1965年，美國(guó)貝爾電話公司年輕的工程師阿諾-彭齊亞斯和羅伯特-威爾遜，在調(diào)試他們那巨大的喇叭形天線時(shí)，出乎意料地接收到一種無線電干擾噪聲。無論他們?cè)鯓诱{(diào)整天線，在天空中的任何方向上都能接收到這種噪聲，而且各個(gè)方向上信號(hào)的強(qiáng)度都一樣，也沒有任何變化。這種噪聲的波長(zhǎng)在微波波段，它相當(dāng)于零下270攝氏度（絕對(duì)溫度3度）的物體發(fā)出的電磁波。他們分析后認(rèn)為，這種噪聲肯定不是來自人造衛(wèi)星，也不可能來自太陽(yáng)、銀河系或某個(gè)河外星系，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)動(dòng)天線時(shí)，噪聲的強(qiáng)度始終不變。
后來，經(jīng)過進(jìn)一步測(cè)量和計(jì)算，得出這種電磁波輻射溫度為絕對(duì)溫度2.7度（2.7K），一般稱為3K宇宙微波背景輻射。這一發(fā)現(xiàn)使科學(xué)界為之振奮。原來，很多科學(xué)家認(rèn)為，宇宙產(chǎn)生于150億至200億年前的一次大爆炸，爆炸發(fā)生后，我們的宇宙從最初的高溫狀態(tài)膨脹到現(xiàn)在，已經(jīng)很冷了。根據(jù)計(jì)算，大爆炸后殘余的輻射量很小，相應(yīng)溫度大約在6K。彭齊亞斯和威爾遜等人的觀測(cè)結(jié)果竟與理論預(yù)言的溫度如此接近，正是對(duì)大爆炸理論非常有力的支持。這是繼哈勃發(fā)現(xiàn)紅移后的又一重大天文發(fā)現(xiàn)。宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，為觀測(cè)宇宙開辟了一個(gè)新領(lǐng)域，也為各種宇宙模型提供了一個(gè)新的觀測(cè)約束，它因此被列為上個(gè)世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)之一。彭齊亞斯和威爾遜也于1978年因此而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
紅移理論證明宇宙在膨脹，宇宙微波背景輻射證明了爆炸后殘余的熱量。
宇宙在膨脹。顯然，在過去，所有的物質(zhì)一定都聚集在一起。如果把今天看到的星系的運(yùn)動(dòng)倒退回去，就會(huì)把我們帶到100多億年前的一瞬間，那時(shí)星系們都集中在一點(diǎn)上。這就是膨脹的起源。大多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)為宇宙大爆炸是一次相當(dāng)小的爆炸。早期宇宙的環(huán)境把能量直接轉(zhuǎn)化為等量的物質(zhì)和反物質(zhì)，大約只是1000克的原料。片刻后，更大的事情發(fā)生了：宇宙脹了起來，在非常短的時(shí)間內(nèi)，宇宙增大了1050。（從比原子還小的規(guī)模驟增到比一個(gè)星系還大）膨脹釋放出大量的能量，產(chǎn)生出更多的物質(zhì)，并形成了控制宇宙的四種基本作用力（引力、強(qiáng)作用力、弱作用力、電磁作用力）。大爆炸散發(fā)的能量形成了成對(duì)的虛粒子：一個(gè)物質(zhì)，一個(gè)反物質(zhì)。它們隨后即刻湮滅了對(duì)方。但是這兩種相反的物質(zhì)粒子并沒有完全湮滅。隨著宇宙的冷卻，這兩種粒子變得越來越不穩(wěn)定，衰變成夸克和輕子。每產(chǎn)生1億個(gè)夸克和輕子，就出現(xiàn)99999999個(gè)反粒子。就是這一小小的不平衡，使得物質(zhì)戰(zhàn)勝了反物質(zhì)，也才有了今天我們見到的宇宙中的一切。
隨著宇宙的冷卻，膠子把每三個(gè)夸克拉在一起，形成了相同數(shù)量的質(zhì)子與中子。在第一秒結(jié)束時(shí)，一些中子開始衰變成質(zhì)子。當(dāng)溫度下降到9億攝氏度時(shí)，質(zhì)子和中子的比例是7比1。剩余的中子迅速與質(zhì)子結(jié)合，形成原子核。當(dāng)最初三分鐘結(jié)束時(shí)，已經(jīng)沒有自由中子了。詳細(xì)的計(jì)算結(jié)果預(yù)言了大爆炸的灰燼，也就是那些在最初三分鐘內(nèi)產(chǎn)生的元素的組成比例：77%的氫，23%的氦和0.0000001%的鋰。人們對(duì)鷹狀星云的氣體分析結(jié)果證實(shí)了這些數(shù)字。
經(jīng)歷了最初的三分鐘，在第一個(gè)原子核產(chǎn)生后，宇宙平息下來。此后的25萬年中，宇宙的成分并沒有改變，而是隨著繼續(xù)膨脹而變得稀薄。大部分的能量以輻射的形式存在。光子與原子核和電子處于持續(xù)的相互作用中，誰也控制不了誰。光子從一個(gè)粒子那兒反彈回來，和另一個(gè)粒子相撞，接著是另一個(gè)粒子。光線不能直線傳播，因此宇宙是不透明的。溫度的繼續(xù)下降影響到了粒子，電子的速度也降低。到了大爆炸后的30萬年，溫度下降到了3千攝氏度。帶負(fù)電的電子進(jìn)入了圍繞帶正電的氫核和氦核的軌道，第一代原子誕生了。這些原子沒有和輻射相互發(fā)生作用，因此光線可以以直線的形式傳播很遠(yuǎn)。宇宙開始變得透明了。只有爆炸的余熱以背景輻射的形式保存下來。
第一代恒星幾乎全部是由大爆炸產(chǎn)生的氣體氫和氦構(gòu)成的。它們?cè)诙虝旱纳校a(chǎn)生了新的元素，如碳和氧，并在超新星爆炸時(shí)把它們拋向太空，使其結(jié)合在第二代恒星和行星、衛(wèi)星中。除了氫、氦、鋰，今天宇宙中其他元素都是由恒星產(chǎn)生的。
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