早期宇宙遗留的产物，透过观察它我们可以了解早期的宇宙究竟是怎麽回事，从而知道宇宙的演化。另一个高峰是1992年COBE人造卫星以更高的解析度看了宇宙背景辐射，发现原来它不是那麽的均向，而是各方向彼此间有约十万分之一小小的差异，此一现象有助於了解为何宇宙有星系般结构等问题。 

    那当前宇宙学的发展及潜力如何呢?或许宇宙学只是门新兴科学，但它马上遇到的及要回答的都是科学界的重量级问题。最值得一提的就是”黑暗能量”以及”黑暗物质”问题：在之前已经提过，黑暗能量就是指让宇宙加速膨胀的能量，照常理判断，宇宙的物质因为万有引力的作用，应该是彼此聚集收缩的，但黑暗能量却是反着这个方向进行的，目前没有任何我们所熟知的能量可以达到这个效果，故名黑暗；至於黑暗物质的发现，是由於观察银河系的旋转曲线(rotation curve)得知，这是以绕银河系中心旋转的星球速率对离银河中心半径做图，依常理而言，提供星球旋转的重力来源，应该都是聚集在银河系中心的(因为万有引力会使得物质倾向聚集在一起)，且密度愈往外递减，所以越在银河系外围的星球旋转速率要越慢才对，但由实验所得的旋转曲线看来却不是这麽一回事。

    可以说现在正是一个大好机会，去了解宇宙种种的问题。物理学在理论与实验上的成就，还有仪器的进步等，都为宇宙学提供了必备的工具，可以说少了任一个，自古以来我们都无法像现在般试图去了解我们的宇宙。宇宙学也正与其他学科结合以新的面貌呈现，宇宙学与粒子物理学的结合就是最好的例子，结合了最大尺度与最小尺度的学问。宇宙是最好的粒子物理实验室，提供了最高能量的反应；而我们对粒子物理学的认识，也帮助我们更了解早期宇宙的现象，进而了解宇宙的演化，或是我们为何处於正物质的世界等问题。哥伦布发现了新大陆，证明地球是圆的之後，颠覆了人类的世界观；现在，我们也正在对宇宙提问，或许，不久的将来，我们也将有一个崭新的宇宙观!

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