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1700926688 图83 罗伯特·赫尔曼(左)和拉尔夫·阿尔弗(右)用伽莫夫和贴着“yIem”的酒瓶制造了他们自己的蒙太奇,来庆祝αβγ论文的发表。阿尔弗偷偷地做了一组幻灯片,当他1949年在洛斯阿拉莫斯国家实验室做报告时,这个画面突然出现在屏幕上,这让作为听众的伽莫夫十分惊喜。画面上伽莫夫像一个跟着原始粒子汤一起从瓶子里逃出来的精灵。
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1700926690 为了解决他们的问题,阿尔弗、赫尔曼和伽莫夫不得不忍受着形象上的侮辱。他们常常被描绘成两个年轻的暴发户跟在一个小丑后面亦步亦趋。伽莫夫一向以他的打油诗和他时不时对物理学的另类应用而著称。有一次,他认为上帝住在离地球9.5光年远的地方。这个典故源自这样一个事实:1904年,日俄战争爆发后,俄罗斯各地的教会曾提出请求祈祷日本遭到破坏,但直到1923年日本才遭受关东大地震的破坏。想必祈祷者的祈祷和上帝的愤怒都受到光速的限制,这个延迟的时间表明了主的住所的距离。伽莫夫还因《仙境里的汤普金斯先生》一书而著称。在这本书里,他描述了一个光速仅为几千米每小时的世界,因此骑自行车的人看到了很多相对论的奇异效应,如时间膨胀和长度收缩。不幸的是,一些竞争对手认为这一做法是在推广幼稚和庸俗。阿尔弗总结了他们的困境:“因为他用科普的语言来写物理学和宇宙学,因为他在演讲中注入了大量的幽默,因此有太多的同行科学家经常不拿他当回事儿。他的不被重视也让作为他的同事的我们两个被忽略,特别是因为我们从事的是这样一种猜测性的宇宙学领域的工作。”
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1700926692 鉴于对他们工作的那种压倒性的冷漠,3个人在1953年发表了对他们的工作的最后总结和新的计算方法后,不情愿地结束了他们的研究计划。伽莫夫转向其他研究领域,包括与DNA有关的化学研究。阿尔弗离开了学术界,成为通用电气的一名研究员,赫尔曼加入了通用汽车研究实验室。
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1700926694 伽莫夫、阿尔弗和赫尔曼的离去使得大爆炸宇宙学陷入一种困难境地。几年后,大爆炸模型面临着两个尴尬的问题。首先,基于星系的红移,大爆炸宇宙的年龄小于它所包含的恒星的年龄,这显然是荒谬的;其次,大爆炸生成原子的尝试在氦这个地方遇到阻碍,这让人十分尴尬,因为这意味着宇宙中不应含有氧、碳、氮或其他重元素。尽管前景黯淡,但大爆炸还没到山穷水尽的地步。如果有人能发现阿尔弗和赫尔曼所预言的宇宙微波背景辐射,这个模型是可以挽救和可信的。不幸的是,没有人愿意受累去寻找它。
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1700926696 同时,那些支持永恒宇宙想法的人的状况看起来要积极得多。他们正准备用修改了的模型进行反击。英国的一个宇宙学家小组正在发展一种不仅能给出永恒的宇宙,而且还能够解释哈勃的红移观测结果的理论。这种新的永恒宇宙模型将成为创生的大爆炸模型的最大竞争对手。
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1700926698 万变不离其宗
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1700926700 弗雷德·霍伊尔于1915年6月24日生于宾利。他是约克郡人,一位宇宙学家,一个性格叛逆者,也是一个富于创造性的天才。未来将证明,他是大爆炸模型遇到的最强劲和最具攻击性的批评家,并在我们对宇宙的理解方面做出巨大的贡献。
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1700926702 霍伊尔在早年就显示出过人的观察和演绎天赋。当他还只有4岁时,便独自想出一个告知时间的详细分析过程。霍伊尔注意到,当他的父母向对方询问时间时,对方会先看一下外祖父的钟。于是霍伊尔便开始一遍一遍地问时间,看看到底会发生什么事情。一天晚上,他在被送到床上去睡觉时被告知现在已经是“7点过20分”了,于是他在入睡前解开了这个谜:
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1700926704 我突然想到了一个主意。可能这就是“时间”,而不是一个我不知道的神秘数字——所谓“7点过20分”,真的是2个单独的数字20和7吗?……钟上有两个指针。也许一个数字属于一个指针,另一个数字属于另一个指针。第二天我又反复琢磨了“什么是时间”这个问题,好像确实是这样。因为钟面上的数字是大而清晰的,现在很容易看到有2套。一个指针对应着一套数字,另一个指针对应着另一套数字。我又有了新发现,懂得了什么是“过”和“到”,但实际上,这个问题解决了,我可以转向其他令人费解的事情上去了,像是什么让风吹拂起来。
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1700926706 霍伊尔喜欢独自了解世界,因此他经常逃学,几个星期里总要旷一次课。他在自传中回忆道,那时候老师试图教他罗马数字,而当时阿拉伯数字已经非常好懂而且无处不在,所以上这种课显得毫无意义:“这让我完全不能忍受,这种对智力的羞辱最终迫使我没上完那堂课。”在另一次课上,霍伊尔带着鲜花走进教室,以此证明它有比老师前一天讲述的更多的花瓣。老师对他的这种张狂报以掌掴。因此毫不奇怪,霍伊尔又走了出来,而且再也没有回去。
