当我们仰望星空，闪亮的北极星、耀眼的天狼星，夺目的木星，忽隐忽现神秘的昂星团...夜空中千千万万的繁星总会令我们陷入平静，让我们静静地发呆，也让我们面对星空许愿。它们也许曾是我们的梦想，却也终因生活的坎坷而成为了我们的内心和灵魂。它们见证了我们人生的跌宕起伏，却也永远的平静下去。然而在那平静也广阔的宇宙中，除了点点星光之外，还有一种我们肉眼所无法看见的光在散发着绚丽的光芒，虽然它很低调，但却蕴藏着宇宙的众多谜题信息，它就是“宇宙微波背景辐射”。
1964年，美国天文学家阿诺-彭齐亚斯与罗伯特-威尔逊，使用号角式的高灵敏度的天线系统，以噪声的形式首次接收到了宇宙背景辐射这一神秘的宇宙电波。1989年，NASA发射了COBE人造卫星，其目的是探索宇宙背景辐射，结果发现，宇宙背景辐射中含有大量波长为2mm左右的无线电波，其频率属于微波范围，于是宇宙背景辐射就变成了宇宙微波背景辐射。这种微博辐射从宇宙诞生开始一直延续的现在，而且充斥在我们的生活之中。小的时候大部分家庭看的电视还是那种在电视上放一个天线，能搜到几个频道完全凭缘分的无线电视。所以小时候还是很悲剧的，正当我们跟着星矢怒闯12宫的时候突然就跑到了黑猫警长的警局。有时候，破天线一个台也搜不到，于是我们就只能看到大片的雪花和嘶嘶声。这种雪花和嘶嘶声的一部分就是来自于宇宙微波背景辐射。也许下次和妹子约会时，你可以说：走吧，带你去欣赏来自宇宙的第一缕光。咳咳...
我们知道，任何物质都在随时发射与其温度相应的电磁波，比如红色橙色的火焰为3000度；黄色白色为4000度；青色蓝色为5000~6000度；紫色为7000以上。无线电波和可见光波也是一个道理，区别就是波长的不同，随波长变长，电磁波依次表现为：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波。而宇宙微波背景辐射和-270℃的物质所发出的电磁波最为接近。
彭齐亚斯与威尔逊在1964年就观测到了宇宙微波背景辐射，但之后1年的时间中，他们一直都搞不清楚这种来自宇宙各个方向的、均匀的电波究竟是什么。起初，他们认为这种无线电波是干扰设备观测的背景噪声，但干扰来自哪里，却怎么也找不到，他们对整个设备进行了彻底检查，甚至怀疑是覆盖在天线上的污渍尘土造成的，但最终也未能找到干扰的来源。
1965年，彭齐亚斯找到了天文学家伯纳德-伯克，伯克了解后马上说『这种神秘的电磁波很可能就是宇宙大爆炸残留下来的电磁波』。我们现在都认为宇宙是起源于一场大爆炸（注：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论，最初的宇宙是一个体积无限小，密度无限大，温度无限高，时空曲率无限大的点，它在极其短暂的瞬间发生了剧烈暴胀，而后膨胀至今形成了现在的宇宙）。现在理论模型显示，在宇宙诞生后的37万年时间内，光一直无法直线前进，那时的宇宙温度极高，构成原子的原子核和电子还没有结合到一起，而是分别独立地存在于宇宙空间之中，这就好比是一锅混乱的粒子汤。当光遇到四处穿梭的电子后，就会被电子散射，从而无法直线前进。而随着时间之箭的穿梭，宇宙不断膨胀，温度逐渐降低。大约37万年后，宇宙的温度降低到了大约3000K，在这一温度下，原子核与电子的运动开始变慢，带正电的原子核与带负电的电子结合到一起，形成了原子。没有了电子的干扰以及有效空间的扩大使得光得以均匀传播开来。所以，宇宙微波背景辐射是现在能够直接观测到的宇宙最古老的光。
现今的科学界认为，宇宙发出微波背景辐射时的温度大约为3000开尔文。截止到目前被我们观测到的这种背景辐射相似于3开尔文物质辐射出的电磁波。温度大约相差了1千倍，也就是说，这种波从诞生到现在波长被拉伸了1000倍左右。而这种神秘的“余烬”就是宇宙微波背景辐射的本质。
那么知道了宇宙微波背景辐射是怎么来的后，就要了解为什么我们现在观测到的辐射是均匀的呢？理论上说，宇宙微波背景辐射不可能在所有维度上都具有完全相同的温度。就如今宇宙的面貌来看，大量的天体形成的原因是因为引力。具有质量的物质之间，会因引力而相互吸引聚集。由于宇宙诞生的初期其状态很难估计（有可能全部均匀，有可能小区域内集中，有可能先均匀后受力部分集中）所以，如果，早期宇宙中的物质分布完全均匀，没有任何差异的话，那么物质就不可能聚集到一个地方，也根本不可能形成星体。所以，宇宙微波背景辐射产生时的温度也会相应地出现差异，而这种极小且受大气干扰的差异，人们在地面根本无法精密辨别观测。
