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14.大耳朵的发现

 星光闪亮图书馆 2016-10-09

到了60年代,无线电领域的成就已经今非昔比了,卫星通讯也要提上议事日程了。那就需要更大的天线,更加灵敏的接收器。1964年,美国贝尔实验室的工程师彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊架设了一台喇叭形状的天线,用以接受“回声”卫星的信号。为了检测这台天线的噪音性能,他们将天线对准天空方向进行测量。这台天线非常巨大,人甚至可以钻到天线里面的一个小房间去工作。可见这个天线有多大。

他们就纳了闷儿,这个天线始终滋滋啦啦的噪音。怎么也去不掉。难道是旁边纽约市造成的杂音信号?调整天线对着山下纽约市方向,没变化。并没有增强。他们觉得这是天线自己的问题,因为不随角度变化。后来他们终于发现了。有鸽子在天线里面搭了个窝。生了一窝的蛋。还有一堆的鸽子粪。他们一看,这还了得,办暂住证了吗?那时候保护动物的概念就已经深入人心了。这一窝鸽子还不能动。你要强拆,人家保护动物的人士不答应啊。怎么办呢?找动物保护人员,把这一窝的鸽子还有鸽子蛋全都移走。他们彻底把天线打扫了一遍。心想这下可完事儿了吧。结果一开机,噪音又来了。他俩哭的心都有了。这是怎么回事儿啊?

他俩就写了一篇论文,发表在了《天体物理学报》上。不久狄克、皮伯斯、劳尔和威尔金森在同一杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文。对这个发现给出了正确的解释。这就是微波背景辐射,是宇宙诞生之初大爆炸的余热。

在伽莫夫估算出大约还有着6K的余温之后,1948年, 美国科学家阿尔弗(Ralph Alpher)和赫尔曼(Robert Herman)预言,微波背景辐射,温度应该在5K左右。

彭齐亚斯和威尔逊他们两个人测出来的波长大约7.35厘米。这个波长的无线电波,折算成黑体辐射的话,大约是2.73K的样子,也在人们的预测范围之内。由天文观测,能搞对数量级就已经很不错了。既然大爆炸的余温被发现了,而且跟当初的预言吻合得非常好。因此大爆炸宇宙学也就成了大家普遍接受的主流学科。当初一头雾水的彭齐亚斯和威尔逊也就获得了诺贝尔物理学奖。其他人也只能仰天长叹啊,天啊……



乔瑟琳·贝尔

在1967年,天文学家休伊什的女研究生贝尔突然发现,记录射电信号的只带上出现了奇怪的脉冲,每1.3秒就出现一次。他们本来是为了找类星体的,但是发现了这个奇怪的信号。当时就有人觉得,这么精确的信号,是不是外星人在向我们发射信号啊。但是大家听了好久,发现这个信号一点儿变化也没有。要想发信息,怎么你也要多哼几个调吧。这是1967年夏天发现的,到了冬天快过圣诞节了,她发现了第二个信号,周期是1.27379。很快类似的信号越来越多。这时候人们基本排除是外星人发信号和我们联系,这应该是一个普遍的天文现象。可这是啥东西呢?

到底是啥原因使得这种天体可以如此快如此准的发出脉冲呢?贝尔的导师休伊什给予了一个解释。那就是这个天体在疯狂的旋转。但是电磁波的发射方向和自转轴不重合。发疯的旋转,强大的射电信号恰好扫过地球,被我们接收到,那么就会出现一个脉冲。每隔1.3秒收到一个脉冲,那就说明,这个天体没1.3秒转一圈。这是个难以想象的疯狂速度。要知道地球转一圈是24小时。86400秒啊。后来又发现了毫秒脉冲星。自转周期达到毫秒级。1974年,休伊什和赖尔共同获得了诺贝尔物理学奖。休伊什他们用的射电望远镜是赖尔设计的,非常具有独创性,长得不像个大锅底,倒像个农场。布置了一整片的天线。那个最早发现脉冲信号的贝尔啥也没拿着。很多人都为她鸣不平。她还是获得了一个称号叫做“脉冲星之母”。

大家在惊叹脉冲星高转速之余,又开始疑惑起来。到底是什么样的天体能受得了如此的疯转而不散架呢?答案只有一个,那就是当年钱德拉塞卡预言的中子星。隔了30多年,终于尘埃落定。原来宇宙里面还真有这么大密度的天体啊。中子星的密度,高的吓人。一粒芝麻那么大点儿物质,就比地球上所有船只的吨位加起来还要大。

中子星被发现了,那么黑洞存在吗?中子星这种稀奇古怪的天体被人发现了,那么黑洞会不会是下一个吗?大概在60—70年代,天文学家都说没看见这东西,物理学家们倒是信誓旦旦,黑洞这东西一定是存在的。今天恰好到了个个,天文学家们都说黑洞这东西是存在的,物理学家们倒是一个个底气不足啊。包括那位已经大名鼎鼎的霍金。

霍金(年青时代)

60年代中期,当年那个崇拜霍伊尔的小伙子霍金已经长大成人。他当时是打算报考霍伊尔的研究生啊,可惜他没排上号啊。给他安排的老师是丹尼斯·夏马,他都没听说过这个人。小伙子心情十分的低落。他后来才发现,他跟对人了,因为霍伊尔名气大,但是一点儿都不实惠。他经常在世界各地穿梭往返,在校园里露面都不多。霍金的幸运还不仅于此,因为他遇见了彭罗斯……




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