宇宙膨胀：历史上的大发现

第10章　时空之门——发现宇宙背景辐射

☆大发现：宇宙背景辐射

☆发现人：阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊

☆发现时间：1965年

☆影响力：使人类获得在宇宙的创生时所发生的宇宙过程的信息。

人类对宇宙的探索之心从来没有停歇，浩瀚星空，哪里才是尽头？人心一再被引诱去发现空间之谜。从哥白尼提出“日心说”到开普勒发现行星运行轨迹，至伽利略用望远镜观察，牛顿构建宇宙“万有引力定律”，对宇宙的好奇一直没停。爱因斯坦是最先模模糊糊领悟到后来称为“大爆炸”的人之一，“哈伯定律”发现宇宙正在膨胀之中，人们在猜想，宇宙产生于一次大爆炸。1965年，美国的彭齐亚斯和威尔逊在改进卫星通讯时，偶然观测到宇宙背景辐射，宇宙背景辐射是来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，也称为微波背景辐射。这个东西极大地支持了大爆炸理论。然而，要肯定大爆炸理论的合理性，还需要更确凿的证据。

1　卫星通讯的意外收获

1964年，美国新泽西州荷尔姆德的克劳福德山上建起了一架巨大的喇叭形天线，这架天线高达6米，装配有接收器、微波辐射计、微波放大器等不少高性能仪器，还有一个高20英尺、具有极低噪声的角状反射器。

两位年轻的工程师，31岁的彭齐亚斯（Arno Penzias）和29岁的威尔逊（Robert Wilson），从贝尔电话实验室找到了这架性能特别灵敏的喇叭形反射天线。他们正在忙碌地调试喇叭形天线的角度，以便更清晰地捕捉到太空中的各种无线电波。

◎贝尔电话实验室的巨型喇叭天线。原本是为了搜索回声卫星所反射的电波，却意外发现了宇宙背景辐射。

彭齐亚斯是美籍犹太人，出生于德国巴伐利亚州的慕尼黑，他的一家受到德国排犹折磨，于1940年移居美国。威尔逊则是美国物理学家和射电天文学家，出生于美国得克萨斯州。1963年，他们相继进入新泽西州的贝尔电话实验室工作。一直致力于收集观察大气中的无线电波。

◎彭齐亚斯（右）和威尔逊（左）

这架天线以前专门用于接收从回声卫星反射回来的信号，由于种种原因，贝尔实验室不再进行这项试验，这架天线也因此被搁置起来，但它的灵敏性能非常好，特别适合把微弱而均匀的辐射和强射电源区别开来。彭齐亚斯和威尔逊利用它来捕捉信号，希望能找到干扰通讯的信号，以改善通讯效果。

射电源

射电源（radio source）是“宇宙射电源”的简称，是宇宙空间辐射无线电波的分立天体。大多数天体都可能是射电源，已发现的射电源有3万多个。按距离可把射电源分为银河系射电源和河外射电源两类。

这个实验持续了一年多，彭齐亚斯和威尔逊积累下了上千万的天线反馈信息记录，令他们纳闷的是，在7.35厘米波长的微波段上，总包含有3.5K的剩余噪声，无论怎样调试天线的角度，这个噪音总是存在，而且一分不多也一分不少，就是3.5K。

彭齐亚斯和威尔逊百思不得其解，方向性特别好的喇叭形天线本来就可以减少地面及周围的无线电干扰，难道是仪器本身有毛病吗？或者是栖息在天线上的鸽子引起的？他们一边继续记录反馈信息，一边开始找原因。

他们把天线拆开重新组装，仔细检查了天线金属板的接缝，又赶走了曾在天线的喉部筑巢的鸽子，清扫了天线，还除去鸽子留下的一层鸽粪，但是这些方法对此毫无帮助，天线依然接收到那种无法解释的噪声。

彭齐亚斯和威尔逊发现，这个噪声在一天之中没有变化，在一年四季也没有变化。他们不断地转换喇叭天线的角度，希望能够减少干扰，可是情况依然没有变化，3K辐射依然存在，所以他们断定，这些噪声与方向无关。

彭齐亚斯和威尔逊发现，这些噪声普遍充斥于宇宙空间之中，没有方向，温度也不变，因此它们不可能是来自任何一个射电源，也就是说，它们不可能来自人造卫星、太阳或银河系，甚至河外星系的某一个固定射电源。

