宇宙

這一卷量的是尺度，不是寓意。它從今天還能用觀測核對的早期宇宙寫起，停在星系大量成形的門檻；銀河本身留給下一卷。數字取自公開文獻裡的共識，末位怎麼四捨五入，視採用哪一組資料。拿不準的句子會直接說拿不準。

這一卷在量什麼

在基準的宇宙學模型裡，普朗克衛星團隊由全任務的微波背景資料推得：宇宙的年齡約一百三十八億年。論文表格裡，一組常被引用的數字是 13.787 十億年，不確定度 0.020；另一組資料組合則是 13.797，不確定度 0.023。兩組差在小數，不改變「一百三十八億年」這個量級。

這個年齡不是把日曆往前翻出來的。它是模型加上觀測之後的推論：空間的膨脹率、物質與輻射的比例，要同時符合微波背景上那些細小的冷熱斑。微波背景推論的哈伯常數，與較近宇宙用超新星測到的數值並不完全一致。這個張力影響的是細部標定，不是把年齡改寫成另一個數量級。學界還沒有單一公認的解法。本卷因此只把「約一百三十八億年」當作量級，不把末位小數寫成已經封存的常數。

本卷也不替更早的一瞬間作傳。廣義相對論配上粒子物理，可以穩妥地描述大霹靂之後遠小於一秒的若干階段；至於時間零點本身，現有理論還接不上去。中文常把這套敘事叫作大霹靂，也叫大爆炸。兩個名字都容易讓人以為有東西在既有的空間裡炸開。下一節專門拆這個誤會。

熱大霹靂不是一聲爆炸

大霹靂描述的是空間本身在膨脹，而且越早越熱、越密，物質與輻射幾乎均勻地鋪在各處。沒有一顆預先放好的「宇宙中心」，也沒有一個外面的舞台讓碎片飛進去。你今天看到的星系互相遠離，是因為它們之間的空間在變長，不是因為它們從某一點被扔出來。

在這個圖像裡，極早期有一段被稱為暴脹的快速膨脹，用來解釋為什麼宇宙這麼平坦、為什麼遠處的區域溫度幾乎一樣，也用來說明那些後來長成星系的微小起伏從何而來。微波背景的統計性質與這套框架相合。至於驅動暴脹的那個場究竟是什麼，仍沒有定論。本卷只把它當作工作中的框架，不把它寫成已經驗明的粒子。

開篇之後，宇宙裡進行的是核物理，不是戲劇。最初幾分鐘，質子與中子合成最輕的原子核。按質量算，大約四分之三是氫，四分之一是氦，另有微量的氘與鋰。這個比例今天仍寫在古老的氣體裡，是大霹靂模型被核對過的部分，不是事後補上的裝飾。

光要到很久以後才走得動

核合成結束後，宇宙還是一鍋不透明的電漿。光子走不了多遠就會撞上自由電子，像在霧裡。要等到大約三十八萬年，溫度降到可以使電子與原子核結合成中性原子，霧才散。這個時刻常被稱為複合，或最後散射。紅移大約在 1090 附近，當時的溫度約為攝氏三千度。

從那以後，那些光子大部分再沒有被撞散。宇宙進入一段沒有星光的時期，常叫黑暗時期：物質已經中性，第一代恆星還沒有點起來。我們看不見那段黑暗的「現在進行式」，但剛才被放開的光子還在，只是被膨脹拉長了波長。

把超深空放在這裡，是為了對照尺度。圖裡的星系已經是複合之後數十億年的事物。早期那張「嬰兒照」不是這張彩色星圖，而是下一節的微波天空。

一張嬰兒期的天空

最後散射面上的光子，今天以微波來到我們這裡。溫度約 2.725 K，幾乎各向相同。相同之中又有大約十萬分之一的起伏：有的方向略熱，有的方向略冷。威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）與後來的普朗克衛星把這張圖畫到可以做統計的程度。

