目录

  • 1 什么是物理
    • 1.1 物理是文化
    • 1.2 探秘宇宙
    • 1.3 物理的工具
    • 1.4 猜与争论
    • 1.5 近年来的物理成就
  • 2 简单的牛顿力学
    • 2.1 惯性系中的牛顿力学
    • 2.2 摩擦力
    • 2.3 惯性系
    • 2.4 万有引力
  • 3 机械能
    • 3.1 是什么解释了复杂的力
    • 3.2 力的效果——动能
    • 3.3 保守力场——势能
    • 3.4 真的守恒吗?
    • 3.5 为什么会旋转?
    • 3.6 完美的模型——刚体
    • 3.7 陀螺动起来
  • 4 振动与波
    • 4.1 简谐振动
    • 4.2 强迫振动
    • 4.3 振动的传播——波
    • 4.4 干涉和衍射
    • 4.5 驻波
  • 5 光学
    • 5.1 光就是电磁波
    • 5.2 光的波粒之争
    • 5.3 光学成像
    • 5.4 眼睛的功能
    • 5.5 光的波动性
  • 6 热学与统计物理
    • 6.1 从微观到宏观
    • 6.2 温度是什么?
    • 6.3 热力学系统
    • 6.4 理想的气体
    • 6.5 配容
    • 6.6 温度与高度
    • 6.7 气体输运
    • 6.8 热力学定律
    • 6.9 熵与天气预报
  • 7 电学
    • 7.1 库仑定律
    • 7.2 电场
    • 7.3 高斯定理
    • 7.4 电场的一些性质
    • 7.5 电路
  • 8 磁学
    • 8.1 磁的现象
    • 8.2 洛伦磁力
    • 8.3 安培定律
    • 8.4 法拉第的实验
    • 8.5 磁介质
  • 9 量子力学
    • 9.1 量子论的诞生
    • 9.2 波粒二象性
    • 9.3 不确定关系
    • 9.4 自旋
    • 9.5 德布罗意常数
    • 9.6 隧道效应
    • 9.7 纠缠态
    • 9.8 量子计算机
  • 10 分子、原子、夸克
    • 10.1 卢瑟福的发现
    • 10.2 元素周期表的由来
    • 10.3 构成万物的分子
    • 10.4 分子间的作用力
    • 10.5 神秘的原子核
    • 10.6 原子能的利用
    • 10.7 物质的基本构成
    • 10.8 更多更小的粒子
    • 10.9 夸克
    • 10.10 超弦理论
  • 11 高能物理
    • 11.1 超高能量
    • 11.2 希格斯粒子
    • 11.3 丁肇中的故事
    • 11.4 中微子的发现
    • 11.5 人类的脚步
  • 12 相对论
    • 12.1 爱因斯坦火车
    • 12.2 相对论变换
    • 12.3 尺度变短时钟变慢
    • 12.4 能量的来源
    • 12.5 广义相对论
  • 13 简单天文学
    • 13.1 我们的宇宙
    • 13.2 恒星的死亡
    • 13.3 黑洞
    • 13.4 引力波的存在
  • 14 大爆炸宇宙学
    • 14.1 多普勒效应
    • 14.2 宇宙微波背景辐射
    • 14.3 宇宙的起源
    • 14.4 星体的起源
    • 14.5 正反物质不对称性
    • 14.6 暗物质与暗能量
  • 15 前进中的物理学与人类文明
    • 15.1 什么是物理学
    • 15.2 物理从实验中来
    • 15.3 物理与数学
    • 15.4 模型的应用
    • 15.5 物理中国梦
宇宙微波背景辐射
  • 1 视频
  • 2 章节测验


宇宙微波背景辐射的发现

在四十年代末,大爆炸宇宙论的鼻祖伽莫夫认为,我们的宇宙正沐浴在早期高温宇宙的残余辐射中,其温度约为6K。正如一个火炉虽然不再有火了,还可以冒一点热气。

1964年,美国贝尔电话公司年轻的工程师-彭齐亚斯和威尔逊,在调试他们那巨大的喇叭形天线时,出乎意料地接收到一种无线电干扰噪声,各个方向上信号的强度都一样,而且历时数月而无变化。

难道是仪器本生有毛病吗?或者是栖息在天线上的鸽子引起的?他们把天线拆开重新组装,依然接收到那种无法解释的噪声。这种噪声的波长在微波波段,对应于有效温度为3.5K的黑体辐射出的电磁波(它的谱与达到某种热平衡态的熔炉内的发光情况精确相符,这种辐射就是物理学家说熟知的"黑体辐射")。他们分析后认为,这种噪声肯定不是来自人造卫星,也不可能来自太阳、银河系或某个河外星系射电源,因为在转动天线时,噪声强度始终不变。

后来,经过进一步测量和计算。得出辐射温度是2.7K,一般称之为3K宇宙微波背景辐射。这一发现,使许多从事大爆炸宇宙论研究的科学家们获得了极大的鼓舞。因为彭齐亚斯和威尔逊等人的观测竟与理论预言的温度如此接近,正是对宇宙大爆炸论的一个非常有力的支持!这是继1929年哈勃发现星系谱线红移后的又一个重大的天文发现。

宇宙微波背景辐射的发现,为观测宇宙开辟了一个新领域,也为各种宇宙模型提供了一个新的观测约束,它因此被列为20世纪60年代天文学四大发现之一。彭齐亚斯和威尔逊于1978年获得了诺贝尔物理学奖。瑞典科学院在颁奖决定中指出:这一发现,使我们能够获得很久以前宇宙创生时期所发生的宇宙过程的信息。