它们必定来自银河系之外的、更广阔的宇宙，它在各方向上分布均匀，弥漫于整个天空背景上，即所谓的各向同性特征。由于它的等效温度为3K左右，所以彭齐亚斯和威尔逊就给它起名叫“3K微波背景辐射”。

通讯系统中的噪声

与日常生活中所说的“噪声”不同，这里的“噪声”，是指影响通信、广播正常信号传递的各种无规则信号。由于电子元件在使用过程中会产生一定的热，引起元件产生某种噪声，一般来说，温度越高，电子的热运动越激烈，它的噪声也越大。因此，噪声的大小与温度有一定的对应关系，所以就常用温度来表示各种噪声水平。

2　宇宙背景辐射

但这种3K微波背景辐射究竟是什么原因造成的？它们有没有固定来源呢？彭齐亚斯和威尔逊对此却没有答案。

1965年的春天，彭齐亚斯结识了一位麻省理工学院的科学家，他向科学家提到了这件奇怪的事情。这位科学家向彭齐亚斯推荐了普林斯顿大学的迪克教授，因为他正在进行着类似的实验，也许会知道这些辐射到底是什么东西。彭齐亚斯和威尔逊喜出望外，立即同迪克研究小组取得了联系。

迪克教授是实验天体物理学家，他带领的研究小组一直在研究天体物理学的“宇宙大爆炸”理论，按照这一理论的分析，宇宙间应该会有一些大爆炸后残留的“余烬”。所以，迪克研究小组正在架设一台低噪音的接收器，以便测量宇宙间是否有这样的辐射存在。

可是，他们的工作一直没有进展。当彭齐亚斯和威尔逊找到他们的时候，他们正由于无法找到这种辐射而苦恼。1965年，彭齐亚斯和威尔逊参与到迪克小组的研究中来。

◎银河系的强射电源

普林斯顿大学

普林斯顿大学，位于美国新泽西州的普林斯顿。它是美国殖民时期第四所成立的高等教育学院。1746年在新泽西州的Elizabeth创立，当时名为“新泽西学院”。学校1756年搬迁到普林斯顿时名称仍未改动。一直到1896年学校才正式更名为“普林斯顿大学”。它是英属北美洲部分成立的第四所大学。虽然它最初是长老制的教育机构，但是现在已经成为非宗教大学，对学生亦无任何宗教上的要求。这所大学提供两种主流的本科学位：文学士学位和工学士学位。普林斯顿保有浓厚的欧式教育学风。创立宗旨上强调训练学生具有人文及科学的综合素养。

经过他们的相互讨论，最终一致认为，这些“噪声”很可能就是宇宙大爆炸以后留下来的“余烬”。因为根据大爆炸的观点，宇宙早期的温度达到100 亿度以上，经过100多亿年的冷却后，现在的温度已经很低了。他们把“3K微波背景辐射”详细测量后，最后确定它的绝对温度是2.7K，习惯上称为3K 宇宙背景辐射。

随后，在同一期的《天体物理杂志》上，彭齐亚斯和威尔逊发表了自己的实验测量结果，而迪克研究小组则发表了对该结果的性质和理论研究论文，两者交相辉映，正式标志着宇宙背景辐射被发现。

这一伟大发现，被誉为20世纪60年代天文学的四大发现之一，有力地支持了宇宙大爆炸理论，为人类解释宇宙的起源提供了创造性的证据。1978年，威尔逊和彭齐亚斯因为这一伟大发现，被授予诺贝尔物理学奖。

◎迪克教授

1978年，瑞典科学院在颁发诺贝尔物理学奖时提到：“彭齐亚斯和威尔逊的发现是一项带有根本意义的发现：它使我们能够获得很久以前，在宇宙的创生时期所发生的宇宙过程的信息。”

这次美妙的合作，使贝尔电话实验室为提高卫星通信质量而进行的、非常实用的研究项目，意外获得了完全属于物理学基础理论研究的、纯粹的宇宙学探索的重大发现。

这一发现，使许多从事大爆炸宇宙论研究的科学家们获得了极大的鼓舞，因为彭齐亚斯和威尔逊等人的观测结果，竟与大爆炸理论曾经预言的温度如此接近，这正是对大爆炸理论强有力的支持！

