彭齐亚斯和威尔逊清扫鸽子粪便
1965年发现了宇宙大爆炸理论的决定性证据,即名为宇宙微波背景辐射(cosmic microwave background Radiation,CMBR)的物理现象。(可惜的是这次没有像霍伊尔这样的人来为其命名。)
美国贝尔研究所的阿诺·彭齐亚斯博士(1933—)与罗伯特·威尔逊(1936—)进行了从卫星接收电波的实验,发现了来自宇宙的奇妙杂音。被称作“微波”的电波来自宇宙的各个方向,通常保持不变的强度。为了确定不是装置出了问题,他俩清扫了巨大天线上的鸽子粪,但杂音依旧没有消失。
这种辐射相当于摄氏零下270度的极低温物体所产生的黑体辐射。就像是头顶覆盖着摄氏零下270度的墙壁一样,整个天空都闪耀着微波。
宇宙大爆炸理论的支持者很快就发现了这意味着什么,并为之狂喜。
这是宇宙大爆炸残留的光。彭齐亚斯博士和威尔逊的天线观测到了宇宙大爆炸。
宇宙大爆炸时的宇宙充满了超高温黑体辐射,电磁波也就是光子被其中的电子、质子或其他粒子吸收或辐射,一直重复这个过程。
随着宇宙膨胀的推进,温度降低后,电子或质子开始结合,形成中性氢原子或中性氦原子。中性原子出现后,不再吸收或辐射电磁波,因此光子开始充斥整个空间。
产生中性氢是在宇宙温度降低到摄氏4000度左右之时,据推测是在宇宙大爆炸经过38万年后。这一段时期的变化被称作“宇宙放晴”。
之后,宇宙继续膨胀,直到现在,宇宙的大小扩大了约4万倍。
随着充斥着飞散的光子的空间逐渐扩展,波长也随之增加,能量较高的伽马射线变成紫外线,进一步提升至可见光的程度,再过一段时间则变成红外线,最后成为微波。
像这样由光子构成的黑体辐射的温度下降,从最初摄氏4000度冷却到现在的摄氏零下270度极低温。
这就是彭齐亚斯博士和威尔逊的天线所观测到的微波的本质。CMB是宇宙大爆炸以来飞散的光子的最终形态。
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