起初之初：宇宙大爆炸的故事

華人世界第一部詳盡論述宇宙大爆炸的著作！

帶你從地球神遊整個宇宙，認識無盡的瑰麗雄偉，感受上帝創造的奇妙！
宇宙大爆炸之前，是怎樣的景況？

聖經第一句便說：「起初，神創造天地……」
本書以詩意和科學，述說宇宙大爆炸與上帝創造

諸天述說　神的榮耀；穹蒼傳揚他的手段。
這日到那日發出言語；這夜到那夜傳出知識。
無言無語，也無聲音可聽。
它的量帶通遍天下，它的言語傳到地極。——《聖經‧詩篇》第十九篇1–4節

過去一百年裏，科學家在宇宙科學的研究發現中，讓我們更多的看見了神的榮耀，在神的吩咐下，開始了宇宙的時間和空間，在衪奇妙手段裏，物質宇宙形成了。

解世煌

在台中市思恩堂受浸，在中學主日學中便對聖經創世記有極大的興趣，1972年畢業於中原理工學院，1981年在紐約州大完成水資源及環境工程博士學位，畢業後曾任職工程顧問公司及美國陸軍工程局主任及資深工程師。

序文 即使兩條平行線會交叉
瞿海良／宇宙光文字部主任
我先用兩段話，說明一個事實。

第一段話：「許多人說他們有信心的跳躍（leap of faith），因此有了豐盛的精神生活，但這種感覺既無法驗證，也無法與他人分享，所以，我相信這只是一種精神錯亂（mental delusion）。」

第二段話：「作為無產階級先鋒隊的共產黨員，之所以不信仰宗教，正是因為他們充分運用選擇信仰的自由，放棄了宗教，而投身於一種更高的信仰。通過全心全意為人民服務，來創造一個美好的現實世界—這種信仰，遠遠超越對一個虛幻對象的信仰。」

第一段話是理察‧道金斯（Richard Dawkins）的名言，他是堅決的演化論者與無神論者，堅決的程度，甚至為自己贏得了一個稱號：「達爾文的羅威那鬥犬」（Darwin’s Rottweiler）。第二段話是共產主義發想者卡爾‧馬克斯（Karl Marx）在《1844年經濟學哲學手稿》中，對宗教與信仰說得極清楚的一段話。

事實上，不需要去解釋或分析這兩段話，因為，即使兩條平行線已經交叉，馬克斯與道金斯們，依然會堅定拒絕接受上帝的真實存在，堅拒程度就像最虔敬的「信徒」。也因此，信仰與科學與哲學的論戰，其實並不存在，真正存在的是：這是兩種信仰的戰爭——一種是：對真實上帝的信仰，以及另一種：「我就是不信上帝」的信仰。

既然，信仰與科學與理性等等的論辯真相如此，那麼，一切追尋與理解是否要繼續呢？當然要繼續，因為親近與讚頌造物主的歌聲，雖然不存在於無神論者心中，卻清晰的響徹宇宙每個角落，而解世煌博士的新作《起初之初—宇宙大爆炸的故事》，便是其中極美的歌聲。

聖經中最讓人激動的一句話，應該便是第一句：「起初（In the beginning）⋯⋯」，這句話建立了所有秩序，也就是：從神開始，起點確立了，接續的一切才有依歸。但「起初」究竟是甚麼呢？人類不斷尋求著答案，以目前的科學成就而言，「起初」最可能的解釋便是「大爆炸理論」所提出的奇點。

然而，問題依然沒有解決，因為在大爆炸之前，也就是「起初之初」又是怎樣呢？這在科學上沒有答案，但是答案在兩千年前早已載明在聖經中——起初之初的主角，正是造天地萬物的上帝，然而一如羅馬書一章20節所說：「自從造天地以來，神的永能和神性是明明可知的，雖是眼不能見，但藉著所造之物就可以曉得，叫人無可推諉。」雖然是無可推諉的事，可惜的是，馬克斯與道金斯們毅然決然的推諉如故。

在我接觸過的資訊中，能清晰完整介紹大爆炸理論，且能兼顧信仰深度者，只有解世煌博士的著作。《宇宙光雜誌》很榮幸有機會用一整年時間，刊出解世煌博士大作，更高興能將文章集結成書出版，讓讀者可以一氣呵成，讀出大爆炸的氣勢，而且，這不止有著閱讀的樂趣，希望讀者能夠藉由本書，對宇宙有著深度的思索與無盡的讚歎。

