“多出來(lái)”的溫度

明朗的夜空，繁星閃爍，我們不禁會(huì)陷入對(duì)宇宙的無(wú)盡遐想之中。宇宙，它從何處來(lái)，要到何處去?

1948年，前蘇聯(lián)物理學(xué)家伽莫夫認(rèn)為宇宙起源于150億年前高達(dá)100億度的“原始火球”的一次大爆炸。

他甚至預(yù)言，那次爆炸至今仍殘留著大約10K(K為宇宙絕對(duì)溫度單位，3K相當(dāng)于零下270攝氏度)的余熱，成為微波背景輻射。

微波背景輻射真的存在嗎?

60年代初，美國(guó)普林斯頓大學(xué)的射電天文學(xué)家迪克和皮布爾斯專門建造了一架天線，在進(jìn)行大量理論分析的基礎(chǔ)上，努力尋找背景輻射。可是幾年過(guò)去了，他們?nèi)匀灰粺o(wú)所獲。

1963年，美國(guó)著名的貝爾電話實(shí)驗(yàn)室先后增加了兩名研究人員:阿諾·彭齊阿斯和羅伯特·威爾遜。他們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室里有一架性能特別靈敏的喇叭形反射天線，特別適合把微弱而均勻的輻射同強(qiáng)射電源區(qū)別開(kāi)來(lái)。

為了研究不同天體輻射出來(lái)的電磁波，他們把這架天線指向遠(yuǎn)離銀河系中心的廣闊空間，并細(xì)心地記錄每一次天線反饋的結(jié)果。

1964年的一天，威爾遜疑惑不解地說(shuō):“天線的溫度怎么一直保持在7.5K左右呢?”

“是呀，本來(lái)天線的溫度只有3.5K，不知道多出來(lái)的4K是怎么回事?！迸睚R阿斯答道。

為了解開(kāi)這個(gè)疑團(tuán)，他們對(duì)各種可能的因素都進(jìn)行了測(cè)定，還是沒(méi)找到答案。而且，不管他們?cè)鯓右苿?dòng)天線的指向，天線的溫度仍然顯示“多出”了4K。

1965年的春天，麻省理工學(xué)院的一位科學(xué)家來(lái)到貝爾電話實(shí)驗(yàn)室參觀。彭齊阿斯心想，也許這位科學(xué)家能給他們指點(diǎn)迷津呢。

他們就那無(wú)法解釋的“多出來(lái)”的天線溫度求教于這位科學(xué)家?？茖W(xué)家卻說(shuō):“你們?yōu)槭裁床蝗フ移樟炙诡D大學(xué)的迪克和皮布爾斯?他們正在做這方面的理論研究，正為找不到背景輻射煩惱呢!”

彭齊阿斯和威爾遜一聽(tīng)，喜出望外，立即同迪克研究小組取得了聯(lián)系。

其實(shí)這兩組科學(xué)家研究的是同一課題，即微波背景輻射。所謂的微波背景輻射，是指從廣闊的星系間空間(即“宇宙背景”)輻射出的屬于微波波段、只有絕對(duì)溫度3度左右的“冷光”。

彭齊阿斯與威爾遜是從觀測(cè)實(shí)驗(yàn)著手，而迪克和皮布爾斯以理論分析為主，他們之所以探測(cè)不到微波背景輻射，是因?yàn)樘炀€靈敏度不夠。

這樣，疑問(wèn)迎刃而解。原來(lái)，廣漠無(wú)垠的星系間空間并非絕對(duì)的虛空，里面存在著能量輻射，“宇宙背景”的溫度不是絕對(duì)零度而是3度(3K)。

1965年，雙方同時(shí)在《天體物理雜志》上發(fā)表了兩篇論文。微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，成為60年代世界天文學(xué)的“四大發(fā)現(xiàn)”之一。