解广袤的宇宙。正如第3章中提到的，物体发出的电磁辐射的波长范围
非常宽阔。这些波长，如图93所总结的那样，既可以比我们可见的熟悉
的彩虹的波长长，也可以比它的短。
图93 可见光的光谱只是电磁波谱中的一小段。所有电磁辐射，包括可见光，是由电场和磁场
的振动构成的。可见光波长的范围仅限于电磁波谱中的一个非常狭窄的波段。因此，为了尽可
能全面地研究宇宙，天文学家试图在整个波长范围上——从十亿分之一米（X射线波段）到几
米（射电波段）——来检测辐射。
虽然我们无法用眼睛看到这些极端的波长，但它确实存在。这种情
况就如同声音一样。动物发出的声音有一个波长范围，但是我们人类只
能听到其中非常有限范围内的声音。我们既听不到大象发出的次声波
（长波长），也听不到蝙蝠发出的超声波（短波长）。我们之所以知道
超声波和次声波的存在，只是因为我们可以用特殊仪器检测到它们。
央斯基走在了他所处时代的前头，因为他那个时代的天文学家还不
熟悉无线电技术，不愿跟进他的突破。更糟糕的是，又赶上大萧条，贝
尔实验室无法拨出资金支持射电天文学，于是央斯基只好被迫放弃他的
研究。然而，央斯基的突破及时鼓励了天文学家去拓宽超出可见光谱的
观测范围。
今天的天文学家不仅运用射电望远镜，还包括红外望远镜、X射线
望远镜等设备，这使他们能够获取整个电磁频谱的信息。通过探索这些
不同波长的信息，天文学家能够从不同方面来研究宇宙。例如，X射线
望远镜探测的是最短的波长，这个波段是观测宇宙中最活跃事件的理想
场所。红外线望远镜在观测我们自己的银河系方面非常有效，因为红外
线波长能够穿透星系尘埃和气体，使可见光看不清的对象变得清晰。
利用天体发出的每一种可能波长的光来探测已成为现代天文学的中
心原则。光，无论是可见的还是不可见的，是研究宇宙的唯一途径，因
此天文学家们必须利用一切可以利用的波长去拾取每一个可能的线索。
说点题外话。有趣的是，央斯基对星系射电辐射的探测纯属偶然，
因为他遇到的这种美妙的东西并非他一开始就要寻找的东西。其实，这
只是科学发现上鲜为人知但出奇地常见的特征——偶然的机遇——的美
好例证之一。“偶然的机遇（serendipity）”这个词是由政治家兼作家罗
伯特·沃波尔爵士于1754年创造的。他在一封信里讲述关于一个熟人的
一件偶然而幸运的发现时用了它：
这个发现确实几乎称得上我说的那种“偶然的机遇”，一个非常富有
表现力的词，我没有更好的表达方式来传递这其中的微妙关系，我将努
力向你解释：通过推演而不是定义你会更好地理解它。我曾经读过一个
可笑的童话，叫作《塞伦迪普的三个王子》中讲道：在这三位殿下的旅
行中，他们一直在通过偶然而睿智的方式来发现那些并非他们追求的东
西。
科学技术史上充满着偶然。例如，1948年，乔治·德梅斯特拉尔在
瑞士乡间散步时，看到他裤子上粘了一些带刺的种子，他发现这些刺的
弯钩牢牢地抓在织物的纹理上，于是受到启发，发明了尼龙搭扣。称得
上偶然的另一个例子是，阿特·弗莱在开发强力胶时，意外地配制出一
种粘性非常低的胶水。这种胶水的粘性低到被粘在一起的两件东西轻轻
一拉就脱开了。弗莱，这位当地教堂唱诗班的成员，机敏地将这种配制
失败的胶水涂抹在纸边上，然后在这种涂有胶水的纸上写上页码贴在赞
美诗集上，就这样，报事贴便条便诞生了。医疗上偶然性的一个例子是
伟哥，这种药最初是开发用来治疗心脏病的。后来发现参与临床试验的
患者坚决拒绝交还那些尚未服用的药片，即使这些药物对他们的心脏问
题没有显著的作用，于是研究人员开始怀疑这种药物可能有积极的副作
用。
我们不宜轻易地给那些抓住机遇的科学家贴上“幸运”的标签，这是
不公平的。所有这些借助偶然而成功的科学家和发明家们之所以能够抓
住仅有的一次机会取得成功，是因为他们已经积累了足够的知识，成功
