12 宇宙为你闪烁

宇宙很大，生活更大！喜马拉雅的朋友，您好，我是北京天文馆的齐锐，欢迎收听《齐说三体》。

上一集我们聊到，三体人把智子发射到地球来，企图用它扰乱人类的科学实验，锁死地球的科技发展。另一方面还要在人类中制造恐慌气氛，蛊惑人心，尤其是让科学人士丧失理智，不再从事科学研究。小说的第一部里，重点描写了智子给纳米科学家汪淼带来的困扰，他的眼前出现了一串倒计时的数字，并威胁他，只有停止科学工作，这串神秘的数字才会消失。当然我们解释过，这串数字出现的原理，是因为智子能够高速运动，所以具有高能量，而高能粒子在人的视网膜上穿过时，会留下光点。智子快速地来回通过汪淼的视网膜，于是就在他的眼前显现出一串数字来。

不过呢，后来三体人觉得光用一串数字还不能吓倒汪淼，就接着威胁他说，三体人能够让整个宇宙背景辐射闪烁起来。要知道这个宇宙背景辐射可是整个宇宙呈现出现来的样子，能让它闪烁，意味着三体人具有像造物主一样的本领，以此来让汪淼认识到人类的渺小，最终彻底崩溃。

那么什么是宇宙背景辐射呢？这可是一个跟诺贝尔奖有关的概念啊。而且这段情节是在三体三部曲里，唯一一处出现北京天文馆的地方。所以我一定要说一说。

1965年，美国贝尔电话实验室里的两位工程师，彭齐亚斯和威尔逊，想要使用二战时期留下来的，一根大型雷达通信天线进行射电天文学的实验观测，但是在观测中，他们却一直被一种连续不断的噪声信号所干扰，最终让实验都无法进行下去。他们投入大量精力，去找噪声出现的原因，例如改变观测方向、检修设备等等都做了，甚至连在巨大的雷达天线里筑窝的鸽子一家，都被他们请走了。也还是无济于事，那个噪声仍然存在。一年后，无计可施的他们，打电话给普林斯顿大学的迪克教授，希望他能提供帮助，对这种噪声作出解释。迪克马上意识到两位年轻的工程师，想要除去的东西正是他们这个研究组正在苦苦寻找的东西——宇宙大爆炸残留下来的宇宙背景辐射。一语惊醒梦中人，原来彭齐亚斯和威尔逊无意间发现的是重要的科学证据，他俩因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。

他们发现的宇宙背景辐射信号，由于波长是在微波波段，因此又被称为宇宙微波背景辐射。这个辐射是一种充满整个宇宙的电磁波，对应宇宙的温度是绝对温度，也就是开氏温标下的2.73度，因此它也常被叫做3K背景辐射。这个辐射对于宇宙是如何诞生的这个问题，有着重大的意义。

我们的宇宙从哪里来？它是无限大的吗？是一成不变的吗？这些问题自古就是人类的先哲们最爱思考的。直到100年前，终于看到了解决这些问题的曙光。

1927年，比利时天文学家勒梅特最早提出了宇宙诞生于一次大爆炸的假说。两年之后美国天文学家哈勃观测发现在银河系以外，那遥远的宇宙中，还有大量的星系存在，而且他还发现这些星系都在远离我们而去。在一定程度上符合勒梅特的假说。

到了40年代，乔治·伽莫夫运用当时正在蓬勃发展的量子力学原理，研究了宇宙诞生时应该发生的物理过程，第一个定量描述宇宙大爆炸的物理条件。不过就像历史上任何新的理论出现时遇到的情况一样，当时仍然坚持宇宙永恒不变的恒稳态宇宙论的科学家，对此表示怀疑，其中的代表人物霍伊尔甚至还给这种荒诞的理论起了充满讥讽意味的名字——宇宙大爆炸。

不过科学把追寻宇宙的真理视为己任，任何讽刺打击也不可能阻挡它的前进。很多物理学家坚持着大爆炸理论的研究，并努力寻找观测的证据。到了60年代，大爆炸理论日趋完善，不少科学家同意，宇宙诞生于大约在140亿年前的一次大爆炸，那时的宇宙高温而致密。随着宇宙越来越大，到了38万年之后，宇宙变得透明起来，携带能量的光子终于可以在宇宙中驰骋飞奔。宇宙在不断膨胀，温度也在逐渐降低，到了140亿之后的今天，从遥远过去的宇宙中飞奔而来的光子，携带的宇宙温度信息已经降低到了几开，应该就在电磁波的微波波段。这就是大爆炸理论所做出的宇宙背景辐射的预言，就差观测的验证了。就在这个时候，彭齐亚斯和威尔逊出现了，他们的发现被认为是检测大爆炸宇宙模型的里程碑。

