知識拓展
哈勃
美國天文學家愛德溫·哈勃(1889—1953)是研究現代宇宙理論最著名的人物之一,是河外天文學的奠基人。他發現了銀河係外星係存在及宇宙不斷膨脹,是銀河外天文學的奠基人和提供宇宙膨脹實例證據的第一人。
哈勃對20世紀天文係作出許多貢獻,被尊為一代宗師。其中最重大者有二:一是確認星係是與銀河係相當的恒星係統,開創了星係天文學,建立了大尺度宇宙的新概念;二是發現了星係的紅移-距離關係,促使現代宇宙學的誕生。
哈勃的發現揭開了大爆炸宇宙理論的巨大帷幕。前麵說到觀察星光可以知道星星的成分和距離,但是它們怎樣運動呢?其側向運動可以直接觀察,但徑向運動由於離我們太遙遠,幾乎沒有可觀測的亮度變化。
1932年,勒梅特提出“原始原子”爆炸起源的理論。
1931年,勒梅特對自己的成果加以補充,提出宇宙起源假說的雛形,即原始原子。根據這種假說,現在的宇宙在不斷膨脹,它起源於一個原子的放射性裂變。
勒梅特的想法與一些根深蒂固的偏見相抵觸。大爆炸理論也不例外,它提出之初,就不斷遭到多數物理學家的反對。
後來被伽莫夫發展成為大爆炸宇宙學。經過多個回合的較量,大爆炸理論逐漸占了上風,然而還缺乏更直接的證據,物理不是宗教,需要切實的證明。蘇聯物理學家伽莫夫(曾寫過廣受歡迎的相對論及量子論科普讀物《物理世界奇遇記》)相信,宇宙創生之初產生大量輻射,很多輻射轉化成了物質,但應該還有些輻射殘存下來,而且應該充斥整個宇宙空間,像是宇宙的背景一樣。如果能觀察到這種輻射,就可有力的證明大爆炸理論的正確性。由於宇宙的膨脹,這些大爆炸產生的背景輻射要在今天觀察到,其波長應強烈的紅移到微波波段,溫度冷卻到約3K。美國兩位科學家彭齊亞斯和威爾遜在調試貝爾實驗室的微波衛星通訊裝置時無意中發現了這個輻射,大爆炸理論由此得到多數宇宙學家的認同。
知識解碼
宇宙射線與宇宙膨脹率
所謂宇宙射線指的是來自於宇宙中的一種具有相當大能量的帶電粒子流。1912年,德國科學家韋克多·漢斯帶著電離室在乘氣球升空測定空氣電離度的實驗中,發現電離室內的電流隨海拔升高而變大,從而認定電流是來自地球以外的一種穿透性極強的射線所產生的,於是有人為之取名為“宇宙射線”。
宇宙膨脹率是宇宙的膨脹速度。當理論物理學家愛因斯坦1915年在創立他的廣義相對論的時候,就已經認識到他的學說將會導致一個震撼人心的預言:宇宙在膨脹。在那時,大多數天文學家都認為宇宙一直是那樣的,它不會隨時間改變的。而宇宙的膨脹速度就被稱為了宇宙膨脹率。