美国太空总署也为解决这宇宙创始之谜，特别设计了宇宙背景探险号人造卫星（COBE），专门用来更精确地测量原始大爆炸的背景微波辐射。这颗卫星自1989年11月18日升空后，仅头两年所提供的资料，就更清楚地肯定在宏观宇宙中，每一个方向的背景温度，完全一致均匀，误差不到万分之一度绝对温度。

1992年美国太空总署人造卫星第一次成功看到全天早期宇宙长相，记载各个不同方向上古老光子的强度，即各方向上宇宙140亿年前的长相。这项发现大大震撼了90年代的天文界，因为推翻了原来大家以为早期宇宙的光应是均匀分布的想法。

为什么彭齐亚斯和威尔逊的发现会有这么大的影响？所谓的宇宙大爆炸理论又是指的什么呢？

话还要从人类描绘宇宙面貌的艰难过程说起。

◎COBE专门测量宇宙背景辐射

3　宇宙长什么样子？

不管是中国古人还是西方古人，都留下了很多对宇宙的朴素的认识，而且还有许多相似的地方。

在中国战国时期，有位学者叫尸佼，他最先解释了“宇宙”一词的含义，他说：“四方上下为宇，往古来今为宙。”所以，中国人的宇宙观，既包括了空间距离，又涵盖了时间概念。

中国古人设想宇宙就是一颗混沌迷茫的鸡蛋。在天地分离之前，它们是连成一片的，这颗鸡蛋里面，无影无光混沌一团。其中生了一个巨人叫盘古，他在这个混沌世界里睡了18000年，等他苏醒过来时，被这昏暗的世界弄得憋屈死了，就大发神威，挥舞着手中的巨斧劈开天地。

◎盘古开天辟地

盘古的头顶着天，脚踏着地，身体忽忽地快速长大，一直把天顶到了头儿。最后，盘古累得倒在地上，他的躯体却在闪烁的五彩光芒中发生了惊人的转变，相继变出了日月星辰、风云雷鸣、大地高山、江河湖泊等等。

从“盘古开天地”的传说中可以看到中国人最早的宇宙观念，他们认为宇宙是在某个神秘时刻应天而生，整个宇宙经历了从混沌——初生——万物生成的一个过程。

有意思的是，西方人的宇宙观念和中国人的观念差别不大。《圣经》里虽然没有说宇宙是个鸡蛋，但他们也认为，宇宙在诞生之初也是漆黑混沌一片。神看到天地漆黑，就创造出天地，不过神不像盘古用蛮力。

神说了一句“要有光”，光就出现了；神说“要有昼夜”，昼夜就出现了。用这种方法，神一共花了六天时间创造出光明、昼夜、日月星辰、土地河流、飞禽走兽和众人。第七天，神安息了。西方的宇宙也就诞生了。

从这两个故事，我们可以看出，古人看宇宙都是混沌黑暗，看不清楚的，直到出现一个拥有魔幻力量的神人，开辟天地，创造日月星辰，让土地上的万物生长。

这两种观念统治了中西方思想界几千年。当古希腊哲学家们把眼光从大地转到天上的时候，他们用肉眼发现了日月星辰和地球运动，无论是托勒密“地心说”，还是哥白尼“日心说”，他们都为一个一个星球安排了固定的位置。

等到17世纪的开普勒画出了行星运行椭圆轨道之后，几乎所有的已知行星都被囊括到运行轨道中来，人们也接受了这个安排。

到此为止，宇宙中的星体被安排妥当了。接下来，天文学家们就该想想，容纳这些星球的宇宙，又会是怎么样的呢？

1687年，牛顿发表了具有里程碑式的万有引力定律，根据这个定律可知，宇宙中的任何一个物体都被其他物体所吸引，物体质量越大，相互距离越近，则相互之间的吸引力越大。他的理论同样适用于天体运行。

根据万有引力定律，天体之间有强大的吸引力形成公转，同时，这些天体又以极高的速度自转，从而产生离心力，这两种力相互作用，使天体能够维持在固定轨道上运行而不会相撞。

◎《圣经》描述了上帝在黑暗之中创造了光明

这种解释让许多人很满意，宇宙的图像至此被正确建立起来。引力取代了上帝的魔法，让这个神秘的现象得到了更加理性的解释，于是上帝创世论便随着宇宙观的瓦解而退出了历史舞台。(www.xing528.com)

