记者：不久前，1992年4月23日，美国加州大学劳伦斯 · 伯克利分校的天体物理学家乔治 · 斯穆特宣布，他们利用“宇宙背景探测器”发现了宇宙背景辐射中存在波动现象。美国科学家对这一发现评价极高，称它是科学界最重大的发现之一，并说“如果它是真实的，毫无疑问应考虑授予诺贝尔奖。”

李竞（中科院北京天文台研究员）：我已从广播、电视得到这一信息。但是，还没有见到正式发表的论文。我们暂且从科学新闻的角度谈论这件事。讨论宇宙背景辐射的波动问题，必须先了解热大爆炸宇宙学。

记者：热大爆炸宇宙学是本世纪40年代由伽莫夫等提出的，今天它已成为现代宇宙学中一种影响最大的学说。

李：热大爆炸宇宙学的主要观点有如下几条：

· 在早期，宇宙的物质密度极高，温度也极高，可以说是超高温、超高能的“宇宙汤”。

· 后来，宇宙不断膨胀，物质密度不断变“稀”，温度也不断下降。宇宙从热到冷、从密到稀的演化过程，犹如规模巨大的热大爆炸。

· 温度下降至几千摄氏度时，宇宙中主要是气态物质，气体逐渐冷却聚集成气体云，形成星系、恒星。

· 今日的宇宙空间，已经冷却到极低温度，大约为绝对温度几K的量级。

记者：60年代，美国射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊发现波长为7.35厘米的微波背景辐射，他们在与其他天文学家探讨之后，确认这个背景辐射相当于2.7 K的黑体辐射（通称3 K宇宙背景辐射）。彭齐亚斯和威尔逊因发现3 K宇宙背景辐射而获得1978年诺贝尔物理学奖。

李：3 K宇宙背景辐射的发现印证了热大爆炸理论的预言，是热大爆炸宇宙学取得的一个重大胜利。

但是，迄今为止的天文学观测结果，仍不能解释在大爆炸过程中为什么会发生结团的现象，本来非常均匀的“宇宙汤”为什么变成极不均匀的状态，即为什么会形成星系、恒星和其他链形、长城形等天体结构。

为了解释今日宇宙中的各种天体的形成，就必须引入微扰理论，即在热大爆炸之后，曾经发生微小的扰动（或者波动、脉动）。在发生了这个扰动之后，由于引力的作用，越来越多的物质聚集到一块，就造成了宇宙中物质分布的不平衡，发生了物质凝聚的现象。

60年代发现宇宙背景辐射时，探测到的背景辐射在各个方向上都是均匀一致的，这就很难解释这个极不均匀的宇宙是怎么形成的。不久前美国天文学家发现的宇宙背景辐射中的波动现象，表明在大爆炸发生后不久曾出现扰动，导致后来逐渐出现星系、恒星。

记者：难怪许多科学家对这一新发现给予极高的评价。让我们再谈一谈这样一个问题，即：为什么说科学家今日观察到的宇宙背景辐射的波动现象，是发生在大爆炸之后不久（约在大爆炸之后30万年）。

李：斯穆特认为宇宙背景辐射的波动是由稀薄的物质团产生的。这物质团在几何尺度上绵延5亿光年（以光速行进，需要5亿年时间才能穿过它），就时间尺度而言，它形成于150亿年以前，大约是在热大爆炸发生之后30万年。

现在，通常认为宇宙的尺度大约是150亿光年，就是说最远的“宇宙边缘”，与我们的距离是150亿光年。光年是一种计量天体间距离的度量单位，是指光在1年中走过的距离（大约10万亿公里）。150亿光年，就是光要经历150亿年才能走完的距离（大约1500万亿亿公里）。宇宙背景辐射（微波）在空间也是以光速传播，科学家今天观测到的宇宙背景辐射，是跋涉了150亿光年这么远的距离之后才到达我们这里的。因此，产生这个波动的时间，是在150亿年之前。从这个意义上讲，人们看到的，是150亿年前的历史情况，是宇宙诞生之初的景象，也可以说它是“宇宙的化石。”

记者：这很有意思。就拿距离我们最近的恒星——太阳来说，光波从太阳传到地球，要经过8分钟。因此，人们此时此刻看到的太阳，也不是现在的太阳，而是8分钟以前的太阳。我们看到的，是太阳的历史情况，或者说是“历史上的太阳”。懂得了这个道理，就能明白，今日发现的“宇宙边缘的物质波动”是发生在150亿年之前的现象。

李：最后，我还要谈一下宇宙背景探测器。它于1989年11月18日发射升空并进入环地轨道。宇宙背景探测器载有三套设备：微波辐射计、远红外分光计和红外弥漫背景辐射计。微波辐射计可用于三个频带，远红外分光计覆盖的波段从100微米到10毫米，红外弥漫背景辐射计覆盖的波段为1至300微米。因此，宇宙背景探测器能对微波、远红外至红外的宽广波段范围内的宇宙背景辐射进行探测。

发现宇宙背景辐射的波动现象，是微波背景探测器取得的最新成果。可以预期，宇宙背景探测器的持续观测，必将为建立能确切反映早期和今日状况的宇宙学模型，不断提供宝贵的资料。