1964年，阿诺·彭齐亚斯与罗伯特·威尔逊正在对一个非常灵敏的、直径为6米的天线进行测试，用来检测那些来自卫星的无线电信号，而这些信号在后来成为首个卫星通信系统实验的一部分。
为寻找卫星发射的无线电波，两位科学家对天空进行扫描，却发现大气中充满了电视与无线电中继器发出的干扰信号和电波。而在具体分析那些天线收集到的数据后，他们意识到背景噪声比先前预估的量要大100倍，并且均匀分布在天空各处，不分昼夜，一直都能被探测到。
那时阿诺与罗伯特做了任何优秀的调查员在这种情况下都会做的事：他们将那些盘踞在天线上的鸽巢取下来并清理了鸟粪，接着检查电气系统是否在正常运行，然后重复试验。结果发现，先前探测到的背景噪声依然存在，这也就排除了鸽子对试验的影响。
这并不是在开玩笑。科学家们探测到的波在白天和昼夜都均匀且恒定地分布在天空之中，这也就意味着它们并不是来自地球或太阳等银河系之内的辐射源。也就是说，这些辐射是来自银河系之外，但那时科学家们并不了解任何一种无处不在的无线电波可以用以解释上述现象。
与此同时，普林斯顿大学罗伯特·亨利·迪克、吉姆·皮布尔斯及大卫·威尔金森也在使用射电望远镜，对上述电波进行独立研究，其实验室所在地距离大学不过60千米。他们得出结论：如果宇宙真的发生过大爆炸，就会产生大量的高能电磁辐射。而随着时间的推移，这些电磁波本身也会因空间的扩张而变为波长更长的辐射（特别是微波），它们是可以被检测到的。
彭齐亚斯的一位朋友看到了最初的这份分析报告并告诉了他。彭齐亚斯明白，他与威尔逊偶然发现的电波符合文章中的理论思路，于是联系了普林斯顿大学。在收到大学发送给他的研究草案副本以后，彭齐亚斯更加确信之前与威尔逊一同观测到的现象完全符合预测。他甚至邀请了迪克一同前往贝尔实验室通过天线对噪声的电波进行测量。
毫无疑问，他们发现的分布十分均匀的电磁辐射是在宇宙大爆炸发生30万年以后所留下的印记，对于电磁辐射来说宇宙是透明的。五位科学家就此一同提交了论文，彭齐亚斯与威尔逊因他们的发现而在1978年获得了诺贝尔奖。
“我有一个问题想不明白，宇宙大爆炸距离今天已经过去了137亿年，我们怎么会知道在爆炸发生的30万年以后发出了电磁辐射呢？”
这个问题很好，有意思的部分马上就要来了。
大爆炸的范围涉及整个宇宙，当然，那时的宇宙比现在小得多，并在一直不断地扩张。
还记得之前哈勃的发现吗？外部的星系距离地球越远，则运行速度越快，基于这个原因，将会在某一点因该星系与我们的距离过大而其速度超过光速。因此，它们发射出的光线将永远无法抵达地球，因为空间扩张的速度远超光线运行的速度。
这就是哈勃体积的概念，地球外部一定范围内的物体是以低于光速移动的（因此，自光线发出的那一刻起，它们是能够抵达地球的）。还存在一个“屏障”的概念，即上述范围的边界，其之外物体超过光速离开地球，在距离拉长的同时，也存在光线向地球行进。除此之外，对相对于我们某些移动速度高于光速的物体来说，它所发出的光线不但不会朝地球方向行进，还会朝相反方向远离地球。
所以，乍一看您可能会认为人们永远都不可能观察到那些在哈勃体积范围以外的事物……但事实并非如此，我们的观察视野并不仅限于此。
地球与其他星系的距离正在以越来越大的速度扩张，因此随着外界的物体离我们越来越远，哈勃体积也在扩大。尽管在原范围以外的那些星体正在高于光速远离地球，但是星体向我们散发的光线的移动速度是较慢的，因为这些光线正在试图接近“哈勃边界”。