只是水到渠成的结果。正如路易斯·巴斯德——他也得益于偶然——所
说的那样：“机遇垂青有准备的头脑。”沃波尔在上述的他的信里也强调
了这一点，他将意外发现描述为“偶然和智慧”的结果。
此外，那些受到机遇垂青的人在机遇来临时必须准备好拥抱机遇，
而不是简单地将裤子上粘着的刺儿果刷掉，将配制失败的胶水倒入水
槽，或放弃一个不成功的医疗试验了事。亚历山大·弗莱明之所以能发
明青霉素，全赖于从窗户吹进来漂浮在培养皿上的一块青霉菌斑，它落
在培养皿上，杀死了培养的细菌。许多微生物学家此前极有可能也遇到
过青霉斑点污染了他们培养的细菌的情况，但他们都将受污染的菌体倒
掉了，而不是看到有可能发现能挽救数百万人的生命的抗生素的机会。
温斯顿·丘吉尔曾经说过：“男人偶尔会被真理绊倒，但他们大多数自己
爬起来，匆匆赶路，好像什么事也没发生过一样。”
返回到射电天文学，我们将看到，偶然性不仅仅孕育了这种新的观
测技术，其实它要有用得多。在未来几年里，它将在这一领域的几项发
现中发挥着核心作用。
例如，在二战期间，中学教师斯坦利·海伊被借调到陆军作战研究
小组从事英国雷达研究项目。传输和接收无线电波是雷达工作的基础，
海伊被要求解决盟军雷达所面临的一个特殊问题。操作员在监视雷达系
统时偶尔发现，屏幕会出现像圣诞树那样的闪光，这种干扰阻碍他们识
别敌人的轰炸机信号。他们认为这是德国工程师们开发的一种新的雷达
干扰技术，让英国的雷达站的雷达出现闪屏。海伊给自己定下的任务是
搞清楚德国人是如何产生如此强大的无线电干扰信号的，搞清楚这一
点，就能找到对付它们的办法。后来，到1942年春天，他搞明白了，英
国雷达上出现的问题与德国人无关。
海伊注意到，干扰似乎在早晨来自西边，中午时分来自南边，下午
又转移到东边，日落后消失。显然，这不是纳粹的秘密武器，而只是太
阳发出的射电辐射的结果。事有凑巧，太阳正处在其11年太阳黑子周期
的峰值期，射电辐射的强度与强烈的太阳黑子活动联系在一起。通过研
究雷达，海伊意外地发现，太阳——想必所有的恒星——会发射无线电
波。
海伊似乎特别受机遇的青睐，因为在1944年，他又做出了另一个幸
运的发现。在使用特种雷达系统指向某个很窄的角度时，这是他开发出
来用来对付入侵的V-2火箭的技术，海伊注意到，流星在穿过大气层时
也发出嘶嘶的无线电信号。
当战时雷达研究的热潮在1945年结束时，盟军方面留下了大量冗余
的无线电设备和一大帮懂得如何使用它们的科学家。正是出于这些原
因，射电天文学开始成为一个严肃的研究领域。第一批全职射电天文学
家中有两人——斯坦利·海伊和他的战时同行，雷达研究员伯纳德·洛弗
尔。洛弗尔设法弄到了一台前陆军机动雷达装置，开始实施射电天文观
测的计划。但这只是洛弗尔在曼彻斯特建立射电天文学观测台的起点。
电车经过带来的无线电干扰迫使他将观测站移到焦德雷尔班克——该城
市以南大约30千米外的一个植物园里。在那里，他开始建造一个世界级
的无线电观测站。与此同时，剑桥大学的马丁·赖尔则试图不落焦德雷
尔班克之后。也正是赖尔将射电天文学变成了判断大爆炸与稳恒态争议
的关键手段。
图94 斯坦利·海伊战时的发现被赋予新的生命。1963年4月，《每日先驱报》在“科学前沿”栏
目里曾以连环漫画的形式描绘了这一技术的特征。
4幅连环画的文字：
（左上）1942年2月，二战期间，英国出现了噩梦般的危机。全国所有的雷达都报告说，一种新
的“嗡嗡”声完全破坏了英国的雷达防空系统。
（右上）J.S.海伊领导的英军雷达运行调查组立即着手研究其原因。
（左下）海伊惊异地发现，雷达干扰不是来自海峡对面的德军，而是来自太阳黑子的强电磁活
动。当时正处太阳黑子和太阳风活动的爆发期。
