黑體輻射

把一根撥火棍放進火裡，看看會發生什麼。起初它只是覺得溫熱。接著它發出暗紅色光，再變成明亮的橙色、黃白色，最後是刺眼的藍白色。關鍵在於：無論撥火棍是什麼材料做的，它發光的顏色都在告訴你它的溫度。每個溫熱物體散發的這種由溫度決定的輝光，就叫黑體輻射，或熱輻射，它是整個天文學中最有用的線索之一。

「黑體」是一種理想化的物體，它完美吸收落到它身上的所有光，並在溫熱時以一種平滑而有特徵的圖樣重新發出光，這圖樣只取決於它的溫度。恆星、行星，乃至整個早期宇宙的行為都非常接近黑體。這光散布在許多波長上，在由溫度決定的某個特定波長處達到峰值，並向一側拖出長長的尾巴。兩條簡單的定律概括了這一圖樣：越熱的物體峰值越偏藍（波長越短）（維恩定律），越熱的物體每平方米輻射的總功率也大得多（斯特藩—玻爾茲曼定律）。

黑體輻射之所以重要，是因為它把一顆恆星的顏色變成了從數光年外讀取的溫度計讀數。測出一顆恆星最亮處的波長，你就得到它的表面溫度；測出它每平方米傾瀉多少總能量、它有多大，你就得到它的功率。同樣的物理給了宇宙微波背景一個幾乎完美的黑體譜，對應絕對零度以上約2.7度——這直接證明了存在一個熾熱的早期宇宙，它隨空間膨脹而冷卻至今。