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1700927436 他的悲伤无疑很快被铺天盖地而来的喝彩声冲淡了。美国宇航局的天文学家罗伯特·杰斯特罗认为,彭齐亚斯和威尔逊“做出了500年来现代天文学的最伟大的发现”。哈佛大学的物理学家爱德华·珀塞尔则在赞美对CMB辐射的检测上准备走得更远:“这可以说是史无前例的最重要的事情。”
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1700927438 然而,这一切都是侥幸的结果。彭齐亚斯和威尔逊的这一发现纯属意外。他们的主要目标一直是开展标准的射电天文学普查,但他们最大的分心竟然是他们最大的发现。30年前,卡尔·央斯基曾在贝尔实验室做出了一个幸运的发现,并因此创立了射电天文学;现在还是在同一门学科,还是同一个研究机构,偶然性再度来袭,只是这次的发现更加辉煌。
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1700927440 CMB辐射只是在等待被那些偶然将足够灵敏的射电天线对准宇宙的人来发现。碰巧这两人就是彭齐亚斯和威尔逊。然而,他们这一发现的偶然性质并非羞于启齿,因为这样的突破不仅需要运气,还需要有相当的经验、知识、洞察力和坚忍不拔的毅力。有确凿的证据表明,法国人埃米尔·拉鲁在1955年,乌克兰人季格兰·什毛诺夫于1957年都曾在进行射电天文学巡查期间独立检测到CMB辐射,但他们都把它当作仪器的瑕疵引起的白噪声给忽略掉了。他们缺乏彭齐亚斯和威尔逊发现CMB辐射时所具有的决心、毅力和严谨性。
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1700927442 甚至在彭齐亚斯和威尔逊的论文发表之前,他们的这一突破的消息就已在宇宙学界迅速传开了。1965年5月21日,《纽约时报》以头版向公众报道了这个故事,它采用的通栏标题是:“信号暗示’大爆炸’宇宙”。读者对这一发现狂热到痴迷的程度,因为这是宇宙的意义,而且还具有一定朴实的魅力。彭齐亚斯是这样描述的:
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1700927444 当你今晚走到户外,并摘下帽子,你的头皮就能感受到大爆炸带来的一丝温暖。如果你有一个品质良好的调频收音机,而且你站在两个微波中继站之间,你就会听到“嘶-嘶-嘶”的声音。你可能听到过这样的哗哗声。它像是一种抚慰。有时它很像海浪的拍击声,你听到的声音,大约有千分之五是来自数十亿年前传来的噪声。
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1700927446 《纽约时报》的文章只是对宇宙创生的大爆炸模型的一种非正式的认可。爱因斯坦、弗里德曼和哈勃——几位对大爆炸模型做出卓越贡献的人——都没能活着看到它的平反。唯一活着见证历史上最伟大的宇宙学争论的结论的宇宙学之父是乔治·勒迈特,他曾率先给出了大爆炸的理论基础。当他听说已检测到CMB辐射的消息时,他因心脏病发作刚在鲁汶大学校医院被抢救过来。仅仅一年后,他便去世了,享年71岁,他一辈子都是一位忠实的牧师和献身宇宙学的宇宙学家。
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1700927448 当伽莫夫、阿尔弗和赫尔曼得知CMB辐射的发现时,他们的喜悦掺杂了些苦涩。他们在迪克和皮布尔斯之前就曾预言了大爆炸的这种回声,但他们的这种开拓性贡献几乎没有得到学术界的认可。发表在《天体物理学期刊》上宣告这一突破的两篇原始论文没有提及他们的贡献;随后,迪克在《科学美国人》杂志上发表的综述性文章也没有提到他们的名字。事实上,几乎所有的学术文章和科普文章在谈及彭齐亚斯和威尔逊的发现时都没有提及伽莫夫、阿尔弗和赫尔曼。
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1700927450 相反,迪克和皮布尔斯则是提出存在CMB辐射预言的理论家。迪克和皮布尔斯毫无疑问是杰出的宇宙学家,但他们仅仅是重走了一遍1948年就已开辟的路径,问题在于宇宙学已由新一代物理学家所把持,他们对伽莫夫、阿尔弗和赫尔曼的工作根本不熟悉。
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1700927452 伽莫夫试图利用一切机会确立他的团队在预言大爆炸回声方面的优先权。例如,在得克萨斯州举行的讨论CMB辐射的天体物理学会议上,当伽莫夫被问到最近发现的辐射是否确实是他、阿尔弗和赫尔曼曾预言的现象时,伽莫夫站在讲台上回答道:“好吧,让我打个比方。我在这附近掉了一枚硬币,现在在我掉硬币的地方找着了一枚硬币,我知道所有的硬币看起来都一样,但我认为这枚硬币就是我掉的那枚硬币。”
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1700927454 当彭齐亚斯最终得知CMB辐射的最初预言可以追溯到1948年时,他给伽莫夫写了一张和解的便条,要求伽莫夫提供更多的信息。伽莫夫给出了自己早期在相关研究方面的详细描述:“因此你看,世界并不是始于万能的迪克。”
