其实,邱天在穿越之前,也并没有说具有多么深奥的理论物理学和天文学知识,知道的一些内容的话,也仅限于科普的那种通俗易懂的内容范围内,之所以他对宇宙微波背景辐射有着如此清晰的了解,主要是由于他是一个骨灰级别的科幻小说爱好者,而大刘写的经典科幻小说《三体》,就是他的最爱。
在《三体》这部神奇无比的小说里面,可以说是有非常多让人难以忘怀的经典句子的,其中一个非常有名气的,让人念念不忘的就是:“整个宇宙将为你闪烁。”
而这句话里面所指的闪烁,并不是字面上的意思,人类用眼睛就直接可以看到的闪烁,而是上面所提到的,宇宙微波背景辐射的闪烁。
为什么这样的一个闪烁,要被广大天文学家们如此的重视,甚至投入如此大的人力、物力、财力来研究分析呢,这还要从一百三十七亿年前的宇宙大爆炸说起。
科学家们经过缜密的研究发现,咱们现在身处的这个超级大的宇宙,事实上是诞生于一次非常大的大爆炸的。
最开始的时候,咱们的这个宇宙全部的能量,都位于一个叫做奇点的东西之内,值得注意的是,它是没有体积的,也就是无限小的一个存在。
后来,也不知道是因为什么,奇点发生了大爆炸,里面所有的能量都被释放了出来,于是,宇宙从此华丽丽的的诞生了。
在爆炸发生的最开始的时候,咱们的这个宇宙,温度达到了一个说起来让人感到惊叹的极高的温度,也就是一点四亿亿亿亿摄氏度,而这个数值又被叫做普朗克温度。
随后,宇宙开始从奇点开始不断的膨胀再膨胀,在这个过程中,温度也开始进一步不断的下降,宇宙开始变得越来越冷了。
所谓的温度,对于人类来说,就是冷热,其实从本质上来说,这是微观粒子的运动造成的一种典型的物理状态。
在温度极其的高的状态下,原子根本是无法存在的,这主要是由于不管是质子,还是电子,在这个条件下,运动速度都实在是太快太快了,无法有效的结合在一起。
而在超高温的时候,全宇宙都被等离子体迷雾所填满。在这个时候,光子不能够随便的传播,因此,我们也可以认为, 在宇宙形成的初期,它就是一片混沌的存在。
而随着时间的不断推移,温度开始下降,与此同时,质子和电子也结合了,变成了原子。原子不会散射,于是光子得以在茫茫宇宙当中传播,宇宙的第一道光终于出现。
而且非常神奇的一点是,宇宙初期形成的这道光,经过一百多亿年的时间,不但没有消失不见,反而依旧在传播,仿佛余晖一般,充满了神秘的力量。
但是值得注意的是,这些古老的光芒,随着宇宙不断的膨胀,也渐渐产生了多普勒效应,换句话说,也就是这些光的波长,在时光的不断推移当中,被拉得很长很长。甚至被拉到微波的波段里面了,也由于这个原因,此类现象被叫做宇宙微波背景辐射。
虽然时至今日,仍然有很多很多的科学家并不认可宇宙大爆炸理论,觉得这就是有些人一拍脑袋随便搞出来的一个没什么严密逻辑的结论,但是,宇宙微波背景辐射的存在,就是宇宙大爆炸理论实打实的一个重要证据,所以,越来越多的科学家开始对它展开深入的调查和研究。
虽然说天文学是一个非常非常古老的学科,但是,先进的天文观测装置也就是这一二百年当中逐步被研发出来的,所以也直到上个世纪,宇宙微波背景辐射才被观测到。
关于它的观测,其实还是有个故事在里面的。
其实,早在上个世纪四十年代的时候,就开始有很多发达国家的科学家们开始对这种辐射展开探测了,但是,很多不同类型的设备装置也都使用上了,但是根本就没有任何的作用,二十年的时间过去了,这些科学家始终都是没有任何收获。
但是,二十年后,一个重要的转折点发生了。
