阿诺 · 彭泽斯(Arno Penzias)和罗伯特 · 威尔逊(Robert Wilson)或许会首先同意,他们愿把他们关于宇宙微波背景的发现——他们恰因这个成就而荣获诺贝尔奖金——很大程度上归功于侥幸的意外。虽然早在四十年代就已预见了这种充满宇宙的辐射的存在,但却被人遗忘了;虽然在六年代至少有三个研究小组独立地朝着类似的预测走去,但彭泽斯和威尔逊对此却一无所知。他们碰巧有机会接触一个异常灵敏的无线电天线/接收机系统,这个系统是为采用《回声》卫星进行通信而建造的;他们对来自我们自己的银河系的背景射电噪声进行测量感到兴趣。当他们在1961年发现一个来自各个方向——宇宙背景的微弱的无线电咝咝声时,他们竟然被迷惑了。

嗣后几个月内反复进行的观察以及该系统的改进终于迫使他们得出结论,噪声真正来自深远的宇宙空间,而不是由接收机中的故障造成的。然而,只是在1965年,彭泽斯才间接地听到了普林斯顿大学理论家皮布尔斯(P. J. E. Peebles)所进行的研究工作,皮布尔斯预言,大爆炸的宇宙起源会留下射电噪声的残余物,今天这可作为温度10°K的黑体辐射而检测到。这立即解释了观察,当消息在天文学界传开时,在理论家和观察家中间激起了巨大的兴趣,因为这无论如何似乎是,“大爆炸回波”的检测已使稳态理论寿终正寝,否则的话,仍然会在六十年代早期争论不休。

但是,在那些激动的射电天文学家中间,有一个研究小组一定会感到巨大挫伤。因为在罗伯特 · 迪克(Robert Dicke)指导下,在普林斯顿大学从事研究工作的罗尔(P. G. Roil)和威尔金森(D. T. Wilkinson),遵照迪克的建议,认为大爆炸可能会留下这类痕迹,从而早已开始建造一个小型射电望远镜系统,以设计用来研究宇宙中背景辐射的可能存在。最终,这两个研究组(具有讽刺意味的是,这两个研究组差不多是邻居,都在同一个州——新泽西州中工作)在同一期《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal)上发表了他们各自的原始发现,一篇是彭泽斯和威尔逊撰写的论文,另一篇是迪克、皮布尔斯、罗尔和尔金森著述的论文。

这似乎确实有点使人扫兴,由一起预见背景辐射的存在,发现它并解释了其起源的实验工作者和理论家组成的这个研究组竟会花了力气而一无所获,而另一个偶然发现背景而直到得到别人的提示才能解释它的这个研究组却获得了一半诺贝尔奖金。但是,如果有什么安慰的话,那么其他几个天文学家对宇宙背景同样也会感到专一的兴趣。

在一切中,最有讽刺意义的是,在1946年,罗伯特 · 迪克属于马萨诸塞理工学院辐射实验室的一个研究,该研究组对任何各向同性宇宙背景制定了20°K的理论极限——可是二十年以后,他忘记了这个预言(也许除非是,下意识的吧?),在新的独立的计算基础上,他指导罗尔和威尔金森进行研究工作。乔治 · 盖莫夫(George Gamow)及其同事拉尔夫 · 阿尔法(Ralph Alpher)和罗伯特 · 赫尔曼(Robert Herman)在1948年1953年发表的论文中,也讨论了包含这类辐射遗迹的大爆炸宇宙的可能性;然而,令人惊讶的是,在五十年代,竟然没有一个射电天文学家接受这个挑战,因而这个理论基础被人忘得干干净净了,直到彭泽斯和咸尔逊作出了观测上的突破以后,才被人记起来。

在六十年代,这当然是取得进展的适当时机了,几个理论家开始重新思考这种可能性。皮布尔斯是走得最近的人,他实际上从研究宇宙早期的核融合(从氢和氦构成较重元素)跃进到在一篇论文中预见背景辐射的地步,但由于有事在身,这篇论文从未以其原始形式刊印出来。然而,与此同时,英国的弗雷德 · 霍伊尔(Fred Hoyle)和罗杰 · 泰勒(Roger Tayler)以及苏联的雅 · 勃 · 泽尔道维奇(Ya. B. Zel′dovich)独立地对核融合的类似问题进行了研究,并且毫无疑问地会得出相同的结论,要不是他们也被其它事务缠身的话。

为什么发现得这么迟?为什么出于偶然?史蒂文 · 温伯格(Steven Weinberg)在他所著《头三分钟》(The First Three Minutes)一书中讨论了这个奇妙的天文学史插曲,他说,“在物理学中,事情往往是这样——我们的错误并不在于我们对待理论太认真了,而在于我们没有足够认真地对待理论。我们常常难以认识,我们在桌上玩弄的这些数字和方程竟会同现实世界有某些关系。”因为,毫无疑问,如果五十年代的任何一个射电天文学家接受了现有的大爆炸计算,认为这些计算似乎是很好地描述了现实的宇宙的话,那么他在那个时候,就可采用现存的设备,作出相当简单的观察,在稳态理论同大爆炸宇宙论真正进行榑斗以前,就可把稳态理论扼杀在摇篮里,把他的名字载入史册,理所当然地得到诺贝尔奖金委员会的注意。这么多的射电天文学家所失去的机会就成为彭泽斯和威尔逊的一份宇宙好运气。

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* 本栏三篇文章均译自New Scientist,1978.10.26