而“哈勃边界”的扩张速度也比较快，以至于边界以外的光线可以传播到地球被人们看到。
“等一下，这也就意味着当我们看到这些来自遥远星系的光线时，它的源头与地球的距离要远远超过人们的感知，对吗？”
完全正确！
事实上，这也是“可观测宇宙”概念的来源：按照我们周围远处恒星或星系的光线能够抵达地球的时间来计算，这个范围是一个球体，其直径以地球为中心大约是930亿光年。
然而，要知道宇宙已经存在了137亿年，那么光自大爆炸后只运行了137亿光年的时间，也就是说，虽然“可观测宇宙”的直径为930亿光年（宇宙的尺寸要比其存在时间内各个方向光线走过的路径大，因为在宇宙膨胀过程中一些区域的扩张速度大于光速），但并不意味着我们可以直接观测到相应距离范围内的物体，人们只能看到它们以前的样子。
“930亿光年可真是够大的，但就是宇宙的大小了吗？还是说在‘可观测宇宙’范围之外还存在着其他事物？”
当然了。事实上，“可观测宇宙”只是人类发明出来的一个概念。我们就像是大海上航行的船只，观测范围仅限于地平线以内的海洋，但是一定会有距离我们更远的船只，他们有不同的观测视角，甚至还存在不与任何其他观测者共享地平线的船只。
然而，正如我之前所讲的那样，这些超出观测范围的星系不会永远隐形。随着宇宙的膨胀，“可观测宇宙”的边界也在扩张。
正是由于这个原因，我们才能够发现那些在大爆炸以后散发出的辐射，宇宙对它们来说几乎是透明的。射线源头距离地球十分遥远，但辐射已经在大爆炸后的24万年间，伴随着光线一同在宇宙中穿行。随着“可观测宇宙”范围的扩大，上述光线已经不再以超光速远离地球，这些辐射有机会向我们靠近。
科学家们就是通过对射线的观测来“回顾过去”，了解宇宙大爆炸。我们所观察到的微波辐射存在于各个方向的空间之中，如第287页图所示：(www.xing528.com)
在更深的层次上来看，这张图也是一张地图，告诉我们每一个点的温度。通过研究这一瞬间光照时各个区域温度的分布，就可以了解大爆炸30万年内宇宙中质量的分布情况。
实际上，整个研究过程是先提出理论假设，再进行观察的，这也成为宇宙大爆炸理论的重要证明之一。
“那就到此为止了吗？这能否表明我们已经发现了宇宙起源了呢？”
不是这样的。大爆炸理论是到目前为止最好的理论，它可以回答那个关于“一切如何开始”的神秘问题。虽然这个理论可以为今天大部分的天文现象做出解释，不过也已经存在某些改动，以更好地适应于某些观测到的还无法解释的现象。
在微波背景辐射图中，温度差别是很小的，约为0.004开尔文。要知道，为了获取这些较为精准的图像，就必须将微波背景辐射与那些来自地球周围天体及其自身的辐射摒除在外。而这种高端的、用以解决上述问题的科研工具直到近十几年才被开发出来也就不足为奇。
宇宙微波背景辐射图谱上如此规律的温度分布与许多天体物理学家通过观测天空所做出的预测并不相符：在宇宙空间中，许多物质都不具有这样均匀温度分布的特性，而且这样的“各向同性”[1]在看似无法进行信息（这里的“信息”一词特指辐射强度与热量）交换的地区也存在，尽管这些物质彼此远离的速度超过光速。
就好比我们将一杯冷牛奶倒入热茶中，牛奶会降低茶水的温度，但这一过程并不会在瞬间完成，而是首先会在杯子中形成密度不同的“牛奶云”。经过一段时间后，液体才逐渐扩散，直至牛奶与茶水完全混合，整杯液体达到一个均衡的温度。