（右下）这是导致诞生全新的天文学——射电天文学——的重大事件之一。在这个领域，科学
家就像用眼睛看到一样可以“听到”遥远恒星所发出的声音。
赖尔于1939年毕业于物理专业，二战期间也从事雷达工作。他先是
被编入研究机载雷达的工作机构，后转职到空军研究部，并在那里研究
出如何瘫痪V-2火箭制导系统的方法。他战时的最大成就是成为绝密
的“月光计划”的成员。这一项目可以通过在德国雷达上产生虚假信号来
模拟海上或空中攻击。在D日登陆行动中，他通过模拟在法国远离实际
登陆地点的两次大规模海军攻击来帮助盟军分散和误导德军的注意力。
战争结束后，赖尔负责清理以前的军事装备，并着手提高射电天文
测量的精度。与光学望远镜相比，射电望远镜在精确定位信号源方面能
力非常弱，这主要是因为射电波的波长要比可见光波的波长长得多。
1946年，赖尔借助于当时最先进的所谓干涉技术解决了这个问题。这项
技术将几台射电望远镜的信号叠加起来大大改进了测量的总体精度。
因此，到1948年，赖尔已能够仔细巡天来找出是否存在几乎不发出
可见光而只辐射大量的射电波的天体的迹象。这种天体对光学望远镜是
不可见的，但能够用他的射电望远镜清晰地显示出来。赖尔的方法类似
于警察在漆黑的夜晚搜寻一个逃犯。如果他们用一副光学望远镜来扫
描，那么他们什么也看不见，因为逃犯不发出任何光，而且夜间很黑
暗。但如果他们使用的是热成像仪，就是那种设计用来检测有体温的身
体所发出的红外辐射的仪器，那么逃犯就将被清楚地显示出来。另外，
如果该逃犯使用手机与同伙联系，手机会发射无线电波，警察就可以使
用无线电讯号定位仪来确定他的位置。换句话说，不同的对象发出不同
波长的能量，如果你想“看到”对象，那么你必须采用调谐到正确波长的
适当的探测器。
赖尔的第一次调查结果，即《第一剑桥（或1C）射电源表》，给出
了50个不同的射电源。这些天体发出强烈的无线电信号，但是是不可见
的。紧接着是如何解释这些对象的问题。赖尔认为它们是我们银河系内
的一种新型恒星，但其他人，例如稳恒态支持者托马斯·戈尔德，则认
为它们是独立的星系。戈尔德有心要超越剑桥的射电天文研究组，但赖
尔的这项工作击溃了他，因此这一科学争论染有个人恩怨的痕迹。
赖尔没有认真听取戈尔德的意见，因为戈尔德是一位理论家，而不
是一位观测天文学家。1951年，在伦敦召开的一次大学学院的会议上，
赖尔公开不点名地贬斥戈尔德的观点：“我觉得理论家误读了实验数
据。”换句话说，理论家根本不知道他们自己在说什么。霍伊尔当时也
在场，他感到赖尔的语气暗示理论家是“一些低劣可憎之辈”。
这些射电源天体究竟是恒星还是星系这个问题在接下来的一年中得
到了解决。剑桥组能够确定标记为天鹅座A的射电源的位置，其定位精
度使得帕洛玛山天文台的沃尔特·巴德能够用200英寸望远镜在该区域尝
试检测光信号。在巴德看来，看到的才可信：“当我检查底片时，我知
道有些东西不寻常。片子上布满了星系，数量有两百多个，最亮的处在
中心……我脑子一时应接不暇，以至于开车回家吃晚饭时不得不半道儿
把车停下来琢磨琢磨。”
巴德表明，赖尔的射电源与那些迄今看不见的星系恰好处于完全相
同的位置。因此他得出结论，无线电波的波源是星系而不是某颗恒星。
这样巴德便证明了赖尔的断言是错的，戈尔德是正确的。有了第一次自
信地将一个射电源与一个星系联系起来，天文学家随后便将《1C射电源
表》里的其他射电源与星系联系起来。这些主要是发射射电波而不是可
见光的星系被称为射电星系。
戈尔德一直记得在一次会议上巴德第一次带着他的天鹅座A是射电
星系的消息走过来时的情形：
在通往会议室的大厅里，人们和往常一样三三两两地聚在一起聊
天。沃尔特·巴德站在那里。他叫道：“汤米！到这里来！看看我们得到
了什么！”……随后赖尔推门而入。巴德喊道，“马丁！过来！看看我们
