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战争结束后,赖尔负责清理以前的军事装备,并着手提高射电天文测量的精度。与光学望远镜相比,射电望远镜在精确定位信号源方面能力非常弱,这主要是因为射电波的波长要比可见光波的波长长得多。1946年,赖尔借助于当时最先进的所谓干涉技术解决了这个问题。这项技术将几台射电望远镜的信号叠加起来大大改进了测量的总体精度。
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因此,到1948年,赖尔已能够仔细巡天来找出是否存在几乎不发出可见光而只辐射大量的射电波的天体的迹象。这种天体对光学望远镜是不可见的,但能够用他的射电望远镜清晰地显示出来。赖尔的方法类似于警察在漆黑的夜晚搜寻一个逃犯。如果他们用一副光学望远镜来扫描,那么他们什么也看不见,因为逃犯不发出任何光,而且夜间很黑暗。但如果他们使用的是热成像仪,就是那种设计用来检测有体温的身体所发出的红外辐射的仪器,那么逃犯就将被清楚地显示出来。另外,如果该逃犯使用手机与同伙联系,手机会发射无线电波,警察就可以使用无线电讯号定位仪来确定他的位置。换句话说,不同的对象发出不同波长的能量,如果你想“看到”对象,那么你必须采用调谐到正确波长的适当的探测器。
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赖尔的第一次调查结果,即《第一剑桥(或1C)射电源表》,给出了50个不同的射电源。这些天体发出强烈的无线电信号,但是是不可见的。紧接着是如何解释这些对象的问题。赖尔认为它们是我们银河系内的一种新型恒星,但其他人,例如稳恒态支持者托马斯·戈尔德,则认为它们是独立的星系。戈尔德有心要超越剑桥的射电天文研究组,但赖尔的这项工作击溃了他,因此这一科学争论染有个人恩怨的痕迹。
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赖尔没有认真听取戈尔德的意见,因为戈尔德是一位理论家,而不是一位观测天文学家。1951年,在伦敦召开的一次大学学院的会议上,赖尔公开不点名地贬斥戈尔德的观点:“我觉得理论家误读了实验数据。”换句话说,理论家根本不知道他们自己在说什么。霍伊尔当时也在场,他感到赖尔的语气暗示理论家是“一些低劣可憎之辈”。
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这些射电源天体究竟是恒星还是星系这个问题在接下来的一年中得到了解决。剑桥组能够确定标记为天鹅座A的射电源的位置,其定位精度使得帕洛玛山天文台的沃尔特·巴德能够用200英寸望远镜在该区域尝试检测光信号。在巴德看来,看到的才可信:“当我检查底片时,我知道有些东西不寻常。片子上布满了星系,数量有两百多个,最亮的处在中心……我脑子一时应接不暇,以至于开车回家吃晚饭时不得不半道儿把车停下来琢磨琢磨。”
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巴德表明,赖尔的射电源与那些迄今看不见的星系恰好处于完全相同的位置。因此他得出结论,无线电波的波源是星系而不是某颗恒星。这样巴德便证明了赖尔的断言是错的,戈尔德是正确的。有了第一次自信地将一个射电源与一个星系联系起来,天文学家随后便将《1C射电源表》里的其他射电源与星系联系起来。这些主要是发射射电波而不是可见光的星系被称为射电星系。
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戈尔德一直记得在一次会议上巴德第一次带着他的天鹅座A是射电星系的消息走过来时的情形:
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在通往会议室的大厅里,人们和往常一样三三两两地聚在一起聊天。沃尔特·巴德站在那里。他叫道:“汤米!到这里来!看看我们得到了什么!”……随后赖尔推门而入。巴德喊道,“马丁!过来!看看我们发现的东西!”赖尔走过来,铁青着脸看着这些照片,一句话也不说,跌坐在附近的沙发上——垂着头,埋在两手之中——抽泣起来。
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赖尔将自己的职业声誉押在这样一个事实上:《1C射电源表》里的射电源是恒星,而他的对手,主要是霍伊尔和戈尔德,则无情地认为这些射电源是星系。这是一场已变得越来越具有敌意的战斗,所以当他不得不承认霍伊尔和戈尔德是对的时,赖尔受到了重大打击。
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带着尴尬和羞辱,赖尔决定,如果他能找到反对稳恒态而支持大爆炸模型的新证据,那么他就能对霍伊尔和戈尔德进行报复。赖尔集中全力试图测出年轻星系的分布。这种分布的意义见前述表4中的稳恒态与大爆炸模型比拼的第4项标准。从本质上讲,两个模型预言的年轻星系的分布截然不同:
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(1)大爆炸模型认为,年轻星系只能存在于早期宇宙中,因为它们随着宇宙年龄的增长才逐渐成熟起来。尽管如此,我们还是能看到年轻星系,但只有在宇宙深处,因为遥远星系的光线要过数十亿年才能到达我们这里,因此我们看到的是它们处在早期宇宙中的情形。
