02 紐約時報訂閱板塊推薦(美國的紐約時報有哪些板塊)

，宇宙已經膨脹到幾光年這么大了。更低的溫度使得質子和中子被結合在一起形成原子核，其中90%是氫原子核，剩下的10%是氦原子核，其他元素極少，都可以忽略不計。

這個時候，光子溫度只夠它產生正電子和反電子，但是電子和反電子之間也在不停地發生湮滅 —— 同樣的道理，因為十億分之一的幸存率，最后剩下的全是電子。

等到宇宙年齡是三十八萬年的時候，溫度低到讓所有電子都被原子核捕獲，變成氫原子和氦原子。

到十億年的時候，這些原子在引力的作用下結合在一起，就會變成恒星，然后這些恒星又會組成星系。那個時候，我們已經有了一千億個星系，每個星系里面會有幾千億個恒星。

其中有些比太陽大十倍的恒星，在高溫高壓之下，可以生產一些更重的元素，比如氧和碳之類。這些恒星最后會爆炸，重元素被傳播出來，散布在整個宇宙之中。正因為這樣，今天我們才會有這些重元素，否則宇宙中就幾乎全是氫和氦。

又過了九十億年，在宇宙中某個不起眼的地方產生了一個不起眼的恒星，這個恒星就是太陽。太陽所處的位置正好有很多重元素構成的氣體，這些氣體在引力作用下慢慢凝聚在一起，形成了行星。

其中某一顆行星，距離太陽不遠不近，正好允許液態水的存在，這個行星就是地球。此后又經過無數機緣巧合，地球上有了生命，生命演化，最后終于有了你。

有個著名的說法說，我們每一個人都是一億分之一的幸運者。這因為當初精子和卵子結合，是一億個精子中只有一個最終能進入卵子形成受精卵，在這場競爭中，我們每個人都打敗了一億個精子。

但是你想想宇宙的起源！我們的幸運度其實比這要嚴重得多 —— 構成你身體的、你周圍環境的每一個原子，都是這么幸運。每一個原子身上的每一個質子、中子、電子，都是正反物質湮滅中十億分之一的幸存者！

我們能有今天難道不是奇跡嗎？

不過，如果你是天體物理學家的話，你會更幸運。

3.天體物理學家的禮物

比“存在”更幸運的是，我們不但存在，而且還可以回過頭去*理解*這個宇宙。大爆炸不但創造了宇宙，而且還給天體物理學家留下一個禮物。

這個禮物就是“微波背景輻射”。

前面說了，原子是在宇宙年齡是38萬年的時候形成。在此之前的宇宙你就算去了也看不遠，因為溫度太高，光子隨時都會被電子碰撞，走不遠。

從那個時候開始，光子終于自由了。它們在宇宙中飛翔，一直存在到今天。隨著宇宙膨脹，這些光子的能量變得越來越低，到今天它們的能量已經降低了一千倍，變成了微波，遍布于整個宇宙。這就是“宇宙微波背景輻射”。

1948年的時候，幾個美國物理學家使用三個理論，預言了微波背景輻射的存在。這三個理論是 ——

1916年愛因斯坦提出的廣義相對論；

1929年哈勃發現宇宙正在膨脹；

二戰前后，美國為搞原子彈的曼哈頓計劃中一系列原子物理實驗結果。

他們僅僅利用這個三個知識，就推算出來，“宇宙微波背景輻射”的溫度應該是5K。

到1964年，兩個貝爾實驗室的工程師偶然測量到了“宇宙微波背景輻射” —— 現在最精確的結果，這個溫度應該是2.72K。

這是物理學的偉大勝利！你想想，當初我們用了三個在地球上發現的物理知識，只是用一個模型去推測宇宙應該起源于大爆炸，然后算出這個大爆炸有個溫度是5K的遺跡。……然后你找了找，居然果然找到了這個遺跡，而且數值相差不到兩倍？！

有個天文學家形容，這就好比你坐在房間里算卦，說某月某日將會有個直徑50英尺的飛碟降落在白宮草坪 —— 而到了那一天，居然真有個飛碟降落在了白宮草坪，只不過飛碟的直徑不是50英尺，而是27.2英尺 —— 飛碟能來就是奇跡了好嗎？！

更慶幸的是，宇宙中遍布一種叫做“氰”（符號是CN，cyanogen）的氣體分子，這個分子受到微波輻射會被激發。物理學家從它被激發的情況，就可以判斷宇宙微波背景輻射在各處的溫度有什么細微的差異。

現在借助衛星觀測，天文學家可以精確繪制整個宇宙的微波背景輻射地圖 ——

我們看到，這張圖并不是完全均勻的。“宇宙微波背景輻射”帶來的，是宇宙剛剛產生38萬年時候的信息。我們可以據此推測當時的物質在宇宙的分布情況。再根據這一點，我們就可以推測宇宙現在的物質是怎么分布的，宇宙的未來將會怎么演變。

泰森說，正因為有了“宇宙微波背景輻射”這個東西，天文學才變成真正的科學！現在你有任何理論模型，都可以計算一番去跟微波背景輻射信息做個比對，驗證不了就只能淘汰。宇宙學成了精確科學！

| 由此得到

過去這一百多年間，物理學家做了非常了不起的事情。我們通過地球上得到的物理學，居然能精確了解這個宇宙的早期是怎么回事。以人類的生存偏見眼光去看，這個大歷史的主題應該是幸運—— 我們經歷的是動不動就十億分之一的中獎機會。

今天說的是宇宙這么動人的故事，我想學學和菜頭，來個“禪定時刻” ——

| 禪定時刻

因為微波背景輻射的存在，宇宙中哪怕最空曠的地方，也不是完全冷的絕對零度，至少有2.72K的溫度。你知道宇宙中最冷的地方在哪嗎？就在我家附近。

從我家開車走25分鐘，就是科羅拉多大學物理系。其中有個實驗室，為了研究玻色-愛因斯坦凝聚，物理學家在里面制造了比宇宙微波背景輻射還低的溫度。

現代物理學就這么厲害。但這個厲害的背后是慶幸。

如果正反物質湮滅沒有十億分之一的幸存率，那上帝創造宇宙的時候說完“要有光”……也就只能有光。如果沒有大恒星生產重型元素，宇宙中就只能有氫和氦。如果沒有后來的一系列“如果”，我們就不會站在這里仰望天空。

如果微波背景輻射在今天測不到，如果物理定律和物質在別處跟在我們這里不一樣，如果元素光譜沒有那么簡潔漂亮的性質，我們就不可能理解這個宇宙。

所以泰森有句名言：“這個宇宙根本沒有義務讓你理解。”

所幸的是宇宙還是給物理學家提供了“知識服務”。我們今天居然能在這么大程度上理解這個宇宙，而且還理解得如此精確，你說這生活是多么美好。

當然，物理學家還有很多不知道的事兒。咱們下次再說。

天文學是一門塑造性格的學問。

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