宇宙學:膨脹的宇宙
宇宙微波背景
/ C-M-B /
把一台靈敏的微波天線對準天上任何一塊空曠之處,避開恆星和星系,你仍會捕捉到一陣微弱、穩定、來自四面八方的嘶聲。那陣嘶聲就是宇宙微波背景,簡稱 CMB——宇宙中最古老的光,一片遺留下來的輝光,來自宇宙年輕、熾熱、發光的時代。它簡直就是大霹靂的餘暉,充滿整個空間。
它的來歷是這樣的。在最初的38萬年裡,宇宙熱到原子無法維繫;它是一團由自由電子和裸核組成、散射光線的不透明濃霧,就像一朵厚雲的內部。當膨脹把宇宙冷卻到約3,000度時,電子終於與核結合成中性原子(稱為復合),霧散開了,光第一次自由奔流。那束釋放出的光此後一直在行進,被膨脹的宇宙拉伸了約1,100倍,從熾熱的橙色輝光冷卻成僅高出絕對零度2.7度的微弱微波。CMB 擁有那個溫度下發光物體所應有的完美光譜——一個近乎無瑕的黑體——而且它橫跨整個天空驚人地均勻,在每個方向上都相同到約十萬分之一。
CMB 大概是宇宙學裡最重要的單一資料集。它近乎完美的黑體形狀證實了熱大霹靂;它微小的溫度漣漪(十萬分之一)是一切星系據以生長的種子,而這些漣漪的精確圖樣,讓宇宙學家以驚人的精度測出宇宙的年齡、幾何和成分。一個常見的混淆:CMB 並不是來自某個遙遠天體或某個爆炸地點的輻射,而是處處同時發出的光,如今正從我們所能看見的邊緣——最後散射面——抵達我們。
老式類比電視調到沒有頻道的地方會顯示雪花和雜訊;那閃爍中有一小部分,正是宇宙的 CMB 打在天線上。這同一片輝光1965年被直接探測到,如今已被衛星全天測繪到百萬分之一度的零頭。
CMB 是原子初次形成時留下的遺光,如今冷卻成微波。
CMB 不是來自某個遙遠光源的光。它是在宇宙變得透明時處處同時發出的,從最後散射面——可觀測宇宙在時間上的邊界——抵達我們。
又稱
另見