大家好,歡迎來到靜靜聊科學,1946年的時候,美國的前蘇聯科學家也在探討宇宙中的基本元素如何形成的問題,他在勒梅特原始原子的基礎上另闢蹊徑,提出宇宙中的氦主要是在大爆炸後不久的高溫條件下合成的理論。這個觀點給了大爆炸理論有力的支持,這位科學家的名字叫做喬治。他在一次會議上提出,如果大爆炸的當時會產生一些光子,這些光子向各個方向飛出去了,那麼我們以後就再也沒有機會看到這些光子了。他是處在這個微薄波段,那個溫度是這個絕對的溫度的幾千倍,但是我們應該是能夠探測的。正是由於知道了這一點,加莫夫才對找到大爆炸遺留的輻射充滿信心。

由於長期從事國防研究,他們一直關注著美國在電子技術方面的最新進展。不久前美國貝爾實驗室建立了一座用於衛星的高靈敏度天線。蘇聯人注意到這座天線的靈敏度應該足以探測到大爆炸的遺蹟,然而閱讀美國人關於這座天線的實驗論文後,裡面並沒有提及這樣的熱輻射。這時蘇聯人一度認為宇宙大爆炸理論也許並不長了。實際上聯訊和彭提亞斯的實驗室就在紐約附近的小山上,這裡經常有奇怪的噪聲,不是城市的噪聲傳過來了,他們把天線對向紐約,結果沒發現任何特別的狀況。這意味著紐約並沒有發出那種頻率的噪聲,之後的時間裡,噪聲總是揮之不去,即使把天線指向太空噪聲依然存在。

到第二年他們快要絕望的時候,龐提亞斯偶然和同行聊起此事,說他的一位朋友曾聽過普林斯頓大學一位叫皮波斯的學者做過的一個報告,他們也在進行類似的工作。波克告訴龐齊亞斯他們發現的奇怪噪聲可能正是普林斯頓大學的教授正在尋找的東西。於是龐提亞斯趕緊給基地打去電話,當電話鈴響的時候,那個教授和其他的小組成員也都在同一個辦公室裡,當這些小組成員聽到這個事情的時候,他們就意識到有可能得到了類似的、確鑿的證據證明宇宙的確曾經處於與今天完全不同的高分高密狀態。這是繼哈勃發現宇宙膨脹之後宇宙學研究上的又一個重大突破,認為宇宙起源於原始原子,並以此說服愛因斯坦。

勒梅特在民眾前幾天聽到了這個消息,他的宇宙誕生於理論猜想終於被科學所證明,這個出色的物理學家於1968年去世。而龐蒂亞斯和威爾遜也因為自己的發現在13年後的1978年獲得了諾貝爾物理學獎。宇宙微波背景輻射被發現的時候,史蒂芬霍金正在劍橋攻讀博士學位,這件事情很可能是促使他選擇大爆炸和愛因斯坦的相對論作為博士論文的研究主題的原因。

1970年霍金和彭羅斯在論文中證明,如果廣義相對論和經典物理學是正確的,時空中一定存在著起點,因此黑洞和宇宙大爆炸都不是奇怪的事,而且是不可避免的。宇宙微波背景輻射被發現後,一些原來主張溫恆理論的人的觀念發生了轉變。

大爆炸理論已接近完整,但是仍然有一個重要的問題,如果要形成星系,最初的宇宙必須不是完全均勻的。彭齊亞斯和威爾遜發現的輻射應該能夠反映這一點,但它卻似乎與方向無關,如果到史密斯天體物理中心去觀測,這些觀測技術的興起的三維空間分布,那麼他做一個圖、是一個扇形圖,這個扇形圖還是表現在二維的頂點,是我們觀測者的位置。這個半徑是星體的距離,那麼三星的這個角度表示是全球的六個坐標經度的大小。那麼這個上面的每一個點就表示一個星系,是星系在上面分布的均不均勻一眼就看出來了,你在上面看到星系並不很均勻,有些地方有一個洞,這個洞的直徑可以達到一億光年左右。

還有一條很長的一條線可以達到五億光年,天文學家把這個這些洞叫做奇洞,把這條非常長的這個線叫做長線,這說明這個信息分布並不是很均勻的。那麼為什麼會分布成這樣的不均勻狀態呢?天文學家稱之為各向異性探測。這個任務落到了美國伯克利大學教授喬治斯穆特的肩上,喬治斯穆特是一位宇宙學家,他認為這項工作是一個大的挑戰,如果能找出與宇宙微波背景輻射在不同方向上的微小變化,宇宙形成擴張的秘密將進一步揭開。

他希望做出一張地圖來標出大爆炸殘留的遺蹟,並勾畫出銀河的宇宙的結構。他們發現用人造衛星是一個健康的方法,為什麼呢?第一,頻道衛星是在地球大氣層外背景的觀測,這樣就可以擺脫地球大氣的觀測的不利影響。比如說大氣的吸收或者因為溫度不均勻造成的大氣抖動。另外一個好處就是人造地球衛星可以在地球同步。

假設有一幅圖,如果我們去掉均勻的背景,紅色代表溫度較高的區域,藍色代表溫度較低的區域。由於地球相對於宇宙微波背景輻射的運動,都卜勒效應導致一邊溫度更高,這裡用紅色表示。我們再除去地球的運動,微波背景輻射形成星系所不可缺少的是大爆炸後的存留與宇宙不同方向上的溫度細微變化的證據。從此以後,大爆炸也終於被大多數人所接受。