| 中国科学院院士、天体物理学家陆埮是我们苏州人，昨天他也回到家乡，准备同苏州天文爱好者一起观测日全食。陆埮长期从事高能天体物理科研和教学工作，对乔治·斯穆特的科学贡献如数家珍。 寻找宇宙诞生的“化石” 记者：每个人小时候都会幻想，宇宙是怎么来的，可是要寻找宇宙早期的秘密，线索在哪里呢？ 陆埮：其实，这就是研究宇宙背景辐射的重要出发点——即发现线索。通俗讲就是找到研究宇宙诞生之时或者还在婴儿期的时候留下的“化石”。爱因斯坦在二十世纪初提出广义相对论时，提出宇宙是动态的，要么收缩，要么膨胀。直到1929年美国的天文学家哈勃根据对大量遥远的银河系外的星系的观测，发现河外星系光谱的“红移”现象，才为动态宇宙论提供了最初的明确证据。 到了上世纪40年代，伽莫夫等科学家提出，如果大爆炸理论是正确的话，早期的宇宙应当是处于高密度状态，并且为极高温度的辐射所充斥。根据他们的计算，经过130亿年的膨胀和冷却，当年那无际的光焰到如今已经只剩微微一丝暖气了——降到了绝对温度5度，也就是零下摄氏268度。这种辐射同当初一样仍然充斥环宇，我们的地球当然也沐浴在这种余晖之中，它应当来自所有的方向，因而称为宇宙背景辐射。 记者：宇宙背景辐射，这个十分专业的领域，到底是研究什么的呢？ 陆埮：宇宙背景辐射被提出来后，第一次被捕捉到的是彭齐亚斯和威尔逊两位科学家，他们一开始是给贝尔实验室做无线电抗干扰试验的。他们两人也完全不知道十几年前伽莫夫等人的研究工作。 1964年，他们进行测试时发现了在微波段有一些出乎预料的噪音，他们无论怎样也没有办法消除，甚至怀疑是不是小鸟在喇叭天线内留下了粪便。 后来，一次偶然机会，彭齐亚斯转听到普林斯顿教授在学术报告中提出早期宇宙应当留下一些残余的辐射，于是决定打电话去问个究竟。而普林斯顿也正在进行宇宙早期残余的辐射的相关研究，得知贝尔实验室那边测量到了一种神秘的噪音，经过讨论，他们一致得出结论，这挥之不去的噪音正是普林斯顿的研究组打算要寻找的辐射，就是宇宙背景辐射。 彭齐亚斯和威尔逊也就凭借这个发现，获得了宇宙学领域的第一个诺贝尔奖。 精确测量给宇宙拍下“出生照” 记者：时隔几十年，斯穆特先生同样在这个领域拿到了诺贝尔奖，靠的是什么呢？ 陆埮：彭齐亚斯和威尔逊的测量还不能说已经证明了那一定是大爆炸的遗迹。还必须证明它是一种热辐射。证明的办法是测量它的整个光谱，而要得到整个光谱，就要测量在较大频率范围内的辐射强度，这在地面上是办不到的，因为地球的大气把很大一部分频率处的微波辐射吸收掉了，只有到大气层外面才能进行完整的光谱测量。 因此，马瑟和斯穆特在上世纪70年代初就提出了用卫星把测量仪器送到大气层外的建议，这就是美国宇航局的宇宙背景探测卫星（COBE）的来历。最终，马瑟和斯穆特带领COBE的研究人员在1990年向全世界公布了绘制的光谱图线，还确定了宇宙背景辐射的精确温度。同时发现，宇宙背景辐射在各个方向上确实如预言的那样非常均匀，变化只有十万分之一。 不过不要忽略了这细微的差别，它反映了宇宙在生成后不久的婴儿时期物质和能量分布的微小涨落，是我们的宇宙得以在日后发育出星系团，银河系、太阳系、地球这样一系列的结构的“胚胎”。可以说没有这种不均匀性，就不会有我们今天生存、繁衍的家园。通过马瑟和斯穆特的精确测量，人类终于看见了宇宙的“出生照”。 来源：苏州日报 编辑：朱美娟 |
