科學(xué)家加莫夫于20世紀(jì)中葉提出了宇宙大爆炸的學(xué)說(shuō),他為什么會(huì)如此奇思異想呢?這點(diǎn)從1929年說(shuō)起,美國(guó)天文學(xué)家哈勃在一次研究中偶然發(fā)現(xiàn),河外星系中的絕大多數(shù)星系都會(huì)逐漸地遠(yuǎn)離地球所在的銀河系,由此可以進(jìn)一步的推斷,宇宙正在發(fā)生變化,它在逐漸的膨脹,宇宙間各星系彼此之間已經(jīng)越來(lái)越遠(yuǎn),加莫夫由此逆向推斷得出這樣一個(gè)結(jié)論。
如果時(shí)間倒流,那么在某個(gè)很早的時(shí)間,這些星系有可能是擠成一團(tuán)的狀態(tài)。然而這些擠成一團(tuán)的物質(zhì)怎么會(huì)演變成為許多的碎片呢?
最合理的解釋就是宇宙曾經(jīng)發(fā)生過(guò)大爆炸,1948年的4月加莫夫與天體物理學(xué)家阿爾弗貝特共同撰寫(xiě)了一篇關(guān)于宇宙起源的文章,文章說(shuō),在2000億年前,我們的宇宙的空間極其的微小,其中所有的物質(zhì)都緊緊地?cái)D在宇宙蛋或者是原始火球內(nèi),其溫度高達(dá)10^12次方攝氏度。
突然有一天原始火球發(fā)生了大爆炸,一個(gè)新的宇宙就從這一刻起開(kāi)始孕育,這個(gè)時(shí)候的宇宙中還沒(méi)有太陽(yáng),地球和月亮,這些天體只有高能量的粒子,但宇宙這種狀態(tài)存在的時(shí)間連一秒都不到,爆炸之后的宇宙其溫度開(kāi)始驟然下降,當(dāng)溫度下降了大約100億攝氏度時(shí),宇宙演化就進(jìn)入了另一個(gè)的階段。
隨著溫度繼續(xù)降低,開(kāi)始出現(xiàn)了原子分子之后,這些原子分子又演化成為氣體云、行星、恒星等多種天體,都是氣體云長(zhǎng)期演化的產(chǎn)物。直到51億年前,太陽(yáng)系才真正地形成了。加莫夫的這篇文章一經(jīng)發(fā)表,就極大程度地影響了科學(xué)界,成為現(xiàn)代宇宙學(xué)中的經(jīng)典文獻(xiàn)之一,并引起了世界性的轟動(dòng)。所以后來(lái)人們就把最初那次爆炸性的宇宙開(kāi)端稱為大爆炸。
加莫夫還預(yù)言宇宙大爆炸后,隨之而來(lái)的反應(yīng)是宇宙存在一種微波輻射。在這個(gè)過(guò)程中,輻射的波長(zhǎng)逐漸的由短到長(zhǎng),強(qiáng)度也由強(qiáng)變?nèi)酰钡阶兂闪宋⒉ㄝ椛洹J澜绺鞯氐目茖W(xué)家們,為了證實(shí)家莫夫的預(yù)言,開(kāi)始在茫茫的宇宙中探尋大爆炸的遺跡。
射電天文學(xué)家還運(yùn)用雷達(dá)技術(shù)探測(cè)來(lái)自宇宙的這種微波輻射,但是仍沒(méi)有獲得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。直到1965年,宇宙大爆炸的語(yǔ)境終于被美國(guó)的彭吉亞斯和威爾遜這兩位工程師發(fā)現(xiàn)了。
彭吉亞斯和威爾遜剛開(kāi)始時(shí)是在研究如何改進(jìn)人造衛(wèi)星通訊。為了避免干擾衛(wèi)星通訊的一切因素,特別是無(wú)線電噪聲源,他們架起了一個(gè)喇叭形狀的高靈敏度定向接收天線系統(tǒng)。在一一估算了所有的噪聲源之后,他們意外地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)噪聲,他們無(wú)法消除這種噪聲。更難以理解的是造成的變化沒(méi)有方向性,也沒(méi)有周期性,它并不隨季節(jié)的交替而變化,這就說(shuō)明了它與太陽(yáng)毫無(wú)關(guān)系。