圖序　宇宙大爆炸的故事
序文　即使兩條平行線會交叉　瞿海良
謝詞
前言

第一章 宇宙大爆炸的故事
宇宙大爆炸論簡介
聖經中有關上帝創造的啟示

第二章 阿爾伯特‧愛因斯坦和他的相對論
愛因斯坦的生平
相對論的發展
相對論在生活上的驗證
相對論在宇宙學上的應用

第三章 二十世紀初期的天文學研究和發現
喬治‧ 海爾— 加州威爾遜山天文觀測站
變星— 星星距離的測量
多普勒效應及星雲的紅移現象
大辯論
天文學家—愛德文‧哈伯

第四章 哈伯的發現和物理學家喬治‧羅梅村
島宇宙的發現
宇宙擴張的發現
比利時的神父，物理學家—喬治‧羅梅村
在英國劍橋大學的研究
在美國哈佛大學的研究
羅梅村關於宇宙擴張的研究

第五章 宇宙大爆炸論的開始
黑洞
1927年索爾維國際物理學化學研究會
太初原子的宇宙模式
加州理工學院的Athenaeum Club
愛因斯坦的信仰
大爆炸論所衍生出來的問題

第六章 喬治‧伽莫的研究工作—太初核合成
喬治‧伽莫的研究工作
恆星核合成和太初核合成

第七章 宇宙大爆炸論和穩恆態模型以及化學元素
弗雷德‧霍伊的穩恆態宇宙模型
天主教教廷的反應
社會的反應
科學界和科學家們的反應
恆星核合成及化學元素

第八章 天火餘輝—宇宙大爆炸論的證據
宇宙背景輻射的發現
宇宙背景幅射的衛星探測
諾貝爾獎和大爆炸論

第九章 近代高能物理學的研究
宇宙力
基本粒子
普朗克時期
宇宙的年齡
愛倫‧古斯的宇宙早期暴脹模型
電子伏特
歐洲核子研究組織
楊—米爾斯規範場理論
對稱性破缺與希格斯機制
基本粒子理論的標準模型
2013年希格斯玻色子的發現
可觀測的宇宙

第十章 聖經和宇宙科學
大爆炸論的重點
聖經裏相關的經節
有關大爆炸論的問題
一段神祕又有趣的聖經經文
本章的結語

第十一章　結語

參考資料

前言

從1975年到美國來讀研究所，在美國已經生活超過40年，在寫這本書的時候總會想到兒時的生活，還記得在1960年代，我們家住在台中市的存信巷，過了大街三民路，就是台中商專，另外一條街的旁邊，就是台灣省立台中一中，我的初中和高中都是在這裏渡過的。

我們的巷子裏有一位不平凡的人物，韓寶蓮教士（Dr. Pauline Hamilton），她是美國賓州大學的生理學博士，曾經在美國有名的研究所工作過，後來捨棄一切，來到中國的上海加入中國內地會（China Inland Mission）的宣教工作，後來她又到台灣宣教，她大多數的時間都是住在台中市，在台中公園附近的一個基督教教會，思恩堂，作宣教士。

我讀小學的時候，韓教士常常邀請附近的小朋友到她家聚會，聽她講聖經的故事，在那個年代，她有投影機，可以投放些精美的聖經故事的彩色圖片，她也有美國一些科學雜誌的書，這些都很吸引我的興趣，尤其是創世記的故事，增加了我的想像。

在中學的時候，我也在教會裏上過韓教士的主日學，有一回她講解創世記第一章時，提到了不少天文科學上的發現和新知識。她提到在當時已經發現新的星系以及天文觀測中發現星雲的形成。她在這方面的講解，很顯然的不同於其他傳道人的解釋聖經創世記。

韓教士一生奉獻在中國大陸和台灣的基督教的宣教事工，她也參與輔導青少年人，是十分值得尊敬的，她退休後回到美國，寫了一本英文自傳，潘燕師母譯為中文，書名是《祂是 – 韓婆婆傳》，韓教士的啟發，讓我對於聖經的創世記，一直保持了很大的興趣。

1970年，韓偉先生來到中原理工學院擔任院長，我是大學二年級，韓院長也是美國賓州大學生理學博士，1971年他來到台中思恩堂帶領冬季退修會，當時韓教士也是講員。

這幾年在工作之餘，有空閱讀科學傳記和天文學的書，知道過去這一個世紀，在天文物理上有極為重要的發展和發現，在1900年代初期，科學家相信宇宙就是我們所處的銀河系，宇宙是恆常不變自有永有的，宇宙中的化學元素或物質也是不能被創造或毀滅的。

