宇宙之声在太空的“金色大厅”回荡
一个五年级的小学生在10年前做了一项物理实验，这次实验出乎意料地激发了这位小学生当一名科学家的梦想，华盛顿大学的物理学家约翰·克莱姆没有在小学的物理实验中得到的灵感，有再现功能的音频软件被克莱姆设计了出来，音频软件模仿了大约140亿年前宇宙大爆炸的声音，宇宙开始演变的美妙之声第一次传到了听众的耳朵。应用现代探测技术的卫星收集了精确而复杂的数据，十分精确地测量了宇宙微波背景辐射，古老的微波背景是一种遗留在太空的微弱光波，宇宙微波背景辐射好似宇宙大爆炸的活化石，‘指纹”钥匙帮助科学家开启了早期宇宙信息库的大门。
根据早期的宇宙图谱数据，克莱姆制作了高频率的音响数据，“宇宙之声”的制作模仿了宇宙在诞生过程中发出的丰富而浑厚的声音，“天籁之声”的音频可持续地播放20秒到8分钟，音频播出的效果好似地震学家对9级地震声音的描述，人们可以设想一下一次9级地震在地表空气中产生的回响，宇宙大爆炸的嗡嗡之声传遍了整个苍穹，“宇宙声乐家”克莱姆解释说，宇宙在诞生时发出了声响，好似婴儿的诞生发出了第一声的啼哭。克莱姆早在2001年就写了一篇描述宇宙大爆炸声音的论文，通过《虚构与事实》杂志的模拟科学专栏，作为专栏作者的克莱姆设法收集了有关宇宙微波背景辐射的科学数据，这些数据是通过太空气球实验和太空卫星观测得到的。
2003年，克莱姆撰写的专栏文章引起了宾西法利亚州一位家庭母亲的关注，她告诉克莱姆，自己11岁的儿子对“宇宙之声”产生了浓厚的兴趣，但对如何记录宇宙大爆炸之声“发愁”。声音录制与科普文章的撰写不同，克莱姆及时回应了一位孩子母亲的关切，他暂时不能录制或模仿宇宙诞生时的真实声音。了解到这位家庭母亲的想法之后，克莱姆开始思考如何录制宇宙之声的问题，从收集在非常早期宇宙中有细微温度涨落的微波背景辐射入手，可以将背景数据输入到专门设计的计算机程序，微波背景数据通过计算机程序软件转换为音频信号，将一段100秒时长的数据转化为一段音程，相当于宇宙诞生之后的38万年到76万年发出了声响。
2003年的卫星记录数据缺少了高频率波段部分，最新数据来自于欧洲航天局实施的普朗克卫星计划，普朗克卫星探测器有很高的精密性，可以区分宇宙微波背景温度变化的百万分之一，欧洲航天局在2013年3月发布了普朗克卫星项目的科学数据。克莱姆使用了普朗克卫星的数据，通过计算机程序录制了宇宙的声音。宇宙大爆炸的膨胀过程产生了时空冷却效应，拉长了宇宙背景辐射的波长，经过录制的宇宙之声有更多的低音效果，背景辐射波长被拉得越长，录制的宇宙声音显得越低，低频的宇宙声音从人们的听觉中逐渐消失，当低音区出现了“听不见”的声音时，克莱姆不得不提升声音的频率，声强的增幅达到了1000的8次方的100倍，声音信号经过了增强处理，听众的耳朵得以听到宇宙的低鸣嗡响。
华盛顿大学（UW）的物理学家克莱姆期待与其他的科学家展开大项目合作，共同研发宇宙大爆炸“声学”。从纽约布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机产生了大量的碰撞数据，比如：科学家在碰撞实验中使用了元素金的重离子。克莱姆设想了如何利用粒子碰撞的实验数据，使之模拟宇宙大爆炸的场景和声音。录制宇宙大爆炸的“声音文件”，这是克莱姆想做的份外之事，他的“不务正业”使得人们有机会聆听宇宙起源的“天籁之声”，数千年以来，无数的浪漫诗人想象了动人的诗句，渴望描述宇宙的传奇之声。
（声音源于物体的震动，声音有传播的介质，声音在空气和水的均匀介质中传播，物质和介质的震动产生声音。人们在地球上听到了声音，在月球上听不到声音，空气是传播声音的介质。月球寂静无声，宇航员只能通过电磁波传递声音。在战争题材的电影场景中，当敌方列车驶来时，战士们不懂物理学，却将耳朵贴在铁轨上，通过铁轨的传声判断列车的情况，列车接近时声音变大，列车远离时声音变小。火星有微薄的大气，宇航员在火星上听不见彼此的交谈。
太空有大量的气体云，它们是声音传播的介质，旅行者一号和旅行者二号驶离了太阳系，它们携带了声音文件，数十首乐曲被刻录进唱片，其中包括了中国的传统曲目《春江花月夜》。唱片曲目在太空传播，在太空的真空环境不能传播，但旅行者对外星人的问候语或者通过电磁波间接传播，或者通过气体云直接传播。地球、太阳和银河系等天体产生了潮汐振动，太阳风、宇宙射线和星系在碰撞中产生了震动，超新星暴、X射线和伽玛射线暴、黑洞的超速旋转、系外行星的电闪雷鸣、宇宙大爆炸的回声等。
人们听到了大气层以内的“地球之声”，却听不到大气层以外“宇宙之声”。以宇宙微波背景辐射图谱和计算机技术为依托，华盛顿大学的物理学家约翰·克莱姆再现了宇宙大爆炸之声，前所未有的尝试给人们带来了独特的科学体验。宇宙之声有太空传播的渠道，外星人也许聆听了宇宙大爆炸之声，宇宙声源极为丰富，但真空产生了屏蔽声音的作用，克莱姆只能使用数字信号模拟宇宙诞生时发出的声响。）
（编译：2021-4-12）
举报/反馈