认识宇宙②贝尔实验室的宇宙发现

    大家好，我是国家天文台的苟利军。上次我们讲到伽利略将望远镜指向天空，开启了人类探索宇宙的第一次热潮。

    伽利略最早使用的望远镜口径只有2.6厘米。此后，磨镜水平和制造工艺的不断改进和提升，更大口径的望远镜不断涌现出来。到上个世纪20年代，美国就已经制造出了2.5米口径的通用型望远镜，成为当时世界上最大口径的望远镜。美国的天文学家哈勃就是利用此望远镜，测量了仙女座大星云的距离，从而确认了仙女座星云，它的位置是在银河系之外，结束了长久以来的，有关宇宙大小的争论，证实了宇宙是由众多星系构成的。

    而在几年之后，哈勃更进一步，用同样的望远镜发现了宇宙正在膨胀，其它星系都在离我们远去，这一观测事实成为宇宙大爆炸理论的重要证据之一。哈勃因为这些发现而成名，成为上个世纪最伟大的科学家之一。1990年，美国发射了一个2.4米口径的空间光学望远镜，此望远镜就是以他的名字命名。时至今日，哈勃望远镜已经成功运行28年，依旧是人类进行宇宙探索的利器。

    伽利略之后的数百年间，光学望远镜几乎是人们观测宇宙的唯一主要工具。然而在上个世纪30年代初，美国贝尔实验室的工程师卡尔·央斯基，在检查洲际电话传输信号的噪声源时，利用一个大型的定向无线电天线，发现了来自于银河系中心的射电辐射，这是人类首次发现来自于宇宙天体源的射电信号。尽管射电和光学都是位于电磁波频谱之上，然而它却反映了完全不同的宇宙图景。贝尔实验室的这次偶然发现，为人类打开了一扇新的宇宙观测窗口。

    在此，对于贝尔实验室值得一提的是，虽说它是一个实验室，但它有着辉煌的历史。因为不同的科学贡献，曾经有8个人被授予诺贝尔奖，其中就包括在60年代又是偶然发现的微波背景辐射，那个在宇宙诞生之后38万年时所产生的高能辐射遗迹。（这个背景辐射）随着宇宙的膨胀，辐射波长被逐渐拉长，到现在已经变到了微波波段。这个发现也成为大爆炸宇宙学的另外一个直接证据。

    在央斯基之后，受央斯基发现结果的鼓舞，1937年，美国的一个无线电爱好者雷伯（Grote Reber），尝试制造出了一个9米大小的抛物面形的射电望远镜，这是历史上第一个锅形天线。他利用此望远镜，不仅验证了央斯基的发现，还利用此望远镜进行了巡天测观，发现了一些其它的射电天体。他的这一举动被认为是射电天学的文开始。

    之后不久，第二次世界大战开始，因为雷达探测技术的军事需要，无线电探测技术得到极大发展，这些技术对于二战之后的射电天文学发展起到了非常大的作用。战争结束之后，在制造更大型射电望远镜的同时，天文学家也开始认真地利用射电设备对天体进行研究。终于在20世纪60年代，迎来了射电天文学发现的黄金时代，脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射和星际有机分子等被相继发现，因为它们对于后来的天文研究有着极其重要的作用，这些观测也被大家称为60年代的四大发现。

    好了，今天我们就暂时讲到这里，我们下期再见。

    讲述人简介：苟利军，国家天文台研究员，黑洞及其高能爆发现象研究团组负责人。中国科学院大学教授、北京市天文学会副理事长。2012 年入选中共中央组织部青年千人计划，2016年获得中国侨界个人贡献奖。

    本期编辑：小怪兽