如何看待、认识宇宙微波背景辐射图?1 大爆炸初期,粒子普遍处于电离状态,光子在运动过程不断和粒子相撞,无法自由移动,只有不断改变路径,一段时间后,温度下降,质子电子结合为中子,稳定的原子结构形成,物质密度降低,此时光子解耦,自由射出,这时光子运动产生辐射叫做微波背景辐射 。恒星爆炸(超新星爆发)在银河系内都是非常罕见的事情,在宇宙空间内发生的概率微乎其微,试问,发生概率低,在天空中零星出现的爆发为什么360度全方位可观测而且永不停息?如果是恒星辐射,极远处的恒星辐射过于微弱,极难观测,近处的恒星有脉动变星,造父变星,红巨星,蓝巨星,白矮星,如果我们假设天空中大部分恒星都是主序恒星,它们发出的辐射都是均匀的,而当中必然出现变星和巨星,它们的物理性质和主序星不同(从赫罗图中可以看出),它们发出的辐射会使天空中的均匀辐射产生较大波动,不可能各项同性,差异极为微小,更何况主序星也有大小之分,它们发出的辐射强度也有很大的差别,这样天空的辐射能是均匀的吗?
还有,宇宙背景辐射叫微波辐射,微波是一种波长较短的无线电波,而恒星发出的电磁辐射主要由可见光,和伽马射线,X射线,红外线,紫外线,带电粒子辐射等高能射线组成,不可能大部分都是微波,而且背景辐射的温度极低,只有3K,试问所有恒星温度都那么低吗?
2微波背景辐射不是剖面图,你一定看过地球地图,你会发现这个图也是一个椭圆平面,宇宙在我们的视野中也是一个球面,为什么不能沿经线切一刀,把它展开为平面呢?
3微波背景辐射是宇宙诞生几十万年时的辐射,基本代表了可观测宇宙的边缘,用有限无边宇宙模型解释,微波背景辐射存在的区域就是球面里的一小层薄壳,半径差不多就是137亿光年
科学家认为3K辐射就是大爆炸残余是因为它能和现有的大爆炸模型相适应,3K辐射的特性和大爆炸模型预言的相一致,人类不了解某种自然现象,只能用模型去解释它 。宇宙空间中恒星,黑洞活动形成的射电波和3K波有较大差别,这样的全方位各项同性波不太可能是恒星黑洞产生的,如果说空间每一点都能接受到这种微波,特性又完全相同,又不可能由恒星黑洞中子星产生,这表明他们有共同的起源,既然其性质和大爆炸模型预言相一致,当然就认为是背景辐射,这应该就是一一对应的原因 。
怎样解释宇宙微波背景辐射?宇宙微波背景辐射(又称3K背景辐射)是一种充满整个宇宙的电磁辐射 。特徵和绝对温标2.725K的黑体辐射相同 。频率属与微波范围 。
1934年,Tolman是第一个研究有关宇宙背景辐射的人 。他发现在宇宙中辐射温度的演化里温度会随著时间演化而改变;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)两者的变化会抵销掉,也就是黑体辐射的形式会保留下来 。
1948年,由旅美的俄国物理学家伽莫夫带领的团队估算出,如果宇宙最初的温度约为十亿度,则会残留有约5~10k 的黑体辐射 。然而这个工作并没有引起重视 。
1964年,苏联的泽尔多维奇(Zel'dovich)、英国的霍伊尔(Hoyle)、泰勒(Tayler)、美国的皮伯斯(Peebles)等人的研究预言,宇宙应当残留有温度为几开的背景辐射,并且在厘米波段上应该是可以观测到的,从而重新引起了学术界对背景辐射的重视 。美国的狄克(Dicke)、劳尔(Roll)、威尔金森(Wilkinson)等人也开始着手制造一种低噪声的天线来探测这种辐射,然而另外两个美国人无意中先于他们发现了背景辐射 。