发现的东西！”赖尔走过来，铁青着脸看着这些照片，一句话也不说，
跌坐在附近的沙发上——垂着头，埋在两手之中——抽泣起来。
赖尔将自己的职业声誉押在这样一个事实上：《1C射电源表》里的
射电源是恒星，而他的对手，主要是霍伊尔和戈尔德，则无情地认为这
些射电源是星系。这是一场已变得越来越具有敌意的战斗，所以当他不
得不承认霍伊尔和戈尔德是对的时，赖尔受到了重大打击。
带着尴尬和羞辱，赖尔决定，如果他能找到反对稳恒态而支持大爆
炸模型的新证据，那么他就能对霍伊尔和戈尔德进行报复。赖尔集中全
力试图测出年轻星系的分布。这种分布的意义见前述表4中的稳恒态与
大爆炸模型比拼的第4项标准。从本质上讲，两个模型预言的年轻星系
的分布截然不同：
（1）大爆炸模型认为，年轻星系只能存在于早期宇宙中，因为它
们随着宇宙年龄的增长才逐渐成熟起来。尽管如此，我们还是能看到年
轻星系，但只有在宇宙深处，因为遥远星系的光线要过数十亿年才能到
达我们这里，因此我们看到的是它们处在早期宇宙中的情形。
（2）稳恒态模型认为，年轻星系应该分布得更均匀。在稳恒态宇
宙中，年轻星系全都诞生自退行星系之间宇宙新产生的物质。因此，我
们应既能看到邻近的年轻星系，也能看到遥远的年轻星系。
最重要的是，天文学家认为——尽管非常笼统——射电星系要比普
通星系年轻。因此，如果大爆炸模型是正确的，那么射电星系通常应该
在离我们银河系很远的地方。反之，如果稳恒态模型是正确的，那么它
们应该无论远近都有出现。因此，测量射电星系的分布将是检验哪个模
型正确的一个决定性方式。
赖尔决定进行这项关键性检验，他暗自希望结果将不利于稳恒态模
型，而有利于大爆炸模型。因此在1C普查之后，他随即展开了一系列更
为严格的巡天普查，并将之命名为2C、3C和4C普查。他建造了玛拉德
天文台，从而使剑桥成为世界级的射电天文学研究中心。当遇到恶劣天
气时，射电天文学研究不像光学天文学研究那般娇气，因为无线电波不
会被云层阻隔。位于剑桥的射电望远镜因此即使在英国寒冷的冬天里也
可以与世界上其他国家的天文台展开竞争。
到1961年，赖尔已编目5000颗射电星系，并分析了它们的分布。他
无法测得到每一个射电星系的精确距离，但他可以采用一种复杂的统计
方法来推断它们的分布是与稳恒态模型一致还是与大爆炸模型一致。结
果很明确：系的分布无远近差别。如果赖尔的结果支持这一预言，那么
霍伊尔会毫不犹豫地将它看作有利于他的模型的证据。霍伊尔本该对赖
尔的结果给予平等的尊重，即使它与稳恒态模型的预言相抵触，但是他
却试图从观测结果是如何被收集以及如何被解释这两个方面来寻找漏
洞。
往往是距离越远，射电星系越常见，这正是大爆炸模型所预言的结
果。赖尔用在悉尼的另一个射电天文学小组的数据检查了他的结论，后
者一直在南半球进行类似的调查。他们一致认为，射电星系的分布支持
大爆炸模型。
10年前巴德已经证明，大多数射电源是星系，这意味着赖尔错了，
戈尔德和霍伊尔是正确的。最后，赖尔居然转败为胜，真的实现了复
仇。他在伦敦组织了一个新闻发布会来公布这一结果，并邀请霍伊尔参
加。为了使公告的影响最大化，赖尔没有事先告知霍伊尔他将宣布什
么。这使得新闻发布会变成了对霍伊尔的羞辱仪式，因为他误解了邀请
并期待一个完全不同的结果。霍伊尔后来回忆说：“当然，如果“结
果”是不利的，我就很难这么气定神闲地坐着。当然，这肯定表示赖尔
要宣布的结果与稳恒态理论是一致的……我坐在那里，几乎没怎么听，
而是变得越来越确信，简直不可思议，我真的被下套了。”
赖尔的观测结果明确支持大爆炸模型，该模型描述了一个具有有限
的历史和创生时刻的宇宙。发布会后的几个小时里，晚报的报贩已开始
吆喝“圣经是正确的！”霍伊尔想躲起来分析赖尔的数据，希望能找到其
