三體中的3K眼鏡，為什么能看到宇宙微波輻射？

茍利軍

大家好，我是國家天文臺的茍利軍。今天我給大家介紹一下三體小說當中的三K眼鏡。

在小說當中，戴上眼鏡就可以看到宇宙的微波背景輻射。我們先介紹一下宇宙微波背景輻射。它到底是什么？宇宙微波背景輻射是來自于宇宙空間背景上的各向同性的微波輻射，它是我們宇宙大爆炸時候所產(chǎn)生的遺跡。我們知道我們的宇宙產(chǎn)生于138億年前的一次大爆炸，爆炸之后火球膨脹，然后就慢慢的冷卻。在爆炸之后的38萬年起，因為溫度下降，電子和原子相結(jié)合，宇宙在這個時候就變得透明了。而此時的宇宙的平均溫度是達到了3000開爾文。而產(chǎn)生的光子就向外輻射之后，宇宙繼續(xù)膨脹，溫度逐漸降低，一直到了我們現(xiàn)在所知道的3開爾文左右。

需要說明的是，開爾文也是一個溫度單位，我們?nèi)粘Ｋ玫膯挝痪褪菙z氏度，這兩個單位之間有一種線性轉(zhuǎn)化的這種關系，相差273.15，也就是我們經(jīng)常說的0攝氏度，也就是結(jié)冰的時候，如果用開爾文為單位的話那就是273.15開爾文。而且我們現(xiàn)在的理解，開爾文的零度就是絕對零度，在這個時候，所有物體，包括原子分子的運動都會停止。所以我們可以看到宇宙從早期的溫度很高，逐漸的降低到現(xiàn)在的2.73開爾文。當然我們也可以用相應的波長來表示，只是物理學家會覺得溫度更為方便而已。

宇宙微波背景輻射相關的研究曾經(jīng)獲得過兩次諾獎。20世紀60年代初的時候，美國科學家彭吉亞斯和威爾遜為了改進衛(wèi)星通訊，建立了高靈敏度號角式接收天線系統(tǒng)。在1964年的時候，他們?yōu)榱私档驮肼暎踔燎宄颂炀€上的鳥糞，但是依然有消除不掉的厘米波背景噪聲，他們認為這些來自于宇宙的波長，為7.35厘米的微波，相當于3.5開爾文。在1965年的時候，他們又修正為三開爾文，并將這一發(fā)現(xiàn)了公諸于世。為此，他們獲得了1978年的諾貝爾物理學獎。而之后美國的衛(wèi)星對微波背景輻射做了一個精確的測量，2006年的時候獲得了諾獎。

我們知道宇宙微波背景輻射的溫度大約是2.73開爾文，微波也就是我們經(jīng)常所說的無線電波波段，所以我們的肉眼是直接看不到的。我們現(xiàn)在必須要通過合適的探測器來探測它。在三體小說當中，觀眾在夜里戴上這種眼鏡，就能夠親眼看到宇宙的散開背景輻射，也能夠看到宇宙閃爍。其實到目前為止，我們還都沒有實現(xiàn)這樣的技術，不過文中描寫的只是一種想象而已。因為在這個頻段上我們還是有一些其他的信號，比如說我們最早發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射時，這種輻射僅僅是相當于噪音所發(fā)現(xiàn)的。所以即使我們戴上這樣的眼鏡，我們也是很難直接看到宇宙的微波背景輻射信號。

關于三K眼鏡先就和大家聊這些，有機會再和大家聊一些其他相關的科學知識。

本文為科普中國·星空計劃扶持作品作者：茍利軍

審核：韓文標

出品：中國科協(xié)科普部

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