這些冷熱斑是後來結構的種子。略密一點的地方，重力以後拉得更多，終於長成星系與星系團；略疏的地方則留下空洞。大尺度上看起來像一張網。網如何長成，見後面的結構一節。

讀這張圖時有一個限制：它是最後散射面的投影，不是一張可以走進去的地圖。橢圓是把全天攤平的畫法，上下左右不對應地面的東西南北。

第一代恆星與後來的重元素

黑暗時期結束於第一代恆星點亮的時候。它們幾乎不含比氦更重的元素，模型裡往往很巨大、壽命很短，結局會把碳、氧、鐵這類原子核撒回氣體。太陽和人體裡的重元素，是更後來幾代恆星的產物。這一節只打開這扇門：化學元素有宇宙中的家譜，家譜的第一頁還沒有被直接點名。

所謂第一代恆星，目前沒有一份公認已經指認完成的名冊。詹姆斯·韋布太空望遠鏡看到了非常早、而且相當亮的星系候選者，距離與質量仍在用光譜逐一核對。可以說觀測把「星光出現」往更早推，不能說第一顆星的身分已經定案。再電離是星光把中性氫重新拆開的過程。它跨過一段很長的時間，下一節不把它收成一個紅移數字。

再電離是一段過程

再電離不是把宇宙重新打開的一個開關。複合之後，氫氣是中性的，星光還沒有把電子再打出去。第一批恆星與星系出現以後，它們的紫外光開始在四周挖出電離泡。泡與泡要經過很長時間才連成一片。所以再電離是一段過程，各地快慢不同。

怎麼知道它不是一瞬？靠兩類互相獨立的紀錄。一類是微波背景的光學深度。光學深度可以先理解成：那些古老光子在路上碰到自由電子的機會有多高。機會高，表示路上的電離氣體多，或電離開始得早。普朗克全任務資料給出的光學深度約 0.054，不確定度 0.007。這個數比早年一些模型預期的更小，因此把再電離的平均時刻往較晚的方向拉。它仍然不是某一天的日期。

另一類是類星體的光譜。類星體很亮，它的光穿過途中的氫。若氫仍大量中性，光會在萊曼阿爾法這一段被吃掉，光譜上出現一段幾乎全黑的吸收，叫做岡恩—彼得森槽。Becker 等人在 2001 年報告：一顆紅移 6.28 的類星體有這樣的槽。紅移 6 大致對應大霹靂之後約十億年。這句話的意思是，到那個時候，中性氫仍然夠多，能在光譜裡留下明顯吸收。再電離在那時接近尾聲，並不是各地已經同時完成。

韋布望遠鏡把問題往前推了一步。它看到非常早、而且相當亮的星系候選者。候選者要分兩級。測光紅移是用幾種顏色估計距離，快，但可能看錯。光譜紅移是把譜線對上已知的原子躍遷，慢，才算確認。本卷只把已經有光譜的對象當作距離已核對；其餘仍是候選。這些星系是否提供了足夠的紫外光子，把全宇宙的氫重新電離，目前仍在算帳。帳還沒算完，就不能說「第一代星系已經解釋了再電離」。

還有一件事容易混。再電離結束，不等于宇宙回到複合之前那種不透明的電漿。今天的星系際氣體大部分是電離的，但很稀，所以星光仍走得動。你能看見遙遠星系，正是因為這第二次的霧沒有濃到把後來的光全擋住。

大尺度結構如何長成網

微波背景上的冷熱斑，幅度只有大約十萬分之一。今天的宇宙卻很不平：有的地方是星系團，有的地方幾乎沒有星系。中間沒有外加的一隻手。重力本身會放大微小的差別。略密的地方拉得更多，更密；略疏的地方物質被抽走，變成空洞。這個過程叫重力不穩定。它不需要新的力，只需要時間。

放大之後的圖案，在最大的尺度上像一張網。結是星系團。線是星系較多的纖維。線與線之間是空洞。這是統計上的形容，不是天上有一根根繩子。你不能指望一張像哈伯超深空那樣的小視野照片，就把整張網拍全。超深空告訴你小天區裡有多少遙遠星系。網的形狀，要靠巡天把幾百萬個星系的位置與紅移記下來，再做統計。

