宇宙大爆炸学说的“戏剧人生”

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此前2019年诺贝尔物理学奖的名单公布，获奖者中有一个名叫詹姆斯·皮布尔斯的宇宙学家，在他的获奖理由中有一段话，“他从上世纪60年代中期起发展起来的理论框架，成为了我们当前理解宇宙的基础。”他通过对数十亿个星系和星系团的宇宙进行研究，提出严谨的数学模型和物理理论，描述和解释大爆炸之后的宇宙演化，而这些理论模型恰好的与实验观测相符，而他也将因为对理解宇宙的演化做出贡献获得其中的一半奖金。

“上世纪60年代中期发展起来的理论框架”指的是1964年詹姆斯·皮布尔斯与罗伯特·迪克等人合作预测宇宙微波背景的存在，不久之后宇宙微波背景辐射被真的探测到，成为支持宇宙大爆炸理论最强有力的证据，此外还为大爆炸合成、暗物质和暗能量做出重大贡献。至于宇宙大爆炸是什么？宇宙微波背景是什么？

提及宇宙大爆炸，就不得不提“大爆炸宇宙学”，后者作为现代宇宙学中最有影响力的一种学说，主要认为宇宙最初是一个体积极小、密度极大、温度极高的火球，随着时间的推移开始从热到冷的演化，在这段时间内宇宙体系在不断向外膨胀，从而密度不断减小，温度也不断降低，就像一次规模巨大的爆炸一样。这个理论的创始人之一就是乔治·伽莫夫。

1948年4月1日，在这个充满愚人节气息的日子中，伽莫夫团队在《物理评论》杂志上发表了一篇充满愚人特色的论文，伽莫夫在作者列表中添加对论文没有贡献的人——汉斯·贝特（1967年诺贝尔物理学奖得主），之所以要添加是因为拉尔夫·阿尔菲、汉斯·贝特和乔治·伽莫夫，正好可以组成αβγ，伽莫夫也向罗伯特·赫尔曼提出建议，让他起一个德尔塔笔名，于是论文的作者就可以凑成αβγδ，但遭到了赫尔曼的拒绝。

尽管这篇论文带有搞笑的αβγ色彩，但却首次提出“宇宙大爆炸理论”，严格来说应该称为“宇宙热大爆炸”理论，因为其首次提出宇宙起源于一个炽热状态。之后伽莫夫单独在《自然》杂志上发表一篇宇宙大爆炸理论的论文，阿尔菲和赫尔曼发现错误后，又在《自然》杂志上合作发表一篇纠错论文，两人顺便还首次预言了宇宙微波背景的存在。

至于什么是宇宙微波背景，简单而言就是宇宙大爆炸留下的——光，这些在宇宙诞生后38万年发出的光，现在已经变成微波波段的光。尽管阿尔菲和赫尔曼首次预言宇宙微波背景，但是并没有得到关注。于是在经历1948年的宇宙学研究高潮后，宇宙大爆炸理论很快陷入15年的沉寂中。直到1964年，詹姆斯·皮布尔斯与罗伯特·迪克合作写了一篇论文，再次预言宇宙微波背景的存在，之后迪克不甘现状，最早发明探测宇宙微波背景的仪器。

1965年在《天体物理学期刊》上发表的两篇划时代论文，阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊抢先报告发现的无处不在的微波噪音；迪克将彭齐亚斯和威尔逊的发现与宇宙微波背景联系在一起，，成为验证宇宙大爆炸理论的有力证据。一时之间沉寂15年之久的宇宙大爆炸理论顺利登上神坛，同时使依靠描述和猜测的宇宙学，变得可预测和可验证。

但是戏剧性的是，彭齐亚斯和威尔逊由于发现宇宙微波背景，获得1978年的诺贝尔物理学奖，至于热大爆炸宇宙之父——伽莫夫，最早预言宇宙微波背景的人——阿尔菲和赫尔曼，最早发明探测宇宙微波背景仪器的人——迪克，都没有获得诺贝尔奖，反倒是2019年的诺贝尔物理学奖，颁发给还在世的詹姆斯·皮布尔斯。

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原文地址：今日头条