《宇宙微波背景分析》

〈七〉宇宙微波背景分析1965年，美国物理学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊检测到宇宙微波背景辐射，一种普遍存在于宇宙空间中的流动的电磁场，它正好是2.7K温度的物体的特征辐射波谱，具有均匀的各向同性，后来的观测证明，它沿各个方向的强度差异只有十万分之一。

许多物理学家认为微波背景辐射是大爆炸早期的辐射遗留到现在经过冷却和红移而形成的，但是如果我们认为宇宙中只有我们附近所有的这么一个有限的物质体系，那么此种观点是让人难以理解的，因为电磁辐射是宇宙中运动得最快的物体。

正如前面所述，宇宙空间体系是一个天然的无限的存在，它的虚空本性和连续性使它的任何运动变化不产生任何意义，因而不论物质体系使它产生了何种运动变化，等于没使它发生变化，因此我们可以如此判定：宇宙物质体系的存在不能对宇宙空间体系产生任何形式的影响和改变。而且我们建立的所有坐标系都是物质的，以物质体系为参照物并且以规律性的物体的运动为反映手段，因而任何空间方向坐标首先反映的是物质体系的广延性，而时间，则是物质运动的存在形式，因而大爆炸和宇宙膨胀中的时空发展，本质上是宇宙物质体系的运动发展，它以空间体系的存在为背景，却不受它的影响。

在此种条件下，我们可以预计，宇宙大爆炸早期产生的辐射相当一部分已经远远的逸出了所有的星体构成的总星系之外，因为微波的运动速度光速比其它星体的运动速度快得多，而留在总星系之内并为我们观测到的那一部分，则必定是在运动过程中受到星体的阻挡和反射产生了运动方向的改变而留下来的，否则它们必定早已逃逸到总星系之外了。如果宇宙微波背景辐射就是这一部分因星体的反射而遗留下来的宇宙早期的辐射，那么它如此均匀的各向同性是让人难以理解的，毕竟，在只有一百多亿光年的宇宙尺度上，物质的分布在各个方向上不太可能如此的均匀，更不太可能在宇宙中的任意一个点的任意不同方向上都看起来如此的相同。

即使我们退一步，假设宇宙空间也是有限的，那也难以理解如此均匀的各向同性的微波背景辐射是宇宙早期大爆炸的辐射演化而来的。打个比喻说，太阳向四周辐射的光是沿各个方向几乎均匀分布的，向哪一个方向运动的都有，但是因为地球公转轨道的半径比太阳的半径大得多，因而到达地球的光的运动方向就几乎是平行的了。类似的，即使宇宙早期的辐射是均匀的各向同性的，但是因为那时候的宇宙物质体系的尺度比较小，而现在的尺度则大得多，因而那时候的辐射如果遗留到现在，到达同一地点的辐射应该是几乎完全平行的，即使经过了其它物质体系的反射，也不应该表现出如此均匀的各向同性，在大爆炸理论中，我们的宇宙物质体系的空间方向尺度如此之大，而时间历史却如此之短，还不允许包括电磁波在内的所有信息从一个非常遥远的区域运动到另一个区域，也不允许电磁波经历无限多次反射因而变得非常均匀，因为那需要运动无限长的距离，需要无限长的时间。

但是如果我们认为微波背景辐射是无限的宇宙物质体系的产物，无限的宇宙物质体系的辐射在无限长的时间的对流中产生了如此均匀的电磁场，那看起来就很好理解。

为什么辐射正好是2.7K？可能是宇宙的平均温度，它可能和整个宇宙的平均物质密度（能量密度）及辐射规律有关。

微波背景辐射被认为是宇宙发展的一个丰富的熵源，这个熵源可能是由无限的宇宙物质体系产生的。