史隆數位巡天就是這樣的計畫。它量的是星系在天上的位置，以及光譜給出的紅移，從而估計距離。距離一進表，平面的星圖才變成立體的分布。大尺度結構因此是一份星表的性質，不是一幅可以直接當風景看的畫。

這張網裡還留著早期聲波的痕跡，叫做重子聲學振盪。複合之前，普通物質與光子鎖在一起，密度稍高的地方會推出一圈聲波，像池塘裡的漣漪。複合以後，光子走開，漣漪的特徵尺度留在物質裡。後來星系形成時，這個尺度仍然比較容易出現成對的星系。Eisenstein 等人在 2005 年，用史隆巡天的亮紅星系測到這個峰。它和微波背景裡的聲學峰是同一件早期物理，只是一個寫在今天的星系距離裡，一個寫在嬰兒期的溫度圖裡。兩邊對得上，是這套敘事最硬的接點之一。

這個特徵尺度是一把尺，不是一堵牆。你在單張照片裡看不到一個圓圈把星系圍住。它出現在大量星系對的統計裡。尺的長度要回到論文與宇宙學參數表，本卷不另造一個「光年數」來代替那份表。

暗物質：看見效應，還沒看見粒子

若只有我們看得見的恆星與氣體，許多系統的重力帳會不平。星系外圍的氣體與恆星，轉得比「只算可見物質」所預期的更快。星系團裡，成員星系的速度也太大，可見物質的重力拴不住它們。這些是效應。效應說明還有不發光、但有質量的成分。它常被叫做暗物質。

旋轉曲線這條線索，在二十世紀後段變得難以忽略。Rubin 與 Ford 對仙女座星系旋轉的測量，是常被引用的一組光學資料：離開中心以後，速度沒有照可見光的分布掉下去。類似的平坦旋轉曲線後來在許多螺旋星系裡重複出現。單憑一篇論文不能命名一種粒子。它能說的是：可見物質的分布，不足以解釋測到的運動。

更早，茨威基在二十世紀三十年代用星系團的運動做過同類的帳，結論也是可見物質不夠。那是同一個方向的問題，不是同一組數據。

還有一類證據把「質量」和「發光氣體」在空間上分開。星系團相撞時，普通氣體會互相擋、慢下來，並在 X 射線裡發亮。若主要質量跟氣體走，重力透鏡彎折背景星系的方式，應跟氣體的位置重疊。觀測裡，透鏡指出的質量峰可以跟氣體錯開。這表示大部分致偏的質量沒有停在那團發亮的氣體上。它仍沒有說出粒子的名字。

所以要分三層。第一層是效應：運動和透鏡要求額外的質量。這是已經量到的。第二層是宇宙學模型：用一種幾乎不跟光作用、只參與重力的成分，可以同時擬合微波背景與星系的大尺度統計。這是工作框架，和普朗克所用的基準模型連在一起。第三層是粒子：它是什麼，加速器與地下實驗尚未給出公認的發現。本卷把第三層留白。模擬出來的網可以很像巡天看到的統計，但模擬不是暗物質的照片。

暴脹解釋了哪些初始條件

把時間再往回推，會遇到兩件否則要分別假設的事。第一件叫視界問題。微波背景上，相距很遠的兩塊天區，在複合那一刻按普通膨脹算，來不及交換過熱量，溫度卻幾乎一樣。第二件叫平坦問題。今天的宇宙非常接近「不彎」的幾何。若早期只是普通地膨脹，要這麼平，起始條件得調到很不自然的精度。

暴脹是一套框架：在極早的時候，空間有過一段極快的膨脹。快，是指尺度在極短時間裡被拉大很多。拉大以後，原本能夠互相影響的一小塊，變成今天看來彼此遙遠的天區，所以溫度可以一樣。曲率也被拉平，所以今天量起來接近平坦。微小的量子起伏被拉到宇宙學尺度，成為後來冷熱斑的種子。

