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1934年,托尔曼(Tolman)发现在宇宙中辐射温度的演化里温度会随着时间演化而改变;而光子的频率随时间演化(即宇宙学红移)也会有所不同。但是当两者一起考虑时,也就是讨论光谱时(是频率与温度的函数)两者的变化会抵消掉,也就是黑体辐射的形式会保留下来。
1948年,美国科学家阿尔弗(Ralph Alpher)和赫尔曼(Robert Herman)预言,宇宙大爆炸产生的残系辐射,由于宇宙的膨胀和冷却,它所具有的温度约为绝对零度以上5K。
1964年,美国贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊架设了一台喇叭形状的天线,用以接受“回声”卫星的信号。为了检测这台天线的噪音性能,他们将天线对准天空方向进行测量。在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯号存在,这个信号既没有周日的变化,也没有季节的变化,因而可以判定与地球的公转和自转无关。起初他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。1965年初,他们对天线进行了彻底检查,发现天线上有一些鸟屎。清理了天线上的鸟屎后,然而噪声仍然存在,于是他们在《天体物理学报》上以《在4080兆赫上额外天线温度的测量》为题发表论文正式宣布了这个发现。不久狄克、皮伯斯、劳尔和威尔金森在同一杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文,对这个发现给出了解释,即:这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射。他们认为这些来自宇宙的波长为7.35厘米的微波噪声相当于3.5K,并在1965年又订正为3K。
微波背景辐射的另一特征是具有极高的各向同性。这具有两方面的含义:①小尺度上的各向同性:在小到几十弧分的范围内,辐射强度的起伏小于0.2%;②大尺度上的各向同性:沿天球各个不同方向,辐射强度的涨落小于0.3%。
正反粒子偶极子是电磁场物质,不仅是电磁辐射介质,而且本身也进行着一定的“热运动”。而这种“热运动”会产生所谓的宇宙微波背景辐射。只要有正反粒子偶极子的地方就会有这种宇宙微波背景辐射;而这种热运动的程度与正反粒子偶极子的密度和温度相关,密度不同则波长不同。另外,如果是来自宇宙的辐射,那么这种辐射是可以进行电磁屏蔽的,而正反粒子偶极子充满整个宇宙,渗透进任何物质,在任何位置都会进行“热运动”,因此只有这个频率是无法屏蔽的。
预测与验证:
① 将测试的整个空间进行电磁屏蔽,进行测试,检验是否仍能接收到相同的宇宙微波背景辐射。
② 随着离地高度的变化,正反粒子偶极子密度会逐渐降低,那么所谓的宇宙微波背景辐射波长将会产生变化。
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