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1963年初，彭齐亚斯（Penzias）和威尔逊（Wilson）将一台卫星设备改装为射电望远镜，开始研究射电天文学。他们不断提高测量精确度，同时降低系统的噪声温度，将天线温度的测量误差降低到0.3K，从而观察到3.5K的宇宙背景辐射。天文学家认为这种辐射是宇宙大爆炸时期的残骸，所以成为研究大爆炸理论的重要依据。在现代宇宙学上，它有着重要的贡献，仅仅次于哈勃发现的河外星系的红移，被人们称为20世纪天文学上的重大成就。因此，彭齐亚斯和威尔逊在1978年获得了诺贝尔物理学奖。瑞典科学院在颁奖时认为，这项发现有着重要意义，它让我们得到了宇宙早期的信息。

学术界并没有重视伽莫夫、阿尔弗、赫尔曼的预言，被忽视了十几年。他们也没有完善自己的理论，而且不重视天文学观测。其实，当时的观测已经表现出宇宙微波背景辐射痕迹。由于宇宙复合时期残留的辐射属于射电微波波段，所以只能通过射电望远镜进行观测。20世纪40年代，射电望远镜使用的天线很小，接收机的噪声温度很高，所以灵敏度比较差。1945年，美国麻省理工学院的迪克（Robert Henry Dicke）制作了一台射电望远镜，它的波长是1.25厘米，抛物面天线的口径是45厘米。他通过这台射电望远镜观察太阳和月亮的射电辐射。不过，地球大气在这个波段上也会产生辐射，而且比较强。为了排除大气辐射的影响，迪克开始测量1.25厘米波段的大气辐射，在无意中观察到20K的“天空背景辐射”。他推测，这种辐射不是地球大气造成的，可能是宇宙中广泛分布的星系造成的，他将这种辐射叫做“宇宙物质辐射”。

实际上，这就是后来所说的微波背景辐射，但由于当时的射电望远镜的精确度比较低，人们不了解大爆炸宇宙模型，所以迪克并没有想到微波背景辐射。有趣的是，1946年，迪克对宇宙物质辐射的观测结果和伽莫夫的“核合成”论文都在《物理学评论》中的第70卷发表了。20年后，人们才注意到两篇文章之间的联系。那时候，如果伽莫夫阅读了迪克的文章，或许会将迪克的观测结果与自己的预言——宇宙微波背景辐射——联系在一起；或者迪克阅读了伽莫夫的文章，可能也会受到许多启发，进而发现3K宇宙微波背景辐射。这样一来，彭齐亚斯和威尔逊就失去了机会。但是，迪克错失了发现宇宙微波背景辐射的良机，同时伽莫夫等人也错过了检验理论的时机。

1946年，迪克任职于普林斯顿大学，而他就是从这座学校毕业的。20世纪60年代初期，迪克开始研究宇宙学，但他反对伽莫夫的大爆炸宇宙学。他赞同的是永久振荡宇宙模型，认为宇宙会周而复始的膨胀和收缩，而此时的宇宙处于膨胀时期。他推测，在“振荡”过程中，宇宙可能留下能够观察到的背景辐射。迪克还让自己的研究生皮布尔斯计算温度在振荡宇宙模型中的变化情况。有趣的是，他们得出的结果显示，宇宙中分布着一种10K的背景辐射。这时，迪克联想到20年前发现的20K的“宇宙物质辐射”，猜测这种辐射是“振荡”过程中表现出来的微波背景辐射。1964年，迪克希望两位研究生继续研究这种辐射，而且制作了射电望远镜。不过，他们的研究尚未开始，别人已经发表了观测结果，这就是彭齐亚斯和威尔逊，后来还获得了诺贝尔物理学奖。迪克再次与机遇擦身而过。

著名的工程师奥姆（E. A. Ohm）也错失了发现宇宙微波背景辐射的良机，而且他是彭齐亚斯和威尔逊的同事。当奥姆使用贝尔实验室中的喇叭状天线观测宇宙时，曾经测量到3.3K的噪声温度，这个结果发表在《贝尔系统技术杂志》上，时间是1961年。不过，这个噪声温度要比实验误差小，而且不会对通信造成影响，所以没有引起人们的关注。

20世纪60年代，彭齐亚斯和威尔逊在贝尔实验室研究射电天文。当时，他们的任务是调试6米的角形反射天线，这是为了回声卫星计划建造的，所以他们的任务与天文毫无关系。由于需要确定背景噪音，所以需要测量天线指向天顶时的天空亮度。一般来说，通常用温度表示天线测量出来的天空亮度，与相同温度下相同频率的黑体辐射的温度相似。彭齐亚斯和威尔逊测量出来的温度是6.7K。其中，大气层的温度是2.3K，天线内部欧姆损耗是0.9K，剩下的3.5K不明噪声不知道来自于哪里。

在贝尔实验室中，天线中的不明噪声早就存在了，但人们一直在忽视这个问题。不过，彭齐亚斯和威尔逊想要研究清楚，而且花费了很大心力。他们将天线拆开，发现里面有一窝鸽子。将鸽子弄走，然后清理掉鸽粪。各种努力都无法确定不明噪声来源于什么地方，只是确定了不是来自于天线内部或者附近的环境。因此，他们猜测这个不明噪声是遥远的辐射信号，但没有意识到这个发现的重大意义。幸运的是，普林斯顿大学距离贝尔实验室非常近，这里的宇宙学家很清楚3K的微波背景的含义。于是，两组人员经过讨论之后，各自写了一篇文章，同时在天体物理杂志上发表了。

在宇宙学的发展史上，微波辐射背景的发现是一个重大事件，验证了大爆炸宇宙学的说法。此后，我们对宇宙图像的认识越来越深刻。