普朗克測到的標量譜指數約 0.965，不確定度 0.004。這個數略小於 1，表示小尺度上的起伏比大尺度上略弱一點。簡單的暴脹圖像預期的正是這種輕微的傾斜，而不是一張完全沒有特徵的白噪聲。同一篇普朗克參數論文也寫道：他們沒有找到必須在基準模型之外再加新成分的有力證據。框架與資料相合，不等於驅動暴脹的那個場已經找到。

那個場常被叫做暴脹子。它不是元素週期表上的一格，也不是已在對撞機裡點名的粒子。不同模型用不同的場、不同的位能。它們許多都能產生接近我們看到的譜。因此本卷只保留暴脹作為解釋初始條件的工作框架，不選一個尚未驗明的具體模型當歷史。

原初重力波尚未測到

若暴脹夠劇烈，它不只要拉出密度起伏，還可能拉出時空本身的漣漪，叫做原初重力波。這種漣漪會在微波背景的偏振裡留下一種旋渦狀的圖樣，行話叫 B 模。測到它，而且能排除銀河塵埃的模仿，會是暴脹很硬的一類證據。目前沒有這樣的確認。

2014 年，南極的 BICEP2 實驗一度公布了 B 模訊號。銀河裡的塵埃也能產生 B 模。塵埃圖要靠覆蓋全天的微波測量，普朗克做的正是這件事。2015 年，BICEP2、Keck 陣列與普朗克的聯合分析把兩邊放在一起重看：那個訊號不能確認為原初重力波。聯合論文同時對原初訊號的強度給出上限。上限的具體數字以論文為準。本卷不把上限改寫成一個方便記憶的整數，以免和原文的置信區間錯位。

這段公案的教訓很具體。一幅漂亮的偏振圖，不等於一種新的宇宙成分。要先問：銀河自己的前景能不能畫出同樣的圖？問完之後，2014 年的宣布就不再是發現。實驗仍在把上限往下壓。壓低上限是進度。它還不是檢測。

因此暴脹目前的地位可以分成兩句。密度起伏的統計，包括譜指數略小於 1，與簡單暴脹相合，也與普朗克的溫度圖相合。原初重力波這一條獨立證據，尚未到手。兩句都要留著。只留前一句，會把框架說成已經閉合；只留後一句，會好像這套初始條件的解釋沒有任何資料。

紅移把遠近變成可算的數

前面幾節都在用「紅移」。這裡把它說成白話。光源遠離，或空間在光旅行時被拉長，光的波長會變長。對可見光來說，就是往紅色那一端移。紅移用字母 z 表示。z 越大，通常代表光離開光源時宇宙越年輕。它不是儀表板上的一個速度計。在很近的距離，紅移可以換算成退行速度；到了 z 等於 6 這種地方，更好的說法是：這束光在宇宙更小、更熱的時候出發，途中被拉長了。

因此一張深空照片裡的星系，並不是它們「現在」的樣子。哈伯超深空裡，不同光點的紅移不同，出發時刻也不同。把整張圖說成宇宙某一天的全家福，是把曝光時間誤當成快門。圖說裡寫「多數光點是星系」，已經是小心的說法。再往下，每一顆有光譜的星系才有自己的出發時刻。

還要分開兩種距離。回溯時間問的是：這束光走了多久。共動距離問的是：若把今天的尺放到那條路上，有多遠。因為路在光行走時變長，共動距離可以明顯大於「光速乘以宇宙年齡」。在普朗克的基準模型裡，最後散射面的共動距離就大於一百三十八億光年。本卷不另給一個看起來更精確的光年整數。那個換算跟哈伯常數、物質比例綁在一起，末位會隨參數表改。需要數字時，回到普朗克論文的參數表，而不是回到一句口訣。

這套換算是本卷能被核對的原因。你不必在場。你需要的是譜線、紅移、以及一份公開的參數表。各地古代觀星的紀錄，放在古至今卷；它們看的是同一片天空，用的不是這把尺。

最初幾分鐘留下的比例

大霹靂之後的最初幾分鐘，溫度高到質子與中子可以合成輕核，又很快冷到反應停住。停住之後，宇宙沒有再大規模地重煉這批核。所以今天在尚未被恆星污染的氣體裡，輕元素的比例仍是那幾分鐘的紀錄。

