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引力波对宇宙歴史的詮釋

今年二月十一曰,激光干涉仪引力波探测天文台(LIGO)  的科研团队宣布他们已经成功发现了引力波。1 LIGO是當今世界上最精确的探测器(以超过四公里的激光底线,可测量极微的时空扭曲,达原子核直径的千份之一)。这卓越的成果证实了爱因斯坦广义相对论中最重要的预测,就是引力扰动会发出引力波。

这发现是否证实了宇宙创造始源?

引力波的发现使爱因斯坦的广义相对论成为物理学中被最详尽考验并最充份证实的原理。广义相对论是时空定理的基础,相对论的证实就是蕴意时空定理的结论是正确的:就是时间和空间都是受造的个体,始于宇宙创造的那一刻。

亚历山大·维兰金是现今最有权威的时空定理发言人之一,在他的著作 异宇同归]里说:“既然有这充份的证据,宇宙学家就不能避开宇宙是有始点的这一问题, 他们再不可躲藏于[宇宙永恒]的论调背后。”2

为何这成为宇宙学家的难题?时空定理显示出我们的宇宙,包括物质,能量,时间及空间,都是源于一位创始者,而圣经所描述的神是最恰當的创始者。

再者,引力波的发现加强了宇宙超度膨涨的证据。超度膨涨事件是发生在宇宙始源(大爆炸)之后的十亿又万亿又万亿份之一秒(10-32 秒)。3 超度膨涨必须极其精确地微调,才能产生一个可容让高等生命存在的宇宙。若综合所有宇宙微调的证据,就可推论这位宇宙创始者是愿意与人相交的一位。

引力波的发现无论在科学及哲学上都有重大的影响,LIGO 的科研团队或其中部份的成员无疑将来都可能获得诺贝尓奖金。

史无前例的黑洞质量

这发现的桌越特征是因为引力波源于两个巨大黑洞的合并:一个黑洞是36 太阳质量,另一个为29太阳质量。天文学家曾测度过低于 15 太阳质量的黑洞, 及千百万至亿万太阳质量的黑洞。在二月十一曰之前,从来没有见过15倍至一千太阳质量范围内的黑洞,甚至许多宇宙史理论说在这质量范围内不可能有黑洞存在。

有千百万至亿万太阳质量的黑洞是置于星系核和球状星团中,在极高的恒星密度下,让千百万至亿万的恒星可合并成为巨大黑洞。低于15太阳质量的黑洞是最大的恒星经过核燃烧后的遺物。

恒星若只含少量的重元素(比氦重的元素),大部份的质量便会在核燃烧时损耗,没有餘剩多少可形成黑洞。例如:當一个40太阳质量恒星停止核燃烧并开始塌坍时,它只餘剩10 太阳质量。若有足够的重元素,最高可形成约60太阳质量的巨大恒星。这就解释了天文学家对小黑洞的测度上限,只可测量到最高15太阳质量的小黑洞。

黑洞可达30太阳质量的途径之一,就是恒星要诞生在宇宙早期,当时宇宙只有氢与氦两种元素。照这而论,LIGO 所发现的两个黑洞必须在宇宙十亿岁时形成。但这诞生曰期引至另一个问题,因为这两个LIGO黑洞是与地球相距13亿光年。如果这两个黑洞真是宇宙最早恒星的遺物,那么这双星系统必须持续生存12亿年之久,这是极不可能的事。

另一个途径就是这两个黑洞诞生于极低重元素的星系里。天文学家曾发现几个矮椭球星系的重元素份量低于银河星系重元素的千份之一。一些恒星形成模型预测在这种环下,可产生足够质量的巨大恒星,它们在核燃烧后便遺留30太阳质量黑洞。对这里论的挑战是:矮星系不仅仅是小,恒星形成率也非常低,难以形成足够数量的30太阳质量黑洞。

这难题的解答有待于LIGO 及其它不久将可运作的引力望远镜发现更多的黑洞合并,让天文学家能收集这些事态的线索,例如它们发生的频率和地点,继而用数据去明暸宇宙最早恒星的形成厉史。4 我们也能更有力去辨证圣经所支持的大爆炸创造模型。5

发人深思

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Endnotes
  1. LIGO Caltech, “Gravitational Waves Detected 100 Years After Einstein’s Prediction,” news release, February 11, 2016, https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20160211.
  2. Arvind Borde, Alan H. Guth, and Alexander Vilenkin, “Inflationary Spacetimes Are Incomplete in Past Directions,” Physical Review Letters 90 (April 2003): id. 151301, doi:10.1103/PhysRevLett.90.151301; Alexander Vilenkin, Many Worlds in One: The Search for Other Universes (New York: Hill and Wang, 2006), 176.
  3. Hugh Ross, “Cosmic Inflation: It Really Happened,” Today’s New Reason to Believe (blog), Reasons to Believe, August 3, 2015, https://www.reasons.org/articles/cosmic-inflation-it-really-happened.
  4. B. P. Abbott et al., “Astrophysical Implications of the Binary Black Hole Merger GW150914,” Astrophysical Journal Letters 818 (February 2016): id. L22, doi:10.3847/2041-8205/818/2/L22.
  5. Hugh Ross, “Big Bang—The Bible Taught It First!,” Today’s New Reason to Believe (blog), Reasons to Believe, July 1, 2000, https://www.reasons.org/articles/big-bang—the-bible-taught-it-first; Hugh Ross, A Matter of Days, 2nd exp. ed. (Covina, CA: RTB Press, 2015), 135–44.