09.06 發生在140多億年前的宇宙大爆炸,我們是怎麼找到證據的?

要說起宇宙起源的研究,還真的挺難的。因為宇宙大爆炸這事吧,離開咱們現在所處的時間實在是太遠了,遠到咱們都無法現象的程度。那個時候,別說人類了,連地球,連太陽,連我們所在的銀河系都沒有呢,怎麼就能證明,那麼遙遠的時候,在那樣一個無法想象的條件下,會有那樣一個起源的過程呢?

發生在140多億年前的宇宙大爆炸,我們是怎麼找到證據的?

所以,很多證據是科學家們通過一定的數學方法和艱苦的嘗試和計算出來的。

但是光算出來不算數,那有沒有能看得見摸得著的證據呢?

科學家看宇宙的方式,也是在不斷髮生變化的。最初大家只能通過肉眼來看宇宙。後來,有了望遠鏡,能看得遠得多了。通過無線電波,也可以觀察宇宙,拿射電望遠鏡一看,嚯,宇宙裡滿是各種各樣的無線電波。因為不同的無線電波,往往是不同的活動造成的,我們可以通過接收特定的無線電波,來觀察宇宙中相應的活動。

發生在140多億年前的宇宙大爆炸,我們是怎麼找到證據的?

所以,科學家們實際上就是在通過各種方法來觀察宇宙,尋找那些能夠證明宇宙大爆炸存在的證據。

證據的三個要點

說了半天,他們在找什麼樣的證據呢?這個證據大概會包含以下三點:

第一點,它的溫度一定非常高。

說起來,也並不難理解。你想,宇宙大爆炸,從一個奇怪的點,突然爆發,物質與能量快速膨脹,形成了我們現在所在的這個宇宙。這個過程,一定會有巨大的能量釋放——要不怎麼叫大爆炸呢。大爆炸一定會放出很多熱量。找到這個超級強的熱量,也就找到了大爆炸的證據。

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但是,問題來了:這個熱量,它不會傻等在那裡等我們找啊,就好比你倒一杯熱水,放半天,熱量都散失到空氣當中去了,熱水也變成涼白開了。

宇宙大爆炸的熱量,一定也會發生同樣的情況。這些熱量一開始一定很強,但是隨著宇宙空間的擴大,一定會慢慢擴散到更大的空間當中去,這樣一來,熱量本身就會降低。考慮到宇宙大爆炸已經發生了130億年。所以,這個溫度一定已經降到相當低的程度了。

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第二點:這個熱度,會慢慢變得很低很低。

咱們繼續打個比方:假設你有兩瓶一樣多的水,一瓶是100度,另一瓶是0度,如果把這兩瓶水混在一起,那麼溫度一定會被拉平均,變成50度。而且注意,是兩瓶50度的水。也就是說,高溫被降低了,低溫被拉高了。溫度變成了一個平均值,在水的各個位置上,情況都是如此。

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第三點:這個溫度,在宇宙各處都是平均的——它是一個充滿了全宇宙的平均溫度。

這麼一來,天文學家好像就知道了,到底要找一個什麼樣的證據——它實際上是宇宙大爆發釋放出來的巨大能量,慢慢填充滿整個宇宙空間之後,顯示出來的一種狀態。

發生在140多億年前的宇宙大爆炸,我們是怎麼找到證據的?

知是知道了。可是,該怎麼找到它呢?

要說難,其實也不難,因為溫度會產生一種叫做熱輻射的東西,它實際上是物體通過電磁波把熱能往外釋放的過程。填滿宇宙的那個能量,也一定會產生這樣的輻射。科學家管它叫做“宇宙背景輻射”——因為從理論上說,它的水平非常低,但是在宇宙的任何地方都會有,而且在任何地方的水平都差不多,所以,變成了整個宇宙的一種“背景色”。

發生在140多億年前的宇宙大爆炸,我們是怎麼找到證據的?

從這個意義上來說,只要通過基本的射電望遠鏡,是的,就是那種專門接收電磁波的望遠鏡,就可以找到這種輻射。當然,真的去探測的時候,科學家們還要解決一系列的技術難題,總之,當時有好多科學家,都在嘗試尋找這個宇宙大爆炸的證據。

其中有兩位科學家一個叫彭齊亞斯,一個叫威爾遜,他們都在一座非常著名的大學,加州理工大學工作,開始聯手尋找這個證據。一個非常偶然的機會,他們倆探測到一個信號。這個信號非常神奇,他們比對了所有已知的輻射,結果發現,都不是。而且,不管把天線指向天空的哪裡,這個信號都存在。

發生在140多億年前的宇宙大爆炸,我們是怎麼找到證據的?

很有意思,這倆科學家的第一反應是,接受到信號的這個天線一定是出問題了。他們不約而同地想到了天線裡的兩位客人——一對野生的鴿子。不知道為什麼,這對鴿子特別喜歡天線,一直試圖在天線內部築巢。發現它們的意圖之後,彭齊亞斯和威爾遜就會轉動天線,破壞它們的行動。可是鴿子呢,還是不依不饒,堅持在天線內部築巢。

最重要的是,鴿子在天線裡留下了很多糞便。這可是非常糟糕的東西,因為鴿子糞會導電,有可能會影響探測結果——這讓他們懷疑,之前探測到的信號,會不會是一小坨鴿子糞?

發生在140多億年前的宇宙大爆炸,我們是怎麼找到證據的?

他們沒轍,只好設法誘捕了那兩隻鴿子。然後送到了幾十公里之外的一個地方,放生了。這樣就不會再影響探測了吧?想得美,彭齊亞斯和威爾遜清淨了沒兩天,卻驚訝地發現,鴿子竟然飛回來了……別忘了,鴿子也是會認路的……

兩位科學家這下沒辦法了,最後,他們狠了狠心,把那兩隻鴿子給殺死了。然後徹底清理了天線——這下總該沒問題了吧。可是,當他們把天線再次對準天空的時候發現,那個信號只是削弱了一點點,但是並沒有消失。

發生在140多億年前的宇宙大爆炸,我們是怎麼找到證據的?

經過和其他科學家的觀測結果進行比較分析之後,大家終於確認,這兩位科學家觀測到的這個信號,確實不是鴿子糞,而是大家一直在尋找的“宇宙微波背景輻射”。大爆炸的證據終於找到了。

發生在140多億年前的宇宙大爆炸,我們是怎麼找到證據的?

感謝你能看完我的這篇文字,你就是我在找的有識之士,點下關注對你來說是件小事,慶祝我們的緣分始於今日。


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