電視機屏幕上的「雪花點」是什麼?與宇宙大爆炸有什麼神秘聯繫

2020-12-23 科學新視界

80,90年代出生以前的人可能見過這樣的場景,老式電視機在天線信號變差,或者沒有天線信號的時候,其屏幕上就會呈現出一片雪花,同時還會發出滋滋的聲音。小時候,我們認為這是信號被幹擾了或者說信號消失了,這時候就需要手動地去調整天線的方向才可以恢復正常的圖像。

但是大夥知道嗎,我們看到的雪花屏和聽到的滋滋聲,其實有一部分是來源於138億年前的宇宙大爆炸的遺留產物。那電視機的雪花屏和滋滋聲是如何與宇宙大爆炸產生聯繫的呢?

現代宇宙學理論認為,我們的宇宙是來自於138億年前的一次奇點大爆炸,如此恐怖的一次爆炸自然而然的就遺留下了「熱輻射」,這個熱輻射宇宙誕生的一瞬間一直到138億年後的現在一直都存在著,這是一種充滿整個宇宙的電磁輻射,因此也被叫做「宇宙微波背景輻射」。宇宙微波背景輻射是人類唯一可直接觀測的宇宙大爆炸的痕跡,它是我們宇宙中最古老的光,它隨著宇宙的誕生而誕生,是宇宙誕生之初的回音,遍布整個宇宙。

這種神奇的宇宙回音除了以微波背景輻射這樣的形式表現外,它還可以表現在一切可接受微波信號的電子設備上。為何會這樣呢?顧名思義,宇宙微波背景輻射本質上也是一種光的一種,屬於微波輻射的範疇。

在20世紀60年代初,美國的兩位無線電工程師彭齊亞斯和R.W.威爾遜為了改進當時的衛星通訊技術,他們使用了著名的貝爾實驗室裡的一個6米的高精度號角式接收天線系統。1964年,他們準備用這個天線系統來測量圍繞著銀河系的銀暈氣體的射電強度,但是在測量過程中他們卻發現了一個奇怪的現象,那就是無論怎麼做,總會有一些消除不掉的背景噪聲。

這兩位通訊大師為了消除這種背景噪聲可謂想盡了辦法,在耗費巨大精力排查了所有可能影響天線接收的各種客觀因素以後,這個背景噪聲卻依舊存在。無計可施的他們甚至開始懷疑,是不是那些鳥兒把鳥糞拉在了天線上才導致了這種奇怪的現象。在排除了這個因素後,他們繼續做實驗,可是即使是乾乾淨淨的天線,這個令人抓狂的背景噪聲依舊存在,這兩位開始懷疑人生了。

這時,在他們幾英裡之外的普林斯頓大學的帕爾默物理實驗室裡,一個叫做羅伯特迪克的教授正在搞天文物理的研究。知道了這個消息後,彭齊亞斯和R.W.威爾遜知道可能是自己的學識不夠,要找專業人士了解下情況,就拿著他們帶有背景噪聲的觀測結果前去向這位羅伯特迪克的教授請教。

在教授面前展示了這個特殊的噪聲信號的特性之後,迪克教授驚奇地發現,這個噪聲信號就是他自己朝思暮想,苦苦尋找的可以證明宇宙大爆炸理論的3K背景輻射嗎?迪克教授告訴他們,這很可能就是源自宇宙大爆炸的微波背景輻射。

彭齊亞斯和R.W.威爾遜立刻意識到,自己可能發現了了不得的東西,經過仔細的研究,這兩位原本默默無聞的工程師獲得了1978年的諾貝爾物理學獎,他們兩也因此轉行做了天文物理學家,而宇宙微波背景輻射也成為了證明宇宙大爆炸理論的最直觀證據。

現在我們都知道,宇宙微波背景輻射是無處不在的,它不僅能夠影響這兩位工程師的天線,還能夠影響所有人所使用的一切能夠接受微波信號的電子設備。而開頭我們說到的老牌電視機的雪花屏的一部分就是微波背景輻射所導致的,除此以外還有收音機,在沒有電臺時候的滋啦聲也是。

所以可以這麼說,宇宙微波背景輻射並不是什麼高大上的東西,並不是只有專業的天文觀測設備能夠聽到,我們每個人只要有心,其實都能夠觀察到,但是能夠的諾獎的卻只有兩位。

當然,值得一提的是,宇宙微波背景輻射對於接收微波信號的電子設備的影響其實是非常小的,在一般的民用領域都可以忽略不計。就以電視機的雪花屏為例,整個畫面其實只有1%是由宇宙微波背景輻射造成的,更多的幹擾其實是來自於別的幹擾信號,比如地球自身的電磁場,宇宙中的脈衝星信號,黑洞的電磁輻射等等。

小編現在明白為何海綿寶寶裡的派大星喜歡觀看電視機雪花屏,或許它就在感受這個來自138億年前的宇宙大爆炸的餘暉,和那些來自宇宙深處的遙遠回音吧!

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