科學家們認為宇宙在大約180億年前還是一個小得不能再小的點,溫度和密度都高得不得了——這個點叫做“奇點”。然后在極短的時間內(nèi),宇宙開始了爆炸性膨脹,不到一秒的時間,宇宙就有1光年那么大了!再經(jīng)過不斷膨脹,就到了今天這種幾乎無邊無際的狀態(tài)。宇宙在膨脹的過程中,溫度也在急劇下降,里面的光子、電子、質(zhì)子、中子什么的小東西開始活躍起來,互相結(jié)合、反應、聚變。它們形成了組成物質(zhì)的原子核,還有氫、氦等氣體。這些新的物質(zhì)東一團、西一塊聚在一起,好像在宇宙中找到了各自的地盤,形成一團團的氣態(tài)球,也就有了最初的超星系氣體云。然后又在里面分裂演化成星系團,形成許許多多大小不一像太陽那樣的恒星。恒星的內(nèi)部時刻都在進行著激烈的核反應,產(chǎn)生巨大的熱量,也產(chǎn)生了越來越多的新元素,宇宙就這樣漸漸熱鬧起來。
從一個看都看不到的點變成一個看不到盡頭的空間,是不是很神奇呢?也許你會說,憑什么說宇宙是這樣形成的?。慨吘褂钪嬖谡Q生的時候也沒有現(xiàn)場直播,誰也沒看到嘛!其實科學家和警察一樣,都是講證據(jù)的,我的工作就為這個“大爆炸理論”找到了證據(jù)。
1965年,我和同事羅伯特·威爾遜在一個小鎮(zhèn)的山上建立了一個射電輻射器,我們打算做一個利用電波和衛(wèi)星通信的實驗。我們架設了一個喇叭形狀的天線,把它對準天空。在測試天線噪音的性能時,我們發(fā)現(xiàn),在某個波段總有一個噪音存在,這個信號非常頑固,無論周末休假還是季節(jié)變換,全年無休,一直都在,就像長在了天線上一樣。起初我們懷疑這個信號來源于天線系統(tǒng)本身,于是把天線仔細檢查了一番,甚至把天線上的鳥糞都清掃得干干凈凈,但是那個信號依然存在。我們無法解釋為什么多了那么一點莫名其妙的噪音,于是我們在科學雜志上發(fā)文公開了這個發(fā)現(xiàn)。果然有同行(hang)對我們的發(fā)現(xiàn)作出了回應——普林斯頓大學的科學家來電說,他們在研究宇宙的微波背景輻射時,也發(fā)現(xiàn)了同樣頑固的噪音。之后,我們和普林斯頓的同行進行了親切的會晤,通過共同研究確定:那個信號來自宇宙輻射。大概在宇宙38萬歲的時候,那些活躍在宇宙中的光子形成了今天可以觀測到的微波輻射。
宇宙微波背景輻射對近代天文學有非常重要的意義,我和威爾遜也因為這個發(fā)現(xiàn)而獲得了諾貝爾獎。那么被我們發(fā)現(xiàn)的那個幽靈般的信號,對于人類究竟有什么意義呢?它和宇宙大爆炸又有什么關系呢?
如果大爆炸的理論是真實的,那么根據(jù)科學家的推測,宇宙膨脹總會留下點什么痕跡吧?曾經(jīng)有科學家預言,宇宙中一定存在一些微波輻射,而我們真的發(fā)現(xiàn)了!那就是很多很多年前宇宙留下的痕跡,也是大爆炸的證據(jù)。之后,分別在1989年和2003年,美國宇航局發(fā)射了宇宙背景探測衛(wèi)星,測量結(jié)果也說明了微波背景輻射的存在,還獲得了一些精確的宇宙參數(shù)。探測器甚至繪制出了宇宙微波背景的圖,這張圖看起來雖然一點都不美觀,還沒有你的涂鴉漂亮,但它可是花了9年時間才繪制而成的。
現(xiàn)在讓我們暢想一下未來,宇宙未來會變成什么樣呢?在科學家的眼中,宇宙的未來并不美好。他們?yōu)橛钪婷枥L了兩種圖景:一是宇宙像一個不斷被充氣的氣球那樣會膨脹啊膨脹,但是總不能一直膨脹個沒完吧?當宇宙膨脹到最大體積后,開始坍縮,就像氣球漏氣一樣,越縮越小,溫度和密度再次升高,最終回到大爆炸開始時的樣子。第二種情況呢,就是宇宙膨脹的速度會越來越慢,但是永遠不會停止,只是宇宙中恒星的能量會慢慢耗盡,直至變成黑洞,宇宙的溫度也會下降到絕對零度。就好似在黑夜中,燈泡的電能被耗盡,最后一絲溫暖的光線消逝在冰冷可怕的黑暗中……
這兩種結(jié)果真是沒有最糟,只有更糟。當然了,你們也不用替宇宙擔心,那些結(jié)果只是我們猜測的,宇宙中還有很多我們不知道的東西呢!就算科學家們猜對了,那也不知道是幾億年后才會發(fā)生的事情。如果你們對宇宙感興趣,咱們還是先好好學習吧,關于研究宇宙這事兒,我就把接力棒交給你們了!