中严重的缺陷，但无论是公众还是新闻界，都让他和他的家人难有片刻
安宁：“接下来的一周里，我的孩子们在学校遭到戏弄。电话响个不
停。我懒得去接，但我妻子总担心孩子会发生什么事情，总是接听，结
果被骚扰得不胜其烦。”
伽莫夫得知赖尔的测量结果后非常高兴，并用一段顺口溜来纪念有
利于大爆炸的这一突破（见图95）。这段顺口溜生动描绘了赖尔和霍伊
尔之间的紧张关系。
稳恒态团队的生死攸关的预言是，宇宙将被证明是处处一样的，年
轻星系的分布无远近差别。如果赖尔的结果支持这一预言，那么霍伊尔
会毫不犹豫地将它看作有利于他的模型的证据。霍伊尔本该对赖尔的结
果给予平等的尊重，即使它与稳恒态模型的预言相抵触，但是他却试图
从观测结果是如何被收集以及如何被解释这两个方面来寻找漏洞。
稳恒态已过期
“你摸爬滚打的这些年，”
赖尔对霍伊尔说道，
“全是瞎耽误功夫，相信我。
稳恒态，
己过期，
除非我的眼睛欺骗了我。
我的望远镜
已经破灭了你的希望；
您的信条已被驳倒。
让我简单扼要地说吧：
我们的宇宙
每天都变得更稀薄！”
霍伊尔说，“你鹦鹉学舌，
勒迈特，我注意到，
还有伽莫夫，好了，忘了他们！
那是不靠谱的团伙，
还有他们的大爆炸，
为什么要帮助他们，
教唆这种理论？
你看，我的朋友，
宇宙渺渺无尽头，
而且它也没起始。
就像邦迪、戈尔德
和我坚守的那样，
你就是等到秃顶也无济于事！”
“不是这样的！”赖尔大叫道。
他怒从心头起，
勒了勒裤腰带：
“遥远的星系，
就像人们看到的那样，
更紧密地挤在一起！”
“你给我下套！”
霍伊尔暴跳如雷，
他的发言开始语无伦次。
“每天早晚新物质都在诞生。
这幅图像是不变的！”
“别胡扯了，霍伊尔！
我的目标就是挫败你”
（有趣的开始）。
“而且一会儿，”
赖尔继续道，
“我就会让你恢复理智！”
图（文）95乔治·伽莫夫写的这首打油诗最早出现在他的《汤普金
斯先生神游仙境》一书中。此书描述了马丁·赖尔对射电星系分布的研
究和霍伊尔的反应。
霍伊尔指出，赖尔的测量从2C到3C，以及从3C到4C的调查存在显
著变化，旁敲侧击地暗示说如果进行第5次调查，就可能会给出与稳恒
态模型一致的不同结果。戈尔德支持霍伊尔，称这种不断变化的结果
为“赖尔效应”。戈尔德还认为射电天文学是一门新兴学科，可能还不能
被信任，并说：“我不认为这种观察结果可作为判决性的证据。”
赖尔承认，过去的普查结果存在错误，但他坚持认为4C调查是可靠
的，并重申这一结果已得到澳大利亚天文学家的独立证实。有一次，当
赫尔曼·邦迪继续站在稳恒态的立场上对4C表进行猛攻时，赖尔终于忍
不住拍案而起。据马丁·哈维特的描述，赖尔“勃然大怒，导致在公众场
合下出现科学家之间最恶劣的争吵，实为我作为一个专业天体物理学家
在30多年里所仅见”。
虽然霍伊尔、戈尔德和邦迪拒绝接受赖尔有关射电星系分布的结
果，但越来越多的宇宙学家可以看出，大爆炸模型越来越处于优势地
位，而稳恒态模型则变得越来越不稳定。更糟糕的是，赖尔的射电星系
的测量结果还导致了对稳恒态模型的另一个重大打击。
1963年，荷兰裔美籍天文学家马尔滕·施密特对赖尔的3C射电源表
中的第273号射电源（通常称为3C 273）进行研究。当时大部分射电源
已被认为是遥远的星系，但是3C 273的射电信号是如此强烈，以至于该
天体被认为是我们银河系内的一种新型的奇特近距恒星。不仅如此，3C
273还可以被光学望远镜看到，其像是一个点光源而不是模糊一片，这
增强了人们认为它是一颗恒星而非星系的观点。施密特试图着手测量3C
273发射的光的波长，以便确定其物质组成。但从一开始就令他困惑的
是，测得的波长似乎与任何已知原子所发光的波长均不相关。