按質量，大約四分之三是氫，四分之一是氦。這不是把今天的海水與岩石平均出來的結果。恆星會改變局部的成分。要讀原始比例，得找金屬含量很低的古老氣體，或靠微波背景間接推出重子有多少。重子就是質子、中子這類構成普通原子核的粒子。

氘比氦更嬌氣。它的核只有一個質子加一個中子，恆星內部很容易把它燒成氦。因此恆星不是保存原始氘的好地方。星系際或極低金屬的氣體雲，較少經過這種加工，氘對氫的殘餘才有資格拿來和核合成計算比較。這個比值很小。精確到小數點後哪一位，以觀測論文為準，本卷不另寫一個方便背誦的分數。

這把細尺的用處，是和微波背景對帳。普朗克從溫度起伏推出今天的重子密度。核合成則說：給定這個密度，氘和氦應該剩多少。兩套資料一個來自最後散射面上的光子，一個來自輕核。它們在標準模型裡對得上，是大霹靂敘事裡很硬的一段。對得上，仍不等於最初 10 的負幾十次方秒已經被測到。核合成開始的時候，宇宙已經比那個時刻冷了很多。

鋰的帳沒有氘那麼整齊。有些古老恆星裡的鋰，比標準核合成預期的少。這件事被叫做鋰問題，目前沒有公認的唯一解釋：可能是恆星自己把鋰破壞了，也可能是核合成計算還缺一塊。本卷把氫與氦的主比例、以及氘這把尺，寫成已有對照的部分；把鋰寫成尚未閉合的部分。不把整張輕元素清單說成每一格都已蓋章。

兩代衛星在核對同一張圖

微波背景不是一次實驗的私產。宇宙背景探測者（COBE）先表明這份輻射的能譜極接近黑體，也就是說，早期宇宙有過充分的熱平衡，不是一堆互不相干的光源湊出來的。今天引用的溫度約 2.725 K，沿的就是這條黑體測量，Fixsen 在 2009 年做了後來常被引用的歸算。

WMAP 把冷熱斑畫到可以做宇宙學參數的程度。普朗克用更多頻率、更高解析度重畫，並更好地減去銀河塵埃與氣體的前景。兩代衛星的基準圖像是同一類宇宙：空間接近平坦，年齡約一百三十八億年，物質只占今天能量的大約三成。普朗克給出的物質密度參數約 0.315，不確定度 0.007。其餘主要是推動加速膨脹的成分，常叫暗能量。這個名字表示我們知道它在膨脹史上的作用，不知道它的微觀身份。

為什麼要強調「兩代」？因為一幅全天地圖很容易被儀器的系統誤差畫花。獨立的衛星、不同的頻率、不同的減前景方法，仍給出同一量級的年齡與同一類成分，這張圖才值得寫進編年。末位的差別、以及哈伯常數的張力，都留在小數與模型裡，不推翻這個量級。

加速膨脹本身，主要不是微波背景單獨「看見」的。它來自更近宇宙裡標準燭光的距離，和這些微波參數放在一起才閉合。本卷不把暗能量寫成一種已經裝瓶的物質。它在基準模型裡是一項必要的成分。換一個模型，帳可以重寫，但要同時解釋溫度圖、大尺度結構和距離。目前沒有一個同樣簡潔、又被同一批資料偏好的替代品。普朗克論文的說法是：沒有必須擴展基準模型的有力證據。這句話的邊界是「以他們使用的資料而言」。

網的結與空洞，不是風景明信片

把網說具體，最好的辦法是指出資料在哪，而不是背一串最大的名字。室女座星系團是離銀河較近的大星系團，可以當作「結」的一個例子。它的距離隨測距方法有出入，本卷不寫死一個光年數。你從星系的紅移與造父變星、超新星等距離指標可以去核對，那是銀河卷與後來的星表的工作。

