宇宙学:膨胀的宇宙
宇宙微波背景
/ C-M-B /
把一台灵敏的微波天线对准天上任何一块空旷之处,避开恒星和星系,你仍会捕捉到一阵微弱、稳定、来自四面八方的嘶声。那阵嘶声就是宇宙微波背景,简称 CMB——宇宙中最古老的光,一片遗留下来的辉光,来自宇宙年轻、炽热、发光的时代。它简直就是大爆炸的余晖,充满整个空间。
它的来历是这样的。在最初的38万年里,宇宙热到原子无法维系;它是一团由自由电子和裸核组成、散射光线的不透明浓雾,就像一朵厚云的内部。当膨胀把宇宙冷却到约3,000度时,电子终于与核结合成中性原子(称为复合),雾散开了,光第一次自由奔流。那束释放出的光此后一直在行进,被膨胀的宇宙拉伸了约1,100倍,从炽热的橙色辉光冷却成仅高出绝对零度2.7度的微弱微波。CMB 拥有那个温度下发光物体所应有的完美光谱——一个近乎无瑕的黑体——而且它横跨整个天空惊人地均匀,在每个方向上都相同到约十万分之一。
CMB 大概是宇宙学里最重要的单一数据集。它近乎完美的黑体形状证实了热大爆炸;它微小的温度涟漪(十万分之一)是一切星系据以生长的种子,而这些涟漪的精确图样,让宇宙学家以惊人的精度测出宇宙的年龄、几何和成分。一个常见的混淆:CMB 并不是来自某个遥远天体或某个爆炸地点的辐射,而是处处同时发出的光,如今正从我们所能看见的边缘——最后散射面——抵达我们。
老式模拟电视调到没有频道的地方会显示雪花和噪点;那闪烁中有一小部分,正是宇宙的 CMB 打在天线上。这同一片辉光1965年被直接探测到,如今已被卫星全天测绘到百万分之一度的零头。
CMB 是原子初次形成时留下的遗光,如今冷却成微波。
CMB 不是来自某个遥远光源的光。它是在宇宙变得透明时处处同时发出的,从最后散射面——可观测宇宙在时间上的边界——抵达我们。
又称
另见