宇宙的密码——宇宙大爆炸(4)

宇宙的密码——宇宙大爆炸

1970年，霍金和彭洛斯在论文中证明，如果广义相对论和经典物理学是正确的，那么，时空中一定存在着“奇点”。因此黑洞和宇宙大爆炸都不是奇怪的事，而且是不可避免的。

卫星COBE的精确探测

宇宙微波背景辐射被发现后，一些原来主张稳恒态理论的人，转而接受大爆炸理论。但是霍伊尔并没有完全认输，他和持相同观点的几位科学家，一直尝试用别的办法解释宇宙微波背景辐射。他们设想，普通星系发出的光，如果被宇宙中均匀分布的尘埃吸收，然后再以较低的能量发射出来，会不会也能产生我们看到的宇宙微波背景辐射呢？

霍伊尔所说普通星系发射的光，产生的辐射很难具有完美的黑体辐射谱。所谓黑体是指能够吸收而不反射和透射所有波长电磁辐射的物体。这种辐射在室温下因肉眼不可见而呈黑色，1000度左右呈红色，随温度升高陆续转为黄色、白色。炼钢工人就是这样从炼钢炉窗口所看到的颜色来判断炉温的（图6）。早期宇宙满足黑体条件，它产生的辐射应该有接近完美的黑体辐射谱。

（6）如同炼钢炉中的颜色，随着温度升高而变化

彭齐亚斯和威尔逊的观测只是在一个波长处进行的，虽然与绝对温度3度的黑体辐射在该波长的强度相符，但要进一步证实它是不是大爆炸的遗迹，是否具有完美的黑体辐射谱，还需要在其他各个波长，特别是毫米波段进行精确测量。1975年，美国航空航天局决定，采纳本局戈达德航天中心物理学家约翰·马瑟等人的意见，专门研制一颗卫星，用以对宇宙微波背景辐射进行精确测量。这颗卫星被命名为COBE。马瑟负责辐射谱仪的研制，还担任了COBE卫星的总负责人（图7）。

（7）COBE卫星总负责人马瑟

1989年一个多风的早晨，美国航空航天局将COBE卫星送上了太空。COBE 最初9分钟的观测结果就表明，宇宙微波背景辐射确实具有完美的黑体辐射谱，大爆炸理论得到了进一步的证实。

大爆炸理论已接近完整。但是仍然有一个重要的问题:如果要形成星系，最初的宇宙必须不是完全均匀的。彭齐亚斯和威尔逊发现的辐射，应该能够反映这一点。但它却似乎与方向无关，如果大爆炸理论正确，那么各方向上的辐射必定有所不同，这一定要有观察的证明。

今天的宇宙并不是完全均匀的。早在哈勃和兹威基的时代，从事观测的天文学家们就发现，在他们得到的照相底片上，星系的分布并不是完全均匀的，而是有的地方密一些，有的地方稀一些。但是，星系在空间中究竟是怎样分布的呢？