看來，大爆炸理論比較圓滿地解釋了微波背景輻射產(chǎn)生的原因，但并不是所有問題都解決了。比如人們普遍認(rèn)為這種輻射是各向同性的，可蘇聯(lián)科學(xué)家澤爾多維奇等人經(jīng)過研究，認(rèn)為這種輻射還應(yīng)當(dāng)存在著微小的非各向同性。如果真的發(fā)現(xiàn)了非各向同性，就說明這種輻射并不是完全均勻地分布在天空背景上。是否存在著非各向同性，在目前來看還是個(gè)謎。

（2）四大天文發(fā)現(xiàn)之二：有待繼續(xù)探索的脈沖星

1968年2月，英國《自然》雜志發(fā)表了一篇轟動(dòng)世界的文章：《觀測(cè)到脈沖電源》，這種奇特的發(fā)射無線電脈沖的天體，后來被命名為脈沖星。這顆脈沖星，就是著名的英國射電天文學(xué)家休伊什和女研究生貝爾小姐在1967年夏天偶然發(fā)現(xiàn)的。

他們發(fā)現(xiàn)，這個(gè)天體很有規(guī)律地發(fā)射一斷一續(xù)的脈沖，每經(jīng)過1.337秒就重復(fù)一次。開始，他們以為是地球上某個(gè)無線電臺(tái)發(fā)射的訊號(hào)。這一假設(shè)很快被否定了。后來又懷疑是從某個(gè)具有“超級(jí)文明”的星球上發(fā)來的電報(bào)，到最后才肯定這種脈沖信號(hào)來自一個(gè)未知的天體。

科學(xué)家們對(duì)這種脈沖現(xiàn)象進(jìn)行了仔細(xì)認(rèn)真的研究，確定這是脈沖星自轉(zhuǎn)的結(jié)果。它每自轉(zhuǎn)一周，我們就觀測(cè)到一次它輻射的電磁波，因此就形成了一斷一續(xù)的脈沖。

這種脈沖星，經(jīng)研究一致認(rèn)為就是科學(xué)家們?cè)缫杨A(yù)言過的中子星。早在1932年，蘇聯(lián)著名物理學(xué)家朗道就推測(cè)，宇宙里可能存在一種密度很高的、差不多全由中子星組成的中子星。1934年，美國科學(xué)家巴德和茲維基又假定說，中子形成于超新星爆發(fā)的過程中。休伊什和貝爾的發(fā)現(xiàn)完全符合以上的猜測(cè)。第一，只有非常小的天體才能迅速旋轉(zhuǎn)。脈沖星就具備這個(gè)條件，有的最短周期達(dá)0.033秒。第二，就目前發(fā)現(xiàn)的脈沖星來看，其中一部分就存在于超新星爆發(fā)的遺跡中，比如被稱為NP0532的脈沖星，就位于蟹狀星云的中心。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，脈沖星所在的地方，正好是超新星爆發(fā)時(shí)應(yīng)該形成中子星的地方。

脈沖星有許多奇異的地方，它的體積非常小，我們的地球就可裝得下千萬顆，別看它小，其密度卻大得驚人，有1立方厘米就有幾億噸甚至幾十億噸重。胡桃大小那么一塊，就需幾萬艘萬噸輪來拉。同時(shí)它又是一個(gè)超高溫的世界，表面溫度高達(dá)1000萬度，中心溫度高達(dá)60億度。它還是一個(gè)超高壓的世界，其中心壓力大約有1萬億億億個(gè)大氣壓。它的能量輻射也大得驚人，大約是太陽輻射能量的100萬倍。同時(shí)，它也是人們已知的、宇宙中磁場(chǎng)最強(qiáng)的天體。

至此，關(guān)于脈沖星還有一些問題我們沒有搞明白，如脈沖星內(nèi)部為什么應(yīng)處于超導(dǎo)狀態(tài)和超流動(dòng)狀態(tài)？為什么在周期旋轉(zhuǎn)中會(huì)出現(xiàn)“矢步”現(xiàn)象？“星震”與脈沖星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的某種改變有聯(lián)系嗎？為什么只有蟹狀星云脈沖星發(fā)射光量子？等等，都有待于進(jìn)一步探索。

（3）四大天文發(fā)現(xiàn)之三：星際分子產(chǎn)生的秘密

轟動(dòng)一時(shí)的星際分子的發(fā)現(xiàn)，成為20世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)之一，立刻引起了物理學(xué)家、化學(xué)家、生物學(xué)家和天文學(xué)家的充分重視。