宇宙微波背景是我们宇宙中最古老的光，是宇宙刚刚38万岁的时候，发出的一束光。目前我们观测的宇宙微波背景辐射，不仅是人类能够看到的最古老宇宙痕迹，也是迄今为止我们能望到的最遥远的宇宙边疆。

当然，就像前面我们说过的那样，宇宙背景辐射，是在微波波段，它就像微波炉里加热食物的那些光线一样，是肉眼看不见的。我们只有借助在这个波段能够观测的望远镜，也就是我们常说的射电望远镜，才能看到。

彭齐亚斯和威尔逊当年使用设备，是在二战时期的雷达基础上改造的，它是最早的射电望远镜，后来人们制造了更加强大的射电望远镜，例如在前面几集里，我们曾经说过的绿岸望远镜，就是这样的一台大型射电望远镜。三体小说里红岸基地里的雷达峰上的大天线，也是一个射电望远镜。我们国家在2016年建成了当今世界上最大口径的射电望远镜，它就是位于贵州省的500米口径球面射电望远镜，简称FAST望远镜。您如果有机会，可以去参观一下，亲身感受一下这个有30个足球场大的科学巨无霸。

咱们的话题回到三体小说里来，汪淼为了观测宇宙背景辐射，去到了两个地方。一个是北京密云的射电天文观测基地。一个就是北京天文馆。

不过您知道吗，在现实中，就在北京密云水库的北岸边上，真的有中科院的一个射电天文台呢。在这里28个口径为9米的射电望远镜配成一列，十分壮观，几乎是星空摄影师们在京郊打卡的圣地。

在小说里，天文台的科学家给汪淼展示了来自卫星的宇宙背景辐射信号。它们分别是COBE、WMAP和普朗克卫星。这三个都是真实的人造卫星，而且就是人类发射到太空中的老中青三代宇宙背景探测器。它们的观测精度远远高于彭齐亚斯和威尔逊当年使用的设备，为宇宙学的发展提供了更加坚实的观测证据。

我们知道，来自宇宙的背景辐射信号，是宇宙早期大爆炸的余温，因此在天空的各个方向上都相当均匀，太空探测器也只发现了它有万分之一的起伏变化。而三体人告诉汪淼，它将会发生超过百分之五幅度的变化，这在原理上是根本不可能出现的。所以说天文台的科学家根本不相信汪淼所描述的变化会出现。

当然，至于后来汪淼来到北京天文馆，借用了天文馆的3K眼镜，用肉眼观察宇宙背景辐射的变化，则是小说虚构的情节。就我所知，目前我们还没研制出能够戴在头上的、像眼镜一样大小的设备，可以用来实时地接收宇宙背景辐射。原因是多方面，主要是能有效接收微波信号的天线，尺寸要足够大才行，头戴式的显得太小了，另外城市里，无线电信号干扰太多太强，射电观测几乎无法正常进行。当然，这个眼镜的创意真的很棒，我想未来我们也许有办法发明出来它吧。

小说里，汪淼通过天文馆的3K眼镜，果然用肉眼亲身观察到了宇宙背景辐射大幅度的变化，就像宇宙在闪烁一样。这真的把他吓坏了，几近彻底崩溃。在第一部的最后，多亏史强警官给他看了蝗虫，让他意识到，原来虫子从来就没有被人类真正战胜过。而人类和三体人之间智力的差别，远远小于蝗虫和人类之间的，这才让他重新振作了起来。

那么三体人到底是怎样让宇宙背景辐射发生闪烁的呢？在小说第一部的倒数第二章里，有明确的交待，我就先不剧透了，您赶紧去翻翻小说吧。

大刘在小说里，用不少文字描述了宇宙背景辐射的原理，应该说都是科学的，有根据的。更有意思的是，无论是天上的探测器，还是北京的天文台、天文馆，也都是真实的。可见大刘的知识面真是很广，让人佩服啊。

关于宇宙背景辐射的话题，我们就聊到这里，我们下期继续探讨智子的故事。

我是北京天文馆的齐锐，这里是齐说三体。咱们下集再见。