凤凰知青网首页_宇宙大爆炸的发现过程,居然能让我笑出鹅叫

知青文化 10-11 阅读:5 评论:0
凤凰知青网首页_宇宙大爆炸的发现过程,居然能让我笑出鹅叫,

题图来自视觉中国,本文来自微信民众号:果壳(ID:Guokr42),作者:王爽,编辑:大琳砸,考核:Steed


2019年10月8日,瑞典皇家科学院宣布了2019年诺贝尔物理学奖的名单。获奖者中有一名宇宙学家,名叫詹姆斯‧皮布尔斯。


詹姆斯‧皮布尔斯 | Wikipedia/Juan Diego Sole


在他的获奖理由中,有这么一段话:“他从上世纪60年代中期起发展起来的理论框架,成为了我们当前邃晓宇宙的基本。” 这句话说的,是他于1964年与自身先生合写的一篇论文。在这篇论文中,他们预言了宇宙微波背景的存在。巧的是,没过多久,宇宙微波背景辐射真的被探测到了,从而成了支撑宇宙大爆炸理论的最强有力的证据。


说到这里,你能够已一头雾水了。宇宙大爆炸是什么东西?宇宙微波背景又是什么东西?别急,且听我从泉源逐步道来。


愚人节的谐音梗


关于宇宙大爆炸,我们得从一个俄裔美国人提及。他的名字是乔治·伽莫夫。


乔治·伽莫夫 | wikipedia


伽莫夫出生在俄国,30岁的时刻移民美国,成了华盛顿大学的传授。在那里,他决议最先宇宙学的研讨。


也恰是在那段时代,伽莫夫遇到了两个非常有禀赋的门生,分别是拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼。


拉尔夫·阿尔菲(左)和罗伯特·赫尔曼(右) | arvix.org


在1948年4月1日,也就是愚人节的那天,《物理批评》杂志刊发了一篇伽莫夫团队写的论文。这是一篇很有愚人节特征的论文。在作者列表中,伽莫夫强行增加了一个对这篇论文没有任何孝敬的人,那就是1967年诺贝尔物理学奖得主汉斯·贝特。伽莫夫之所以要增加贝特,并非因为他名望大。而是因为阿尔菲、贝特、伽莫夫,合起来正好能凑成αβγ。


伽莫夫也向赫尔曼提出了一个发起,让他起一个笔名,叫德尔塔。如许,这篇论文的作者就能够凑成αβγδ。效果这个发起,遭到了赫尔曼的愤然谢绝。


假如我是赫尔曼,一定忏悔得肠子都青了。因为恰是这篇宣布在愚人节、很有搞笑颜色的αβγ论文,初次提出了赫赫有名的宇宙大爆炸理论(严格地说,此理论应当称为“宇宙热大爆炸”理论,因为它初次提出宇宙起源于一个极为灼热的状况。但为了轻易起见,我们照样称它为宇宙大爆炸)


宇宙大爆炸,究竟是个啥?


下面,我来给你科普一下宇宙大爆炸理论。这个理论说的是,创生之初的宇宙,是一个体积极小、密度极大、温度极高的火球。因为温度太高,火球内的光子具有极高的能量,能够轻松击碎原子核。所以当时的宇宙,是一片极度浑沌的存在。不过跟着时候的推移,这个火球会不停地向外膨胀,从而让它的密度不停减小,温度也不停下降。经由130多亿年的悠悠岁月,这个大火球就膨胀成了我们本日看到的宇宙。


提出宇宙大爆炸理论今后,伽莫夫又零丁写了一篇关于宇宙大爆炸理论的论文,被《天然》杂志吸收宣布。但没过多久,阿尔菲和赫尔曼就发现这篇文章出了错,俩人随后也在《天然》杂志上宣布了一篇纠错论文。在这篇论文里,他们偷偷地夹带了一点私货,挑错之余,顺带引见了一下自身最新的研讨成果。


