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认识宇宙 宇宙是如何产生的（第1页）

认识宇宙宇宙是如何产生的

人们总是对浩瀚无边充满神秘感的宇宙浮想联翩。宇宙究竟是怎样产生的？它具有怎样的特性？这些问题一直都萦绕在科学家脑海之中。为了解开宇宙的奥秘，科学家一直都没有停止探索的脚步。

伽莫夫是一位美籍俄国科学家，他在20世纪中叶提出了“宇宙大爆炸”学说。这种“奇思异想”是怎么产生的呢？这要从1929年说起了。那年，在一次研究中，美国天文学家哈勃偶然发现，河外星系的绝大多数星系都会逐渐远离地球所在的银河系。由此他进一步推断，宇宙可能正在发生着巨大的变化，它在逐渐膨胀，导致宇宙间的各个星系彼此之间越来越远。

得到这个消息后，伽莫夫由此逆向推理得出一个结论：如果时间倒流，那么在某个很早的时间，这些星系的状态有可能都是“挤成一团”。可是，这些“挤成一团”的物质怎么会演变成现在的许多“碎片”的呢？最合理的解释，就是宇宙曾经发生过大爆炸。

*伽莫夫的研究

1948年4月，经过大量的研究后，伽莫夫与天体物理学家阿尔弗、贝特共同在美国《物理评论》杂志上发表了一篇关于宇宙起源的文章。这篇文章认为：宇宙的空间在200亿年前极其微小，其中所有的物质都在“宇宙蛋”或“原始火球”内紧紧地挤着，而温度极高，可达到1万亿摄氏度。然而突然有一天，这个“宇宙蛋”发生了巨大的爆炸，一个新的宇宙从此诞生了。宇宙在大爆炸后的10－43秒内，温度可达1万亿摄氏度。

在这个时候，宇宙中只有高能量的粒子，还没有太阳、地球和月亮等天体。但是，宇宙这种状态的持续没有超过1秒钟。因为宇宙爆炸之后，温度开始急剧下降。下降到大约100亿摄氏度时，宇宙演化的另一个阶段就开始了。而原子、分子也随着温度的继续降低开始相继出现，此后这些原子、分子又演化成气体云。而现在我们知道的行星、恒星等多种天体，都是气体云长期演化的产物。太阳系直到51亿年前才真正形成。

伽莫夫刚一发表这篇文章，就在轰动了科学界，该文章成为现代宇宙学中最经典的文献之一。因此后来最初那次爆炸性的宇宙开端就被人们称为“宇宙大爆炸”。

*伽莫夫理论的影响

伽莫夫不仅提出“宇宙大爆炸”理论，还预言宇宙大爆炸后，随之而来的反应使宇宙存在有一种微波辐射。辐射的波长在这个过程中逐渐由短变长，由强变弱，直到变成微波辐射。专家推测，目前这种辐射的强度相当于5开（热力学温度单位，开氏0度等于－273℃，也称为绝对零度）左右的温度。

科学家们为了证实伽莫夫的预言，开始在茫茫宇宙中探寻大爆炸的遗迹。为了探测来自宇宙的这种微波辐射，射电天文学家们还运用了雷达技术，但都没有取得实质性的进展。直到1965年，“宇宙大爆炸的余者”终于被发现了，发现者是美国的彭齐亚斯和威尔逊工程师。

彭齐亚斯和威尔逊开始只是研究人造卫星通讯的改进。他们架起了一个喇叭型的高灵敏度定向接收天线系统，从而避免干扰卫星通讯的各种因素（尤其是无线电噪声源）。他们在对所有噪声源估测之后，意外地发现一个相当于3。5开的噪声温度。令他们难以理解的是，这种噪声始终无法消除。更令他们困惑的是，噪声的变化不随季节交替而变化，毫无方向性和周期性，这就说明它与太阳毫无关系。两位工程师百思不得其解，并将天线拆装了好多遍，这种奇怪的噪声依然无法去除。

两人对噪声产生了极大兴趣，经过反复实验后最终得出结论：这种噪声是处于微波波段的，实际有效温度为3。5开。而且这种噪声绝不是来自人造卫星。

恰好在这时，彭齐亚斯也注意到美国普林斯顿大学的一篇论文。该文提到，我们的太空中充满了宇宙背景辐射（早期宇宙大爆炸后的残余辐射）。这种辐射大约在3厘米波长处会产生微波噪声，其温度相当于10开。

看过这篇论文后，彭齐亚斯没事与负责该论文研究课题的迪克教授通了电话。而迪克立即意识到，彭齐亚斯的发现可能正是自己长期以来想要探求的。

迪克研究小组在半年之后使用了更先进的仪器——开始在3。2厘米波长上观测宇宙微波背景辐射，并很快有了新的进展。目前宇宙微波背景辐射的实际辐射温度已被成功地测算出是2。73开。大多数科学家认为，彭齐亚斯和威尔逊探测到的微波背景辐射就是当年宇宙大爆炸的“余烬”。天文学界将这一极具科学价值的意外发现（20世纪60年代天文学的四大发现之一）命名为“3开宇宙微波背景辐射”。

小知识——开氏温度

开式温度是用英国科学家开尔文的名字命名的，是指开尔文（K）温度。属于热力学温度单位，是国际单位制（SI）基本单位之一。相当于水的三相点热力学温度的（1273。16）。这是以物理常量水三相点热力学温度Ttr为基础来定义的，而根据国际上1967年的协议，Ttr精确地等于273。16K。因此，1K＝1273。16Ttr。

1854年，英国物理学家开尔文指出，只要选定一个温度固定——“水的三相点”，即水、冰、水蒸气三相共存的温度，就可以完全确定下温度值。这是因为已经确定下另一个固定点——“绝对零度”。把绝对零度道水的三相点温度等分为273。16份，每一份就是1开氏度，这就是开氏温标，用K表示。开始温标的分度间隔和摄氏温标的间隔没有区别。

摄氏温度等于开氏温度+273。比如0℃，就等于开氏273度。开氏0度等于-273℃，即绝对零度。