（ 因為 在 一百三十億 年 來 ， 那 個 物體 已經 大幅 增加 了 它 與 我們 的 距離 ） ？ 某 個 天文學家 也許 會 說 距離 大約 是 一百三十億 光年 （ 這 稱為 「 光行 時間 距離 」 〔 light travel time distance 〕 ） ， 而 另 一 個 天文學家 可能 會 針對 同 一 個 物體 說 ， 距離 是 兩百九十億 光年 （ 這 稱為 「 同移 距離 」 〔 co-moving distance 〕 ） 。 哈柏 的 發現 後來 被 稱為 「 哈柏 定律 」 （ Hubble ’s law ） ： 星系 遠離 我 的 速度 與 它們 跟 我們 的 距離 成 正比 。 星系 離 我們 愈 遠 ， 它 就 以 愈 快 的 速度 離 我們 而 去 。 與 距離 的 測量 比起來 ， 測量 星系 的 速度 算是 一 件 較 簡單 的 事 ： 紅 位移 的 大小 可以 立即 被 翻譯成 星系 的 速度 ； 然而 ， 要 得到 精準 的 距離 卻 是 另 一 回 事 。 那 是 最 困難 的 部分 。 還 記得 嗎 ？ 哈柏 計算出 的 仙女座 星系 的 距離 ， 與 實際 距離 相差 了 2.5 倍 。 他 得到 一 個 非常 簡單 的 方程式 v = H0D ， 其中 v 是 某 個 星系 的 速度 ， D 是 那 個 星系 與 我們 的 距離 ， 而 H0 是 個 現在 被 稱為 「 哈柏 常數 」 （ Hubble ’s constant ） 的 常數 。 哈柏 估計 那 個 常數 是 500 ， 其 單位 是 公里 每 秒 每 百萬 秒 差距 ， 一百萬 秒 差距 （ megaparsec ） 相 等 於 三百二十六萬 光年 。 哈柏 常數 的 誤差 大約 是 10％ 。 因此 ， 舉例 來 說 ， 根據 哈柏 定律 ， 如果 一 個 星系 的 距離 是 五百萬 秒 差距 ， 它 相對於 我們 的 速度 就 大約 是 每 秒 2,500 公里 。 無疑地 ， 宇宙 正在 快速 膨脹 。 但是 哈柏 的 發現 並 不只 告訴 我們 這 點 。 如果 你 真的 知道 哈柏 常數 的 值 ， 那麼 你 可以 把 時鐘 倒轉 ， 以便 算出 從 大 霹靂 到 如今 的 時間 ， 也 因此 得知 宇宙 的 年齡 。 哈柏 自己 推算 宇宙 的 年齡 大約 是 二十億 歲 ， 但 這 個 計算 結果 和 地球 的 年齡 矛盾 衝突 。 當時 地質學家 才 剛 測量出 地球 的 年齡 將近 三十億 歲 。 這 令 哈柏 相當 困擾 ， 他 也 的確 該 感到 困擾 。 當然 ， 他 那 時候 還 不 知道 自己 所 犯 的 系統 錯誤 。 他 不只 有時候 把 不同 種類 的 造父 變星 混為一談 ， 他 還 把 恆星 形成 過程 中 的 氣體 雲 ， 誤以為 是 遙遠 星系 裡 的 明亮 恆星 。 要 回顧 恆星 距離 測量 這 八十 年 來 的 進展 ， 有 個 方法 是 ， 回顧 哈柏 常數 本身 的 歷史 。 將近 一 個 世紀 以來 ， 天文學家 一直 努力 想 把 哈柏 常數 的 值定下來 ， 這 不僅 導致 哈柏 常數 大大 的 往 下 修正 — — 還 因而 大幅 增加 了 宇宙 的 大小 ， 也 改變 了 我們 所 認為 的 宇宙 年齡 ， 從 哈柏 原本 以為 的 二十億 年 ， 變成 我們 現在 所 估計 的 一百四十億 年 ， 更 精確 地 說 是 137.5 ± 1.1億 年 。 現在 ， 根據 以 「 哈柏 」 為 名 的 那 架 超棒 的 軌道 望遠鏡 的 測量 結果 ， 我們 終於 得到 一 個 共識 ， 哈柏 常數 是 70.4 ± 1.4 公里 每 秒 每 百萬 秒 差距 ， 而 其 誤差 只有 2％ — — 實在 不可思議 ！ 