不过，虽然宇宙内的物质在不停地公转和自转，可宇宙整体看起来是那么稳如泰山，即使是牛顿也认为，引力吸引宇宙间物质，而同等的力又将他们维持在特定的轨道上，所以宇宙整体上是恒定不变的。

◎相信“天圆地方”的人讽刺万有引力定律，他们嘲笑说地球另一端的人必定倒立着行走。

4　宇宙在膨胀

其实，此时的物理天文学家们，已经开始根据“红移”来测量天体运动的速度了。

1842年，奥地利物理学家多普勒在研究光的运动中发现，当运动着的光源的光波到达眼睛时，如果光源移动得够快的话，频率会发生移动。就是说，颜色会发生改变。一般来说，假若光源向着我们运动，每秒钟就会有较多的光波挤进我们的眼睛，我们所看到的光就会向可见光谱的蓝色高频端偏移（即蓝移）；反之，如果光源远离我们而去，每秒钟到达的光波就较少，于是光就会向可见光谱的红色低频端偏移（即红移）。

通过测量正常光谱线朝可见光谱红端或蓝端的位移，天文学家能够计算出恒星移向我们或远离我们的速度。

20世纪初期，爱因斯坦提出了变革性的广义相对论，他否定了牛顿认为的时间和空间都是绝对的、不能改变的。爱因斯坦认为，在广阔的宇宙中，空间充满弹性，很有可能扭曲，时间也有不一致，这就是产生引力的原因。

但是，爱因斯坦没有继续坚持下去，他还是无法突破“宇宙在变动”的禁区，所以，他设定了一个宇宙常数，强行符合宇宙恒定的看法。可是，多年以后，爱因斯坦对此懊恼不已，认为这是他犯的一个最大的错误。

所以，当爱因斯坦提出广义相对论以后，打破了牛顿设定的绝对时空框架，为天文物理学的发展提供了广阔的平台。

1929年，著名的天文学家埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的发现。通过研究天体发出辐射的谱线，他发现在宇宙中，不管往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。

哈勃通过观察宇宙，看到恒星并非均匀地分布于整个宇宙空间，而是大量地聚集在被称为“星系”的集团之中。他测量了来自星系的光，进而能够确定它们的速度。

哈勃还在猜想着，向我们飞来的星系和远离我们飞去的星系是一样多。这是在一个随时间不变的宇宙中应有的。可是，观测的结果令哈勃很惊讶，他发现几乎所有的星系都飞离我们而去，离开我们越远的，飞离得越快。

◎爱因斯坦（漫画）

所以，哈勃肯定地说：“宇宙随时间而变，不像原先所有人以为的那样。它正在膨胀。星系之间的距离随时间而增大。”

哈勃根据光谱红移，总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度V与距地球的距离r成正比，即V=Hr（H为哈勃常数）。

根据哈勃定律和后来更多对天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀， 物质密度一直在变小。由此反推知，宇宙结构必定有一个开始的点，在这个点之前是不存在的，所以，宇宙只能是演化的产物。

◎哈勃

架设在宇宙间的哈勃望远镜极大地扩展了人类的观测空间， 1999年4月，利用哈勃望远镜拍摄的深空图像，美国纽约州立大学斯托尼布鲁克分校的研究人员发现了宇宙边缘附近有一个距离地球130亿光年的古老星系，这是迄今为止人类所发现的最遥远的天体。

埃德温·哈勃

哈勃（Edwin P. Hubble，1889～1953年），美国天文学家，河外天文学奠基人，为现代宇宙理论做出卓越贡献，他创立的哈勃定律，提供了宇宙膨胀的证据。1924年，哈勃经过探测认定，许多星云并非都在银河系内，改变了当时的主流观点。哈勃根据河外星系的形状对它们进行分类时，意外发现星系都在远离地球，且距离越远远离的速度越高。1929年，哈勃发现宇宙膨胀的速率是一个常数，最终推导出哈勃定律。他的著作有《星云光谱的红移》和《哈勃星系图集》。

英国著名的宇宙物理学家霍金非常赞赏哈勃的开创性工作，他说：“宇宙膨胀是20世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一。它转变了宇宙是否有一个开端的争论。如果星系现在正分开运动，那么，它们在过去一定更加靠近。如果它们过去的速度一直不变，则大约在150亿年之前，所有星系应该一个落在另一个上。这个时刻或许就是宇宙的开端。”