猶太裔美國物理學家愛因斯坦於1905年發表了特殊相對論，1915年發表了普通相對論。1925年天文學家哈伯發現宇宙是由無數類似於我們銀河系的星系所組成。

比利時物理學家羅梅村和美國天文學家哈伯，分別於1927年及1929年利用對星雲紅移現象的觀測，發現宇宙是動態的，是在擴張的。1931年羅梅村在相對論的場方程式和天文觀測的基礎上，提出了「太初原子論」，他認為宇宙是有一個開始的，宇宙起始於一個密度極高、質量極大、體積極小的一個奇異點，從這個奇異點擴張開來，一直發展到今天的宇宙。

英國天文學家霍伊提倡恒常靜態宇宙學，反對羅梅村的看法，他在一九四九年的英國廣播中稱太初原子論是宇宙大爆炸論。從此之後，羅梅村的太初原子論就成為宇宙大爆炸論。

1945年，美國物理學家伽莫和阿爾菲，接續了羅梅村的研究，加入了太初核合成的概念，解釋了宇宙初期發展的過程，通過太初的核反應過程，能量轉換成為物質，宇宙星系逐漸形成，在此之後伽莫、阿爾菲，和赫爾曼計算宇宙大爆炸之後，應該有殘留下的能量稱為背景輻射。

在1920年，英國天文學家亞瑟‧愛丁頓，首度建議恆星的能量來自於將氫融合成氦的核融合反應。1939年，在一篇名為《恆星能量的產生》的論文中，漢斯‧貝特分析了氫融合成氦的可能過程，1957年，霍伊和伯比奇夫婦，威廉‧福勒四人提出了元素合成理論，所有的較氫和氦更複雜的元素都是通過恆星的核子反應所產生出來的。因為發現宇宙中物質元素的來源，貝特和福勒分別得到諾貝爾獎。

到了1965年，貝爾實驗室的兩位科學家，威爾遜和彭齊亞斯，發現了背景輻射，找到了宇宙大爆炸之後殘留下的能量，給宇宙大爆炸論提供了有利的證據。宇宙微波背景輻射的發現和確認，更使絕大多數物理學家都相信，大爆炸是描述宇宙起源和演化最好的理論。為著他們的發現，在1978年一同獲得諾貝爾獎。

現在宇宙物理學的幾乎所有研究都與宇宙大爆炸理論有關，或者是它的延伸，或者是進一步解釋，例如：大爆炸理論的框架下，星系如何產生，早期和極早期宇宙的物理定律，以及用大爆炸理論解釋新觀測結果等。

二十世紀九十年代後期和二十一世紀初，望遠鏡技術的重大發展和宇宙背景探測者（COBE）、哈伯太空望遠鏡（HST）和威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）等空間探測器收集到的大量數據，使大爆炸理論又有了新的證據和突破。

宇宙大爆炸論提出在大爆炸剛開始的極短的時間裏，宇宙只有光能和熱能，並沒有物質的存在，後來產生出帶有質量的基本粒子。2013年的諾貝爾獎頒發給了弗朗索瓦‧恩格勒和彼得‧希格斯，獎勵他們發展了希格斯機制，並且在實驗室證明了希格斯粒子（上帝粒子）的存在，這個理論解釋了宇宙中沒有質量的基本粒子如何取得質量。這個物質世界是如何從無到有的過程。

今天的大爆炸論提出宇宙是有起源的，時間也是有開始的，宇宙的一切物質元素都是由能量轉換所產生的。諾貝爾獎的頒發給跟大爆炸論有關的研究，也表明主流的科學家們都支持大爆炸論。

創世記是聖經的第一卷書，他的第一句話就是「起初，神創造天地。」因為大爆炸論跟聖經創世記第一章第一節有相似之處，又因為羅梅村的基督教背景及神職人員的身份，在大爆炸論的發展過程中，有不少有趣的討論。在1930年代，很多科學家相信宇宙是恒常不變的，也是自有永有的，因此當大爆炸論提出後，很多科學家認為這是一個科學版的創世記，另外在基督徒當中，很多人也反對大爆炸論，認為上帝豈能需要用大爆炸來創造這個宇宙。

宇宙大爆炸論是過去100年來，科學家們努力研究出來的成果，也是一個很優雅的理論。

本書初版之後，蒙《宇宙光雜誌》接受，在2016年發表成為10期韓偉紀念專欄，現在又重新編輯成書。這本書比較詳細的記載了宇宙大爆炸論發展的故事以及在基督教神學上的思考，盡量做到比較公正和客觀的記述，也期盼得到基督徒以及非基督徒讀者的共鳴。