为了搞清楚这一问题，NASA于1989年发射了COBE卫星，其全名“宇宙背景探测器”。
观测精度：7°
升空后的COBE卫星首先在较窄的范围内，对宇宙微波背景辐射进行了精准探测，6周后所公布的探测结果，与上述理论预测几乎完全吻合。接着，COBE卫星开始探测所有方向上的宇宙微波背景辐射。1992年，COBE观测团队正式公布了宇宙微波背景辐射的全景观测结果，这便是第一代宇宙微波背景辐射全景图。
从左到右依次为1、2、3代
这些斑斑点点就是宇宙微波背景辐射温度的微小差异（注： 温差大约只有10万分之1K，宇宙背景辐射的平均温度为2.725K），这被称为宇宙微波背景辐射的各向异性。在观测成果新闻发布会上，诺贝尔物理学家得主、美国天体物理学家乔治-斯穆特这样说道『我仿佛看到了上帝的脸』。COBE的观测结果显示早期宇宙中物质分布是不均匀，从而才形成了各种星体。虽然辐射全景图不能说是宇宙的全貌，但它的意义不仅仅是一张可观测宇宙全景图这么简单。这张图就像是你站在时空之巅的上帝视角绘制的从第一缕光射出以来到现在的时间空间全景图。怪不得老乔治会觉得看到了“上帝的脸”，这个脸确实够大。
后来为了进一步加大观测精度， 分别在2001年，NASA发射了威尔金森微波各向异性探测器WMAP
观测精度：0.2°
，欧洲空间局发射了普朗克卫星。
观测精度0.08°
后来这两代卫星拍摄出的图景在上图的比较中也十分明显。长久以来，全景图中心偏右下处的“大冷斑”（如图）一直是个未解之谜。为什么此处温度变低的区域如此集中？有科学家猜测是因为，全景图本身就是一副时空之图，它的每一点坐标都代表了不同的时间和与之对应的不同的空间，以宇宙大爆炸理论为基础的话，越靠近边缘这种“特殊情况”就越不容易出现，而由于我们的观测点位于正中心，所以周围的宇宙空间是距离我们“时间点”最近的，也就是说是宇宙膨胀程度最大的一片区域。在这块区域中出现因膨胀而”极度真空“的”大冷斑“也是在情理之中。当然也有一些脑洞学者猜测，此处是我们的宇宙与另一个宇宙的结合处。
这三代卫星给我们人类了解宇宙带来了巨大的信息，首先是宇宙的成分。根据普朗克卫星的观测数据，通过对宇宙背景辐射的分析表明，科学家们得出宇宙中的已知物质仅占整个宇宙成分的4.9%，目前还在理论中的暗物质占26.8%，而其余的68.3%则是更加玄幻的暗能量。
其次是宇宙年龄。关于年龄这一点，我这里不多做评论，因为由广义相对论而知，时间受引力和速度的影响非常大，在极限情况下，时间甚至会出现停滞的情况。而宇宙诞生致今，作为时间载体的空间来说，引力不均匀切不确定性太大，而且还有极大部分未知的暗物质和暗能量，它们对时间的影响是很难估计的。在我的上期文章《时间本质的探究》里做过介绍。所以以下仅列出如今宇宙年龄的简单测算。
计算年龄原理非常简单，时间=距离÷速度。宇宙背景辐射是电磁波，其传播速度为固定不变的光速。科学家计算出，发射出宇宙背景辐射的地方距离地球大约为450亿光年，这也是可观测宇宙的半径的大小。可见，宇宙的年龄也应该是450亿岁，而我们现在熟知的结果却是138亿年。这是因为需要修正宇宙自身在膨胀，研究表明，由于宇宙的膨胀，导致宇宙背景辐射旅行的距离扩大到了约3.3倍，用450亿除以3.3，就可以得知宇宙的年龄约为138亿年。
此外，根据宇宙背景辐射，我们还可以得知宇宙的形状。结果表明，至少在可观测宇宙范围内，宇宙是平坦的，也就是其曲率为 0。对此，我也保持不评论态度，原因也在我上两期文章中有介绍。感兴趣的朋友可以自行查看。
关于宇宙微波背景辐射，我们人类需要了解的还有太多太多，就像第一次抬头仰望星空，深邃的黑暗里，带给我们的是无限的遐想，即便我们伸出手就能“触摸”繁星，却也发现那只不过是叶子与泰山的浪漫。虽然真理遥不可及，但第一缕”上帝之光“却也随君一世，暗夜的魅力正在于它的黑暗，探索的精神也留一份沉思的遗产与你。