其實(shí)，尋找星際分子的工作早就開始了，1937年，科學(xué)家們用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)星際氣體云時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)了幾種雙原子分子，也就是由兩個(gè)原子組成的簡(jiǎn)單分子。這一發(fā)現(xiàn)，給了人們極大的鼓舞，但直到20世紀(jì)60年代，對(duì)星際分子的發(fā)現(xiàn)才有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。1963年，天文學(xué)家用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一種新的星際分子——?dú)溲趸肿樱梢粋€(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成。1965年，又發(fā)現(xiàn)了氫氧分子發(fā)射譜線，即“微波波段的激光”。這是美國物理學(xué)家在50年代就預(yù)見到的。從此，人們對(duì)尋找星際分子投入了極大的熱情。從1969年美國人湯斯發(fā)現(xiàn)甲醛分子以來，又發(fā)現(xiàn)了許多星際有機(jī)分子。就是在河外星系，也發(fā)現(xiàn)了好幾種分子。截至1978年，共發(fā)現(xiàn)了48種星際分子，這里有簡(jiǎn)單的雙原子分子，也有復(fù)雜的有11個(gè)原子的氰基辛四炔，有水分子，有甲111分子，有氰化氫分子，甚至還發(fā)現(xiàn)了乙醇分子。在這些元素中，有同生命過程分不開的水分子和氨分子，有合成氨基酸必不可少的甲醛氨化氫和丙炔腈分子。這說明宇宙中可能存在氨基酸。氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸的主要原料，而生命就是蛋白質(zhì)的存在方式。這些星際分子的存在意味著什么，人們就很清楚了。

既然這些星際分子的存在是如此的重要，人們自然要探討它的來源了。

有人認(rèn)為星際分子是由星際空間的化學(xué)反應(yīng)形成的。但這種觀點(diǎn)有許多問題不能解釋。人們知道，星際空間是極其空曠的真空空間，這樣的條件，別說復(fù)雜原子，就是簡(jiǎn)單原子也難形成。況且星際空間還是一個(gè)氣溫極其低下的低溫世界，一般都在-100℃以下，有的地方還低到-270℃，這樣寒冷的環(huán)境，怎么可能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)呢？同時(shí)，星際空間還有恒星和其他天體發(fā)出的強(qiáng)烈輻射，就是分子形成了，也可能會(huì)被輻射破壞掉。

此外，關(guān)于星際分子的產(chǎn)生還有許多假說，如：原子碰撞結(jié)合而形成分子說，分子是原子在塵埃表面結(jié)合而形成說，還有人認(rèn)為，復(fù)雜的有機(jī)分子是一些比它們大得多的有機(jī)聚合物塵埃分解后的碎片。

星際分子的發(fā)現(xiàn)，促使人們不得不重新考慮一些問題。星際分子的起源之謎一旦解開，將對(duì)天體演化、生命起源，以及現(xiàn)代自然科學(xué)都會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。我們熱切期待著這一天的到來。

（4）四大天文發(fā)現(xiàn)之四：奇異的類星體

類星體是迄今為止人們發(fā)現(xiàn)的、距離我們最遠(yuǎn)的、最明亮的天體。因其是恒星而又不是恒星，所以獲得了“類星體”的名稱。這是20世紀(jì)60年代著名的四大發(fā)現(xiàn)之一。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)類星體數(shù)千個(gè)。

在1960年，美國天文學(xué)家桑德奇用當(dāng)時(shí)世界上最高倍的望遠(yuǎn)鏡，看到一個(gè)名叫3C48的射電源，發(fā)現(xiàn)它并不是一個(gè)射電星系，而是一顆星，這顆星很暗，顏色發(fā)藍(lán)。三年以后，又一位美國天文學(xué)家施米特又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)類似3C48的天體3C237。這位科學(xué)家對(duì)射電源3C273進(jìn)行光譜分析，發(fā)現(xiàn)在這個(gè)天體上，并沒有什么地球人未知的新元素，不過是普通的氫光譜線，所不同的是，這些元素的譜線都向長(zhǎng)波方向移動(dòng)了一段距離，天文學(xué)上把這種現(xiàn)象稱為“紅移”。這種紅移現(xiàn)象一般恒星也有，不過移動(dòng)的數(shù)量很小。可是類星體的紅移K量非常大，比一般恒星的紅移要大上幾百倍甚至上千倍。根據(jù)美國天文學(xué)家哈勃在1929年總結(jié)出來的規(guī)律，紅移的大小同星系與我們的距離成正比，紅移越大，星系距離我們也就越遠(yuǎn)。這種巨大的紅移現(xiàn)象表明，這些天體距離我們十分遙遠(yuǎn)。按照哈勃定律，可以推測(cè)出這些天體遠(yuǎn)在幾十億光年甚至上百億光年以上，換句話說，在這些類星體發(fā)光的時(shí)候，我們的太陽系還沒有形成，因?yàn)樘栂抵挥?0億年的歷史。

