看到標(biāo)題，別急著想歪，這是一年正經(jīng)的科普。
今天我要跟你們聊的這個21厘米，跟你們腦子里想的那個可不一樣，它是宇宙中最牛逼的一個波長。
不信？接著看。
宇宙里有多少原子？大概是10的80次方個。
這是什么概念？比地球上所有沙灘的沙粒都多得多。
而這些原子中，絕大多數(shù)都是氫原子——就一個質(zhì)子加一個電子，簡單到不能再簡單。
但就是這個"小透明"，給整個宇宙設(shè)計(jì)了一個絕妙的信號系統(tǒng)。
每個氫原子里，質(zhì)子和電子都像小陀螺一樣自轉(zhuǎn)。它們可以選擇一起順時針轉(zhuǎn)（自旋平行），也可以一個順時針一個逆時針（自旋反平行）。平行狀態(tài)能量高，反平行狀態(tài)能量低。
按理說，高能想變低能，不就是順其自然的事嘛？
問題來了！量子力學(xué)有規(guī)定："不好意思，這種直接轉(zhuǎn)變是禁止的！"
但量子世界的規(guī)則就像中國的交通規(guī)則，看起來嚴(yán)格，實(shí)際上總有漏洞可鉆。
通過"量子隧穿"這個神奇的操作，這個"禁止動作"居然還是能完成！而且每次完成時，都會精準(zhǔn)無誤地釋放出波長為厘米的光子。
這精確度，比你鬧鐘的定時還準(zhǔn)。
但過程慢到讓你懷疑人生，這個過程有多慢？
平均一個氫原子需要1000萬年才能完成這次自旋翻轉(zhuǎn)！
是的，你沒看錯，1000萬年！這可比等公交、等紅綠燈、等女朋友化妝都要慢得多。
要是人類壽命只等一個氫原子翻轉(zhuǎn)，那我們就不用考慮養(yǎng)老金問題了，直接等到宇宙重啟算了。
但宇宙不急，宇宙有的是時間。
而且最重要的是，正因?yàn)檫@個過程慢得離譜，發(fā)出的信號頻率就超級精確，就像一把不會出錯的尺子。
每當(dāng)宇宙中有新恒星誕生，它會散發(fā)大量紫外線，把周圍的氫原子全部電離（簡單理解就是把電子從質(zhì)子身邊踢走）。當(dāng)紫外線減弱，這些電子又會重新找到質(zhì)子組成氫原子。
這些新組成的氫原子中，一半又會處于那個高能態(tài)，然后開始緩慢地翻轉(zhuǎn)自旋，發(fā)出21厘米輻射。
這就像是 天文學(xué)家就靠觀測這些21厘米信號，來跟蹤宇宙中哪里正在孕育新星，哪里剛剛生了一批小星星。 更神奇的是，由于宇宙在膨脹，早期釋放的21厘米輻射會被拉長（紅移）。通過測量不同紅移程度的21厘米信號，我們實(shí)際上可以回看宇宙歷史。 這就像是翻看宇宙的老相冊，從大爆炸后幾十萬年的嬰兒照，一直到昨天的自拍照，全都記錄在這些信號里。 21厘米能告訴我們什么？ 通過這個波長，我們能回答一系列讓人腦洞大開的問題：
這就是為什么科學(xué)家們想在月球背面建個超級大的射電望遠(yuǎn)鏡——因?yàn)槟抢餂]有地球上嘈雜的無線電干擾，就像是遠(yuǎn)離城市喧囂的深山老林，最適合聽這種宇宙低語了。
一些科學(xué)家不滿足于只觀測宇宙中自然發(fā)生的21厘米信號，他們想在實(shí)驗(yàn)室里直接研究這個過程。想象一下，創(chuàng)造數(shù)萬億個靜止的、超級冷的氫原子，然后等著它們慢慢翻轉(zhuǎn)自旋。
這有點(diǎn)像守株待兔，但兔子要1000萬年才出現(xiàn)一次。
好在他們準(zhǔn)備了足夠多的"株"，所以總能等到幾只"兔子"。
通過這種實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們希望發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于量子物理和宇宙學(xué)的秘密。這可能是人類最耐心的等待了。
當(dāng)你伸出手掌，看著橫跨手心的距離，記?。哼@與宇宙中最神奇的波長21厘米幾乎一樣長。
這個看似普通的長度，卻是宇宙給我們的一把鑰匙，可以解開從量子世界到宏觀宇宙的無數(shù)秘密。
它既不是黑科技，也不是外星人留下的信號，而是宇宙自然法則中最精妙的設(shè)計(jì)之一。
每一秒，無數(shù)來自遙遠(yuǎn)星系的21厘米輻射都在穿過你的身體，帶著宇宙深處和遠(yuǎn)古時代的信息。
你感覺不到它們，但它們確實(shí)存在，默默訴說著宇宙的故事。
21厘米，不多不少，剛剛好。
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