在当时,鹰酱的研究者彭齐亚斯和威尔逊为了研究卫星通讯方面的项目,研发出了一种灵敏度处于极高水平的号角式接收天线系统。
而当这个设备全部制造完成,进入到调试阶段的时候,他们却遇到了一个非常非常棘手的难题,那就是信号一直有噪音在干扰。
这两个科学家在最开始的时候,觉得可能是天线本身存在问题,于是开始对它进行改造,但是一丁点儿的作用都没有,后来真的是没有什么办法了,他们开始处理天线上的鸟粪,还是没有用。
于是,他们终于意识到了一个非常重要的事情,那就是可能根本不是设备装置有问题,也不是外界环境或者是其他影响因子的干扰,而是这个微波本身有问题。
他们经过一系列的检测,最终发现,这个微波的波长约为7.35厘米,并且非常广泛的存在于宇宙的各个角落,可以说是无时无刻,无处不在。
而这个微波不是别的,正式众多天文学家们苦苦探索的宇宙微波背景辐射。
再后来,相关领域的研究者们通过深入的研究,进一步发现,此种类型的微波噪声为3.0K,也因为这个原因,又被叫做3K背景辐射。
这个事件,当时在天文学界和物理学界可以说是非常非常的轰动了, 甚至也因为这个事情,这两个科学家获得了诺奖的物理学奖。
说起来,这个一直都存在的宇宙微波背景辐射其实对我们的生活也一直都有着非常显而易见的影响,就比如八九十年代的电视机,里经常会出现黑白色的雪花,这其实就是被微波辐射所影响而产生的。
很多科学家表示,它的发现,不但证明了宇宙大爆炸理论是有理有据的,而且还认为,这个辐射里面其实是携带着大量的非常关键性的信息的,对他们展开科学化、系统化的综合研究,说不定能够掌握我们宇宙的过去和未来的各种玄机。
众所周知的是,光子的能量和波长是成反比的。换言之,当宇宙在六十多亿岁的时候,光子的波长也是此时的二分之一,但是能量是现在的二倍。宇宙初生的时候,这些光从本质上来说都是高能的x光,但是现在,却成为了低能量的微波。
如果上面的理论是没有任何的问题的,那么,可以进一步推测出来,如果我们身处的茫茫宇宙,在只有现如今的0.092%的大小时,其温度高低会是现如今的1089倍,也就是3000K。
而这个数目,换算出来的话,也就是宇宙大爆炸发生的三十八万年以后,宇宙微波背景辐射产生时的一个状态。
而且,如果高于此温度的话,那么茫茫宇宙当中的原子,则将要变成等离子态,而前面也曾经讲过了, 这样的话,光是不能够在宇宙中有效传播的。
而且大家都知道,我们身处的宇宙,从本质上来说具有各向同性。换言之,因为宇宙是在不断的膨胀的, 越来越大,越来越大,而当它到足够大的体积的时候,则朝所有方向看到的宇宙,其实从本质上来说都是一样的。但是,这并不代表每个地方都是宇宙的中心。
同理,宇宙微波背景辐射也应和宇宙一样,具有各向同性。而当代科学家的研究结果也显示出,宇宙微波背景辐射确实是有各向同性的,不过也不是特别的均匀,而是于基本均匀的前提下,有5%的涨落。至于宇宙微波背景辐射为什么会存在不均匀性,可能是由于重子声波振荡的存在。
时至今日,宇宙微波背景辐射的地位已经变得越来越重要了,已经成为了广大研究者研究咱们身处的茫茫宇宙的最重要手段,能够让广大科研工作者更好的分析研究宇宙的温度、膨胀速度等。
现在,据邱天所知,在蓝星,凡是有条件的国家,基本上都研发出了相应的探测器装置设备,用来深入研究、分析宇宙微波背景辐射,进一步具体来说比如鹰酱的探测者装置设备,威尔金森微波各向异性探测器装置设备和鸥区的普朗克卫星装置设备等等。