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1700926711 图84 (左上)母亲抱着还是婴儿的霍伊尔。他父亲即使在第一次世界大战的战壕里,也一直带着这张照片。右上照片背后的注记显示,这是蹒跚学步时的霍伊尔与他的玩具熊,霍伊尔后来把自己描述为“显然信服一种错误的观念,认为世界要比我后来发现它的样子更美好。”左下照片中的霍伊尔大约10岁的年龄,这正是他逃学的高峰期。最后这张照片显示他已是剑桥大学的年轻大学生。
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1700926713 年轻的霍伊尔似乎花在本地电影院里的时间要比在教室里的时间多得多。他通过研究无声电影的字幕来弥补课堂上没学到的东西:“我的阅读是在瞅空钻进电影院看电影中学会的……电影院实在是卓越的教育机构……每场只要1个铜板,比上课合算多了。”
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1700926715 当他稍大几岁后,霍伊尔表现出对天文学的兴趣。他的父亲,一个没有受过教育的布料商人,常常陪他去邻镇看望一个有望远镜的朋友。他们在那里待到晚上来研究星星,第二天一大清早赶回家。霍伊尔早年对天文的迷恋在12岁时读了亚瑟·爱丁顿的《恒星和原子》一书而得到强化。
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1700926717 最终,霍伊尔被说服接受英国教育。他入读彬格莱文法学校,然后走上了传统的学术道路。1933年,他获得奖学金进入剑桥大学伊曼纽尔学院深造,在那里学习数学。他表现出色,赢得了梅休奖,这个奖颁给在应用数学方面最优秀的学生。毕业后,他取得了攻读剑桥博士学位的资格,跟随如鲁道夫·皮尔斯、保罗·狄拉克、马克斯·玻恩和他心目中的英雄亚瑟·爱丁顿一起工作。1939年获得博士学位后,他被推选为圣约翰学院的研究员,由此他的研究开始关注恒星的演化。
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1700926719 但霍伊尔的学术进展突然被打断了:“战争改变了一切。它破坏了我相对富足的生活,也吞噬了我创造力最强盛的时期,当时我刚刚找到研究工作的立足点。”最初他被派往奇切斯特附近的海军雷达组工作,1942年,他被提拔为位于萨里郡的威特利海军信号基地的部门领导,在那里他继续从事雷达研究。也正是在这里,他遇到了托马斯·戈尔德和赫尔曼·邦迪,这两位与他一样对天文学很感兴趣。在未来的岁月里,霍伊尔、邦迪和戈尔德的合作将变得像他们的强大的美国对手伽莫夫、阿尔弗和赫尔曼小组一样的著名。
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1700926721 邦迪和戈尔德,都在维也纳长大,然后又一起到了剑桥学习,两人同住在靠近英国海军部研究实验室的一所房子里。霍伊尔往往一个星期会花好几个晚上与他们待在一起,因为他自己的家在80千米外,他不喜欢把时间抛洒在上下班的路上。在白天深入研究如何建造更好的雷达系统结束后,三个男人经常在家里通过对战前就感兴趣的主题举行小型研讨会来放松自己。
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1700926723 特别是,他们对哈勃的膨胀宇宙的观察结果及其影响变得非常着迷。每当他们要解决一个宇宙学问题时,每个人都能发挥各自特有的专长。邦迪是数学天才,提供讨论的逻辑基础,并将问题提升为公式。戈尔德更擅长揭示问题背后的科学意义,因此通常为邦迪的方程提供物理解释。霍伊尔学问最大,专门负责引导思路。据戈尔德所言:
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1700926725 弗雷德·霍伊尔一直催促我们——哈勃膨胀意味着什么?我们总是面临着霍伊尔提出的挑战。霍伊尔让邦迪盘腿坐在地板上,然后坐在他身后的一把扶手椅上,每隔5分钟就踢他一下,让他写快点,就像你策马扬鞭。他会坐在那儿说,“来吧,做这个,做那个”,邦迪以飞快的速度计算着,虽然他并不清楚所计算的东西——偶尔他会问霍伊尔,“现在我该是乘上还是除以1046?”
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1700926727 战争结束后,霍伊尔、邦迪和戈尔德分别在天文学、数学和工程领域忙着各自的事业,但他们都住在剑桥,因此在业余得以继续他们的宇宙学头脑风暴。霍伊尔和戈尔德会定期在邦迪的家里聚会讨论两个竞争性宇宙学理论——大爆炸模型和永恒的静态模型——的正反方观点。他们的讨论对大爆炸模型存在很大程度的偏见,这部分是因为这个模型给出的宇宙年龄比其中的恒星还年轻,部分是因为没有人知道大爆炸之前是什么。同时,他们三个也都承认,哈勃的观测结果意味着一个不断膨胀的宇宙。
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1700926732 图85 弗雷德·霍伊尔对物理学和天文学的许多领域都做出过贡献,但他最有名的是他的稳恒态宇宙模型。
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1700926734 接着,到了1946年,剑桥三人组突然取得了突破。他们捣鼓出一个全新的宇宙模型。他们的模型之所以不凡,是因为它似乎达成一种不可能的妥协:它描述了一个正在膨胀的宇宙,但它依然是真正永恒的,基本上不变。在此之前,宇宙膨胀一直是大爆炸创世时刻的代名词,但此刻新的模型表明,哈勃红移和退行的星系也可以成为业已存在的传统宇宙观的同盟军。
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