至大無外與至小無內–宇宙學（Physical Cosmology）與基本粒子（Fundamental Particle）的關係

至大無外與至小無內–宇宙學（Physical Cosmology）與基本粒子（Fundamental Particle）的關係
國立台南第一高級中學物理科羅焜哲老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

「至大無外、至小無內 」這八個字，均出自莊子雜篇的”天下”章中，莊子與惠施的對話。惠施說：「至大無外，謂之大一。至小無內，謂之小一」。

“至大無外”是目前宇宙學對宇宙大小的解釋：宇宙範圍非常大，但是仍然有限，沒有邊界，當然也就沒有所謂”外面”。”至小無內”是基本粒子的定義：基本粒子非常小，沒有任何的內部結構。”至大無外”的宇宙學與”至小無內”的基本粒子在物理學中有緊密的連結。

生物學上告訴我們基因會影響生物體的外在性狀，物理學家也告訴我們，基本粒子的性質將影響大尺度的宇宙結構。

宇宙學家想要解釋目前宇宙的某些性質，例如星系為何具有如今的形狀與尺度，則必須利用我們對於高溫、高壓環境中物質行為現有的認識，回溯並重建宇宙的歷史。然後再利用宇宙過去發生的事件遺留下來的證據，來檢驗我們所做的推論。

所以宇宙學家開始向粒子物理學家求助，請他們提供描述極高溫下物質與輻射的理論。唯有了解這些理論，才能夠使重建宇宙歷史的工作，向大霹靂（Big Bang）起點進一步逼近。

而粒子物理學家也將整個宇宙作為天然的實驗室，來驗證最新的理論。因為粒子物理學家的發展出的理論，通常無法利用現今地球上的設備來獲得證實，目前的粒子加速器並無法產生如大霹靂的能量，而最靈敏的偵測器也很難捕捉到一些最微妙的基本粒子。

因此粒子物理學家也轉而研究早期的宇宙，以驗證他們發展的新理論是否可行。如果一個最新的基本粒子物理理論，竟然會預測恆星或星系無法存在，這個理論與宇宙的現況不合，立刻就會被棄之如敝屣。

圖片來源：http://www.pas.rochester.edu/~cline/P114/P114HomePage.htm

這個古老的圖騰稱 Ouroboros 或 Uroborus，是一隻張口咬住自己尾巴的蛇，形成了一個圓形。通常代表自我的重覆創造，或者是一件事物的解釋到最後形成了循環，最終回到了起點。

基本粒子學說剛開始是用來解釋最簡單的原子核的結構，原子核組成了原子、分子、星系、星團至整個宇宙，而宇宙的過去與現況最終又用來檢驗基本粒子的學說，循環印證的結果可以使得宇宙學與基本粒子學說一步步的逼近真實。

參考資料：
1. 巴洛著，葉李華譯（1995），大霹靂，天下文化出版，第69頁
2. http://www.pas.rochester.edu/~cline/P114/P114HomePage.htm