兩位工程師百思不得其解,把天線拆裝了好幾遍,卻依然能夠受到這種奇怪的噪聲,噪聲引起了彭吉亞斯和威爾遜的興趣。他們反復(fù)的試驗(yàn),最終得出了一個(gè)結(jié)論,這種噪聲在微波波段絕不是來(lái)自人造衛(wèi)星。而就在這個(gè)時(shí)候,美國(guó)普林斯頓大學(xué)的一篇論文引起了彭吉亞斯的注意。
文中提到在我們的太空中充滿了早期宇宙大爆炸后的殘余輻射,即宇宙背景輻射,這種輻射會(huì)產(chǎn)生微波噪聲。彭吉亞斯看過(guò)這篇論文后,立刻就與負(fù)責(zé)該論文研究課題的迪克教授通了電話,迪克馬上就意識(shí)到彭吉亞斯的發(fā)現(xiàn)可能正是自己長(zhǎng)期以來(lái)正想要探尋的結(jié)果。
迪克的研究小組在半年之后使用了更先進(jìn)的儀器,觀測(cè)宇宙微波背景輻射,并很快就取得了進(jìn)展。目前科學(xué)家們已經(jīng)成功的測(cè)算出了宇宙微波背景輻射的實(shí)際輻射溫度。大多數(shù)的科學(xué)家們認(rèn)為,當(dāng)年宇宙大爆炸的余燼就是彭吉亞斯和威爾遜探測(cè)到的微波背景輻射,而美國(guó)天文學(xué)家斯萊福早在1912年到1917年期間,用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天體時(shí)就出乎意料的發(fā)現(xiàn),在他研究的15個(gè)星系中,有13個(gè)星系都在離開(kāi)我們,這些星系退行的速度平均每秒可以達(dá)到6000多千米,哈勃在幾年后用更先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天體,他發(fā)現(xiàn)星系與我們的距離越遠(yuǎn),它的推行速度就越大,這個(gè)速度與距離的關(guān)系被稱為哈勃定律。
?作為驗(yàn)證宇宙膨脹工作的開(kāi)始階段,勃定律所涉及的星系的數(shù)目、視向速度和距離都很有限。所以當(dāng)時(shí)對(duì)于哈佛定理的含義以及心系都在退行的問(wèn)題,人們一直都迷惑不解,心系越遠(yuǎn)退行速度就越快,這一奇怪的現(xiàn)象也讓科學(xué)家們難以理解。
比利時(shí)的物理學(xué)家勒梅特對(duì)宇宙膨脹進(jìn)行了研究,認(rèn)為膨脹總是從一個(gè)特殊的端點(diǎn)開(kāi)始的,于是他進(jìn)一步地提出宇宙起源的設(shè)想,認(rèn)為宇宙起源于一個(gè)原初原則。他的這種設(shè)想也就是后來(lái)人們常常說(shuō)的宇宙蛋,由于宇宙蛋很不穩(wěn)定,結(jié)果在一次大爆炸中,宇宙蛋碎裂成了無(wú)數(shù)的碎片,逐漸就演變成了千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)星系,在最初這場(chǎng)宇宙大爆炸發(fā)生200多億年后,就留下了現(xiàn)在的星系退行現(xiàn)象。
1930年英國(guó)著名的天文學(xué)家愛(ài)丁頓根據(jù)了美特的宇宙,但理論開(kāi)始對(duì)河外星系普遍退去進(jìn)行了解釋,他認(rèn)為星系的退行是由于宇宙的膨脹效應(yīng),而哈勃定律的發(fā)現(xiàn)也恰好揭示了宇宙正在膨脹,宇宙膨脹現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)可以幫助我們弄清許多的問(wèn)題。
比如說(shuō)夜晚天空為什么是黑的?我們的宇宙和他所有的恒星星系都是有限的,由于這些有限的天體距離地球十分的遙遠(yuǎn),他們發(fā)出的光線十分的微弱,所以夜晚的天空是黑的。簡(jiǎn)單的說(shuō)黑夜是宇宙膨脹造成的結(jié)果。