經(jīng)科學(xué)家們研究，類星體的發(fā)光能力極強(qiáng)，比普通星系要強(qiáng)上千百倍，因此獲得了“宇宙燈塔”的美名。更令人們吃驚的是，類星體的直徑又非常的小，只有一般星系的十萬分之一甚至百萬分之一。為什么在這樣小的體積內(nèi)會(huì)產(chǎn)生這么大的能量？這一問題既使科學(xué)家興趣倍增而又大傷腦筋，因此，種種假說便接踵而來。有人認(rèn)為其能源來源于超新星的爆炸，并猜測(cè)其體內(nèi)每天都有超新星爆炸；有人分析是由于正反物質(zhì)的淹滅；還有人推測(cè)類星體中心有一個(gè)巨大的黑洞。要想撥開類星體的迷霧，還有待于科學(xué)家們的辛勤探索。

3.宇宙不只是在膨脹，而是在爆炸

早在1914年，美國天文學(xué)家維斯托·斯里弗就宣布，他所測(cè)量的幾乎所有的星云（當(dāng)時(shí)對(duì)星系的叫法）都在做高速退離。

當(dāng)時(shí)，紅移和藍(lán)移已被天文學(xué)家當(dāng)作恒星相對(duì)于我們的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)而得到了廣泛的認(rèn)識(shí)和理解，因?yàn)槎嗥绽招?yīng)要求光波和聲波頻率都要有移動(dòng)（就如汽車駛向我們之時(shí)它的喇叭聲增高，而當(dāng)其駛離時(shí)它的喇叭聲又會(huì)降低一樣）。當(dāng)光源遠(yuǎn)離觀察者而去時(shí)，光波就會(huì)分散開來，使得光波變長(zhǎng)、光色變紅；而當(dāng)光波從其源頭射向觀察者時(shí)，它“形成一束”，光波就會(huì)變短、光線變藍(lán)。令斯里弗倍感驚奇的是，與他對(duì)恒星常規(guī)測(cè)量中的一般紅移量相比，在該星云中所觀察到的紅移程度要高得多。

細(xì)小、微弱的螺旋橢圓形星云曾被認(rèn)為是與處在銀河系之內(nèi)的恒星具有同樣的運(yùn)動(dòng)速度的氣團(tuán)或塵云。恒星有時(shí)是紅色的，有時(shí)則表現(xiàn)出藍(lán)移，明顯屬于雜亂的變化。相反，幾乎所有的星云都呈現(xiàn)出很大的紅移（離我們而去），少數(shù)藍(lán)移（向我們而來）的星云又屬于同一小團(tuán)體。所有的星云都以極高的速度退去，有的可達(dá)每秒鐘1000英里。斯里弗不明白是什么原因?qū)е铝诉@種現(xiàn)象，因?yàn)樗恢闭J(rèn)為所有的恒星和星云在宇宙中都是隨機(jī)漂移的。

當(dāng)時(shí)的普遍認(rèn)識(shí)是，宇宙是靜態(tài)的和永恒的。人們還認(rèn)定銀河系即是宇宙，因此恒星的那些離去或奔來的運(yùn)動(dòng)被看成是沒有什么區(qū)別的或?qū)儆谡麄€(gè)宇宙的渦漩運(yùn)動(dòng)。康德在18世紀(jì)就提出了這些微弱的星云可能是遙遠(yuǎn)地方獨(dú)立存在的“島狀宇宙”，而不屬于銀河系的一個(gè)部分，但該觀點(diǎn)卻沒有得到科學(xué)界的關(guān)注。

當(dāng)時(shí)愛因斯坦已經(jīng)了解到，天文觀測(cè)表明恒星并不是朝某個(gè)特定方向漂移的。當(dāng)他認(rèn)識(shí)到廣義相對(duì)論意味著宇宙在膨脹之時(shí)，他以為他的公式中肯定漏掉了某些東西，因此他添上了宇宙常數(shù)以便保持宇宙的穩(wěn)定。

將事實(shí)聚攏到一起的第一步來自哈勃的發(fā)現(xiàn)，即星云不只是近旁的氣狀云團(tuán)，而是和我們的銀河系一樣的由恒星組成的星云。經(jīng)過一次世界大戰(zhàn)的考驗(yàn)之后，這位來自羅得島州的學(xué)者決定將他的余生貢獻(xiàn)給天文學(xué)，他認(rèn)為這是有史以來最令人興奮的追求。哈勃將此不是看成一種職業(yè)變換，而是一種“召喚”。他放棄了他新近獲得的十分成功的律師工作，在獲得了天文學(xué)博士學(xué)位之后，于20代遠(yuǎn)離塵囂、耐心地透過加利福尼亞威爾遜山天文臺(tái)的100英尺反射望遠(yuǎn)鏡，開始了他的天文學(xué)觀測(cè)（在此之前，斯里弗曾用過這里的一個(gè)20英尺折射望遠(yuǎn)鏡）。

