John Mather 谈 COBE、大爆炸与早期星系

天体物理学家 John Mather 讨论宇宙微波背景辐射的测量，以及早期宇宙仍未解决的问题。主持人介绍 COBE 绘制的全天微小温差图。

Mather 在奶牛场附近长大，回忆父亲曾向他讲细胞和染色体。参观自然历史博物馆和天文馆后，他对万物起源更加好奇。

在伯克利读研究生时，他想建造仪器测量宇宙微波背景辐射的光谱；这种辐射与宇宙早期的高温阶段有关。

气球搭载的仪器没有成功工作，但他完成了论文，后来加入 NASA 实验室，并与同事提议从太空进行测量。

他回忆团队提出卫星任务，最终展示的光谱与预期黑体曲线高度吻合。听众认识到这对热大爆炸模型的重要性。

COBE 还绘制了背景辐射的微小温度变化。Mather 解释，完全均匀的宇宙会缺少有助于结构形成的初始起伏。

他讨论物理规律如何允许复杂结构产生：在合适条件下，粒子、原子和反应能够形成各种结构。访谈借此从早期辐射转向物质。

他认为引力对于聚集物质、形成恒星和星系很重要。引力坍缩能够让膨胀且最初近乎均匀的环境形成局部结构。

宇宙背景中记录的早期起伏为研究结构增长提供证据。彩色地图表示温度差异，并非今天星系的照片。

Mather 回忆 Stephen Hawking 对温度图的赞赏，并思考早期宇宙与后来形成生命所需结构之间的联系。

他指出，统一引力与量子力学仍然困难。宇宙背景为早期宇宙提供线索，但不能回答基础物理中的所有问题。

后续任务证实并细化了背景辐射的测量。Mather 强调独立验证和更精确观测的重要性。

他说哈勃望远镜观测到的星系成长挑战了此前一些预期，促使研究者希望借助新仪器观测更早的时期。

Mather 说韦布望远镜的早期图像使星系形成速度的问题更值得研究。他提出的可能解释是开放研究问题，并非已经确立的发现。