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微波背景輻射的發現——彭齊亞斯和威爾遜

　　早在20世紀40?年代，伽莫夫等人根據熱大爆炸宇宙學說的觀點，預言宇宙空間應該充滿著殘余輻射，它們的溫度已經相當低了，大致為幾K?或至多幾十K。“K”是開氏溫標或者叫熱力學溫標中的溫度單位“開耳芬”的符號，正像我們用“℃”來表示攝氏溫標中的溫度的道理是一樣的。0?攝氏度（0℃）相當于273.15K，3K?相當于-270℃以下。

　　20?多年后，果然找到了這種殘余輻射，實測結果與理論推算值大體相符，被稱為“微波背景輻射”。發現者是兩位美國工程師射電天文學家彭齊亞斯和威爾遜。當時他們都受聘在美國新澤西州普林斯頓附近的貝爾電話實驗室工作。

　　20世紀60?年代初，為了改進衛星通訊，需要找出可能會干擾通訊的一切因素，尤其是噪聲源。為此，彭齊亞斯和威爾遜建立了靈敏度很高的定向接收天線系統。他們發現，在一一估計了所有嗓聲源之后，老是有大致相當于3.5K的噪聲溫度得不到解釋，也無法消除。更加令人迷惑不解的是，這個殘余溫度沒有方向變化，即所謂的各向同性；也沒有周日變化，就是說與太陽無關；也不隨季節交替而變化。

　　作為兩名工程師，他們不清楚自己的發現在天體物理學上的意義。當時，美國普林斯頓大學的狄克小組，正準備籌建專門設備，來尋找前人預言的殘余輻射，或者叫宇宙背景輻射。因此，當彭齊亞斯等的論文一發表，消息一傳開，狄克等人立即意識到，這很可能就是他們打算要找的東西。事實也正是這樣。多少人想找的東西，一直沒有找到，兩位工程師卻在無意之間發現了它，正是：有心栽花花不開，無意插柳柳成行。

　　后來經過訂正，背景輻射改為2.7K，習慣上稱為3K?宇宙背景輻射。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，微波背景輻射的發現恰恰是有力地支持了大爆炸理論。

微波背景輻射，不僅被看作是60?年代天文學四大發現之一，而且被認為是20?世紀天文學的一項重大成果，對宇宙學的研究具有深遠影響。彭齊亞斯和威爾遜為此獲得1978?年諾貝爾物理學獎金。

彭齊亞斯

　　彭齊亞斯（Arno??Penzias?，1933—?），德裔美國射電天文學家?。1933年4月26日生于德國慕尼黑。4歲隨父母移居美國，是1939年二戰爆發前最后一批逃離納粹德國的難民。到達美國后就讀于紐約市立學院，21歲畢業于紐約市立大學物理系，25歲獲哥倫比亞大學碩士學位。1961年到貝爾電話實驗室工作，翌年獲博士學位。1972年任該實驗室無線電物理研究部主任?。1975年當選美國國家科學院院士。1964年，彭齊亞斯和同在貝爾電話公司工作的威爾遜使用一具為早期通訊衛星設計的天線，接收到了來自天空的均勻、且不隨時間變化的訊號。1965年，他們二人在《天體物理學報》上發表了題為《在4080兆赫上額外天線溫度的測量》的論文，宣布了這個發現。隨后，普林斯頓大學的狄克等人在同一雜志上解釋道，這就是宇宙微波背景輻射。宇宙微波背景輻射的發現為宇宙大爆炸理論提供了有力證據。彭齊亞斯和威爾遜也因此獲得1978年諾貝爾物理學獎。

R.威爾遜

R.威爾遜（Robert W.Wilson，1936—?），美國射電天文學家。現任哈佛－史密松天體物理中心教授，曾任貝爾實驗室無線電物理研究部主任。1964年與阿諾·彭齊亞斯(Arno Penzias)一起發現了微波背景輻射，證實了宇宙大爆炸后最遠古的遺物的存在，成為宇宙大爆炸理論的重要觀測證據。他們的發現對宇宙學的發展起了關鍵作用。這是繼1929年發現哈勃定律后天體物理上又一個里程碑，并因此獲得1978年諾貝爾物理學獎。

2008年11月1日至4日，1978年諾貝爾物理學獎獲得者、美國哈佛－史密松天體物理中心羅伯特·威爾遜(Robert Wilson)教授應邀訪問紫金山天文臺。在南京期間，羅伯特教授全程參加了在南京舉辦的“Dome A科學討論會”，并作為會議主持人之一參與討論。在紫金山天文臺，他參觀了毫米波和亞毫米波實驗室和紫金山上中國古代天文儀器。4日晚，他在南京大學為紫臺和南大師生作報告，題目為“宇宙微波背景輻射的發現以及它在宇宙學中的作用”。

總結

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