從哈勃到哈勃深空場（五）—「瞎貓」撞「諾獎」
本期為從哈勃到哈勃深空場第五篇，上一篇為：《從哈勃到哈勃深空場（四）—A Day Without Yesterday》
「等待戈多」
1949年是個極不平凡的一年，這一年頂級學術期刊《自然》發表了阿爾弗和赫爾曼的一篇論文，文中不僅預言了宇宙起源於一次大爆炸，而且還理論計算出這次大爆炸的餘溫——宇宙微波背景輻射，為5K。遺憾的是，這個石破天驚的結論石沉大海，就像勒梅特當初的遭遇一樣，沒有引起學界的注意，被世人漸漸忽視。
提出宇宙大爆炸觀點的勒梅特，提出大爆炸模型的伽莫夫，預言並計算出大爆炸餘溫的阿爾弗和赫爾曼開始了他們漫長的等待。就像等待戈多的兩個流浪漢一樣，他們期待著自己的預言最終得以證實，期待著宇宙起源面紗揭開的那一天。
你在幹什麼？我在等待戈多。
他什麼時候來？我不知道。
我是在等待我的戈多，我卻真的不知道他會什麼時候來。
他告訴過我，他會來，讓我在這裡等他。
我答應他，等他。
我毫無指望的等著我的戈多，
這種等待註定是漫長的，
我在深似地獄的沒完沒了的夜裡等待，
生怕在哪個沒有星光的夜裡就會迷失了方向，
開始是等待，
後來我發現等待成為了習慣。
在漫長的等待過程中，他們慢慢老去，從自信心爆棚逐漸心灰意冷。阿爾弗跳槽到通用電氣，而赫爾曼轉行去了通用汽車。
讓光子再飛一會
現在我們撇下這幾位大佬，讓他們在無邊的黑暗中再等待一會。
在往期文章（從哈勃到哈勃深空場（四）—A Day Without Yesterday，從哈勃到哈勃深空場（三）—愛因斯坦一生中最大的Bug，從哈勃到哈勃深空場（二）—膨脹在氣球上的宇宙）中我們知道，如果宇宙吻合愛因斯坦的廣義相對論，那麼它絕非穩定不變的，這已經由勒梅特和弗里德曼證明了。
勒梅特和弗里德曼給出地廣義相對論解中，宇宙或者是在不斷塌縮，或者是在不斷膨脹。
當我們望向遙遠的深空，來自億萬光年前的光子進入我們的視野。膨脹的宇宙中物質隨著時間相距越來越遠，穿行在浩瀚空間中的光波也像麵條一樣被拉長。
光波越短，能量越高，這就意味著宇宙本身隨著年齡的增長逐漸冷卻，過去的宇宙曾十分熾熱。這也正是伽莫夫和勒梅特的預言。他們通過宇宙膨脹計算出了冷卻至今的宇宙溫度——5K。
然而，上世紀中葉，人們對宇宙起源於一次大爆炸還只是猜測，5K的冷卻溫度也是基於這個猜測的計算。即便是今天，當我們第一次聽說宇宙起源於一次大爆炸時，仍將信將疑。可見宇宙微波背景輻射的探測是多麼重要。
「戈多」來了
20世紀60 年代初，衛星通訊技術蓬勃發展，這在往期系列文章衛星導航定位先河--子午儀衛星導航系統（1）已經介紹過，然而這時的衛星通訊技術並不發達，集成電路也剛剛興起，「噪音」成為衛星通訊中的一大挑戰。1960年剛剛成立的美國宇航局（NASA）計劃發射人類第一顆地球通信衛星——「回聲一號」（ECHO 1）。
出於星地通訊的需要，1959年新成立的美國宇航局（NASA）委託貝爾實驗室降低通訊噪音，這就需要找出可能會干擾通訊的所有因素，尤其是雜訊源。為此，在1964年，貝爾實驗室的工程師彭齊亞斯和威爾遜在新澤西州的克勞福德山上建造一個巨型號角形天線。
天線建成後，正當他們摩拳擦掌地嘗試夢寐以求的遠距無線電通信時，令人意外的事情發生了，開啟後的天線始終不間斷地發出「燒開水」似的嘶嘶聲。
經過測試，彭齊亞斯和威爾遜最終確定這「嘶嘶聲」是波段在7.35米左右的低溫雜訊，大約3.5K，不久後又在21.1米波段上測得多餘雜訊溫度為3.2K。他們懷疑一定是在某個方向存在一個巨大的噪音源，這是很常見的，於是他們將巨大的喇叭口調整方向，詭異的事情發生了——這個訊號沒有任何變化！也就是說這是一個各向同性的訊號。