突然，他意识到是什么导致了他的困惑。他正检测的波长与氢相
关，只是它们的红移大到从未有过的程度。这让人感到惊讶不已，因为
3C 273被认为是一颗近域恒星，而近域恒星的退行速度通常小于50千米/
秒，远远低于施密特观察到的红移所给出的速度。事实上，所测红移意
味着3C 273以48000千米/秒——大约16%的光速——后退。根据哈勃定
律，这意味着3C 273是有史以来发现的最遥远的天体，距离银河系超过
10亿光年。3C 273不是一颗合理亮度的近域恒星，而是一个极其明亮的
遥远星系，其亮度比迄今已知最亮的星系还要亮上几百倍。然而，其亮
度主要是无线电波而不是可见光。
3C 273被称为准恒星射电源天体（或类星体），因为它是一个距离
极其遥远的射电星系，而其亮度则让它看起来像一颗近域恒星。不久之
后，又有一些射电源被确定为分外夺目的和遥远的类星体星系。毫不奇
怪，伽莫夫为庆祝类星体的发现又创作了一首打油诗，这次强调的是天
文学家不知道这些遥远的类星体星系的能源是什么：
一闪一闪，准恒星，
远道而来的最大难题。
它与其他恒星是如此不同，
其亮度超过十亿个太阳。
一闪一闪，准恒星，
我想知道你是什么！
类星体的另一个神秘性质——一个与大爆炸与稳恒态争论高度相关
的性质——是它们的分布。每一个类星体似乎位于宇宙的极深处。大爆
炸理论的支持者对这一点意味着什么毫无疑问。他们认为，如果类星体
只能在遥远的距离外被感知到，那是因为它们的光要经过数十亿年的时
间才能到达我们这里，所以我们看到的是它们几十亿年以前的样子——
这意味着类星体仅存在于宇宙的早期阶段。也许早期宇宙的更热、更致
密的条件有利于创生极为耀目的类星体。根据大爆炸模型，很可能早期
宇宙中在我们附近就曾出现过类星体，但随着时间流逝，它们演化成了
普通星系，这就是为什么我们今天看不到任何近域类星体的原因。
然而，类星体的分布对于霍伊尔、戈尔德和邦迪就很成问题，因为
稳恒态模型声称，宇宙在任何时候和任何地方都是相同的。如果在过
去、在远处存在类星体，那么它们也应该存在在现今和这里，但事实似
乎并非如此。稳恒态理论家们试图通过表明类星体是罕见天体，我们在
附近没找到它们只不过是我们运气不好的缘故来挽回面子。此外，还没
有人可以解释类星体的本质或它们背后的非凡的动力源，所以霍伊尔、
戈尔德和邦迪认为，他们的稳恒态模型不可能被这种知之甚少的现象所
推翻。
这些借口很勉强。稳恒态模型开始失势，越来越多的宇宙学家倾向
于归属大爆炸阵营。倒戈者之一丹尼斯·席艾玛称对类星体的观测是“迄
今获得的击败稳恒态宇宙模型的最决定性的证据”。他的立场的转变似
乎经历了一个痛苦的过程：“对我来说，丢弃稳恒态理论有着很沉痛的
原因。稳恒态理论具有力道和美感，而出于一些无法解释的原因，宇宙
的建筑师似乎忽略了这些特质。其实宇宙是一项拙劣的工作，但我想我
们必须做到最好。”
射电天文学为观察宇宙开辟了新的窗口，探索的是全新的对象。它
为大爆炸与稳恒态模型之间的争论提供了关键证据。遗憾的是，射电天
文学之父卡尔·央斯基在生前几乎没有因无意中发明了射电望远镜和对
天空做出的第一次射电观测而得到应有的评价。1950年，他在刚到44岁
的盛年去世。而正是在他去世后的这10年里，射电天文学确立了作为天
文学中一个真正重要分支的地位。
然而，卡尔·央斯基最终得到了永恒的纪念。1973年，国际天文学
联合会通过用他的名字来命名射电流量的单位认可了他的贡献。这个单
位——央斯基——被射电天文学家用来表示任何射电源的强度。一个强
的类星体可能测得的强度达100央斯基，而一个弱的射电源测得的强度
可能只有几毫央斯基。
资助央斯基开展射电天文学方面工作的贝尔实验室，通过设立射电
天文学研究项目来向他表示敬意。特别是，贝尔实验室为射电天文学历
