黑体辐射

把一根拨火棍放进火里，看看会发生什么。起初它只是觉得温热。接着它发出暗红色光，再变成明亮的橙色、黄白色，最后是刺眼的蓝白色。关键在于：无论拨火棍是什么材料做的，它发光的颜色都在告诉你它的温度。每个温热物体散发的这种由温度决定的辉光，就叫黑体辐射，或热辐射，它是整个天文学中最有用的线索之一。

“黑体”是一种理想化的物体，它完美吸收落到它身上的所有光，并在温热时以一种平滑而有特征的图样重新发出光，这图样只取决于它的温度。恒星、行星，乃至整个早期宇宙的行为都非常接近黑体。这光散布在许多波长上，在由温度决定的某个特定波长处达到峰值，并向一侧拖出长长的尾巴。两条简单的定律概括了这一图样：越热的物体峰值越偏蓝（波长越短）（维恩定律），越热的物体每平方米辐射的总功率也大得多（斯特藩—玻尔兹曼定律）。

黑体辐射之所以重要，是因为它把一颗恒星的颜色变成了从数光年外读取的温度计读数。测出一颗恒星最亮处的波长，你就得到它的表面温度；测出它每平方米倾泻多少总能量、它有多大，你就得到它的功率。同样的物理给了宇宙微波背景一个几乎完美的黑体谱，对应绝对零度以上约2.7度——这直接证明了存在一个炽热的早期宇宙，它随空间膨胀而冷却至今。