◎哈勃太空望远镜拍摄到刚形成不久的PKS285-02行星状星云。其云雾状气体乃是来自于核心中亮星因超新星爆发所喷放出来的。

红移现象与哈勃定律

光是电磁波。当光源远离观测者时，接受到的光波频率比其固有频率低，即向红端偏移，这种现象称为“红移”。当光源接近观测者时，接受频率增高，相当于向蓝端偏移，称为“蓝移”。

哈勃发现，来自星系的光谱呈现某种系统性的红移。即星系正在远离我们。将星系中特定原子的光谱与地球上实验室内同种原子的光谱进行比较，可以确定光源正在以多大的速度退行。哈勃发现，离我们越远的星系退行速度越高，而且两者之间存在线性关系，即V=H×D（其中H是哈勃常数,D为河外星系离我们银河系中心的距离），这个关系称为哈勃定律。

哈勃定律的伟大意义，不仅在于它证实了宇宙的膨胀，而且还提供了一种估计宇宙年龄的手段。

5　科学奇才的预言

1948年，一位科学奇才提出了一个有点异想天开的说法：他说宇宙在诞生之前是一个温度极高的“火球”，温度超过几十亿度，由于温度太高，球体内的东西都以中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态存在，后来火球爆炸了，温度也随着开始下降，各种微粒开始结合。当温度降到几千度时，宇宙间出现了气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。

◎伽莫夫

这位科学奇才就是美籍苏联物理学家伽莫夫。伽莫夫更进一步预言，宇宙爆炸产生了大量辐射，虽然现在宇宙温度已经降低很多，但是应该还存在着微量的辐射。

不过很可惜的是，当时的实验条件没能收集到这方面的资料，所以没有证据证明伽莫夫的设想可能是真实的，被当时的宇宙学界视为异想天开，逐渐落寞。伽莫夫本人也在1950年后，转向破译DNA遗传密码的工作。

但是，“宇宙大爆炸”理论却没有被人遗忘，很多科学家还在孜孜不倦地寻找爆炸后的“余烬”，前面提到的迪克教授就是其中之一。

◎宇宙大爆炸想像图

直到1965年，彭齐亚斯和威尔逊意外得到了3K微波背景辐射，证明了伽莫夫设想的大爆炸后残余的“余烬”是存在的，进而也说明了我们现在看到的宇宙可能真的是从大爆炸产生的。

这是一个惊人的发现啊！要知道，几千年来，在人们的观念里，宇宙一直是不生不死、无始无终的，即使聪明如爱因斯坦，也是假定宇宙恒定不变的。然而，现在事实上发现，宇宙不但在膨胀，它的诞生也是从一个“奇点”开始的。

◎COBE花了两年时间拍摄的宇宙微波背景辐射分布图

根据“大爆炸理论”，宇宙在爆炸后1秒以内，温度已经从10万亿度降低到100亿度，各种微粒如质子、中子、光子、电子、中微子等等开始逃逸、自由组合。

可是要到大爆炸发生后30万年，宇宙温度降低到 3000度以后，化学结合作用才能使中性原子形成，此时的宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，慢慢地形成恒星和恒星系统。

勒梅特的“宇宙蛋”

1927年，比利时的勒梅特提出大尺度宇宙空间随时间膨胀的预言，在物理学与天文学界产生了巨大的影响。人们很自然地把时间反推回去，得出整个宇宙曾被挤在一个“宇宙蛋”或“超原子”之中，是一场大爆炸把它炸开来，几十亿或上百亿年后，最初的大爆炸即留下现今的膨胀局面。伽莫夫是勒梅特“宇宙蛋”大爆炸理论的最积极支持者。1948年，他发展了勒梅特的理论，与艾尔弗及赫尔曼一起，提出了大爆炸宇宙学说，又称为宇宙标准模型理论，标志着现代宇宙学的开端。

6　宇宙会继续膨胀吗?

