为什么说电视机上的“雪花屏”和宇宙大爆炸有关？

老式电视机曾经是我们童年的忠实伴侣，如今液晶电视已近乎取代，但老式电视机带给我们的记忆却永远难忘。

说起老式电视机，第一个映入眼帘的就是它标志性的大大"屁股"。

这可不是针对它的外形开玩笑，而是它真的后部非常鼓胀。

那是因为它需要装下巨大的电子管、变压器等结构。

如今看来老式电视机简直就像一个大号音箱，放在家里占地面积极大。

那么这些“大屁股”电视机最让人恼火的就是它时常出现的“雪花屏”。

平时我们津津有味地看着电视剧或节目，画面突然就变成了一片灰白色的雪花点，还伴随着让人牙酸的“滋滋”噪音。

但你知道吗，这雪花很可能和宇宙大爆炸有关。

01

爱因斯坦提出广义相对论后，却为其中预测宇宙动态变化的方程所苦恼。

他坚信宇宙应当是静态的，于是在方程中添加了一个宇宙常数，希望通过取合适值使方程预测出静态宇宙。

然而，这种做法遭到了其他科学家的质疑。

勒梅特便提出宇宙应当是动态的，并随着时间膨胀。

他描述了膨胀宇宙的情形，提出了原始宇宙爆炸后快速膨胀的理论，起初勒梅特的理论备受嘲笑，但很快就得到了证实。

天文学家哈勃观测到，银河系外的星系大多在远离银河系，而且速度与距离呈正相关。

这一发现正符合空间膨胀模型的预测，如果是星系自身运动，近处和远处的分布应当无规律。

若将时间反向推演，则可知宇宙早期极为密集，即所谓的奇点，这似乎证实了勒梅特的理论是正确的。

然而，哈勃的发现也给爱因斯坦的静态宇宙理论以沉重一击。

爱因斯坦不得不承认，原本为使相对论预测出静态宇宙而添加的宇宙常数是个巨大的错误，这成为科学史上最著名的憾事之一。

爱因斯坦在广义相对论方程中添加常数的做法，一开始并非完全没有根据。

工程学等技术领域中，人们常常会在方程中添加经验常数，以使理论预测结果符合实验观测。

问题在于，爱因斯坦添加常数的目的似乎是出于其主观预期，而非对实验事实的客观反映。

一个伟大的理论需要以对自然的探索为出发点，而非科学家的个人信念，爱因斯坦最终改正了这个失误，证明了他科学精神的伟大。

02

亿万年前，宇宙诞生于一场震撼人心的大爆炸。

在这无边无际的混沌中，高温与高能量构筑起了一个崭新的世界。

然而，这一切都笼罩在迷雾之中，无人知晓。

直到几十年前，人类才逐步揭开这历史的帷幕。

1964年，两位工程师在调试射电望远镜时，意外接收到了一段奇怪的静电噪声。

久而久之，他们渐渐意识到，这可能是某种漂浮在太空的电磁辐射。

可这一发现之初，却无人相信。

于是，接下来的数十年时间里，全球科学家开始了漫长的探索，希望验证这一猜想。

经过多次试验与论证，科学界终于确认，这正是138亿年前大爆炸所遗留的电磁回声——宇宙微波背景辐射。

它记录了宇宙刚诞生时的模样，为人类开启了探索宇宙奥秘的大门。

要知道，在大爆炸后，宇宙高温如火炉，连光子也无法穿透那片混沌。

直到38万年后，温度终于降到3000摄氏度，光子才得以畅通无阻。

从那时开始，这些早期光子便四处漫游，成为我们今天所能观测到的宇宙微波背景辐射。

如今，随着科技的进步，人类对这种辐射的探测也越来越清晰和精细。

03

当我们看到老式电视机屏幕上出现的雪花图像时，多数人会觉得它们只是信号干扰导致的随机噪音。

但是这些看似平淡无奇的雪花图像，却记录了一个伟大的科学发现--宇宙微波背景辐射的存在。

20世纪30年代，第一台黑白电视问世，人们第一次看到了电视机屏幕上的雪花图像。

起初，人们以为这些雪花纯粹是接收天线捕捉到的各种随机噪音导致的。

的确，太阳风暴、宇宙射线以及各种人为干扰都会导致接收天线捕捉到混乱的电磁噪音。

但是，当科学家试图用各种方法消除所有已知噪音源后，屏幕上仍然残留有约1%左右的雪花图像。这意味着，还有一个未知的电磁噪音源存在。

直到1965年，随着宇宙微波背景辐射的发现，科学家们才恍然大悟：

电视机屏幕上的雪花雪花中所包含的未知噪音，就是来自于大爆炸余辉的宇宙微波背景辐射!

这意味着，早在宇宙微波背景辐射被发现的30年前，人类就通过电视机无意中侦测到了它的存在!

其实这也不难理解。

宇宙微波背景辐射来自于138亿年前的大爆炸，它遍布整个宇宙，来自各个方向。

它像一层轻薄的纱幕，裹挟着宇宙起源的奥秘。

电视机的天线所接收到的电磁波，自然也包含了这层大爆炸余辉。

即使科学家想方设法过滤掉其他所有噪音源，这层大爆炸余辉也无法遮蔽。

更神奇的是，无论我们如何旋转天线，这层辐射引起的雪花模式也丝毫不变，这正是因为宇宙微波背景辐射来自各个方向，具有高度的各向同性。

于是，电视机屏幕上的雪花图像就成为了一面时空的镜子，让我们看到了138亿年外的宇宙起源。

04

现今科技水平还不能完全过滤掉其他强烈的宇宙辐射源，如超新星爆发、脉冲星的波动等等。

这些噪音源可以大幅减弱，但很难彻底消除。

况且，即使只记录下背景辐射本身，对人类目前的科技水平而言，也还存在诸多障碍与局限。

宇宙广袤无垠，人类渺小如尘。

相较于浩瀚宇宙的无限奥秘，我们的理解还十分有限。

但科学家们坚信，这些微弱的背景辐射或许隐藏着揭示宇宙奥秘的关键线索。

随着探测设备的不断改进和理论知识的积累，终有一天我们可以窥见这个奇妙宇宙的真面目。