强推!《第一推动丛书·宇宙系列》值得熬夜品读!(47)
2023-08-02 来源:飞速影视
乐观者希望,更多的数据,更仔细的巡查也许就会发现CMB辐射的变化。而悲观者担心,更仔细的检查将证明CMB辐射是完全光滑的,大爆炸模型有缺陷。随着每一个月的过去,CMB辐射的变化到底是存在还是不存在没有任何说法,谣言开始在宇宙学界和科学出版界四处流传。理论家开始发展大爆炸模型的特设变种,它不一定需要以CMB辐射的变化为前提。《天空与望远镜》杂志登了篇标题为“大爆炸:是死是活?”的文章综述了当时的心情。小的稳恒态社群振奋起来,并开始重新批评大爆炸模型。
到目前为止,我给出的都是来自任意方向的单一波长的CMB辐射,但在实际情形下,任何方向的CMB辐射都有一个波长范围。但这种波长分布的特性可以用明显的峰值波长来表征,这就是为什么CMB辐射被处理成就好像它是由单个波长构成的一样。
大爆炸模型的命运取决于DMR探测器的测量结果。它可以对两个不同方向的入射CMB辐射进行比较,找出峰值波长的差异。这种差异表征着早期宇宙中的密度变化,较高密度区域将是今天的星系的苗圃。
FIRAS探测器和DIRBE探测器被设计用来分析CMB辐射的其他方面
COBE团队之外没有人意识到,期待已久的变化正逐渐开始显现。这种变化的迹象非常不确定,以至于研究者不得不守口如瓶。
COBE的DMR探测器从1990年到1991年持续收集了更多的数据,并在1991年12月完成了对整个天空的第一次彻底巡查,进行了700万次测量。最后,变化在1/100 000的水平上显现出来。换句话说,CMB辐射的峰值波长随位置变化的迹象在0.001%的精度上显露出来。CMB辐射在天空中的变化非常微弱,但关键是它们确实存在。它们恰好大到足以表明在早期宇宙中密度波动的影响,这种影响足以孕育星系的后续发展。
一些COBE科学家急于发布这一结果,但其他人表现得更加谨慎,而且后者占了上风。COBE团队决心彻底审查数据,以便确信这些变化不是来自探测器的故障或分析失误。为了营造谨慎和自我批评的氛围,斯穆特做了悬赏:任何人,只要能挑出分析中的错误,便可获得一张免费去世界任何地方旅游的机票。他意识到,他正从事着科学史上最敏感的测量,非常隐蔽的错误很容易影响结果。他曾经将寻找CMB辐射的微弱变化的挑战比喻成“在一片嘈杂——无线电啸叫、海浪拍岸声、人喊狗叫和穿越沙丘的越野车怒吼声——中听出一声耳语”。在这种情况下,很容易听到错误的声音,甚至想象听到某种声音但其实不是真的存在。
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