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宇宙大爆炸理论的提出

时间:2022-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:遗憾的是,伽莫夫的大爆炸理论由于当时缺乏证据,并没有受到科学家的重视,后来就渐渐地被人遗忘了。宇宙大爆炸理论因此获得了强有力的支持。可惜的是,最早提出这一理论的伽莫夫此时已经去世。1989年11月,美国宇航局首次发射的“宇宙背景探测器”发现宇宙的温度为2.7开,这就为大爆炸理论提供了最强有力的证据。随着宇宙大爆炸理论得到科学界的广泛赞同,最初曾被人讥笑为“Big bang”的大爆炸宇宙模型也得到了深入的研究。

1933年,苏联出生的伽莫夫(George Gamow)离开苏联来到美国工作。1948年,美国《物理评论》发表了伽莫夫和其助手阿尔法(Alpher)及美国物理学家汉斯·贝特(Hans Bethe)一起署名的文章,提出了宇宙大爆炸的理论。这一理论认为:宇宙的原始状态是一巨热的核粒子气体混合物,大爆炸是由混合物的迅速膨胀引起的,如今我们在地球上所发现的全部化学元素都是在大爆炸发生后半小时所产生的尘埃,同时大爆炸产生的辐射还遗留到今天,这种辐射应该同处于5开(-268℃)温度下的物质所具有的辐射(为微波辐射)相当,因此我们当今的宇宙应是在一片微波的辐射之中。

遗憾的是,伽莫夫的大爆炸理论由于当时缺乏证据,并没有受到科学家的重视,后来就渐渐地被人遗忘了。谁知到了20世纪60年代,它竟奇迹般地找到了证据。

我们在收听广播时,常会听到噪声;如将电视机调到一个空的频道,我们又会在屏幕上看到“雪花”,它就是我们所“看到”的噪声。噪声是导电电子的无规则热运动所产生的,因此噪声的水平是可以用温度来标志的,例如当地面温度为300开(23℃)时,在无线电接收机中就会产生20~30开的噪声,这20~30开就是用来度量噪声的噪声温度。1964年5月,美国贝尔电话实验室的两位科研人员彭齐亚斯(Arno Allan Penzias)和威尔逊(Robert Wilson)在进行消除噪声的研究中,测量出了天空的有效噪声温度为6.7开,他们在扣除了地面噪声和大气吸收的影响之后,得到了天空的背景辐射是3.5开。在此后的研究中,无论他们如何改进仪器都无法消除这一残余噪声温度,而且他们还发现,无论测量天线对准天空的哪个方向都能接收到这一背景辐射,这意味着这种辐射不可能来自某个特定的辐射源,因为它没有方向性,而是各向同性的,而且季节的变化也不影响它。所以这两位科学家感到迷惑不解,宇宙为什么会有3.5开的背景辐射?

此时他们恰好看到了一篇有关宇宙大爆炸理论的论文,根据这一理论,宇宙应遗留着“大爆炸”后的遗迹——宇宙的背景辐射,在深入的研究之后,他们确信:他们发现的这一消除不掉的残余噪声就是“大爆炸”的遗迹——宇宙的背景辐射。彭齐亚斯和威尔逊的这一发现震动了全世界的科学界,也使他们获得了1978年度的诺贝尔物理学奖。宇宙大爆炸理论因此获得了强有力的支持。可惜的是,最早提出这一理论的伽莫夫此时已经去世。

1989年11月,美国宇航局首次发射的“宇宙背景探测器”(COBE)发现宇宙的温度为2.7开,这就为大爆炸理论提供了最强有力的证据。

随着宇宙大爆炸理论得到科学界的广泛赞同,最初曾被人讥笑为“Big bang”的大爆炸宇宙模型(Big-bang model)也得到了深入的研究。

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