哈佛天体物理博士：我看到了宇宙诞生的瞬间

今天我们对宇宙最基本的认识就是，宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。看过《生活大爆炸》片头的人都知道：我们整个宇宙诞生之初温度密度极高，随着不断地膨胀，宇宙慢慢地冷却。

在最初的大约38万年中，宇宙的平均温度在几万度以上，宇宙的主要组分——质子和电子，一直处于游离状态，没有形成氢原子。因为它们一旦结合成氢原子，马上就会被周围处在“热汤”中的高能光子打散。这样专门拆散别人结合的光子有很多，多到每一对质子电子周围就有几十亿个光子等着要拆散他们。所以很不幸，在漫长的数十万年中，质子和无数电子相见，却一直不能相聚。

然而，情况在宇宙年龄到了38万年的时候发生了本质性的改变。此时，宇宙的平均温度已经降到足够低，几十亿个光子中拥有足够能量去拆散一对质子电子的数目已经所剩无几。同时，随着宇宙密度的下降，光子能够撞到电子的概率也变得微乎其微。这些为数众多的光子突然变成了无关紧要的背景，此后几乎不再被宇宙中发生的任何事情所影响。

这些光子在宇宙中孤独穿行，携带着宇宙创生之初的关键信息——就像给大爆炸后38万年的宇宙拍了一张快照。随着宇宙的膨胀，它们的能量越来越低。直至今天，等效的辐射温度降到大约零下270℃，正好对应于我们熟知的微波波段。这些光子，被人们称为宇宙微波背景辐射。

可以说，上世纪60年代宇宙微波背景辐射的发现，是现代宇宙学开启的标志。它的发现证实了宇宙大爆炸理论，从此整个宇宙诞生以来的所有细节，变成了一门严肃的学科，被认真地研究和讨论。然而，也正是宇宙微波背景辐射，对大爆炸理论本身提出了一道难题。

我们知道，光速是宇宙中信息传递的极致，两个时空点之间如果连光都无法企及，那这两点发生的任何事情，都应该没有关联才对——因为双方都无法知道对方是什么状况。那么，在宇宙诞生38万年的时候，光一共能跑多远呢?直观一些讲，把这个距离投影在天空中，张角不过1°左右——只有两个满月并排起来那么宽。这样，问题就来了。从天空各个方向看到宇宙微波背景辐射，原则上可以千差万别，因为它们之间本该来不及传递任何信息才对。为什么我们实际观测的结果却是各个方向惊人地相同呢?这就是所谓的“视界困难”。