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看到的宇宙大爆炸的模型的各種解釋,而易想象宇宙就象一個巨大的球(實心或空心),這樣這“弧線”與“法線”方向的物理特性相差太大,那“微波背景”的各向同性又如何解釋?
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  • 1 # 全息量子學會

    二十世紀六十年代初,美國科學家彭齊亞斯和R.W.威爾遜為了改進衛星通訊,建立了高靈敏度的接收天線系統,但發現總有消除不掉的背景噪聲,他們認為,這些來自宇宙的的波長為7.35釐米的微波噪聲相當於3.5K的熱輻射。1965年他們又將其修正為3K,並將這一發現公佈,為此獲得了1978年的諾貝爾物理學獎。微波背景輻射的最重要特徵是具有黑體輻射譜,習慣稱為3K背景輻射,這表明微波背景輻射是極大時空範圍內的事件。

    進一步研究表明,微波背景輻射具有極高的各向同性。這具有兩方面的含義:①小尺度上的各向同性:在小到幾十弧分的範圍內,輻射強度的起伏小於0.2-0.3%;②大尺度上的各向同性:沿天球各個不同方向,輻射強度的漲落小於0.3%。各向同性說明,在各個不同方向上,各個相距非常遙遠的天區之間,應當存在過相互聯絡。

    目前的看法認為背景輻射起源於熱宇宙的早期。這是對大爆炸宇宙學的強有力支援。無論是什麼樣的“爆炸”,只有在“爆炸原點”上看,才可能是“各向同性”的。離開爆炸原點,從任何一點上看,爆炸都不可能是各向同性的。也就是說,如果大爆炸的原點(奇點)是產生宇宙微波背景輻射的“輻射源”的話,那麼,我們在地球上測到的那個“背景輻射”就應該是有具體方向性的。

    但這一理論同樣廣受質疑。首先,微波背景輻射如果是大爆炸遺存產物的話,那麼它輻射強度也應該是與原點距離成反比,何況宇宙是加速膨脹的,那麼宇宙微波背景輻射距離大爆炸原點遞減幅度應該遠遠大於距離平方。至少應該檢測到產生像大爆炸那樣的波浪波動的微波輻射源,而不僅僅是檢測到微波輻射,目前並沒有這方面證據。其次,宇宙微波背景輻射2.725K就是穩態宇宙宏觀空間物質的平均溫度。它並不依賴、藉助外力推動或外源輻射。由於宇宙宏觀上是穩態的,所以其物質密度分佈各向同性各向是均勻的,體現其宇宙微波背景輻射的物質溫度分佈自然也就是均勻的,也就自然不存在輻射強度的漲落或方向上梯度存在。最後,微波背景輻射與萬有引力共同印證了宇宙沒有膨脹,萬有引力常數90億年來沒有變化,萬有引力作為宇宙空間天體宏觀物質特性,它同樣是宇宙背景下的物質特性,如果天體之間的空間物質暗能量濃度增加,萬有引力常數又怎麼可能不變?

    總體上,大爆炸奇點理論告訴我們大爆炸只能是起始於一個點,而觀測到的任何方向130億年前天體卻告訴我們任何方向都有可能是大爆炸起始點,無數可能大爆炸起始點顯然與大爆炸唯一起始點格格不入。

    對此,大爆炸理論目前只是宇宙起源的一個解釋,微波背景各向同性同樣是各種假設條件下的一個解釋,它對大爆炸理論的支撐還十分有限。真相究竟如何,還有待人們的進一步研究。

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