摘要：20世纪50年代左右，人们提出了两种不同的理论来解释宇宙的起源。一些人支持稳态理论，该理论认为宇宙一直存在，并且将继续存在，不会发生明显的变化。另一些人则相信大爆炸理论，该理论认为宇宙是在数十亿年前（后来确定约为138亿年）的一次类似大规模爆炸的事件中诞生的。

如果有人问：有哪些物理学的科研成果是主要靠运气发现的？

那么可以说，宇宙微波背景辐射的发现算一个。

20世纪50年代左右，人们提出了两种不同的理论来解释宇宙的起源。一些人支持稳态理论，该理论认为宇宙一直存在，并且将继续存在，不会发生明显的变化。另一些人则相信大爆炸理论，该理论认为宇宙是在数十亿年前（后来确定约为138亿年）的一次类似大规模爆炸的事件中诞生的。

1941年，安德鲁·麦凯勒（Andrew McKellar）利用WS·亚当斯（W.S. Adams）对B型恒星光谱中CN吸收线的光谱观测，测得黑体背景温度为2.3 K。麦凯勒将他的观测结果称为“星际分子的‘旋转’温度”，并未提及宇宙学解释，并指出该温度“可能具有其自身的、有限的意义”。

二十多年后的1964 年，两位幸运之星终于登场了。他们是美国贝尔电话实验室的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊。

当时他俩正研究一种超灵敏的 6 米（20 英尺）喇叭天线，这种天线最初是为探测从回声气球卫星反射的无线电波而建造的。为了测量这些微弱的无线电波，他们必须消除接收器中所有可识别的干扰。他们消除了雷达和无线电广播的影响，并用液氦将接收器冷却到 −269 °C，仅比绝对零度高 4 K，以抑制接收器本身的热量干扰。

当彭齐亚斯和威尔逊细致地分析天线的观测数据时，他们发现接收器中持续存在一种低沉但稳定噪音。这种噪音比他们预期的强度高出 100 倍，它们好像是均匀分布在整个天空中，而且是一种昼夜不停地噪音。

在他俩彻底检查了设备，并移走筑巢在天线中的鸽子、清理了堆积的鸟粪后，噪音依然存在。他们确信，他们所探测到的波长为 7.35 厘米（4,080 MHz）的辐射并非来自地球或太阳，甚至也不是来自银河系。两人一致认为，这种噪音很可能来自银河系之外——尽管他们并不知道有任何射电源可以解释这种噪音。

与此同时，普林斯顿大学的天体物理学家迪克、皮布尔斯和威尔金森正准备在这个频率区间寻找微波辐射。迪克和他的同事推断，如果宇宙起源于一次大爆炸，那么它不仅必定散射了凝聚成星系的物质，还释放出了巨大的辐射。借助适当的仪器，由于巨大的红移，这种辐射应该可以被探测到，尽管只是非常微弱的微波。

麻省理工学院的物理学教授伯克是彭齐亚斯的好友，他告诉彭齐亚斯，他碰巧看到了吉姆·皮布尔斯的一篇预印本论文在谈宇宙微波辐射这件事，这下让彭齐亚斯和威尔逊开始意识到，他们的发现有可能是一个物理学中的重要的发现。

事实表明，彭齐亚斯和威尔逊探测到的辐射特性与普林斯顿大学的迪克及其同事预测的辐射完全相符。彭齐亚斯打电话给普林斯顿的迪克，迪克立即给他寄了一份尚未发表的皮布尔斯论文的副本。彭齐亚斯读了论文后再次打电话给迪克，邀请他到贝尔实验室访问，迪克、皮布尔斯和威尔金森来访实验室，查看喇叭天线并聆听背景噪音，他们非常兴奋，一致认为这种辐射就是宇宙最初的大爆炸的留下的标志信息。

于是他们决定联合发表研究成果，很快，两篇论文寄给了《天体物理学杂志快报》。在第一篇论文中，迪克和他的同事概述了宇宙背景辐射作为大爆炸理论佐证的重要性。彭齐亚斯和威尔逊联名发表了题为《在每秒4080兆赫兹下测量天线过量温度》的论文，他们报告了在考虑了2.3开的天空吸收成分和0.9开的仪器成分后，仍然存在3.5开的残余背景噪声，并将迪克在信中给出的“宇宙爆炸的余音”用于解释这种噪声。

1978年，彭齐亚斯和威尔逊因共同发现这一发现而荣获诺贝尔物理学奖。他们与前苏联物理学家卡皮察分享了这一奖项，不过，卡皮察是因另一项无关的工作而获奖。

值得指出的是，历史没有忘记吉姆·皮布尔斯的贡献，2019年，他最终也因“物理宇宙学的理论发现”荣获诺贝尔物理学奖。

参考文献

Dicke, R. H.; Peebles, P. J. E.; Roll, P. J.; Wilkinson, D. T. (July 1965). "Cosmic Black-Body Radiation". Astrophysical Journal Letters. 142: 414–419.

Penzias, A.A.; R. W. Wilson (July 1965). "A Measurement Of Excess Antenna Temperature At 4080 Mc/s". Astrophysical Journal Letters. 142: 419–421.

来源：芬芬讲科学