史上最有名的两个人——一位直率的、雄心勃勃的犹太难民和一位来自
得克萨斯州油田的安静的、勤奋好学的科学家——提供了一个家园。他
们将共同做出一项发现，这项发现将彻底动摇现有的宇宙学观念。
彭齐亚斯和威尔逊的发现
阿诺·彭齐亚斯于1933年4月26日出生在慕尼黑的一个犹太家庭。这
一天也正巧是盖世太保成立的日子。他第一次遭遇到反犹主义是在他4
岁时。当时他正与他母亲一道坐电车：
当你是受宠的长子时，你会有一种成天显摆的感觉。但当那天我向
其他人表明我是犹太人时，电车上的气氛立马紧张起来，我母亲不得不
带我们下车等下一趟。从这件事情上我意识到我不应该在公共场合谈论
自己是犹太人。如果你这么做，你就会让你的家人处于危险之中。这对
我是一个很大的震动。
虽然他出生于德国，但彭齐亚斯的父亲是一名波兰公民，这使得他
们家还要承受特殊的压力。德国当局曾威胁要逮捕拒绝离开该国的波兰
人，但波兰政府已于1938年11月1日取消了犹太人的护照，所以彭齐亚
斯一家人无法跨越边界。仿佛他们已经无从逃脱纳粹的迫害。不过，美
国人在国内发起了一项运动：鼓励人们将这些德国犹太人认作亲戚。这
个纯粹的人道主义策略可以使那些犹太家庭获得许可离开德国。仅过了
一个多月，彭齐亚斯一家被告知，有一位美国人愿意资助他们办理出境
签证。1939年春天，他们逃到英国，并在那里登上了开往纽约的轮船，
从此开始了在布朗克斯的新生活。
彭齐亚斯的父亲以前在慕尼黑做皮革生意，但现在他只好找了一份
在一个公寓做门卫的工作，工作事项包括给大楼的供暖炉上煤和清除炉
渣。彭齐亚斯看到父亲是怎样为一家人的生活而挣扎的，同时他也注意
到，“那些上大学的人似乎穿得更体面，通常不用为一日三餐发愁”。正
是渴望这种舒适和安全感，他变得非常努力，学业成绩表现出色，继而
赢得了上大学的机会。
彭齐亚斯对物理学情有独钟，但他担心当物理学家可能无法谋生，
于是就去问他父亲他该选择什么专业为好。他说，“物理学家认为他们
能做工程师能做的任何事情。如果他们真能做到这一点的话，他们至少
可以像工程师那样挣钱糊口。那时，来读物理学的个个都是牛逼哄哄
的。他们想法新奇，满脸阳光，但就是很难合群。大脑聪明的孩子似乎
是出于审美的原因才来读物理学。”
在免费的纽约城市大学获得第一个学位后，彭齐亚斯来到哥伦比亚
大学物理系攻读射电天文学方向的博士学位。哥大物理系到1956年已经
荣获了3项诺贝尔奖。彭齐亚斯的导师查尔斯·汤斯，一位因其在微波激
射器（微波波段的激光）领域的贡献而将成为哥伦比亚大学的第四位诺
贝尔物理学奖的获得者。彭齐亚斯的论文项目需要建造一台超灵敏的无
线电接收器，而其中的关键器件就是汤斯的微波激射器。
虽然这台无线电接收器的性能表现出色，但它并没有让彭齐亚斯实
现他的主要目标——检测到星系间的氢气云所发出的无线电波。彭齐亚
斯称他最后的博士论文“很糟糕”，虽然称作“没有定论”也许更合适。无
论哪种说法，总之在1961年他确实获得了博士学位，并离开哥伦比亚大
学在贝尔实验室谋得了一个博士后的职位，这是当时世界上唯一的聘请
有潜质的射电天文学家的工业实验室。
在开展自己的纯理论研究的同时，彭齐亚斯也希望为实验室正在进
行的商用研究项目提供帮助。例如，贝尔实验室设计了一款通讯卫星，
这是第一颗有效的通信卫星。在它发射后，开发者便遇到了如何将天线
指向卫星的问题。新来的男孩彭齐亚斯站在30位天线委员会的大佬们面
前，向他们解释了如何采用已知的射电星系的位置来校准天线的方向，
从而找到通讯卫星。这堪称纯基础研究与商用研究的完美结合。彭齐亚
斯的这一解决办法，为贝尔实验室一贯坚持的让纯理论科学家与搞应用
的科学家和工程师们一起工作将会取得意想不到的成果，提供了强有力
的证明。
