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80、90后在小时候，已经少不了电视机的陪伴。老式的黑白电视机是主流，这种电视机通常带有两根长长的天线，可以接收电视节目，甚至还能接收到领居家播放的碟片。 如果把老式电视机转到没有节目的频道，或者每周二下午检修的时候，就会出现满屏的黑白雪花，并且还伴随着滋啦滋啦的声响。这个雪花的来历并不简单，在美国宇航局（NASA）官网上刊载的一篇文章指出，老式电视机的雪花竟然可以证明138亿年前的宇宙大爆炸，我们小时候都曾见证过。这究竟是为什么呢？ 关于宇宙大爆炸，要从爱因斯坦说起。1915年，爱因斯坦创立了广义相对论，这是比牛顿万有引力定律适用范围更加广泛的引力理论。根据广义相对论，物质和能量会导致平直的时空发生弯曲，一切事物的运动都会沿着弯曲空间前进，由此会产生引力效应。 如果把广义相对论用于描述整个宇宙，结果就会得出一个令当时科学家出乎意料的结论——宇宙空间要么正在膨胀，要么正在坍缩，而不会像此前人们所普遍认为的那样，宇宙空间是一成不变的。 1929年，哈勃通过测量河外星系的红移值和距离，发现宇宙中的星系很少有蓝移的，这意味着很少有星系在靠近银河系，绝大部分都在远离。不仅如此，星系的退行速度正比于距离。 哈勃的发现直接证明了宇宙空间正在不断膨胀。尽管宇宙中的星系没有以很快的速度运动，但由于空间自身结构的扩张，使其在足够远的地方看来，将会以很快的速度退行。 这就好比一个气球上的两个点，即便它们在气球上不动，但随着气球的膨胀变大，它们之间也会互相远离而去，并且远离速度会随着距离的增加而变快。只要把气球表面想象成三维的空间结构，气球上的点想象成星系，即为宇宙的膨胀方式。 哈勃红移不仅证实宇宙在膨胀，而且还能得出一个更重要的结论，宇宙有一个起源。不断往回反推时间，宇宙会变得越来越小。直到时间的开端，整个宇宙将会缩小为一个无限小的奇点。由此可知，宇宙是从一个奇点中创生的。 既然最初的宇宙非常小，那么，聚集着极高密度的物质和能量的早期宇宙一定非常热。即便空间膨胀了非常久，当年的热量也不会完全消散掉，一定还会有残留的热量，均匀地分布在整个宇宙中，这被称为宇宙微波背景辐射。 1965年，物理学家在检修一台接收微波的天线时发现，无论怎么处理，都会有一个奇怪的信号，它不会随着时间而发生变化，也不会随着天线朝向的变化而改变。最终证实，这正是理论预言中的宇宙微波背景辐射。 通过NASA普朗克卫星传回的精确测量数据，宇宙目前的平均温度仅为2.725 K，即-270.425 ℃，只比宇宙最低温度绝对零度高出3度不到。基于宇宙微波背景辐射的数据，还能测出宇宙大爆炸的发生时间为138亿年前。 138亿年前，宇宙从致密炽热的奇点中诞生，随着空间膨胀，宇宙逐渐变冷。38万年后，宇宙变得足够冷却，光子不再被耦合，它们均匀地散播到整个宇宙中。 时至今日，这些宇宙最古老的光子还在宇宙中持续传播，源源不断地到达地球，并且被老式电视机的天线接收到，成为雪花的一部分。如果排除掉雪花中的所有干扰，最后无法消除的1%要归因于宇宙微波背景辐射。从某种意义上来说，我们其实亲眼见证过138亿年前那场“开天辟地”的宇宙大爆炸。 |
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