今天科學家能夠從宇宙大爆炸遺留下的宇宙微波背景輻射中取得線索,這個輻射形成於大爆炸發生後的38萬年,其中隱藏著與宇宙誕生有關的諸多資訊。首次捕捉到宇宙大爆炸後原始引力波信號,這項研究不僅讓我們發現了宇宙誕生的種種資訊,也印證了宇宙是“多元”的理論。如果這項發現推出多元宇宙是存在的,那麼我們就有可能進一步發現多元宇宙更多的資訊,比如它們之間可能會發生碰撞,宇宙微波背景輻射中就會留下碰撞產生的跡象,這也說明宇宙微波背景輻射對於極早期宇宙的研究而言是多麼地重要。
原始引力波信號被捕捉到說明,我們的宇宙在剛剛開始後就出現了時空漣漪,暴漲期給了宇宙加速膨脹的速度。來自斯坦福大學的理論物理學家安德列·林德認為,如果暴漲期存在,那麼可能意味著多元宇宙是存在,在我們的宇宙之外還存在其他宇宙。事實上,多元宇宙可以從概率上解釋我們的宇宙為什
麼如此特別,如果暴漲延遲一些,那麼我們的宇宙就不是現在這個樣子了,可能完全不存在星系,宇宙中是空無一物,許多能導致星系、生命出現的暴漲參數顯得如 此“巧合”,只要稍微改動就不會得到我們現在的宇宙狀態。因此,科學家認為我們的宇宙擁有一個符合生命誕生的“參數”。
科學界已發現宇宙的奧秘,只不過是滄海一粟!已知的發現,往往帶來更多的疑問,也發現奧秘的後面,尚有無窮的奧秘,空間之外,更有無窮的空間,時間之外,還有多元的時間,粒子之下,仍有更微的次粒子,光速之上,還有更快的速度,多元宇宙之外,更有無窮的多元複度宇宙!……以往的很多宇宙物理理論,在地球上是金科玉律,可是不能適用於外太空深處,也不能解釋複度多元宇宙的情形。科學界多年來紛紛努力去尋找可以解釋宇宙變幻無常的理論,同時也有人感到這些新理論都不夠完善完美。
天文學家與太空物理學界,辛勤的用電子顯微鏡,無線電天文望遠鏡,紅內線天文觀測學等等多種儀器觀測宇宙深處,運用高級的數學,計算及推理,再根據這許多資料,推論出宇宙源起論,其中最受大多數科學界認許的一個理論,就是“砰然大爆炸”(Big Bang)理論。“大爆炸學說”認爲宇宙是從一點極高密度的空無突然爆炸擴散而成的大爆炸的時間推算爲大約在距今一百億年至二百億年前,於今擴散仍在進行之中。“大爆炸學說”認爲我們的宇宙是“同質均勻的”及“物理上均等的劃一的”。無論旅行到達宇宙內任何一點,它的狀況都與我們所居地球的周圍相似相同,宇宙中的構成,無論在任何點或角度,從物理角度上看都是均等的,而地球在宇宙中又好比是一顆沙粒…。
隨著航太技術的發展,人們對於宇宙的認識也越來越深入。宇宙的真實年齡遠比科學家之前預測的要大,達到138億年。 顯示宇宙誕生的時間比之前推測的要早得多,而此次修正後,宇宙的實際年齡變成138.2億年。宇宙是在 137億年前一次猛烈爆炸後形成,隨著宇宙不斷膨脹,溫度也逐步下降。宇宙誕生初期,壓力、密度皆極大,高能量光子充斥整個空間,與電子和質子不斷作用,這時期的宇宙是不透明的。
誕生後約四十萬年,宇宙平均溫度下降至約攝氏三千度,電子跟原子核首度結合成為電中性的氫之後,自由的帶電粒子數目銳減,由宇宙各處發射的光子從此可無拘無束地在遼闊的宇宙空間中奔馳,成為宇宙第一道光。到今天,這宇宙第一道光依然存在,但波長因宇宙百億年來的膨脹而增長了約一千倍,成為宇宙的微波背景輻射。測量這些溫度可以推算宇宙、銀河系以及星體形成的時間。