恰是在这篇夹带私货的挑错论文里,阿尔菲和赫尔曼初次预言了宇宙微波背景的存在。


宇宙大爆炸的遗址


什么是宇宙微波背景呢?答案是,宇宙大爆炸留下的遗址。你想啊,一个在130多亿年前爆炸的火球,能有什么东西留得下来?唯一有能够的,就是这个火球发出的光。


不过严格地说,这并非宇宙创生那一刻发出的光。创生之初的火球过于灼热,原子核和电子处于游离状况,不停地和光子相撞。这意味着,光处于一种被软禁的状况,没法自在地流传。而在宇宙降生38万年今后,这个火球的温度下降到3000K(开尔文),原子核与电子连系而构成原子,光子才得以自在穿行。


这些在宇宙降生后38万年发出的光,阅历了130多亿年的悠悠岁月,终究抵达地球。别的,这些光的波长,会被宇宙的膨胀拉长,从而变成微波波段的光。这些在宇宙降生后38万年发出、如今已处于微波波段的光,就是所谓的宇宙微波背景。


依据阿尔菲和赫尔曼的预算,宇宙微波背景的温度应当是5K。不过,他们认为以人类当时的手艺,基础探测不到宇宙微波背景。我们背面会看到,这是一个何等要命的毛病。


阿尔菲和赫尔曼预言了宇宙微波背景今后,在学术界获得了什么样的回响呢?答案是,压根没人理会。在谁人年代,学术界一向把宇宙学视为一种玄学。玄学的研讨,有谁会在意呢?


伽莫夫、阿尔菲和赫尔曼,就如许成了宇宙学的先烈。厥后伽莫夫照样留在学术圈,然则把重要精神放在写科普书上了。至于阿尔菲和赫尔曼,则前后摒弃了学术界的生涯,转行去了工业界。


在阅历了1948年的热潮后,宇宙大爆炸理论很快就陷入了寂静。这一寂静,就是15年。


一向过了15年,才涌现别的一群对宇宙大爆炸感兴趣的人。这群人有一个首脑,名叫罗伯特·迪克。


罗伯特·迪克 | wikipedia


一块钱的“爱情买卖”

寻觅宇宙微波背景辐射


迪克是普林斯顿大学天文系的传授。为了完成探测宇宙微波背景的困难使命,他在学校招收了好几名研讨生,个中最有才干的,就是我们在本文一开首就见到的詹姆斯‧皮布尔斯。


终究轮到我进场了 | princeton.edu


1964年,迪克与皮布尔斯协作写了一篇论文。在这篇论文里,他们几乎是反复了阿尔菲和赫尔曼的研讨事情,再次预言宇宙微波背景的存在。区分仅仅是,迪克与皮布尔斯认为宇宙微波背景的温度应当是3K摆布。也许是因为年代久远,他们基础没意想到阿尔菲和赫尔曼曾做过雷同的研讨,还认为自身是原创。因而,这篇论文只字未提阿尔菲和赫尔曼的研讨。


“理论预言”了宇宙微波背景,这并不能让迪克惬意。他决议申请经费,自身来寻觅圣杯般的宇宙微波背景。


1965年的一天,当迪克和他的团队成员一同吃午餐的时刻,他接到了一通电话。这通电话,让迪克的妄想化为乌有。


打电话的是两个贝尔实验室的工程师,分别叫阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊。


阿诺·彭齐亚斯(左)和罗伯特·威尔逊(右)| wikipeia/Kartik J/Victor R. Ruiz


一年之前,彭齐亚斯和威尔逊在贝尔实验室的支撑下,制作了一个大型的射电千里镜,愿望测试远距离通信手艺。这台射电千里镜有一个庞大的喇叭口,内里装着能吸收无线电和微波信号的天线。别的,这个喇叭口的方向也能够恣意调解。


