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宇宙起源:揭秘奇迹,多普勒效应与微波辐射

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:乔治·勒梅特实际上,关于宇宙起源这个话题,科学界曾发生过长久的大论战。光波同样如此,当恒星的光接近我们时,频率变高,光变得较蓝,即“蓝移”;当恒星的光远离我们时,频率变低,光变得较红。这两种现象合起来就是“多普勒效应”。罗伯特·威尔逊(左)和阿诺·彭齐亚斯在1978年因发现大爆炸的背景辐射而获得诺贝尔奖后的合影微波背景辐射全景图。微波背景辐射被称为宇宙中释放出来的一束光。

宇宙起源:揭秘奇迹,多普勒效应与微波辐射

岁月前行。138亿年后的今天,在人类孜孜以求的探索之下,我们似乎窥探到宇宙诞生之初的秘密。那么问题来了:眼下的我们在谈论宇宙大爆炸的时候,到底在谈论些什么呢?是证据——或者说是大爆炸留给我们的线索。

乔治·勒梅特

实际上,关于宇宙起源这个话题,科学界曾发生过长久的大论战。原本,科学界的巨擘牛顿爱因斯坦等人都认为宇宙一直就是这样岁月静好,没什么开始,更没什么大爆炸。但到了20世纪30年代,一个来自比利时的年轻人乔治·勒梅特非说宇宙一直在膨胀,它是由一个“宇宙蛋”爆炸产生的(即“动态演化模型”理论)。

宇宙膨胀导致天体远离我们,而我们可以根据光的多普勒红移来计算宇宙膨胀速率

爱德文·哈勃

无巧不成书,这个“动态演化模型”的雏形理论很快得到了一个重要证据——天文学家爱德文·哈勃“雪中送炭”,他观测到银河系以外的大多数星系都在远离我们(即红移现象)。这说明宇宙真的在膨胀呀!爱因斯坦不得不尴尬地承认自己错了。真是几家欢喜几家愁。

宇宙蛋概念

可这时候仍有人为宇宙的“岁月静好”辩护,比如英国天文学家霍伊尔,他坚持自己的“稳恒态宇宙”理论,还不无嘲讽地把“ 动态演化模型”称为“大爆炸”。

就在媒体及公众左右摇摆的时候,另一个消息传来:1964 年,美国贝尔实验室的两位工程师罗伯特·威尔逊和阿诺·彭齐亚斯在用大型天线接收卫星信息时,竟接收到了宇宙大爆炸时产生的电磁波(宇宙微波背景辐射),只不过因为年深日久,它们已经变得十分微弱,温度也比当初降低了很多很多。(www.xing528.com)

环保小贴士

多普勒效应

生活中我们都有这样的经验:当行驶的汽车靠近我们时,声波频率变高,我们感觉声音变得尖锐,好像被“挤压”过;而汽车远离我们时,声波频率变低,声音又变得低沉,好像被“拉长”了。光波同样如此,当恒星的光接近我们时,频率变高,光变得较蓝,即“蓝移”;当恒星的光远离我们时,频率变低,光变得较红。这两种现象合起来就是“多普勒效应”。

宇宙蛋设想图

人们追寻到宇宙中第一束光的蛛丝马迹,最初38万年时“婴儿宇宙”的模样一览无遗。越来越多的线索加起来,使得“大爆炸”理论风光无两,而“稳恒态宇宙”则黯然失色。

罗伯特·威尔逊(左)和阿诺·彭齐亚斯在1978年因发现大爆炸的背景辐射而获得诺贝尔奖后的合影

微波背景辐射全景图。微波背景辐射被称为宇宙中释放出来的一束光。上图反映了宇宙诞生38万年之后的景象,亮的地方温度高,暗的地方温度低,温差幅度约0.0002K

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