科普:解讀今年諾貝爾物理學獎

目前科學界普遍接受的宇宙起源理論認爲，宇宙誕生於距今約137億年前的一次大爆炸。微波背景輻射作爲大爆炸的「餘燼」，均勻地分布於宇宙空間。測量宇宙中的微波背景輻射，可以「回望」宇宙的「嬰兒時代」場景，幷了解宇宙中恆星和星系的形成過程。

雖然人們在上世紀60年代就已知道微波背景輻射的存在，但針對這種大爆炸「餘燼」的測量工作一開始都是在地面上展開，進展十分緩慢。大爆炸理論曾預測，微波背景輻射應該具有黑體輻射特性，但一直未能得到地面觀測結果的確認。

藉助1989年發射的ＣＯＢＥ衛星，馬瑟和斯穆特領導的1000多人研究團隊首次完成了對宇宙微波背景輻射的太空觀測研究。他們對ＣＯＢＥ衛星測量結果進行分析計算後發現，宇宙微波背景輻射與黑體輻射非常吻合，從而爲大爆炸理論提供了進一步支持。

另外，馬瑟和斯穆特等還藉助ＣＯＢＥ衛星的測量發現，宇宙微波背景輻射在不同方向上溫度有著極其微小的差異，也就是說存在所謂的各向異性。這種微小差異揭示了宇宙中的物質如何積聚成恆星和星系。諾貝爾獎評審委員會提供的材料介紹說，如果沒有這樣一種機制，那麼今天的宇宙很可能完全不是現在這個樣子，其中的物質也許像淤泥一樣均勻分布。

馬瑟和斯穆特等人實現了對微波背景輻射的精確測量，標誌著宇宙學進入了「精確研究」時代。著名科學家霍金評論說，ＣＯＢＥ專案的研究成果堪稱20世紀最重要的科學成就。在ＣＯＢＥ專案的基礎上，耗資1．45億美元的美國「威爾金森微波各向異性探測器」2001年進入太空，對宇宙微波背景輻射進行了更精確的觀測。而歐洲「普朗克」衛星不久也將發射升空，繼續提高研究的精確度。

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