在宇宙學的浩瀚舞臺上，不同觀點的科學家猶如歌劇中的角色，為宇宙起源的謎題而辯論，展開了一場思想的交響。第七部分《宇宙歌劇》將這場爭論以戲劇化的方式呈現，讓我們仿佛置身于科學的盛大表演之中，見證大爆炸模型與穩恒態宇宙模型之間的激烈交鋒。

新宇宙模型的問世

科學家弗雷德·霍伊爾提出的“穩恒態宇宙模型”與大爆炸模型針鋒相對。他認為，宇宙從未經歷過熾熱、致密的原始狀態，宇宙的密度與溫度在最初與如今無異。盡管宇宙在膨脹，但他提出物質會不斷從真空中產生，使得宇宙密度保持不變，這就是穩恒態模型的核心理念。

霍伊爾的模型允許宇宙持續膨脹，而物質的出現彌補了體積增大的空隙，使得宇宙總密度始終一致。這一觀點當時吸引了眾多追隨者，與伽莫夫的大爆炸模型展開了激烈的科學對話。

與霍伊爾對峙的是伽莫夫和他的“火球模型”，即后來著名的大爆炸模型。伽莫夫認為宇宙源自一個極度熾熱的“核火球”，并逐漸膨脹、冷卻，形成今天的星系和星體。他預言，宇宙早期的熾熱狀態留下了“余熱”，即微波背景輻射，這一預言成為大爆炸模型的重要驗證線索。

在宇宙歌劇的設定中，科學家們以唱詩的方式各自闡述模型：伽莫夫強調核火球的熾熱，霍伊爾則唱道“宇宙的密度從未改變”。兩種觀點在科學舞臺上彼此碰撞，吸引了無數科學家深入研究宇宙的奧秘。

偶然發現的余熱：大爆炸模型的勝利

盡管伽莫夫預言了余熱的存在，但多年來科學家們始終無法找到這一證據，這使得霍伊爾的穩恒態模型仍具生命力。然而，1964年，一次意外的發現成為大爆炸模型的勝利證據。

美國天文學家彭齊亞斯和威爾遜在調試衛星天線時，發現了無法消除的噪聲。為了排除干擾，他們清理了天線上的所有可能雜物，包括一堆鴿子留下的“白色分泌物”。但噪聲依然存在。最終，他們認識到這一噪聲是客觀存在的，與宇宙結構有關。

幾位天體物理學家敏銳地指出，這個噪聲正是伽莫夫預言的宇宙微波背景輻射，也就是大爆炸的“余熱”。這一發現使得彭齊亞斯和威爾遜獲得了諾貝爾獎，成為了大爆炸模型的有力證據，而霍伊爾的穩恒態模型逐漸被拋棄。

宇宙歌劇，不僅是對科學史的回顧，也是一場知識與信念的交鋒。科學中的對立并非簡單的對錯之分，而是推動發現的動力。霍伊爾、伽莫夫和勒梅特等科學家，雖然觀點不同，卻共同拓展了人類對宇宙的理解。

這場科學歌劇也提醒我們，宇宙中的真理往往在不同聲音的碰撞中逐漸顯現。在探索的舞臺上，科學家們化身為堅定的角色，推動著宇宙的偉大劇目不斷上演。

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作者：《趙崢教授解讀物理世界》今朝文化 科普創作團隊

審核：周曉亮 北京交通大學物理學實驗室高級工程師

來源: 星空計劃

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