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“每天早晚新物质都在诞生。
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这幅图像是不变的!”
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“别胡扯了,霍伊尔!
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我的目标就是挫败你”
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(有趣的开始)。
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“而且一会儿,”
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赖尔继续道,
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“我就会让你恢复理智!”
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图(文)95乔治·伽莫夫写的这首打油诗最早出现在他的《汤普金斯先生神游仙境》一书中。此书描述了马丁·赖尔对射电星系分布的研究和霍伊尔的反应。
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霍伊尔指出,赖尔的测量从2C到3C,以及从3C到4C的调查存在显著变化,旁敲侧击地暗示说如果进行第5次调查,就可能会给出与稳恒态模型一致的不同结果。戈尔德支持霍伊尔,称这种不断变化的结果为“赖尔效应”。戈尔德还认为射电天文学是一门新兴学科,可能还不能被信任,并说:“我不认为这种观察结果可作为判决性的证据。”
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赖尔承认,过去的普查结果存在错误,但他坚持认为4C调查是可靠的,并重申这一结果已得到澳大利亚天文学家的独立证实。有一次,当赫尔曼·邦迪继续站在稳恒态的立场上对4C表进行猛攻时,赖尔终于忍不住拍案而起。据马丁·哈维特的描述,赖尔“勃然大怒,导致在公众场合下出现科学家之间最恶劣的争吵,实为我作为一个专业天体物理学家在30多年里所仅见”。
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虽然霍伊尔、戈尔德和邦迪拒绝接受赖尔有关射电星系分布的结果,但越来越多的宇宙学家可以看出,大爆炸模型越来越处于优势地位,而稳恒态模型则变得越来越不稳定。更糟糕的是,赖尔的射电星系的测量结果还导致了对稳恒态模型的另一个重大打击。
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1963年,荷兰裔美籍天文学家马尔滕·施密特对赖尔的3C射电源表中的第273号射电源(通常称为3C 273)进行研究。当时大部分射电源已被认为是遥远的星系,但是3C 273的射电信号是如此强烈,以至于该天体被认为是我们银河系内的一种新型的奇特近距恒星。不仅如此,3C 273还可以被光学望远镜看到,其像是一个点光源而不是模糊一片,这增强了人们认为它是一颗恒星而非星系的观点。施密特试图着手测量3C 273发射的光的波长,以便确定其物质组成。但从一开始就令他困惑的是,测得的波长似乎与任何已知原子所发光的波长均不相关。
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突然,他意识到是什么导致了他的困惑。他正检测的波长与氢相关,只是它们的红移大到从未有过的程度。这让人感到惊讶不已,因为3C 273被认为是一颗近域恒星,而近域恒星的退行速度通常小于50千米/秒,远远低于施密特观察到的红移所给出的速度。事实上,所测红移意味着3C 273以48000千米/秒——大约16%的光速——后退。根据哈勃定律,这意味着3C 273是有史以来发现的最遥远的天体,距离银河系超过10亿光年。3C 273不是一颗合理亮度的近域恒星,而是一个极其明亮的遥远星系,其亮度比迄今已知最亮的星系还要亮上几百倍。然而,其亮度主要是无线电波而不是可见光。
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3C 273被称为准恒星射电源天体(或类星体),因为它是一个距离极其遥远的射电星系,而其亮度则让它看起来像一颗近域恒星。不久之后,又有一些射电源被确定为分外夺目的和遥远的类星体星系。毫不奇怪,伽莫夫为庆祝类星体的发现又创作了一首打油诗,这次强调的是天文学家不知道这些遥远的类星体星系的能源是什么:
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一闪一闪,准恒星,
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远道而来的最大难题。
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它与其他恒星是如此不同,
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其亮度超过十亿个太阳。
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一闪一闪,准恒星,
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我想知道你是什么!
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类星体的另一个神秘性质——一个与大爆炸与稳恒态争论高度相关的性质——是它们的分布。每一个类星体似乎位于宇宙的极深处。大爆炸理论的支持者对这一点意味着什么毫无疑问。他们认为,如果类星体只能在遥远的距离外被感知到,那是因为它们的光要经过数十亿年的时间才能到达我们这里,所以我们看到的是它们几十亿年以前的样子——这意味着类星体仅存在于宇宙的早期阶段。也许早期宇宙的更热、更致密的条件有利于创生极为耀目的类星体。根据大爆炸模型,很可能早期宇宙中在我们附近就曾出现过类星体,但随着时间流逝,它们演化成了普通星系,这就是为什么我们今天看不到任何近域类星体的原因。
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然而,类星体的分布对于霍伊尔、戈尔德和邦迪就很成问题,因为稳恒态模型声称,宇宙在任何时候和任何地方都是相同的。如果在过去、在远处存在类星体,那么它们也应该存在在现今和这里,但事实似乎并非如此。稳恒态理论家们试图通过表明类星体是罕见天体,我们在附近没找到它们只不过是我们运气不好的缘故来挽回面子。此外,还没有人可以解释类星体的本质或它们背后的非凡的动力源,所以霍伊尔、戈尔德和邦迪认为,他们的稳恒态模型不可能被这种知之甚少的现象所推翻。
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这些借口很勉强。稳恒态模型开始失势,越来越多的宇宙学家倾向于归属大爆炸阵营。倒戈者之一丹尼斯·席艾玛称对类星体的观测是“迄今获得的击败稳恒态宇宙模型的最决定性的证据”。他的立场的转变似乎经历了一个痛苦的过程:“对我来说,丢弃稳恒态理论有着很沉痛的原因。稳恒态理论具有力道和美感,而出于一些无法解释的原因,宇宙的建筑师似乎忽略了这些特质。其实宇宙是一项拙劣的工作,但我想我们必须做到最好。”
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射电天文学为观察宇宙开辟了新的窗口,探索的是全新的对象。它为大爆炸与稳恒态模型之间的争论提供了关键证据。遗憾的是,射电天文学之父卡尔·央斯基在生前几乎没有因无意中发明了射电望远镜和对天空做出的第一次射电观测而得到应有的评价。1950年,他在刚到44岁的盛年去世。而正是在他去世后的这10年里,射电天文学确立了作为天文学中一个真正重要分支的地位。
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