空洞是網的另一半。那裡不是哲學上的虛無，而是星系明顯偏少的區域。巡天把它們畫出來，靠的是數星系，不是拍到一塊純黑。定義空洞的邊界本來就有任意性：你把「多稀才算空」的門檻改一點，體積就改。所以空洞的直徑不宜寫成一個比星表更精確的整數。

史隆長城這類結構，是巡天裡連成一大片的星系牆或纖維。它證明起伏可以長到遠超單個星系團。它不證明宇宙有一張固定的骨架，像建築圖那樣。你換一個密度門檻，牆的連法會變。Eisenstein 等人測的聲學峰，比任何一面牆都更適合當尺，因為它是統計峰，不依賴你怎麼圈出某一堵牆。

超深空與這張網的關係，可以放在一起看。超深空是很小的立體角、很深的曝光，適合數遙遠而暗的星系。巡天是較寬的天區、較亮的星系，適合畫近一些的三維分布。兩種圖回答的問題不同。把超深空叫成「宇宙的樣子」，和把一張城市街拍叫成「大陸的樣子」，是同一類縮放錯誤。

沒有中心，也沒有測到的邊緣

微波背景在各個方向幾乎一樣熱。星系在比星系團更大的尺度上，統計也趨於相近。這支持一個工作假設：沒有一個特殊的中心，也沒有一個特殊的方向。這個假設叫宇宙學原理。它不是道德意義上的「人類不重要」，而是一條可檢驗的對稱性。小尺度上它顯然不成立。太陽系、銀河、室女座團，都是不平的。原理只用在比這些結構更大的尺度。

每個觀測者都會覺得自己在可觀測範圍的中心。這是光的到達方式造成的，不是我們位在宇宙正中。光走到我們這裡，球殼的中心自然是我們。換到另一個星系，他們的球殼以他們為中心。微波背景沒有一個熱點指向「爆炸發生的那一點」，因為沒有那樣一個點。這一點在開篇已說過，這裡再用對稱性重說一次，是為了接到你自己的位置：你在球心，只代表你在讀你能收到的光。

可觀測範圍有邊界，那個邊界是資訊的邊界，不是一堵牆。最後散射面是我們能用微波光子直接看到的最遠一層。更早的時刻不透明，電磁波出不來。再往外，還有光從大霹靂以來根本還沒來得及到達我們的區域。那裡沒有電磁資料。暴脹框架通常暗示可觀測範圍以外還有空間，但那是框架的外推，不是一張已繪製的地圖。

因此「宇宙有多大」要先問你指哪一個宇宙。指可觀測範圍，可以用參數表換算共動距離，而且這個距離大於一百三十八億光年。指可觀測範圍以外，本卷沒有測量。不把一個更大的數字寫成已經量過。

這一卷用什麼當作「已寫定」

編年若不分證據等級，厚度只是篇幅。本卷把句子分成四等，後面的卷也沿用。

第一等是測量本身。溫度 2.725 K、光學深度約 0.054、譜指數約 0.965、物質密度參數約 0.315、紅移 6.28 的類星體有吸收槽。這些都有論文或衛星資料，末位隨資料組合略改，量級穩定。

第二等是多種資料對上的圖像。輕元素主比例、聲學尺度同時出現在微波背景與星系巡天、兩代衛星給出同類宇宙。這是框架，不是某一台儀器的原始讀數，但已經不是猜測。

第三等是工作模型。暴脹解釋視界與平坦；暗物質粒子尚未找到，但重力效應與結構統計需要額外質量；暗能量是基準模型裡的成分，微觀身份不明。寫的時候必須帶著「框架」兩個字。

第四等是尚未發生的事。原初重力波沒有被確認。第一代恆星沒有名冊。韋布的許多早期天體仍是測光候選。這些位置留白，留白也是正文的一部分。

各地古代文明對天空的紀錄，不放進這四等裡充當宇宙學參數。它們是人類如何看天的歷史，在古至今卷。兩套文本可以並讀。不能用一方的詩句改另一方的參數表，也不能用參數表取消人類曾經認真看過天這件事。