在牛奶被倒进杯子里并占据一定体积、开始平衡温度时，茶水并没有发生移动。但是我们想象一下，若是这时整个盛放液体的容器是在膨胀过程中，一部分“牛奶云”与茶水也随之分离，并不会对彼此产生影响，那么，在这个处于膨胀过程中的杯子里就会出现温度很高的茶水和非常冷的牛奶了。
这也就是前文中令天体物理学家们费解的地方：在宇宙大爆炸发生以后，空间迅速膨胀，物质之间用以信息交流的时间应该相对很短才对。科学家们本应在这片区域内观察到更大的冷热差别。
另一个问题就是对宇宙“平坦性”的探讨，这与空间本身的几何形状有关，但并不是指具体的、类似立方体或球体的几何形状；更确切地说，是指空间中由于各点包含质量不同而产生不同重力作用后呈现出的曲率。
如果宇宙中存在某一个足够大的质量来阻止其膨胀的过程，我们就可以称之为“封闭性宇宙”，通常这一个重心由球体来代表。在这样的情况下，宇宙的膨胀不仅会停止，还会产生逆转，届时所有的物质将相互吸引，再次凝聚在一起，从而形成最初的“奇点”。
若宇宙中没有上述假设中的某一质量足够大的球体来组织扩张，那么一切将会趋于稳定，只是以恒定的速度一直膨胀下去。这个几何形状通常会被描述为一种类似马鞍的图形（这个话题我简单讲一下，大家有一个初步的印象即可，因为只有在很少的情况下会涉及它）。
第三种情况是，宇宙中存在的质量恰好使其既不会反转扩张趋势，万物聚合，也不会永远以恒定速度持续膨胀。
在这样的情况下，宇宙的扩张会逐渐减缓，直到经过无限的时间后完全停止活动。而宇宙本身仍然存在，但保持着静止的状态。在这一过程中，恒星不再闪耀，黑洞被蒸发，唯一剩下的就是一个空旷、寂静的空间，或许还会有一些颗粒飘浮其中。
这样的场景的确令人沮丧，可是从人类已有的对宇宙质量的观察来看，似乎我们已经身处这样的进程之中。
当然了，在上述思路中存在另一个问题：如果宇宙中的质量使其逐渐走向封闭，那么随着它的膨胀这一特征将会被放大。根据天体物理学家的计算，宇宙应该在很久以前就已经处在某一种封闭状态下，并走向终结了。
而在宇宙大爆炸后出现“暴胀”的假设为上述两个问题做出了解释：宇宙暴胀现象在大爆炸后的10-36秒开始，持续到大爆炸后的10-33至10-32秒之间。虽然时间极短，但是其间宇宙的膨胀速度远远高于现在的扩张速度。
这样突如其来的急速膨胀将使得初步形成的微小宇宙中任何细小的差异都被无限放大，并会被更大的体积分散开来。这就解释了为何在微波背景辐射图像中展现出的物质特性如此有规律。另一方面，宇宙中能量的集中度在那时与现在比可能大不相同，因此在短时间内的弯曲不会造成其自身的坍塌。而后，在膨胀速度有所下降时，根据其体量即物质能量密度，宇宙开启正常膨胀过程。
即使有了这些假设，我们还是缺少必要的信息来证明上述理论的真实性。而今的宇宙，对于电磁辐射来说近乎透明。但是科学家们无法获取在宇宙变为此种形态前的电磁辐射信息，也就无法拿到确凿证据来证实“暴胀理论”。
这也就催生了对该问题的新的观察角度。如果我们将宇宙视为一个不透明的等离子球，并且在最初产生的这种能量通过某种形式，如引力波，在太空中持续扩散至今，科学家们还是可以对其进行研究的。
然而，在找到宇宙暴胀现象的证据或发现那些“失踪了的”反物质之前，我们只能对宇宙大爆炸理论持怀疑态度。
[1] 各向同性，指物质虽然所处位置或方向不同，但拥有相同的特性。——译者注
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