我們知道現(xiàn)今宇宙中含量最高的物質(zhì)形式是由一個質(zhì)子和一個電子組成的最不起眼的氫原子，它是恒星聚變發(fā)光發(fā)熱的初始原料，是元素周期表中所有元素的起點，是我們一切物質(zhì)的開始，在我們可觀測宇宙中大約含有10^80個原子，構(gòu)成了我們豐富多彩的宇宙。

那么如果我們把這些都從宇宙空間背景中去掉，空間中還剩下什么？黑暗、寒冷？不不不！我們的空間充滿了微小的溫度波動，我們稱它為——宇宙微波背景輻射！這也是宇宙早期留下輝光，但這并不是宇宙大量光子誕生的時期，我們就回到宇宙早期看下充滿空間的微波輻射時怎么來的。

那么它是怎么來的？為何如此重要？

既然被稱為宇宙的“指紋”，那我們就必須回到大爆炸的早期階段，不僅在原子出現(xiàn)之前，甚至在質(zhì)子出現(xiàn)之前，這時的宇宙充滿了所謂的夸克和膠子的等離子體。

如果把物質(zhì)加熱到2萬億開爾文以上，組成原子核的基本成分夸克和膠子就會具有極高的能量，這時把它們稱為質(zhì)子和中子已經(jīng)沒有任何意義了。

相反，夸克，膠子以及在極高能量下允許的任何粒子，都以一種不受束縛的狀態(tài)存在，我們稱它們?yōu)椤淇藴?/p>

而早期宇宙的溫度更是超過了2萬億開爾文！怎么說。這就跟煉丹爐一樣，能量越高，創(chuàng)造出來的東西越多越神奇！事實上這時的宇宙不僅制造了標(biāo)準(zhǔn)模型中的所有粒子，還制造了所有的粒子的反粒子！以及我們至今還沒發(fā)現(xiàn)的粒子，也就是標(biāo)準(zhǔn)模型缺失的部分。

但宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型中最重要的一個特性就是，宇宙會隨著年齡的增長膨脹和冷卻。

其中一個結(jié)果就是：隨著宇宙的膨脹可用的能量越來越少，所以制造重粒子就會變得越來越難。另一個結(jié)果是：隨著溫度的降低，意味著夸克開始凝結(jié)成束縛的粒子：重子和介子。最后，隨著時間的推移，生成的不穩(wěn)定粒子將會發(fā)生衰變！

一些衰變的粒子(可能)造成了宇宙中物質(zhì)/反物質(zhì)的不對稱性，但絕大多數(shù)衰變?yōu)榉€(wěn)定的輻射粒子：光子和中微子。

最終的結(jié)果是，我們的宇宙充滿了大約10^80個質(zhì)子(和電子)，但大約有10^90個光子，這就是光子大量生成的階段！而此時質(zhì)子和電子很想結(jié)合在一起形成中性原子。但是這時的光子擁有極強的能量，會立即出現(xiàn)，并把電子踢出去，使宇宙一直保持等離子體的狀態(tài)。所以還需要在等待宇宙的冷卻！直到它冷卻到足以第一次形成中性原子為止....

那么宇宙需要冷卻什么程度，中性原子才能形成呢？上文我們說到光子比原子多了10億倍！這意味著宇宙需要冷卻到平均光子的能量不能再電離氫原子，而且每十億光子中沒有一個光子有足夠的能量來電離氫原子。

所以宇宙需要冷卻到3000開爾文左右，中性原子才得以形成，而這時的宇宙大約已有38萬年的歷史了，為什么非要等中性原子的形成呢？因為只有中性原子形成以后，光子才不會和等離子體發(fā)生不斷地碰撞，阻礙光子地傳播，還記得我們地太陽嗎？

所以只有中性原子地形成大爆炸遺留下來的輻射最終可以以直線的形式傳播，隨著宇宙的膨脹而冷卻，并在138億年之后到達(dá)我們今天的衛(wèi)星和望遠(yuǎn)鏡。我們就看到了下圖：

那么這么重要的信息，我們從中看到什么?

今天其實我還看到了一個問題，有朋友問：微波背景圖怎么是個橢圓啊，不應(yīng)該是整天天空呈球形嗎？現(xiàn)在看看上圖我們就知道了，這個橢圓就顯示了整個天空。

接下來我們要做的是觀察這個地圖不同部分的平均溫度。例如，我們可以把它分成四個相等的小塊，看看這四個小塊的平均溫度是多少，看看它們和整體平均溫度的差異。然后，就這樣無限細(xì)分，我們一遍又一遍的分析，看平均波動的大小如何隨著尺度的變化而變化。

例如，發(fā)生在大約1平方度的范圍內(nèi)，最大平均溫度波動約70-80微開爾文。

這對我們了解宇宙非常有用，因為，根據(jù)我們的主要理論，宇宙開始時在所有的尺度上都有相同的溫度波動！但到宇宙38萬年的時候，情況就完全不同了，為什么呢?

因為宇宙結(jié)構(gòu)已經(jīng)開始形成了！密度稍高的區(qū)域已經(jīng)開始生長，密集稍低的區(qū)域已經(jīng)開始縮小。而物質(zhì)密度稍微高的區(qū)域，溫度越低，物質(zhì)稀疏的區(qū)域溫度溫度略高！根據(jù)溫度的波動，我們將能估算出物質(zhì)的總量！而我們發(fā)現(xiàn)正常物質(zhì)只占了物質(zhì)總量的1/6。

總結(jié)：

簡而言之，這些波動產(chǎn)生的模式對當(dāng)時宇宙中的物質(zhì)、輻射的數(shù)量和類型非常敏感，當(dāng)我們分析這些數(shù)據(jù)時，我們就可以知道在任何給定的時間宇宙中存在著多少物質(zhì)(以及不同的種類)。

這就是WMAP圖像的含義，以及它的來源！