請 想 一 想 ： 始於 1838年 的 視差 測量 法 ， 後來 成為 儀器 及 數學 工具 發展 的 基礎 ， 讓 我們 可以 測量到 數十億 光年 遠處 的 物體 ， 來到 可 觀測 的 宇宙 的 邊緣 。 雖然 我們 在 解決 前述 的 宇宙 奧祕 上 ， 得到 許多 值得 稱述 的 成果 ， 但 還是 有 許多 其他 的 奧祕 等待 我們 去 破解 。 我們 可以 測量出 宇宙 中 暗 物質 與 暗 能量 所 占 的 比例 ， 但是 我們 沒有 任何 概念 知道 它們 是 些 什麼 樣 的 東西 。 我們 知道 宇宙 的 年齡 ， 但 仍然 搞 不 清楚 宇宙 何時 會 結束 、 會不會 結束 ， 或 將 怎麼 結束 。 我們 可以 非常 準確 地 測量 重力 、 電磁力 、 弱 作用力 與 強 作用力 ， 但是 我們 完全 不 知道 它們 將來 會不會 被 整合成 一 個 統一 的 理論 。 我們 也 不 知道 ， 我們 的 銀河系 或 其他 星系 存在 有 智慧 的 生物 的 可能性 有 多 高 。 所以 我們 還 有 很 長 的 路 要 走 。 不過 ， 奇妙 的 是 ， 物理學 的 工具 已經 為 我們 提供 了 許多 問題 的 答案 ， 而且 其 精確度 是 如此 地 高 ！ 第3 章 __UNDEF__ 你 的 體重 有 多少 「 牛頓 」 ？ — — 物體 的 運動 與 牛頓 三 大 定律 有 件 有趣 的 事 你 可以 做做 看 。 站 在 體重計 上 — — 不 需要 是 醫院 放 的 那 種 很 炫 的 體重計 ， 也 不 是 你 必須 用 腳趾 輕觸 以 啟動 它 的 那 種 玻璃製 數位體 重計 ， 平常 的 體重計 就 可以 了 。 你 要不要 穿 鞋子 上去 都 可以 （ 你 不 需要 在乎 自己 的 形象 ） ， 你 看到 的 讀數 是 多少 ， 或 你 滿 不 滿意 它 ， 也 都 不 重要 — — 然後 很 快 地 用 腳尖 把 自己 的 身體 往 上 撐高 ； 接著 維持 那樣 的 姿勢 。 你 會 發現 體重計 的 行徑 變 得 有點 瘋狂 。 你 可能 需要 反覆 做 幾 次 這樣 的 動作 ， 才 有 辦法 看出 發生 了 什麼 事 ， 因為 這 一切 都 發生 得 很 快 。 首先 指針 讀數 會 上升 ， 對 嗎 ？ 接著 它 又 下降 ， 最後 才 回到 你 還 沒 做 任何 動作 之前 的 體重 ， 雖然 隨著 體重計 的 不同 ， 指針 （ 或 數字盤 ） 可能 會 抖動 一陣子 後 才 穩定下來 。 接著 ， 當 你 把 腳 跟 放下來 ， 尤其 是 你 的 動作 很 快 時 ， 指針 會 先 下降 ， 接著 又 超過 你 的 體重 ， 然後 才 再 回到 那 個 你 可能 想 、 也 可能 不 想 知道 的 體重值 。 這 整 件 事 是 怎麼 回 事 ？ 畢竟 ， 不管 你 踮 不 踮 腳尖 ， 你 的 體重 應該 都 一樣 ， 難道 不 是 嗎 ？ 信不信 由 你 ， 要 弄 清楚 這 件 事 ， 我們 需要 請出 以 撒．牛頓 爵士 （ Sir Issac Newton ） 。 他 是 我 心目中 史 上 最 偉大 物理學家 的 候選人 。 我 的 一些 同事 不 同意 我 的 看法 。 你 當然 大可 提出 愛因斯坦 來 競爭 ， 不過 ， 幾乎 沒有 人 對 愛因斯坦 與 牛頓 包辦 前 兩 名 會 有 任何 意見 。 那麼 為什麼 我 要 投 牛頓 一 票 呢 ？ 因為 他