1934 年,Tolman發現在宇宙中輻射溫度的演化裡溫度會隨著時間演化而改變;而光子的頻率隨時間演化(即宇宙學紅移)也會有所不同。但是當兩者一起考慮時,也就是討論光譜時(是頻率與溫度的函數)兩者的變化會抵銷掉,也就是黑體輻射的形式會保留下來。
1948 年,美國物理學家伽莫夫(Gamow)、阿爾菲(Alpher)和赫爾曼(Hermann)估算出,如果宇宙最初的溫度約為十億度,則會殘留有約 5~10K的黑體輻射。然而這個工作並沒有引起重視。
1964 年,蘇聯的澤爾多維奇(Zel'dovich)、英國的霍伊爾(Hoyle)、泰勒(Tayler)、美國的皮伯斯(Peebles)等人的研究預言,宇 宙應當殘留有溫度為幾K的背景輻射,並且在厘米波段上應該是可以觀測到的,從而重新引起了學術界對背景輻射的重視。美國的狄克(Dicke)、勞爾(Roll)、威爾金森(Wilkinson)等人也開始著手製造一種低噪聲的天線來探測這種輻射,然而另外兩個美國人無意中先於他們發現了背景輻射。
1964 年,美國貝爾實驗室的工程師彭齊亞斯(Penzias)和威爾遜(Wilson)架設了一台喇叭形狀的天線,用以接受「回聲」衛星的信號。為了檢測這台天線的噪音性能,他們將天線對準天空方向進行測量。他們發現,在波長為 7.35 cm的地方一直有一個各向同性的訊號存在,這個信號既沒有周日的變化,也沒有季節的變化,因而可以判定與地球的公轉和自轉無關。起初他們懷疑這個信號來源於天線系統本身。
1965 年初,他們對天線進行了徹底檢查,清除了天線上的鴿子窩和鳥糞,然而噪聲仍然存在。於是他們在《天體物理學報》上以《在 4080兆赫上額外天線溫度的測量》為題發表論文正式宣布了這個發現。不久狄克、皮伯斯、勞爾和威爾金森在同一雜誌上以《宇宙黑體輻射》為標題發表了一篇論文,對這個發現給出了正確的解釋,即:這個額外的輻射就是宇宙微波背景輻射。彭齊亞斯和威爾遜也因發現了宇宙微波背景輻射而獲得 1978 年的諾貝爾物理學獎。
1989 年美國航空太空總署(NASA)發射「宇宙背景探索者」,開展了對 CMB 精確及全面的研究。在 COBE 的偵察下,CMB 中的細微起伏逐漸顯現出來。CMB 中的起伏雖然輕微,但卻蘊含有關宇宙結構的第一手資料,是了解宇宙早期狀況、驗證及發展宇宙大爆炸理論的重要線索。COBE 的成功不單令 CMB 研究躍居成新世紀天文學上的重要課題,同時亦為統籌 COBE 計劃中的美國太空總署天文物理學家馬瑟爾(John Mather)及專責量度 CMB 中細微溫度起伏的加州大學柏克萊分校的物理學教授史慕特(George Smoot)帶來 2006 年的諾貝爾物理學獎。
藉由 COBE 的探測,天文學界對宇宙形成初期的研究從多數以理論推測為主的研究,轉向直接觀測和測量的新時代。2001 年,美國航空太空總署的「威爾金森微波各向異性探測器」升空,它在溫度靈敏度、準確度上均較
COBE 優勝,而在空間解析度上更遠高於 COBE。而歐洲航空太空總署也於 2009 年發射普朗克衛星,更深度探索這個領域.......。
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