本世紀重大天體物理問題：星系形成與演化
宇宙從何而來？由大量恒星組成又作為宇宙基本單元的星系是如何形成和演化的？趙剛向記者推薦畢洪、鄒振隆 、陳學雷撰寫的《宇宙大爆炸》一文，回答這一問題。
300多年前，牛頓認為：宇宙永恒存在，且空間無邊無際。20世紀，一些科學家包括愛因斯坦、勒梅特、伽莫夫等，徹底顛覆了這種見解。經研究和觀測證實，宇宙起源于一次“大爆炸”。
“大爆炸”理論認為，大約137億年前，宇宙從極端高溫高密狀態起源，此后隨其體積膨脹和溫度下降，以質子、中子等基本粒子形態存在的物質，最先結合形成氘、氚、氦、鋰等較輕元素；隨后進一步冷卻形成恒星，在恒星內部合成碳、氧、硅、鐵等重元素；再拋射到周圍形成行星；最終，像地球這樣條件適合的行星演化出生命，成為目前的宇宙。
1905年，愛因斯坦提出狹義相對論；10年之后，他又提出廣義相對論。相對論同量子論一起推動了20世紀物理學革命，亦為從整體上研究哈勃發現的星系宇宙，奠定了理論基礎。
20世紀20年代，天文界圍繞星系是否為銀河系一部分的問題，曾展開一場大討論。就在這時，天文界新秀埃德溫·哈勃來到美國威爾遜天文臺。1922年～1924年期間，他分析一批造父變星亮度之后斷定，這些造父變星和它們所在的星云距地球遠達幾十萬光年，因而一定位于銀河系外。1925年，他根據河外星系形狀對其分類，又得出第二個重要結論：星系看起來都在遠離地球而去，且距離越遠，遠離速度越高。哈勃于1929年發表的這個初步結論后來被更多觀測所證實，成為人們公認的“哈勃定律”。
“哈勃定律”的重要意義在于，它表明宇宙并非如天文界以前認為的那樣是靜止的；它顯示出宇宙中的星系就像一個膨脹氣球上的斑點，隨膨脹而退行已達100億年～200億年，從而為此前弗里德曼和勒梅特的膨脹宇宙模型提供了觀測依據。
1946年，一位移居美國的蘇聯科學家探索宇宙中基本元素如何形成問題。他堅信，高熱爆炸產生的輻射，即使是在100多億年后的今天，亦不會完全消失。
這一預言被后來的觀測研究證實：微波背景輻射即是大爆炸的“余燼”；隨著宇宙不斷膨脹，其背景輻射溫度亦逐漸降低，迄今相當于絕對溫度２．７度即零下２７０．４６攝氏度黑體發出的微波輻射。所謂黑體，是指能全部吸收外來電磁輻射而毫無反射和透射的理想物體。黑體發出的輻射在不同波長上的分布，僅與黑體溫度有關。
1989年的一個早晨，美國航空航天局將COBE衛星送上太空。COBE最初9分鐘的觀測結果就表明，宇宙微波背景輻射具有完美的黑體輻射譜。宇宙大爆炸理論進一步得到證實。
兩名美國學者約翰·馬瑟和喬治·斯穆特，根據ＣＯＢＥ衛星測量結果進行分析計算后發現，宇宙微波背景輻射與絕對溫度２．７度黑體輻射非常吻合，此外微波背景輻射在不同方向上溫度有著極其微小的差異，亦即是說存在所謂的各向異性。
2006年12月3日，瑞典皇家科學院宣布，將該年度諾貝爾物理學獎授予美國科學家約翰·馬瑟和喬治·斯穆特，以表彰他們發現了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性。
諾貝爾獎評審委員會發布的公報說，馬瑟和斯穆特的成果有助于研究早期宇宙，并能幫助人們更多地了解星系和恒星的起源。 （大眾科技報 朱廣菁）
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