1964年,两位射电天文学家在贝尔实验室调试一台新型天线时,被一种来自四面八方的神秘"噪声"困扰。他们清理了天线上的鸽子粪便,检查了所有设备,却始终无法消除这个信号。最终他们意识到:这竟然是大爆炸的"余晖"——宇宙微波背景辐射。
1964年,阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊在贝尔实验室霍姆德尔工厂调试一台超灵敏的喇叭形天线时,遇到了一个令人抓狂的问题。
神秘的噪声
无论天线指向哪个方向——白天、黑夜、春夏秋冬——仪器都持续接收到一种微弱的、均匀的微波噪声。这种噪声的温度大约相当于3.5开尔文(约零下270摄氏度)。
他们检查了所有电子设备,甚至爬上天线清理了鸽子粪便(他们称之为"白色介电材料"),但噪声依然存在。
物理学家们的震惊
彭齐亚斯和威尔逊并不知道,就在40公里外的普林斯顿大学,物理学家罗伯特·迪克领导的团队正在建造一台探测器,专门寻找大爆炸留下的余晖——宇宙微波背景辐射。
当迪克听说贝尔实验室的"噪声"时,他立刻意识到这意味着什么。他打电话给彭齐亚斯,说道:"小伙子们,你们发现了宇宙的历史。"
大爆炸的余烬
根据大爆炸理论,宇宙在约138亿年前从一个极热、极密的奇点膨胀而来。在最初38万年里,宇宙温度太高,原子无法形成,光子无法自由传播。
当温度降到约3000开尔文时,第一批原子形成,宇宙变得透明。那些原本被阻挡的光子开始在宇宙中自由穿行,随着宇宙膨胀被拉长(红移),最终变成了我们今天观测到的微波信号。
一次诺贝尔奖级别的"失误"
彭齐亚斯和威尔逊原本只想做卫星通信研究,却意外发现了支持大爆炸理论的最有力证据。1978年,他们因此获得诺贝尔物理学奖。
宇宙微波背景辐射被称作"宇宙最早的快照"。2009年发射的普朗克卫星绘制了它的精细地图,让我们得以一窥婴儿时期的宇宙。今天,当我们打开电视机时,那1%的雪花噪声中,就有宇宙微波背景辐射的微弱贡献——宇宙的历史,从未离开我们。