两年来，彭齐亚斯是贝尔实验室的唯一的射电天文学家。但到了
1963年，罗伯特·威尔逊加盟进来。这位年轻的德克萨斯州来的小子从
小在他的父亲——当地油田的一名化学工程师——的熏陶下对科学有着
强烈的兴趣。长大后他去了休斯敦的莱斯大学学习物理，1957年毕业后
去了加州理工学院攻读博士学位。在那里威尔逊选修了霍伊尔开设的宇
宙学研究生课程。1953年，与威利·福勒合作后，霍伊尔成为加州理工
学院的常设访问学者。与彭齐亚斯一样，威尔逊的博士论文题目也是射
电天文学领域，获得博士学位后也放弃了学术界奔向贝尔实验室。
威尔逊被吸引到贝尔实验室的部分原因是附近的克劳福德山设有跨
度6米的喇叭形射电天线（如图96所示）。这副天线最初被设计用来检
测新颖的称为“回声”的气球卫星所返回的信号，该卫星已于1960年发射
升空。“回声”在发射时被压缩置于直径66厘米的球体内。进入预定轨道
后，它会膨胀成一个巨大的银质球体，直径达30米。它能够被动地反射
回地基发射器和接收器之间的信号。然而，政府对通信行业的干预，使
得AT&T因为经济原因而退出该项目，留下的喇叭天线被免费改造成一
个射电望远镜。对于射电天文学研究来说，喇叭天线有加倍的好处：它
不仅大大屏蔽当地的无线电干扰，而且其尺寸意味着它可以非常准确地
定位射电源天体的位置。
彭齐亚斯和威尔逊得到贝尔实验室的许可，他们可以花费一定的时
间来扫描天空以研究各种射电源。但在能够进行测量之前，他们首先要
充分了解射电望远镜和它所有的怪癖。特别是，他们要检查它捡拾噪声
的最低水平，噪声这个术语用来描述可能掩盖真正信号的任何随机干
扰。
这与你调谐收音机收听某个电台的广播时可能遇到的噪声是完全一
样的。电台的信号可能伴有嘶嘶声，这就是噪声。信号和噪声总是相伴
的，理想的状况是信号比噪声强得多。通常情况是当你调到一个当地电
台来收听，你可以听得很清楚，噪声是微不足道的。但是，如果你调到
国外的电台，信号就可能很微弱，噪声对广播的清晰度造成严重影响。
在最坏的情况下，无线电信号完全被噪声淹没，根本无法正确地听到。
图96 罗伯特·威尔逊（左）和彭齐亚斯在贝尔实验室位于新泽西州克劳福德山上的喇叭天线前
的留影。这个射电望远镜实际上是一台巨大的射电信号接收器。它的孔径为6米见方，监控设备
安装在锥顶的一个小屋里。
在射电天文学领域，来自遥远星系的信号极其微弱，因此抑制噪声
变得至关重要。为了检查噪声水平，彭齐亚斯和威尔逊将射电望远镜对
准几乎没有任何星系射电信号的空间区域。因此，这时检测到任何讯息
都可以归结为噪声。他们原本以为此时的噪声可以忽略不计，但实际测
量后却惊讶地发现，噪声水平要比预料的高。这个噪声水平令人失望，
但还不至于高到会严重影响他们打算进行的测量。事实上，大多数射电
天文学家会忽略这个问题并着手进行调查。然而，彭齐亚斯和威尔逊决
心进行的是最灵敏的调查，因此他们立即着手试图找出噪声来源，可能
的话，设法减少甚至完全去除这种噪声。
噪声源大致可以分为两种类型。首先是外部噪声，即由射电望远镜
之外的某些因素（如地平线上的大城市或附近的一些电气设备）引起的
噪声。彭齐亚斯和威尔逊调查了周围景观的杂散噪声源，甚至将望远镜
指向纽约大都会，但这种噪声既没有增加也不见减少。他们还监测了噪
声水平随时间的变化，结果发现这种噪声是连续的。总之，这种噪声是
绝对恒定的，无论何时望远镜指向何处。
这迫使二人考虑这种噪声是否属于第二类，即设备固有的噪声。射
电望远镜包括许多部件，每个部件都有可能产生自身的噪声。这就如同
你听广播。即使广播公司发出的是很强的信号，但你接收到的信号有可
能因为你的收音机的功放、扬声器或线路所产生的噪声而降低品质。彭
齐亚斯和威尔逊为此检查了他们的射电望远镜的每一个环节，查找可能
