你听说过“宇宙微波背景辐射”（或者宇宙背景辐射）吗？本刊曾经多次出现这个词，它是宇宙学中的一个“重要角色”。在本刊2012年第11期和2013年第1期特别策划中介绍的“暗物质”与“暗能量”，就与宇宙微波背景辐射有着很深的联系。虽然看不见，但它们仍是宇宙中的“主要成分”。

宇宙微波背景辐射，是指向宇宙中各个方向射出的光。虽说是光，却不是我们肉眼所能看见的“可见光”，而是一种比可见光波长要长的电磁波，属于“微波”，因此得名“宇宙微波背景辐射”。简明起见，人们往往省略掉“微波”二字，直接称为“宇宙背景辐射”。

没有宇宙背景辐射，现代宇宙学则无从谈起

在有关宇宙的文章中，宇宙背景辐射都是“重要角色”，因为5个方面的问题都与它有关。

第一，宇宙背景辐射是“大爆炸”的证据。大爆炸是宇宙初期的剧烈爆发状态。宇宙背景辐射就是这个初期的大爆炸的辐射传播到了今天的形态，正所谓“宇宙中最古老的光”。

第二，宇宙背景辐射提供了宇宙暴胀的间接证据。暴胀发生在大爆炸之前，是宇宙空间急速膨胀的阶段。

第三，可以通过宇宙背景辐射推断宇宙中的“组分”。宇宙中通常存在的物质（比如原子等）只占到全体的4.9%，剩下是尚不了解的东西，被称为暗物质和暗能量。

第四，从宇宙背景辐射中可以分析出宇宙的年龄。现在已知，宇宙的年龄大约为138.2亿岁。

第五，研究宇宙背景辐射还能够知道宇宙的构造。这里所说的构造，是指宇宙的几何性质。宇宙空间是非常接近于“平坦”的。

研究宇宙背景辐射，不只是对上述几个重要的方面有帮助，在现代宇宙学的各个方面，都有举足轻重的作用。本文将结合上述5个方面，详细地介绍现代宇宙学中的重要的角色—宇宙背景辐射。

通过观测我们已经知道，宇宙正处于不断的膨胀中。也就是说，过去的宇宙一定比现在的宇宙要小。如果按时间倒推的话，宇宙就会逐渐变小，与此同时，宇宙中的物质的密度会不断地增大。也就是说，在宇宙的初始阶段，物质是被紧紧地压缩在一个很小的空间里的。也可以认为，在宇宙的初始阶段，它的温度一定非常高。

美国物理学家乔治·伽莫夫在1948年提出了大爆炸理论，认为宇宙就是从这种高温、高密的炙热状态开始的，随后引起大爆发现象并不断膨胀。今天，几乎所有学者都相信这个理论，它也为一般公众所广泛了解。但在当时，认为“宇宙是从剧烈的爆发中产生的”这一想法，还不能被人们顺利地接受。

大爆炸理论有一个预言，即今天的宇宙中应该充满着5K（对应的温度）的光，这就是大爆炸的遗迹。这个光就是宇宙背景辐射。顺便说一下，K是“绝对温度”的单位，0K对应着-273℃（更精确地说是-273.15℃），5K就是-268℃。

光与温度有着怎样的关联呢？

物体会发出与其温度相对应的光。比如说，太阳的表面温度大约是6000℃，它发出的光就分布在可见光波段，而木炭燃烧时温度较低，发出的则是红色的光。人类看不见自己发出的光，但实际上在身体对应的温度上（约36℃）也会发出一种光，它不在可见光波段，被称为红外线。很多人都知道用红外线相机可以看到人的身体。

也就是说，物体会根据温度的变化而改变其发光特征。反之，如果了解物体的发光特征，也就知道了物体的温度。

这里所说的“光的特征”，是指在不同的波长上光的强度（光谱）。一般来说，物体发出的光并不是单一波长的，而是很多波长的光的叠加。所谓特征，是指当物体的温度变高的时候，它所发出的光的最强波段，会向着更短波长的方向移动。反之，当物体的温度降低的时候，所发出的光的最强波段就会向着更长波长的方向移动。