80、90後在小時候, 已經少不了電視機的陪伴。 老式的黑白電視機是主流, 這種電視機通常帶有兩根長長的天線, 可以接收電視節目, 甚至還能接收到領居家播放的碟片。
如果把老式電視機轉到沒有節目的頻道, 或者每週二下午檢修的時候, 就會出現滿屏的黑白雪花, 並且還伴隨著滋啦滋啦的聲響。 這個雪花的來歷並不簡單, 在美國宇航局(NASA)官網上刊載的一篇文章指出, 老式電視機的雪花竟然可以證明138億年前的宇宙大爆炸, 我們小時候都曾見證過。 這究竟是為什麼呢?
關於宇宙大爆炸, 要從愛因斯坦說起。 1915年, 愛因斯坦創立了廣義相對論, 這是比牛頓萬有引力定律適用范圍更加廣泛的引力理論。 根據廣義相對論, 物質和能量會導致平直的時空發生彎曲, 一切事物的運動都會沿著彎曲空間前進, 由此會產生引力效應。
如果把廣義相對論用於描述整個宇宙,
1929年, 哈勃通過測量銀河外星系的紅移值和距離, 發現宇宙中的星系很少有藍移的,
哈勃的發現直接證明了宇宙空間正在不斷膨脹。 儘管宇宙中的星系沒有以很快的速度運動, 但由於空間自身結構的擴張, 使其在足夠遠的地方看來, 將會以很快的速度退行。
這就好比一個氣球上的兩個點, 即便它們在氣球上不動, 但隨著氣球的膨脹變大, 它們之間也會互相遠離而去, 並且遠離速度會隨著距離的增加而變快。 只要把氣球表面想像成三維的空間結構, 氣球上的點想像成星系, 即為宇宙的膨脹方式。
哈勃紅移不僅證實宇宙在膨脹, 而且還能得出一個更重要的結論, 宇宙有一個起源。 不斷往回反推時間, 宇宙會變得越來越小。 直到時間的開端, 整個宇宙將會縮小為一個無限小的奇點。 由此可知, 宇宙是從一個奇點中創生的。
既然最初的宇宙非常小, 那麼, 聚集著極高密度的物質和能量的早期宇宙一定非常熱。 即便空間膨脹了非常久, 當年的熱量也不會完全消散掉, 一定還會有殘留的熱量, 均勻地分佈在整個宇宙中, 這被稱為宇宙微波背景輻射。
1965年, 物理學家在檢修一臺接收微波的天線時發現, 無論怎麼處理, 都會有一個奇怪的信號, 它不會隨著時間而發生變化, 也不會隨著天線朝向的變化而改變。 最終證實,這正是理論預言中的宇宙微波背景輻射。
通過NASA普朗克衛星傳回的精確測量資料,宇宙目前的平均溫度僅為2.725 K,即-270.425 ℃,只比宇宙最低溫度絕對零度高出3度不到。基於宇宙微波背景輻射的資料,還能測出宇宙大爆炸的發生時間為138億年前。
138億年前,宇宙從緻密熾熱的奇點中誕生,隨著空間膨脹,宇宙逐漸變冷。38萬年後,宇宙變得足夠冷卻,光子不再被耦合,它們均勻地散播到整個宇宙中。
時至今日,這些宇宙最古老的光子還在宇宙中持續傳播,源源不斷地到達地球,並且被老式電視機的天線接收到,成為雪花的一部分。如果排除掉雪花中的所有干擾,最後無法消除的1%要歸因於宇宙微波背景輻射。從某種意義上來說,我們其實親眼見證過138億年前那場「開天闢地」的宇宙大爆炸。
最終證實,這正是理論預言中的宇宙微波背景輻射。通過NASA普朗克衛星傳回的精確測量資料,宇宙目前的平均溫度僅為2.725 K,即-270.425 ℃,只比宇宙最低溫度絕對零度高出3度不到。基於宇宙微波背景輻射的資料,還能測出宇宙大爆炸的發生時間為138億年前。
138億年前,宇宙從緻密熾熱的奇點中誕生,隨著空間膨脹,宇宙逐漸變冷。38萬年後,宇宙變得足夠冷卻,光子不再被耦合,它們均勻地散播到整個宇宙中。
時至今日,這些宇宙最古老的光子還在宇宙中持續傳播,源源不斷地到達地球,並且被老式電視機的天線接收到,成為雪花的一部分。如果排除掉雪花中的所有干擾,最後無法消除的1%要歸因於宇宙微波背景輻射。從某種意義上來說,我們其實親眼見證過138億年前那場「開天闢地」的宇宙大爆炸。