彭齐亚斯和威尔逊从建好千里镜的第一天起,就遇到了一个庞大的贫苦:喇叭口里的吸收天线总会不停发出“烧开水”般的逆耳噪音。更奇怪的是,不论他们如何调解天线的方向,这类噪声都不会消逝。换句话说,这类噪音来自于宇宙中的各个方向,而且完整不受日夜和时节的影响。


彭齐亚斯和威尔逊的超大射电千里镜 | NASA


彭齐亚斯和威尔逊疑心千里镜自身出了题目。他们花了大批的时候排除故障,末了终究找到了“关键”地点:有一对鸽子在喇叭口里筑了窝,并在天线上拉了许多鸽子屎。所以,他们就清理了这个鸽子窝,还把全部喇叭口都彻彻底底地扫除了一遍。


做完洁净事情今后,彭齐亚斯和威尔逊又打开了仪器。他们非常懊丧地发现,谁人折腾了他们近一年的噪声,依旧存在。


当彭齐亚斯被这个神奇噪音熬煎得精疲力尽之际,他的一个在麻省理工学院事情的朋侪,给他带来了福音。这个朋侪给彭齐亚斯寄去了一篇论文,那恰是迪克与皮布尔斯合写的预言宇宙微波背景辐射的论文。


看完论文以后,彭齐亚斯终究邃晓自身发现了什么。那熬煎他整整一年的神奇噪音并非运气的咒骂,而是上天的眷顾。


登上神坛的大爆炸理论


然后,他就和威尔逊一同,给迪克打了一通电话。他们通知迪克,自身已发现了迪克想要寻觅的东西。放下电话今后,迪克无法地向还在吃午餐的团队成员说到:“列位,我们已被人抢先了。”


1965年的炎天,《天体物理学期刊》上宣布了两篇划时代的论文。在第一篇论文中,彭齐亚斯和威尔逊简短地报告了他们发现的无处不在的微波噪音。而在第二篇文章中,迪克等人把彭齐亚斯和威尔逊的发现,与大爆炸理论的最终预言,也就是宇宙微波背景,联络在了一同。


宇宙微波背景的发现,让寂静了整整15年的宇宙大爆炸理论,在一夜之间登上了神坛。也恰是因为这个史诗般的发现,宇宙学才登堂入室,成为了一门真正意义上的现代科学。


依据宇宙微波背景辐射的观察绘制的图象 | NASA


但并非所有人,都喜好这两篇宣布在《天体物理学期刊》上的划时代的论文。有3个人,就对这两篇论文极为不满。他们是我们的老熟人:伽莫夫、阿尔菲和赫尔曼。


缘由很简单。他们15年前的事情,已被众人遗忘了。所以这两篇发现和诠释宇宙微波背景的论文,对他们3个人只字不提。


阿尔菲曾向一个记者埋怨道:“我没有遭到危险吗?他们斟酌过我的感觉吗?他们以至没有邀请过我去看看谁人活该的千里镜!”


因为发现了宇宙微波背景,彭齐亚斯和威尔逊获得了1978年的诺贝尔物理学奖。至于对宇宙学孝敬更大的那5个理论家,全都没能戴上诺奖的桂冠,直到本届诺贝尔物理学奖的发表。


10月8日,2019年诺贝尔物理学奖授与了5人中最年青、也是唯一活着的皮布尔斯。因为诺奖一直不给死人,这回终究不再有任何争议了。


热大爆炸宇宙之父,伽莫夫,没能得奖;最早预言宇宙微波背景的人,阿尔菲和赫尔曼,没能得奖;最早发现探测宇宙微波背景仪器的人,迪克,没能得奖。


却是最年青的,皮布尔斯,得奖了。


这应当就是命吧?


本文来自微信民众号:果壳(ID:Guokr42),作者:王爽,编辑:大琳砸,考核:Steed

版权声明

本文仅代表作者观点,不代表百度立场。
本文系作者授权百度百家发表,未经许可,不得转载。

相关推荐