就在伽莫夫提出热大爆炸理论不就,另一股势力在宇宙学中出现了,
它就是剑桥大学的天文学家霍伊尔为创立了稳恒态宇宙模型,这个理论也
同意宇宙在膨胀,但并不同意宇宙起源于一次大爆炸,而是认为新物质在
星系远离留下的空间中不断产生,从而宇宙基本不变化。霍伊尔还在BBC
电台开了个科普节目,大肆评击大爆炸理论。有意思的是大爆炸这个词(
Big Bang)正是霍伊尔在这个节目中首创,原意只是用于讥讽勒梅特和伽
莫夫的理论,想不到竟然给这个理论冠名了。不过这两个理论由于都没有
得到实验的支持,所谁都说服不了谁。
不久美国的贝尔实验室制造了一台的探测微波的天线,目的只是用于
卫星通信的测试。这台天线的灵敏度很高,以至于可以探测到伽莫夫预言
的宇宙的微波背景辐射。伽莫夫看了这台天线的测量报告,但报告里并没
有提到自己所预言东西。伽莫夫很失望,难道大爆炸理论不对?其实这是
由于台天线只是用于卫星通信的测试,实验人员并没有把这台天线的灵敏
度调试得很高。1965年当这台天线完成了卫星通信的测试之后,原来就在
贝尔实验室工作的两个人彭齐亚斯和威尔逊决定用这台天线做一点射电天
文方面的研究, 他们重新调试了天线的灵敏度,结果在仪器纪录板上发现
了一种奇怪的噪音。他们疑惑不解,这个噪音是什么?从哪儿来的?他们
改变了天线的方向,但无论对准哪个方向,恼人的噪音依旧存在,看来这
噪音跟方向没有关系了。又经过了那一年的冬季,噪音还是存在,看来与
季节也没有关系。有天他们看到了天线上有一个鸽子窝,似乎向他们暗示
着什么,于是他们小心地把鸽子窝移开,并仔细的清除各自留下的粪便,
那噪音依旧像恶魔缠身一样,总是挥之不去。就在他们快绝望时,彭齐亚
斯偶然跟他的同事伯克教授谈起了此事,伯克说他曾听过一个报告,谈到
普林斯顿大学狄基教授领导的课题组正在做类似的工作,彭齐亚斯他们发
现的奇怪噪音可能正是狄基苦苦寻找的东西。狄基的江湖派别并不属于勒
梅特伽莫夫创立的大爆炸派,也不属于霍伊尔创立的稳恒派,他自己独立
了一派:他认为宇宙处于先膨胀尔后又收缩,然后又膨胀这样一个周而复
始的状态。在他的学说中也会有残留温度存在,他苦苦寻找的正是这个残
留温度,但具体的温度值与伽莫夫预言的微波背景辐射的温度值有很大的
不同。彭齐亚斯连忙打电话给狄基告诉狄基他们的发现。狄基立刻动身前
往贝尔实验室,终于确定彭齐亚斯和威尔逊发现的奇怪噪音正是宇宙大爆
炸后残留的温度,它们均匀的遍布在宇宙的各个角落,大概为3k,这与伽
莫夫的预言惊人的一致,宇宙大爆炸的学说得到了实验的支持!这个令人
振奋的消息很快传到了躺在病床上的勒梅特,不过遗憾的是这并没有挽留
住勒梅特,几天之后这位伟大的科学家安详离世。1978年因为这个意外的
发现,彭齐亚斯和威尔逊这两个打扫鸽子窝的“清洁工”获得了炸药奖,
可惜的是预言者伽莫夫于1968年就去世了,否则也可以戴上这顶科学的皇
冠。
就在彭齐亚斯和威尔逊发现宇宙微波背景辐射的同一年(1965),一
个年轻人在剑桥大学获得了理学博士学位,而后,继续留在剑桥大学进行
科研,1970年这个年轻人与他人合作证明了一个奇点定理:如果广义相对
论正确,那么必然存在着时空奇点,在这个奇点上,现在已知的任何物理
都将失效。黑洞就是一种时空奇点,而大爆炸的起始点也是一个时空奇点
。这个定理为大爆炸起点的存在性提供了理论依据。差点忘记说了,这个
年轻人的名字叫史蒂芬·霍金。
得到了实验的支持,大爆炸理论完全盖过了霍伊尔的稳恒态理论,然
而霍伊尔并没有认输,他提出了一个尖锐的问题,宇宙虽然在大尺度下是
均匀的,但在小尺度下是不均匀的,因为有些地方有星系,有的地方空无
一物,如果温度均匀的遍布在宇宙各处,那么是不可能形成星系的。也就
是说宇宙的残留温度在各处必须有微小的温度差异。这个温度差该到哪里
去寻找呢?
十多年过去了,这温度差依旧羞涩的躲藏着自己,不想让人类发现。
这让人们意识到在地球上进行探测,由于受到大气的影响,灵敏度不够高
可能探测不到这个微小的温度差,我们必须把仪器送向太空。1989年,一
个名叫Cobe号的卫星发射了,它的肩上承载着寻找这微小温度差的伟大任
务。两年之后的一天早晨,课题负责人斯穆特的办公桌上放着一张写着
Eureka的表格。Eureka来自于一个故事:传说阿基米德在洗澡时领悟到浮
力原理后,高兴得裸奔出浴室,并大喊Eureka,意思是找到了。没错,
Cobe号不辱使命,找到了这微小的温度差,它只有1度的十万分之一,但
正是这1度的十万分之一让早期的原子能够聚合起来,形成今天我们看到
的星系,宇宙大爆炸理论又一次被证实了!后来这次探索的两个负责人马
瑟和斯穆特获得了2006年的炸药奖。
宇宙大爆炸理论被证实了,但它的故事远没有结束。
(未完,待续)