怎麼讀那張彩色的橢圓圖

WMAP 的九年圖很容易被看成星雲。它不是。顏色代表的是溫度相對全天平均值的微小偏差，偏差的幅度約為十萬分之一。圖在發布前減去了銀河的輻射。銀河盤在微波裡很亮，不減掉，宇宙的信號會被本地的前景蓋住。所以你看見的橢圓，是處理過的天空，不是望遠鏡目鏡裡的原色。

橢圓是把球面攤平的一種畫法，叫莫爾魏德投影這一類的全天圖。攤平一定有變形。圖的左右兩端在球面上是接起來的。不能把圖的寬度理解成東西距離，也不能把圖的高度理解成南北距離。這張圖沒有「上北下南」的地面意義。它的每一點是一個視線方向。

熱斑與冷斑的大小也有意義。圖上較大的斑，對應早期聲波能走完的尺度；較小的斑，對應更細的起伏。宇宙學參數，包括年齡與物質比例，主要是從這些斑的統計來的，不是從某一個最紅的點來的。把某個紅點指成「宇宙最熱的地方」或「爆炸中心」，是讀圖錯誤。

普朗克的圖更細，也用了更多頻率來分離塵埃。本卷仍用 WMAP 的九年圖當圖版，因為它的公開影像清楚，授權也是公有領域。參數表則優先用普朗克 2018 年的全任務結果，因為那是後來的全天測量。圖與表來自兩代儀器。它們講的是同一種天空，不是兩張互相競爭的宇宙明信片。

元素家譜只打開了方向

第一代恆星，行話有時叫第三星族。這個編號容易反著讀：第三族指的是最沒有重元素的那一代，不是第三個被發現的類別。第二星族是較老、重元素較少的恆星，銀暈裡很多。第一星族是較年輕、重元素較多的，薄盤與太陽鄰近的恆星多屬這一類。編號是歷史留下的，不是從一數到三的誕生順序。

太陽是第一星族。它的碳、氧、鐵，來自更早的恆星。那些更早的恆星不一定是字面意義上的「宇宙第一顆」。在第一代與太陽之間，可以有許多代。我們沒有把每一代的名字排成族譜。能說的是方向：重元素隨著恆星世代增加，太陽不是起點。

韋布望遠鏡改變的是時間表的前沿，不是這份家譜的方向。它若確認一批非常早的星系，那是說重元素的製造可能開始得比部分模型早。早，仍然要有第一批幾乎不含重元素的星，或有別的管道產生重元素。別的管道目前不是主流圖像。無論哪一種，都要有光譜：只有顏色，不能確定氣體裡已經有多少氧或碳。

人體與這個家譜的關係很窄，但很具體。身體裡的氫，大多不必等恆星。身體裡的碳與氧，要等恆星。你之所以能用碳基的分子讀這一行字，依賴的是銀河形成之前就開始、並在銀河裡繼續的恆星循環。下一卷寫那個循環發生的地方。這一卷只負責把循環的起點放在第一代恆星，並承認起點的名冊是空的。

交給銀河卷之前

讀完宇宙卷，手上應有一條時間，而不是一句口號。核合成在最初幾分鐘。複合在約三十八萬年。黑暗時期沒有星光。再電離是後來的一段，紅移 6 附近仍有中性氫的吸收。結構在這之後長成網。網的統計尺，是聲學峰，不是某一面星系牆的長度。

同一條時間上，有四個尚未寫死的位置。哈伯常數的張力還沒有單一解法。鋰的豐度還沒有對上。原初重力波還沒有測到。暴脹子與暗物質粒子都沒有名字。這四個位置保持開放，編年才誠實。

下一卷把鏡頭從「星系這類東西」收到我們所在的一個星系。太陽不在銀心。銀心有一個超大質量黑洞。最近的大螺旋鄰居是仙女座星系。那些句子需要距離與影像，宇宙卷的溫度圖供給不了。

平坦、黑暗與加速，各是一句不同的話

「宇宙是平的」容易聽成空曠或無聊。在這裡，平指的是大尺度幾何：三角形的內角和接近一百八十度，平行線不會因空間本身而很快相交。普朗克的基準模型把空間曲率約束得很接近零。這是幾何測量的結果，不是文學評價。小尺度上，太陽、地球、星系都會把局部空間彎一點。那種彎曲是重力，和「整個可觀測範圍的曲率」不是同一句話。