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(2)稳恒态模型认为,年轻星系应该分布得更均匀。在稳恒态宇宙中,年轻星系全都诞生自退行星系之间宇宙新产生的物质。因此,我们应既能看到邻近的年轻星系,也能看到遥远的年轻星系。
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最重要的是,天文学家认为——尽管非常笼统——射电星系要比普通星系年轻。因此,如果大爆炸模型是正确的,那么射电星系通常应该在离我们银河系很远的地方。反之,如果稳恒态模型是正确的,那么它们应该无论远近都有出现。因此,测量射电星系的分布将是检验哪个模型正确的一个决定性方式。
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赖尔决定进行这项关键性检验,他暗自希望结果将不利于稳恒态模型,而有利于大爆炸模型。因此在1C普查之后,他随即展开了一系列更为严格的巡天普查,并将之命名为2C、3C和4C普查。他建造了玛拉德天文台,从而使剑桥成为世界级的射电天文学研究中心。当遇到恶劣天气时,射电天文学研究不像光学天文学研究那般娇气,因为无线电波不会被云层阻隔。位于剑桥的射电望远镜因此即使在英国寒冷的冬天里也可以与世界上其他国家的天文台展开竞争。
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到1961年,赖尔已编目5000颗射电星系,并分析了它们的分布。他无法测得到每一个射电星系的精确距离,但他可以采用一种复杂的统计方法来推断它们的分布是与稳恒态模型一致还是与大爆炸模型一致。结果很明确:系的分布无远近差别。如果赖尔的结果支持这一预言,那么霍伊尔会毫不犹豫地将它看作有利于他的模型的证据。霍伊尔本该对赖尔的结果给予平等的尊重,即使它与稳恒态模型的预言相抵触,但是他却试图从观测结果是如何被收集以及如何被解释这两个方面来寻找漏洞。
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往往是距离越远,射电星系越常见,这正是大爆炸模型所预言的结果。赖尔用在悉尼的另一个射电天文学小组的数据检查了他的结论,后者一直在南半球进行类似的调查。他们一致认为,射电星系的分布支持大爆炸模型。
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10年前巴德已经证明,大多数射电源是星系,这意味着赖尔错了,戈尔德和霍伊尔是正确的。最后,赖尔居然转败为胜,真的实现了复仇。他在伦敦组织了一个新闻发布会来公布这一结果,并邀请霍伊尔参加。为了使公告的影响最大化,赖尔没有事先告知霍伊尔他将宣布什么。这使得新闻发布会变成了对霍伊尔的羞辱仪式,因为他误解了邀请并期待一个完全不同的结果。霍伊尔后来回忆说:“当然,如果“结果”是不利的,我就很难这么气定神闲地坐着。当然,这肯定表示赖尔要宣布的结果与稳恒态理论是一致的……我坐在那里,几乎没怎么听,而是变得越来越确信,简直不可思议,我真的被下套了。”
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赖尔的观测结果明确支持大爆炸模型,该模型描述了一个具有有限的历史和创生时刻的宇宙。发布会后的几个小时里,晚报的报贩已开始吆喝“圣经是正确的!”霍伊尔想躲起来分析赖尔的数据,希望能找到其中严重的缺陷,但无论是公众还是新闻界,都让他和他的家人难有片刻安宁:“接下来的一周里,我的孩子们在学校遭到戏弄。电话响个不停。我懒得去接,但我妻子总担心孩子会发生什么事情,总是接听,结果被骚扰得不胜其烦。”
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伽莫夫得知赖尔的测量结果后非常高兴,并用一段顺口溜来纪念有利于大爆炸的这一突破(见图95)。这段顺口溜生动描绘了赖尔和霍伊尔之间的紧张关系。
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稳恒态团队的生死攸关的预言是,宇宙将被证明是处处一样的,年轻星系的分布无远近差别。如果赖尔的结果支持这一预言,那么霍伊尔会毫不犹豫地将它看作有利于他的模型的证据。霍伊尔本该对赖尔的结果给予平等的尊重,即使它与稳恒态模型的预言相抵触,但是他却试图从观测结果是如何被收集以及如何被解释这两个方面来寻找漏洞。
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稳恒态已过期
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“你摸爬滚打的这些年,”
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赖尔对霍伊尔说道,
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“全是瞎耽误功夫,相信我。
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稳恒态,
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