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1700927456 拉尔夫·阿尔弗感到更加愤慨,因为他一直是预言CMB辐射这一研究项目的主要负责人,但他得到的认可甚至还不如伽莫夫。在从事预言CMB辐射的研究时他还是个年轻人,因此风头经常被伽莫夫盖过。更糟糕的是,在阿尔弗、贝特和伽莫夫联名撰写的关于核合成的论文署名(α-β-γ)上,他的排序地位甚至更靠后。
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1700927458 当后来有记者问阿尔弗他是否对于彭齐亚斯和威尔逊不承认他的贡献感到愤慨时,他说出了他的内心感受:“我受到伤害了吗?是的!他们考虑过我的感受吗?他们甚至从来没有邀请过我们去看看该死的射电望远镜,我能不失望吗?发火当然很愚蠢,但我确实很恼火。”
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1700927460 在描述他们工作的《大爆炸的成因》一书中,阿尔弗和赫尔曼给出了更为得体的反应:
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1700927462 一个人从事科学出于两个原因:第一次认识到一个事物或首次测量了某个量所带来的快感,以及这么做了之后至少被人知道,如果得不到同行认可的话。但有些同事认为,科学的进步才是最重要的,至于是谁做出的这一贡献则无关紧要。然而,我们不能不注意到,同样是这些同事,他们对他们的工作得到认可感到高兴,并在尊敬的科学界评选成果时欣然接受这样一种认可。
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1700927464 同时,为表彰彭齐亚斯和威尔逊的工作,在他们做出这一发现的10年后的1978年,他们荣获了诺贝尔物理学奖。在这期间,天文学家们细化了他们对CMB辐射的测量,仔细检查了这种辐射特性与大爆炸模型所预言的那些性质的符合程度。结果表明,CMB辐射和大爆炸模型显然都货真价实。
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1700927466 彭齐亚斯利用颁奖仪式的机会向他父母表示了由衷的感谢。他们将他从纳粹德国的魔爪下解救出来并带他到了纽约:
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1700927468 我想,如果我可以这么说的话,要一件犹太人做的燕尾服,就是服装市场做的那种。我母亲就曾在那里工作,整整一代犹太移民通过在那里工作把他们的下一代送进了大学。我不想在普林斯顿或纽约的时装店里买燕尾服,在那里买的话,卖给你的那个人可能会让你因为穿着它感到羞愧。我想这件燕尾服就是我而不是某种服装。
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1700927470 他还利用做诺贝尔颁奖报告的机会以正视听,明确承认并称赞了伽莫夫、阿尔弗和赫尔曼的贡献。彭齐亚斯对大爆炸模型的发展和证明的过程做了历史性回顾。这种回顾主要是基于几个星期前与阿尔弗进行的长时间讨论。阿尔弗似乎终于找到了一种能与物理学界和平交流的方式。
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1700927472 然而仅仅一个月后,阿尔弗便罹患了严重的心脏病。也许他为了争得学术成果得到承认已不堪重负,也许没能分享诺贝尔奖所带来的失望过于强烈。阿尔弗的健康在逐渐恢复,但他已不得不继续与疾病的困扰做长期斗争。
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1700927474 宇宙涟漪的必然性
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1700927476 诺贝尔奖颁给彭齐亚斯和威尔逊标志着大爆炸模型已成为科学主流的一部分。没过多久,这个宇宙创生模型甚至得到了史密森国家航空航天博物馆的认可。要举办一个表现大爆炸模型的发展背后所奠定的理论和观测成果的展览可不是一件容易的事情,但展览策划者提出了一些富有想象力的决定。史密森选择展示君度酒瓶,就是伽莫夫和阿尔弗为庆祝他们在核合成方面的突破所用的那个酒瓶(如图83所示)。理想情况下,博物馆还可以安装贝尔实验室的6米见方的射电望远镜用于检测CMB辐射,但这是不切实际的。取而代之的是,它展示了彭齐亚斯和威尔逊为降低噪声而曾经用过的鸽子笼(如图97所示)。
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1700927481 图97 用于捕捉做窝于贝尔实验室的射电望远镜的鸽子的鸽子笼。这个鸽子笼是当年彭齐亚斯和威尔逊试图解释神秘的噪声来源时所做出的努力的一部分,现成为史密森国家航空航天博物馆的展品之一。
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1700927483 CMB辐射的检测给了宇宙学家一个新的信心。CMB辐射不仅存在,而且是以预期的波长形式存在。这除了意味着大爆炸模型是基本正确的之外,还意味着宇宙学家已经了解了宇宙在大爆炸之初其温度和密度如何演化的一些细节。
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