黑暗有兩個意思，也不能併成一個。黑暗時期是複合之後、第一代恆星之前，沒有星光的那一段。暗物質是不發光但有重力效應的成分，今天仍在。暗能量則是基準模型裡推動加速膨脹的那一項，連「物質」都未必算。三個「暗」字，時間與身份都不同。讀到其中一個，不要自動換成另外兩個。

加速膨脹說的是：近幾十億年來，宇宙膨脹沒有慢下來，反而加快。這個結論主要靠距離指標，再與微波背景的參數合在一起。它不表示星系、太陽系或你的房間在被撕開。引力在這些小系統裡仍然把東西綁在一起。加速作用在沒有被綁住的大尺度上。把「宇宙在加速」理解成腳下的地在鬆動，是把尺度看錯了。

腳下這顆行星、這顆行星繞著轉的恆星，都還要等後面的卷。宇宙卷把它們放在正確的比例裡：它們很晚，也很小。小，不是說它們不值得寫。小，是說不能用它們的節奏去代替一百三十八億年的節奏。這個區分會在未來卷再出現一次。那裡只允許分得開的時間尺度，不允許把社會的明年寫進恆星的餘量。你現在讀到的每一句，若屬於第三等或第四等，都已經在句內標明。若屬於第一等，卷末有論文或任務頁可以回溯。沒有出處的整數，不應被當成這一卷的結論。可以回溯的句子，才算編年；只能朗讀的句子，先不算。從銀河卷起，這四等仍然有效。讀者可以按卷末清單逐條打開。

比例示意：把一百三十八億年看成一年

數字並列時，幾分鐘、三十八萬年、十億年不容易同時放在腦子裡。下面是一把示意用的尺，不是新的觀測。把約一百三十八億年當成平常的一年、三百六十五天。對到幾月幾日，會隨你採用的年齡末位稍稍移動，所以這裡只保留月份和量級。

核合成落在這一年的第一刻。複合，約三十八萬年，仍在一月一日開端不久。第一代恆星若在頭幾億年內點亮，也還在一月上旬。再電離接近尾聲的時候，大約是大霹靂之後十億年，示意尺上仍在一月下旬。太陽系形成於約四十六億年前，放到這把尺上，已經是這一年的秋天。若人類譜系裡較晚的一段只占最後幾十萬年，在這把尺上就是除夕夜的最後幾分鐘。化石年代放在地球卷，這裡只用它感覺比例。

這把尺只有一個用途：避免把人類的紀錄誤當成宇宙時間的主體。它不能用來推算未來的社會，也不能代替地層表或普朗克參數表。真正的年份仍以各卷的來源為準。示意尺一用完就放下。

折返：你讀到的光，和你身上的原子

把尺度收回到讀這頁的人。你不是站在宇宙外面看一張圖。微波背景是你頭頂上的天空，只是波長在微波，肉眼看不見，要靠衛星把溫度差畫出來。那張橢圓圖的每一個方向，都包括你所在的這一側。

你身上的氫，大多可以追溯到最初幾分鐘的核合成。碳、氧、鐵則不行。它們要等恆星把輕元素燒過、再散回氣體。第一代恆星的名冊還沒有點完，但家譜的方向是清楚的：你不是第一代。太陽是更晚的一代。下一卷才寫太陽所在的那團恆星，也就是銀河。

超深空裡每一團模糊的光，大多是一個星系。我們自己也住在這樣一團光裡。它的盤有多大、太陽離中心多遠、最近的大鄰居是誰，都不是嬰兒期的溫度圖能回答的。那些問題從銀河卷寫起。

若只留四句：年齡約一百三十八億年，末位視資料組合而定；約三十八萬年時宇宙變透明，微波背景是那時的光子；再電離是後來一段長過程，紅移 6 附近仍看得到中性氫的吸收；原初重力波還沒有測到，暴脹子也還沒有名字。