■本报通讯员 任海军

　　

　　温度差异形成星系

　　仰望夏夜繁星灿烂的星空，很容易让人觉得宇宙间物质的分布是不均匀的。然而根据大爆炸理论，在大尺度上宇宙应当是均匀的，微波背景辐射就是一个很好的例证。

　　目前科学界普遍认为，宇宙诞生于距今约１３７亿年前的一次“大爆炸”。宇宙的温度最初高得惊人，大爆炸之后约３０万年，宇宙温度降到足够低，使得电子和光子等可以结合而形成原子等物质。宇宙也由此走出晦暗的迷雾状态而变得透明，使光可以穿透。宇宙“微波背景辐射”正是在此期间产生的。它作为大爆炸的“余烬”，均匀地分布于宇宙空间。

　　２０世纪６０年代人们观测到了“微波背景辐射”——宇宙间到处充满了这种相当于绝对温度２．７度（相当于零下２７０．４６摄氏度）黑体发出的微波，这是大爆炸的证据之一。

　　更进一步，人们还发现了在全天范围内宇宙的温度惊人的一致。大爆炸理论认为，这表明了大爆炸之初的高速膨胀就像吹气球一样“抹平”了宇宙间物质分布的不均匀性。尽管我们用肉眼看到的天体并非均匀分布在整个天空，但是在宇宙学的尺度上，物质确实是均匀分布的。无论在哪个方向上测量“微波背景辐射”，人们都能大致得到绝对温度２．７度这个数字。

　　然而，上个世纪８０年代，曾有天文学家提出了一个假说：在大爆炸开始之后，在一个极短瞬间，突然间有一个加速膨胀的阶段，这个阶段非常短暂，甚至可以超光速，这个阶段称之为“暴胀”阶段。如果有那么一个阶段，微波背景辐射就应该有一定程度上的各向异性。

　　１９８９年１１月，随着美国宇航局ＣＯＢＥ卫星的发射升空，宇宙微波背景辐射的各向异性终于被观测出来。根据１９８９年发射的ＣＯＢＥ卫星测量结果进行分析计算后发现，宇宙微波背景辐射与绝对温度２．７度黑体辐射非常吻合，另外微波背景辐射在不同方向上温度有着极其微小的差异，也就是说存在所谓的各向异性。

　　马瑟和斯穆特两人在这项研究中起到了至关重要的作用。马瑟负责ＣＯＢＥ卫星研究项目的整体协调工作，而斯穆特则负责衡量微波背景辐射微小的温度波动。

　　研究发现，“微波背景辐射”中存在的细微温度波动中，保存着“大爆炸”后约３８万年时宇宙的原始结构，正是这种微小差异造成了宇宙间小范围内物质的聚集，星系也因此形成。

　　他俩得益于COBE卫星项目

　　为马瑟和斯穆特带来诺贝尔奖的ＣＯＢＥ卫星项目肇始于马瑟１９７４年的一个提议。在提议获准后，马瑟更是自始至终领导了这一项目的科学研究。作为远红外线绝对分光光度计首席调查员，马瑟将宇宙微波背景辐射光谱分析的精确程度推到了前所未有的程度。

　　马瑟现年６０岁，１９７４年获美国加利福尼亚大学伯克利分校博士学位，现为美国宇航局戈达德航天中心高级天体物理学家。马瑟此前已经因ＣＯＢＥ卫星项目多次获得其他奖项。

　　斯穆特１９４５年２月２０日生于美国佛罗里达州。早年由于父亲工作变动，小斯穆特也不得不跟随父亲到处搬家。通过自己的不懈努力，斯穆特考入了著名学府麻省理工学院，并选择了物理和数学两个专业。由于在亚原子粒子衰变方面的研究成果，斯穆特１９７０年获得了理学博士学位。

　　不久，斯穆特参与了美国宇航局资助的一个名为ＨＡＰＰＥ的研究项目，该项目的主要目的是研究宇宙起源及大爆炸理论。一年后，斯穆特即成长为该项目的团队负责人。

　　１９７４年，斯穆特领导了ＣＯＢＥ卫星项目的相关研究。由于技术方面的原因，ＣＯＢＥ卫星的发射几经推迟，直到１９８９年１１月。ＣＯＢＥ卫星发回的数据“尽管没有证实大爆炸理论，但却为其提供了强有力的支持”。斯穆特领导的这项研究被著名物理学家斯蒂芬·霍金称赞为“史上最伟大的发现之一”。

　　斯穆特现为加利福尼亚大学伯克利分校教授，目前他仍参与ＣＯＢＥ卫星项目的研究工作。他希望他们今后的研究能更清楚地解释宇宙的起源。