哈勃利用當(dāng)時(shí)世界上最大的望遠(yuǎn)鏡，仔細(xì)觀察了這些星云，并用長(zhǎng)時(shí)間的曝光來拍攝這些星云的輪廓——有時(shí)要用上好幾個(gè)晚上，直到他最終能夠分辨出恒星來。到這時(shí)，他已認(rèn)定這些星云實(shí)際上是恒星系統(tǒng)，并很快地又提出更多的證據(jù)來證明與銀河系中恒星和球型束狀物相比，它們距我們的距離更遠(yuǎn)。

如何測(cè)量恒星到我們的距離？最精確的方法是通過三角視差法，即借助地球軌道相反一側(cè)上的兩個(gè)點(diǎn)來測(cè)量近旁恒星的位置。通過觀察兩次測(cè)量之間極小的角度變化，就可計(jì)算出其距離來。天文學(xué)家們對(duì)最近恒星距離我們的距離深感驚奇。事實(shí)上，銀河系中的1000億顆恒星中只有很小一部分處在該方法的測(cè)量范圍之內(nèi)——對(duì)500光年之外的恒星來說，視差法就變得毫無用處了。

為了弄清星云的距離，哈勃起初采用某種類型近距離天體的已知強(qiáng)度（量度）為標(biāo)準(zhǔn)，來測(cè)量銀河系之外更微弱星系中的恒星的亮度。光學(xué)中的一個(gè)有用定律告訴我們，光的亮度與其距離的平方成反比。也就是說，如果我們已經(jīng)知道兩顆恒星本身的亮度相同，那么當(dāng)一顆恒星距我們的距離是另一顆的二倍之時(shí)，它的亮度則要暗四倍。

為此，哈勃利用了他對(duì)近旁新星（突然強(qiáng)烈地亮起來然后又暗下去的恒星）和恒星團(tuán)的知識(shí)，但是，他的最為準(zhǔn)確的測(cè)量是利用一種叫“造父變星”的特種恒星取得的。1912年，哈佛大學(xué)的亨利埃塔·萊維特就指出，這類恒星定期地變亮，該周期與其真正的亮度高度相關(guān)。兩次最亮?xí)r期之間的間隔時(shí)間越長(zhǎng)，造父變星就越明亮。這樣，在鄰近稱作小麥哲倫星云中的造父變星的明亮周期和明亮程度，就為測(cè)量遙遠(yuǎn)星系中的任何造父變星的實(shí)際亮度提供了工具，而不管這些造父變星表面亮度到底如何。一旦知道了其實(shí)際亮度，就可以采用倒數(shù)平方法計(jì)算出其距離來。

哈勃也向其它星系尋找造父變星。在仔細(xì)觀察這些星云的時(shí)候，他還發(fā)現(xiàn)無數(shù)的恒星團(tuán)和明亮的新星。他通過對(duì)它們亮度的測(cè)量（與較近的新星和恒星團(tuán)的已知亮度相比），補(bǔ)充和證實(shí)了他對(duì)造父變星的測(cè)量。1924年，他發(fā)現(xiàn)到仙女座星云（離銀河系最近的星系）的距離為900000光年（大約為目前改進(jìn)后的測(cè)量所顯示距離的一半）。

為弄清更遠(yuǎn)星云的距離，哈勃又提出兩個(gè)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。超過100萬光年時(shí)，他利用有造父變星星云中最亮的恒星與更遠(yuǎn)星系中的最亮恒星進(jìn)行比較；超過600萬光年時(shí)，他將整個(gè)星云的總發(fā)光度作為他的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。這就是使得他的望遠(yuǎn)鏡可以測(cè)量到2.5億光年的范圍。

到1929年，哈勃已經(jīng)確定了銀河系之外的24個(gè)星云的距離。這主要得益于斯里弗的工作，這些星云的紅移程度也已經(jīng)為人所知。哈勃發(fā)現(xiàn)，盡管較近的恒星并不是在離我們遠(yuǎn)去，但是遙遠(yuǎn)的星系卻在離我們而去。而且，星系越遠(yuǎn)其退去的速度也更快。事實(shí)上，他發(fā)現(xiàn)在距離和速度之間存在著精確的線性關(guān)系。距離遠(yuǎn)兩倍的星系，其遠(yuǎn)去的速度也會(huì)高兩倍。他公布這些結(jié)果時(shí)，即在科學(xué)界引起了軒然大波，并在宇宙學(xué)中激發(fā)起更多的深入研究。