宇宙微波背景辐射和宇宙大爆炸之间什么关系？揭秘宇宙中最古老的光

宇宙微波背景(简称CMB)是我们在整个宇宙中可以看到的最古老、最遥远的光，它来自宇宙诞生之初的大爆炸。然而，宇宙微波背景并不是由用肉眼能看见的光组成的，我们用肉眼能看到的光被称为可见光，除此之外还有其他形式的光存在于宇宙中。微波是一种光，我们用来检查骨折的x射线也是一种光，让我们在车里能听到音乐的无线电波也是一种光。

起初，宇宙微波背景辐射是高能x射线。随着时间的推移，这些高能射线的能量逐渐流散，变成了能量更低的微波。普朗克望远镜拍摄的宇宙微波背景辐射图像。颜色表示宇宙微波背景中不同点的温度。宇宙微波背景辐射是宇宙在诞生之初时发出的光。刚刚诞生的宇宙非常热，同时密度很大，空间中充满了电子和质子。这些微观粒子带有电荷，当光到达其中一个粒子时，粒子上所带的电荷就会把光散射到另一个方向，这一现象使得宇宙诞生之初多产生光不能传播很远。

随着时间的推移，宇宙在膨胀的过程中逐渐冷却。最终，一旦宇宙的温度变得足够低，电子和质子开始结合在一起，形成最简单的氢原子。原子不带电荷，所以它们不会像电子和质子那样对光的传播产生影响。光可以穿过它们，然后穿过宇宙，冷却下来的宇宙对于诞生之初产生的光来说就好像是真空环境。

整个宇宙都以同样的速度冷却，这使得宇宙诞生所产生的光可以在空间中四处传播。突然间，光可以在从宇宙的各个角落传播得非常远、非常快，直到今天，这一过程仍未停止。现在，这些光以宇宙微波背景辐射的形式到达了地球。

宇宙微波背景其实一直存在于宇宙中，但在宇宙中的第一个原子形成之前，宇宙微波背景辐射无法传播太远。事实上，目前我们已经知道它是在宇宙大爆炸38万年后被释放出来的。这听起来像是大爆炸和宇宙微波背景释放之间经过了很长一段时间，但由于宇宙的年龄接近140亿年，这发生在宇宙非常年轻的时候。宇宙微波背景告诉我们很多关于宇宙诞生之初的重要信息。根据大爆炸理论，早期的宇宙非常热，充满了辐射。随着宇宙的膨胀和冷却，这种辐射最终会被释放出来。这就是我们现在看到的宇宙微波背景。甚至可以从宇宙微波背景中观测到大爆炸理论所预测的温度，这就是为什么我们可以说宇宙微波背景是验证大爆炸理论的重要证据。

宇宙微波背景是偶然发现的。美国的两位科学家Robert Wilson和Arno Penzias在使用微波望远镜进行观测时发现：无论他们把天线指向哪里，都能观测到一个相同的背景信号。他们认为这些多余的信号可能是由望远镜的故障引起的，甚至可能是天线上的鸽子粪便影响到了观测结果。

最终，Robert Wilson和Arno Penzias意识到自己是第一个探测到宇宙微波背景的人，而宇宙大爆炸理论预测了宇宙微波背景的存在。这一发现使二人获得了诺贝尔奖。从那时起，研究人员向太空发射了许多望远镜，以获得越来越清晰的宇宙微波背景图像。通过观察这些宇宙中最古老的光，我们可以理解今天所看到的一切是如何形成的。

在大爆炸宇宙学中，宇宙微波背景(CMB, CMBR)是一种电磁辐射，是宇宙早期的残留物，也被称为“遗迹辐射”。宇宙微波背景是充满整个空间的微弱宇宙背景辐射。因为它是宇宙中最古老的电磁辐射，可以追溯到第一个原子形成时的重组时代，所以宇宙微波背景是人们研究早期宇宙的重要数据来源。用传统的光学望远镜进行观测，恒星和星系之间的空间(背景)是完全黑暗的(奥伯斯悖论)。

然而，一个足够灵敏的射电望远镜所观测到的微弱的背景亮度，或者称为辉光，几乎是均匀的，与任何恒星、星系或其他物体无关。这种辉光在无线电频谱的微波区域最强。1965年，美国射电天文学家Arno Penzias和Robert Wilson在一次观测中偶然发现了宇宙背景微波，这次偶然发现是他们从20世纪40年代开始的研究工作所获得的最重要的发现，基于这一重要发现Arno Penzias和Robert Wilson获得了1978年的诺贝尔物理学奖。