彭齐亚斯和威尔逊偶然的发现，解开了天文学上几百年的谜团，他们的工作引来了人们对“宇宙大爆炸理论”的空前热情。人们不停地在询问：宇宙真的是大爆炸产生的吗？大爆炸之前的宇宙又是什么样子的呢？宇宙还会继续膨胀下去吗？

现在，物理学家们已经并不怀疑这样的设想，多样的探测证据表明，宇宙天体确实在生长、远离、消亡的循环过程中发展。可是，人们在疑问，这样的膨胀是怎么发生的？膨胀会持续到什么时候才是尽头？宇宙会不会像充气的气球一样，超过它的临界值后，就会发生“大坍塌”？如果不能解决这个问题，人类对宇宙空间的茫然，会一直刺激着人们的恐惧。

20世纪70年代，一位被称为“继爱因斯坦之后最伟大的科学思想家”霍金出现了。

霍金和图罗克认为，宇宙在“大爆炸”之前的瞬间，就像一个豌豆状的微小物体，它悬浮于一个“没有时间的空间”内，这个空间经历了迅速扩张的时期，这种扩张被称作“膨胀”。这种扩张发生在宇宙空前“大爆炸”之前极为短暂的一瞬间，导致了今天的宇宙。

◎宇宙不停地扩展，最终是不是会“撑破”？

霍金用了烧开水时，水面出现的水泡作比喻。他说，宇宙的形成就像是一个个水泡，许多小泡泡出现，然后再消失。在那个“没有时间的空间”里，有许多这样的宇宙，它们膨胀，但在仍然幼年期时就再次坍缩，根本来不及生长。

而另外一些会膨胀到一定的尺度，到那时可以安全地逃避坍缩，顺利地生长出星云、星系等等，此后，它们会继续以不断增大的速率膨胀，形成我们看到的水泡，也就是现在看到的宇宙。

那么，宇宙会由于不断的膨胀而坍塌吗？霍金告诉大家，宇宙不会坍塌。通过对爱因斯坦引力方程的分析，霍金提出了自己的“开放性膨胀”理论。

霍金分析了宇宙的组成成分，他认为，宇宙是由30%的物质和70%的能量组成的，而我们迄今熟悉的普通物质只有5%，极小的一部分，其余的则为暗物质。这些暗物质不吸光、不反射、对光没有反应，当温度降低时，吸引力越弱，温度升高时，凝聚力增强。最简单的暗物质就是夸克。

而那些占据宇宙70%的能量则完全是真空能，所以，宇宙的膨胀不仅受到星系间引力的限制，而且由于宇宙中充满着真空能，真空能具有“负引力”（一种外斥力），克服星际间引力的限制，从而使宇宙无限制地膨胀下去。因为宇宙不停地在膨胀，也不停地在获得真空空间连同它的真空能，从而取得不断的斥力推动。因而，宇宙会无限制地膨胀下去，而不会发生坍塌。

霍金的理论正确吗？伦敦帝国学院的理论物理学家安德烈亚斯·阿尔布雷克特说：“这是宇宙学中最重要的问题，但这一理论要进一步完善才能让我们完全信服。”

霍金在一次精彩的演讲中总结了20世纪宇宙学的发展：“尽管我们已经取得了一些伟大的成功，并非一切都已解决。我们观察到，宇宙的膨胀在长期的变缓之后，再次加速。对此理论还不能理解清楚。缺乏这种理解，对宇宙的未来还无法确定。它会继续地无限地膨胀下去吗？膨胀是一个自然定律吗？或者宇宙最终会再次坍缩吗？新的观测结果，理论的进步正迅速涌来。我们正接近回答这古老的问题：我们为何在此？我们从何而来？”

真空能

真空能就是从真空中提取出的能量。真空并非什么都没有，有科学家认为真空是介质的凝固态，是一种能量海，取之不尽，用之不竭。2000年，科学家们提出了口号：“20世纪是核能世纪，21世纪是真空能世纪。” 科学家们认为，原子之间的距离，就像是星球和星球之间的距离一样遥远。当中微子要穿越的时候，就像是光在星球之间穿越一样。那么粒子间的空隙就是真空。

◎霍金

物理学家霍金

斯蒂芬·威廉·霍金，1942年1月8日出生，曾先后毕业于牛津大学和剑桥大学三一学院，并获剑桥大学哲学博士学位。在大学学习后期，开始患“肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症”（运动神经元疾病、卢伽雷病），半身不遂。他克服身患残疾的种种困难，于1965年进入剑桥大学冈维尔和凯厄斯学院任研究员。这个时期，他在研究宇宙起源问题上，创立了宇宙之始是“无限密度的一点”的著名理论。霍金的成名始于对黑洞的研究成果。在爱因斯坦之后融合了20世纪另一个伟大理论──量子理论，他认为，宇宙是有限的，但无法找到边际，这如同地球表面有限但无法找到边际一样；时间也是有开始的，大约始于150亿到200亿年前。