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这两年轻人一不小心发现宇宙边缘,中了诺贝尔奖

2018-01-16 16:56 作者:正反读书 发布者:admin

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物理学家利奥·西拉德有一次对他的朋友汉斯·贝特说,他准备写日记:"我不打算发表。我只是想记下事实,供上帝参考。"s2x热点网

"难道上帝不知道那些事实吗?"贝特问。s2x热点网

"知道,"西拉德说,"他知道那些事实,可他不知道这样描述的事实。"——汉斯·克里斯琴·冯·拜耳《征服原子》s2x热点网

欢迎,欢迎。恭喜,恭喜。我很高兴,你居然成功了。我知道,来到这个世界很不容易。事实上,我认为比你知道的还要难一些。s2x热点网

首先,你现在来到这个世界,几万亿个游离的原子不得不以某种方式聚集在一起,以复杂而又奇特的方式创造了你。这种安排非常专门,非常特别,过去从未有过,存在仅此一回。s2x热点网

在此后的许多年里,这些小粒子将任劳任怨地进行几十亿次的巧妙合作,把你保持完好,让你经历一次极其惬意而又赏心悦目的旅程,那就是生存。s2x热点网

——比尔·布莱森《万物简史》s2x热点网

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《万物简史》 | 节选s2x热点网

宇宙到底是在100亿年以前形成的,还是在200亿年以前形成的,还是在100亿年到200亿年之间形成的。s2x热点网

这个问题宇宙学家已经争论很长时间。大家似乎越来越赞成:大约137亿年这个数字。s2x热点网

但是,这种事情是极难计算的。其实,我们只能说,在那十分遥远的过去,在某个无法确定的时刻,由于不知道的原因,科学上称之为t=0的时刻来到了。我们于是踏上了旅程。s2x热点网

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当然,有大量的事情我们不知道,还有大量的事情我们现在或在过去很长时间里以为自己知道而其实并不知道。连大爆炸理论也是不久以前才提出来的。s2x热点网

这个概念自20世纪20年代以来一直很流行,是一位名叫乔治·勒梅特的比利时教士兼学者首先提出了这种假设。但是,直到20世纪60年代中,这种理论才在宇宙学界活跃起来。当时,两位年轻的射电天文学家无意中发现了一种非同寻常的现象。s2x热点网

他们的名字分别叫做阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊。1965年,他们在美国新泽西州霍尔姆德尔的贝尔实验室,想要使用一根大型通信天线,可是不断受到一个本底噪声--一种连续不断的蒸汽般的咝咝声的干扰,使得实验无法进行下去。s2x热点网

那个噪声是一刻不停的,很不集中的。它来自天空的各个方位,日日夜夜,一年四季。s2x热点网

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有一年时间,两位年轻的天文学家想尽了办法,想要跟踪和除去这个噪声。他们拿起扫帚和抹布再次爬进抛物面天线,小心翼翼地把他们后来在一篇论文中称之为"白色电介质"的、用更通常的说法是鸟粪的东西扫得干干净净。可是他们的努力丝毫不起作用。s2x热点网

他们不知道,就在50公里以外的普林斯顿大学,一组以罗伯特·迪克为首的科学家正在设法寻找的,就是这两位天文学家想要除去的东西。s2x热点网

普林斯顿大学的研究人员正在研究20世纪40年代在苏联出生的天文物理学家乔治·伽莫夫提出的假设:要是你看到空间深处,你就会发现大爆炸残留下来的某种宇宙背景辐射。s2x热点网

伽莫夫估计,那种辐射穿过茫茫的宇宙以后,便会以微波的形式抵达地球。在新近发表的一篇论文中,他甚至提出可以用一种仪器达到这个目的,这种仪器就是霍尔姆德尔的贝尔天线。s2x热点网

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不幸的是,无论是彭齐亚斯和威尔逊,还是普林斯顿大学小组的任何专家,都没有看过伽莫夫的论文。s2x热点网

彭齐亚斯和威尔逊听到的噪声,正是伽莫夫所假设的。他们已经找到了宇宙的边缘,至少是宇宙150亿光年以外的可见部分。他们在"观望"第一批质子--宇宙中最古老的光--果然不出伽莫夫所料,时间和距离已经将其转变成了微波。s2x热点网

艾伦·古思在他的《不断膨胀的宇宙》一书中提出一种类比,有利于摆正这一发现的位置。s2x热点网

要是你把观望宇宙深处比做是在美国纽约帝国大厦的100层上往下看(假设100层代表现在,街面代表大爆炸的时刻),那么在彭齐亚斯和威尔逊发现那个现象的时候,已经有人发现的最远的星系是在大约60层,最远的东西--类星体--是在大约20层。彭齐亚斯和威尔逊的发现,把我们对宇宙可见部分的认识在大厅的地板上推进了约1厘米。s2x热点网

彭齐亚斯和威尔逊仍然找不到噪声的原因,便打电话给普林斯顿大学的迪克,向他描述了他们遇到的问题,希望他能作出一种解释。迪克马上意识到两位年轻人发现了什么。"哎呀,好家伙,人家抢在我们前面了。"他一面挂电话,一面对他的同事们说。s2x热点网

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此后不久,《天体物理学》杂志刊登了两篇文章:一篇为彭齐亚斯和威尔逊所作,描述了听到咝咝声的经历;另一篇为迪克小组所作,解释了它的性质。s2x热点网

尽管彭齐亚斯和威尔逊并不是在寻找宇宙的本底辐射,发现的时候也不知道是什么东西,也没有发表任何论文来描述或解释它的性质,但他们获得了1978年诺贝尔物理学奖普林斯顿大学的研究人员只获得了同情。s2x热点网

据丹尼斯·奥弗比在《宇宙孤心》一文中说,彭齐亚斯和威尔逊都不清楚自己这一发现的重要意义,直到看到《纽约时报》上的一篇报道。s2x热点网

顺便说一句,来自宇宙本底辐射的干扰,我们大家都经历过。把你的电视机调到任何接收不着信号的频道,你所看到的锯齿形静电中,大约有1%是由这种古老的大爆炸残留物造成的。记住,下次你抱怨接收不到图像的时候,你总能观看到宇宙的诞生。s2x热点网

图书简介:s2x热点网

《万物简史》,作者: [美] 比尔·布莱森,严维明 / 陈邕 (译);欧盟委员会笛卡儿科普奖获奖作品、英国皇家学会安万特奖获奖作品、美国《科学》杂志最佳科学著作之一,已被译成近40种国家和地区文字。这是一部有关现代科学发展史的科普名著,作者用清晰明了、幽默风趣的笔法,将宇宙大爆炸到人类文明发展进程中所发生的繁多妙趣横生的故事一一收入笔下。s2x热点网

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编辑整理:正反君s2x热点网

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文章来源:正反读书 责任编辑:正反读书
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