本能地，他們認為可能是天線本身出現了問題。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，然而這些努力非但無濟於事，反而揭開了這個信號更加詭異的一面：這個信號既沒有晝夜的變化，更沒有季節的變化，因而可以判定雜訊源與地球的公轉和自轉都無關。
這下可好了，本想去掉雜訊的彭齊亞斯和威爾遜卻發現了一個來自上帝的「雜訊」。彭齊亞斯和威爾遜花了整整一年的時間，想盡各種辦法與這個「上帝之聲」作鬥爭，都沒有將它去除，這個鬼魅般的聲音反而更加清晰了。
由此他們斷定：這種微波噪音不是地球人的無線電廣播干擾所造成的。那這種微波噪音是從哪兒來的呢？總不會真的是外星人的無線電廣播吧。兩人一頭霧水，不知究竟。
「戈多」在「燈火闌珊處」
山窮水盡之際，有幾位好朋友建議彭齊亞斯和威爾遜向當時美國普林斯頓大學知名天文學羅伯特迪克教授（R.Dicke 1916-1997）打電話請教。
當迪克教授在電話中得知彭齊亞斯與威爾遜發現的微波噪音的具體情況之後，便立即意識到此微波噪音就是他所苦苦追尋的宇宙微波背景輻射！於是，迪克立即將自己還未發表的一篇關於宇宙微波背景輻射的研究論文（複印件）寄給彭齊亞斯。閱後，彭齊亞斯與威爾遜兩人恍然大悟，認識到那「燒開水」的噪音就是宇宙微波背景輻射。他們還是不清楚自己的發現在天體物理學上的意義。於是，又一次打電話邀請迪克本人到他們這裡幫助鑒定微波噪音的物理屬性。迪克教授告訴彭齊亞斯與威爾遜，他們拼了命要去掉的東西，正是天文學家伽莫夫所提出的宇宙大爆炸殘留背景輻射，也正是迪克教授畢生不停尋找的東西。彭齊亞斯、威爾遜和羅伯特迪克教授在1965年7月份的《天文物理通訊》上前後刊出兩篇論文如下：
1978年，彭齊亞斯與威爾遜為此發現榮獲當年諾貝爾物理學大獎，而迪克教授卻無此殊榮。有時，你想方設法要拋棄的東西，正是別人孜孜以求的東西，原因是多方面的：或許你並沒意識到它的重要價值，或許你擁有太多，或許你自認為錯過了時機……
宇宙背景輻射的發現在近代天文學上具有非常重要的意義。根據大爆炸宇宙學的觀點，宇宙早期的溫度在100 億度以上，而現在已經很冷，宇宙微波背景輻射的觀測給了大爆炸理論一個有力的證據，並且與類星體、脈衝星、星際有機分子一道，並稱為20世紀60年代天文學「四大發現」。
朝聞道夕死可矣
1965年《天文物理通訊》上先後發表了彭齊亞斯，威爾遜和羅伯特迪克的文章，宇宙微波背景輻射被準確觀測到，宇宙大爆炸再也不是個天馬行空的遐想，而是切切實實發生過的事情。大爆炸的餘溫就在我們身邊，3.5K。人類初窺大爆炸時期的古老光子。開始傾聽它們述說億萬年前的巨響。
宇宙微波背景輻射發現一年後，宇宙大爆炸理論提出者勒梅特去世了。三年後，喝嗨了的伽莫夫追隨勒梅特而去。他們是幸運的。更多的不幸，卻留給了赫爾曼和阿爾弗。赫爾曼於1997年逝世，十年後阿爾弗逝世，終其一生，他們都沒有因自己的成果獲得諾獎。反而那兩個對物理外行的毛頭小伙，歪打正著地獲得1978年諾貝爾物理學獎。而羅伯特迪克教授則獲得了無限的同情。
終歸而言，他們都算作幸運的，宇宙誕生的奧秘在他們手中揭開。
我們一直在說宇宙微波背景輻射，宇宙微波背景輻射究竟是什麼呢？它為什麼能成為宇宙大爆炸的關鍵證據呢？僅僅因為吻合了伽莫夫的預言嗎?
下期帶您領略大爆炸之初的光子，內容更加精彩，敬請關注。
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